Rýže. 3. Jednodílný nástroj s rychlou výměnou z hrnku, uložený v levé skříni, řídí orientaci a oddělení zařízení (zajišťuje správné vyrovnání a umístění zařízení). Pravá skříň obsahuje různé kovadliny a člunky.
Ron Boggs, manažer prodeje a servisu společnosti Haeger North America, i během zotavení z pandemie v roce 2021 nadále dostává podobné hovory od výrobců.
„Pořád nám říkali: ‚Hele, chybí nám spojovací materiál,‘“ řekl Boggs. „Ukázalo se, že to bylo kvůli personálním problémům.“ Když továrny najímaly nové zaměstnance, často posadily před stroje nezkušené a nekvalifikované lidi, aby do nich vkládali zařízení. Někdy se jim nepodaří zacvaknout spony, někdy se nasadí špatné spony. Klient se vrátí a nastavení dokončí.
Na obecné úrovni se vkládání hardwaru jeví jako zralá aplikace robotiky. Závod by nakonec mohl mít plně automatizované děrování a tváření, včetně revolverových hlav, odebírání dílů a možná i robotického ohýbání. Všechny tyto technologie pak slouží velké části sektoru ruční instalace. S ohledem na to všechno, proč neumístit před stroj robota pro instalaci zařízení?
Během posledních 20 let Boggs spolupracoval s mnoha továrnami, které využívají robotická vkládací zařízení. V poslední době se on a jeho tým, včetně hlavního inženýra společnosti Haeger Sandera van de Bora, snaží usnadnit integraci kobotů do procesu vkládání (viz obrázek 1).
Boggs i VanderBose však zdůrazňují, že zaměření se výhradně na robotiku může někdy přehlížet širší problém vkládání hardwaru. Spolehlivé, automatizované a flexibilní instalační operace vyžadují mnoho stavebních prvků, včetně konzistence procesů a flexibility.
Stařec zemřel hroznou smrtí. Mnoho lidí toto přísloví uplatňuje u mechanických děrovacích lisů, ale platí i pro lisy s ručním podáváním, hlavně kvůli jejich jednoduchosti. Obsluha umístí spojovací prvky a díly na spodní podpěru a poté je ručně vloží do lisu. Stiskla pedál. Děrovač se spustí dolů, dotkne se obrobku a vytvoří tlak pro vložení zařízení. Je to docela jednoduché – samozřejmě dokud se něco nepokazí.
„Pokud obsluha nevěnuje pozornost, nástroj spadne a dotkne se obrobku, aniž by na něj skutečně vyvíjel tlak,“ řekl van de Bor. Proč, co přesně? „Staré zařízení omylem nemělo zpětnou vazbu a obsluha o ní vlastně nevěděla.“ Obsluha nemohla udržet nohu na pedálech během celého cyklu, což mohlo vést k aktivaci bezpečnostního systému lisu. „Horní nástroj má šest voltů, spodní nástroj je uzemněný a lis musí před vytvořením tlaku snímat vodivost.“
Starší vkládací lisy také postrádají tzv. „rozsah tlaků“, což je rozsah tlaků, ve kterém lze zařízení správně zasunout. Moderní lisy mohou mít pocit, že je tento tlak příliš nízký nebo příliš vysoký. Protože starší lisy nemají rozsah tlaků, vysvětlil Boggs, obsluha někdy upravuje tlak úpravou ventilu, aby problém vyřešila. „Někteří ladí příliš vysoko a někteří příliš nízko,“ řekl Boggs. „Ruční nastavení otevírá velkou všestrannost. Pokud je tlak příliš nízký, znamená to, že jste nesprávně nainstalovali příslušenství.“ „Nadměrný tlak může ve skutečnosti deformovat díl nebo samotný spojovací prvek.“
„Starší stroje také neměly měřiče,“ dodává van de Boer, „což mohlo vést k tomu, že obsluha ztratila spojovací prvky.“
Ruční vkládání kování se může zdát snadné, ale tento proces je těžké opravit. A co je horší, operace s kováním se často odehrávají později v hodnotovém řetězci, až po vyplnění a vytvoření mezery. Problémy se zařízením mohou způsobit zmatek v práškovém lakování a montáži, často proto, že svědomitý a pečlivý operátor udělá drobné chyby, které se mění v bolesti hlavy.
