Arroz. 3. Unha ferramenta de cambio rápido dunha soa peza alimentada por vaso gardada no armario esquerdo controla a orientación e a separación do equipo (garante a aliñación e o posicionamento axeitados do equipo). O armario dereito contén varias bigornias e lanzadeiras.
Ron Boggs, xerente de vendas e servizos de Haeger Norteamérica, continúa a recibir chamadas semellantes de fabricantes durante a recuperación da pandemia de 2021.
«Non paraban de dicirnos: "Ei, fáltannos elementos de fixación"», dixo Boggs. «Resulta que isto se debeu a un problema de persoal». Cando as fábricas contrataban novos empregados, a miúdo colocaban persoas sen experiencia e sen cualificación diante das máquinas para inserir o equipo. Ás veces fallaban os peches, ás veces colocaban os peches incorrectos. O cliente volve e finalizaba os axustes.
A un nivel xeral, a inserción de hardware semella ser unha aplicación madura da robótica. Co tempo, unha planta podería ter unha automatización completa de punzonado e conformado, incluíndo torretas, extracción de pezas e quizais incluso dobrado robótico. Todas estas tecnoloxías serven entón a unha gran parte do sector da instalación manual. Con todo isto en mente, por que non colocar un robot diante dunha máquina para instalar equipos?
Durante os últimos 20 anos, Boggs traballou con moitas fábricas utilizando equipos de inserción robótica. Máis recentemente, el e o seu equipo, incluído o enxeñeiro xefe de Haeger, Sander van de Bor, estiveron a traballar para facilitar a integración dos cobots no proceso de inserción (véxase a Figura 1).
Non obstante, tanto Boggs como VanderBose salientan que centrarse unicamente na robótica ás veces pode pasar por alto o problema máis amplo da inserción de hardware. As operacións de instalación fiables, automatizadas e flexibles requiren moitos elementos básicos, como a consistencia e a flexibilidade dos procesos.
O vello morreu horriblemente. Moita xente aplica este adaxio ás prensas perforadoras mecánicas, pero tamén se aplica ás prensas con equipo de alimentación manual, principalmente pola súa simplicidade. O operador coloca os elementos de fixación e as pezas no soporte inferior antes de inserilos manualmente na prensa. Premeu o pedal. O perforador descende, entra en contacto coa peza e crea presión para inserir o equipo. É bastante sinxelo, ata que algo sae mal, por suposto.
«Se o operador non presta atención, a ferramenta caerá e tocará a peza sen aplicar presión», dixo van de Bor. Por que, que exactamente? «O equipo antigo non tiña retroalimentación por erro e o operador non o sabía realmente». O operador non podía manter o pé nos pedais durante todo o ciclo, o que, á súa vez, podía provocar que se activase o sistema de seguridade da prensa. «A ferramenta superior ten seis voltios, a ferramenta inferior está conectada a terra e a prensa debe detectar a condutividade antes de poder xerar presión».
As prensas de inserción máis antigas tampouco teñen a chamada "xanela de tonelaxe", que é o rango de presións dentro do cal se pode inserir correctamente o equipo. As prensas modernas poden sentir que esta presión é demasiado baixa ou demasiado alta. Debido a que as prensas máis antigas non teñen unha xanela de tonelaxe, explicou Boggs, os operadores ás veces axustan a presión axustando unha válvula para solucionar o problema. "Algunhas axústanse demasiado altas e outras demasiado baixas", dixo Boggs. "O axuste manual abre moita versatilidade. Se é demasiado baixa, instalaches o hardware incorrectamente". "Unha presión excesiva pode deformar a peza ou o propio elemento de fixación".
«As máquinas máis antigas tampouco tiñan medidores», engade van de Boer, «o que podía provocar que os operadores perdesen os elementos de fixación».
Inserir hardware manualmente pode parecer doado, pero o proceso é difícil de arranxar. Para empeorar as cousas, as operacións de hardware adoitan producirse máis tarde na cadea de valor, despois de que se enchese e se formase o oco. Os problemas cos equipos poden causar estragos no revestimento en po e na montaxe, a miúdo porque un operador consciente e dilixente comete pequenos erros que se converten en dores de cabeza.
