Ryż. 3. Jednoczęściowe, zasilane kubkiem, szybko wymienialne narzędzie przechowywane w lewej szafce kontroluje orientację i separację sprzętu (zapewnia prawidłowe wyrównanie i pozycjonowanie sprzętu). Prawa szafka mieści różne kowadła i czółenka.
Ron Boggs, kierownik ds. sprzedaży i serwisu w Haeger North America, nadal otrzymuje podobne telefony od producentów w trakcie wychodzenia z pandemii w 2021 r.
„Ciągle nam powtarzali: 'Hej, brakuje nam elementów złącznych'” — powiedział Boggs. „Okazuje się, że przyczyną był problem z personelem”. Kiedy fabryki zatrudniały nowych pracowników, często stawiały niedoświadczonych, niewykwalifikowanych ludzi przed maszynami, aby wstawiali sprzęt. Czasami nie trafiali w zapięcia, czasami zakładali niewłaściwe zapięcia. Klient wracał i finalizował ustawienia.
Ogólnie rzecz biorąc, wkładanie sprzętu wydaje się być dojrzałym zastosowaniem robotyki. Ostatecznie zakład mógłby mieć pełną automatyzację wykrawania i formowania, w tym wieżyczki, usuwanie części, a może nawet gięcie robotyczne. Wszystkie te technologie obsługują dużą część sektora instalacji ręcznej. Mając to wszystko na uwadze, dlaczego nie umieścić robota przed maszyną w celu zainstalowania sprzętu?
Przez ostatnie 20 lat Boggs współpracował z wieloma fabrykami wykorzystującymi robotyczne urządzenia do wprowadzania. Ostatnio on i jego zespół, w tym główny inżynier Haeger Sander van de Bor, pracowali nad ułatwieniem integracji robotów współpracujących z procesem wprowadzania (patrz rysunek 1).
Jednak zarówno Boggs, jak i VanderBose podkreślają, że skupianie się wyłącznie na robotyce może czasami pomijać większy problem wstawiania sprzętu. Niezawodne, zautomatyzowane i elastyczne operacje instalacyjne wymagają wielu elementów składowych, w tym spójności i elastyczności procesu.
Starzec umarł w straszliwy sposób. Wiele osób stosuje to przysłowie do mechanicznych pras dziurkujących, ale dotyczy ono również pras z ręcznym podawaniem sprzętu, głównie ze względu na jego prostotę. Operator umieszcza elementy złączne i części na dolnej podporze przed ręcznym włożeniem ich do prasy. Nacisnął pedał. Piercer opada, styka się z przedmiotem obrabianym i wytwarza ciśnienie, aby włożyć sprzęt. To całkiem proste – dopóki coś nie pójdzie nie tak, oczywiście.
„Jeśli operator nie zwraca uwagi, narzędzie spadnie i dotknie obrabianego przedmiotu bez faktycznego wywierania nacisku” — powiedział van de Bor. Dlaczego, co dokładnie? „Stary sprzęt nie miał sprzężenia zwrotnego przez pomyłkę, a operator tak naprawdę o tym nie wiedział”. Operator nie mógł trzymać stopy na pedałach przez cały cykl, co z kolei mogło doprowadzić do uruchomienia systemu bezpieczeństwa prasy. „Górne narzędzie ma sześć woltów, dolne narzędzie jest uziemione, a prasa musi wyczuć przewodnictwo, zanim będzie mogła wytworzyć ciśnienie”.
Starsze prasy do wkładania nie mają również tak zwanego „okna tonażowego”, czyli zakresu ciśnień, w którym można prawidłowo włożyć sprzęt. Nowoczesne prasy mogą odczuwać, że to ciśnienie jest zbyt niskie lub zbyt wysokie. Ponieważ starsze prasy nie mają okna tonażowego, wyjaśnił Boggs, operatorzy czasami regulują ciśnienie, regulując zawór, aby rozwiązać problem. „Niektóre stroją za wysoko, a niektóre za nisko”, powiedział Boggs. „Ręczna regulacja otwiera wiele możliwości. Jeśli jest za nisko, sprzęt został zainstalowany nieprawidłowo”. „Nadmierne ciśnienie może faktycznie odkształcić część lub sam element złączny”.
„Starsze maszyny nie miały też liczników” – dodaje van de Boer – „co mogło powodować gubienie elementów mocujących przez operatorów”.
