Orez. 3. O unealtă monobloc, alimentată cu cupă, cu schimbare rapidă, depozitată în dulapul din stânga, controlează orientarea și separarea echipamentului (asigură alinierea și poziționarea corectă a echipamentului). Dulapul din dreapta conține diverse nicovale și navete.
Ron Boggs, manager de vânzări și service pentru Haeger America de Nord, continuă să primească apeluri similare de la producători în timpul redresării după pandemia din 2021.
„Ne tot spuneau: «Hei, ne lipsesc elemente de fixare»”, a spus Boggs. „Se pare că acest lucru s-a datorat unei probleme de personal.” Când fabricile angajau noi angajați, adesea puneau oameni fără experiență și necalificați în fața mașinilor pentru a introduce echipamente. Uneori, lipseau clemele, alteori le puneau pe cele greșite. Clientul se întoarce și finalizează setările.
La nivel general, inserarea de hardware pare a fi o aplicație matură a roboticii. În cele din urmă, o fabrică ar putea avea o automatizare completă a perforației și formării, inclusiv turele, îndepărtarea pieselor și poate chiar îndoirea robotizată. Toate aceste tehnologii deservesc apoi o mare parte a sectorului de instalare manuală. Având în vedere toate acestea, de ce să nu punem un robot în fața unei mașini pentru a instala echipamente?
În ultimii 20 de ani, Boggs a lucrat cu numeroase fabrici care utilizează echipamente robotizate de inserție. Mai recent, el și echipa sa, inclusiv inginerul șef de la Haeger, Sander van de Bor, au lucrat pentru a facilita integrarea roboților colaborativi în procesul de inserție (a se vedea Figura 1).
Cu toate acestea, atât Boggs, cât și VanderBose subliniază faptul că concentrarea exclusivă asupra roboticii poate uneori trece cu vederea problema mai amplă a inserării hardware-ului. Operațiunile de instalare fiabile, automatizate și flexibile necesită multe elemente constitutive, inclusiv consecvența și flexibilitatea procesului.
Bătrânul a murit îngrozitor. Mulți oameni aplică această zicală preselor mecanice de perforat, dar se aplică și preselor cu echipament de alimentare manuală, în principal datorită simplității sale. Operatorul poziționează elementele de fixare și piesele pe suportul inferior înainte de a le introduce manual în presă. El a apăsat pedala. Perforatorul coboară, intră în contact cu piesa de prelucrat și creează presiune pentru a introduce echipamentul. Este destul de simplu - până când ceva nu merge bine, desigur.
„Dacă operatorul nu este atent, scula va cădea și va atinge piesa de prelucrat fără a aplica de fapt presiune”, a spus van de Bor. De ce, mai exact? „Echipamentul vechi nu avea feedback din greșeală, iar operatorul nu știa cu adevărat despre asta.” Operatorul nu putea ține piciorul pe pedale pe tot parcursul ciclului, ceea ce, la rândul său, putea duce la declanșarea sistemului de siguranță al presei. „Scula de sus are șase volți, scula de jos este legată la masă, iar presa trebuie să detecteze conductivitatea înainte de a putea acumula presiune.”
Presele mai vechi cu inserții nu au așa-numita „fereastră de tonaj”, care este intervalul de presiuni în care echipamentul poate fi introdus corect. Presele moderne pot percepe că această presiune este prea mică sau prea mare. Deoarece presele mai vechi nu au o fereastră de tonaj, a explicat Boggs, operatorii ajustează uneori presiunea prin reglarea unei supape pentru a remedia problema. „Unele reglează prea sus, iar altele prea jos”, a spus Boggs. „Reglarea manuală deschide o mare versatilitate. Dacă este prea mică, ați instalat incorect hardware-ul.” „Presiunea excesivă poate deforma piesa sau elementul de fixare în sine.”
„Mașinile mai vechi nu aveau nici contoare”, adaugă van de Boer, „ceea ce putea cauza pierderea elementelor de fixare de către operatori.”
