Arroz. 3. Uma ferramenta de troca rápida, alimentada por copo e de peça única, armazenada no gabinete esquerdo, controla a orientação e a separação do equipamento (garante o alinhamento e o posicionamento adequados do equipamento). O gabinete direito contém diversas 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, estão faltando fechos'", disse Boggs. "Acontece que isso se devia a um problema de pessoal." Quando as fábricas contratavam novos funcionários, muitas vezes colocavam pessoas inexperientes e sem qualificação na frente das máquinas para inserir os equipamentos. Às vezes, eles erram os fechos, às vezes colocam os fechos errados. O cliente retorna e finaliza as configurações.
Em um nível mais amplo, a inserção de hardware parece ser uma aplicação madura da robótica. Eventualmente, uma planta poderá ter automação completa de puncionamento e conformação, incluindo torres, remoção de peças e talvez até mesmo dobra robótica. Todas essas tecnologias atendem a grande parte do setor de instalação manual. Com tudo isso em mente, por que não colocar um robô na frente de uma máquina para instalar equipamentos?
Nos últimos 20 anos, Boggs trabalhou com diversas fábricas que utilizam 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 ao processo de inserção (ver Figura 1).
No entanto, tanto Boggs quanto VanderBose enfatizam que focar apenas na robótica pode, às vezes, ignorar o problema maior da inserção de hardware. Operações de instalação confiáveis, automatizadas e flexíveis exigem muitos elementos básicos, incluindo consistência e flexibilidade de processos.
O velho morreu horrivelmente. Muitas pessoas aplicam esse ditado a prensas de puncionamento mecânicas, mas ele também se aplica a prensas com equipamento de alimentação manual, principalmente por sua simplicidade. O operador posiciona fixadores e peças no suporte inferior antes de inseri-los manualmente na prensa. Ele pressionou 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 atento, a ferramenta cairá e tocará a peça sem realmente aplicar pressão", disse van de Bor. Por quê? O quê 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 inferior é aterrada e a prensa precisa detectar a condutividade antes de poder gerar pressão."
As prensas de inserção mais antigas também não possuem a chamada "janela de tonelagem", que é a faixa de pressões dentro da qual o equipamento pode ser inserido corretamente. As prensas modernas podem achar que essa pressão está muito baixa ou muito alta. Como as prensas mais antigas não possuem uma janela de tonelagem, Boggs explicou que os operadores às vezes ajustam a pressão ajustando uma válvula para corrigir o problema. "Alguns ajustam muito alto e outros muito baixo", disse Boggs. "O ajuste manual oferece muita versatilidade. Se estiver muito baixo, você instalou o hardware incorretamente." "Pressão excessiva pode, na verdade, deformar a peça ou o próprio fixador."
“Máquinas mais antigas também não tinham medidores”, acrescenta van de Boer, “o que podia 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 com o equipamento podem causar estragos na pintura a pó e na montagem, muitas vezes porque um operador consciente 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. 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 na automatização da instalação de conexões, a alimentação da cuba (ver fig. 2), elimina a parte mais tediosa do processo: a captura e o posicionamento manual das conexões na peça de trabalho. Em uma configuração tradicional de alimentação superior, uma prensa de alimentação por copo envia os fixadores para uma lançadeira que alimenta as ferragens até a ferramenta superior. O operador posiciona a peça de trabalho na ferramenta inferior (bigorna) e pressiona o pedal. O punção é abaixado usando pressão de vácuo para levantar as ferragens para fora da lançadeira, aproximando-as 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 na área de trabalho de forma 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. O outro garante a segmentação, o alinhamento e o posicionamento adequados do equipamento. De lá, o equipamento viaja por um tubo até um transportador que o alimenta 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 funcionamento sempre que o equipamento é trocado. Diferentes tipos de hardware afetam o fornecimento de energia para a área de trabalho, portanto, ferramentas específicas de hardware são uma realidade e não podem ser projetadas fora da equação.
Como o operador em frente à prensa de copos não precisa mais gastar tempo levantando (e possivelmente abaixando) e montando o equipamento, o tempo entre as inserções é drasticamente reduzido. Mas, com todas essas ferramentas específicas para cada hardware, o recipiente de alimentação também adiciona recursos de conversão. Ferramentas para porcas autoapertáveis ​​832 não são adequadas para porcas 632.
