الأرز. 3. أداة واحدة من قطعة واحدة، تعمل بنظام التغذية بالكوب، وسريعة التغيير، مخزنة في الخزانة اليسرى، تتحكم في توجيه المعدات وفصلها (تضمن محاذاة المعدات ووضعها بشكل صحيح). تحتوي الخزانة اليمنى على سندانات ومكوكات متنوعة.
لا يزال رون بوغز، مدير المبيعات والخدمات في شركة هاجر أمريكا الشمالية، يتلقى مكالمات مماثلة من الشركات المصنعة خلال فترة التعافي من جائحة عام 2021.
قال بوغز: "كانوا يخبروننا باستمرار: 'لدينا نقص في بعض أدوات التثبيت'". "اتضح أن السبب هو نقص في الموظفين". فعندما توظف المصانع عمالاً جدداً، غالباً ما تضع أشخاصاً غير متمرسين وغير مهرة أمام الآلات لتركيب المعدات. أحياناً يخطئون في تركيب المشابك، وأحياناً أخرى يركبون مشابك خاطئة. ثم يعود العميل ويُنهي الإعدادات.
على مستوى عالٍ، يبدو أن إدخال الأجهزة تطبيق ناضج للروبوتات. في نهاية المطاف، قد يمتلك المصنع أتمتة كاملة لعمليات التثقيب والتشكيل، بما في ذلك الأبراج الدوارة، وإزالة الأجزاء، وربما حتى الثني الروبوتي. تخدم كل هذه التقنيات جزءًا كبيرًا من قطاع التركيب اليدوي. مع وضع كل هذا في الاعتبار، لماذا لا نضع روبوتًا أمام آلة لتركيب المعدات؟
على مدى العشرين عامًا الماضية، عمل بوغز مع العديد من المصانع التي تستخدم معدات الإدخال الروبوتية. ومؤخرًا، عمل هو وفريقه، بمن فيهم كبير مهندسي هاجر، ساندر فان دي بور، على تسهيل دمج الروبوتات التعاونية مع عملية الإدخال (انظر الشكل 1).
ومع ذلك، يؤكد كل من بوغز وفاندربوز أن التركيز على الروبوتات فقط قد يغفل أحيانًا المشكلة الأكبر المتمثلة في تركيب الأجهزة. تتطلب عمليات التركيب الموثوقة والآلية والمرنة العديد من العناصر الأساسية، بما في ذلك اتساق العملية ومرونتها.
مات الرجل العجوز ميتةً شنيعة. يُطبّق الكثيرون هذا المثل على مكابس التثقيب الميكانيكية، ولكنه ينطبق أيضاً على المكابس ذات التغذية اليدوية، وذلك لبساطتها. يقوم المشغل بوضع المثبتات والقطع على الدعامة السفلية قبل إدخالها يدوياً في المكبس. ثم يضغط على الدواسة. ينزل جهاز التثقيب، ويلامس قطعة العمل، ويُحدث ضغطاً لإدخال المعدات. الأمر بسيط للغاية – إلى أن يحدث خطأ ما، بالطبع.
قال فان دي بور: "إذا لم ينتبه المشغل، ستسقط الأداة وتلامس قطعة العمل دون الضغط عليها فعليًا". لماذا؟ وماذا تحديدًا؟ "لم تكن المعدات القديمة مزودة بنظام تنبيه للأخطاء، ولم يكن المشغل على دراية بذلك". لم يكن بإمكان المشغل إبقاء قدمه على الدواسات طوال دورة التشغيل، مما قد يؤدي بدوره إلى تفعيل نظام الأمان في المكبس. "تعمل الأداة العلوية بجهد 6 فولت، بينما الأداة السفلية مؤرضة، ويجب على المكبس استشعار التوصيل الكهربائي قبل أن يتمكن من توليد الضغط".
