Riso.3. Un utensile a sostituzione rapida alimentato a tazza in un unico pezzo, riposto nell'armadietto di sinistra, controlla l'orientamento e la separazione dell'attrezzatura (garantisce l'allineamento e il posizionamento corretti dell'attrezzatura).L'armadietto di destra contiene varie incudini e navette.
Ron Boggs, responsabile vendite e assistenza per Haeger North America, continua a ricevere chiamate simili dai produttori durante la ripresa dalla pandemia del 2021.
"Continuavano a dirci, 'Ehi, ci mancano gli elementi di fissaggio'", ha detto Boggs."Si scopre che ciò era dovuto a un problema di personale".Quando le fabbriche assumevano nuovi dipendenti, spesso mettevano persone inesperte e non qualificate davanti alle macchine per inserire le attrezzature.A volte mancano i fermagli, a volte inseriscono i fermagli sbagliati.Il client ritorna e finalizza le impostazioni.
Ad alto livello, l'inserimento dell'hardware sembra essere un'applicazione matura della robotica.Alla fine, un impianto potrebbe avere un'automazione completa di punzonatura e formatura, comprese torrette, rimozione di parti e forse anche piegatura robotizzata.Tutte queste tecnologie servono poi gran parte del settore dell'installazione manuale.Con tutto questo in mente, perché non mettere un robot davanti a una macchina per installare le attrezzature?
Negli ultimi 20 anni, Boggs ha lavorato con molte fabbriche utilizzando apparecchiature di inserimento robotizzate.Più di recente, lui e il suo team, compreso l'ingegnere capo di Haeger Sander van de Bor, hanno lavorato per semplificare l'integrazione dei cobot con il processo di inserimento (vedere la figura 1).
Tuttavia, sia Boggs che VanderBose sottolineano che concentrarsi esclusivamente sulla robotica a volte può trascurare il problema più ampio dell'inserimento dell'hardware.Operazioni di installazione affidabili, automatizzate e flessibili richiedono molti elementi costitutivi, tra cui coerenza e flessibilità dei processi.
Il vecchio è morto in modo orribile.Molte persone applicano questo adagio alle punzonatrici meccaniche, ma vale anche per le presse con attrezzatura di alimentazione manuale, principalmente per la sua semplicità.L'operatore posiziona gli elementi di fissaggio e le parti sul supporto inferiore prima di inserirli manualmente nella pressa.Ha premuto il pedale.Il perforatore scende, entra in contatto con il pezzo e crea pressione per inserire l'attrezzatura.È piuttosto semplice, finché qualcosa non va storto, ovviamente.
"Se l'operatore non presta attenzione, l'utensile cadrà e toccherà il pezzo senza applicare effettivamente pressione", ha affermato van de Bor.Perché, cosa esattamente?"La vecchia apparecchiatura non riceveva feedback per errore e l'operatore non ne era a conoscenza."L'operatore non poteva tenere il piede sui pedali durante l'intero ciclo, il che, a sua volta, poteva portare al funzionamento del sistema di sicurezza della pressa."Lo strumento superiore ha sei volt, lo strumento inferiore è collegato a terra e la pressa deve rilevare la conduttività prima di poter creare pressione."
Le presse a inserto più vecchie mancano anche della cosiddetta “finestra di tonnellaggio”, che è l'intervallo di pressioni all'interno del quale l'attrezzatura può essere inserita correttamente.Le macchine da stampa moderne possono ritenere che questa pressione sia troppo bassa o troppo alta.Poiché le presse più vecchie non hanno una finestra di tonnellaggio, ha spiegato Boggs, gli operatori a volte regolano la pressione regolando una valvola per risolvere il problema."Qualche melodia troppo alta e qualche melodia troppo bassa", ha detto Boggs.“La regolazione manuale offre molta versatilità.Se è troppo basso, hai installato l'hardware in modo errato."Una pressione eccessiva può effettivamente deformare la parte o il dispositivo di fissaggio stesso."
"Inoltre, le macchine più vecchie non avevano contatori", aggiunge van de Boer, "il che poteva causare la perdita degli elementi di fissaggio da parte degli operatori".