Ręczne wkładanie sprzętu może wydawać się łatwe, ale proces ten jest trudny do naprawienia. Co gorsza, operacje sprzętowe często mają miejsce później w łańcuchu wartości, po wypełnieniu i uformowaniu luki. Problemy ze sprzętem mogą siać spustoszenie w malowaniu proszkowym i montażu, często dlatego, że sumienny i pilny operator popełnia drobne błędy, które zamieniają się w bóle głowy.
Rysunek 1. Cobot pokazuje część, wkładając sprzęt do prasy, która ma cztery miski i cztery niezależne wahadłowce, które podają sprzęt do prasy. Zdjęcie: Hagrid
Przez lata technologia wstawiania sprzętu rozwiązała te problemy, identyfikując i eliminując te źródła zmienności. Instalatorzy sprzętu nie powinni być źródłem tylu problemów tylko dlatego, że tracą trochę koncentracji pod koniec swojej zmiany.
Pierwszy krok w automatyzacji instalacji okuć, podawanie misy (patrz rys. 2), eliminuje najbardziej żmudną część procesu: ręczne chwytanie i umieszczanie okuć na obrabianym przedmiocie. W tradycyjnej konfiguracji podawania od góry prasa z podawaniem kubkowym przesyła łączniki w dół do wahadłowca, który podaje osprzęt do górnego narzędzia. Operator umieszcza obrabiany przedmiot na dolnym narzędziu (kowadle) i naciska pedał. Dziurkacz jest opuszczany za pomocą podciśnienia, aby unieść osprzęt z wahadłowca, zbliżając osprzęt do obrabianego przedmiotu. Prasa wywiera nacisk, a cykl jest zakończony.
Wydaje się to proste, ale jeśli przyjrzysz się temu bliżej, możesz znaleźć pewne subtelne zawiłości. Po pierwsze, sprzęt musi być wprowadzany do przestrzeni roboczej w sposób kontrolowany. To tutaj wkracza narzędzie bootstrap. Narzędzie składa się z dwóch komponentów. Jeden poświęcony pozycjonowaniu zapewnia, że ​​sprzęt wychodzący z miski jest prawidłowo ustawiony. Drugi zapewnia właściwą segmentację, wyrównanie i rozmieszczenie sprzętu. Stamtąd sprzęt przechodzi przez rurę do wahadłowca, który podaje sprzęt do górnego narzędzia.
Oto komplikacja: narzędzia automatycznego podawania — narzędzia do orientacji i podziału oraz wahadłowce — muszą być wymieniane i utrzymywane w stanie roboczym za każdym razem, gdy zmienia się sprzęt. Różne rodzaje sprzętu wpływają na sposób zasilania obszaru roboczego, więc narzędzia specyficzne dla sprzętu są po prostu rzeczywistością i nie można ich projektować poza równaniem.
Ponieważ operator przed prasą do kubków nie spędza już czasu na podnoszeniu (ewentualnie opuszczaniu) i ustawianiu sprzętu, czas między wkładami jest drastycznie skrócony. Jednak dzięki wszystkim tym narzędziom specyficznym dla sprzętu, miska podająca dodaje również możliwości konwersji. Narzędzia do nakrętek samozaciskowych 832 nie nadają się do nakrętek 632.
Aby wymienić stary dwuczęściowy podajnik miskowy, operator musi upewnić się, że narzędzie orientacyjne jest prawidłowo wyrównane z narzędziem dzielonym. „Musieli również sprawdzić wibracje misy, czas przepływu powietrza i umiejscowienie węża” — powiedział Boggs. „Muszą sprawdzić ustawienie wahadłowca i podciśnienia. Krótko mówiąc, operator musi sprawdzić wiele ustawień, aby upewnić się, że narzędzie działa tak, jak powinno”.
Operatorzy blachy często mają wyjątkowe wymagania sprzętowe, które mogą wynikać z problemów z dostępem (wkładanie sprzętu w ciasne przestrzenie), nietypowego sprzętu lub obu tych czynników. Ten typ instalacji wykorzystuje specjalnie zaprojektowane jednoczęściowe narzędzie. Na tej podstawie, mówi Boggs, ostatecznie opracowano uniwersalne narzędzie do standardowej prasy kubkowej. Narzędzie zawiera elementy orientacji i wyboru (patrz rys. 3).
„Jest zaprojektowany do szybkich zmian”, mówi van de Boer. „Wszystkie parametry sterowania, w tym powietrze i wibracje, czas i wszystko inne, są kontrolowane przez komputer, więc operator nie musi dokonywać żadnych przełączeń ani regulacji”.
