أرز. ٣. أداة سريعة التغيير، من قطعة واحدة، تُغذّى من خلال كوب، ومُخزّنة في الخزانة اليسرى، تُتحكّم في توجيه المعدّات وفصلها (تضمن محاذاة المعدّات ووضعها بشكل صحيح). تحتوي الخزانة اليمنى على سندانات ومكوكات مُختلفة.
ويستمر رون بوغز، مدير المبيعات والخدمات في شركة هاجر أمريكا الشمالية، في تلقي مكالمات مماثلة من الشركات المصنعة خلال فترة التعافي من جائحة 2021.
قال بوغز: "ظلّوا يقولون لنا: 'مهلاً، لدينا أدوات تثبيت ناقصة'". "اتضح أن السبب هو مشكلة في التوظيف". عندما كانت المصانع توظّف موظفين جددًا، كانت غالبًا ما تضع أشخاصًا عديمي الخبرة والمهارة أمام الآلات لتركيب المعدات. أحيانًا يفتقدون المشابك، وأحيانًا يضعون مشابك خاطئة. يعود العميل ويُنهي الإعدادات.
على مستوى عالٍ، يبدو أن تركيب الأجهزة يُعدّ تطبيقًا ناضجًا للروبوتات. في نهاية المطاف، قد يُصبح المصنع قادرًا على أتمتة عمليات التثقيب والتشكيل بالكامل، بما في ذلك الأبراج، وإزالة الأجزاء، وربما حتى الثني الآلي. جميع هذه التقنيات تخدم جزءًا كبيرًا من قطاع التركيب اليدوي. مع وضع كل هذا في الاعتبار، لماذا لا نضع روبوتًا أمام آلة لتركيب المعدات؟
على مدار العشرين عامًا الماضية، عمل بوغز مع العديد من المصانع باستخدام معدات إدخال الروبوتات. ومؤخرًا، عمل هو وفريقه، بمن فيهم كبير مهندسي شركة هاجر، ساندر فان دي بور، على تسهيل دمج الروبوتات التعاونية في عملية الإدخال (انظر الشكل 1).
مع ذلك، يؤكد كلٌّ من بوغز وفاندربوز أن التركيز على الروبوتات فقط قد يُغفل أحيانًا المشكلة الأكبر المتمثلة في تركيب الأجهزة. تتطلب عمليات التركيب الموثوقة والآلية والمرنة العديد من الركائز الأساسية، بما في ذلك اتساق العملية ومرونتها.
مات الرجل العجوز موتًا مروعًا. يُطبّق الكثيرون هذه المقولة على مكابس التثقيب الميكانيكية، ولكنها تُطبّق أيضًا على المكابس ذات معدات التغذية اليدوية، ويرجع ذلك أساسًا إلى بساطتها. يضع المُشغّل المثبتات والأجزاء على الدعامة السفلية قبل إدخالها يدويًا في المكبس. يضغط على الدواسة. ينزل المُثقاب، ويلامس قطعة العمل، ويُولّد ضغطًا لإدخال المعدات. الأمر بسيط جدًا - حتى يحدث عطل بالطبع.
قال فان دي بور: "إذا لم ينتبه المُشغِّل، فستسقط الأداة وتلامس قطعة العمل دون أن تُطبِّق ضغطًا فعليًا". لماذا، ماذا تحديدًا؟ "لم تكن المعدات القديمة مزودة بتغذية راجعة عن طريق الخطأ، ولم يكن المُشغِّل على دراية بذلك". لم يستطع المُشغِّل إبقاء قدمه على الدواسات طوال دورة التشغيل، مما قد يؤدي بدوره إلى تشغيل نظام أمان المكبس. "الأداة العلوية مزودة بستة فولتات، والأداة السفلية مؤرضة، ويجب أن تستشعر المكبس التوصيل الكهربائي قبل أن تتمكن من زيادة الضغط".