Figura 1. O cobot mostra a peza inserindo o equipo na prensa, que ten catro cuncas e catro lanzadeiras independentes que alimentan o equipo á prensa. Imaxe: Hagrid
Co paso dos anos, a tecnoloxía de inserción de hardware solucionou estas dores de cabeza ao identificar e eliminar estas fontes de variabilidade. Os instaladores de equipos non deberían ser a fonte de tantos problemas só porque perden un pouco a concentración ao final do seu turno.
O primeiro paso para automatizar a instalación de accesorios, a alimentación por copa (véxase a fig. 2), elimina a parte máis tediosa do proceso: agarrar e colocar os accesorios manualmente na peza. Nunha configuración tradicional de alimentación superior, unha prensa de alimentación por copa envía os elementos de fixación a unha lanzadera que alimenta os accesorios á ferramenta superior. O operador coloca a peza na ferramenta inferior (bigornia) e preme o pedal. O punzón báixase usando presión de baleiro para levantar os accesorios fóra da lanzadera, achegando os accesorios á peza. A prensa aplica presión e o ciclo complétase.
Parece sinxelo, pero se afondas máis, podes atopar algunhas complexidades sutís. En primeiro lugar, o equipo debe introducirse no espazo de traballo de forma controlada. Aquí é onde entra en xogo a ferramenta de arranque. A ferramenta consta de dous compoñentes. Un dedicado ao posicionamento garante que o equipo que sae da cunca estea colocado correctamente. O outro garante a segmentación, aliñamento e colocación axeitados do equipo. Desde alí, o equipo viaxa a través dun tubo ata unha lanzadera que o alimenta á ferramenta superior.
Aquí está a complicación: as ferramentas de alimentación automática (ferramentas de orientación e división e lanzadeiras) deben ser substituídas e mantidas en bo estado de funcionamento cada vez que se cambia o equipo. Os diferentes tipos de hardware afectan a forma en que subministra enerxía á área de traballo, polo que as ferramentas específicas do hardware son simplemente unha realidade e non se poden deseñar descartando a ecuación.
Dado que o operador diante da prensa de copas xa non dedica tempo a levantar (posiblemente baixar) e montar o equipo, o tempo entre insercións redúcese drasticamente. Pero con todas estas ferramentas específicas do hardware, o recipiente de alimentación tamén engade capacidades de conversión. As ferramentas para as porcas de aperte automático 832 non son axeitadas para as porcas 632.
Para substituír o antigo alimentador de dúas pezas, o operador debe asegurarse de que a ferramenta de orientación estea correctamente aliñada coa ferramenta dividida. «Tamén tiveron que comprobar a vibración da taza, a sincronización do aire e a colocación da mangueira», dixo Boggs. «Teñen que comprobar a aliñación da lanzadera e do aspirador. En resumo, o operador ten que comprobar moitos aliñamentos para asegurarse de que a ferramenta funciona como debería».
Os operadores de chapa metálica adoitan ter requisitos de equipamento únicos que poden deberse a problemas de acceso (inserción de equipamento en espazos reducidos), equipamento pouco común ou ambos. Este tipo de instalación emprega unha ferramenta dunha soa peza especialmente deseñada. Baseándose nisto, di Boggs, finalmente desenvolveuse unha ferramenta todo en un para unha prensa de copas estándar. A ferramenta contén elementos de orientación e selección (véxase a figura 3).
«Está deseñado para cambios rápidos», afirma van de Boer. «Todos os parámetros de control, incluídos o aire e a vibración, o tempo e todo o demais, están controlados polo ordenador, polo que o operador non precisa facer ningún cambio nin axuste».
Coa axuda de tarugos, todo permanece nunha liña (véxase a figura 4). «O operador non ten que preocuparse polo aliñamento ao converter. Sempre se nivela porque todo encaixa no seu lugar», dixo Boggs. «As ferramentas simplemente se atornillan».
