Рис. 3. Цельный, чашечный, быстросменный инструмент, хранящийся в левом шкафу, контролирует ориентацию и разделение оборудования (обеспечивает правильное выравнивание и позиционирование оборудования). Правый шкаф содержит различные наковальни и челноки.
Рон Боггс, менеджер по продажам и обслуживанию Haeger North America, продолжает получать аналогичные звонки от производителей в период восстановления после пандемии 2021 года.
«Они постоянно говорили нам: «Эй, у нас не хватает застежек», — сказал Боггс. — «Оказалось, что это было связано с кадровыми проблемами». Когда фабрики нанимали новых сотрудников, они часто ставили неопытных, неквалифицированных людей перед машинами для установки оборудования. Иногда они пропускали застежки, иногда вставляли не те застежки. Клиент возвращался и завершал настройки.
На высоком уровне вставка оборудования, по-видимому, является зрелым применением робототехники. В конечном итоге, завод мог бы иметь полную автоматизацию штамповки и формовки, включая револьверные головки, удаление деталей и, возможно, даже роботизированную гибку. Все эти технологии затем обслуживают большую часть сектора ручной установки. Учитывая все это, почему бы не поставить робота перед машиной для установки оборудования?
За последние 20 лет Боггс работал со многими заводами, использующими роботизированное оборудование для вставки. Совсем недавно он и его команда, включая главного инженера Haeger Сандера ван де Бора, работали над тем, чтобы упростить интеграцию коботов с процессом вставки (см. рисунок 1).
Однако и Боггс, и Вандербоуз подчеркивают, что сосредоточение исключительно на робототехнике иногда может упустить из виду более масштабную проблему вставки оборудования. Надежные, автоматизированные и гибкие операции по установке требуют многих строительных блоков, включая согласованность и гибкость процесса.
Старик умер ужасной смертью. Многие применяют эту поговорку к механическим пробивным прессам, но она также применима к прессам с ручным оборудованием подачи, в основном из-за его простоты. Оператор размещает крепеж и детали на нижней опоре, прежде чем вручную вставить их в пресс. Он нажал на педаль. Пробивной инструмент опускается, касается заготовки и создает давление для вставки оборудования. Это довольно просто — пока что-то не пойдет не так, конечно.
«Если оператор невнимателен, инструмент упадет и коснется заготовки, фактически не оказывая давления», — сказал ван де Бор. Почему, что именно? «Старое оборудование по ошибке не имело обратной связи, и оператор на самом деле не знал об этом». Оператор не мог держать ногу на педалях в течение всего цикла, что, в свою очередь, могло привести к срабатыванию системы безопасности пресса. «Верхний инструмент имеет шесть вольт, нижний инструмент заземлен, и пресс должен определить проводимость, прежде чем он сможет создать давление».
Старые прессы для вставки также не имеют так называемого «окна тоннажа», то есть диапазона давлений, в пределах которого оборудование может быть правильно вставлено. Современные прессы могут ощущать, что это давление слишком низкое или слишком высокое. Поскольку старые прессы не имеют окна тоннажа, объяснил Боггс, операторы иногда регулируют давление, регулируя клапан, чтобы устранить проблему. «Некоторые настраивают слишком высоко, а некоторые — слишком низко», — сказал Боггс. «Ручная регулировка открывает большую универсальность. Если оно слишком низкое, вы неправильно установили оборудование». «Избыточное давление может фактически деформировать деталь или сам крепеж».
«У старых машин также не было счетчиков, — добавляет ван де Бур, — из-за чего операторы могли терять крепеж».
Вставка оборудования вручную может показаться простой, но этот процесс трудно исправить. Хуже того, операции с оборудованием часто происходят позже в цепочке создания стоимости, после того, как зазор заполнен и сформирован. Проблемы с оборудованием могут нанести ущерб порошковой окраске и сборке, часто потому, что добросовестный и старательный оператор допускает небольшие ошибки, которые превращаются в головную боль.
Рисунок 1. Кобот показывает деталь, вставляя оборудование в пресс, который имеет четыре чаши и четыре независимых челнока, которые подают оборудование в пресс. Изображение: Хагрид
За эти годы технология вставки оборудования решила эти проблемы, определив и устранив эти источники изменчивости. Монтажники оборудования не должны быть источником стольких проблем только потому, что они теряют немного внимания в конце смены.
Первый шаг в автоматизации установки фитингов, подача чашей (см. рис. 2), устраняет самую утомительную часть процесса: ручной захват и размещение фитингов на заготовке. В традиционной конфигурации с верхней подачей пресс с чашечной подачей отправляет крепеж вниз к челноку, который подает фурнитуру к верхнему инструменту. Оператор помещает заготовку на нижний инструмент (наковальню) и нажимает педаль. Пуансон опускается с помощью вакуумного давления, чтобы поднять фурнитуру из челнока, приближая ее к заготовке. Пресс оказывает давление, и цикл завершается.