L'inserimento manuale dell'hardware può sembrare facile, ma il processo è difficile da risolvere.A peggiorare le cose, le operazioni hardware spesso si verificano più avanti nella catena del valore, dopo che il divario è stato colmato e formato.I problemi con le apparecchiature possono causare danni alla verniciatura a polvere e all'assemblaggio, spesso perché un operatore coscienzioso e diligente commette piccoli errori che si trasformano in grattacapi.
Figura 1. Il cobot mostra la parte inserendo l'attrezzatura nella pressa, che ha quattro ciotole e quattro navette indipendenti che alimentano l'attrezzatura nella pressa.Immagine: Hagrid
Nel corso degli anni, la tecnologia di inserimento dell'hardware ha risolto questi grattacapi identificando ed eliminando queste fonti di variabilità.Gli installatori di apparecchiature non dovrebbero essere la fonte di tanti problemi solo perché perdono un po' di concentrazione alla fine del loro turno.
Il primo passo per automatizzare l'installazione dei raccordi, l'alimentazione della tazza (vedi fig. 2), elimina la parte più noiosa del processo: afferrare e posizionare manualmente i raccordi sul pezzo.In una configurazione tradizionale con alimentazione dall'alto, una pressa con alimentazione a tazza invia i dispositivi di fissaggio a una navetta che alimenta l'hardware all'utensile superiore.L'operatore posiziona il pezzo sull'utensile inferiore (incudine) e preme il pedale.Il punzone viene abbassato utilizzando la pressione del vuoto per sollevare l'hardware fuori dalla navetta, avvicinando l'hardware al pezzo in lavorazione.La pressa applica pressione e il ciclo è completato.
Sembra semplice, ma se scavi più a fondo, puoi trovare alcune sottili complessità.In primo luogo, l'attrezzatura deve essere immessa nell'area di lavoro in modo controllato.È qui che entra in gioco lo strumento bootstrap.Lo strumento è composto da due componenti.Una dedicata al posizionamento assicura che l'attrezzatura in uscita dalla vasca sia posizionata correttamente.L'altro garantisce la corretta segmentazione, allineamento e posizionamento delle apparecchiature.Da lì, l'attrezzatura viaggia attraverso un tubo fino a una navetta che alimenta l'attrezzatura all'utensile superiore.
Ecco la complicazione: gli strumenti di alimentazione automatica, gli strumenti di orientamento e divisione e le navette, devono essere sostituiti e mantenuti funzionanti ogni volta che l'attrezzatura viene cambiata.Diverse forme di hardware influenzano il modo in cui fornisce energia all'area di lavoro, quindi gli strumenti specifici dell'hardware sono solo una realtà e non possono essere progettati fuori dall'equazione.
Poiché l'operatore davanti alla pressa a tazza non perde più tempo a sollevare (eventualmente abbassare) e ad allestire l'attrezzatura, il tempo tra gli inserti si riduce drasticamente.Ma con tutti questi strumenti specifici per l'hardware, la ciotola di alimentazione aggiunge anche capacità di conversione.Gli utensili per dadi autoserranti 832 non sono adatti per dadi 632.
Per sostituire il vecchio alimentatore a due pezzi, l'operatore deve assicurarsi che lo strumento di orientamento sia correttamente allineato con lo strumento diviso."Hanno anche dovuto controllare le vibrazioni della tazza, la fasatura dell'aria e il posizionamento del tubo", ha detto Boggs.“Devono controllare la navetta e l'allineamento del vuoto.In breve, l'operatore deve controllare molti allineamenti per assicurarsi che lo strumento funzioni come dovrebbe.
Gli operatori di lamiera spesso hanno requisiti di attrezzatura unici che possono essere dovuti a problemi di accesso (inserimento di attrezzature in spazi ristretti), attrezzature insolite o entrambi.Questo tipo di installazione utilizza uno strumento monopezzo appositamente progettato.Sulla base di ciò, afferma Boggs, alla fine è stato sviluppato uno strumento all-in-one per una pressa per tazze standard.Lo strumento contiene elementi di orientamento e selezione (vedi Fig. 3).
