برنج. ۳. یک ابزار یک تکه، با قابلیت تعویض سریع و تغذیه شونده با فنجان که در کابینت سمت چپ نگهداری می‌شود، جهت‌گیری و جداسازی تجهیزات را کنترل می‌کند (هم‌ترازی و قرارگیری مناسب تجهیزات را تضمین می‌کند). کابینت سمت راست دارای سندان‌ها و شاتل‌های مختلفی است.
ران بوگز، مدیر فروش و خدمات شرکت هاگر آمریکای شمالی، همچنان در دوران بهبودی از بیماری همه‌گیر ۲۰۲۱، تماس‌های مشابهی از تولیدکنندگان دریافت می‌کند.
باگز گفت: «آنها مدام به ما می‌گفتند، 'هی، ما بست‌ها را گم کرده‌ایم'. معلوم شد که این به دلیل مشکل نیروی انسانی بوده است.» وقتی کارخانه‌ها کارمندان جدید استخدام می‌کردند، اغلب افراد بی‌تجربه و غیرماهر را جلوی ماشین‌ها می‌گذاشتند تا تجهیزات را وارد کنند. گاهی اوقات آنها قفل‌ها را گم می‌کنند، گاهی اوقات قفل‌های اشتباه را قرار می‌دهند. مشتری برمی‌گردد و تنظیمات را نهایی می‌کند.
در سطح بالا، به نظر می‌رسد که قرار دادن سخت‌افزار، یک کاربرد بالغ رباتیک است. در نهایت، یک کارخانه می‌تواند به طور کامل اتوماسیون پانچ و فرم‌دهی، از جمله برجک‌ها، حذف قطعات و شاید حتی خمکاری رباتیک را داشته باشد. سپس همه این فناوری‌ها بخش بزرگی از بخش نصب دستی را پوشش می‌دهند. با در نظر گرفتن همه این موارد، چرا یک ربات را در مقابل یک ماشین برای نصب تجهیزات قرار ندهیم؟
در طول 20 سال گذشته، بوگز با بسیاری از کارخانه‌ها که از تجهیزات درج رباتیک استفاده می‌کردند، همکاری داشته است. اخیراً، او و تیمش، از جمله مهندس ارشد هاگر، ساندر ون د بور، در تلاش بوده‌اند تا ادغام ربات‌های همکار با فرآیند درج را آسان‌تر کنند (شکل 1 را ببینید).
با این حال، هم بوگز و هم وندربوز تأکید می‌کنند که تمرکز صرف بر رباتیک گاهی اوقات می‌تواند مشکل بزرگ‌ترِ قرار دادن سخت‌افزار را نادیده بگیرد. عملیات نصب قابل اعتماد، خودکار و انعطاف‌پذیر به اجزای سازنده‌ی زیادی، از جمله ثبات فرآیند و انعطاف‌پذیری، نیاز دارد.
پیرمرد به طرز وحشتناکی مرد. بسیاری از مردم این ضرب‌المثل را در مورد پرس‌های پانچ مکانیکی به کار می‌برند، اما این ضرب‌المثل در مورد پرس‌هایی با تجهیزات تغذیه دستی نیز صدق می‌کند، عمدتاً به دلیل سادگی آن. اپراتور قبل از قرار دادن دستی بست‌ها و قطعات در پرس، آنها را روی تکیه‌گاه پایینی قرار می‌دهد. او پدال را فشار داد. سوراخ‌کننده پایین می‌آید، با قطعه کار تماس پیدا می‌کند و فشاری برای قرار دادن تجهیزات ایجاد می‌کند. این کار بسیار ساده است - البته تا زمانی که مشکلی پیش نیاید.
ون د بور گفت: «اگر اپراتور توجه نکند، ابزار می‌افتد و بدون اعمال فشار واقعی، قطعه کار را لمس می‌کند.» چرا، دقیقاً چه؟ «تجهیزات قدیمی به اشتباه بازخورد نداشتند و اپراتور واقعاً از آن خبر نداشت.» اپراتور نمی‌توانست در تمام طول چرخه، پایش را روی پدال‌ها نگه دارد، که به نوبه خود، می‌توانست منجر به عملکرد سیستم ایمنی پرس شود. «ابزار بالایی شش ولت دارد، ابزار پایینی به زمین متصل است و پرس قبل از اینکه بتواند فشار ایجاد کند، باید رسانایی را حس کند.»
