各种除气方法的比较



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WS 去空气的三种可用技术的概述。

今天,我将带您概述 WS 去空气的三种可用技术。目标将是提供选择过程所需的完整和真实的信息。的确,在除气方面,您可以说给猫剥皮的方法不止一种。每种技术都有自己的优点和缺点。他们自己的长处和短处。

重要的一点是要很好地理解它们,并正确地比较它们。换句话说,在组合中包含所有相关因素,并在需要进行选择时避免比较苹果和橙子。最后,我将尝试为您提供一个基本工具,可以在规划脱气管线投资时客观地协助决策。

典型的真空环炉生产线由 3 个主要部分组成:

  • 入口传送带
  • 出口输送机,和
  • 在这个例子中,中间的实际烤箱从右到左运行。

该过程首先将真空环安装在 WS 的外围。这些真空环采用(便宜的)硅胶和(昂贵的)EPDM 材料制成。后者的优点是它们不会在 WS 上留下需要清除的痕迹。但是,两者的使用寿命都有限,需要相对频繁地更换。当 WS 放置在传送带上并连接真空管线时,在 WS 被加热之前抽真空以抽出玻璃板之间的空气。

目的是在去除空气后密封边缘。在释放真空之前正确形成边缘密封并且不允许空气回到玻璃板之间是至关重要的。在这里,工艺参数非常重要。正如您在这张理想的工艺图表中所看到的,在玻璃仍然冷却的同时抽真空。以这种方式,在此步骤中,PVB 的表面结构保持完整,可以进行最佳脱气。

当脱气完成到所需的量后,WS 在烘箱中被加热到大约 110 到 120º C。这会软化 PVB 并开始层压过程。这是发生临界边缘密封的时间。一旦 WS 温度下降到某个阈值以下,就可以释放真空。过早释放它,空气会渗入玻璃板之间,因为 PVB 没有足够的时间硬化并且不会形成边缘密封。

在这段视频中,我们可能会看到工艺参数选择不当的影响:出口传送带的长度几乎不足以让玻璃和 PVB 冷却。真空可能在 WS 仍处于 PVB 仍然柔软且边缘密封尚未形成的温度下时被释放。我们怎么知道?...看看操作员放置这些剪辑!这是在高压釜过程中为避免或去除气泡而进行的典型操作。正确的工艺参数本可以避免或至少减少这种额外的操作。

总结一下我们所说的:

  • PVB 的正确选择和最佳工艺参数对于首次产量至关重要
  • 入口和出口输送机应足够长,以便有足够的时间抽真空和冷却 WS
  • 环不会适合所有 WS 形状,并且几乎每个 WS 型号都会有一组不同的环。每次更换型号时都必须切换这些环组
  • 每 1000 到 1500 次循环需要更换硅胶或 EPDM 真空环

让我们谈谈真空环线的优势:它们是可扩展的。当您的体积要求较低时,您可以安装一个短隧道。与全尺寸生产线相比,这将节省您的空间和一些成本。

该技术最重要的优点之一是非常简单,因此生产线的初始投资非常低。

最后,它们对您可以生产的产品非常灵活。您应该能够使用这些具有简单形状的线条。您将能够在真空环炉中对带或不带连接器、带或不带深弯的 WS、SL、SR 进行脱气。

图 01:真空环线

图 01:真空环线

对于带连接器的 WS,有一个警告:可能需要在环上放置夹子,以确保连接器不会影响真空。另一方面,也有不少弱点:

