Rijst. 3. Een eendelig, met een beker gevoed, snelwisselgereedschap in de linkerkast regelt de oriëntatie en scheiding van de apparatuur (zorgt voor een correcte uitlijning en positionering van de apparatuur). De rechterkast bevat diverse aambeelden en shuttles.
Ron Boggs, sales- en servicemanager bij Haeger Noord-Amerika, blijft soortgelijke telefoontjes van fabrikanten ontvangen tijdens het herstel van de pandemie van 2021.
"Ze bleven maar zeggen: 'Hé, we missen sluitingen'," zei Boggs. "Het bleek te wijten te zijn aan een personeelstekort." Wanneer fabrieken nieuwe medewerkers aannamen, zetten ze vaak onervaren, ongeschoolde mensen achter de machines om de apparatuur te plaatsen. Soms misten ze de sluitingen, soms plaatsten ze de verkeerde sluitingen. De klant komt terug en maakt de instellingen definitief.
Op een hoog niveau lijkt hardware-insertie een volwassen toepassing van robotica te zijn. Uiteindelijk zou een fabriek volledig geautomatiseerd kunnen worden met ponsen en vormen, inclusief revolverkoppen, het verwijderen van onderdelen en misschien zelfs robotbuigmachines. Al deze technologieën bedienen dan een groot deel van de handmatige installatiesector. Met dit alles in gedachten, waarom zou je dan geen robot voor een machine plaatsen om apparatuur te installeren?
De afgelopen twintig jaar heeft Boggs met veel fabrieken samengewerkt die gebruikmaakten van robot-insertieapparatuur. Recentelijk hebben hij en zijn team, waaronder Sander van de Bor, hoofdingenieur bij Haeger, gewerkt aan het vereenvoudigen van de integratie van cobots in het insertieproces (zie figuur 1).
Zowel Boggs als VanderBose benadrukken echter dat een focus op robotica soms het grotere probleem van het plaatsen van hardware over het hoofd kan zien. Betrouwbare, geautomatiseerde en flexibele installatieprocessen vereisen veel bouwstenen, waaronder procesconsistentie en flexibiliteit.
De oude man stierf een vreselijke dood. Veel mensen passen dit gezegde toe op mechanische ponsmachines, maar het geldt ook voor persen met handmatige invoer, vooral vanwege de eenvoud. De operator plaatst bevestigingsmiddelen en onderdelen op de onderste steun voordat hij ze handmatig in de pers plaatst. Hij trapte op het pedaal. De ponsmachine zakt, raakt het werkstuk en creëert druk om de apparatuur in te brengen. Het is vrij eenvoudig – totdat er natuurlijk iets misgaat.
"Als de operator niet oplet, valt het gereedschap en raakt het het werkstuk aan zonder daadwerkelijk druk uit te oefenen", aldus Van de Bor. Waarom precies? "De oude apparatuur had per ongeluk geen feedback en de operator wist daar eigenlijk niets van." De operator kon zijn voet niet gedurende de hele cyclus op de pedalen houden, wat ertoe kon leiden dat het veiligheidssysteem van de pers in werking trad. "Het bovenste gereedschap heeft zes volt, het onderste gereedschap is geaard en de pers moet geleidbaarheid detecteren voordat hij druk kan opbouwen."
Oudere wisselpersen missen ook het zogenaamde "tonnagevenster", het drukbereik waarbinnen de apparatuur correct kan worden geplaatst. Moderne persen kunnen deze druk te laag of te hoog vinden. Omdat oudere persen geen tonnagevenster hebben, legde Boggs uit, passen operators de druk soms aan door een klep te verstellen om het probleem te verhelpen. "Sommige stellen te hoog af en andere te laag", aldus Boggs. "Handmatige aanpassing biedt veel mogelijkheden. Als de druk te laag is, heb je de hardware verkeerd geïnstalleerd." "Overmatige druk kan het onderdeel of de bevestiging zelf vervormen."
"Oudere machines hadden ook geen meters", voegt van de Boer toe, "waardoor operators bevestigingsmiddelen kwijt konden raken."
Het handmatig plaatsen van hardware lijkt misschien eenvoudig, maar het proces is lastig te verbeteren. Bovendien vinden hardwarebewerkingen vaak pas later in de waardeketen plaats, nadat de lacune is opgevuld en gevormd. Problemen met de apparatuur kunnen grote gevolgen hebben voor de poedercoating en assemblage, vaak omdat een nauwgezette en zorgvuldige operator kleine foutjes maakt die uitgroeien tot hoofdpijn.