Introducerea manuală a hardware-ului poate părea ușoară, dar procesul este greu de remediat. Ca și cum lucrurile nu ar fi fost deja destul de rele, operațiunile legate de hardware au loc adesea mai târziu în lanțul valoric, după ce golul a fost umplut și format. Problemele legate de echipamente pot provoca ravagii în procesul de vopsire în câmp electrostatic și în asamblare, adesea pentru că un operator conștiincios și diligent face mici greșeli care se transformă în dureri de cap.
Figura 1. Cobotul prezintă piesa prin introducerea echipamentului în presă, care are patru boluri și patru navete independente care alimentează echipamentul în presă. Imagine: Hagrid
De-a lungul anilor, tehnologia de inserare a hardware-ului a rezolvat aceste probleme prin identificarea și eliminarea acestor surse de variabilitate. Instalatorii de echipamente nu ar trebui să fie sursa atâtor probleme doar pentru că își pierd puțin concentrarea la sfârșitul turei.
Primul pas în automatizarea instalării fitingurilor, alimentarea cu cupă (vezi fig. 2), elimină cea mai plictisitoare parte a procesului: prinderea și plasarea manuală a fitingurilor pe piesa de prelucrat. Într-o configurație tradițională de alimentare superioară, o presă de alimentare cu cupă trimite elementele de fixare în jos către o navetă care alimentează hardware-ul către scula superioară. Operatorul plasează piesa de prelucrat pe scula inferioară (nicovală) și apasă pedala. Poansonul este coborât folosind presiunea vidului pentru a ridica hardware-ul din navetă, aducând hardware-ul aproape de piesa de prelucrat. Presa aplică presiune și ciclul este finalizat.
Pare simplu, dar dacă sapi mai adânc, poți descoperi câteva complexități subtile. În primul rând, echipamentul trebuie introdus în spațiul de lucru într-un mod controlat. Aici intervine instrumentul bootstrap. Instrumentul este format din două componente. Una dedicată poziționării asigură că echipamentul care iese din cuvă este poziționat corect. Cealaltă asigură segmentarea, alinierea și amplasarea corectă a echipamentului. De acolo, echipamentul se deplasează printr-o conductă către o navetă care alimentează echipamentul către instrumentul superior.
Iată complicația: sculele de alimentare automată — sculele de orientare și divizare și navetele — trebuie înlocuite și menținute în stare de funcționare de fiecare dată când echipamentul este schimbat. Diferite forme de hardware afectează modul în care acesta furnizează energie zonei de lucru, așadar sculele specifice hardware-ului sunt doar o realitate și nu pot fi proiectate excluzându-le.
Întrucât operatorul din fața presei de cupe nu mai petrece timp ridicând (eventual coborând) și instalând echipamentul, timpul dintre inserții este redus drastic. Însă, cu toate aceste unelte specifice hardware-ului, bolul de alimentare adaugă și capacități de conversie. Sculele pentru piulițele auto-strângătoare 832 nu sunt potrivite pentru piulițele 632.
Pentru a înlocui vechiul alimentator cu bol din două piese, operatorul trebuie să se asigure că unealta de orientare este aliniată corect cu unealta divizată. „De asemenea, au trebuit să verifice vibrația bolului, sincronizarea aerului și amplasarea furtunului”, a spus Boggs. „Trebuie să verifice alinierea navetei și a vidului. Pe scurt, operatorul trebuie să verifice o mulțime de alinieri pentru a se asigura că unealta funcționează așa cum ar trebui.”
Operatorii de tablă au adesea cerințe unice privind echipamentele, care pot fi cauzate de probleme de acces (introducerea echipamentelor în spații înguste), echipamente neobișnuite sau ambele. Acest tip de instalație utilizează o unealtă special concepută, dintr-o singură piesă. Pe baza acestui fapt, spune Boggs, a fost în cele din urmă dezvoltată o unealtă multifuncțională pentru o presă standard cu cupe. Unealta conține elemente de orientare și selecție (vezi Fig. 3).
„Este conceput pentru schimbări rapide”, spune van de Boer. „Toți parametrii de control, inclusiv aerul și vibrațiile, timpul și tot restul, sunt controlați de computer, astfel încât operatorul nu trebuie să facă nicio comutare sau ajustări.”
Cu ajutorul diblurilor, totul rămâne pe o singură linie (vezi fig. 4). „Operatorul nu trebuie să-și facă griji cu privire la aliniere în timpul conversiei. Se nivelează întotdeauna, deoarece totul se blochează în poziție”, a spus Boggs. „Sculele sunt pur și simplu înșurubate.”