Кажется, все просто, но если копнуть глубже, можно обнаружить некоторые тонкие сложности. Во-первых, оборудование должно подаваться в рабочее пространство контролируемым образом. Вот тут-то и вступает в игру инструмент bootstrap. Инструмент состоит из двух компонентов. Один, предназначенный для позиционирования, обеспечивает правильное позиционирование оборудования, выходящего из чаши. Другой обеспечивает правильную сегментацию, выравнивание и размещение оборудования. Оттуда оборудование перемещается по трубе к челноку, который подает оборудование к верхнему инструменту.
Вот в чем сложность: инструменты автоподачи — инструменты ориентации и разделения, а также челноки — необходимо заменять и поддерживать в рабочем состоянии каждый раз при замене оборудования. Различные формы оборудования влияют на то, как оно подает питание в рабочую зону, поэтому инструменты, специфичные для оборудования, — это просто реальность, и их нельзя проектировать вне уравнения.
Поскольку оператор перед прессом для чашек больше не тратит время на подъем (возможно, опускание) и настройку оборудования, время между вставками резко сокращается. Но со всеми этими инструментами, специфичными для оборудования, чаша подачи также добавляет возможности преобразования. Инструменты для самозатягивающихся гаек 832 не подходят для гаек 632.
Чтобы заменить старую двухсекционную чашу-кормушку, оператор должен убедиться, что инструмент ориентации правильно выровнен с раздельным инструментом. «Они также должны были проверить вибрацию чаши, синхронизацию воздуха и размещение шланга», — сказал Боггс. «Они должны проверить выравнивание челнока и вакуума. Короче говоря, оператор должен проверить множество выравниваний, чтобы убедиться, что инструмент работает так, как должен».
Операторы листового металла часто предъявляют уникальные требования к оборудованию, которые могут быть связаны с проблемами доступа (вставка оборудования в узкие пространства), необычным оборудованием или и тем, и другим. Этот тип установки использует специально разработанный цельный инструмент. На основе этого, говорит Боггс, в конечном итоге был разработан универсальный инструмент для стандартного пресса для чашек. Инструмент содержит элементы ориентации и выбора (см. рис. 3).
«Он разработан для быстрой переналадки», — говорит ван де Бур. «Все параметры управления, включая воздух и вибрацию, время и все остальное, контролируются компьютером, поэтому оператору не нужно выполнять никаких переключений или регулировок».
С помощью штифтов все остается на одной линии (см. рис. 4). «Оператору не нужно беспокоиться о выравнивании при конвертации. Все всегда выравнивается, потому что все фиксируется на месте», — сказал Боггс. «Инструменты просто прикручиваются».
Когда оператор помещает лист на аппаратный пресс, он совмещает отверстия с наковальней, предназначенной для работы с крепежом определенного диаметра. Тот факт, что новые диаметры требуют новых наковальней, привел к некоторым трудностям в массовом производстве на протяжении многих лет.
Представьте себе завод с новейшими технологиями резки и гибки, быстрой автоматической сменой инструмента, небольшими партиями или даже полным производством. Затем деталь попадает в аппаратную вставку, и если для детали требуется другой вид оборудования, оператор переходит к массовому производству. Например, он может вставить партию из 50 штук, сменить наковальни, а затем вставить новое оборудование в нужные отверстия.
Аппаратный пресс с башней меняет сцену. Теперь операторы могут вставлять один тип оборудования, вращать башню и открывать цветной контейнер для размещения другого типа оборудования, и все это в одной установке (см. Рисунок 5).
«В зависимости от количества имеющихся у вас деталей вы вряд ли пропустите соединение оборудования», — сказал ван де Бор. «Вы делаете всю секцию за один проход, поэтому не пропускаете ни одного шага в конце».
Сочетание чашечной подачи и револьверной головки на прессе со вставками может сделать обработку комплектов реальностью в отделе оборудования. При типичной установке производитель гарантирует, что подача чаши будет эксклюзивной для обычного большого оборудования, а затем размещает менее часто используемое оборудование в цветных контейнерах рядом с рабочей зоной. Когда операторы берут деталь, требующую нескольких крепежей, они начинают подключать ее, слушая звуковой сигнал машины (указывающий на то, что пора менять крепеж), вращая поворотный стол наковальни, просматривая 3D-изображение детали на контроллере, а затем вставляя следующую деталь оборудования.
Представьте себе сценарий, в котором оператор вставляет одну часть оборудования одну за другой, используя автоподачу и поворачивая поворотный стол наковальни по мере необходимости. Затем он останавливается после того, как верхний инструмент захватывает самоподающий крепеж из челнока и падает на заготовку на наковальне. Контроллер предупредит оператора о том, что крепежи имеют неправильную длину.
