Arroz.3. Una herramienta de una sola pieza, alimentada por taza y de cambio rápido almacenada en el gabinete izquierdo controla la orientación y separación del equipo (garantiza la alineación y el posicionamiento correctos del equipo).El gabinete derecho contiene varios yunques y lanzaderas.
Ron Boggs, gerente de ventas y servicios de Haeger North America, continúa recibiendo llamadas similares de los fabricantes durante la recuperación de la pandemia de 2021.
“Seguían diciéndonos, 'Oye, nos faltan sujetadores'”, dijo Boggs.“Resulta que esto se debió a un problema de personal”.Cuando las fábricas contrataban a nuevos empleados, a menudo colocaban a personas sin experiencia ni habilidades frente a las máquinas para insertar equipos.A veces pierden los broches, a veces ponen los broches equivocados.El cliente regresa y finaliza la configuración.
A un alto nivel, la inserción de hardware parece ser una aplicación madura de la robótica.Eventualmente, una planta podría tener una automatización completa de punzonado y conformado, incluidas torretas, extracción de piezas y tal vez incluso doblado robótico.Todas estas tecnologías sirven entonces a gran parte del sector de la instalación manual.Con todo esto en mente, ¿por qué no poner un robot frente a una máquina para instalar equipos?
Durante los últimos 20 años, Boggs ha trabajado con muchas fábricas que utilizan equipos de inserción robótica.Más recientemente, él y su equipo, incluido el ingeniero jefe de Haeger, Sander van de Bor, han estado trabajando para facilitar la integración de los cobots con el proceso de inserción (consulte la Figura 1).
Sin embargo, tanto Boggs como VanderBose enfatizan que centrarse únicamente en la robótica a veces puede pasar por alto el problema más grande de insertar hardware.Las operaciones de instalación confiables, automatizadas y flexibles requieren muchos componentes básicos, incluida la consistencia y flexibilidad del proceso.
El anciano murió horriblemente.Mucha gente aplica este adagio a las punzonadoras mecánicas, pero también se aplica a las prensas con equipo de avance manual, principalmente por su simplicidad.El operador coloca sujetadores y piezas en el soporte inferior antes de insertarlos manualmente en la prensa.Apretó el pedal.El perforador desciende, hace contacto con la pieza de trabajo y crea presión para insertar el equipo.Es bastante simple, hasta que algo sale mal, por supuesto.
“Si el operador no presta atención, la herramienta se caerá y tocará la pieza de trabajo sin aplicar presión”, dijo van de Bor.¿Por qué, qué exactamente?“El equipo antiguo no tenía retroalimentación por error y el operador realmente no lo sabía”.El operador no podía mantener el pie en los pedales durante todo el ciclo, lo que, a su vez, podía provocar el funcionamiento del sistema de seguridad de la prensa.“La herramienta superior tiene seis voltios, la herramienta inferior está conectada a tierra y la prensa debe detectar la conductividad antes de que pueda generar presión”.
Las prensas de inserción más antiguas también carecen de la llamada “ventana de tonelaje”, que es el rango de presiones dentro del cual se puede insertar correctamente el equipo.Las prensas modernas pueden sentir que esta presión es demasiado baja o demasiado alta.Debido a que las prensas más antiguas no tienen una ventana de tonelaje, explicó Boggs, los operadores a veces ajustan la presión ajustando una válvula para solucionar el problema.“Algunos sintonizan demasiado alto y algunos sintonizan demasiado bajo”, dijo Boggs.“El ajuste manual abre mucha versatilidad.Si es demasiado bajo, ha instalado el hardware incorrectamente”.“La presión excesiva en realidad puede deformar la pieza o el sujetador mismo”.
“Las máquinas más antiguas tampoco tenían medidores”, agrega van de Boer, “lo que podía hacer que los operadores perdieran sujetadores”.
Insertar hardware manualmente puede parecer fácil, pero el proceso es difícil de solucionar.Para empeorar las cosas, las operaciones de hardware a menudo ocurren más adelante en la cadena de valor, después de que se haya llenado y formado la brecha.Los problemas del equipo pueden causar estragos en el recubrimiento en polvo y el ensamblaje, a menudo porque un operador concienzudo y diligente comete pequeños errores que se convierten en dolores de cabeza.
Figura 1. El cobot muestra la pieza al insertar el equipo en la prensa, que tiene cuatro tazones y cuatro lanzaderas independientes que alimentan el equipo a la prensa.Imagen: Hagrid
A lo largo de los años, la tecnología de inserción de hardware ha resuelto estos dolores de cabeza al identificar y eliminar estas fuentes de variabilidad.Los instaladores de equipos no deberían ser la fuente de tantos problemas solo porque pierden un poco el enfoque al final de su turno.
El primer paso para automatizar la instalación de accesorios, la alimentación del tazón (ver fig. 2), elimina la parte más tediosa del proceso: agarrar y colocar manualmente los accesorios en la pieza de trabajo.En una configuración de alimentación superior tradicional, una prensa de alimentación de copa envía los sujetadores a una lanzadera que alimenta el hardware a la herramienta superior.El operador coloca la pieza de trabajo en la herramienta inferior (yunque) y presiona el pedal.El punzón se baja usando presión de vacío para levantar el hardware fuera de la lanzadera, acercando el hardware a la pieza de trabajo.La prensa aplica presión y el ciclo se completa.
