Reis.3. Ein einteiliges, bechergeführtes Schnellwechselwerkzeug, das im linken Schrank aufbewahrt wird, steuert die Ausrichtung und Trennung der Geräte (gewährleistet die ordnungsgemäße Ausrichtung und Positionierung der Geräte).Im rechten Schrank sind verschiedene Ambosse und Schiffchen untergebracht.
Ron Boggs, Vertriebs- und Serviceleiter für Haeger North America, erhält während der Erholung von der Pandemie 2021 weiterhin ähnliche Anrufe von Herstellern.
„Sie sagten uns immer wieder: ‚Hey, uns fehlen Befestigungselemente‘“, sagte Boggs.„Es stellte sich heraus, dass dies auf ein Personalproblem zurückzuführen war.“Wenn Fabriken neue Mitarbeiter einstellten, setzten sie oft unerfahrene, ungelernte Leute vor die Maschinen, um die Ausrüstung einzusetzen.Manchmal fehlen ihnen die Verschlüsse, manchmal setzen sie die falschen Verschlüsse ein.Der Client kehrt zurück und schließt die Einstellungen ab.
Auf hohem Niveau scheint das Einsetzen von Hardware eine ausgereifte Anwendung der Robotik zu sein.Letztendlich könnte ein Werk über eine vollständige Stanz- und Formautomatisierung verfügen, einschließlich Revolver, Teileentnahme und vielleicht sogar Roboterbiegen.Alle diese Technologien bedienen dann einen großen Teil des manuellen Installationsbereichs.Warum nicht vor diesem Hintergrund einen Roboter vor eine Maschine stellen, um Geräte zu installieren?
In den letzten 20 Jahren hat Boggs mit vielen Fabriken zusammengearbeitet, die Roboter-Einfügungsgeräte einsetzen.In jüngerer Zeit haben er und sein Team, darunter Haeger-Chefingenieur Sander van de Bor, daran gearbeitet, die Integration von Cobots in den Einfügungsprozess zu erleichtern (siehe Abbildung 1).
Allerdings betonen sowohl Boggs als auch VanderBose, dass die alleinige Fokussierung auf die Robotik manchmal das größere Problem des Einbaus von Hardware übersehen kann.Zuverlässige, automatisierte und flexible Installationsvorgänge erfordern viele Bausteine, einschließlich Prozesskonsistenz und Flexibilität.
Der alte Mann ist auf schreckliche Weise gestorben.Viele Leute wenden dieses Sprichwort auf mechanische Stanzpressen an, aber es gilt vor allem wegen seiner Einfachheit auch für Pressen mit manueller Vorschubausrüstung.Der Bediener positioniert Verbindungselemente und Teile auf der unteren Stütze, bevor er sie manuell in die Presse einführt.Er drückte auf das Pedal.Der Locher senkt sich ab, berührt das Werkstück und erzeugt Druck, um das Gerät einzuführen.Es ist ziemlich einfach – bis natürlich etwas schief geht.
„Wenn der Bediener nicht aufpasst, fällt das Werkzeug herunter und berührt das Werkstück, ohne dass tatsächlich Druck ausgeübt wird“, sagte van de Bor.Warum, was genau?„Die alten Geräte hatten versehentlich keine Rückmeldung und der Bediener wusste nicht wirklich davon.“Der Bediener konnte seinen Fuß während des gesamten Zyklus nicht auf den Pedalen halten, was wiederum zur Auslösung des Sicherheitssystems der Presse führen konnte.„Das obere Werkzeug hat sechs Volt, das untere Werkzeug ist geerdet und die Presse muss die Leitfähigkeit erkennen, bevor sie Druck aufbauen kann.“
Bei älteren Einlegepressen fehlt außerdem das sogenannte „Tonnagefenster“, also der Druckbereich, innerhalb dessen die Ausrüstung korrekt eingesetzt werden kann.Moderne Pressen empfinden diesen Druck möglicherweise als zu niedrig oder zu hoch.Da ältere Pressen kein Tonnagefenster haben, erklärt Boggs, passen die Bediener manchmal den Druck an, indem sie ein Ventil verstellen, um das Problem zu beheben.„Einige sind zu hoch und andere zu niedrig“, sagte Boggs.„Die manuelle Einstellung eröffnet viel Vielseitigkeit.Ist er zu niedrig, haben Sie die Hardware falsch eingebaut.“„Übermäßiger Druck kann das Teil oder das Befestigungselement selbst tatsächlich verformen.“
„Ältere Maschinen hatten außerdem keine Messgeräte“, fügt van de Boer hinzu, „was dazu führen konnte, dass Bediener Befestigungselemente verlieren.“
Das manuelle Einsetzen von Hardware mag einfach erscheinen, ist jedoch schwer zu beheben.Erschwerend kommt hinzu, dass Hardware-Operationen oft später in der Wertschöpfungskette erfolgen, nachdem die Lücke geschlossen und gebildet wurde.Geräteprobleme können verheerende Auswirkungen auf die Pulverbeschichtung und -montage haben, oft weil ein gewissenhafter und fleißiger Bediener kleine Fehler macht, die zu Kopfschmerzen führen.