Как объясняет Боггс, «В режиме настройки пресс медленно опускает слайдер и регистрирует его положение. Поэтому, когда он работает на полной скорости и приспособление касается инструмента, система гарантирует, что длина приспособления соответствует указанному [[Допуску] Измерения, выходящие за пределы диапазона, слишком длинные или слишком короткие, приведут к ошибке длины крепежа. Это происходит из-за обнаружения крепежа (отсутствие вакуума в верхнем инструменте, обычно вызванное ошибками подачи оборудования), а мониторинг и обслуживание окна тоннажа (вместо ручной регулировки клапана оператором) создают проверенную надежную систему автоматизации.
«Аппаратные прессы с самодиагностикой могут стать огромным преимуществом для роботизированных модулей», — сказал Боггс. «В автоматизированной установке робот перемещает бумагу в нужное положение и посылает сигнал прессу, по сути говоря: «Я в нужном положении, продолжайте и запускайте пресс».
Аппаратный пресс поддерживает чистоту штифтов наковальни (установленных в отверстиях листовой заготовки). Вакуум в верхнем пуансоне нормальный, значит, есть крепежи. Зная обо всем этом, пресс подал сигнал боту.
Как говорит Боггс, «пресс-машина в основном смотрит на все и говорит роботу: «ОК, я в порядке». Он начинает цикл штамповки, проверяя наличие крепежей и их правильную длину. Если цикл завершен, убедитесь, что давление, используемое для вставки крепежа, правильное, затем отправьте сигнал роботу о том, что цикл прессования завершен. Робот получает это и знает, что все чисто, и может переместить заготовку в следующее отверстие».
Все эти проверки машин, изначально предназначенные для ручных операторов, фактически обеспечивают хорошую основу для дальнейшей автоматизации. Боггс и ван де Бур описывают дальнейшие усовершенствования, такие как определенные конструкции, которые помогают предотвратить прилипание листов к наковальне. «Иногда крепежи застревают после цикла штамповки», — сказал Боггс. «Это неотъемлемая проблема, когда вы сжимаете материал. Когда он застревает в нижнем инструменте, оператор обычно может немного повернуть заготовку, чтобы вытащить ее».
Рисунок 4. Болт челнока с установочным штифтом. После настройки челнок подает оборудование к верхнему инструменту, который использует вакуумное давление, чтобы оборудование можно было закрепить и переместить к заготовке. Наковальня (внизу слева) расположена на одной из четырех револьверных головок.
К сожалению, роботы не обладают навыками человека-оператора. «Поэтому теперь есть конструкции прессов, которые помогают снимать заготовки, помогают выталкивать крепеж из инструмента, так что нет застревания после цикла прессования».
Некоторые машины имеют различную глубину горла, чтобы помочь роботу маневрировать заготовкой в ​​рабочей зоне и из нее. Прессы также могут включать опоры, которые помогают роботам (и ручным операторам, если на то пошло) надежно позиционировать свою работу.
В конечном счете, надежность имеет ключевое значение. Роботы и коботы могут стать частью ответа, упрощая их интеграцию. «В области коллаборативных роботов поставщики добились больших успехов в максимальном упрощении их интеграции с машинами», — сказал Боггс, — «а производители прессов проделали большую работу по разработке, чтобы гарантировать наличие правильного протокола связи».
Но штамповочные методы и методы работы в мастерской, включая поддержку заготовки, четкие (и задокументированные) рабочие инструкции и надлежащее обучение, также играют свою роль. Боггс добавил, что он все еще получает звонки о недостающих крепежах и других проблемах в отделе оборудования, многие из которых работают с надежными, но очень старыми машинами.
Эти машины могут быть надежными, но установка оборудования не для неквалифицированных и непрофессиональных. Вспомните машину, которая обнаружила неправильную длину. Эта простая проверка не позволяет небольшой ошибке превратиться в большую проблему.
Рисунок 5. Этот пресс для оборудования имеет поворотный стол с упором и четыре станции. Система также имеет специальный инструмент-наковальню, который помогает оператору добраться до труднодоступных мест. Здесь фитинги вставляются чуть ниже заднего фланца.
Тим Хестон, старший редактор The FABRICATOR, работает в отрасли металлообработки с 1998 года, начав свою карьеру в журнале Welding Magazine Американского общества сварщиков. С тех пор он освещал все процессы металлообработки от штамповки, гибки и резки до шлифовки и полировки. Он присоединился к The FABRICATOR в октябре 2007 года.
FABRICATOR — ведущий журнал по производству и формовке стали в Северной Америке. Журнал публикует новости, технические статьи и истории успеха, которые позволяют производителям выполнять свою работу более эффективно. FABRICATOR работает в отрасли с 1970 года.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The FABRICATOR вы получите легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Электронная версия журнала The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступна, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный цифровой доступ к журналу STAMPING, в котором представлены новейшие технологии, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь, имея полный цифровой доступ к The Fabricator на испанском языке, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.