Ris. 3. Et enkelt stykke, kopfodret, hurtigtskifteværktøj opbevaret i venstre kabinet styrer udstyrets orientering og adskillelse (sikrer korrekt udstyrsjustering og -positionering). Det højre kabinet indeholder forskellige ambolte og skyttelbolte.
Ron Boggs, salgs- og servicechef for Haeger Nordamerika, modtager fortsat lignende opkald fra producenter under genopretningen efter 2021-pandemien.
"De blev ved med at sige til os: 'Hey, vi mangler fastgørelseselementer,'" sagde Boggs. "Det viser sig, at det skyldtes et personaleproblem." Når fabrikker ansatte nye medarbejdere, satte de ofte uerfarne, ufaglærte folk foran maskinerne for at indsætte udstyr. Nogle gange mangler de spænder, nogle gange sætter de de forkerte spænder i. Kunden vender tilbage og færdiggør indstillingerne.
På et overordnet niveau synes hardwareindsættelse at være en moden anvendelse af robotteknologi. Med tiden kunne et anlæg have fuld automatisering af stansning og formning, inklusive tårne, fjernelse af emner og måske endda robotbukning. Alle disse teknologier tjener derefter en stor del af den manuelle installationssektor. Med alt dette i tankerne, hvorfor så ikke placere en robot foran en maskine for at installere udstyr?
I løbet af de sidste 20 år har Boggs arbejdet med mange fabrikker, der bruger robotbaseret indsættelsesudstyr. For nylig har han og hans team, inklusive Haegers chefingeniør Sander van de Bor, arbejdet på at gøre det nemmere at integrere cobots i indsættelsesprocessen (se figur 1).
Både Boggs og VanderBose understreger dog, at fokus udelukkende på robotteknologi nogle gange kan overse det større problem med at indsætte hardware. Pålidelige, automatiserede og fleksible installationsoperationer kræver mange byggesten, herunder proceskonsistens og fleksibilitet.
Den gamle mand døde på en forfærdelig måde. Mange bruger dette ordsprog om mekaniske stansepressere, men det gælder også for presser med manuel fremføring, primært på grund af dets enkelhed. Operatøren placerer fastgørelseselementer og dele på bundstøtten, før de manuelt indsættes i pressen. Han trykker på pedalen. Hulmaskinen bevæger sig ned, berører emnet og skaber tryk for at indsætte udstyret. Det er ret simpelt – indtil noget går galt, selvfølgelig.
"Hvis operatøren ikke er opmærksom, vil værktøjet falde og røre emnet uden rent faktisk at påføre tryk," sagde van de Bor. Hvorfor, hvad præcist? "Det gamle udstyr havde ikke feedback ved en fejl, og operatøren vidste ikke rigtig noget om det." Operatøren kunne ikke holde foden på pedalerne under hele cyklussen, hvilket igen kunne føre til aktivering af pressens sikkerhedssystem. "Det øverste værktøj har seks volt, det nederste værktøj er jordforbundet, og pressen skal registrere ledningsevne, før den kan opbygge tryk."
Ældre indsatspresser mangler også det såkaldte "tonnagevindue", som er det trykområde, inden for hvilket udstyret kan indsættes korrekt. Moderne presser kan føle, at dette tryk er for lavt eller for højt. Fordi ældre presser ikke har et tonnagevindue, forklarede Boggs, justerer operatører nogle gange trykket ved at justere en ventil for at løse problemet. "Nogle justerer for højt, og nogle justerer for lavt," sagde Boggs. "Manuel justering åbner op for en masse alsidighed. Hvis det er for lavt, har du installeret hardwaren forkert." "For højt tryk kan faktisk deformere selve delen eller fastgørelseselementet."
"Ældre maskiner havde heller ikke målere," tilføjer van de Boer, "hvilket kunne medføre, at operatørerne mistede fastgørelseselementer."
