Ryż. 3. Jednoczęściowe, szybkowymienne narzędzie z podajnikiem kubkowym, przechowywane w lewej szafce, kontroluje orientację i separację sprzętu (zapewnia prawidłowe ustawienie i pozycjonowanie). W prawej szafce znajdują się 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 zapięć«” – powiedział Boggs. „Okazuje się, że przyczyną był problem z personelem”. Kiedy fabryki zatrudniały nowych pracowników, często stawiały niedoświadczonych i niewykwalifikowanych ludzi przy maszynach, aby wstawiali sprzęt. Czasami brakowało im zapięć, czasami zakładano niewłaściwe zapięcia. Klient wracał i finalizował ustawienia.
Ogólnie rzecz biorąc, montaż elementów konstrukcyjnych wydaje się być dojrzałym zastosowaniem robotyki. Docelowo zakład mógłby w pełni zautomatyzować wykrawanie i formowanie, w tym głowice rewolwerowe, usuwanie części, a może nawet gięcie zrobotyzowane. Wszystkie te technologie obsługują wówczas znaczną część ręcznego montażu. Mając to wszystko na uwadze, dlaczego nie umieścić robota przed maszyną w celu instalacji sprzętu?
W ciągu ostatnich 20 lat Boggs współpracował z wieloma fabrykami wykorzystującymi robotyczne systemy 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 prowadzić do pominięcia szerszego problemu, jakim jest montaż sprzętu. Niezawodne, zautomatyzowane i elastyczne procesy instalacyjne wymagają wielu elementów składowych, w tym spójności i elastyczności procesów.
Starzec zmarł w straszliwy sposób. Wiele osób stosuje to powiedzenie do mechanicznych pras wykrawających, ale odnosi się ono również do pras z ręcznym podawaniem, głównie ze względu na ich prostotę. Operator umieszcza elementy złączne i części na dolnej podporze, a następnie ręcznie wkłada je do prasy. Naciska pedał. Piercer opada, styka się z obrabianym przedmiotem i wytwarza ciśnienie, aby włożyć urządzenie. To całkiem proste – oczywiście, dopóki coś nie pójdzie nie tak.
„Jeśli operator nie będzie uważał, narzędzie spadnie i dotknie obrabianego przedmiotu bez wywierania nacisku” – powiedział van de Bor. Dlaczego? „Stary sprzęt przez pomyłkę nie miał sprzężenia zwrotnego, a operator tak naprawdę o tym nie wiedział”. Operator nie mógł trzymać stopy na pedałach przez cały cykl, co z kolei mogło doprowadzić do zadziałania systemu bezpieczeństwa prasy. „Górne narzędzie ma sześć woltów, dolne jest uziemione, a prasa musi wyczuć przewodnictwo, zanim będzie mogła wytworzyć nacisk”.
Starsze prasy do wkładania nie mają również tzw. „okna tonażowego”, czyli zakresu ciśnień, w którym można prawidłowo włożyć sprzęt. Nowoczesne prasy mogą odczuwać to ciśnienie jako zbyt niskie lub zbyt wysokie. Ponieważ starsze prasy nie mają okna tonażowego, jak wyjaśnił Boggs, operatorzy czasami regulują ciśnienie, regulując zawór, aby rozwiązać problem. „Niektóre prasy ustawiają ciśnienie za wysoko, a inne za nisko” – powiedział Boggs. „Regulacja ręczna otwiera wiele możliwości. Jeśli jest za niskie, oznacza to, że sprzęt został zainstalowany nieprawidłowo”. „Nadmierne ciśnienie może faktycznie odkształcić element lub sam element złączny”.
„Starsze maszyny nie miały też liczników” – dodaje van de Boer – „co mogło powodować gubienie elementów złącznych przez operatorów”.
Ręczne wstawianie okuć może wydawać się proste, ale proces ten jest trudny do naprawienia. Co gorsza, operacje związane z okuciami często mają miejsce na późniejszym etapie łańcucha wartości, po wypełnieniu i uformowaniu luki. Problemy ze sprzętem mogą siać spustoszenie w procesie lakierowania proszkowego i montażu, często dlatego, że sumienny i pracowity operator popełnia drobne błędy, które przeradzają się w ból głowy.
