米。3. 左側のキャビネットに収納された一体型のカップ供給式クイックチェンジツールは、機器の向きと分離を制御します (機器の適切な位置合わせと位置決めが保証されます)。右側のキャビネットにはさまざまなアンビルやシャトルが収納されています。
Haeger North America のセールスおよびサービスマネージャーである Ron Boggs 氏は、2021 年のパンデミックからの回復期間中に、メーカーから同様の電話を受け続けています。
「彼らは私たちに『留め具が足りないよ』と言い続けました」とボッグス氏は語った。「これは人員配置の問題が原因であることが判明しました。」工場が新しい従業員を雇用するとき、多くの場合、経験の浅い未熟な従業員を機械の前に配置して機器を挿入します。時には留め金を外したり、間違った留め金を取り付けたりすることもあります。クライアントは戻って設定を完了します。
大まかに言えば、ハードウェアの挿入はロボット工学の成熟した応用であるように見えます。最終的には、工場では、タレット、部品の取り外し、さらにはロボットによる曲げ加工を含む、完全なパンチングと成形の自動化が実現される可能性があります。これらのテクノロジーはすべて、手動インストール分野の大部分に役立ちます。これらすべてを念頭に置いて、機器を設置するためにロボットを機械の前に置いてみてはいかがでしょうか。
過去 20 年間にわたり、ボッグス氏はロボット挿入装置を使用する多くの工場と協力してきました。最近では、Haeger チーフ エンジニアの Sander van de Bor を含む彼のチームは、協働ロボットと挿入プロセスを簡単に統合できるように取り組んでいます (図 1 を参照)。
しかし、ボッグス氏もヴァンダーボーズ氏も、ロボット工学だけに焦点を当てていると、ハードウェアの挿入というより大きな問題を見落とす可能性があることを強調しています。信頼性が高く、自動化された柔軟な設置操作には、プロセスの一貫性や柔軟性を含む多くの構成要素が必要です。
その老人は悲惨な死を遂げた。多くの人はこの格言を機械式パンチ プレスに適用しますが、主にその単純さの理由から、手動送り装置を備えたプレスにも当てはまります。オペレーターは、締結具と部品をプレス機に手動で挿入する前に、底部サポート上の位置を決めます。彼はペダルを踏みました。ピアサーが下降してワークピースに接触し、圧力をかけて装置を挿入します。もちろん、何か問題が起こるまでは非常に簡単です。
「オペレーターが注意を払わないと、実際に圧力をかけずに工具が落下してワークピースに触れてしまいます」とファン・デ・ボール氏は述べています。なぜ、具体的には何でしょうか？「古い機器には誤ってフィードバックがなかったため、オペレーターはそれについてよく知りませんでした。」オペレーターはサイクル全体を通じてペダルに足を置いたままにすることができず、その結果、印刷​​機の安全システムが作動する可能性があります。「上部のツールには 6 ボルトがあり、下部のツールは接地されており、プレスは圧力を加える前に導電率を感知する必要があります。」
古いインサートプレスには、装置を正しく挿入できる圧力の範囲である、いわゆる「トン数ウィンドウ」もありません。現代の印刷会社は、この圧力が低すぎる、または高すぎると感じるかもしれません。ボッグス氏は、古い印刷機にはトン数の範囲がないため、問題を解決するためにオペレーターがバルブを調整して圧力を調整することがあると説明しました。「高すぎる音もあれば、低すぎる音もあります」とボッグス氏は語った。「手動調整により、多用途性が広がります。低すぎる場合は、ハードウェアの取り付けが間違っています。」「過剰な圧力は実際に部品やファスナー自体を変形させる可能性があります。」
「古い機械にはメーターもありませんでした。そのため、オペレーターが留め具を紛失する可能性がありました。」とファン・デ・ブール氏は付け加えました。
ハードウェアを手動で挿入するのは簡単そうに見えますが、プロセスを修正するのは困難です。さらに悪いことに、ハードウェアの操作は、ギャップが埋められ形成された後、バリュー チェーンの後半で行われることがよくあります。機器の問題は、粉体塗装や組み立てに大混乱を引き起こす可能性があります。多くの場合、良心的で勤勉なオペレーターが頭痛の種となる小さなミスを犯すことが原因です。
図 1. コボットは、装置をプレスに挿入することによって部品を表示します。プレスには、装置をプレスに送り込む 4 つのボウルと 4 つの独立したシャトルがあります。画像: ハグリッド
長年にわたり、ハードウェア挿入テクノロジーは、変動の原因を特定して排除することで、これらの悩みを解決してきました。機器設置業者は、勤務の終わりに少し集中力を失ったからといって、それほど多くの問題の原因となるべきではありません。
継手の取り付けを自動化する最初のステップであるボウルの供給 (図 2 を参照) により、プロセスの最も面倒な部分、つまり継手を手動で掴んでワークピースに配置する作業が排除されます。従来のトップフィード構成では、カップフィードプレスがファスナーをシャトルに送り、シャトルがハードウェアをトップツールに送ります。オペレータはワークを下工具（アンビル）に置き、ペダルを踏みます。真空圧を使用してパンチを下げてハードウェアをシャトルから持ち上げ、ハードウェアをワークピースに近づけます。プレスが圧力を加えてサイクルが完了します。