Manuel isætning af hardware kan virke let, men processen er svær at løse. For at gøre tingene værre, forekommer hardwareoperationer ofte senere i værdikæden, efter at hullet er blevet udfyldt og dannet. Udstyrsproblemer kan forårsage kaos ved pulverlakering og montering, ofte fordi en samvittighedsfuld og flittig operatør laver små fejl, der bliver til hovedpine.
Figur 1. Cobotten viser delen ved at indsætte udstyret i pressen, som har fire skåle og fire uafhængige skyttelbusser, der fører udstyret ind i pressen. Billede: Hagrid
Gennem årene har hardwareindsættelsesteknologi løst disse hovedpiner ved at identificere og eliminere disse kilder til variation. Udstyrsinstallatører bør ikke være kilden til så mange problemer, bare fordi de mister lidt fokus i slutningen af ​​deres vagt.
Det første trin i automatisering af fittingsinstallation, skålfremføring (se fig. 2), eliminerer den mest besværlige del af processen: manuel gribning og placering af fittings på emnet. I en traditionel topfremføringskonfiguration sender en kopfremføringspresse fastgørelseselementerne ned til en shuttle, der fører hardwaren til det øverste værktøj. Operatøren placerer emnet på det nederste værktøj (ambolten) og trykker på pedalen. Stemplet sænkes ned ved hjælp af vakuumtryk for at løfte hardwaren ud af shuttlen, hvilket bringer hardwaren tæt på emnet. Pressen påfører tryk, og cyklussen er afsluttet.
Det virker simpelt, men hvis man graver dybere, kan man finde nogle subtile kompleksiteter. For det første skal udstyr føres ind i arbejdsområdet på en kontrolleret måde. Det er her, bootstrap-værktøjet kommer i spil. Værktøjet består af to komponenter. En dedikeret til positionering, der sikrer, at udstyret, der kommer ud af skålen, er placeret korrekt. Den anden sikrer korrekt segmentering, justering og placering af udstyret. Derfra bevæger udstyret sig gennem et rør til en shuttle, der fører udstyret til det øverste værktøj.
Her er komplikationen: Autofeed-værktøjer – orienterings- og delingsværktøjer samt shuttle-værktøjer – skal udskiftes og vedligeholdes i funktionsdygtig stand, hver gang udstyret udskiftes. Forskellige former for hardware påvirker, hvordan det leverer strøm til arbejdsområdet, så hardwarespecifikke værktøjer er blot en realitet og kan ikke designes uden for ligningen.
Da operatøren foran koppressen ikke længere bruger tid på at samle udstyret op (eventuelt sænke det ned) og sætte det op, reduceres tiden mellem indsætninger drastisk. Men med alle disse hardwarespecifikke værktøjer tilføjer fødeskålen også konverteringsmuligheder. Værktøjer til selvspændende møtrikker 832 er ikke egnede til møtrikker 632.
For at udskifte den gamle todelte skålføder skal operatøren sikre sig, at orienteringsværktøjet er korrekt justeret med delværktøjet. "De skulle også kontrollere skålvibrationer, lufttiming og slangeplacering," sagde Boggs. "De skal kontrollere skyttel- og vakuumjusteringen. Kort sagt skal operatøren kontrollere en masse justeringer for at sikre, at værktøjet fungerer, som det skal."
Pladebearbejdningsoperatører har ofte unikke udstyrskrav, der kan skyldes adgangsproblemer (indsættelse af udstyr i trange rum), usædvanligt udstyr eller begge dele. Denne type installation bruger et specialdesignet værktøj i ét stykke. Baseret på dette, siger Boggs, blev der til sidst udviklet et alt-i-et-værktøj til en standard koppresse. Værktøjet indeholder orienterings- og udvælgelseselementer (se fig. 3).
"Den er designet til hurtige omskiftninger," siger van de Boer. "Alle kontrolparametre, inklusive luft og vibration, tid og alt andet, styres af computeren, så operatøren ikke behøver at foretage nogen omskiftninger eller justeringer."