Para substituir o antigo alimentador de tigela de duas peças, o operador precisa garantir que a ferramenta de orientação esteja corretamente alinhada com a ferramenta dividida. "Eles também tiveram que verificar a vibração da tigela, a sincronização do ar e o posicionamento da mangueira", disse Boggs. "Eles têm que verificar o alinhamento do mecanismo de vaivém e do vácuo. Em suma, o operador precisa verificar vários alinhamentos para garantir que a ferramenta funcione como deveria."
Operadores de chapas metálicas frequentemente têm requisitos de equipamento específicos, que podem ser devido a problemas de acesso (inserção de equipamentos em espaços apertados), equipamentos incomuns ou ambos. Este tipo de instalação utiliza uma ferramenta monobloco especialmente projetada. Com base nisso, diz Boggs, uma ferramenta multifuncional para uma prensa de copos padrão foi finalmente 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 o mais, são controlados pelo computador, então o operador não precisa fazer nenhuma troca ou ajuste."
Com a ajuda de cavilhas, tudo permanece alinhado (veja a fig. 4). "O operador não precisa se preocupar com alinhamento durante a conversão. Sempre nivela porque tudo se encaixa no lugar", disse Boggs. "As ferramentas são simplesmente parafusadas."
Quando um operador coloca uma chapa em uma prensa de ferragens, ele alinha os furos com uma bigorna projetada para trabalhar com fixadores de um determinado diâmetro. O fato de novos diâmetros exigirem novas ferramentas de bigorna tem dificultado a produção em massa 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 mesmo produção completa. A peça então é inserida em uma inserção de ferragem e, se a peça exigir um tipo diferente de ferragem, o operador passa para a produção em massa. Por exemplo, ele pode inserir um lote de 50 peças, trocar as bigornas e, em seguida, inserir a nova ferragem nos furos corretos.
Uma prensa de hardware com torre muda o cenário. Os operadores agora podem inserir um tipo de equipamento, girar a torre e abrir um contêiner codificado por cores para acomodar outro tipo de equipamento, tudo em uma única configuração (veja a Figura 5).
“Dependendo do número de peças que você tem, é menos provável que você perca uma conexão de hardware”, disse van de Bor. “Você faz a seção inteira de uma só vez, para não perder nenhuma etapa no final.”
A combinação de alimentação por copo e torre em uma prensa de inserção pode tornar o manuseio de kits uma realidade no setor de ferragens. Em uma instalação típica, o fabricante garante que o fornecimento da tigela seja exclusivo para equipamentos grandes e comuns e, em seguida, coloca os equipamentos usados ​​com menos frequência em contêineres codificados por cores próximos à área de trabalho. Quando os operadores pegam uma peça que requer múltiplas ferragens, eles começam a conectá-la ouvindo o bipe da máquina (indicando que é hora de instalar uma nova ferragem), girando a bigorna giratória, visualizando uma imagem 3D da peça no controlador e, em seguida, inserindo a próxima peça de ferragem.
Imagine um cenário em que um operador insere um equipamento individualmente, usando o avanço automático e girando a mesa giratória da bigorna conforme necessário. Ela para quando a ferramenta superior agarra o fixador de avanço automático da lançadeira e o coloca sobre a peça de trabalho na bigorna. O controlador avisará o operador que os fixadores têm o comprimento incorreto.
Como Boggs explica, "No modo de configuração, a prensa abaixa lentamente o cursor e registra sua posição. Assim, quando está operando em velocidade máxima e o dispositivo toca a ferramenta, o sistema garante que o comprimento do dispositivo corresponda à [[Tolerância]] especificada. Medições fora da faixa, muito longas ou muito curtas causarão erro no comprimento do fixador. Isso se deve à detecção do fixador (sem vácuo na ferramenta superior, geralmente causada por erros de alimentação do hardware) e ao monitoramento e manutenção da janela de tonelagem (em vez do operador ajustar manualmente uma válvula), criando um sistema de automação comprovadamente confiável.
“Prensas de hardware com autodiagnóstico podem ser uma grande vantagem para módulos robóticos”, disse Boggs. “Em uma configuração automatizada, o robô move o papel para a posição correta e envia um sinal para a prensa, basicamente dizendo: 'Estou na posição correta, vá em frente e ligue a prensa.'”