Rysunek 1. Cobot prezentuje część, wkładając sprzęt do prasy, która ma cztery misy i cztery niezależne przenośniki, które podają sprzęt do prasy. Zdjęcie: Hagrid
Z biegiem lat technologia montażu sprzętu rozwiązała te problemy, identyfikując i eliminując źródła zmienności. Instalatorzy sprzętu nie powinni być źródłem tylu problemów tylko dlatego, że tracą koncentrację pod koniec zmiany.
Pierwszy etap automatyzacji montażu okuć, czyli podawanie z użyciem misy (patrz rys. 2), eliminuje najbardziej żmudną część procesu: ręczne chwytanie i umieszczanie okuć na obrabianym przedmiocie. W tradycyjnej konfiguracji z górnym podawaniem, prasa z podawaniem z użyciem misy przekazuje elementy złączne do wahadłowca, który podaje okucia do górnego narzędzia. Operator umieszcza obrabiany przedmiot na dolnym narzędziu (kowadle) i naciska pedał. Stempel jest opuszczany za pomocą podciśnienia, aby unieść okucia z wahadłowca, zbliżając je do obrabianego przedmiotu. Prasa wywiera nacisk, a cykl zostaje zakończony.
Wydaje się to proste, ale jeśli zagłębisz się bardziej, dostrzeżesz pewne subtelne zawiłości. Po pierwsze, sprzęt musi być wprowadzany do przestrzeni roboczej w sposób kontrolowany. W tym miejscu do gry wchodzi narzędzie Bootstrap. Narzędzie składa się z dwóch komponentów. Jeden, dedykowany pozycjonowaniu, zapewnia prawidłowe ustawienie sprzętu opuszczającego misę. Drugi odpowiada za prawidłową segmentację, wyrównanie i rozmieszczenie sprzętu. Stamtąd sprzęt przemieszcza się rurą do wahadłowca, który podaje go do górnego narzędzia.
Oto komplikacja: narzędzia automatycznego podawania – narzędzia do orientacji i podziału oraz wahadłowce – wymagają wymiany i utrzymania w dobrym stanie technicznym przy każdej zmianie sprzętu. Różne rodzaje sprzętu wpływają na sposób zasilania obszaru roboczego, dlatego narzędzia specyficzne dla danego sprzętu są po prostu rzeczywistością i nie można ich pominąć.
Ponieważ operator przed prasą kubkową nie traci już czasu na podnoszenie (ewentualne opuszczanie) i ustawianie urządzenia, czas między wkładami ulega drastycznemu skróceniu. Jednak dzięki wszystkim tym narzędziom sprzętowym, misa podająca oferuje również możliwości konwersji. Narzędzia do nakrętek samozaciskowych 832 nie nadają się do nakrętek 632.
Aby wymienić stary dwuczęściowy podajnik misowy, operator musi upewnić się, że narzędzie orientacyjne jest prawidłowo ustawione względem narzędzia dzielonego. „Musieli również sprawdzić wibracje misy, czas przepływu powietrza i położenie węża” – powiedział Boggs. „Muszą sprawdzić ustawienie wahadła i podciśnienia. Krótko mówiąc, operator musi sprawdzić wiele ustawień, aby upewnić się, że narzędzie działa prawidłowo”.
Operatorzy obróbki blach często mają specyficzne wymagania sprzętowe, które mogą wynikać z problemów z dostępem (wprowadzanie sprzętu w ciasne przestrzenie), nietypowego sprzętu lub obu tych czynników. Ten typ instalacji wykorzystuje specjalnie zaprojektowane narzędzie jednoczęściowe. Na tej podstawie, mówi Boggs, ostatecznie opracowano uniwersalne narzędzie do standardowej prasy kubkowej. Narzędzie zawiera elementy orientujące i selekcjonujące (patrz rys. 3).
„Zaprojektowano go z myślą o szybkich zmianach”, mówi van de Boer. „Wszystkie parametry sterowania, w tym przepływ powietrza i wibracji, 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 się martwić o wyrównanie podczas konwersji. Zawsze się wypoziomuje, ponieważ wszystko blokuje się na swoim miejscu” – powiedział Boggs. „Narzędzia są po prostu przykręcane”.
Kiedy operator umieszcza arkusz na prasie do okuć, ustawia otwory za pomocą kowadła przeznaczonego do pracy z elementami złącznymi o określonej średnicy. Fakt, że nowe średnice wymagają nowych narzędzi kowadłowych, w ostatnich latach utrudniał masową produkcję.