Figuur 1. De cobot laat het onderdeel zien door de apparatuur in de pers te plaatsen, die vier kommen en vier onafhankelijke shuttles heeft die de apparatuur in de pers voeren. Afbeelding: Hagrid
In de loop der jaren heeft de technologie voor het inbrengen van hardware deze problemen opgelost door deze bronnen van variabiliteit te identificeren en te elimineren. Installateurs van apparatuur zouden niet de oorzaak van zoveel problemen moeten zijn, alleen maar omdat ze aan het einde van hun dienst wat minder geconcentreerd zijn.
De eerste stap in het automatiseren van de installatie van fittingen, de invoer van de kom (zie afb. 2), elimineert het meest vervelende onderdeel van het proces: het handmatig grijpen en plaatsen van fittingen op het werkstuk. In een traditionele configuratie met boveninvoer transporteert een pers met bekerinvoer de bevestigingsmiddelen naar een shuttle die de hardware naar het bovenste gereedschap transporteert. De operator plaatst het werkstuk op het onderste gereedschap (aambeeld) en drukt op het pedaal. De stempel wordt met behulp van vacuümdruk neergelaten om de hardware uit de shuttle te tillen, waardoor de hardware dicht bij het werkstuk komt. De pers oefent druk uit en de cyclus is voltooid.
Het lijkt eenvoudig, maar als je dieper graaft, kom je subtiele complexiteiten tegen. Ten eerste moet de apparatuur op een gecontroleerde manier in de werkruimte worden ingevoerd. Hier komt de bootstraptool in beeld. Deze tool bestaat uit twee componenten. Eén component is bedoeld voor positionering en zorgt ervoor dat de apparatuur die uit de kom komt, correct wordt gepositioneerd. De andere zorgt voor de juiste segmentatie, uitlijning en plaatsing van de apparatuur. Van daaruit gaat de apparatuur via een buis naar een shuttle die de apparatuur naar de bovenste tool voert.
Hier is de complicatie: Autofeed-gereedschappen – oriëntatie- en verdeelgereedschappen en shuttles – moeten elke keer dat de apparatuur wordt vervangen, vervangen en onderhouden worden. Verschillende soorten hardware beïnvloeden de manier waarop deze de werkruimte van stroom voorziet, dus hardwarespecifieke gereedschappen zijn gewoon een realiteit en kunnen niet buiten beschouwing worden gelaten.
Doordat de operator voor de bekerpers geen tijd meer hoeft te besteden aan het oppakken (eventueel laten zakken) en instellen van de apparatuur, wordt de tijd tussen het plaatsen drastisch verkort. Maar met al deze hardware-specifieke gereedschappen voegt de invoertrommel ook conversiemogelijkheden toe. Gereedschappen voor zelfaandraaiende moeren 832 zijn niet geschikt voor moeren 632.
Om de oude tweedelige trechter te vervangen, moet de operator ervoor zorgen dat het oriëntatiegereedschap goed is uitgelijnd met het gesplitste gereedschap. "Ze moesten ook de trillingen van de trechter, de luchttiming en de plaatsing van de slang controleren", aldus Boggs. "Ze moeten ook de uitlijning van de shuttle en het vacuüm controleren. Kortom, de operator moet veel uitlijningen controleren om er zeker van te zijn dat het gereedschap naar behoren werkt."
Plaatwerkers hebben vaak unieke apparatuurvereisten die te wijten kunnen zijn aan toegangsproblemen (het plaatsen van apparatuur in krappe ruimtes), ongebruikelijke apparatuur, of beide. Dit type installatie maakt gebruik van een speciaal ontworpen gereedschap uit één stuk. Op basis hiervan, aldus Boggs, werd uiteindelijk een alles-in-één gereedschap voor een standaard bekerpers ontwikkeld. Het gereedschap bevat oriëntatie- en selectie-elementen (zie Afb. 3).
"Het is ontworpen voor snelle omschakelingen", zegt van de Boer. "Alle regelparameters, inclusief lucht en trillingen, tijd en al het andere, worden door de computer aangestuurd, zodat de operator niets hoeft te schakelen of aan te passen."