Cando un operador coloca unha chapa nunha prensa de ferraxes, aliña os orificios cunha bigornia deseñada para traballar con elementos de fixación dun determinado diámetro. O feito de que os novos diámetros requiran novas ferramentas de bigornia levou a unha produción en masa difícil ao longo dos anos.
Imaxina unha fábrica coa última tecnoloxía de corte e dobrado, un cambio automático rápido de ferramentas, lotes pequenos ou mesmo produción completa. A peza entra entón nun inserto de ferraxes e, se a peza require un tipo diferente de ferraxes, o operador pasa á produción en masa. Por exemplo, pode inserir un lote de 50 pezas, cambiar as bigornias e, a continuación, inserir as novas ferraxes nos orificios correctos.
Unha prensa de ferraxes cunha torreta cambia a escena. Os operadores agora poden inserir un tipo de equipo, xirar a torreta e abrir un contedor codificado por cores para acomodar outro tipo de equipo, todo nunha soa configuración (véxase a Figura 5).
«Dependendo do número de pezas que teñas, é menos probable que perdas unha conexión de hardware», dixo van de Bor. «Fas toda a sección nunha soa pasada para non perder ningún paso ao final».
A combinación da alimentación de copas e a torreta nunha prensa de inserción pode facer realidade a manipulación de kits no departamento de ferraxes. Nunha instalación típica, o fabricante garante que o subministro de copas sexa exclusivo para equipos grandes normais e, a seguir, coloca os equipos de uso menos frecuente en contedores codificados por cores preto da área de traballo. Cando os operadores recollen unha peza que require varios ferraxes, comezan a conectala escoitando o pitido da máquina (que indica que é hora de cambiar ferraxes), xirando a plataforma xiratoria da bigornia, visualizando unha imaxe 3D da peza no controlador e, a seguir, inserindo a seguinte peza de ferraxe.
Imaxina un escenario no que un operador insire unha peza do equipo unha por unha, usando a alimentación automática e xirando a plataforma xiratoria da bigornia segundo sexa necesario. Despois detense despois de que a ferramenta superior agarre o elemento de fixación de alimentación automática da lanzadera e o caia sobre a peza na bigornia. O controlador avisará ao operador de que os elementos de fixación teñen a lonxitude incorrecta.
Como explica Boggs, «no modo de configuración, a prensa baixa lentamente o control deslizante e rexistra a súa posición. Así, cando funciona a velocidade máxima e a fixación toca a ferramenta, o sistema garante que a lonxitude da fixación coincida coa [[Tolerancia] especificada. As medicións fóra de rango, demasiado longas ou demasiado curtas, provocarán un erro de lonxitude do fixador. Isto débese á detección do fixador (non hai baleiro na ferramenta superior, xeralmente causado por erros de alimentación do hardware) e á monitorización e mantemento da xanela de tonelaxe (en lugar de que o operador axuste manualmente unha válvula), o que crea un sistema de automatización fiable e probado.»
«As prensas de hardware con autodiagnóstico poden ser unha gran vantaxe para os módulos robóticos», dixo Boggs. «Nunha configuración automatizada, o robot move o papel á posición correcta e envía un sinal á prensa, dicindo esencialmente: "Estou na posición correcta, adiante e arrinca a prensa".»
A prensa de ferraxes mantén limpos os pasadores da bigornia (instalados nos buratos da peza de chapa metálica). O baleiro no punzón superior é normal, o que significa que hai elementos de fixación. Sabendo todo isto, a prensa enviou un sinal ao robot.
Como di Boggs, «a prensa basicamente mira todo e dille ao robot: "Vale, estou ben". Inicia o ciclo de estampado, comprobando a presenza de elementos de fixación e a súa lonxitude correcta. Se o ciclo está completo, asegúrase de que a presión utilizada para inserir os accesorios sexa correcta e, a continuación, envía un sinal ao robot de que o ciclo de prensado está completo. O robot recibe isto e sabe que todo está limpo e pode mover a peza ao seguinte burato».