Abbildung 1. Der Cobot zeigt das Teil, indem er die Ausrüstung in die Presse einführt, die über vier Schüsseln und vier unabhängige Shuttles verfügt, die die Ausrüstung in die Presse einführen.Bild: Hagrid
Im Laufe der Jahre hat die Hardware-Insertionstechnologie diese Probleme gelöst, indem sie diese Variabilitätsquellen identifiziert und beseitigt.Geräteinstallateure sollten nicht die Ursache für so viele Probleme sein, nur weil sie am Ende ihrer Schicht ein wenig die Konzentration verlieren.
Der erste Schritt bei der Automatisierung der Fitting-Installation, die Schüsselzuführung (siehe Abb. 2), eliminiert den mühsamsten Teil des Prozesses: das manuelle Greifen und Platzieren der Fittings auf dem Werkstück.Bei einer herkömmlichen Top-Feed-Konfiguration leitet eine Becherzuführungspresse die Befestigungselemente nach unten zu einem Shuttle, das die Hardware dem Oberwerkzeug zuführt.Der Bediener legt das Werkstück auf das Unterwerkzeug (Amboss) und drückt das Pedal.Der Stempel wird mithilfe von Vakuumdruck abgesenkt, um die Hardware aus dem Shuttle zu heben und sie so nahe an das Werkstück zu bringen.Die Presse übt Druck aus und der Zyklus ist abgeschlossen.
Es scheint einfach, aber wenn Sie tiefer graben, können Sie einige subtile Komplexitäten entdecken.Erstens müssen die Geräte kontrolliert in den Arbeitsbereich eingeführt werden.Hier kommt das Bootstrap-Tool ins Spiel.Das Tool besteht aus zwei Komponenten.Eine für die Positionierung zuständige Vorrichtung stellt sicher, dass die aus der Schüssel kommenden Geräte korrekt positioniert sind.Der andere sorgt für die richtige Segmentierung, Ausrichtung und Platzierung der Ausrüstung.Von dort gelangt die Ausrüstung durch ein Rohr zu einem Shuttle, der die Ausrüstung dem Oberwerkzeug zuführt.
Hier liegt die Komplikation: Werkzeuge zur automatischen Zuführung – Ausrichtungs- und Teilungswerkzeuge sowie Shuttles – müssen bei jedem Gerätewechsel ausgetauscht und funktionsfähig gehalten werden.Verschiedene Formen der Hardware beeinflussen die Art und Weise, wie sie den Arbeitsbereich mit Strom versorgt, sodass hardwarespezifische Werkzeuge nur eine Realität sind und nicht ohne weiteres entworfen werden können.
Da der Bediener vor der Becherpresse keine Zeit mehr mit dem Aufnehmen (ggf. Absenken) und Einrichten des Geräts verbringt, wird die Zeit zwischen den Einsätzen drastisch verkürzt.Aber mit all diesen hardwarespezifischen Werkzeugen bietet der Futternapf auch Konvertierungsfunktionen.Werkzeuge für selbstspannende Muttern 832 sind nicht für Muttern 632 geeignet.
Um den alten zweiteiligen Wendelförderer auszutauschen, muss der Bediener sicherstellen, dass das Ausrichtungswerkzeug richtig mit dem geteilten Werkzeug ausgerichtet ist.„Sie mussten außerdem die Trommelvibration, die Luftsteuerung und die Schlauchplatzierung überprüfen“, sagte Boggs.„Sie müssen die Shuttle- und Vakuumausrichtung überprüfen.Kurz gesagt, der Bediener muss viele Ausrichtungen überprüfen, um sicherzustellen, dass das Werkzeug ordnungsgemäß funktioniert.“
Blecharbeiter haben häufig besondere Anforderungen an die Ausrüstung, die auf Zugangsprobleme (Einführen der Ausrüstung in enge Räume), ungewöhnliche Ausrüstung oder beides zurückzuführen sein können.Bei dieser Art der Installation wird ein speziell entwickeltes einteiliges Werkzeug verwendet.Auf dieser Grundlage, sagt Boggs, sei schließlich ein All-in-One-Werkzeug für eine Standard-Becherpresse entwickelt worden.Das Tool enthält Orientierungs- und Auswahlelemente (siehe Abb. 3).