Obrázek 1. Kobot ukazuje díl vložením zařízení do lisu, který má čtyři misky a čtyři nezávislé kyvadlové dopravníky, které podávají zařízení do lisu. Obrázek: Hagrid
Technologie vkládání hardwaru v průběhu let tyto problémy vyřešila identifikací a eliminací těchto zdrojů variability. Instalatéři zařízení by neměli být zdrojem tolika problémů jen proto, že na konci směny ztratí trochu soustředění.
Prvním krokem automatizace instalace tvarovek je podávání do misky (viz obr. 2), což eliminuje nejnáročnější část procesu: ruční uchopení a umístění tvarovek na obrobek. V tradiční konfiguraci s horním podáváním posílá lis s miskovým podáváním spojovací prvky dolů k člunku, který podává kování k hornímu nástroji. Obsluha umístí obrobek na spodní nástroj (kovadlinu) a sešlápne pedál. Razník se spustí pomocí podtlaku, aby se kování zvedlo z člunku a přiblížilo se tak k obrobku. Lis vyvine tlak a cyklus je dokončen.
Zdá se to jednoduché, ale pokud se ponoříte hlouběji, můžete narazit na některé jemné složitosti. Zaprvé, zařízení musí být do pracovního prostoru přiváděno kontrolovaným způsobem. A zde přichází na řadu nástroj bootstrap. Nástroj se skládá ze dvou komponent. Jedna, která je určena pro polohování, zajišťuje, aby zařízení vycházející z mísy bylo správně umístěno. Druhá zajišťuje správnou segmentaci, zarovnání a umístění zařízení. Odtud zařízení putuje potrubím do kyvadlové dopravy, která jej přivádí k hornímu nástroji.
Zde je ta komplikace: Nástroje pro automatické podávání – nástroje pro orientaci a dělení a kyvadlové vozíky – je třeba vyměnit a udržovat v provozuschopném stavu pokaždé, když se zařízení vymění. Různé druhy hardwaru ovlivňují způsob napájení pracovního prostoru, takže nástroje specifické pro hardware jsou prostě realitou a nelze je vyloučit z rovnice.
Protože obsluha před kelímkovým lisem již netráví čas zvedáním (případně spouštěním) a nastavováním zařízení, doba mezi vkládáními se drasticky zkracuje. S veškerým tímto hardwarově specifickým nářadím však podávací miska také přidává konverzní možnosti. Nástroje pro samoutahovací matice 832 nejsou vhodné pro matice 632.
Aby bylo možné vyměnit starý dvoudílný mixovací podavač, musí obsluha zajistit, aby byl orientační nástroj správně zarovnán s děleným nástrojem. „Museli také zkontrolovat vibrace misky, časování vzduchu a umístění hadic,“ řekl Boggs. „Museli zkontrolovat zarovnání kyvadlové dopravy a podtlaku. Stručně řečeno, obsluha musí zkontrolovat spoustu zarovnání, aby se ujistila, že nástroj funguje tak, jak má.“
Obráběči plechů mají často specifické požadavky na vybavení, které mohou být způsobeny problémy s přístupem (vkládání zařízení do těsných prostor), neobvyklým vybavením nebo obojím. Tento typ instalace používá speciálně navržený jednodílný nástroj. Na základě toho byl podle Boggse nakonec vyvinut univerzální nástroj pro standardní lis na hrnky. Nástroj obsahuje prvky pro orientaci a výběr (viz obr. 3).
„Je navržen pro rychlé změny,“ říká van de Boer. „Všechny řídicí parametry, včetně vzduchu a vibrací, času a všeho ostatního, jsou řízeny počítačem, takže obsluha nemusí provádět žádné přepínání ani úpravy.“
Díky kolíkům vše zůstává v jedné linii (viz obr. 4). „Obsluha se při přestavbě nemusí starat o zarovnání. Vždy se vše vyrovná, protože vše zapadne na své místo,“ řekl Boggs. „Nářadí se jednoduše přišroubuje.“
Když obsluha umístí plech na lis, zarovná otvory s kovadlinou určenou pro práci se spojovacími prvky určitého průměru. Skutečnost, že nové průměry vyžadují nové nástroje pro kovadliny, vedla v průběhu let k obtížné hromadné výrobě.