تفتقر مكابس الإدخال القديمة أيضًا إلى ما يُسمى "نافذة الوزن"، وهي نطاق الضغوط الذي يُمكن إدخال المعدات ضمنه بشكل صحيح. قد تشعر المكابس الحديثة بأن هذا الضغط منخفض أو مرتفع جدًا. وأوضح بوغز أن المكابس القديمة لا تحتوي على نافذة وزن، ولذلك يضبط المشغلون الضغط أحيانًا عن طريق ضبط صمام لإصلاح المشكلة. وقال بوغز: "بعضها يضبط الضغط على مستوى مرتفع جدًا والبعض الآخر على مستوى منخفض جدًا. يتيح الضبط اليدوي مرونة كبيرة. إذا كان الضغط منخفضًا جدًا، فهذا يعني أن الجهاز مُركّب بشكل غير صحيح". وأضاف: "قد يُؤدي الضغط الزائد إلى تشوه القطعة أو المثبت نفسه".
ويضيف فان دي بور قائلاً: "لم تكن الآلات القديمة مزودة بعدادات أيضًا، وهو ما قد يتسبب في فقدان المشغلين للمثبتات".
قد يبدو تركيب المعدات يدويًا أمرًا سهلاً، لكن إصلاح هذه العملية صعب. ومما يزيد الطين بلة، أن عمليات تركيب المعدات غالبًا ما تتم في مرحلة لاحقة من سلسلة القيمة، بعد ملء الفراغ وتشكيله. قد تُسبب مشاكل المعدات فوضى في عملية طلاء المسحوق والتجميع، غالبًا لأن المشغل الجاد والمجتهد يرتكب أخطاءً صغيرة تتحول إلى مشاكل.
الشكل 1. يُظهر الروبوت التعاوني القطعة بعد إدخال المعدات في المكبس، الذي يحتوي على أربعة أوعية وأربعة مكوكات مستقلة تُغذي المكبس بالمعدات. الصورة: هاجريد
على مر السنين، حلّ استخدام تقنية تركيب الأجهزة هذه المشاكل من خلال تحديد مصادر التباين هذه والقضاء عليها. لا ينبغي أن يكون مُركّبو المعدات مصدرًا لكل هذه المشاكل لمجرد فقدانهم بعض التركيز في نهاية مناوبتهم.
الخطوة الأولى في أتمتة تركيب التركيبات، وهي تغذية الوعاء (انظر الشكل 2)، تُغني عن الجزء الأكثر تعقيدًا في العملية: إمساك التركيبات يدويًا ووضعها على قطعة العمل. في نظام التغذية العلوية التقليدي، تُرسل مكبس تغذية الكأس المثبتات إلى مكوك يُغذي الأداة العلوية بالمعدات. يضع المُشغّل قطعة العمل على الأداة السفلية (السندان) ويضغط على الدواسة. تُخفض المثقبة باستخدام ضغط الفراغ لرفع المعدات من المكوك، مما يُقرّبها من قطعة العمل. تُطبّق المكبس الضغط، وتكتمل الدورة.
يبدو الأمر بسيطًا، ولكن بالتعمق فيه، ستجد بعض التعقيدات الدقيقة. أولًا، يجب تغذية المعدات إلى مساحة العمل بطريقة مُحكمة. وهنا يأتي دور أداة التمهيد. تتكون هذه الأداة من عنصرين: أحدهما مُخصص لتحديد المواقع، ويضمن وضع المعدات الخارجة من الوعاء بشكل صحيح. والآخر يضمن تقسيم المعدات ومحاذاتها وترتيبها بشكل صحيح. ومن هناك، تنتقل المعدات عبر أنبوب إلى مكوك يُغذي المعدات إلى الأداة العلوية.
إليكم التعقيد: أدوات التغذية التلقائية - أدوات التوجيه والتقسيم، والمكوكات - تحتاج إلى استبدالها وصيانتها في كل مرة يتم فيها تغيير المعدات. تؤثر أنواع الأجهزة المختلفة على كيفية إمداد منطقة العمل بالطاقة، لذا فإن الأدوات المخصصة للأجهزة هي مجرد واقع لا يمكن إبعاده عن المعادلة.