単純そうに見えますが、さらに深く掘り下げていくと、微妙な複雑さがわかります。まず、機器は制御された方法で作業スペースに搬入される必要があります。ここでブートストラップ ツールが活躍します。このツールは 2 つのコンポーネントで構成されます。位置決め専用の装置により、ボウルから出てくる機器が正確に配置されることが保証されます。もう 1 つは、機器の適切なセグメント化、位置合わせ、配置を保証します。そこから、機器はパイプを通ってシャトルに移動し、機器を上部ツールに送ります。
ここで問題が複雑になります。装置が変更されるたびに、自動フィード ツール (方向調整ツール、分割ツール、およびシャトル) を交換し、正常に動作する状態に維持する必要があります。さまざまな形式のハードウェアは、作業領域への電力供給方法に影響を与えるため、ハードウェア固有のツールは現実のものであり、方程式を無視して設計することはできません。
カッププレスの前にいるオペレーターは、装置を持ち上げたり（場合によっては降ろしたり）、セットアップすることに時間を費やす必要がなくなるため、インサート間の時間が大幅に短縮されます。ただし、これらすべてのハードウェア固有のツールとともに、フィード ボウルには変換機能も追加されます。ナット 832 を自動締めするための工具は、ナット 632 には適していません。
古い 2 ピースボウルフィーダを交換するには、オペレータは方向決めツールが分割ツールと適切に位置合わせされていることを確認する必要があります。「彼らはまた、ボウルの振動、空気のタイミング、ホースの配置もチェックする必要がありました」とボッグス氏は語った。「彼らはシャトルと真空の調整をチェックする必要があります。つまり、オペレーターは、ツールが正常に動作することを確認するために、多くの調整をチェックする必要があります。」
板金オペレーターには、アクセスの問題 (狭いスペースへの機器の挿入)、特殊な機器、またはその両方が原因である可能性がある独自の機器要件があることがよくあります。このタイプの取り付けでは、特別に設計された一体型ツールを使用します。ボッグス氏によると、これに基づいて、標準的なカップ プレス用のオールインワン ツールが最終的に開発されました。このツールには方向と選択の要素が含まれています (図 3 を参照)。
「素早い切り替えができるように設計されています」とファン・デ・ブール氏は言う。「空気、振動、時間、その他すべてを含むすべての制御パラメーターはコンピューターによって制御されるため、オペレーターは切り替えや調整を行う必要がありません。」
ダボの助けを借りて、すべてが 1 つの線に留まります (図 4 を参照)。「オペレーターは変換時に位置合わせを気にする必要がありません。すべてが所定の位置に固定されるため、常に横ばいになります」とボッグス氏は言いました。「工具はねじ込むだけです。」
オペレーターがハードウェア プレスにシートを配置するとき、特定の直径の留め具を使用できるように設計されたアンビルで穴の位置を合わせます。新しい直径には新しいアンビルツールが必要であるという事実により、長年にわたって大量生産が困難になってきました。
最新の切断および曲げ技術、迅速な自動工具交換、小ロット、さらには完全な生産を備えた工場を想像してみてください。その後、部品はハードウェアのインサートに入り、部品に別の種類のハードウェアが必要な場合、オペレータは量産に移ります。たとえば、50 個の部品をバッチで挿入し、アンビルを交換して、新しいハードウェアを正しい穴に挿入できます。
タレットを備えたハードウェアプレスが場面を変えます。オペレーターは、1 つのタイプの機器を挿入し、タレットを回転し、別のタイプの機器を収容するために色分けされたコンテナを開け、すべてを 1 つのセットアップで行うことができるようになりました (図 5 を参照)。
「部品の数にもよりますが、ハードウェアの接続を見逃す可能性は低くなります」と van de Bor 氏は言います。「セクション全体を 1 回のパスで実行するので、最後のステップを見逃すことはありません。」
インサートプレスのカップフィードとタレットを組み合わせることで、ハードウェア部門でのキットの取り扱いが現実のものになります。一般的な設置では、メーカーはボウルの供給が通常の大型機器専用であることを確認し、使用頻度の低い機器を色分けされたコンテナに入れて作業エリアの近くに置きます。オペレーターが複数のハードウェアを必要とする部品を手に取ると、機械のビープ音 (新しいハードウェアの交換時期を示す) を聞いて接続を開始し、アンビル ターンテーブルを回転させ、コントローラで部品の 3D 画像を表示して、次のハードウェア部品を挿入します。
オペレーターが自動送りを使用し、必要に応じてアンビル ターンテーブルを回転させながら、機器を 1 つずつ挿入するシナリオを想像してください。次に、トップツールがシャトルから自動送りファスナーを掴み、アンビル上のワークピース上に落下した後に停止します。コントローラーは、ファスナーの長さが間違っていることをオペレーターに警告します。