Představte si továrnu s nejmodernější technologií řezání a ohýbání, rychlou automatickou výměnou nástrojů, malými sériemi nebo dokonce kompletní výrobou. Díl pak putuje do vložky pro hardware a pokud díl vyžaduje jiný druh hardwaru, operátor přejde k hromadné výrobě. Může například vložit dávku 50 kusů, vyměnit kovadliny a poté vložit nový hardware do správných otvorů.
Hardwarový lis s revolverovou hlavou mění scénu. Obsluha nyní může v jednom nastavení vložit jeden typ zařízení, otočit revolverovou hlavu a otevřít barevně kódovaný kontejner pro umístění jiného typu zařízení (viz obrázek 5).
„V závislosti na počtu součástí, které máte, je menší pravděpodobnost, že přehlédnete hardwarové spojení,“ řekl van de Bor. „Celou sekci provedete najednou, takže na konci nevynecháte ani jeden krok.“
Kombinace kelímkového podávání a revolverového podávání na vkládacím lisu může zrealizovat manipulaci se sadami v oddělení hardwaru. V typické instalaci výrobce zajistí, aby zásobování miskami bylo určeno výhradně pro běžné velké zařízení, a méně často používané zařízení poté umístí do barevně odlišených kontejnerů poblíž pracovního prostoru. Když operátoři zvednou díl, který vyžaduje více hardwarových prvků, začnou jej zapojovat tak, že poslouchají pípnutí stroje (což signalizuje, že je čas na nový hardware), otáčejí otočným stolem kovadliny, prohlížejí si 3D obraz dílu na řídicí jednotce a poté vkládají další hardwarový díl.
Představte si scénář, kdy operátor vkládá jeden kus zařízení jeden po druhém, používá automatický posuv a otáčení otočného stolu kovadliny podle potřeby. Poté se zastaví poté, co horní nástroj uchopí samopodávací spojovací prvek z člunku a spustí jej na obrobek na kovadlině. Řídicí jednotka upozorní operátora, že spojovací prvky mají nesprávnou délku.
Jak Boggs vysvětluje: „V režimu nastavení lis pomalu spouští jezdec a zaznamenává jeho polohu. Takže když běží plnou rychlostí a upínací přípravek se dotýká nástroje, systém zajistí, aby délka upínacího přípravku odpovídala zadané [[Tolerance]]. Měření mimo rozsah, příliš dlouhá nebo příliš krátká délka způsobí chybu délky spojovacího prvku. To je způsobeno detekcí spojovacího prvku (žádné vakuum v horním nástroji, obvykle způsobené chybami podávání hardwaru) a monitorováním a údržbou tonážního okna (místo ručního nastavování ventilu obsluhou) vytváří osvědčený spolehlivý automatizační systém.“
„Hardwarové tiskové stroje s autodiagnostikou mohou být pro robotické moduly obrovskou výhodou,“ řekl Boggs. „V automatizovaném nastavení robot přesune papír do správné polohy a vyšle signál tiskovému stroji, v podstatě říká: ‚Jsem ve správné pozici, spusťte tiskový stroj.‘“
Lisovací stroj udržuje kovadlinové čepy (instalované v otvorech v plechovém obrobku) čisté. Podtlak v horním razníku je normální, což znamená, že jsou tam spojovací prvky. Lis o tom všem věděl a vyslal signál robotu.