“È progettato per cambi rapidi”, afferma van de Boer."Tutti i parametri di controllo, inclusi aria e vibrazioni, tempo e tutto il resto, sono controllati dal computer, quindi l'operatore non deve effettuare alcuna commutazione o regolazione."
Con l'aiuto dei tasselli, tutto rimane in una riga (vedi fig. 4).“L'operatore non deve preoccuparsi dell'allineamento durante la trasformazione.Si stabilizza sempre perché tutto si blocca al suo posto ", ha detto Boggs."Gli strumenti sono solo avvitati."
Quando un operatore posiziona un foglio su una pressa per ferramenta, allinea i fori con un'incudine progettata per lavorare con elementi di fissaggio di un certo diametro.Il fatto che i nuovi diametri richiedano nuovi utensili a incudine ha portato nel corso degli anni a una produzione di massa difficile.
Immagina una fabbrica con la più recente tecnologia di taglio e piegatura, cambio utensile automatico rapido, piccoli lotti o addirittura produzione completa.La parte viene quindi inserita in un inserto hardware e, se la parte richiede un diverso tipo di hardware, l'operatore passa alla produzione di massa.Ad esempio, possono inserire un lotto di 50 pezzi, cambiare le incudini e quindi inserire la nuova ferramenta nei fori corretti.
Una pressa hardware con torretta cambia scena.Gli operatori possono ora inserire un tipo di attrezzatura, ruotare la torretta e aprire un contenitore con codice colore per ospitare un altro tipo di attrezzatura, il tutto in un'unica configurazione (vedere la Figura 5).
"A seconda del numero di componenti di cui disponi, è meno probabile che ti perda una connessione hardware", ha affermato van de Bor."Fai l'intera sezione in un solo passaggio in modo da non perdere un passaggio alla fine."
La combinazione di alimentazione a tazza e torretta su una pressa per inserti può trasformare la gestione dei kit in una realtà nel reparto hardware.In un'installazione tipica, il produttore garantisce che la fornitura della tazza sia esclusiva per le normali apparecchiature di grandi dimensioni, quindi posiziona le apparecchiature utilizzate meno frequentemente in contenitori con codice colore vicino all'area di lavoro.Quando gli operatori prelevano una parte che richiede più hardware, iniziano a collegarla ascoltando il segnale acustico della macchina (che indica che è ora di nuovo hardware), ruotando l'incudine girevole, visualizzando un'immagine 3D della parte sul controller e quindi inserendo la parte hardware successiva.
Immagina uno scenario in cui un operatore inserisce un pezzo di attrezzatura uno per uno, utilizzando l'alimentazione automatica e ruotando la piattaforma girevole dell'incudine secondo necessità.Quindi si ferma dopo che l'utensile superiore afferra il dispositivo di fissaggio autoalimentato dalla navetta e cade sul pezzo in lavorazione sull'incudine.Il controller avviserà l'operatore che i dispositivi di fissaggio sono della lunghezza sbagliata.
Come spiega Boggs, “Nella modalità di configurazione, la pressa abbassa lentamente il cursore e ne registra la posizione.Quindi, quando funziona alla massima velocità e l'attrezzatura tocca l'utensile, il sistema assicura che la lunghezza dell'attrezzatura corrisponda alla [[Tolleranza] Le misurazioni fuori intervallo, troppo lunghe o troppo corte, causeranno un errore di lunghezza del dispositivo di fissaggio Ciò è dovuto al rilevamento del dispositivo di fissaggio (assenza di vuoto nell'utensile superiore, solitamente causato da errori di alimentazione dell'hardware) e al monitoraggio e alla manutenzione della finestra di tonnellaggio (invece dell'operatore che regola manualmente una valvola) crea un sistema di automazione affidabile e comprovato.
"Le presse hardware con autodiagnosi possono rappresentare un enorme vantaggio per i moduli robotici", ha affermato Boggs.“In una configurazione automatizzata, il robot sposta la carta nella posizione corretta e invia un segnale alla macchina da stampa, essenzialmente dicendo: 'Sono nella posizione giusta, procedi e avvia la macchina da stampa.'