Ved hjælp af dyvler forbliver alt på én linje (se fig. 4). "Operatøren behøver ikke bekymre sig om justering under ombygning. Det nivellerer altid, fordi alt låser på plads," sagde Boggs. "Værktøjerne skrues bare på."
Når en operatør placerer en plade på en hardwarepresse, justerer de hullerne med en ambolt, der er designet til at fungere med fastgørelseselementer med en bestemt diameter. Det faktum, at nye diametre kræver nye amboltværktøjer, har ført til en del vanskelig masseproduktion gennem årene.
Forestil dig en fabrik med den nyeste skære- og bukketeknologi, hurtigt automatisk værktøjsskift, små partier eller endda komplet produktion. Emnet går derefter ind i en hardwareindsats, og hvis emnet kræver en anden type hardware, går operatøren videre til masseproduktion. For eksempel kan de indsætte et parti på 50 stykker, skifte amboltene og derefter indsætte det nye hardware i de korrekte huller.
En hardwarepresse med et drejetårn ændrer scenen. Operatører kan nu indsætte én type udstyr, rotere drejetårnet og åbne en farvekodet beholder for at rumme en anden type udstyr, alt sammen i én opsætning (se figur 5).
"Afhængigt af antallet af dele, du har, er det mindre sandsynligt, at du overser en hardwareforbindelse," sagde van de Bor. "Du laver hele sektionen i én omgang, så du ikke går glip af et trin til sidst."
Kombinationen af ​​kopfremføring og revolverhoved på en indsatspresse kan gøre håndtering af sæt til en realitet i hardwareafdelingen. I en typisk installation sørger producenten for, at skålforsyningen er eksklusiv til normalt stort udstyr, og placerer derefter mindre hyppigt brugt udstyr i farvekodede beholdere i nærheden af ​​arbejdsområdet. Når operatører samler en del op, der kræver mere hardware, begynder de at tilslutte den ved at lytte til maskinens biplyd (som indikerer, at det er tid til ny hardware), dreje amboltens drejebord, se et 3D-billede af delen på controlleren og derefter indsætte den næste hardwaredel.
Forestil dig et scenarie, hvor en operatør indsætter et stykke udstyr én efter én, bruger automatisk fremføring og drejer amboltens drejebord efter behov. Det stopper derefter, efter at det øverste værktøj griber fat i den selvfremførende fastgørelsesenhed fra skyttelen og falder ned på emnet på ambolten. Styringen vil advare operatøren om, at fastgørelseselementerne har den forkerte længde.
Som Boggs forklarer: "I opsætningstilstand sænker pressen langsomt skyderen og registrerer dens position. Så når den kører med fuld hastighed, og fiksturen rører værktøjet, sikrer systemet, at fiksturens længde matcher den specificerede [[Tolerance]. Målinger uden for området, for lange eller for korte, vil forårsage fejl i fastgørelseselementets længde. Dette skyldes fastgørelseselementdetektion (intet vakuum i det øverste værktøj, normalt forårsaget af hardwarefremføringsfejl) og overvågning og vedligeholdelse af tonnagevinduet (i stedet for at operatøren manuelt justerer en ventil) skaber et gennemprøvet pålideligt automatiseringssystem."
"Hardwarepresser med selvdiagnose kan være en kæmpe fordel for robotmoduler," sagde Boggs. "I en automatiseret opsætning flytter robotten papiret til den rigtige position og sender et signal til pressen, der i bund og grund siger: 'Jeg er i den rigtige position, bare start pressen.'"
Hardwarepressen holder amboltene (installeret i huller i metalpladeemnet) rene. Vakuumet i den øverste dorn er normalt, hvilket betyder, at der er fastgørelseselementer. Pressen, der vidste alt dette, sendte et signal til robotten.