تفتقر مكابس الإدخال القديمة أيضًا إلى ما يُسمى بـ "نطاق الضغط"، وهو نطاق الضغط الذي يُمكن من خلاله إدخال المعدات بشكل صحيح. قد تشعر المكابس الحديثة بأن هذا الضغط منخفض جدًا أو مرتفع جدًا. ونظرًا لعدم وجود نطاق ضغط في المكابس القديمة، أوضح بوغز أن المشغلين يقومون أحيانًا بضبط الضغط عن طريق ضبط صمام لحل المشكلة. وقال بوغز: "يضبط البعض الضغط على مستوى عالٍ جدًا، والبعض الآخر على مستوى منخفض جدًا. يتيح الضبط اليدوي مرونة كبيرة. إذا كان الضغط منخفضًا جدًا، فهذا يعني أنك قمت بتركيب المعدات بشكل غير صحيح". وأضاف: "قد يؤدي الضغط الزائد إلى تشويه القطعة أو المثبت نفسه".
ويضيف فان دي بوير: "لم تكن الآلات القديمة مزودة بعدادات أيضاً، مما قد يتسبب في فقدان المشغلين للمثبتات".
قد يبدو تركيب الأجهزة يدويًا أمرًا سهلاً، لكن إصلاح هذه العملية صعب. ومما يزيد الأمر سوءًا، أن عمليات تركيب الأجهزة غالبًا ما تتم في مراحل لاحقة من سلسلة القيمة، بعد اكتمال عملية التركيب. يمكن أن تُلحق مشاكل المعدات أضرارًا جسيمة بعمليات الطلاء بالبودرة والتجميع، وغالبًا ما يكون السبب هو ارتكاب عامل دقيق ومجتهد أخطاءً بسيطة تتحول إلى مشاكل كبيرة.
الشكل 1. يُظهر الروبوت التعاوني عملية إدخال المعدات في المكبس، الذي يحتوي على أربعة أحواض وأربعة مكوك مستقلة تُغذي المعدات إلى المكبس. الصورة: هاجريد
على مر السنين، ساهمت تقنية تركيب الأجهزة في حل هذه المشاكل من خلال تحديد مصادر التباين والقضاء عليها. لا ينبغي أن يكون فنيو تركيب المعدات مصدرًا للكثير من المشاكل لمجرد أنهم يفقدون تركيزهم قليلًا في نهاية نوبتهم.
تُعدّ خطوة التغذية بالوعاء (انظر الشكل 2) الخطوة الأولى في أتمتة تركيب الوصلات، إذ تُزيل الجزء الأكثر إرهاقًا من العملية: وهو الإمساك بالوصلات ووضعها يدويًا على قطعة العمل. في نظام التغذية العلوي التقليدي، تُرسل مكبس التغذية بالكوب المثبتات إلى مكوك ينقلها إلى الأداة العلوية. يضع المشغل قطعة العمل على الأداة السفلية (السندان) ويضغط على الدواسة. يُخفض المثقب باستخدام ضغط الفراغ لرفع المثبتات من المكوك، مما يُقرّبها من قطعة العمل. يضغط المكبس، وبذلك تكتمل الدورة.
يبدو الأمر بسيطًا، لكن بالتعمق فيه، نجد بعض التعقيدات الدقيقة. أولًا، يجب إدخال المعدات إلى مساحة العمل بطريقة مُحكمة. وهنا يأتي دور أداة التمهيد. تتكون هذه الأداة من جزأين: أحدهما مُخصص لتحديد الموضع، ويضمن وضع المعدات الخارجة من الوعاء في الموضع الصحيح. أما الآخر، فيضمن تقسيم المعدات ومحاذاتها ووضعها بشكل سليم. ومن ثم، تنتقل المعدات عبر أنبوب إلى ناقل ينقلها إلى الأداة العلوية.
تكمن المشكلة هنا في أن أدوات التغذية التلقائية - أدوات التوجيه والتقسيم، والمكوك - تحتاج إلى الاستبدال والصيانة الدورية في كل مرة يتم فيها تغيير المعدات. وتؤثر أنواع الأجهزة المختلفة على كيفية تزويدها للطاقة في منطقة العمل، لذا فإن الأدوات الخاصة بكل جهاز أمر لا مفر منه ولا يمكن تجاهله في التصميم.
