Riz.3. Un outil monobloc à changement rapide alimenté par gobelet stocké dans l'armoire de gauche contrôle l'orientation et la séparation de l'équipement (garantit un alignement et un positionnement corrects de l'équipement).Le cabinet de droite contient diverses enclumes et navettes.
Ron Boggs, directeur des ventes et du service pour Haeger North America, continue de recevoir des appels similaires de fabricants pendant la reprise après la pandémie de 2021.
"Ils n'arrêtaient pas de nous dire:" Hé, il nous manque des attaches "", a déclaré Boggs."Il s'avère que cela était dû à un problème de personnel."Lorsque les usines embauchaient de nouveaux employés, elles mettaient souvent des personnes inexpérimentées et non qualifiées devant les machines pour insérer l'équipement.Parfois, ils manquent les fermoirs, parfois ils mettent les mauvais fermoirs.Le client revient et finalise les paramètres.
À un niveau élevé, l'insertion de matériel semble être une application mature de la robotique.À terme, une usine pourrait avoir une automatisation complète du poinçonnage et du formage, y compris des tourelles, l'enlèvement de pièces et peut-être même un pliage robotisé.Toutes ces technologies desservent alors une grande partie du secteur de l'installation manuelle.Avec tout cela en tête, pourquoi ne pas placer un robot devant une machine pour installer des équipements ?
Au cours des 20 dernières années, Boggs a travaillé avec de nombreuses usines utilisant des équipements d'insertion robotisés.Plus récemment, lui et son équipe, y compris l'ingénieur en chef de Haeger Sander van de Bor, ont travaillé pour faciliter l'intégration des cobots au processus d'insertion (voir Figure 1).
Cependant, Boggs et VanderBose soulignent que se concentrer uniquement sur la robotique peut parfois négliger le problème plus large de l'insertion de matériel.Des opérations d'installation fiables, automatisées et flexibles nécessitent de nombreux éléments de base, notamment la cohérence et la flexibilité des processus.
Le vieil homme est mort horriblement.Beaucoup de gens appliquent cet adage aux poinçonneuses mécaniques, mais il s'applique également aux presses à alimentation manuelle, principalement en raison de sa simplicité.L'opérateur positionne les fixations et les pièces sur le support inférieur avant de les insérer manuellement dans la presse.Il a appuyé sur la pédale.Le perceur descend, entre en contact avec la pièce et crée une pression pour insérer l'équipement.C'est assez simple - jusqu'à ce que quelque chose tourne mal, bien sûr.
"Si l'opérateur ne fait pas attention, l'outil tombera et touchera la pièce sans appliquer de pression", a déclaré van de Bor.Pourquoi, quoi exactement ?"L'ancien équipement n'avait pas de retour par erreur et l'opérateur n'était pas vraiment au courant."L'opérateur ne pouvait pas garder son pied sur les pédales pendant tout le cycle, ce qui, à son tour, pouvait entraîner le fonctionnement du système de sécurité de la presse."L'outil supérieur a six volts, l'outil inférieur est mis à la terre et la presse doit détecter la conductivité avant de pouvoir augmenter la pression."
Les presses à insertion plus anciennes manquent également de ce que l'on appelle la "fenêtre de tonnage", qui est la plage de pressions dans laquelle l'équipement peut être correctement inséré.Les presses modernes peuvent avoir l'impression que cette pression est trop faible ou trop élevée.Parce que les presses plus anciennes n'ont pas de fenêtre de tonnage, a expliqué Boggs, les opérateurs ajustent parfois la pression en ajustant une vanne pour résoudre le problème."Certains accordent trop haut et certains accordent trop bas", a déclaré Boggs.« Le réglage manuel offre une grande polyvalence.S'il est trop bas, vous avez mal installé le matériel."Une pression excessive peut en fait déformer la pièce ou la fixation elle-même."
"Les machines plus anciennes n'avaient pas non plus de compteurs", ajoute van de Boer, "ce qui pouvait entraîner la perte de fixations par les opérateurs".