پرس‌های اینسرت قدیمی‌تر همچنین فاقد چیزی به نام «پنجره تناژ» هستند، که محدوده فشارهایی است که می‌توان تجهیزات را به درستی در آن قرار داد. پرس‌های مدرن ممکن است احساس کنند که این فشار خیلی کم یا خیلی زیاد است. باگز توضیح داد، از آنجا که پرس‌های قدیمی‌تر پنجره تناژ ندارند، اپراتورها گاهی اوقات با تنظیم یک شیر، فشار را برای رفع مشکل تنظیم می‌کنند. باگز گفت: «بعضی‌ها فشار را خیلی زیاد و بعضی‌ها خیلی کم تنظیم می‌کنند. تنظیم دستی، تطبیق‌پذیری زیادی را ایجاد می‌کند. اگر خیلی کم باشد، سخت‌افزار را به اشتباه نصب کرده‌اید.» «فشار بیش از حد در واقع می‌تواند باعث تغییر شکل قطعه یا خود بست شود.»
ون دی بوئر اضافه می‌کند: «ماشین‌های قدیمی‌تر همچنین کنتور نداشتند که می‌توانست باعث شود اپراتورها بست‌ها را گم کنند.»
وارد کردن سخت‌افزار به صورت دستی ممکن است آسان به نظر برسد، اما اصلاح این فرآیند دشوار است. بدتر از آن، عملیات سخت‌افزاری اغلب در مراحل بعدی زنجیره ارزش، پس از پر شدن و شکل‌گیری شکاف، رخ می‌دهد. مشکلات تجهیزات می‌تواند پوشش پودری و مونتاژ را با مشکل مواجه کند، اغلب به این دلیل که یک اپراتور وظیفه‌شناس و کوشا اشتباهات کوچکی مرتکب می‌شود که به سردرد تبدیل می‌شود.
شکل ۱. ربات همکار، قطعه را با قرار دادن تجهیزات در پرس نشان می‌دهد. پرس دارای چهار کاسه و چهار شاتل مستقل است که تجهیزات را به داخل پرس هدایت می‌کنند. تصویر: هاگرید
در طول سال‌ها، فناوری تعبیه سخت‌افزار با شناسایی و حذف این منابع تغییرپذیری، این سردردها را حل کرده است. نصاب‌های تجهیزات نباید فقط به این دلیل که در پایان شیفت خود کمی تمرکز خود را از دست می‌دهند، منشأ این همه مشکل باشند.
اولین مرحله در خودکارسازی نصب اتصالات، تغذیه کاسه‌ای (شکل ۲ را ببینید)، خسته‌کننده‌ترین بخش فرآیند را حذف می‌کند: گرفتن و قرار دادن دستی اتصالات روی قطعه کار. در پیکربندی سنتی تغذیه از بالا، یک پرس تغذیه فنجانی، بست‌ها را به سمت شاتلی می‌فرستد که یراق‌آلات را به ابزار بالایی تغذیه می‌کند. اپراتور قطعه کار را روی ابزار پایینی (سند) قرار می‌دهد و پدال را فشار می‌دهد. پانچ با استفاده از فشار خلاء پایین می‌آید تا یراق‌آلات را از شاتل بیرون بیاورد و یراق‌آلات را به قطعه کار نزدیک کند. پرس فشار اعمال می‌کند و چرخه تکمیل می‌شود.
به نظر ساده می‌آید، اما اگر عمیق‌تر بررسی کنید، می‌توانید پیچیدگی‌های ظریفی را بیابید. اول، تجهیزات باید به صورت کنترل‌شده وارد فضای کاری شوند. اینجاست که ابزار بوت‌استرپ وارد عمل می‌شود. این ابزار از دو جزء تشکیل شده است. یکی که به موقعیت‌یابی اختصاص داده شده است، تضمین می‌کند که تجهیزاتی که از کاسه خارج می‌شوند، به درستی در موقعیت قرار گرفته‌اند. دیگری تقسیم‌بندی، ترازبندی و قرارگیری مناسب تجهیزات را تضمین می‌کند. از آنجا، تجهیزات از طریق یک لوله به شاتلی منتقل می‌شوند که تجهیزات را به ابزار بالایی تغذیه می‌کند.
پیچیدگی ماجرا اینجاست: ابزارهای تغذیه خودکار - ابزارهای جهت‌یابی و تقسیم‌بندی و شاتل‌ها - باید هر بار که تجهیزات تغییر می‌کنند، تعویض و در وضعیت کاری خود نگهداری شوند. اشکال مختلف سخت‌افزار بر نحوه تأمین برق محل کار تأثیر می‌گذارند، بنابراین ابزارهای خاص سخت‌افزاری صرفاً یک واقعیت هستند و نمی‌توان آنها را خارج از معادله طراحی کرد.