Jak říká Boggs: „Lisovací stroj v podstatě všechno prohlédne a řekne robotovi: ‚Dobře, jsem v pořádku.‘ Spustí cyklus ražení, kontroluje přítomnost spojovacích prvků a jejich správnou délku. Pokud je cyklus dokončen, ujistěte se, že tlak použitý k vložení kování je správný, a poté vyšlete robotovi signál, že cyklus lisování je dokončen. Robot to přijme a ví, že je vše čisté, a může přesunout obrobek k dalšímu otvoru.“
Všechny tyto strojní kontroly, původně určené pro manuální obsluhu, v podstatě poskytují dobrý základ pro další automatizaci. Boggs a van de Boor popisují další vylepšení, jako například určité konstrukce, které pomáhají zabránit přilepení plechů k kovadlině. „Někdy se spojovací prvky po lisovacím cyklu přilepí,“ řekl Boggs. „Je to inherentní problém při stlačování materiálu. Když se zasekne ve spodním nástroji, obsluha může obvykle obrobek trochu otočit, aby ho vytáhla.“
Obrázek 4. Člunkový šroub s kolíkem. Po nastavení člunek posouvá zařízení k hornímu nástroji, který využívá podtlak, aby bylo možné zařízení upevnit a přepravit k obrobku. Kovadlina (vlevo dole) se nachází na jedné ze čtyř revolverových hlav.
Roboti bohužel nemají dovednosti lidského operátora. „Proto nyní existují konstrukce lisů, které pomáhají odstraňovat obrobky a vytlačovat spojovací prvky z nástroje, takže po lisovacím cyklu nedochází k jejich zasekávání.“
Některé stroje mají různou hloubku vyložení, aby robot mohl lépe manévrovat s obrobkem do pracovního prostoru a ven z něj. Lisy mohou také zahrnovat podpěry, které pomáhají robotům (a vlastně i manuální obsluze) bezpečně umístit obrobky.
V konečném důsledku je klíčová spolehlivost. Roboti a koboti mohou být součástí řešení, protože usnadní jejich integraci. „V oblasti kolaborativních robotů učinili dodavatelé velké pokroky v co nejjednodušší integraci se stroji,“ řekl Boggs, „a výrobci tiskových strojů odvedli spoustu vývojové práce, aby zajistili, že je zaveden správný komunikační protokol.“
Roli však hrají i techniky ražení a dílenské techniky, včetně podepření obrobku, jasných (a zdokumentovaných) pracovních pokynů a řádného školení. Boggs dodal, že stále dostává hovory ohledně chybějících spojovacích prvků a dalších problémů v oddělení hardwaru, z nichž mnohé fungují na spolehlivých, ale velmi starých strojích.
Tyto stroje mohou být spolehlivé, ale instalace zařízení není pro nekvalifikované a neprofesionální osoby. Vzpomeňte si na stroj, který zjistil špatnou délku. Tato jednoduchá kontrola zabrání tomu, aby se z malé chyby stal velký problém.
Obrázek 5. Tento lis na kovové výrobky má otočný stůl s dorazem a čtyři stanice. Systém má také speciální kovadlinový nástroj, který pomáhá obsluze dosáhnout na těžko dostupná místa. Zde se tvarovky vkládají těsně pod zadní přírubu.
Tim Heston, hlavní redaktor časopisu The FABRICATOR, působí v odvětví kovovýroby od roku 1998. Svou kariéru zahájil v časopise Welding Magazine Americké svářečské společnosti. Od té doby se časopis zabývá všemi procesy kovovýroby od lisování, ohýbání a řezání až po broušení a leštění. Do časopisu The FABRICATOR nastoupil v říjnu 2007.
FABRICATOR je přední severoamerický časopis o výrobě a tváření oceli. Časopis publikuje novinky, technické články a úspěšné příběhy, které výrobcům umožňují efektivněji vykonávat svou práci. FABRICATOR působí v oboru od roku 1970.
Nyní s plným přístupem k digitální edici The FABRICATOR máte snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.
Digitální vydání časopisu The Tube & Pipe Journal je nyní plně dostupné a poskytuje snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.
Získejte plný digitální přístup k časopisu STAMPING Journal, který obsahuje nejnovější technologie, osvědčené postupy a novinky z oboru lisování kovů.
Nyní s plným digitálním přístupem k The Fabricator en Español máte snadný přístup k cenným zdrojům z oboru.