Când un operator plasează o tablă pe o presă de feronerie, acesta aliniază găurile cu o nicovală concepută să funcționeze cu elemente de fixare de un anumit diametru. Faptul că noile diametre necesită unelte noi pentru nicovală a dus la o producție de masă dificilă de-a lungul anilor.
Imaginați-vă o fabrică cu cea mai recentă tehnologie de tăiere și îndoire, schimbare automată rapidă a sculelor, loturi mici sau chiar producție completă. Piesa intră apoi într-un insert de hardware, iar dacă piesa necesită un alt tip de hardware, operatorul trece la producția de masă. De exemplu, poate introduce un lot de 50 de piese, poate schimba nicovalele și apoi poate introduce noul hardware în găurile corecte.
O presă hardware cu turelă schimbă peisajul. Operatorii pot acum introduce un tip de echipament, pot roti turela și pot deschide un container codificat prin culori pentru a găzdui un alt tip de echipament, toate într-o singură configurație (vezi Figura 5).
„În funcție de numărul de piese pe care le aveți, este mai puțin probabil să ratați o conexiune hardware”, a spus van de Bor. „Faceți întreaga secțiune dintr-o singură trecere, astfel încât să nu ratați niciun pas la final.”
Combinația dintre alimentarea cu cupe și turela de la o presă de inserție poate face din manipularea kiturilor o realitate în departamentul de hardware. Într-o instalație tipică, producătorul se asigură că alimentarea cu cupe este exclusivă pentru echipamente mari normale, apoi plasează echipamentele utilizate mai puțin frecvent în containere codificate prin culori, lângă zona de lucru. Când operatorii preiau o piesă care necesită mai multe componente hardware, încep să o conecteze ascultând semnalul sonor al mașinii (care indică faptul că este timpul pentru componente hardware noi), rotind platanul rotativ al nicovalei, vizualizând o imagine 3D a piesei pe controler și apoi introducând următoarea piesă hardware.
Imaginați-vă un scenariu în care un operator introduce câte o piesă de echipament una câte una, utilizând alimentarea automată și rotind masa rotativă a nicovalei după cum este necesar. Apoi se oprește după ce scula superioară apucă elementul de fixare cu alimentare automată de pe navetă și îl lasă pe piesa de prelucrat de pe nicovală. Controlerul va avertiza operatorul că elementele de fixare au lungimea greșită.
După cum explică Boggs, „În modul de configurare, presa coboară încet cursorul și își înregistrează poziția. Așadar, atunci când funcționează la viteză maximă și dispozitivul de fixare atinge scula, sistemul se asigură că lungimea dispozitivului de fixare se potrivește cu [[Toleranța] specificată. Măsurătorile în afara intervalului, prea lungi sau prea scurte vor cauza erori de lungime a dispozitivului de fixare. Acest lucru se datorează detectării dispozitivelor de fixare (lipsa vidului în scula superioară, cauzată de obicei de erori de alimentare a hardware-ului), iar monitorizarea și întreținerea ferestrei de tonaj (în loc ca operatorul să regleze manual o supapă) creează un sistem de automatizare fiabil dovedit.”
„Presele de imprimare cu autodiagnosticare pot fi un avantaj uriaș pentru modulele robotizate”, a spus Boggs. „Într-o configurație automată, robotul mută hârtia în poziția corectă și trimite un semnal presei, spunând în esență: «Sunt în poziția corectă, pornește presa».”
Presa de prelucrare menține curate știfturile de nicovală (instalate în găurile din piesa de tablă). Vidul din perforatorul superior este normal, ceea ce înseamnă că există elemente de fixare. Știind despre toate acestea, presa a trimis un semnal către robot.
După cum spune Boggs, „Mașina de presat practic se uită la tot și îi spune robotului: «OK, sunt în regulă». Aceasta pornește ciclul de ștanțare, verificând prezența elementelor de fixare și lungimea lor corectă. Dacă ciclul este complet, asigurați-vă că presiunea utilizată pentru a introduce hardware-ul este corectă, apoi trimiteți un semnal robotului că ciclul de presare este complet. Robotul primește acest semnal și știe că totul este curat și poate muta piesa de prelucrat la următoarea gaură.”
