Arròs. 3. Una eina de canvi ràpid d'una sola peça, alimentada per tassa, que es guarda a l'armari esquerre controla l'orientació i la separació de l'equip (garanteix l'alineació i el posicionament correctes de l'equip). L'armari dret conté diverses encluses i llançadores.
Ron Boggs, gerent de vendes i servei de Haeger North America, continua rebent trucades similars de fabricants durant la recuperació de la pandèmia del 2021.
«Ens deien constantment: "Ei, ens falten elements de fixació"», va dir Boggs. «Resulta que això era degut a un problema de personal». Quan les fàbriques contractaven nous empleats, sovint posaven persones sense experiència i sense qualificació davant de les màquines per inserir equips. De vegades, no encerten els tancaments, de vegades posen els tancaments equivocats. El client torna i finalitza la configuració.
A un nivell general, la inserció de maquinari sembla ser una aplicació madura de la robòtica. Amb el temps, una planta podria tenir una automatització completa de punxonat i conformat, incloent-hi torretes, extracció de peces i potser fins i tot plegat robòtic. Totes aquestes tecnologies serveixen aleshores a una gran part del sector de la instal·lació manual. Tenint tot això en compte, per què no posar un robot davant d'una màquina per instal·lar equips?
Durant els darrers 20 anys, Boggs ha treballat amb moltes fàbriques utilitzant equips d'inserció robòtica. Més recentment, ell i el seu equip, inclòs l'enginyer en cap de Haeger, Sander van de Bor, han estat treballant per facilitar la integració dels cobots amb el procés d'inserció (vegeu la figura 1).
Tanmateix, tant Boggs com VanderBose emfatitzen que centrar-se únicament en la robòtica de vegades pot passar per alt el problema més ampli de la inserció de maquinari. Les operacions d'instal·lació fiables, automatitzades i flexibles requereixen molts components bàsics, com ara la consistència i la flexibilitat del procés.
El vell va morir horriblement. Molta gent aplica aquesta dita a les punxonadores mecàniques, però també s'aplica a les premses amb equip d'alimentació manual, principalment per la seva simplicitat. L'operador col·loca els elements de fixació i les peces al suport inferior abans d'inserir-los manualment a la premsa. Prem el pedal. El perforador baixa, entra en contacte amb la peça i crea pressió per inserir l'equip. És bastant senzill, fins que alguna cosa va malament, és clar.
«Si l'operador no hi presta atenció, l'eina caurà i tocarà la peça sense aplicar pressió», va dir van de Bor. Per què, què exactament? «L'equipament antic no tenia retroalimentació per error i l'operador no ho sabia realment». L'operador no podia mantenir el peu als pedals durant tot el cicle, cosa que, al seu torn, podia provocar l'activació del sistema de seguretat de la premsa. «L'eina superior té sis volts, l'eina inferior està connectada a terra i la premsa ha de detectar la conductivitat abans de poder generar pressió».
Les premses d'inserció més antigues també no tenen l'anomenada "finestra de tonatge", que és el rang de pressions dins del qual es pot inserir correctament l'equip. Les premses modernes poden sentir que aquesta pressió és massa baixa o massa alta. Com que les premses més antigues no tenen una finestra de tonatge, va explicar Boggs, els operadors de vegades ajusten la pressió ajustant una vàlvula per solucionar el problema. "Algunes ajusten massa alt i d'altres massa baix", va dir Boggs. "L'ajust manual obre molta versatilitat. Si és massa baix, heu instal·lat el maquinari incorrectament". "Una pressió excessiva pot deformar la peça o el mateix element de fixació".
«Les màquines més antigues tampoc tenien mesuradors», afegeix van de Boer, «cosa que podia fer que els operadors perdessin elements de fixació».