Met behulp van deuvels blijft alles op één lijn (zie afb. 4). "De operator hoeft zich bij het ombouwen geen zorgen te maken over de uitlijning. Alles komt altijd waterpas te staan, omdat alles vastklikt", aldus Boggs. "Gereedschap wordt er gewoon op geschroefd."
Wanneer een operator een plaat op een hardwarepers legt, lijnt hij de gaten uit met een aambeeld dat ontworpen is voor bevestigingsmiddelen met een bepaalde diameter. Het feit dat nieuwe diameters nieuwe aambeeldgereedschappen vereisen, heeft in de loop der jaren geleid tot een aantal lastige massaproductieprocessen.
Stel je een fabriek voor met de nieuwste snij- en buigtechnologie, snelle automatische gereedschapswissel, kleine series of zelfs complete productie. Het onderdeel gaat vervolgens in een hardware-inzetstuk en als het onderdeel een ander soort hardware nodig heeft, schakelt de operator over naar massaproductie. Hij kan bijvoorbeeld een batch van 50 stuks plaatsen, de aambeelden verwisselen en vervolgens het nieuwe hardware in de juiste gaten plaatsen.
Een hardwarepers met een revolver verandert de situatie. Operators kunnen nu één type apparatuur plaatsen, de revolver draaien en een kleurgecodeerde container openen om een ​​ander type apparatuur te plaatsen, allemaal in één opstelling (zie afbeelding 5).
"Afhankelijk van het aantal onderdelen dat je hebt, is de kans kleiner dat je een hardwareverbinding mist", aldus Van de Bor. "Je doet het hele gedeelte in één keer, zodat je aan het einde geen stap overslaat."
De combinatie van bekeraanvoer en turret op een insertpers kan kitverwerking in de hardware-afdeling mogelijk maken. Bij een typische installatie zorgt de fabrikant ervoor dat de bekeraanvoer exclusief is voor normale, grote apparatuur en plaatst vervolgens minder vaak gebruikte apparatuur in kleurgecodeerde containers in de buurt van het werkgebied. Wanneer operators een onderdeel oppakken waarvoor meerdere hardwareonderdelen nodig zijn, beginnen ze met het aansluiten ervan door te luisteren naar de pieptoon van de machine (die aangeeft dat het tijd is voor nieuwe hardware), de draaitafel van het aambeeld te draaien, een 3D-afbeelding van het onderdeel op de controller te bekijken en vervolgens het volgende hardwareonderdeel in te voegen.
Stel je een scenario voor waarin een operator één stuk gereedschap één voor één invoert, de automatische invoer gebruikt en de draaitafel van het aambeeld naar behoefte draait. Het apparaat stopt vervolgens zodra het bovenste gereedschap de zelfinvoerende bevestigingselementen uit de shuttle pakt en op het werkstuk op het aambeeld laat vallen. De controller waarschuwt de operator dat de bevestigingselementen de verkeerde lengte hebben.
Zoals Boggs uitlegt: "In de instelmodus laat de pers de schuif langzaam zakken en registreert de positie. Dus wanneer de pers op volle snelheid draait en de mal het gereedschap raakt, zorgt het systeem ervoor dat de lengte van de mal overeenkomt met de opgegeven [[Tolerantie]. Metingen buiten het bereik, te lang of te kort, veroorzaken een fout in de bevestigingslengte. Dit komt door de detectie van bevestigingselementen (geen vacuüm in het bovenste gereedschap, meestal veroorzaakt door fouten in de hardware-invoer) en de bewaking en het onderhoud van het tonnagevenster (in plaats van dat de operator handmatig een klep moet bedienen), wat resulteert in een bewezen betrouwbaar automatiseringssysteem.
"Hardwarepersen met zelfdiagnose kunnen een enorm voordeel zijn voor robotmodules", aldus Boggs. "In een geautomatiseerde opstelling verplaatst de robot het papier naar de juiste positie en stuurt een signaal naar de pers, dat in feite zegt: 'Ik sta op de juiste positie, ga door en start de pers.'
De hardwarepers houdt de aambeeldpennen (geïnstalleerd in gaten in het plaatwerkstuk) schoon. Het vacuüm in de bovenste pons is normaal, wat betekent dat er bevestigingselementen zijn. Wetende dat dit allemaal het geval was, stuurde de pers een signaal naar de bot.