Toate aceste verificări ale mașinilor, destinate inițial operatorilor manuali, oferă în mod eficient o bază bună pentru o automatizare ulterioară. Boggs și van de Boor descriu îmbunătățiri suplimentare, cum ar fi anumite modele care ajută la prevenirea lipirii tablelor de nicovală. „Uneori, elementele de fixare se blochează după un ciclu de ștanțare”, a spus Boggs. „Este o problemă inerentă atunci când comprimi materialul. Când acesta se blochează în unealta inferioară, operatorul poate de obicei să rotească puțin piesa de lucru pentru a o scoate.”
Figura 4. Șurub de transfer cu știft de fixare. Odată montat, transferul alimentează echipamentul către scula superioară, care folosește presiunea vidului, astfel încât echipamentul să poată fi fixat și transportat la piesa de prelucrat. Nicovala (stânga jos) este situată pe una dintre cele patru turele.
Din păcate, roboții nu au abilitățile unui operator uman. „Așadar, acum există modele de prese care ajută la îndepărtarea pieselor de prelucrat, la împingerea elementelor de fixare din unealtă, astfel încât să nu existe blocări după ciclul de presare.”
Unele mașini au adâncimi diferite ale gâtului de lucru pentru a ajuta robotul să manevreze piesa de prelucrat în și din zona de lucru. Presele pot include, de asemenea, suporturi care ajută roboții (și operatorii manuali, de altfel) să își poziționeze în siguranță piesele de lucru.
În cele din urmă, fiabilitatea este esențială. Roboții și roboții colaborativi pot fi o parte a răspunsului, facilitând integrarea lor. „În domeniul roboților colaborativi, furnizorii au făcut progrese mari în a facilita cât mai mult posibil integrarea lor cu mașinile”, a spus Boggs, „iar producătorii de prese au depus o mulțime de eforturi de dezvoltare pentru a se asigura că este implementat protocolul de comunicare corect.”
Însă tehnicile de ștanțare și tehnicile de atelier, inclusiv susținerea pieselor de prelucrat, instrucțiuni de lucru clare (și documentate) și instruirea adecvată, joacă și ele un rol. Boggs a adăugat că încă primește apeluri despre elemente de fixare lipsă și alte probleme în departamentul de hardware, multe dintre acestea funcționând cu mașini fiabile, dar foarte vechi.
Aceste mașini pot fi fiabile, dar instalarea echipamentului nu este pentru cei necalificați și neprofesioniști. Reamintiți-vă de mașina care a găsit lungimea greșită. Această verificare simplă previne transformarea unei mici erori într-o problemă mare.
Figura 5. Această presă de feronerie are o placă rotativă cu opritor și patru stații. Sistemul are, de asemenea, o unealtă specială de fixare care ajută operatorul să ajungă în locuri greu accesibile. Aici, fitingurile sunt introduse chiar sub flanșa din spate.
Tim Heston, redactor senior al revistei The FABRICATOR, activează în industria prelucrării metalelor din 1998, începându-și cariera la revista Welding Magazine a Societății Americane de Sudură. De atunci, aceasta a acoperit toate procesele de fabricare a metalelor, de la ștanțare, îndoire și tăiere până la șlefuire și lustruire. S-a alăturat revistei The FABRICATOR în octombrie 2007.
FABRICATOR este revista lider în America de Nord dedicată fabricării și formării oțelului. Revista publică știri, articole tehnice și povești de succes care permit producătorilor să își facă treaba mai eficient. FABRICATOR activează în industrie din 1970.
Acum, cu acces complet la ediția digitală The FABRICATOR, acces facil la resurse valoroase din industrie.
Ediția digitală a revistei The Tube & Pipe Journal este acum complet accesibilă, oferind acces facil la resurse valoroase din industrie.
Obțineți acces digital complet la Jurnalul STAMPING, care prezintă cele mai recente tehnologii, cele mai bune practici și știri din industrie pentru piața de ștanțare a metalelor.
Acum, cu acces digital complet la The Fabricator en Español, aveți acces facil la resurse valoroase din industrie.