Inserir maquinari manualment pot semblar fàcil, però el procés és difícil de solucionar. Per empitjorar les coses, les operacions de maquinari sovint es produeixen més tard en la cadena de valor, després que s'hagi omplert i format el buit. Els problemes amb els equips poden causar estralls en el recobriment en pols i el muntatge, sovint perquè un operador conscient i diligent comet petits errors que es converteixen en mals de cap.
Figura 1. El cobot mostra la peça inserint l'equip a la premsa, que té quatre bols i quatre llançadores independents que alimenten l'equip a la premsa. Imatge: Hagrid
Amb els anys, la tecnologia d'inserció de maquinari ha resolt aquests mals de cap identificant i eliminant aquestes fonts de variabilitat. Els instal·ladors d'equips no haurien de ser la font de tants problemes només perquè perden una mica la concentració al final del seu torn.
El primer pas en l'automatització de la instal·lació de accessoris, l'alimentació de la tassa (vegeu la fig. 2), elimina la part més tediosa del procés: agafar i col·locar manualment els accessoris a la peça. En una configuració tradicional d'alimentació superior, una premsa d'alimentació de tassa envia els elements de fixació a una llançadora que alimenta els elements de fixació a l'eina superior. L'operador col·loca la peça a l'eina inferior (enclusa) i prem el pedal. El punxó baixa mitjançant pressió de buit per aixecar els elements de fixació de la llançadora, acostant els elements de fixació a la peça. La premsa aplica pressió i el cicle es completa.
Sembla simple, però si hi investigueu més a fons, podeu trobar algunes complexitats subtils. En primer lloc, l'equip s'ha d'introduir a l'espai de treball de manera controlada. Aquí és on entra en joc l'eina bootstrap. L'eina consta de dos components. Un dedicat al posicionament garanteix que l'equip que surt del bol estigui posicionat correctament. L'altre garanteix la segmentació, l'alineació i la col·locació adequades de l'equip. Des d'allà, l'equip viatja a través d'una canonada fins a una llançadora que l'alimenta a l'eina superior.
Aquí teniu la complicació: les eines d'alimentació automàtica (eines d'orientació i divisió i llançadores) s'han de substituir i mantenir en bon estat de funcionament cada vegada que es canvia l'equip. Els diferents tipus de maquinari afecten la manera com subministra energia a l'àrea de treball, de manera que les eines específiques del maquinari són simplement una realitat i no es poden dissenyar fora de l'equació.
Com que l'operador que es troba davant de la premsa de tasses ja no dedica temps a aixecar (possiblement baixar) i muntar l'equip, el temps entre insercions es redueix dràsticament. Però amb totes aquestes eines específiques del maquinari, el bol d'alimentació també afegeix capacitats de conversió. Les eines per a les femelles autoapretables 832 no són adequades per a les femelles 632.
Per substituir l'antic alimentador de bol de dues peces, l'operador ha d'assegurar-se que l'eina d'orientació estigui correctament alineada amb l'eina dividida. "També van haver de comprovar la vibració del bol, la sincronització de l'aire i la col·locació de la mànega", va dir Boggs. "Han de comprovar l'alineació del llançador i del buit. En resum, l'operador ha de comprovar moltes alineacions per assegurar-se que l'eina funciona com hauria de fer".
Els operadors de xapa metàl·lica sovint tenen requisits d'equipament únics que poden ser deguts a problemes d'accés (inserció d'equipament en espais reduïts), equips inusuals o ambdues coses. Aquest tipus d'instal·lació utilitza una eina d'una sola peça especialment dissenyada. Basant-se en això, diu Boggs, finalment es va desenvolupar una eina tot en un per a una premsa de tasses estàndard. L'eina conté elements d'orientació i selecció (vegeu la figura 3).
«Està dissenyat per a canvis ràpids», diu van de Boer. «Tots els paràmetres de control, incloent-hi l'aire i la vibració, el temps i tot el demés, estan controlats per l'ordinador, de manera que l'operador no ha de fer cap canvi ni ajust.»