Som Boggs siger: "Pressemaskinen ser stort set på alt og siger til robotten: 'Okay, jeg har det fint.' Den starter prægecyklussen og kontrollerer, om der er fastgørelseselementer, og om de er i længden. Hvis cyklussen er færdig, skal du sørge for, at trykket, der bruges til at indsætte hardwaren, er korrekt, og derefter sende et signal til robotten om, at pressecyklussen er færdig. Robotten modtager dette og ved, at alt er rent, og kan flytte emnet til det næste hul."
Alle disse maskinkontroller, der oprindeligt var beregnet til manuelle operatører, giver effektivt et godt grundlag for yderligere automatisering. Boggs og van de Boor beskriver yderligere forbedringer, såsom visse designs, der hjælper med at forhindre plader i at klæbe til ambolten. "Nogle gange klæber fastgørelseselementer fast efter en prægecyklus," sagde Boggs. "Det er et iboende problem, når man komprimerer materiale. Når det sætter sig fast i det nederste værktøj, kan operatøren normalt dreje emnet lidt for at få det ud."
Figur 4. Skyttebolt med dyvelstift. Når den er sat op, fører skyttelen udstyret til det øverste værktøj, som bruger vakuumtryk, så udstyret kan fastgøres og transporteres til emnet. Ambolten (nederst til venstre) er placeret på en af ​​de fire tårne.
Desværre har robotter ikke de samme færdigheder som en menneskelig operatør. "Så nu findes der pressedesigns, der hjælper med at fjerne emner og skubbe fastgørelseselementer ud af værktøjet, så der ikke sidder fast efter pressecyklussen."
Nogle maskiner har forskellige halsdybder for at hjælpe robotten med at manøvrere emnet ind og ud af arbejdsområdet. Presser kan også omfatte understøtninger, der hjælper robotter (og manuelle operatører for den sags skyld) med at positionere deres job sikkert.
I sidste ende er pålidelighed nøglen. Robotter og cobots kan være en del af svaret og gøre dem nemmere at integrere. "Inden for kollaborative robotter har leverandører gjort store fremskridt med at gøre det så nemt som muligt at integrere dem med maskiner," sagde Boggs, "og presseproducenter har udført en masse udviklingsarbejde for at sikre, at den rigtige kommunikationsprotokol er på plads."
Men prægeteknikker og værkstedsteknikker, herunder emneunderstøttelse, klare (og dokumenterede) arbejdsinstruktioner og korrekt træning, spiller også en rolle. Boggs tilføjede, at han stadig modtager opkald om manglende fastgørelseselementer og andre problemer i hardwareafdelingen, hvoraf mange arbejder med pålidelige, men meget gamle maskiner.
Disse maskiner kan være pålidelige, men installationen af ​​udstyret er ikke for ufaglærte og uprofessionelle. Husk den maskine, der fandt den forkerte længde. Denne enkle kontrol forhindrer, at en lille fejl udvikler sig til et stort problem.
Figur 5. Denne hardwarepresse har en drejeskive med stop og fire stationer. Systemet har også et specielt amboltværktøj, der hjælper operatøren med at nå svært tilgængelige steder. Her indsættes fittings lige under bagflangen.
Tim Heston, chefredaktør for The FABRICATOR, har været i metalbearbejdningsbranchen siden 1998 og startede sin karriere hos American Welding Societys Welding Magazine. Siden da har det dækket alle metalbearbejdningsprocesser fra prægning, bukning og skæring til slibning og polering. Han kom til The FABRICATOR i oktober 2007.
FABRICATOR er Nordamerikas førende magasin inden for stålfremstilling og -formning. Magasinet udgiver nyheder, tekniske artikler og succeshistorier, der gør det muligt for producenter at udføre deres arbejde mere effektivt. FABRICATOR har været i branchen siden 1970.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af FABRICATOR, nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.
Den digitale udgave af The Tube & Pipe Journal er nu fuldt tilgængelig og giver nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.
Få fuld digital adgang til STAMPING Journal, der præsenterer den nyeste teknologi, bedste praksis og branchenyheder inden for metalprægningsmarkedet.
Nu med fuld digital adgang til The Fabricator på spansk har du nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.