بما أن المشغل أمام مكبس الأكواب لم يعد يقضي وقتًا في رفع (أو ربما خفض) المعدات وإعدادها، فقد انخفض الوقت بين عمليات الإدخال بشكل كبير. ولكن مع كل هذه الأدوات الخاصة بالأجهزة، يضيف وعاء التغذية أيضًا إمكانيات تحويل. أدوات الصواميل ذاتية الربط 832 غير مناسبة للصواميل 632.
لاستبدال وحدة التغذية القديمة ذات القطعتين، يجب على المشغل التأكد من محاذاة أداة التوجيه بشكل صحيح مع أداة الفصل. وأضاف بوغز: "كان عليهم أيضًا فحص اهتزاز الوعاء، وتوقيت تدفق الهواء، وموضع الخرطوم. كما كان عليهم فحص محاذاة المكوك والمكنسة الكهربائية. باختصار، على المشغل فحص العديد من عمليات المحاذاة للتأكد من أن الأداة تعمل كما ينبغي".
غالبًا ما يمتلك مشغلو الصفائح المعدنية متطلبات خاصة بالمعدات، قد تعود إلى صعوبة الوصول (إدخال المعدات في المساحات الضيقة)، أو استخدام معدات غير تقليدية، أو كليهما. يستخدم هذا النوع من التركيب أداة مصممة خصيصًا من قطعة واحدة. وبناءً على ذلك، كما يقول بوغز، تم تطوير أداة شاملة لآلة ضغط الأكواب القياسية. تحتوي الأداة على عناصر التوجيه والاختيار (انظر الشكل 3).
يقول فان دي بوير: "لقد صُمم هذا الجهاز لإجراء تغييرات سريعة. يتم التحكم في جميع معايير التحكم، بما في ذلك الهواء والاهتزاز والوقت وكل شيء آخر، بواسطة الكمبيوتر، لذلك لا يحتاج المشغل إلى إجراء أي تبديل أو تعديلات."
بفضل المسامير الخشبية، يبقى كل شيء على خط مستقيم (انظر الشكل 4). يقول بوغز: "لا داعي للقلق بشأن المحاذاة أثناء التحويل، فالعملية تستوي دائمًا لأن كل شيء يثبت في مكانه. الأدوات تُثبّت بالبراغي فقط".
عندما يضع عامل التشغيل صفيحة معدنية على مكبس معدني، يقوم بمحاذاة الثقوب مع سندان مصمم للعمل مع مثبتات ذات قطر محدد. وقد أدى استخدام سندانات بأقطار جديدة إلى بعض الصعوبات في الإنتاج بكميات كبيرة على مر السنين.
تخيل مصنعًا مزودًا بأحدث تقنيات القطع والتشكيل، مع تغيير آلي سريع للأدوات، وإنتاج دفعات صغيرة أو حتى إنتاج كامل. تُوضع القطعة بعد ذلك في قالب التثبيت، وإذا تطلبت القطعة نوعًا مختلفًا من أدوات التثبيت، ينتقل المشغل إلى الإنتاج بكميات كبيرة. على سبيل المثال، يمكنه إدخال دفعة من 50 قطعة، وتغيير السندان، ثم إدخال أدوات التثبيت الجديدة في الثقوب المناسبة.
تُغير مكبس الأجهزة المزود ببرج المشهد. يمكن للمشغلين الآن إدخال نوع واحد من المعدات، وتدوير البرج، وفتح حاوية مرمزة بالألوان لاستيعاب نوع آخر من المعدات، كل ذلك في عملية إعداد واحدة (انظر الشكل 5).
قال فان دي بور: "بحسب عدد القطع التي لديك، يقل احتمال إغفال أي وصلة للأجهزة. تُنجز القسم بأكمله في خطوة واحدة حتى لا تفوتك أي خطوة في النهاية."