Parece simple, pero si profundiza, puede encontrar algunas complejidades sutiles.Primero, el equipo debe introducirse en el espacio de trabajo de forma controlada.Aquí es donde entra en juego la herramienta de arranque.La herramienta consta de dos componentes.Uno dedicado al posicionamiento asegura que el equipo que sale del recipiente se posicione correctamente.El otro asegura la correcta segmentación, alineación y colocación de los equipos.Desde allí, el equipo viaja a través de una tubería hasta una lanzadera que alimenta el equipo a la herramienta superior.
Aquí está la complicación: las herramientas de avance automático (herramientas de orientación y división, y lanzaderas) deben reemplazarse y mantenerse en buen estado de funcionamiento cada vez que se cambia el equipo.Las diferentes formas de hardware afectan la forma en que suministra energía al área de trabajo, por lo que las herramientas específicas de hardware son solo una realidad y no se pueden diseñar fuera de la ecuación.
Dado que el operador frente a la prensa de vasos ya no pierde tiempo levantando (posiblemente bajando) y configurando el equipo, el tiempo entre inserciones se reduce drásticamente.Pero con todas estas herramientas específicas de hardware, el comedero también agrega capacidades de conversión.Las herramientas para tuercas autoajustables 832 no son adecuadas para tuercas 632.
Para reemplazar el antiguo alimentador de tazones de dos piezas, el operador debe asegurarse de que la herramienta de orientación esté correctamente alineada con la herramienta dividida.“También tuvieron que revisar la vibración de la taza, la sincronización del aire y la colocación de la manguera”, dijo Boggs.“Tienen que revisar la lanzadera y la alineación del vacío.En resumen, el operador tiene que verificar muchas alineaciones para asegurarse de que la herramienta funcione como debería”.
Los operadores de chapa a menudo tienen requisitos de equipo únicos que pueden deberse a problemas de acceso (inserción de equipos en espacios reducidos), equipos inusuales o ambos.Este tipo de instalación utiliza una herramienta de una pieza especialmente diseñada.Basándose en esto, dice Boggs, finalmente se desarrolló una herramienta todo en uno para una prensa de vasos estándar.La herramienta contiene elementos de orientación y selección (ver Fig. 3).
“Está diseñado para cambios rápidos”, dice van de Boer.“Todos los parámetros de control, incluidos el aire y la vibración, el tiempo y todo lo demás, están controlados por la computadora, por lo que el operador no necesita realizar ningún cambio o ajuste”.
Con la ayuda de tacos, todo permanece en una línea (ver fig. 4).“El operador no tiene que preocuparse por la alineación al realizar la conversión.Siempre se nivela porque todo encaja en su lugar”, dijo Boggs.“Las herramientas simplemente están atornilladas”.
Cuando un operador coloca una hoja en una prensa de hardware, alinea los orificios con un yunque diseñado para trabajar con sujetadores de cierto diámetro.El hecho de que los nuevos diámetros requieran nuevas herramientas de yunque ha llevado a una producción en masa difícil a lo largo de los años.
Imagine una fábrica con la última tecnología de corte y plegado, rápido cambio automático de herramientas, lotes pequeños o incluso producción completa.Luego, la pieza se inserta en un inserto de hardware y, si la pieza requiere un tipo diferente de hardware, el operador pasa a la producción en masa.Por ejemplo, pueden insertar un lote de 50 piezas, cambiar los yunques y luego insertar el nuevo hardware en los orificios correctos.
Una prensa de hardware con una torreta cambia la escena.Los operadores ahora pueden insertar un tipo de equipo, rotar la torreta y abrir un contenedor codificado por colores para acomodar otro tipo de equipo, todo en una configuración (consulte la Figura 5).
“Dependiendo de la cantidad de piezas que tenga, es menos probable que pierda una conexión de hardware”, dijo van de Bor.“Haces toda la sección en una sola pasada para no perderte un paso al final”.
La combinación de alimentación de vasos y torreta en una prensa de plaquitas puede hacer que el manejo de kits sea una realidad en el departamento de ferretería.En una instalación típica, el fabricante se asegura de que el suministro de tazones sea exclusivo para los equipos grandes normales y luego coloca los equipos que se usan con menos frecuencia en contenedores codificados por colores cerca del área de trabajo.Cuando los operadores recogen una pieza que requiere hardware múltiple, comienzan a enchufarla escuchando el pitido de la máquina (que indica que es hora de agregar hardware nuevo), girando la plataforma giratoria del yunque, viendo una imagen 3D de la pieza en el controlador y luego insertando la siguiente pieza de hardware.
Imagine un escenario en el que un operador inserta una pieza de equipo una por una, utilizando la alimentación automática y girando la plataforma giratoria del yunque según sea necesario.Luego se detiene después de que la herramienta superior agarra el sujetador de avance automático de la lanzadera y cae sobre la pieza de trabajo en el yunque.El controlador advertirá al operador que los sujetadores tienen la longitud incorrecta.