از آنجایی که اپراتور جلوی دستگاه پرس فنجان دیگر وقت خود را صرف برداشتن (احتمالاً پایین آوردن) و تنظیم تجهیزات نمی‌کند، زمان بین درج‌ها به شدت کاهش می‌یابد. اما با وجود همه این ابزارهای خاص سخت‌افزاری، کاسه تغذیه نیز قابلیت‌های تبدیل را اضافه می‌کند. ابزارهایی که برای مهره‌های خود سفت شونده ۸۳۲ استفاده می‌شوند، برای مهره‌های ۶۳۲ مناسب نیستند.
برای تعویض تغذیه‌کننده کاسه‌ای دو تکه قدیمی، اپراتور باید مطمئن شود که ابزار جهت‌یابی به درستی با ابزار تقسیم‌کننده هم‌تراز شده است. بوگز گفت: «آنها همچنین باید لرزش کاسه، زمان‌بندی هوا و قرارگیری شلنگ را بررسی می‌کردند. آنها باید هم‌ترازی شاتل و خلاء را بررسی کنند. به طور خلاصه، اپراتور باید هم‌ترازی‌های زیادی را بررسی کند تا مطمئن شود که ابزار آنطور که باید کار می‌کند.»
اپراتورهای ورق‌کاری اغلب نیازهای تجهیزاتی منحصر به فردی دارند که ممکن است به دلیل مشکلات دسترسی (قرار دادن تجهیزات در فضاهای تنگ)، تجهیزات غیرمعمول یا هر دو باشد. این نوع نصب از یک ابزار یک تکه با طراحی خاص استفاده می‌کند. بوگز می‌گوید بر این اساس، در نهایت یک ابزار همه‌کاره برای یک پرس استاندارد فنجان توسعه داده شد. این ابزار شامل عناصر جهت‌یابی و انتخاب است (شکل 3 را ببینید).
ون دی بوئر می‌گوید: «این دستگاه برای تغییر سریع طراحی شده است. تمام پارامترهای کنترل، از جمله هوا و لرزش، زمان و هر چیز دیگری، توسط کامپیوتر کنترل می‌شوند، بنابراین اپراتور نیازی به انجام هیچ گونه تغییر یا تنظیمی ندارد.»
با کمک میخ‌های چوبی، همه چیز در یک خط باقی می‌ماند (شکل ۴ را ببینید). باگز گفت: «اپراتور هنگام تبدیل لازم نیست نگران تراز باشد. همیشه تراز است زیرا همه چیز در جای خود قفل می‌شود. ابزارها فقط پیچ می‌شوند.»
وقتی اپراتوری ورقی را روی دستگاه پرس فلزی قرار می‌دهد، سوراخ‌ها را با سندانی که برای کار با بست‌هایی با قطر مشخص طراحی شده است، هم‌راستا می‌کند. این واقعیت که قطرهای جدید به ابزارهای سندانی جدید نیاز دارند، منجر به مشکلاتی در تولید انبوه در طول سال‌ها شده است.
کارخانه‌ای را تصور کنید که از جدیدترین فناوری برش و خم‌کاری، تعویض سریع و خودکار ابزار، تولید انبوه یا حتی تولید کامل برخوردار است. سپس قطعه وارد محفظه‌ی سخت‌افزاری می‌شود و اگر قطعه به سخت‌افزار متفاوتی نیاز داشته باشد، اپراتور به سمت تولید انبوه می‌رود. به عنوان مثال، آن‌ها می‌توانند یک دسته ۵۰ تایی از قطعات را وارد کنند، سندان‌ها را عوض کنند و سپس سخت‌افزار جدید را در سوراخ‌های صحیح قرار دهند.
یک پرس سخت‌افزاری با برجک، صحنه را تغییر می‌دهد. اکنون اپراتورها می‌توانند یک نوع تجهیزات را وارد کنند، برجک را بچرخانند و یک محفظه با کد رنگی را برای قرار دادن نوع دیگری از تجهیزات، همه در یک چیدمان، باز کنند (شکل ۵ را ببینید).
ون دِ بور گفت: «بسته به تعداد قطعاتی که دارید، احتمال اینکه یک اتصال سخت‌افزاری را از دست بدهید کمتر است. شما کل بخش را در یک مرحله انجام می‌دهید تا در پایان هیچ مرحله‌ای را از دست ندهید.»