L'insertion manuelle du matériel peut sembler facile, mais le processus est difficile à résoudre.Pour aggraver les choses, les opérations matérielles se produisent souvent plus tard dans la chaîne de valeur, une fois que l'écart a été comblé et formé.Les problèmes d'équipement peuvent faire des ravages sur le revêtement en poudre et l'assemblage, souvent parce qu'un opérateur consciencieux et diligent fait de petites erreurs qui se transforment en maux de tête.
Figure 1. Le cobot montre la pièce en insérant l'équipement dans la presse, qui comporte quatre bols et quatre navettes indépendantes qui alimentent l'équipement dans la presse.Image : Hagrid
Au fil des ans, la technologie d'insertion de matériel a résolu ces maux de tête en identifiant et en éliminant ces sources de variabilité.Les installateurs d'équipement ne devraient pas être la source de tant de problèmes simplement parce qu'ils perdent un peu de concentration à la fin de leur quart de travail.
La première étape de l'automatisation de l'installation des raccords, l'alimentation du bol (voir fig. 2), élimine la partie la plus fastidieuse du processus : saisir et placer manuellement les raccords sur la pièce.Dans une configuration d'alimentation supérieure traditionnelle, une presse à gobelet envoie les fixations vers une navette qui alimente le matériel vers l'outil supérieur.L'opérateur place la pièce sur l'outil inférieur (enclume) et appuie sur la pédale.Le poinçon est abaissé à l'aide d'une dépression pour soulever la quincaillerie hors de la navette, rapprochant la quincaillerie de la pièce.La presse applique une pression et le cycle est terminé.
Cela semble simple, mais si vous creusez plus profondément, vous pouvez trouver des complexités subtiles.Tout d'abord, l'équipement doit être introduit dans l'espace de travail de manière contrôlée.C'est là que l'outil bootstrap entre en jeu.L'outil se compose de deux éléments.Une dédiée au positionnement permet de s'assurer que les équipements sortant du bol sont correctement positionnés.L'autre assure la segmentation, l'alignement et le placement appropriés de l'équipement.De là, l'équipement se déplace à travers un tuyau jusqu'à une navette qui alimente l'équipement vers l'outil supérieur.
Voici la complication : les outils d'alimentation automatique (outils d'orientation et de division, et navettes) doivent être remplacés et maintenus en bon état de fonctionnement à chaque changement d'équipement.Différentes formes de matériel affectent la façon dont il alimente la zone de travail, de sorte que les outils spécifiques au matériel ne sont qu'une réalité et ne peuvent pas être conçus hors de l'équation.
Comme l'opérateur devant la presse à gobelets ne passe plus de temps à saisir (éventuellement descendre) et à mettre en place l'équipement, le temps entre les inserts est considérablement réduit.Mais avec tous ces outils spécifiques au matériel, le bol d'alimentation ajoute également des capacités de conversion.Les outils pour écrous autoserrants 832 ne conviennent pas aux écrous 632.
Pour remplacer l'ancien bol vibrant en deux parties, l'opérateur doit s'assurer que l'outil d'orientation est correctement aligné avec l'outil fendu."Ils ont également dû vérifier les vibrations du bol, la synchronisation de l'air et le placement des tuyaux", a déclaré Boggs.«Ils doivent vérifier l'alignement de la navette et du vide.En bref, l'opérateur doit vérifier de nombreux alignements pour s'assurer que l'outil fonctionne comme il se doit.
Les opérateurs de tôlerie ont souvent des exigences d'équipement uniques qui peuvent être dues à des problèmes d'accès (insertion d'équipement dans des espaces restreints), à un équipement inhabituel ou aux deux.Ce type d'installation utilise un outil monobloc spécialement conçu.Sur cette base, explique Boggs, un outil tout-en-un pour une presse à gobelets standard a finalement été développé.L'outil contient des éléments d'orientation et de sélection (voir Fig. 3).