بما أن المُشغّل أمام مكبس الأكواب لم يعد يُمضي وقتًا في رفع (وإنزال) المعدات وتركيبها، فقد انخفض الوقت بين عمليات الإدخال بشكل كبير. ولكن مع كل هذه الأدوات المُخصصة للأجهزة، يُضيف وعاء التغذية أيضًا إمكانيات تحويل. أدوات الصواميل ذاتية الشد 832 غير مُناسبة للصواميل 632.
لاستبدال وحدة تغذية الوعاء القديمة المكونة من قطعتين، يجب على المشغل التأكد من محاذاة أداة التوجيه بشكل صحيح مع أداة التقسيم. قال بوغز: "كان عليهم أيضًا التحقق من اهتزاز الوعاء، وتوقيت الهواء، ووضع الخرطوم. كما يجب عليهم التحقق من محاذاة المكوك والفراغ. باختصار، يجب على المشغل التحقق من العديد من المحاذاة للتأكد من أن الأداة تعمل كما ينبغي".
غالبًا ما يكون لدى مشغلي الصفائح المعدنية متطلبات معدات فريدة، قد تُعزى إلى صعوبات في الوصول (إدخال المعدات في مساحات ضيقة)، أو معدات غير عادية، أو كليهما. يستخدم هذا النوع من التركيب أداةً من قطعة واحدة مصممة خصيصًا. بناءً على ذلك، يقول بوغز، طُوّرت أداةٌ متكاملة لمكبس أكواب قياسي. تحتوي الأداة على عناصر توجيه واختيار (انظر الشكل 3).
يقول فان دي بور: "صُممت هذه الآلة للتبديل السريع. جميع معلمات التحكم، بما في ذلك الهواء والاهتزاز والوقت وكل شيء آخر، يتم التحكم بها بواسطة الكمبيوتر، لذا لا يحتاج المُشغّل إلى إجراء أي تبديل أو تعديلات."
بمساعدة المسامير، يبقى كل شيء على خط واحد (انظر الشكل 4). قال بوغز: "لا داعي للمشغل للقلق بشأن المحاذاة عند التحويل. فالأمر دائمًا ما يكون مستوٍ لأن كل شيء يُثبّت في مكانه. الأدوات تُثبّت ببساطة."
عندما يضع عاملٌ صفيحةً على مكبسٍ معدني، يُحاذي الثقوب بسندانٍ مُصمّمٍ للعمل مع مُثبّتاتٍ ذات قطرٍ مُحدّد. وقد أدّى تطلّب الأقطار الجديدة أدوات سندانٍ جديدةٍ إلى صعوبةٍ في الإنتاج الضخم على مرّ السنين.
تخيّل مصنعًا مزودًا بأحدث تقنيات القطع والثني، مع تغيير سريع للأدوات تلقائيًا، ودفعات صغيرة، أو حتى إنتاج كامل. بعد ذلك، تُدخل القطعة في وحدة إدخال المعدات، وإذا تطلبت القطعة نوعًا مختلفًا من المعدات، ينتقل المُشغّل إلى الإنتاج الضخم. على سبيل المثال، يُمكنهم إدخال دفعة من 50 قطعة، وتغيير السندانات، ثم إدخال المعدات الجديدة في الثقوب الصحيحة.
مكبس معدات مزود ببرج يُغيّر المشهد. يُمكن للمشغلين الآن إدخال نوع واحد من المعدات، وتدوير البرج، وفتح حاوية مُرمّزة بالألوان لاستيعاب نوع آخر من المعدات، كل ذلك في إعداد واحد (انظر الشكل 5).
قال فان دي بور: "اعتمادًا على عدد القطع لديك، يقل احتمال فقدان أي وصلة بين الأجهزة. يتم إنجاز القسم بأكمله دفعة واحدة، لذا لا تفوت أي خطوة في النهاية".