A prensa de hardware mantém os pinos da bigorna (instalados em furos na chapa metálica) limpos. O vácuo no punção superior está normal, o que significa que há fixadores. Sabendo de tudo isso, a prensa enviou um sinal ao robô.
Como diz Boggs, “a máquina de prensagem basicamente analisa tudo e diz ao robô: 'OK, está tudo bem'. Ela inicia o ciclo de estampagem, verificando a presença dos fixadores e seu comprimento correto. Se o ciclo for concluído, certifique-se de que a pressão usada para inserir o hardware esteja correta e envie um sinal ao robô informando que o ciclo de prensagem foi concluído. O robô recebe isso e sabe que tudo está limpo, podendo mover a peça para o próximo furo.”
Todas essas verificações de máquina, originalmente destinadas a operadores manuais, fornecem efetivamente uma boa base para automação adicional. Boggs e van de Boor descrevem outras melhorias, como certos designs que ajudam a evitar que as chapas grudem na bigorna. "Às vezes, os fixadores grudam após um ciclo de estampagem", disse Boggs. "É um problema inerente à compressão de material. Quando ele fica preso na ferramenta inferior, o operador geralmente consegue girar um pouco a peça de trabalho para retirá-lo."
Figura 4. Parafuso de lançadeira com pino de fixação. Uma vez instalado, o parafuso de lançadeira alimenta o equipamento até a ferramenta superior, que utiliza pressão de vácuo para que o equipamento possa ser fixado e transportado até 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. "Por isso, agora existem projetos de prensas que ajudam a remover peças de trabalho e a empurrar os fixadores para fora da ferramenta, evitando que grude após o ciclo de prensagem."
Algumas máquinas têm diferentes profundidades de garganta para ajudar o robô a manobrar a peça para dentro e para fora da área de trabalho. As prensas também podem incluir suportes que ajudam os robôs (e os operadores manuais, por exemplo) a posicionar suas peças com segurança.
Em última análise, a confiabilidade é fundamental. Robôs e cobots podem ser parte da resposta, facilitando sua integração. "No campo dos robôs colaborativos, os fornecedores fizeram grandes avanços para facilitar ao máximo a integração com as máquinas", disse Boggs, "e os fabricantes de impressoras realizaram um intenso trabalho de desenvolvimento para garantir que o protocolo de comunicação correto esteja em vigor".
Mas técnicas de estampagem e técnicas de oficina, incluindo suporte para peças, instruções de trabalho claras (e documentadas) e treinamento adequado, também desempenham um papel. Boggs acrescentou que ainda recebe ligações sobre fixadores faltantes e outros problemas no departamento de ferragens, muitos dos quais funcionam com máquinas confiáveis, mas muito antigas.
Essas máquinas podem ser confiáveis, mas a instalação do equipamento não é para pessoas inexperientes e não profissionais. Recupere a 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 batente e quatro estações. O sistema também possui uma ferramenta especial de bigorna que auxilia o operador a alcançar locais de difícil acesso. Aqui, os encaixes são inseridos logo abaixo do flange traseiro.
Tim Heston, editor sênior da The FABRICATOR, atua na indústria metalúrgica desde 1998, tendo iniciado sua carreira na revista Welding Magazine, da Sociedade Americana de Soldagem. Desde então, a revista cobre todos os processos de fabricação de metais, desde estampagem, dobra e corte até retificação e polimento. Ele ingressou na The FABRICATOR em outubro de 2007.
A FABRICATOR é a revista líder na América do Norte sobre fabricação e conformação de aço. A revista publica notícias, artigos técnicos e histórias de sucesso que permitem aos fabricantes realizar seu trabalho com mais eficiência. A FABRICATOR atua no setor desde 1970.
Agora com acesso total à edição digital do FABRICATOR, fácil acesso a recursos valiosos do setor.
A edição digital do The Tube & Pipe Journal agora está totalmente acessível, proporcionando fácil acesso a recursos valiosos do setor.
Obtenha acesso digital completo ao STAMPING Journal, apresentando as últimas tecnologias, melhores práticas e notícias do setor para o mercado de estampagem de metais.
Agora, com acesso digital completo ao The Fabricator en Español, você tem fácil acesso a recursos valiosos do setor.