Dzięki kołkom wszystko pozostaje w jednej linii (patrz rys. 4). „Operator nie musi martwić się o wyrównanie podczas konwersji. Zawsze się wyrównuje, ponieważ wszystko blokuje się na swoim miejscu” — powiedział Boggs. „Narzędzia są po prostu przykręcane”.
Gdy operator umieszcza arkusz na prasie do okuć, ustawia otwory za pomocą kowadła zaprojektowanego do pracy z elementami złącznymi o określonej średnicy. Fakt, że nowe średnice wymagają nowych narzędzi kowadłowych, doprowadził do trudnej masowej produkcji na przestrzeni lat.
Wyobraź sobie fabrykę z najnowszą technologią cięcia i gięcia, szybką automatyczną wymianą narzędzi, małymi partiami lub nawet pełną produkcją. Część trafia następnie do wkładki sprzętowej, a jeśli część wymaga innego rodzaju sprzętu, operator przechodzi do produkcji masowej. Na przykład może włożyć partię 50 sztuk, zmienić kowadła, a następnie włożyć nowy sprzęt do odpowiednich otworów.
Prasa do sprzętu z wieżyczką zmienia scenę. Operatorzy mogą teraz włożyć jeden typ sprzętu, obrócić wieżyczkę i otworzyć pojemnik oznaczony kolorem, aby pomieścić inny typ sprzętu, wszystko w jednym ustawieniu (patrz rysunek 5).
„W zależności od liczby posiadanych części, jest mniejsze prawdopodobieństwo, że przegapisz połączenie sprzętowe” — powiedział van de Bor. „Wykonujesz całą sekcję w jednym przejściu, aby nie przegapić żadnego kroku na końcu”.
Połączenie podajnika kubkowego i wieżyczki w prasie wkładkowej może sprawić, że obsługa zestawu stanie się rzeczywistością w dziale sprzętu. W typowej instalacji producent zapewnia, że ​​dostawa misy jest wyłączna dla normalnego dużego sprzętu, a następnie umieszcza rzadziej używany sprzęt w pojemnikach oznaczonych kolorami w pobliżu obszaru roboczego. Kiedy operatorzy podnoszą część, która wymaga wielu elementów sprzętowych, zaczynają ją podłączać, słuchając sygnału dźwiękowego maszyny (oznaczającego, że nadszedł czas na nowy sprzęt), obracając stół obrotowy kowadła, oglądając obraz 3D części na sterowniku, a następnie wkładając kolejną część sprzętową.
Wyobraź sobie scenariusz, w którym operator wkłada jeden element wyposażenia jeden po drugim, używając automatycznego podawania i obracając stół obrotowy kowadła w razie potrzeby. Następnie zatrzymuje się, gdy górne narzędzie chwyta samopodajny element mocujący z wahadłowca i spada na obrabiany przedmiot na kowadle. Kontroler ostrzeże operatora, że ​​elementy mocujące mają niewłaściwą długość.
Jak wyjaśnia Boggs, „W trybie ustawiania prasa powoli opuszcza suwak i rejestruje jego położenie. Tak więc, gdy pracuje z pełną prędkością i przyrząd dotyka narzędzia, system zapewnia, że ​​długość przyrządu odpowiada określonej [[Tolerancja] Pomiary poza zakresem, zbyt długie lub zbyt krótkie spowodują błąd długości łącznika. Wynika to z wykrywania łącznika (brak podciśnienia w górnym narzędziu, zwykle spowodowanego błędami w podawaniu sprzętu) oraz monitorowania i konserwacji okna tonażowego (zamiast ręcznej regulacji zaworu przez operatora) tworzy sprawdzony, niezawodny system automatyzacji.
„Prasy sprzętowe z autodiagnostyką mogą być ogromną zaletą dla modułów robotycznych” — powiedział Boggs. „W zautomatyzowanym ustawieniu robot przesuwa papier do właściwej pozycji i wysyła sygnał do prasy, mówiąc w zasadzie: »Jestem we właściwej pozycji, ruszaj i uruchom prasę«.
Prasa do sprzętu utrzymuje kołki kowadeł (zainstalowane w otworach w blaszanym elemencie roboczym) w czystości. Próżnia w górnym stemplu jest normalna, co oznacza, że ​​są tam elementy złączne. Wiedząc o tym wszystkim, prasa wysłała sygnał do bota.