Amb l'ajuda de les espigues, tot es manté en una línia (vegeu la fig. 4). «L'operador no s'ha de preocupar per l'alineació durant la conversió. Sempre s'anivella perquè tot encaixa al seu lloc», va dir Boggs. «Les eines simplement es cargolen».
Quan un operador col·loca una làmina en una premsa de ferreteria, alinea els forats amb una enclusa dissenyada per treballar amb elements de fixació d'un cert diàmetre. El fet que els nous diàmetres requereixin noves eines d'enclusa ha provocat una producció en massa difícil al llarg dels anys.
Imagineu-vos una fàbrica amb la tecnologia de tall i doblegat més recent, un canvi automàtic i ràpid d'eines, lots petits o fins i tot producció completa. La peça entra en un insert de maquinari i, si la peça requereix un tipus de maquinari diferent, l'operador passa a la producció en massa. Per exemple, pot inserir un lot de 50 peces, canviar les encluses i, a continuació, inserir el maquinari nou als forats correctes.
Una premsa de maquinari amb una torreta canvia l'escena. Els operadors ara poden inserir un tipus d'equip, girar la torreta i obrir un contenidor codificat per colors per allotjar un altre tipus d'equip, tot en una sola configuració (vegeu la Figura 5).
«Depenent del nombre de peces que tingueu, és menys probable que us perdeu una connexió de maquinari», va dir van de Bor. «Fas tota la secció en una sola passada, de manera que no et perds ni un pas al final».
La combinació de l'alimentació de tasses i la torreta en una premsa d'inserció pot fer que la manipulació de kits sigui una realitat al departament de maquinari. En una instal·lació típica, el fabricant s'assegura que el subministrament de tasses sigui exclusiu per a equips grans normals i, a continuació, col·loca els equips que s'utilitzen menys sovint en contenidors codificats per colors a prop de l'àrea de treball. Quan els operadors recullen una peça que requereix diversos maquinaris, comencen a connectar-la escoltant el bip de la màquina (que indica que és hora de canviar el maquinari), girant el plat giratori de l'enclusa, visualitzant una imatge 3D de la peça al controlador i, a continuació, inserint la següent peça de maquinari.
Imagineu un escenari on un operador insereix una peça d'equipament una per una, utilitzant l'alimentació automàtica i girant la plataforma giratòria de l'enclusa segons calgui. Aleshores s'atura després que l'eina superior agafi el fixador d'alimentació automàtica del transbordador i el deixi caure sobre la peça de treball de l'enclusa. El controlador avisarà l'operador que els fixadors tenen la longitud incorrecta.
Com explica Boggs, «En el mode de configuració, la premsa baixa lentament el cursor i registra la seva posició. Així, quan funciona a tota velocitat i el dispositiu toca l'eina, el sistema s'assegura que la longitud del dispositiu coincideixi amb la [[Tolerància] especificada. Les mesures fora de rang, massa llargues o massa curtes causaran un error de longitud del fixador. Això es deu a la detecció de fixadors (no hi ha buit a l'eina superior, generalment causat per errors d'alimentació del maquinari) i la supervisió i el manteniment de la finestra de tonatge (en lloc que l'operador ajusti manualment una vàlvula) creen un sistema d'automatització fiable i provat.»
«Les premses de maquinari amb autodiagnòstic poden ser un gran avantatge per als mòduls robòtics», va dir Boggs. «En una configuració automatitzada, el robot mou el paper a la posició correcta i envia un senyal a la premsa, dient essencialment: "Estic a la posició correcta, endavant i engega la premsa".»
La premsa de mecanitzat manté nets els passadors de l'enclusa (instal·lats als forats de la peça de xapa metàl·lica). El buit al punxó superior és normal, cosa que significa que hi ha elements de fixació. Sabent tot això, la premsa va enviar un senyal al robot.
