Ris.3. Ett snabbväxlingsverktyg i ett stycke, koppmatat, lagrat i det vänstra skåpet styr utrustningens orientering och separering (säkerställer korrekt utrustningsinriktning och positionering).Det högra skåpet rymmer olika städ och skyttlar.
Ron Boggs, försäljnings- och servicechef för Haeger North America, fortsätter att ta emot liknande samtal från tillverkare under återhämtningen från 2021 års pandemi.
"De sa hela tiden till oss, 'Hej, vi saknar fästelement'", sa Boggs."Det visar sig att detta berodde på ett bemanningsproblem."När fabrikerna anställde nya medarbetare satte de ofta oerfarna, okvalificerade personer framför maskiner för att sätta in utrustning.Ibland missar de spännen, ibland sätter de i fel spännen.Klienten återvänder och slutför inställningarna.
På en hög nivå verkar införande av hårdvara vara en mogen tillämpning av robotik.Så småningom kan en anläggning ha full stansnings- och formningsautomation, inklusive torn, borttagning av delar och kanske till och med robotböjning.Alla dessa teknologier tjänar sedan en stor del av den manuella installationssektorn.Med allt detta i åtanke, varför inte ställa en robot framför en maskin för att installera utrustning?
Under de senaste 20 åren har Boggs arbetat med många fabriker som använder robotinsättningsutrustning.På senare tid har han och hans team, inklusive Haegers chefsingenjör Sander van de Bor, arbetat för att göra det lättare att integrera cobots med insättningsprocessen (se figur 1).
Men både Boggs och VanderBose betonar att fokus enbart på robotik ibland kan förbise det större problemet med att sätta in hårdvara.Pålitlig, automatiserad och flexibel installation kräver många byggstenar, inklusive processkonsistens och flexibilitet.
Den gamle mannen dog fruktansvärt.Många använder detta ordspråk på mekaniska stanspressar, men det gäller även för pressar med manuell matningsutrustning, främst på grund av dess enkelhet.Operatören placerar fästelement och delar på bottenstödet innan de manuellt förs in i pressen.Han tryckte på pedalen.Piercern går ner, kommer i kontakt med arbetsstycket och skapar tryck för att sätta in utrustningen.Det är ganska enkelt – tills något går fel, förstås.
"Om operatören inte är uppmärksam kommer verktyget att falla och vidröra arbetsstycket utan att faktiskt utöva tryck", säger van de Bor.Varför, vad exakt?"Den gamla utrustningen fick ingen feedback av misstag och operatören visste inte riktigt om det."Operatören kunde inte hålla foten på pedalerna under hela cykeln, vilket i sin tur kan leda till att pressens säkerhetssystem fungerar."Det översta verktyget har sex volt, det nedre verktyget är jordat och pressen måste känna av ledningsförmåga innan den kan bygga upp tryck."
Äldre skärpressar saknar också det så kallade "tonnagefönstret", vilket är det tryckintervall inom vilket utrustningen kan sättas in korrekt.Moderna pressar kan känna att detta tryck är för lågt eller för högt.Eftersom äldre pressar inte har ett tonnagefönster, förklarade Boggs, justerar operatörer ibland trycket genom att justera en ventil för att åtgärda problemet."Vissa stämmer för högt och vissa stämmer för lågt," sa Boggs."Manuell justering öppnar upp för mycket mångsidighet.Om den är för låg har du installerat hårdvaran felaktigt.”"Överdrivet tryck kan faktiskt deformera delen eller själva fästelementet."
"Äldre maskiner hade heller inga mätare", tillägger van de Boer, "vilket kunde få förare att tappa fästelement."
Att sätta in hårdvara manuellt kan verka lätt, men processen är svår att fixa.För att göra saken värre sker ofta hårdvaruoperationer senare i värdekedjan, efter att luckan har fyllts och bildats.Utrustningsproblem kan orsaka förödelse för pulverlackering och montering, ofta för att en samvetsgrann och flitig operatör gör små misstag som förvandlas till huvudvärk.
Figur 1. Coboten visar delen genom att föra in utrustningen i pressen, som har fyra skålar och fyra oberoende skyttlar som matar in utrustningen i pressen.Bild: Hagrid
Under årens lopp har teknik för insättning av hårdvara löst dessa huvudvärk genom att identifiera och eliminera dessa källor till variabilitet.Utrustningsinstallatörer borde inte vara källan till så många problem bara för att de tappar lite fokus i slutet av sitt skift.