« Il est conçu pour des changements rapides », explique van de Boer."Tous les paramètres de contrôle, y compris l'air et les vibrations, le temps et tout le reste, sont contrôlés par l'ordinateur, de sorte que l'opérateur n'a pas besoin d'effectuer de commutation ou de réglage."
À l'aide de chevilles, tout reste sur une seule ligne (voir fig. 4).« L'opérateur n'a pas à se soucier de l'alignement lors de la conversion.Cela se stabilise toujours parce que tout se verrouille en place », a déclaré Boggs."Les outils sont simplement vissés."
Lorsqu'un opérateur place une feuille sur une presse de quincaillerie, il aligne les trous avec une enclume conçue pour fonctionner avec des attaches d'un certain diamètre.Le fait que de nouveaux diamètres nécessitent de nouveaux outils d'enclume a conduit à une production de masse difficile au fil des ans.
Imaginez une usine avec les dernières technologies de découpe et de pliage, un changement d'outil automatique rapide, de petits lots ou même une production complète.La pièce passe ensuite dans un insert de quincaillerie, et si la pièce nécessite un autre type de quincaillerie, l'opérateur passe à la production de masse.Par exemple, ils peuvent insérer un lot de 50 pièces, changer les enclumes, puis insérer le nouveau matériel dans les bons trous.
Une presse matérielle avec une tourelle change la scène.Les opérateurs peuvent désormais insérer un type d'équipement, faire pivoter la tourelle et ouvrir un conteneur à code couleur pour accueillir un autre type d'équipement, le tout dans une seule configuration (voir Figure 5).
"Selon le nombre de pièces que vous avez, vous êtes moins susceptible de manquer une connexion matérielle", a déclaré van de Bor."Vous faites toute la section en un seul passage pour ne pas manquer une étape à la fin."
La combinaison de l'alimentation au gobelet et de la tourelle sur une presse à encarts peut faire de la manipulation des kits une réalité dans le département quincaillerie.Dans une installation typique, le fabricant s'assure que l'alimentation de la cuvette est exclusive aux gros équipements normaux, puis place les équipements moins fréquemment utilisés dans des conteneurs à code couleur près de la zone de travail.Lorsque les opérateurs prennent une pièce qui nécessite plusieurs matériels, ils commencent à la brancher en écoutant le bip de la machine (indiquant qu'il est temps pour le nouveau matériel), en faisant tourner le plateau tournant de l'enclume, en visualisant une image 3D de la pièce sur le contrôleur, puis en insérant la pièce matérielle suivante.
Imaginez un scénario dans lequel un opérateur insère une pièce d'équipement une par une, en utilisant l'alimentation automatique et en tournant la plaque tournante de l'enclume au besoin.Il s'arrête ensuite après que l'outil supérieur saisit l'attache auto-alimentée de la navette et tombe sur la pièce sur l'enclume.Le contrôleur avertira l'opérateur que les fixations sont de la mauvaise longueur.
Comme l'explique Boggs, « En mode configuration, la presse abaisse lentement le curseur et enregistre sa position.Ainsi, lorsqu'il fonctionne à pleine vitesse et que l'appareil touche l'outil, le système garantit que la longueur de l'appareil correspond à la [[tolérance] spécifiée. Des mesures hors plage, trop longues ou trop courtes entraîneront une erreur de longueur de fixation. Cela est dû à la détection de la fixation (pas de vide dans l'outil supérieur, généralement causé par des erreurs d'alimentation matérielle) et à la surveillance et à la maintenance de la fenêtre de tonnage (au lieu que l'opérateur ajuste manuellement une vanne) crée un système d'automatisation fiable et éprouvé.
"Les presses matérielles avec autodiagnostic peuvent être un énorme avantage pour les modules robotiques", a déclaré Boggs.« Dans une configuration automatisée, le robot déplace le papier dans la bonne position et envoie un signal à la presse, en disant essentiellement : "Je suis dans la bonne position, allez-y et démarrez la presse."