  • 这些生产线通常是手动操作的,几乎没有自动化机会。在卸载端自动化是最有可能的。如果需要将剪辑放置在环上,自动化将变得不可靠。
  • 周期时间相对较长。从 25 到 60 秒不等。
  • 他们是劳动密集型的
  • 耗电高。它们通常由电力供电,加热来自对流加热元件。可能无法在复杂的形状周围安装环,并且连接器可能需要额外的夹紧操作。什么被认为是复杂的形状?...基本上任何具有凹边的形状,并且可能是不对称的 WS。根据传送带的构造,您可能还有最大-最小限制。
  • 每种形状都需要一组单独的环。烤箱越长,数量越高,因此戒指的投资
  • 每当您从一种形状转换到另一种形状时,您都需要更换整套环,这意味着额外的停机时间,以及额外的劳动力或投资某种自动存储设备。
  • 运营成本是这项技术的弱点。您的能源消耗相对较高,由于更换环而导致消耗品成本较高,最后,即使最初的自付费用非常有吸引力,维护成本也相当高。
  • 最后,根据烤箱的大小,在停机期间或多或少会有很大的影响,因为可能需要清空生产线,以避免对烤箱中的 WS 造成各种类型的损坏。

现在让我们来看看下一项技术,即钳辊生产线。

这些线以典型的 U 形配置布置,以实现从炉子和钳子之间的 WS 的前长边到短边的方向变化。WSs 的翅膀向上穿过线。这在 WS 传输中并不常见,但是当您看到钳子的工作原理时,您就会明白其中的原因。在这里,您可以在 2 个红外烤箱中的一个中看到处于翼上传输模式的 WS。在烤箱中,WSs 沿长边移动以确保在整个表面均匀加热。

使用辐射而不是对流和传导。这些长寿命灯的特定波长直接加热 PVB 而不是玻璃。由于 PVB 不需要加热到与真空环炉中相同的温度,因此 PVB 不会发生物理转变并保持乳白色。这不是缺陷,而是工艺的差异。这也允许降低能耗。

图 02: 钳辊生产线

图 02: 钳辊生产线

每个烤箱后面都有一个钳子。钳子基本上用作擀面杖,机械地将空气从 WS 之间挤出。为避免在挡风玻璃上引入气泡缺陷,建议在没有机械参考的情况下在线工作。机械挡块会撞击 PVB 的边缘并引入缺陷,从而导致气泡并降低首次良率。这个特殊的模型取消了生产线上的机械参考。设备添加了特殊功能,以确保整个过程中控制 WS 行程。每个钳板及其入口和出口传送带上共有 10 个完全自动化的自由度。在我们的钳子上

  • 自动微笑调整以处理各种半径而不会破损
  • 向前和向后移动钳子的倾斜
  • 侧移和一个
  • 旋转以处理 WS 在穿过滚筒时的旋转

这些功能与入口和出口输送机的旋转、倾斜和距离调整相结合,确保实现最佳除气。(图3)

图 03:带自动微笑调整 (ASA) 的钳子机

图 03:带自动微笑调整 (ASA) 的钳子机

nipper 过程是一个 2 阶段过程。第一阶段是脱气过程,其中 WS 玻璃在大约 70ºC 时离开第一个烤箱,PVB 软化但表面结构保持完整。大部分空气被第一个钳子推出。第二步是装订过程。WS 在大约 90 到 100ºC 下离开第二个烤箱,PVB 完全软化,使其完全附着在玻璃上。剩余的空气在第二个钳口处被挤出,在此阶段实现封边。此时 WS 已准备好发送到高压釜。

钳板技术的主要优势之一是其非常短的循环时间。对于简单的形状,循环时间从 13 或 14 秒开始,随着更大或更复杂的 WS,循环时间会略有增加。

其次,它是一个完全自动化的过程。它可以在不需要任何操作员的情况下运行。一个主管可以运行整条生产线。从运营成本来看,非常节俭:能耗和维护成本都非常低。该生产线具有很高的首次产量。

尽管降低了功耗以降低总功耗,但生产线停止后的启动速度非常快。具有自动生产线调整的动态转换。

生产线停工实际上没有负面影响。烤箱中的 WS 可以在传送带上缓冲。与需要清空或报废的包含 150 或最多 300 WS 的大型烤箱相比,这是一个显着的差异。非常强大的技术,预期寿命长。我们有一些生产线已经运行了近 30 年。不会少于 20 年。