يُسهّل الجمع بين نظام التغذية بالأكواب والبرج الدوار في مكبس الإدخال التعامل مع مجموعات الأدوات في قسم المعدات. في التركيبات النموذجية، يحرص المصنّع على تخصيص وعاء التغذية للمعدات الكبيرة العادية، ثم يضع المعدات الأقل استخدامًا في حاويات مُرمّزة بالألوان بالقرب من منطقة العمل. عندما يلتقط المشغلون قطعة تتطلب عدة أدوات، يبدأون بتوصيلها بالاستماع إلى صوت التنبيه الصادر من الجهاز (الذي يُشير إلى ضرورة استبدال الأدوات)، ثم تدوير القرص الدوار، وعرض صورة ثلاثية الأبعاد للقطعة على وحدة التحكم، ثم إدخال قطعة الأدوات التالية.
تخيل سيناريو يقوم فيه عامل بإدخال قطعة واحدة من المعدات واحدة تلو الأخرى، باستخدام التغذية التلقائية وتدوير قرص السندان حسب الحاجة. ثم يتوقف بعد أن تلتقط الأداة العلوية المثبت ذاتي التغذية من المكوك وتسقطه على قطعة العمل الموجودة على السندان. سيحذر جهاز التحكم العامل من أن المثبتات ذات طول غير مناسب.
كما يوضح بوغز، "في وضع الإعداد، يقوم المكبس بخفض المنزلق ببطء وتسجيل موضعه. لذلك، عندما يعمل بأقصى سرعة ويلامس المثبت الأداة، يضمن النظام أن طول المثبت يطابق التفاوت المحدد. القياسات الخارجة عن النطاق، أو الطويلة جدًا، أو القصيرة جدًا، ستؤدي إلى خطأ في طول المثبت. هذا بسبب اكتشاف المثبت (عدم وجود فراغ في الأداة العلوية، والذي عادة ما يكون سببه أخطاء تغذية الأجهزة) ومراقبة وصيانة نطاق الحمولة (بدلاً من قيام المشغل بضبط الصمام يدويًا) مما يخلق نظام أتمتة موثوقًا به ومثبتًا."
قال بوغز: "يمكن أن تكون مكابس الأجهزة المزودة بخاصية التشخيص الذاتي ميزة كبيرة للوحدات الروبوتية. ففي الإعداد الآلي، يقوم الروبوت بتحريك الورق إلى الموضع الصحيح ويرسل إشارة إلى المطبعة، قائلاً بشكل أساسي: "أنا في الموضع الصحيح، ابدأ المطبعة".
تحافظ مكبس الأجهزة على نظافة دبابيس السندان (المثبتة في ثقوب قطعة العمل المعدنية). مستوى الفراغ في المثقب العلوي طبيعي، مما يعني وجود مثبتات. وبناءً على هذه المعلومات، أرسل المكبس إشارة إلى الروبوت.
كما يقول بوغز: "تقوم آلة الضغط بفحص كل شيء، ثم تُخبر الروبوت: 'حسنًا، أنا على ما يرام'. تبدأ دورة التشكيل، وتتحقق من وجود أدوات التثبيت وطولها الصحيح. إذا اكتملت الدورة، تتأكد من أن الضغط المستخدم لإدخال القطع المعدنية صحيح، ثم تُرسل إشارة إلى الروبوت تُفيد باكتمال دورة الضغط. يستقبل الروبوت هذه الإشارة، ويعرف أن كل شيء نظيف، ويمكنه نقل قطعة العمل إلى الفتحة التالية."
تُوفّر جميع عمليات فحص الآلات هذه، المصممة أصلاً للمشغلين اليدويين، أساساً متيناً لمزيد من الأتمتة. ويصف بوغز وفان دي بور تحسينات إضافية، مثل بعض التصاميم التي تُساعد على منع التصاق الصفائح بالسندان. يقول بوغز: "أحياناً تلتصق المثبتات بعد دورة التشكيل. إنها مشكلة متأصلة عند ضغط المواد. عندما تعلق في الأداة السفلية، يستطيع المشغل عادةً تدوير قطعة العمل قليلاً لإخراجها".