ボッグス氏は次のように説明しています。「セットアップ モードでは、プレスはスライダーをゆっくりと下げ、その位置を記録します。そのため、治具が全速力で動作し、治具が工具に接触すると、システムは治具の長さが指定された [[許容値] 測定値が範囲外、長すぎる、または短すぎると、締結具の長さのエラーが発生します。これは、締結具の検出 (上部の工具に真空がなく、通常はハードウェアの送りエラーによって引き起こされます) によるものです。また、トン数ウィンドウの監視とメンテナンス (オペレーターが手動でバルブを調整する代わりに) が、実績のある信頼性の高い自動化システムを作成します。
「自己診断機能を備えたハードウェア プレスは、ロボット モジュールにとって大きな利点となります」とボッグス氏は述べています。「自動セットアップでは、ロボットが紙を正しい位置に移動させ、印刷機に信号を送ります。つまり、『正しい位置にいます。印刷機を起動してください』ということになります。」
ハードウェア プレスは、アンビル ピン (板金ワークの穴に取り付けられている) をきれいに保ちます。上部パンチ内の真空は正常です。これは、ファスナーがあることを意味します。これらすべてを知っていたマスコミはボットに信号を送信しました。
ボッグス氏は次のように述べています。「プレス機は基本的にすべてを見て、ロボットに『大丈夫、大丈夫です』と言います。」スタンピング サイクルが開始され、ファスナーの存在とその正しい長さがチェックされます。サイクルが完了したら、ハードウェアの挿入に使用された圧力が正しいことを確認し、プレス サイクルが完了したという信号をロボットに送信します。ロボットはこれを受け取り、すべてがきれいであることを認識し、ワークピースを次の穴に移動できます。」
これらの機械チェックはすべて、もともと手動オペレーター向けに意図されており、さらなる自動化のための優れた基盤を効果的に提供します。Boggs と van de Boor は、シートがアンビルにくっつくのを防ぐ特定の設計などのさらなる改良について説明しています。「スタンピングサイクル後にファスナーが固着してしまうことがあります」とボッグス氏は言う。「これは、素材を圧縮するときに固有の問題です。下部ツールにワークが詰まった場合、オペレーターは通常、ワークを少し回転させて取り出すことができます。」
図 4. ノックピン付きシャトル ボルト。セットアップが完了すると、シャトルは装置を上部ツールに送り、真空圧を使用して装置を固定してワークピースに搬送します。アンビル (左下) は 4 つのタレットのうちの 1 つにあります。
残念ながら、ロボットには人間のオペレーターのようなスキルはありません。「そのため、現在では、ワークピースを取り外し、ファスナーを工具から押し出すのに役立つプレス設計があり、プレスサイクル後の固着が発生しません。」
一部の機械は、ロボットがワークを作業領域に出入りする際に操作しやすいように、異なるスロート深さを備えています。印刷機には、ロボット (さらに言えば手動オペレーター) がジョブを安全に配置するのに役立つサポートが組み込まれている場合もあります。
結局のところ、信頼性が鍵となります。ロボットと協働ロボットはその解決策の一部となり、統合が容易になります。ボッグス氏は、「協働ロボットの分野では、ベンダーは協働ロボットを機械とできるだけ簡単に統合できるようにすることで大きな進歩を遂げてきた。また、印刷機メーカーは適切な通信プロトコルを確実に導入するために多くの開発作業を行ってきた」と述べた。
ただし、スタンピング技術やワークショップの技術 (ワークピースのサポート、明確な (文書化された) 作業指示、適切なトレーニングなど) も重要な役割を果たします。ボッグス氏は、ハードウェア部門にはファスナーの紛失やその他の問題に関する電話が今でもかかっており、その多くは信頼性は高いものの非常に古いマシンで動作していると付け加えた。
これらの機械は信頼できるかもしれませんが、機器の設置は熟練していない人や専門家ではない人には向きません。間違った長さを検出したマシンを思い出してください。この簡単なチェックにより、小さなエラーが大きな問題に発展することを防ぎます。
図 5. このハードウェア印刷機には、ストップと 4 つのステーションを備えたターンテーブルがあります。このシステムには、オペレーターが手の届きにくい場所に到達するのに役立つ特別なアンビル ツールも備えています。ここでは、継手は後部フランジのすぐ下に挿入されています。
The FABRICATOR の上級編集者である Tim Heston は、1998 年から金属製造業界に携わっており、American Welding Society の Welding Magazine でキャリアをスタートしました。以来、プレス、曲げ、切断から研削、研磨までのあらゆる金属加工プロセスをカバーしてきました。2007 年 10 月にザ ファブリケーターに入社しました。
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