Com diu Boggs, «la premsa bàsicament ho mira tot i li diu al robot: "D'acord, estic bé". Inicia el cicle d'estampació, comprovant la presència de fixacions i la seva longitud correcta. Si el cicle s'ha completat, assegureu-vos que la pressió utilitzada per inserir els elements de fixació sigui correcta i, a continuació, envieu un senyal al robot que el cicle de premsa s'ha completat. El robot ho rep i sap que tot està net i pot moure la peça al següent forat».
Totes aquestes comprovacions de màquina, originalment pensades per a operadors manuals, proporcionen una bona base per a una major automatització. Boggs i van de Boor descriuen millores addicionals, com ara certs dissenys que ajuden a evitar que les làmines s'enganxin a l'enclusa. "De vegades, els elements de fixació s'enganxen després d'un cicle d'estampació", va dir Boggs. "És un problema inherent quan es comprimeix material. Quan es queda enganxat a l'eina inferior, l'operador normalment pot girar una mica la peça de treball per treure-la".
Figura 4. Cargol de llançadora amb passador. Un cop muntat, la llançadora alimenta l'equip a l'eina superior, que utilitza pressió de buit per tal que l'equip es pugui fixar i transportar a la peça de treball. L'enclusa (a baix a l'esquerra) es troba en una de les quatre torretes.
Malauradament, els robots no tenen les habilitats d'un operador humà. "Així que ara hi ha dissenys de premses que ajuden a treure les peces de treball, a empènyer els elements de fixació fora de l'eina, de manera que no hi hagi enganxament després del cicle de premsa."
Algunes màquines tenen diferents profunditats de gola per ajudar el robot a maniobrar la peça dins i fora de l'àrea de treball. Les premses també poden incloure suports que ajuden els robots (i els operadors manuals, de fet) a posicionar les seves tasques de manera segura.
En definitiva, la fiabilitat és clau. Els robots i els cobots poden ser part de la resposta, fent-los més fàcils d'integrar. "En el camp dels robots col·laboratius, els proveïdors han fet grans progressos per facilitar al màxim la seva integració amb les màquines", va dir Boggs, "i els fabricants de premses han fet molta feina de desenvolupament per garantir que hi hagi el protocol de comunicació correcte".
Però les tècniques d'estampació i les tècniques de taller, com ara el suport de les peces de treball, les instruccions de treball clares (i documentades) i la formació adequada, també hi tenen un paper important. Boggs va afegir que encara rep trucades sobre elements de fixació que falten i altres problemes al departament de ferreteria, molts dels quals funcionen amb màquines fiables però molt antigues.
Aquestes màquines poden ser fiables, però la instal·lació de l'equip no és per a persones inexpertes i poc professionals. Recordeu la màquina que va trobar la longitud incorrecta. Aquesta senzilla comprovació evita que un petit error es converteixi en un gran problema.
Figura 5. Aquesta premsa de ferreteria té una plataforma giratòria amb topall i quatre estacions. El sistema també té una eina especial d'enclusa que ajuda l'operador a arribar a llocs de difícil accés. Aquí els accessoris s'insereixen just a sota de la brida posterior.
Tim Heston, editor sènior de The FABRICATOR, treballa a la indústria de la fabricació de metalls des del 1998, i va començar la seva carrera a la revista Welding Magazine de l'American Welding Society. Des de llavors, ha cobert tots els processos de fabricació de metalls, des de l'estampació, el doblegat i el tall fins al rectificat i el polit. Es va incorporar a The FABRICATOR l'octubre del 2007.
FABRICATOR és la revista líder en fabricació i conformació d'acer a Amèrica del Nord. La revista publica notícies, articles tècnics i històries d'èxit que permeten als fabricants fer la seva feina de manera més eficient. FABRICATOR ha estat a la indústria des del 1970.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal ja és totalment accessible i proporciona un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Obtingueu accés digital complet a STAMPING Journal, que presenta les últimes tecnologies, les millors pràctiques i les notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara, amb accés digital complet a The Fabricator en espanyol, teniu fàcil accés a recursos valuosos del sector.