Como explica Boggs, “En el modo de configuración, la prensa baja lentamente el control deslizante y registra su posición.Entonces, cuando está funcionando a toda velocidad y el accesorio toca la herramienta, el sistema garantiza que la longitud del accesorio coincida con la [[Tolerancia] especificada Las medidas fuera del rango, demasiado largas o demasiado cortas, provocarán un error en la longitud del sujetador Esto se debe a la detección del sujetador (no hay vacío en la herramienta superior, generalmente causado por errores de alimentación del hardware) y el monitoreo y mantenimiento de la ventana de tonelaje (en lugar de que el operador ajuste manualmente una válvula) crea un sistema de automatización confiable y comprobado.
“Las prensas de hardware con autodiagnóstico pueden ser una gran ventaja para los módulos robóticos”, dijo Boggs.“En una configuración automatizada, el robot mueve el papel a la posición correcta y envía una señal a la prensa, diciendo básicamente: 'Estoy en la posición correcta, continúe y encienda la prensa'.
La prensa de hardware mantiene limpios los pasadores del yunque (instalados en los orificios de la pieza de trabajo de chapa metálica).El vacío en el punzón superior es normal, lo que significa que hay sujetadores.Sabiendo todo esto, la prensa envió una señal al bot.
Como dice Boggs, “La máquina de prensa básicamente mira todo y le dice al robot: 'Está bien, estoy bien'.Inicia el ciclo de estampación, comprobando la presencia de fijaciones y su correcta longitud.Si el ciclo está completo, asegúrese de que la presión utilizada para insertar el hardware sea correcta, luego envíe una señal al robot de que el ciclo de prensa está completo.El robot recibe esto y sabe que todo está limpio y puede mover la pieza de trabajo al siguiente orificio.”
Todas estas comprobaciones de máquinas, originalmente pensadas para operadores manuales, proporcionan efectivamente una buena base para una mayor automatización.Boggs y van de Boor describen otras mejoras, como ciertos diseños que ayudan a evitar que las láminas se adhieran al yunque.“A veces, los sujetadores se pegan después de un ciclo de estampado”, dijo Boggs.“Es un problema inherente cuando estás comprimiendo material.Cuando se atasca en la herramienta inferior, el operador generalmente puede girar un poco la pieza de trabajo para sacarla”.
Figura 4. Perno de lanzadera con pasador guía.Una vez configurado, la lanzadera alimenta el equipo a la herramienta superior, que utiliza presión de vacío para que el equipo se pueda asegurar y transportar a la pieza de trabajo.El yunque (abajo a la izquierda) está ubicado en una de las cuatro torretas.
Desafortunadamente, los robots no tienen las habilidades de un operador humano.“Así que ahora hay diseños de prensa que ayudan a quitar las piezas de trabajo, ayudan a empujar los sujetadores fuera de la herramienta, por lo que no se pegan después del ciclo de prensa”.
Algunas máquinas tienen diferentes profundidades de garganta para ayudar al robot a maniobrar la pieza de trabajo dentro y fuera del área de trabajo.Las prensas también pueden incluir soportes que ayudan a los robots (y los operadores manuales, en realidad) a posicionar sus trabajos de manera segura.
En última instancia, la fiabilidad es clave.Los robots y cobots pueden ser parte de la respuesta, haciéndolos más fáciles de integrar.“En el campo de los robots colaborativos, los proveedores han hecho grandes avances para que sea lo más fácil posible integrarlos con las máquinas”, dijo Boggs, “y los fabricantes de prensas han realizado un gran trabajo de desarrollo para garantizar que se implemente el protocolo de comunicación correcto”.
Pero las técnicas de estampado y las técnicas de taller, incluido el soporte de la pieza de trabajo, las instrucciones de trabajo claras (y documentadas) y la capacitación adecuada también juegan un papel importante.Boggs agregó que todavía recibe llamadas sobre sujetadores faltantes y otros problemas en el departamento de hardware, muchos de los cuales funcionan con máquinas confiables pero muy antiguas.
Estas máquinas pueden ser confiables, pero la instalación del equipo no es para personas no calificadas ni profesionales.Retirar la máquina que encontró la longitud incorrecta.Esta sencilla comprobación evita que un pequeño error se convierta en un gran problema.
Figura 5. Esta prensa de hardware tiene una plataforma giratoria con tope y cuatro estaciones.El sistema también tiene una herramienta de yunque especial que ayuda al operador a llegar a lugares de difícil acceso.Aquí los accesorios se insertan justo debajo de la brida trasera.
Tim Heston, editor sénior de The FABRICATOR, ha estado en la industria de la fabricación de metales desde 1998, comenzando su carrera con la revista Welding de la American Welding Society.Desde entonces, ha cubierto todos los procesos de fabricación de metales, desde estampado, doblado y corte hasta esmerilado y pulido.Se incorporó a The FABRICATOR en octubre de 2007.
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