Zoals Boggs zegt: "De persmachine bekijkt in principe alles en zegt tegen de robot: 'Oké, ik ben in orde.' Hij start de stanscyclus en controleert de aanwezigheid van bevestigingselementen en de juiste lengte. Als de cyclus voltooid is, controleer dan of de druk waarmee de hardware wordt geplaatst correct is en stuur vervolgens een signaal naar de robot dat de perscyclus voltooid is. De robot ontvangt dit en weet dat alles schoon is, zodat hij het werkstuk naar het volgende gat kan verplaatsen."
Al deze machinecontroles, oorspronkelijk bedoeld voor handmatige operators, vormen een goede basis voor verdere automatisering. Boggs en van de Boor beschrijven verdere verbeteringen, zoals bepaalde ontwerpen die helpen voorkomen dat platen aan het aambeeld blijven plakken. "Soms blijven bevestigingsmiddelen na een stanscyclus plakken", aldus Boggs. "Dat is een inherent probleem bij het comprimeren van materiaal. Wanneer het vast komt te zitten in het onderste gereedschap, kan de operator het werkstuk meestal een beetje draaien om het eruit te krijgen."
Figuur 4. Shuttlebout met paspen. Eenmaal ingesteld, transporteert de shuttle de apparatuur naar het bovenste gereedschap, dat vacuümdruk gebruikt om de apparatuur vast te zetten en naar het werkstuk te transporteren. Het aambeeld (linksonder) bevindt zich op een van de vier torentjes.
Helaas hebben robots niet de vaardigheden van een menselijke operator. "Daarom zijn er nu persontwerpen die helpen bij het verwijderen van werkstukken en het uit het gereedschap duwen van bevestigingsmiddelen, zodat er na de perscyclus geen sprake meer is van vastlopen."
Sommige machines hebben verschillende uitladingsdieptes om de robot te helpen het werkstuk in en uit het werkgebied te manoeuvreren. Persen kunnen ook voorzien zijn van steunen die robots (en overigens ook handmatige operators) helpen hun werk veilig te positioneren.
Uiteindelijk is betrouwbaarheid cruciaal. Robots en cobots kunnen een deel van de oplossing zijn, waardoor ze gemakkelijker te integreren zijn. "Op het gebied van collaboratieve robots hebben leveranciers grote stappen gezet om de integratie ervan met machines zo eenvoudig mogelijk te maken", aldus Boggs, "en persfabrikanten hebben veel ontwikkelingswerk verricht om ervoor te zorgen dat het juiste communicatieprotocol aanwezig is."
Maar ook stempeltechnieken en werkplaatstechnieken, waaronder werkstukondersteuning, duidelijke (en gedocumenteerde) werkinstructies en een goede training, spelen een rol. Boggs voegde eraan toe dat hij nog steeds telefoontjes krijgt over ontbrekende bevestigingsmiddelen en andere problemen op de hardware-afdeling, waarvan er veel met betrouwbare maar zeer oude machines werken.
Deze machines zijn misschien betrouwbaar, maar de installatie ervan is niet weggelegd voor ongeschoolde en onprofessionele mensen. Denk aan de machine die de verkeerde lengte heeft gevonden. Deze eenvoudige controle voorkomt dat een kleine fout uitgroeit tot een groot probleem.
Figuur 5. Deze gereedschapspers heeft een draaitafel met stop en vier stations. Het systeem is ook voorzien van een speciaal aambeeld dat de operator helpt om moeilijk bereikbare plaatsen te bereiken. Hier worden de fittingen net onder de achterflens geplaatst.
Tim Heston, senior redacteur van The FABRICATOR, is sinds 1998 werkzaam in de metaalbewerkingsindustrie. Hij begon zijn carrière bij Welding Magazine van de American Welding Society. Sindsdien behandelt het tijdschrift alle metaalbewerkingsprocessen, van stansen, buigen en snijden tot slijpen en polijsten. Hij trad in oktober 2007 in dienst bij The FABRICATOR.
FABRICATOR is hét toonaangevende vakblad voor staalbewerking en -bewerking in Noord-Amerika. Het tijdschrift publiceert nieuws, technische artikelen en succesverhalen die fabrikanten in staat stellen hun werk efficiënter uit te voeren. FABRICATOR is al sinds 1970 actief in de sector.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.
Krijg volledige digitale toegang tot het STAMPING Journal, met de nieuwste technologieën, best practices en nieuws uit de branche voor de metaalstansmarkt.
Nu hebt u met volledige digitale toegang tot The Fabricator en Español eenvoudig toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.