ترکیب تغذیه فنجانی و برجک در یک پرس اینسرت می‌تواند جابجایی کیت را در بخش سخت‌افزار به واقعیت تبدیل کند. در یک نصب معمولی، سازنده اطمینان حاصل می‌کند که منبع کاسه منحصر به تجهیزات بزرگ معمولی است و سپس تجهیزات کم‌استفاده‌تر را در ظروف رنگی نزدیک محل کار قرار می‌دهد. وقتی اپراتورها قطعه‌ای را برمی‌دارند که به چندین سخت‌افزار نیاز دارد، با گوش دادن به بوق دستگاه (که نشان می‌دهد زمان سخت‌افزار جدید فرا رسیده است)، چرخاندن صفحه گردان سندان، مشاهده تصویر سه‌بعدی قطعه روی کنترلر و سپس قرار دادن قطعه سخت‌افزاری بعدی، شروع به وصل کردن آن می‌کنند.
سناریویی را تصور کنید که در آن یک اپراتور، قطعات تجهیزات را یکی یکی وارد می‌کند و از تغذیه خودکار استفاده می‌کند و صفحه گردان سندان را در صورت نیاز می‌چرخاند. سپس پس از اینکه ابزار بالایی، بست خودتغذیه را از شاتل می‌گیرد و روی قطعه کار روی سندان می‌افتد، دستگاه متوقف می‌شود. کنترل‌کننده به اپراتور هشدار می‌دهد که طول بست‌ها اشتباه است.
همانطور که بوگز توضیح می‌دهد، «در حالت راه‌اندازی، پرس به آرامی اسلایدر را پایین می‌آورد و موقعیت آن را ثبت می‌کند. بنابراین وقتی با سرعت کامل کار می‌کند و فیکسچر به ابزار برخورد می‌کند، سیستم تضمین می‌کند که طول فیکسچر با [[تحمل]] مشخص شده مطابقت دارد. اندازه‌گیری‌های خارج از محدوده، خیلی بلند یا خیلی کوتاه، باعث خطای طول بست می‌شود. این به دلیل تشخیص بست (عدم وجود خلاء در ابزار بالایی، که معمولاً ناشی از خطاهای تغذیه سخت‌افزار است) و نظارت و نگهداری پنجره تناژ (به جای تنظیم دستی شیر توسط اپراتور) یک سیستم اتوماسیون قابل اعتماد و اثبات شده ایجاد می‌کند.
بوگز گفت: «پرس‌های سخت‌افزاری با قابلیت تشخیص خودکار می‌توانند مزیت بزرگی برای ماژول‌های رباتیک باشند. در یک چیدمان خودکار، ربات کاغذ را به موقعیت مناسب منتقل می‌کند و سیگنالی به پرس می‌فرستد، اساساً می‌گوید: «من در موقعیت مناسب هستم، برو و پرس را شروع کن.»
دستگاه پرس فلزکاری، پین‌های سندان (که در سوراخ‌های قطعه کار ورق فلزی نصب شده‌اند) را تمیز نگه می‌دارد. خلاء در پانچ بالایی طبیعی است، به این معنی که بست‌ها وجود دارند. دستگاه پرس با اطلاع از همه این موارد، سیگنالی به ربات ارسال کرد.
همانطور که بوگز می‌گوید، «دستگاه پرس اساساً همه چیز را بررسی می‌کند و به ربات می‌گوید: «خب، من خوبم.» چرخه پرس را شروع می‌کند و وجود بست‌ها و طول صحیح آنها را بررسی می‌کند. اگر چرخه کامل باشد، مطمئن شوید که فشار مورد استفاده برای وارد کردن سخت‌افزار صحیح است، سپس سیگنالی به ربات ارسال کنید که چرخه پرس کامل شده است. ربات این را دریافت می‌کند و می‌داند که همه چیز تمیز است و می‌تواند قطعه کار را به سوراخ بعدی منتقل کند.»
همه این بررسی‌های ماشینی که در ابتدا برای اپراتورهای دستی در نظر گرفته شده بود، عملاً زمینه خوبی برای اتوماسیون بیشتر فراهم می‌کند. بوگز و ون دی بور پیشرفت‌های بیشتری مانند طرح‌های خاصی را شرح می‌دهند که به جلوگیری از چسبیدن ورق‌ها به سندان کمک می‌کند. بوگز گفت: «گاهی اوقات بست‌ها پس از یک چرخه مهرزنی می‌چسبند. این یک مشکل ذاتی هنگام فشرده‌سازی مواد است. وقتی در ابزار پایینی گیر می‌کند، اپراتور معمولاً می‌تواند قطعه کار را کمی بچرخاند تا آن را بیرون بیاورد.»