Wyobraź sobie fabrykę z najnowocześniejszą technologią cięcia i gięcia, szybką automatyczną wymianą narzędzi, produkcją w małych partiach, a nawet pełną produkcją. Część trafia następnie do wkładki montażowej, a jeśli wymaga innego rodzaju okucia, operator przechodzi do produkcji masowej. Na przykład, może włożyć partię 50 sztuk, wymienić kowadła, a następnie włożyć nowe okucia w odpowiednie otwory.
Prasa do obróbki metali z rewolwerem zmienia obraz sytuacji. Operatorzy mogą teraz włożyć jeden rodzaj sprzętu, obrócić rewolwer i otworzyć pojemnik oznaczony kolorem, aby pomieścić inny rodzaj sprzętu – wszystko w jednym ustawieniu (patrz rysunek 5).
„W zależności od liczby posiadanych części, mniejsze jest prawdopodobieństwo pominięcia połączenia sprzętowego” – powiedział van de Bor. „Całą sekcję wykonujesz w jednym przejściu, więc nie pominiesz żadnego kroku na końcu”.
Połączenie podajnika kubkowego i głowicy rewolwerowej w prasie do wkładek może sprawić, że obsługa zestawów stanie się rzeczywistością w dziale produkcji elementów metalowych. W typowej instalacji producent zapewnia, że ​​misy są dostarczane wyłącznie do standardowych, dużych urządzeń, a następnie umieszcza rzadziej używany sprzęt w oznaczonych kolorami pojemnikach w pobliżu obszaru roboczego. Gdy operatorzy podnoszą część wymagającą wielu elementów metalowych, rozpoczynają jej podłączanie, nasłuchując sygnału dźwiękowego maszyny (oznaczającego czas na nowy element), obracając stół obrotowy kowadła, wyświetlając trójwymiarowy obraz elementu na sterowniku, a następnie wkładając kolejny element metalowy.
Wyobraź sobie scenariusz, w którym operator wkłada po kolei jeden element wyposażenia, korzystając z automatycznego podawania i obracając stół obrotowy kowadła w razie potrzeby. Następnie zatrzymuje się on, gdy górne narzędzie chwyta samoposuwny element złączny z podajnika i opada na obrabiany element na kowadle. Kontroler ostrzega operatora o nieprawidłowej długości elementów złącznych.
Jak wyjaśnia Boggs: „W trybie ustawiania prasa powoli opuszcza suwak i rejestruje jego położenie. Dzięki temu, gdy pracuje z pełną prędkością i uchwyt styka się z narzędziem, system zapewnia, że ​​długość uchwytu jest zgodna z określoną [[Tolerancją]]. Pomiary poza zakresem, zbyt długie lub zbyt krótkie powodują błąd długości łącznika. Wynika to z wykrywania łącznika (brak podciśnienia w górnym narzędziu, zwykle spowodowanego błędami w posuwie) oraz monitorowania i konserwacji okna tonażowego (zamiast ręcznej regulacji zaworu przez operatora), co tworzy sprawdzony i niezawodny system automatyzacji.
„Prasy sprzętowe z autodiagnostyką mogą być ogromną zaletą dla modułów robotycznych” – powiedział Boggs. „W konfiguracji automatycznej robot przesuwa papier do właściwej pozycji i wysyła sygnał do prasy, mówiąc w zasadzie: »Jestem w odpowiedniej pozycji, proszę uruchomić prasę«.
Prasa do obróbki metali utrzymuje w czystości sworznie kowadeł (zamontowane w otworach w blasze). Podciśnienie w górnym stemplu jest normalne, co oznacza, że ​​są tam łączniki. Wiedząc o tym wszystkim, prasa wysłała sygnał do robota.
Jak mówi Boggs: „Prasa zasadniczo sprawdza wszystko i mówi robotowi: »OK, wszystko w porządku«. Rozpoczyna cykl tłoczenia, sprawdzając obecność elementów złącznych i ich prawidłową długość. Po zakończeniu cyklu należy upewnić się, że nacisk użyty do włożenia okucia jest prawidłowy, a następnie wysłać sygnał do robota o zakończeniu cyklu tłoczenia. Robot odbiera ten sygnał i wie, że wszystko jest czyste, i może przesunąć obrabiany element do następnego otworu”.