„Es ist für schnelle Umrüstungen konzipiert“, sagt van de Boer.„Alle Steuerparameter, einschließlich Luft und Vibration, Zeit und alles andere, werden vom Computer gesteuert, sodass der Bediener keine Änderungen oder Anpassungen vornehmen muss.“
Mit Hilfe von Dübeln bleibt alles in einer Linie (siehe Abb. 4).„Der Bediener muss sich beim Umrüsten nicht um die Ausrichtung kümmern.Es gleicht sich immer aus, weil alles einrastet“, sagte Boggs.„Werkzeuge werden einfach aufgeschraubt.“
Wenn ein Bediener ein Blech auf eine Eisenwarenpresse legt, richtet er die Löcher mit einem Amboss aus, der für die Bearbeitung von Verbindungselementen mit einem bestimmten Durchmesser ausgelegt ist.Die Tatsache, dass neue Durchmesser neue Ambosswerkzeuge erfordern, hat im Laufe der Jahre zu einer teilweise schwierigen Massenproduktion geführt.
Stellen Sie sich eine Fabrik mit modernster Schneid- und Biegetechnologie, schnellem automatischen Werkzeugwechsel, Kleinserien oder sogar kompletter Produktion vor.Das Teil wird dann in einen Hardware-Einsatz gelegt, und wenn für das Teil eine andere Art von Hardware erforderlich ist, geht der Bediener zur Massenproduktion über.Sie können beispielsweise eine Charge von 50 Teilen einsetzen, die Ambosse austauschen und dann die neuen Beschläge in die richtigen Löcher einsetzen.
Eine Eisenpresse mit Revolver verändert die Szene.Bediener können jetzt einen Gerätetyp einsetzen, den Turm drehen und einen farblich gekennzeichneten Behälter öffnen, um einen anderen Gerätetyp unterzubringen – alles in einem Arbeitsgang (siehe Abbildung 5).
„Abhängig von der Anzahl der Teile, die Sie haben, ist es weniger wahrscheinlich, dass Sie eine Hardware-Verbindung übersehen“, sagte van de Bor.„Sie machen den gesamten Abschnitt in einem Durchgang, damit Sie am Ende keinen Schritt verpassen.“
Die Kombination aus Becherzuführung und Revolver an einer Einlegepresse kann die Handhabung von Bausätzen in der Hardware-Abteilung zur Realität werden lassen.Bei einer typischen Installation stellt der Hersteller sicher, dass die Schüsselversorgung ausschließlich für normal große Geräte vorgesehen ist, und platziert dann weniger häufig verwendete Geräte in farblich gekennzeichneten Behältern in der Nähe des Arbeitsbereichs.Wenn Bediener ein Teil aufnehmen, für das mehrere Hardwareteile erforderlich sind, beginnen sie mit dem Anschließen, indem sie auf den Piepton der Maschine hören (der anzeigt, dass es Zeit für neue Hardware ist), den Amboss-Drehteller drehen, ein 3D-Bild des Teils auf der Steuerung anzeigen und dann das nächste Hardwareteil einsetzen.
Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem ein Bediener mithilfe der automatischen Zuführung ein Gerät nach dem anderen einführt und den Amboss-Drehtisch nach Bedarf dreht.Es stoppt dann, nachdem das Oberwerkzeug das selbstzuführende Befestigungselement vom Shuttle greift und auf das Werkstück auf dem Amboss fällt.Die Steuerung warnt den Bediener, wenn die Befestigungselemente die falsche Länge haben.
Boggs erklärt: „Im Einrichtmodus senkt die Presse den Schieber langsam ab und zeichnet seine Position auf.Wenn es also mit voller Geschwindigkeit läuft und die Vorrichtung das Werkzeug berührt, stellt das System sicher, dass die Länge der Vorrichtung mit der angegebenen [[Toleranz]] übereinstimmt. Messungen außerhalb des Bereichs, zu lang oder zu kurz, führen zu einem Fehler bei der Länge des Befestigungselements. Dies liegt an der Erkennung des Befestigungselements (kein Vakuum im Oberwerkzeug, normalerweise verursacht durch Fehler bei der Hardware-Zuführung) und der Überwachung und Wartung des Tonnagefensters (anstatt dass der Bediener manuell ein Ventil einstellen muss). Dadurch entsteht ein bewährtes, zuverlässiges Automatisierungssystem.
„Hardware-Pressen mit Selbstdiagnose können für Robotermodule ein großer Vorteil sein“, sagte Boggs.„In einer automatisierten Einrichtung bewegt der Roboter das Papier in die richtige Position und sendet ein Signal an die Presse, das im Wesentlichen sagt: ‚Ich bin in der richtigen Position, fahren Sie fort und starten Sie die Presse.‘
Die Eisenwarenpresse hält die Ambossstifte (in Löchern im Blechwerkstück eingebaut) sauber.Das Vakuum im Oberstempel ist normal, das heißt, es sind Befestigungselemente vorhanden.Als die Presse das alles wusste, sendete sie ein Signal an den Bot.