Jak mówi Boggs, „Maszyna prasująca zasadniczo patrzy na wszystko i mówi robotowi: 'OK, wszystko w porządku'. Rozpoczyna cykl tłoczenia, sprawdzając obecność elementów złącznych i ich prawidłową długość. Jeśli cykl jest zakończony, upewnij się, że nacisk użyty do włożenia sprzętu jest prawidłowy, a następnie wyślij sygnał do robota, że ​​cykl prasy jest zakończony. Robot odbiera to i wie, że wszystko jest czyste, i może przesunąć obrabiany przedmiot do następnego otworu. ”
Wszystkie te kontrole maszyn, pierwotnie przeznaczone dla operatorów ręcznych, skutecznie zapewniają dobrą podstawę do dalszej automatyzacji. Boggs i van de Boor opisują dalsze ulepszenia, takie jak pewne projekty, które pomagają zapobiegać przywieraniu arkuszy do kowadła. „Czasami łączniki przywierają po cyklu tłoczenia” — powiedział Boggs. „To nieodłączny problem podczas ściskania materiału. Gdy utknie w dolnym narzędziu, operator zazwyczaj może trochę obrócić obrabiany przedmiot, aby go wydostać”.
Rycina 4. Śruba wahadłowa z kołkiem ustalającym. Po ustawieniu wahadło podaje sprzęt do górnego narzędzia, które wykorzystuje podciśnienie, aby sprzęt mógł zostać zabezpieczony i przetransportowany do przedmiotu obrabianego. Kowadło (lewy dolny róg) znajduje się na jednej z czterech wieżyczek.
Niestety, roboty nie mają umiejętności operatora ludzkiego. „Więc teraz istnieją projekty pras, które pomagają usuwać obrabiane przedmioty, pomagają wypychać elementy złączne z narzędzia, więc nie ma przywierania po cyklu prasy”.
Niektóre maszyny mają różne głębokości gardzieli, aby pomóc robotowi manewrować przedmiotem obrabianym w obszarze roboczym i poza nim. Prasy mogą również zawierać podpory, które pomagają robotom (i operatorom ręcznym, jeśli o to chodzi) bezpiecznie pozycjonować swoje zadania.
Ostatecznie niezawodność jest kluczowa. Roboty i coboty mogą być częścią odpowiedzi, ułatwiając ich integrację. „W dziedzinie robotów współpracujących dostawcy poczynili duże postępy w ułatwianiu ich integracji z maszynami”, powiedział Boggs, „a producenci pras wykonali wiele prac rozwojowych, aby zapewnić, że wdrożono właściwy protokół komunikacyjny”.
Ale techniki tłoczenia i techniki warsztatowe, w tym podparcie przedmiotu obrabianego, jasne (i udokumentowane) instrukcje robocze i odpowiednie szkolenie również odgrywają rolę. Boggs dodał, że nadal otrzymuje telefony o brakujących elementach złącznych i innych problemach w dziale sprzętu, z których wiele działa na niezawodnych, ale bardzo starych maszynach.
Te maszyny mogą być niezawodne, ale instalacja sprzętu nie jest dla niewykwalifikowanych i nieprofesjonalnych. Przypomnij sobie maszynę, która znalazła niewłaściwą długość. Ta prosta kontrola zapobiega przekształceniu się małego błędu w duży problem.
Rysunek 5. Ta prasa do okuć ma obrotowy stół z ogranicznikiem i cztery stacje. System ma również specjalne narzędzie kowadłowe, które pomaga operatorowi dotrzeć do trudno dostępnych miejsc. Tutaj okucia są wkładane tuż pod tylnym kołnierzem.
Tim Heston, starszy redaktor The FABRICATOR, działa w branży obróbki metali od 1998 r., rozpoczynając karierę w czasopiśmie Welding Magazine wydawanym przez American Welding Society. Od tego czasu obejmowało ono wszystkie procesy obróbki metali, od tłoczenia, gięcia i cięcia po szlifowanie i polerowanie. Dołączył do The FABRICATOR w październiku 2007 r.
FABRICATOR to wiodący w Ameryce Północnej magazyn o obróbce i formowaniu stali. Magazyn publikuje wiadomości, artykuły techniczne i historie sukcesów, które umożliwiają producentom wydajniejsze wykonywanie swojej pracy. FABRICATOR działa w branży od 1970 roku.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowa edycja czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępna, umożliwiając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Uzyskaj pełny dostęp cyfrowy do czasopisma STAMPING Journal, w którym znajdziesz najnowsze technologie, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe na temat rynku tłoczenia metali.
Dzięki pełnemu dostępowi cyfrowemu do The Fabricator en Español masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.