Arroz.3. Uma ferramenta de troca rápida de peça única, alimentada por copo, armazenada no gabinete esquerdo controla a orientação e a separação do equipamento (garante o alinhamento e posicionamento adequados do equipamento).O gabinete certo contém várias bigornas e lançadeiras.
Ron Boggs, gerente de vendas e serviços da Haeger North America, continua recebendo ligações semelhantes de fabricantes durante a recuperação da pandemia de 2021.
“Eles ficavam nos dizendo: 'Ei, faltam fixadores'”, disse Boggs.“Acontece que isso foi devido a um problema de pessoal.”Quando as fábricas contratavam novos funcionários, muitas vezes colocavam pessoas inexperientes e não qualificadas na frente das máquinas para inserir equipamentos.Às vezes eles erram os grampos, às vezes eles colocam os grampos errados.O cliente retorna e finaliza as configurações.
Em alto nível, a inserção de hardware parece ser uma aplicação madura da robótica.Eventualmente, uma planta poderia ter perfuração completa e automação de conformação, incluindo torres, remoção de peças e talvez até dobra robótica.Todas essas tecnologias atendem a grande parte do setor de instalação manual.Pensando nisso, por que não colocar um robô na frente de uma máquina para instalar equipamentos?
Nos últimos 20 anos, Boggs trabalhou com muitas fábricas usando equipamentos de inserção robótica.Mais recentemente, ele e sua equipe, incluindo o engenheiro-chefe da Haeger, Sander van de Bor, têm trabalhado para facilitar a integração de cobots com o processo de inserção (consulte a Figura 1).
No entanto, tanto Boggs quanto VanderBose enfatizam que o foco apenas na robótica pode, às vezes, ignorar o problema maior de inserir hardware.Operações de instalação confiáveis, automatizadas e flexíveis requerem muitos blocos de construção, incluindo consistência e flexibilidade do processo.
O velho morreu horrivelmente.Muitas pessoas aplicam esse ditado a puncionadeiras mecânicas, mas também se aplica a prensas com equipamentos de alimentação manual, principalmente por causa de sua simplicidade.O operador posiciona os fixadores e as peças no suporte inferior antes de inseri-los manualmente na prensa.Ele apertou o pedal.O perfurador desce, entra em contato com a peça e cria pressão para inserir o equipamento.É bem simples – até que algo dê errado, é claro.
“Se o operador não estiver prestando atenção, a ferramenta cairá e tocará a peça de trabalho sem realmente aplicar pressão”, disse van de Bor.Por que, o que exatamente?“O equipamento antigo não tinha feedback por engano e o operador realmente não sabia disso.”O operador não conseguia manter o pé nos pedais durante todo o ciclo, o que, por sua vez, poderia levar ao acionamento do sistema de segurança da prensa.“A ferramenta superior tem seis volts, a ferramenta inferior é aterrada e a prensa deve detectar a condutividade antes de criar pressão.”
As prensas de pastilhas mais antigas também carecem da chamada “janela de tonelagem”, que é a faixa de pressões dentro da qual o equipamento pode ser inserido corretamente.As prensas modernas podem sentir que essa pressão é muito baixa ou muito alta.Como as prensas mais antigas não têm uma janela de tonelagem, explicou Boggs, os operadores às vezes ajustam a pressão ajustando uma válvula para corrigir o problema.“Alguns afinam muito alto e outros muito baixo”, disse Boggs.“O ajuste manual abre muita versatilidade.Se estiver muito baixo, você instalou o hardware incorretamente.”“A pressão excessiva pode realmente deformar a peça ou o próprio fixador.”
“Máquinas mais antigas também não tinham medidores”, acrescenta van de Boer, “o que poderia fazer com que os operadores perdessem fixadores”.
Inserir hardware manualmente pode parecer fácil, mas o processo é difícil de corrigir.Para piorar a situação, as operações de hardware geralmente ocorrem mais tarde na cadeia de valor, depois que a lacuna foi preenchida e formada.Problemas de equipamento podem causar estragos no revestimento em pó e na montagem, muitas vezes porque um operador consciencioso e diligente comete pequenos erros que se transformam em dores de cabeça.
Figura 1. O cobot mostra a peça inserindo o equipamento na prensa, que possui quatro cubas e quatro lançadeiras independentes que alimentam o equipamento na prensa.Imagem: Hagrid
Ao longo dos anos, a tecnologia de inserção de hardware resolveu essas dores de cabeça identificando e eliminando essas fontes de variabilidade.Os instaladores de equipamentos não deveriam ser a fonte de tantos problemas só porque perdem um pouco o foco no final do turno.
O primeiro passo para automatizar a instalação das conexões, a alimentação do recipiente (veja a fig. 2), elimina a parte mais tediosa do processo: agarrar e colocar manualmente as conexões na peça de trabalho.Em uma configuração de alimentação superior tradicional, uma prensa de alimentação de copo envia os fixadores para baixo para um vaivém que alimenta o hardware para a ferramenta superior.O operador coloca a peça de trabalho na ferramenta inferior (bigorna) e pressiona o pedal.O punção é abaixado usando pressão de vácuo para levantar a ferragem para fora da lançadeira, trazendo a ferragem para perto da peça de trabalho.A prensa aplica pressão e o ciclo é concluído.