الشكل 4. مسمار نقل مزود بدبوس تثبيت. بعد التركيب، ينقل المكوك المعدات إلى الأداة العلوية، التي تستخدم ضغطًا فراغيًا لتثبيت المعدات ونقلها إلى قطعة العمل. يقع السندان (أسفل اليسار) على أحد الأبراج الأربعة.
لسوء الحظ، لا تمتلك الروبوتات مهارات المشغل البشري. "لذا توجد الآن تصاميم مكابس تساعد في إزالة قطع العمل، وتساعد في دفع المثبتات خارج الأداة، بحيث لا يحدث أي التصاق بعد دورة الضغط."
تتميز بعض الآلات بأعماق مختلفة للحلق لتسهيل حركة الروبوت لقطعة العمل داخل وخارج منطقة العمل. كما يمكن أن تتضمن المكابس دعامات تساعد الروبوتات (والعاملين اليدويين أيضاً) على تثبيت قطع العمل بأمان.
في نهاية المطاف، تُعدّ الموثوقية أساسية. ويمكن أن تُشكّل الروبوتات والروبوتات التعاونية جزءًا من الحل، مما يُسهّل دمجها. يقول بوغز: "في مجال الروبوتات التعاونية، حقق الموردون تقدمًا كبيرًا في تسهيل دمجها مع الآلات قدر الإمكان، كما بذل مصنّعو المطابع جهودًا تطويرية كبيرة لضمان وجود بروتوكول الاتصال المناسب".
لكن تقنيات التشكيل وأساليب العمل في الورش، بما في ذلك دعم قطعة العمل، وتعليمات العمل الواضحة (والموثقة)، والتدريب المناسب، تلعب دورًا مهمًا أيضًا. وأضاف بوغز أنه لا يزال يتلقى مكالمات بشأن قطع التثبيت المفقودة ومشاكل أخرى في قسم الأدوات، وكثير منها يعمل بآلات موثوقة ولكنها قديمة جدًا.
قد تكون هذه الآلات موثوقة، لكن تركيبها ليس بالأمر السهل على غير المتخصصين. ارجع إلى الآلة التي وجدت طولًا خاطئًا. هذا الفحص البسيط يمنع تحول خطأ صغير إلى مشكلة كبيرة.
الشكل 5. تحتوي مكبس الأجهزة هذا على قرص دوار مزود بنقطة توقف وأربع محطات. كما يحتوي النظام على أداة سندان خاصة تساعد المشغل على الوصول إلى الأماكن التي يصعب الوصول إليها. هنا، يتم إدخال التركيبات أسفل الحافة الخلفية مباشرةً.
تيم هيستون، رئيس تحرير مجلة "ذا فابريكيتور"، يعمل في مجال تصنيع المعادن منذ عام 1998، حيث بدأ مسيرته المهنية في مجلة "ويلدينغ" التابعة لجمعية اللحام الأمريكية. ومنذ ذلك الحين، غطت المجلة جميع عمليات تصنيع المعادن، بدءًا من التشكيل والثني والقطع، وصولًا إلى التجليخ والتلميع. انضم هيستون إلى "ذا فابريكيتور" في أكتوبر 2007.
مجلة فابريكيتور هي المجلة الرائدة في أمريكا الشمالية في مجال تصنيع وتشكيل الصلب. تنشر المجلة أخبارًا ومقالات تقنية وقصص نجاح تمكّن المصنّعين من أداء عملهم بكفاءة أكبر. تعمل فابريكيتور في هذا المجال منذ عام 1970.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة "ذا فابريكيتور"، سهولة الوصول إلى موارد صناعية قيّمة.
أصبح الإصدار الرقمي من مجلة الأنابيب والأنابيب متاحًا بالكامل الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيّمة.
احصل على وصول رقمي كامل إلى مجلة STAMPING Journal، التي تعرض 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 صناعية قيّمة.