شکل ۴. پیچ شاتل با پین داول. پس از تنظیم، شاتل تجهیزات را به ابزار بالایی تغذیه می‌کند که از فشار خلاء استفاده می‌کند تا تجهیزات بتوانند محکم شده و به قطعه کار منتقل شوند. سندان (پایین سمت چپ) روی یکی از چهار برجک قرار دارد.
متأسفانه، ربات‌ها مهارت‌های اپراتور انسانی را ندارند. «بنابراین اکنون طرح‌های پرسی وجود دارد که به جدا کردن قطعات کار و بیرون کشیدن بست‌ها از ابزار کمک می‌کند، بنابراین پس از چرخه پرس، هیچ گونه چسبندگی وجود ندارد.»
بعضی از ماشین‌ها عمق گلوگاه‌های متفاوتی دارند تا به ربات کمک کنند قطعه کار را به داخل و خارج از محل کار جابجا کند. پرس‌ها همچنین می‌توانند شامل تکیه‌گاه‌هایی باشند که به ربات‌ها (و اپراتورهای دستی) کمک می‌کنند تا کار خود را به طور ایمن در موقعیت مناسب قرار دهند.
در نهایت، قابلیت اطمینان کلید اصلی است. ربات‌ها و ربات‌های همکار می‌توانند بخشی از پاسخ باشند و ادغام آنها را آسان‌تر کنند. بوگز گفت: «در زمینه ربات‌های مشارکتی، فروشندگان گام‌های بلندی در جهت هرچه آسان‌تر کردن ادغام آنها با ماشین‌ها برداشته‌اند و تولیدکنندگان پرس کارهای توسعه‌ای زیادی انجام داده‌اند تا اطمینان حاصل شود که پروتکل ارتباطی مناسب در محل خود قرار دارد.»
اما تکنیک‌های مهرزنی و تکنیک‌های کارگاهی، از جمله پشتیبانی از قطعه کار، دستورالعمل‌های کاری واضح (و مستند) و آموزش مناسب نیز نقش دارند. بوگز افزود که هنوز تماس‌هایی در مورد گم شدن بست‌ها و سایر مشکلات در بخش سخت‌افزار دریافت می‌کند که بسیاری از آنها با دستگاه‌های قابل اعتماد اما بسیار قدیمی کار می‌کنند.
این دستگاه‌ها ممکن است قابل اعتماد باشند، اما نصب تجهیزات آنها کار افراد غیرماهر و غیرحرفه‌ای نیست. دستگاهی را که طول اشتباه را پیدا کرده بود، به خاطر بیاورید. این بررسی ساده از تبدیل یک خطای کوچک به یک مشکل بزرگ جلوگیری می‌کند.
شکل ۵. این پرس آهن‌آلات دارای یک صفحه گردان با قابلیت توقف و چهار ایستگاه است. این سیستم همچنین دارای یک ابزار سندان مخصوص است که به اپراتور کمک می‌کند تا به مکان‌های صعب‌العبور دسترسی پیدا کند. در اینجا اتصالات درست زیر فلنج پشتی قرار می‌گیرند.
تیم هستون، سردبیر ارشد The FABRICATOR، از سال ۱۹۹۸ در صنعت ساخت فلز فعالیت دارد و کار خود را با مجله جوشکاری انجمن جوشکاری آمریکا آغاز کرده است. از آن زمان، این مجله تمام فرآیندهای ساخت فلز از مهرزنی، خمکاری و برش گرفته تا سنگ زنی و پرداخت را پوشش داده است. او در اکتبر ۲۰۰۷ به The FABRICATOR پیوست.
FABRICATOR مجله پیشرو در زمینه ساخت و شکل‌دهی فولاد در آمریکای شمالی است. این مجله اخبار، مقالات فنی و داستان‌های موفقیت را منتشر می‌کند که تولیدکنندگان را قادر می‌سازد کار خود را با کارایی بیشتری انجام دهند. FABRICATOR از سال ۱۹۷۰ در این صنعت فعالیت دارد.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال FABRICATOR، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
نسخه دیجیتالی مجله لوله و لوله اکنون به طور کامل در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می‌کند.
به طور کامل به مجله STAMPING دسترسی دیجیتال داشته باشید که شامل جدیدترین فناوری‌ها، بهترین شیوه‌ها و اخبار صنعت در بازار مهرسازی فلزات است.
اکنون با دسترسی کامل دیجیتال به The Fabricator en Español، به منابع ارزشمند صنعت دسترسی آسان دارید.