إن الجمع بين تغذية الكأس والبرج في مكبس الإدخال يجعل التعامل مع الطقم أمرًا واقعًا في قسم المعدات. في التركيبات التقليدية، يضمن المُصنِّع أن يكون تزويد الوعاء حصريًا للمعدات الكبيرة العادية، ثم يضع المعدات الأقل استخدامًا في حاويات مُرمَّزة بالألوان بالقرب من منطقة العمل. عندما يلتقط المُشغِّلون قطعة تتطلب عدة معدات، يبدأون بتوصيلها بالاستماع إلى صوت تنبيه الآلة (الذي يُشير إلى حلول وقت تركيب معدات جديدة)، ثم تدوير القرص الدوار على شكل سندان، وعرض صورة ثلاثية الأبعاد للقطعة على وحدة التحكم، ثم إدخال قطعة المعدات التالية.
تخيل سيناريو يُدخل فيه المُشغِّل قطعةً تلو الأخرى، مستخدمًا التغذية التلقائية، ويدير قرص السندان الدوار حسب الحاجة. ثم يتوقف بعد أن تُمسك الأداة العلوية مُثبّت التغذية الذاتية من المكوك وتُنزله على قطعة العمل على السندان. تُنبّه وحدة التحكم المُشغِّل إلى أن طول المُثبّتات غير مناسب.
كما يوضح بوغز، "في وضع الإعداد، تُخفض المكبس المنزلق ببطء وتُسجل موضعه. لذا، عندما تعمل بأقصى سرعة وتلامس التركيبة الأداة، يضمن النظام أن طول التركيبة يُطابق التفاوت المُحدد. القياسات الخارجة عن النطاق، أو الطويلة جدًا، أو القصيرة جدًا، ستُسبب خطأً في طول المُثبّت. ويعود ذلك إلى اكتشاف المُثبّت (لا يوجد فراغ في الأداة العلوية، عادةً ما يكون ناتجًا عن أخطاء تغذية الأجهزة) ومراقبة نافذة الحمولة وصيانتها (بدلاً من ضبط المُشغّل للصمام يدويًا) مما يُنشئ نظام أتمتة موثوقًا به ومُثبتًا.
قال بوغز: "يمكن أن تُشكّل مكابس الأجهزة المُزوّدة بخاصية التشخيص الذاتي ميزةً هائلةً للوحدات الروبوتية". "في الإعداد الآلي، يُحرّك الروبوت الورقة إلى الموضع الصحيح ويُرسل إشارةً إلى المكبس، تقول له: 'أنا في الموضع الصحيح، هيا ابدأ المكبس'".
تحافظ مكبسة الأدوات على نظافة دبابيس السندان (المثبتة في ثقوب قطعة العمل المعدنية). الفراغ في المثقب العلوي طبيعي، مما يعني وجود مثبتات. بناءً على ذلك، أرسلت المكبسة إشارة إلى الروبوت.
كما يقول بوغز: "تفحص آلة الكبس كل شيء تقريبًا وتقول للروبوت: "حسنًا، أنا بخير". تبدأ دورة الختم، وتتحقق من وجود المثبتات وطولها الصحيح. إذا اكتملت الدورة، تأكد من أن الضغط المستخدم لإدخال الأجزاء المعدنية صحيح، ثم أرسل إشارة إلى الروبوت تُبلغه بانتهاء دورة الكبس. يستقبل الروبوت هذه الإشارة، ويعلم أن كل شيء نظيف، ويمكنه نقل قطعة العمل إلى الثقب التالي."
جميع هذه الفحوصات الآلية، المخصصة أصلاً للمشغلين اليدويين، تُوفر أساسًا جيدًا لمزيد من الأتمتة. يصف بوغز وفان دي بور تحسينات إضافية، مثل بعض التصاميم التي تساعد على منع التصاق الألواح بالسندان. يقول بوغز: "أحيانًا تلتصق المثبتات بعد دورة الختم. إنها مشكلة متأصلة عند ضغط المواد. عندما تعلق في الأداة السفلية، يمكن للمشغل عادةً تدوير قطعة العمل قليلًا لإخراجها".