Det första steget i att automatisera beslagsinstallationen, skålmatning (se fig. 2), eliminerar den mest tråkiga delen av processen: manuellt grepp och placering av beslag på arbetsstycket.I en traditionell toppmatningskonfiguration skickar en koppmatningspress fästelementen ner till en skyttel som matar hårdvaran till toppverktyget.Operatören placerar arbetsstycket på det nedre verktyget (städet) och trycker på pedalen.Stansen sänks med hjälp av vakuumtryck för att lyfta hårdvaran ur skytteln, vilket för hårdvaran nära arbetsstycket.Pressen applicerar tryck och cykeln är klar.
Det verkar enkelt, men om du gräver djupare kan du hitta några subtila komplexiteter.Först måste utrustning matas in i arbetsutrymmet på ett kontrollerat sätt.Det är här bootstrap-verktyget kommer in i bilden.Verktyget består av två komponenter.En avsedd för positionering säkerställer att utrustningen som kommer ut ur skålen är korrekt placerad.Den andra säkerställer korrekt segmentering, inriktning och placering av utrustning.Därifrån går utrustningen genom ett rör till en skyttel som matar utrustningen till toppverktyget.
Här är komplikationen: Automatningsverktyg – orienterings- och uppdelningsverktyg och skyttlar – måste bytas ut och underhållas i fungerande skick varje gång utrustningen byts.Olika former av hårdvara påverkar hur den levererar ström till arbetsområdet, så hårdvaruspecifika verktyg är bara en realitet och kan inte utformas utanför ekvationen.
Eftersom operatören framför kopppressen inte längre lägger ner tid på att plocka upp (eventuellt sänka) och ställa in utrustningen, minskar tiden mellan insatserna drastiskt.Men med alla dessa hårdvaruspecifika verktyg lägger matningsskålen också till konverteringsmöjligheter.Verktyg för självåtdragande muttrar 832 är inte lämpliga för muttrar 632.
För att byta ut den gamla tvådelade skålmataren måste operatören se till att orienteringsverktyget är korrekt inriktat med det delade verktyget."De var också tvungna att kontrollera skålens vibrationer, lufttiming och slangplacering," sa Boggs."De måste kontrollera skytteln och vakuuminriktningen.Kort sagt, operatören måste kontrollera många justeringar för att säkerställa att verktyget fungerar som det ska.”
Plåtoperatörer har ofta unika utrustningskrav som kan bero på åtkomstproblem (föra in utrustning i trånga utrymmen), ovanlig utrustning eller båda.Denna typ av installation använder ett specialdesignat verktyg i ett stycke.Baserat på detta, säger Boggs, utvecklades så småningom ett allt-i-ett-verktyg för en vanlig kopppress.Verktyget innehåller orienterings- och urvalselement (se fig. 3).
"Den är designad för snabba byten", säger van de Boer."Alla kontrollparametrar, inklusive luft och vibrationer, tid och allt annat, styrs av datorn, så operatören behöver inte göra några byten eller justeringar."
Med hjälp av pluggar stannar allt i en rad (se fig. 4).”Föraren behöver inte oroa sig för uppriktning vid konvertering.Det jämnar sig alltid ut eftersom allt låser sig på plats, säger Boggs."Verktygen är bara fastskruvade."
När en operatör placerar ett ark på en hårdvarupress, radar de upp hålen med ett städ som är utformat för att fungera med fästelement med en viss diameter.Det faktum att nya diametrar kräver nya städverktyg har lett till en svår massproduktion genom åren.
Föreställ dig en fabrik med den senaste skär- och bockningstekniken, snabbt automatiskt verktygsbyte, små partier eller till och med komplett produktion.Delen går sedan in i en hårdvaruinsats, och om delen kräver en annan typ av hårdvara går operatören vidare till massproduktion.Till exempel kan de sätta in en sats på 50 stycken, byta städen och sedan sätta in den nya hårdvaran i rätt hål.
En hårdvarupress med ett torn ändrar scenen.Operatörer kan nu sätta in en typ av utrustning, rotera tornet och öppna en färgkodad behållare för att rymma en annan typ av utrustning, allt i en uppsättning (se figur 5).
"Beroende på antalet delar du har, är det mindre troligt att du missar en hårdvaruanslutning," sa van de Bor."Du gör hela avsnittet i ett pass så att du inte missar ett steg i slutet."