La presse à quincaillerie garde les goupilles d'enclume (installées dans les trous de la pièce en tôle) propres.Le vide dans le poinçon supérieur est normal, ce qui signifie qu'il y a des attaches.Sachant tout cela, la presse a envoyé un signal au bot.
Comme le dit Boggs, "La machine de presse regarde essentiellement tout et dit au robot, 'OK, je vais bien.'Il démarre le cycle d'emboutissage en vérifiant la présence des fixations et leur bonne longueur.Si le cycle est terminé, assurez-vous que la pression utilisée pour insérer le matériel est correcte, puis envoyez un signal au robot indiquant que le cycle de presse est terminé.Le robot reçoit cela et sait que tout est propre et peut déplacer la pièce vers le trou suivant.”
Tous ces contrôles machine, initialement destinés aux opérateurs manuels, constituent en effet une bonne base pour une automatisation plus poussée.Boggs et van de Boor décrivent d'autres améliorations telles que certaines conceptions qui aident à empêcher les feuilles de coller à l'enclume."Parfois, les fixations collent après un cycle d'estampage", a déclaré Boggs.« C'est un problème inhérent à la compression de matériel.Lorsqu'elle se coince dans l'outil inférieur, l'opérateur peut généralement tourner légèrement la pièce pour la sortir.
Figure 4. Boulon de navette avec goupille.Une fois configurée, la navette alimente l'équipement vers l'outil supérieur, qui utilise la pression du vide afin que l'équipement puisse être sécurisé et transporté jusqu'à la pièce à usiner.L'enclume (en bas à gauche) est située sur l'une des quatre tourelles.
Malheureusement, les robots n'ont pas les compétences d'un opérateur humain."Alors maintenant, il existe des conceptions de presse qui aident à retirer les pièces, aident à pousser les fixations hors de l'outil, de sorte qu'il n'y a pas de collage après le cycle de presse."
Certaines machines ont différentes profondeurs de gorge pour aider le robot à manœuvrer la pièce dans et hors de la zone de travail.Les presses peuvent également inclure des supports qui aident les robots (et les opérateurs manuels, d'ailleurs) à positionner leurs travaux en toute sécurité.
En fin de compte, la fiabilité est la clé.Les robots et les cobots peuvent faire partie de la réponse, ce qui facilite leur intégration.« Dans le domaine des robots collaboratifs, les fournisseurs ont fait de grands progrès pour faciliter autant que possible leur intégration aux machines », a déclaré Boggs, « et les fabricants de presses ont fait beaucoup de travail de développement pour s'assurer que le bon protocole de communication est en place.
Mais les techniques d'emboutissage et les techniques d'atelier, y compris le support des pièces, des instructions de travail claires (et documentées) et une formation appropriée jouent également un rôle.Boggs a ajouté qu'il recevait toujours des appels concernant des fixations manquantes et d'autres problèmes dans le département du matériel, dont beaucoup fonctionnent avec des machines fiables mais très anciennes.
Ces machines peuvent être fiables, mais l'installation de l'équipement n'est pas pour les personnes non qualifiées et non professionnelles.Rappelez la machine qui a trouvé la mauvaise longueur.Cette simple vérification évite qu'une petite erreur ne se transforme en un gros problème.
Figure 5. Cette presse matérielle a un plateau tournant avec butée et quatre stations.Le système dispose également d'un outil d'enclume spécial qui aide l'opérateur à atteindre les endroits difficiles d'accès.Ici, les raccords sont insérés juste en dessous de la bride arrière.
Tim Heston, rédacteur en chef de The FABRICATOR, travaille dans l'industrie de la fabrication métallique depuis 1998, commençant sa carrière avec le magazine Welding de l'American Welding Society.Depuis lors, il a couvert tous les processus de fabrication des métaux, de l'emboutissage, du pliage et de la découpe au meulage et au polissage.Il a rejoint The FABRICATOR en octobre 2007.
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