Parece simples, mas se você se aprofundar, poderá encontrar algumas complexidades sutis.Primeiro, o equipamento deve ser alimentado no espaço de trabalho de maneira controlada.É aqui que a ferramenta bootstrap entra em ação.A ferramenta consiste em dois componentes.Um dedicado ao posicionamento garante que o equipamento que sai da tigela esteja posicionado corretamente.A outra garante a correta segmentação, alinhamento e posicionamento dos equipamentos.A partir daí, o equipamento segue por um tubo até uma lançadeira que alimenta o equipamento até a ferramenta superior.
Aqui está a complicação: ferramentas de alimentação automática – ferramentas de orientação e divisão e lançadeiras – precisam ser substituídas e mantidas em condições de funcionamento toda vez que o equipamento é trocado.Diferentes formas de hardware afetam como ele fornece energia para a área de trabalho, portanto, ferramentas específicas de hardware são apenas uma realidade e não podem ser projetadas fora da equação.
Como o operador em frente à prensa de copos não perde mais tempo pegando (possivelmente abaixando) e ajustando o equipamento, o tempo entre as inserções é drasticamente reduzido.Mas com todas essas ferramentas específicas de hardware, a tigela de alimentação também adiciona recursos de conversão.Ferramentas para porcas autoapertadas 832 não são adequadas para porcas 632.
Para substituir o antigo alimentador de tigela de duas peças, o operador deve garantir que a ferramenta de orientação esteja alinhada corretamente com a ferramenta dividida.“Eles também tiveram que verificar a vibração do bojo, tempo de ar e posicionamento da mangueira”, disse Boggs.“Eles têm que verificar o vaivém e o alinhamento do vácuo.Resumindo, o operador precisa verificar muitos alinhamentos para garantir que a ferramenta funcione como deveria.”
Os operadores de chapas metálicas geralmente têm requisitos de equipamento exclusivos que podem ser devidos a problemas de acesso (inserção de equipamentos em espaços apertados), equipamentos incomuns ou ambos.Este tipo de instalação usa uma ferramenta de peça única especialmente projetada.Com base nisso, diz Boggs, uma ferramenta tudo-em-um para uma prensa de copos padrão acabou sendo desenvolvida.A ferramenta contém elementos de orientação e seleção (ver Fig. 3).
“Ele foi projetado para trocas rápidas”, diz van de Boer.“Todos os parâmetros de controle, incluindo ar e vibração, tempo e tudo mais, são controlados pelo computador, então o operador não precisa fazer nenhuma troca ou ajuste.”
Com a ajuda de buchas, tudo fica na mesma linha (ver fig. 4).“O operador não precisa se preocupar com o alinhamento durante a conversão.Ele sempre nivela porque tudo se encaixa”, disse Boggs.“As ferramentas são apenas aparafusadas.”
Quando um operador coloca uma folha em uma prensa de hardware, ele alinha os orifícios com uma bigorna projetada para trabalhar com fixadores de um determinado diâmetro.O fato de novos diâmetros exigirem novas ferramentas de bigorna levou a uma produção em massa difícil ao longo dos anos.
Imagine uma fábrica com a mais recente tecnologia de corte e dobra, troca automática rápida de ferramentas, pequenos lotes ou até produção completa.A peça então vai para uma inserção de hardware e, se a peça exigir um tipo diferente de hardware, o operador passa para a produção em massa.Por exemplo, eles podem inserir um lote de 50 peças, trocar as bigornas e inserir o novo hardware nos orifícios corretos.
Uma prensa de hardware com uma torre muda a cena.Os operadores agora podem inserir um tipo de equipamento, girar a torre e abrir um contêiner com código de cores para acomodar outro tipo de equipamento, tudo em uma configuração (consulte a Figura 5).
“Dependendo do número de peças que você possui, é menos provável que você perca uma conexão de hardware”, disse van de Bor.“Você faz toda a seção de uma só vez para não perder uma etapa no final.”
A combinação de alimentação de copo e torre em uma prensa de pastilhas pode tornar o manuseio do kit uma realidade no departamento de ferragens.Em uma instalação típica, o fabricante garante que o fornecimento do recipiente seja exclusivo para equipamentos grandes normais e, em seguida, coloca os equipamentos usados ​​com menos frequência em recipientes codificados por cores próximos à área de trabalho.Quando os operadores pegam uma peça que requer vários hardwares, eles começam a conectá-la ouvindo o bipe da máquina (indicando que é hora de um novo hardware), girando a base giratória, visualizando uma imagem 3D da peça no controlador e inserindo a próxima peça de hardware.