Todas estas comprobacións de máquinas, orixinalmente pensadas para operadores manuais, proporcionan unha boa base para unha maior automatización. Boggs e van de Boor describen outras melloras, como certos deseños que axudan a evitar que as láminas se peguen á bigornia. «Ás veces, os elementos de fixación péganse despois dun ciclo de estampado», dixo Boggs. «É un problema inherente ao comprimir material. Cando se atasca na ferramenta inferior, o operador normalmente pode xirar un pouco a peza de traballo para sacalo».
Figura 4. Parafuso de lanzadera con pasador. Unha vez instalado, a lanzadera alimenta o equipo á ferramenta superior, que usa presión de baleiro para que o equipo se poida fixar e transportar ata a peza de traballo. A bigornia (abaixo á esquerda) está situada nunha das catro torretas.
Desafortunadamente, os robots non teñen as habilidades dun operador humano. «Así que agora hai deseños de prensas que axudan a retirar as pezas, axudan a empurrar os elementos de fixación fóra da ferramenta, para que non haxa pegadas despois do ciclo de prensado».
Algunhas máquinas teñen diferentes profundidades de garganta para axudar ao robot a manobrar a peza dentro e fóra da área de traballo. As prensas tamén poden incluír soportes que axudan aos robots (e aos operadores manuais, por certo) a colocar os seus traballos de forma segura.
En definitiva, a fiabilidade é fundamental. Os robots e os cobots poden ser parte da resposta, o que facilita a súa integración. «No campo dos robots colaborativos, os provedores fixeron grandes avances para facilitar ao máximo a súa integración coas máquinas», dixo Boggs, «e os fabricantes de prensas realizaron moito traballo de desenvolvemento para garantir que se dispoña do protocolo de comunicación axeitado».
Pero as técnicas de estampado e as técnicas de taller, incluíndo o soporte das pezas de traballo, as instrucións de traballo claras (e documentadas) e a formación axeitada, tamén xogan un papel importante. Boggs engadiu que aínda recibe chamadas por elementos de fixación que faltan e outros problemas no departamento de ferraxes, moitos dos cales funcionan con máquinas fiables pero moi antigas.
Estas máquinas poden ser fiables, pero a instalación do equipo non é para persoas inexpertas e pouco profesionais. Lembre a máquina que atopou a lonxitude incorrecta. Esta sinxela comprobación evita que un pequeno erro se converta nun gran problema.
Figura 5. Esta prensa de ferraxes ten unha plataforma xiratoria con tope e catro estacións. O sistema tamén conta cunha ferramenta especial de bigornia que axuda ao operador a chegar a lugares de difícil acceso. Aquí, os accesorios insírense xusto debaixo da brida traseira.
Tim Heston, editor xefe de The FABRICATOR, traballa na industria da fabricación de metal desde 1998, comezando a súa carreira na revista Welding Magazine da American Welding Society. Desde entón, esta revista cubriu todos os procesos de fabricación de metal, desde a estampación, o dobrado e o corte ata a rectificación e o pulido. Uniuse a The FABRICATOR en outubro de 2007.
FABRICATOR é a revista líder en fabricación e conformado de aceiro en América do Norte. A revista publica noticias, artigos técnicos e historias de éxito que permiten aos fabricantes facer o seu traballo de forma máis eficiente. FABRICATOR leva no sector desde 1970.
Agora con acceso completo á edición dixital de The FABRICATOR, acceso sinxelo a recursos valiosos da industria.
A edición dixital de The Tube & Pipe Journal xa é totalmente accesible, o que proporciona un acceso sinxelo a valiosos recursos da industria.
Obtén acceso dixital completo a STAMPING Journal, que inclúe a tecnoloxía máis recente, as mellores prácticas e as novidades do sector para o mercado da estampación de metais.
Agora, con acceso dixital completo a The Fabricator en español, tes acceso doado a recursos valiosos da industria.