除了这些优点外,也有一些缺点:首先,初始投资相对较高。不如真空袋线高,但高于真空环线。但是,确实,当您考虑容量并包括需要与真空环线一起购买的所有辅助设备时,价格差异不再那么大。

然而,钳线的主要缺点是,由于机械压力,它只能处理没有连接器的 WS。随着越来越多的高档汽车 WS 具有需要电气连接器的特殊功能,这可能是钳辊生产线最重要的弱点。

除此之外,还有一些不便之处:占地面积比其他除气线更宽,尽管总长度通常会更短。

并且有一个操作上的缺点,即操作员不能依靠视觉 PPI 来判断过程的质量。对于钳板生产线的首次用户来说,这更像是一个问题,因为他们需要一些时间来开发自己的工艺指标。

现在我们来看看第三项也是最后一项技术:真空袋生产线。工作原理与真空环技术非常相似。您具有相同的三个部分:

  • 入口传送带
  • 烤箱,以及
  • 出口传送带

图 04:真空袋生产线

图 04:真空袋生产线

使用与环技术相似的温度和真空参数。与真空环相比,主要的两个不同之处在于您将一组真空袋固定在放置 WS 的传送带上。这些袋子不因形状不同而改变,任何一个或多个玻璃杯都可以放在袋子里进行脱气。

第二个主要区别是可以自动化整个系统。事实上,系统通常以全自动模式运行。

例如,在这里我们看到一个穿梭机将 WS(可能是 SL 或 SR)放入包中。在卸载侧,这张照片中有一个机器人卸载准备进行高压灭菌过程的 WS。

除了可以全自动运行之外,真空袋最重要的优势在于它可以无一例外地处理所有类型的汽车玻璃。还可以实现快速循环时间;尽管这会大大增加初始投资。

该技术的首次产量最高。当第一次产量从最差到最好排名时,您会得到真空环、钳辊,然后是袋子。

最后,只要创建了配方,真空袋(如钳辊)就可以在形状之间快速转换。当然,如果需要修改烤箱参数,则需要等待加热或冷却时间。

不幸的是,这项技术有一些重要的弱点。首先,初期投资非常高。如果不是这样,其他任何技术都不会有机会,真的。当然,这是假设您能负担得起非常高的能源和维护成本。一般来说,真空袋生产线的运营成本很高,只能通过增值、高价的优质产品来弥补。还有两个额外的不便:

  • 所需的占地面积是所有 3 种技术中最大的,并且
  • 每当停工时都会产生很大的影响,因为烤箱中的 WS 数量通常非常高,在快速循环生产线中更高。

既然我们已经研究了所有 3 种技术,那么应该如何选择最佳设备呢?应该如何做出投资决策?你需要避免哪些陷阱?

所有公司都会使用一些明显且众所周知的参数来尝试进行有意义的成本比较。这些是诸如循环时间或设备容量之类的东西。还有设备的预期寿命。然而,有许多成本可能会被忽视,但对于避免成本计算陷阱同样重要。

您可能已经知道,这不是一项只能根据设备价格决定的投资。绝对不是买家去选择最便宜的报价的购买!即使您只查看购买价格,也有因辅助要求而增加的附加成本:

您是否需要购买或建造额外的基础设施来满足不断增长的电力需求?请记住,真空环和真空袋需要大量电力。

您是否有足够的真空环存储空间?停工期间用于卸载生产线中的 WS 的空间如何?是否需要购买任何额外的自动化设备以确保生产线按照您的预期运行?