Wie Boggs sagt: „Die Pressmaschine schaut sich im Grunde alles an und sagt zum Roboter: ‚Okay, mir geht es gut.‘Es startet den Stanzzyklus und prüft, ob Befestigungselemente vorhanden sind und ob sie die richtige Länge haben.Wenn der Zyklus abgeschlossen ist, stellen Sie sicher, dass der zum Einsetzen der Hardware verwendete Druck korrekt ist, und senden Sie dann ein Signal an den Roboter, dass der Presszyklus abgeschlossen ist.Der Roboter erhält diese und weiß, dass alles sauber ist und kann das Werkstück zum nächsten Loch bewegen.”
Alle diese Maschinenprüfungen, die ursprünglich für manuelle Bediener gedacht waren, stellen eine gute Grundlage für die weitere Automatisierung dar.Boggs und van de Boor beschreiben weitere Verbesserungen wie bestimmte Designs, die verhindern, dass Bleche am Amboss kleben bleiben.„Manchmal bleiben Verbindungselemente nach einem Stanzzyklus hängen“, sagte Boggs.„Es ist ein inhärentes Problem, wenn man Material komprimiert.Wenn es im Unterwerkzeug stecken bleibt, kann der Bediener das Werkstück normalerweise ein wenig drehen, um es herauszuholen.“
Abbildung 4. Shuttle-Bolzen mit Passstift.Nach der Einrichtung führt der Shuttle die Ausrüstung dem Oberwerkzeug zu, das Vakuumdruck nutzt, damit die Ausrüstung befestigt und zum Werkstück transportiert werden kann.Der Amboss (unten links) befindet sich auf einem der vier Türme.
Leider verfügen Roboter nicht über die Fähigkeiten eines menschlichen Bedieners.„Jetzt gibt es Pressenkonstruktionen, die dabei helfen, Werkstücke zu entfernen und Verbindungselemente aus dem Werkzeug zu drücken, sodass es nach dem Presszyklus nicht zu einem Anhaften kommt.“
Einige Maschinen verfügen über unterschiedliche Ausladungstiefen, um dem Roboter das Manövrieren des Werkstücks in den Arbeitsbereich und aus diesem heraus zu erleichtern.Pressen können auch Halterungen enthalten, die Robotern (und auch manuellen Bedienern) dabei helfen, ihre Aufträge sicher zu positionieren.
Letztendlich ist Zuverlässigkeit der Schlüssel.Roboter und Cobots können Teil der Antwort sein und ihre Integration erleichtern.„Im Bereich kollaborativer Roboter haben die Anbieter große Fortschritte gemacht, um die Integration in Maschinen so einfach wie möglich zu gestalten“, sagte Boggs, „und Druckmaschinenhersteller haben viel Entwicklungsarbeit geleistet, um sicherzustellen, dass das richtige Kommunikationsprotokoll vorhanden ist.“
Aber auch Stanztechniken und Werkstatttechniken inklusive Werkstückunterstützung, klare (und dokumentierte) Arbeitsanweisungen und eine entsprechende Schulung spielen eine Rolle.Boggs fügte hinzu, dass er immer noch Anrufe wegen fehlender Befestigungselemente und anderer Probleme in der Hardware-Abteilung erhalte, von denen viele mit zuverlässigen, aber sehr alten Maschinen arbeiten.
Diese Maschinen mögen zuverlässig sein, aber die Installation der Geräte ist nichts für Ungeübte und Laien.Rufen Sie die Maschine zurück, die die falsche Länge gefunden hat.Diese einfache Prüfung verhindert, dass aus einem kleinen Fehler ein großes Problem wird.
Abbildung 5. Diese Eisenwarenpresse verfügt über einen Drehteller mit Anschlag und vier Stationen.Das System verfügt außerdem über ein spezielles Ambosswerkzeug, das dem Bediener hilft, schwer zugängliche Stellen zu erreichen.Hier werden die Beschläge direkt unterhalb des hinteren Flansches eingesetzt.
Tim Heston, Chefredakteur von The FABRICATOR, ist seit 1998 in der Metallverarbeitungsbranche tätig und begann seine Karriere beim Welding Magazine der American Welding Society.Seitdem deckt es alle Metallverarbeitungsprozesse ab, vom Stanzen, Biegen und Schneiden bis hin zum Schleifen und Polieren.Er kam im Oktober 2007 zu The FABRICATOR.
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