Imagine um cenário em que um operador insere uma peça do equipamento uma a uma, usando alimentação automática e girando a base giratória conforme necessário.Em seguida, ele para depois que a ferramenta superior agarra o fixador autoalimentado da lançadeira e cai sobre a peça de trabalho na bigorna.O controlador avisará o operador de que os fixadores têm o comprimento errado.
Como explica Boggs, “no modo de configuração, a impressora abaixa lentamente o controle deslizante e registra sua posição.Portanto, quando está funcionando em velocidade máxima e o acessório toca a ferramenta, o sistema garante que o comprimento do acessório corresponda ao especificado [[Tolerância] Medições fora da faixa, muito longas ou muito curtas, causarão erro no comprimento do fixador Isso ocorre devido à detecção do fixador (sem vácuo na ferramenta superior, geralmente causado por erros de alimentação do hardware) e monitoramento e manutenção da janela de tonelagem (em vez de o operador ajustar manualmente uma válvula) cria um sistema de automação confiável comprovado.
“As impressoras de hardware com autodiagnóstico podem ser uma grande vantagem para os módulos robóticos”, disse Boggs.“Em uma configuração automatizada, o robô move o papel para a posição certa e envia um sinal para a impressora, basicamente dizendo: 'Estou na posição certa, vá em frente e inicie a impressão'.
A prensa de ferragens mantém os pinos da bigorna (instalados nos orifícios da peça de trabalho da chapa) limpos.O vácuo no punção superior é normal, o que significa que existem fixadores.Sabendo de tudo isso, a imprensa mandou um sinal para o bot.
Como diz Boggs, “A máquina de impressão basicamente olha para tudo e diz ao robô: 'OK, estou bem'.Inicia o ciclo de estampagem, verificando a presença de fixadores e seu comprimento correto.Se o ciclo estiver completo, verifique se a pressão usada para inserir o hardware está correta e, em seguida, envie um sinal ao robô informando que o ciclo de prensagem está completo.O robô recebe isso e sabe que tudo está limpo e pode mover a peça para o próximo furo.”
Todas essas verificações de máquina, originalmente destinadas a operadores manuais, fornecem efetivamente uma boa base para automação posterior.Boggs e van de Boor descrevem outras melhorias, como certos designs que ajudam a evitar que as folhas grudem na bigorna.“Às vezes, os fixadores grudam após um ciclo de estampagem”, disse Boggs.“É um problema inerente quando você comprime o material.Quando fica preso na ferramenta inferior, o operador geralmente pode girar um pouco a peça de trabalho para retirá-la.”
Figura 4. Parafuso de transporte com pino-guia.Uma vez configurado, o vaivém alimenta o equipamento para a ferramenta superior, que usa pressão de vácuo para que o equipamento possa ser fixado e transportado para a peça de trabalho.A bigorna (canto inferior esquerdo) está localizada em uma das quatro torres.
Infelizmente, os robôs não têm as habilidades de um operador humano.“Portanto, agora existem designs de prensa que ajudam a remover peças de trabalho, ajudam a empurrar os fixadores para fora da ferramenta, para que não haja aderência após o ciclo de prensagem.”
Algumas máquinas têm diferentes profundidades de garganta para ajudar o robô a manobrar a peça de trabalho para dentro e para fora da área de trabalho.As prensas também podem incluir suportes que ajudam os robôs (e os operadores manuais) a posicionar seus trabalhos com segurança.
Em última análise, a confiabilidade é fundamental.Robôs e cobots podem ser parte da resposta, tornando-os mais fáceis de integrar.“No campo de robôs colaborativos, os fornecedores fizeram grandes progressos para tornar mais fácil possível integrá-los às máquinas”, disse Boggs, “e os fabricantes de impressoras fizeram muito trabalho de desenvolvimento para garantir que o protocolo de comunicação correto esteja em vigor”.
Mas técnicas de estampagem e técnicas de oficina, incluindo suporte de peças de trabalho, instruções de trabalho claras (e documentadas) e treinamento adequado também desempenham um papel importante.Boggs acrescentou que ainda recebe ligações sobre a falta de fixadores e outros problemas no departamento de hardware, muitos dos quais funcionam com máquinas confiáveis, mas muito antigas.
Essas máquinas podem ser confiáveis, mas a instalação do equipamento não é para pessoas não qualificadas e não profissionais.Lembre-se da máquina que encontrou o comprimento errado.Essa verificação simples evita que um pequeno erro se transforme em um grande problema.
Figura 5. Esta prensa de hardware possui uma plataforma giratória com parada e quatro estações.O sistema também possui uma bigorna especial que auxilia o operador a alcançar locais de difícil acesso.Aqui as conexões são inseridas logo abaixo do flange traseiro.
Tim Heston, editor sênior do The FABRICATOR, está na indústria de fabricação de metal desde 1998, iniciando sua carreira na revista Welding Magazine da American Welding Society.Desde então, cobriu todos os processos de fabricação de metal, desde estampagem, dobra e corte até retificação e polimento.Ele se juntou ao The FABRICATOR em outubro de 2007.
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