الشكل 4. مسمار مكوك مع دبوس تثبيت. بعد التركيب، يُغذي المكوك المُعدة إلى الأداة العلوية، التي تستخدم ضغطًا فراغيًا لتثبيت المُعدة ونقلها إلى قطعة العمل. يقع السندان (أسفل اليسار) على أحد الأبراج الأربعة.
للأسف، لا تمتلك الروبوتات مهارات المُشغِّل البشري. "لذا، تتوفر الآن تصميمات مكابس تُساعد على إزالة قطع العمل، ودفع المُثبّتات خارج الأداة، مما يمنع الالتصاق بعد دورة الكبس."
تتميز بعض الآلات بعمق حلق مختلف لمساعدة الروبوت على مناورة قطعة العمل داخل وخارج منطقة العمل. كما يمكن أن تتضمن المكابس دعامات تساعد الروبوتات (والمشغّلين اليدويين أيضًا) على تثبيت وظائفهم بشكل آمن.
في نهاية المطاف، الموثوقية هي الأساس. يمكن أن تكون الروبوتات والروبوتات التعاونية جزءًا من الحل، مما يُسهّل دمجها. قال بوغز: "في مجال الروبوتات التعاونية، قطعت الشركات المصنعة شوطًا كبيرًا في تسهيل دمجها مع الآلات قدر الإمكان، وقام مصنعو المكابس بالكثير من أعمال التطوير لضمان تطبيق بروتوكول الاتصال الصحيح".
لكن تقنيات الختم وتقنيات الورشة، بما في ذلك دعم قطعة العمل، وتعليمات العمل الواضحة (والموثقة)، والتدريب المناسب، تلعب دورًا أيضًا. وأضاف بوغز أنه لا يزال يتلقى مكالمات بشأن مثبتات مفقودة ومشاكل أخرى في قسم المعدات، وكثير منها يعمل بآلات موثوقة ولكنها قديمة جدًا.
قد تكون هذه الآلات موثوقة، لكن تركيبها ليس مناسبًا لغير المتخصصين. استرجع الآلة التي وجدت طولًا خاطئًا. هذا الفحص البسيط يمنع تحول خطأ صغير إلى مشكلة كبيرة.
الشكل 5. تحتوي هذه المكبسة المعدنية على قرص دوار مزود بآلية توقف وأربع محطات. كما يحتوي النظام على أداة سندان خاصة تساعد المشغل على الوصول إلى الأماكن التي يصعب الوصول إليها. هنا، تُدخل التركيبات أسفل الحافة الخلفية مباشرةً.
تيم هيستون، رئيس تحرير مجلة "ذا فابريكاتور"، يعمل في مجال تصنيع المعادن منذ عام ١٩٩٨، حيث بدأ مسيرته المهنية مع مجلة اللحام التابعة لجمعية اللحام الأمريكية. ومنذ ذلك الحين، غطت المجلة جميع عمليات تصنيع المعادن، من الختم والثني والقطع إلى الطحن والتلميع. انضم إلى "ذا فابريكاتور" في أكتوبر ٢٠٠٧.
فابريكاتور هي المجلة الرائدة في أمريكا الشمالية في مجال تصنيع وتشكيل الفولاذ. تنشر المجلة أخبارًا ومقالات تقنية وقصص نجاح تُمكّن المصنّعين من أداء أعمالهم بكفاءة أكبر. تعمل فابريكاتور في هذا المجال منذ عام ١٩٧٠.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The FABRICATOR، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبحت النسخة الرقمية من مجلة The Tube & Pipe Journal متاحة الآن بشكل كامل، مما يوفر سهولة الوصول إلى الموارد الصناعية القيمة.
احصل على وصول رقمي كامل إلى مجلة STAMPING Journal، التي تضم أحدث التقنيات وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن، مع إمكانية الوصول الرقمي الكامل إلى The Fabricator en Español، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.