您是否考虑过不同系统之间的劳动力差异?这可能不像计算生产线上所需的操作员和主管那样明显。存在隐藏的人工成本,例如由于首次产量低而返工、清洁硅胶环留下的污迹或需要清空烤箱时的额外人工。

我最近在一家公司目睹了一个案例,我们正在安装 WS 子部件装配线。该公司决定使用成本较低的硅胶环。对他们有好处,因为他们认为他们在投资成本上节省了一大笔钱。(图 5。)

图 05:清洁硅胶污渍

图 05:清洁硅胶污渍

不幸的是,他们没有意识到他们必须指派两名全职操作员在每个 WS 进入子部件装配之前对其进行清洁!所有 WS 都有来自更便宜的硅胶环的标记。子部件装配线与真空环线位于不同的工厂。因此,如果在我们的子部件装配线启动期间没有提出这一点,额外的人工成本可能不会分配到脱气线,并且成本比较会与成本较低的硅胶环进行而不考虑额外的劳动力!摆脱比较的完美方式。

影响总成本的最后一个因素将是其他运营费用,例如更换环和袋子、选择的材料类型以及年复一年的总维护成本。现在,我想分享一些来自一些公司收集的真实世界信息,这些公司在匿名化的情况下提供了他们的数据。因此,如果您是汽车玻璃制造商,那么您公司的数据可能是现实世界信息的一部分。

我们将查看的第一组数据将是该行的会计生命周期内每 1000 WS 的投资价值。根据线特征,我们可以看到真空环和钳线的值小于 50 EUR/1000 WS,钳线略高。另一方面,真空袋生产线的成本在 150 到 200 欧元之间!这是一个巨大的差异,但如果您生产带有连接器的 WS,并且您必须实现自动化,那么您必须进行投资。

为了能够对人工成本进行有意义的比较,我们采用了操作员和主管的实际工时,包括在泡沫形成时重新加工 WS 的人工,我们将其乘以固定的理论小时成本。在这种情况下,自动化程度最低的真空环线在所有 3 项技术中最终拥有最高的劳动力成本也就不足为奇了。

我们的下一个分析是关于维护和运营成本。在这些成本中,有一些与预防性维护以及易损件的备件更换相关的少量费用,但这里的大部分成本来自环和袋的随时间更换。环线和袋线的实际维护和消耗品每 1000 WS 的成本都很高。 Nipper 生产线的维护成本几乎可以忽略不计。

在能源消耗方面,我们再次看到非常大的差异。正如我们所预料的那样,钳子在所有技术中的能源成本最低,而袋子必须加热的大质量成本最高。(图6)

图 06:总成本比较

图 06:总成本比较

最后,当您将所有这些成本加起来时,可以立即得出一些结论:

  • 劳动力是对整体影响最大的成本参数
  • 能源成本的影响在真空袋生产线中最为显着
  • 环和钳线的实际设备采购成本非常低
  • 整体最佳性能属于钳子
  • 在欧洲劳动力成本设置中,真空袋生产线由于能够全自动化运行,因此性能优于环选项

但是,很明显,并非所有投资都会发生在欧洲,而且不同的地区会有不同的成本结构。那么,我们应该如何选择选择哪种技术呢?一如既往,信息和正确分析是关键。您需要了解您当前和未来的产品范围。您需要有关自动化要求的策略。你能忍受手动操作吗?您什么时候必须开始自动化您的流程?您需要了解成本参数的相对重要性:劳动力、消耗品和能源是直截了当的。获得融资的机会可能较少。你的生产目标是什么?您是否有需要更高或更低周期时间的生产线限制,以确保其他,压弯炉等更昂贵的设备没有得到充分利用?最终,您需要充分了解所有 3 种技术才能做出明智的决定。

这就是为什么我们创建了两个交互式工具来协助决策过程。第一个是简化版本,依赖于一些基本问题。我们将有机会在几分钟内尝试一下。您可以在 nipperRoller.de 网站上找到的第二个工具允许您输入自己的数据,并根据您的实际或理论参数(如劳动力成本、产量、维护等)计算成本比较。

最后,我想建议一个清单有助于确保考虑所有相关信息:您是否考虑了您正在生产的所有产品以及未来几年将生产的产品?你有总体规划吗?

您是否考虑了所有相关成本,包括隐藏的成本?最终,您会意识到没有一种解决方案可以满足您的所有需求和参数。相反,您可能会选择两种技术的组合。

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