Wszystkie te kontrole maszyn, pierwotnie przeznaczone dla operatorów ręcznych, stanowią dobrą podstawę do dalszej automatyzacji. Boggs i van de Boor opisują dalsze udoskonalenia, takie jak pewne rozwiązania zapobiegające przywieraniu arkuszy do kowadła. „Czasami łączniki przyklejają się po cyklu tłoczenia” – powiedział Boggs. „To nieodłączny problem podczas ściskania materiału. Kiedy utknie on w dolnym narzędziu, operator zazwyczaj może lekko obrócić obrabiany przedmiot, aby go wyjąć”.
Rysunek 4. Śruba wahadłowa z kołkiem ustalającym. Po ustawieniu, wahadło podaje sprzęt do górnego narzędzia, które wykorzystuje podciśnienie, aby zabezpieczyć sprzęt i przetransportować go do przedmiotu obrabianego. Kowadło (na dole po lewej) znajduje się na jednej z czterech wieżyczek.
Niestety, roboty nie mają umiejętności operatora ludzkiego. „Dlatego teraz istnieją konstrukcje pras, które pomagają usuwać obrabiane elementy i wypychać elementy złączne z narzędzia, dzięki czemu po cyklu prasowania nie dochodzi do przywierania”.
Niektóre maszyny mają różne głębokości gardzieli, co ułatwia robotowi manewrowanie przedmiotem obrabianym w obszarze roboczym i poza nim. Prasy mogą być również wyposażone w podpory, które pomagają robotom (i operatorom ręcznym) bezpiecznie ustawić swoje zadania.
Ostatecznie kluczowa jest niezawodność. Roboty i coboty mogą być częścią rozwiązania, ułatwiając ich integrację. „W dziedzinie robotów współpracujących dostawcy poczynili ogromne postępy w maksymalnym ułatwieniu ich integracji z maszynami” – powiedział Boggs – „a producenci pras włożyli wiele pracy rozwojowej, aby zapewnić odpowiedni protokół komunikacyjny”.
Ale techniki tłoczenia i techniki warsztatowe, w tym podparcie obrabianego przedmiotu, jasne (i udokumentowane) instrukcje robocze oraz odpowiednie szkolenie, również odgrywają rolę. Boggs dodał, że nadal otrzymuje telefony z informacjami o brakujących elementach złącznych i innych problemach w dziale narzędzi, z których wiele pracuje na niezawodnych, ale bardzo starych maszynach.
Te maszyny mogą być niezawodne, ale ich instalacja nie jest przeznaczona dla osób niewykwalifikowanych i nieprofesjonalnych. Przypomnij sobie maszynę, która wykryła nieprawidłową długość. Ta prosta kontrola zapobiega przekształceniu się drobnego błędu w duży problem.
Rysunek 5. Ta prasa do okuć ma stół obrotowy z ogranicznikiem i cztery stanowiska. System posiada również specjalne kowadło, które pomaga operatorowi dotrzeć do trudno dostępnych miejsc. W tym przypadku okucia są wkładane tuż pod tylnym kołnierzem.
Tim Heston, starszy redaktor naczelny The FABRICATOR, pracuje w branży obróbki metali od 1998 roku, rozpoczynając karierę w czasopiśmie „Welding Magazine” Amerykańskiego Towarzystwa Spawalniczego. Od tego czasu czasopismo to zajmuje się wszystkimi procesami obróbki metali, od tłoczenia, gięcia i cięcia po szlifowanie i polerowanie. Dołączył do The FABRICATOR w październiku 2007 roku.
FABRICATOR to wiodący w Ameryce Północnej magazyn poświęcony obróbce i formowaniu stali. Magazyn publikuje wiadomości, artykuły techniczne i historie sukcesów, które pozwalają producentom efektywniej wykonywać swoją pracę. FABRICATOR działa w branży od 1970 roku.
Teraz dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępne, dzięki czemu można łatwo zapoznać się z cennymi zasobami branżowymi.
Uzyskaj pełny dostęp cyfrowy do czasopisma STAMPING Journal, w którym znajdziesz najnowsze technologie, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe dotyczące rynku tłoczenia metali.
Dzięki pełnemu dostępowi cyfrowemu do The Fabricator en Español możesz teraz łatwo korzystać z cennych zasobów branżowych.