La pressa per ferramenta mantiene puliti i perni dell'incudine (installati nei fori nel pezzo in lamiera).Il vuoto nel punzone superiore è normale, il che significa che ci sono elementi di fissaggio.Sapendo tutto questo, la stampa ha inviato un segnale al bot.
Come dice Boggs, “La macchina da stampa praticamente guarda tutto e dice al robot, 'OK, sto bene.'Avvia il ciclo di stampaggio, verificando la presenza dei fissaggi e la loro corretta lunghezza.Se il ciclo è completo, assicurarsi che la pressione utilizzata per inserire l'hardware sia corretta, quindi inviare un segnale al robot che il ciclo della pressa è completo.Il robot lo riceve e sa che tutto è pulito e può spostare il pezzo nel foro successivo."
Tutti questi controlli macchina, originariamente destinati agli operatori manuali, forniscono effettivamente una buona base per un'ulteriore automazione.Boggs e van de Boor descrivono ulteriori miglioramenti come alcuni design che aiutano a prevenire che i fogli si attacchino all'incudine."A volte gli elementi di fissaggio si attaccano dopo un ciclo di stampaggio", ha detto Boggs.“È un problema intrinseco quando si comprime il materiale.Quando si incastra nell'utensile inferiore, l'operatore di solito può ruotare leggermente il pezzo per estrarlo.
Figura 4. Bullone della navetta con spina di centraggio.Una volta impostata, la navetta alimenta l'attrezzatura all'utensile superiore, che utilizza la pressione del vuoto in modo che l'attrezzatura possa essere fissata e trasportata sul pezzo in lavorazione.L'incudine (in basso a sinistra) si trova su una delle quattro torrette.
Sfortunatamente, i robot non hanno le capacità di un operatore umano."Quindi ora ci sono progetti di presse che aiutano a rimuovere i pezzi in lavorazione, aiutano a spingere i dispositivi di fissaggio fuori dall'utensile, quindi non c'è incollaggio dopo il ciclo di pressatura."
Alcune macchine hanno diverse profondità di gola per aiutare il robot a manovrare il pezzo dentro e fuori dall'area di lavoro.Le presse possono anche includere supporti che aiutano i robot (e gli operatori manuali, se è per questo) a posizionare in modo sicuro i loro lavori.
In definitiva, l'affidabilità è fondamentale.Robot e cobot possono essere parte della risposta, rendendoli più facili da integrare."Nel campo dei robot collaborativi, i fornitori hanno fatto passi da gigante per rendere il più semplice possibile l'integrazione con le macchine", ha affermato Boggs, "e i produttori di macchine da stampa hanno svolto molto lavoro di sviluppo per garantire che sia in atto il giusto protocollo di comunicazione".
Ma anche le tecniche di stampaggio e le tecniche di officina, compreso il supporto del pezzo in lavorazione, istruzioni di lavoro chiare (e documentate) e una formazione adeguata svolgono un ruolo.Boggs ha aggiunto di ricevere ancora chiamate per elementi di fissaggio mancanti e altri problemi nel reparto hardware, molti dei quali lavorano con macchine affidabili ma molto vecchie.
Queste macchine possono essere affidabili, ma l'installazione dell'attrezzatura non è per inesperti e non professionali.Richiama la macchina che ha trovato la lunghezza sbagliata.Questo semplice controllo impedisce che un piccolo errore si trasformi in un grosso problema.
Figura 5. Questa pressa hardware ha una piattaforma girevole con arresto e quattro stazioni.Il sistema dispone anche di uno speciale strumento a incudine che aiuta l'operatore a raggiungere punti difficili da raggiungere.Qui i raccordi sono inseriti appena sotto la flangia posteriore.
Tim Heston, Senior Editor di The FABRICATOR, lavora nel settore della fabbricazione dei metalli dal 1998, iniziando la sua carriera con Welding Magazine dell'American Welding Society.Da allora, ha coperto tutti i processi di fabbricazione dei metalli dallo stampaggio, piegatura e taglio alla molatura e lucidatura.È entrato a far parte di The FABRICATOR nell'ottobre 2007.
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