Kombinationen av koppmatning och revolver på en insatspress kan göra kithantering till verklighet på hårdvaruavdelningen.I en typisk installation ser tillverkaren till att skålen är exklusiv för normal stor utrustning och placerar sedan mindre ofta använd utrustning i färgkodade behållare nära arbetsområdet.När operatörer plockar upp en del som kräver flera hårdvara börjar de koppla in den genom att lyssna på maskinens pip (som indikerar att det är dags för ny hårdvara), rotera städets skivspelare, titta på en 3D-bild av delen på styrenheten och sedan sätta in nästa hårdvarudel.
Föreställ dig ett scenario där en operatör sätter in en utrustning en efter en, använder automatisk matning och vrider städets vridskiva efter behov.Den stannar sedan efter att det översta verktyget har gripit det självmatande fästelementet från skytteln och faller på arbetsstycket på städet.Styrenheten kommer att varna operatören om att fästelementen har fel längd.
Som Boggs förklarar: "I inställningsläget sänker pressen långsamt reglaget och registrerar dess position.Så när den körs i full hastighet och fixturen vidrör verktyget, säkerställer systemet att fixturens längd matchar den specificerade [[Tolerans] Mätningar utanför intervallet, för långa eller för korta, kommer att orsaka fästelementets längdfel. Detta beror på fästelementsdetektering (inget vakuum i toppverktyget, vanligtvis orsakat av hårdvarumatningsfel) och tonnage fönsterövervakning av operatören i stället för att skapa tillförlitlig övervakning av operatören och underhåll.
"Hårdvarupressar med självdiagnos kan vara en stor fördel för robotmoduler", säger Boggs."I en automatiserad installation flyttar roboten papperet till rätt position och skickar en signal till pressen, som i huvudsak säger "Jag är i rätt position, fortsätt och starta pressen."
Hårdvarupressen håller städstiften (monterade i hål i plåtarbetsstycket) rena.Vakuumet i den övre stansen är normalt, vilket betyder att det finns fästelement.När pressen visste om allt detta skickade en signal till boten.
Som Boggs säger: "Pressmaskinen tittar i princip på allt och säger till roboten: "OK, jag mår bra."Den startar stämplingscykeln och kontrollerar om det finns fästelement och deras korrekta längd.Om cykeln är klar, se till att trycket som används för att sätta in hårdvaran är korrekt, skicka sedan en signal till roboten att presscykeln är klar.Roboten tar emot detta och vet att allt är rent och kan flytta arbetsstycket till nästa hål.”
Alla dessa maskinkontroller, ursprungligen avsedda för manuella operatörer, ger effektivt en bra grund för ytterligare automatisering.Boggs och van de Boor beskriver ytterligare förbättringar såsom vissa mönster som hjälper till att förhindra att ark fastnar på städet."Ibland fastnar fästelement efter en stämplingscykel," sa Boggs.”Det är ett inneboende problem när man komprimerar material.När det fastnar i bottenverktyget kan operatören vanligtvis vända arbetsstycket lite för att få ut det.”
Figur 4. Skyttelbult med pluggstift.När skytteln väl har satts upp matar skytteln utrustningen till toppverktyget, som använder vakuumtryck så att utrustningen kan säkras och transporteras till arbetsstycket.Städet (nederst till vänster) är placerat på ett av de fyra tornen.
Tyvärr har robotar inte kompetensen som en mänsklig operatör."Så nu finns det pressdesigner som hjälper till att ta bort arbetsstycken, hjälper till att trycka ut fästelement ur verktyget, så att det inte fastnar efter presscykeln."
Vissa maskiner har olika halsdjup för att hjälpa roboten att manövrera arbetsstycket in och ut ur arbetsområdet.Pressar kan också inkludera stöd som hjälper robotar (och manuella operatörer, för den delen) att säkert placera sina jobb.
I slutändan är tillförlitlighet nyckeln.Robotar och cobots kan vara en del av svaret, vilket gör dem lättare att integrera."Inom området för kollaborativa robotar har leverantörer gjort stora framsteg för att göra det så enkelt som möjligt att integrera dem med maskiner," sa Boggs, "och presstillverkarna har gjort mycket utvecklingsarbete för att säkerställa att rätt kommunikationsprotokoll finns på plats."
Men stämplingstekniker och verkstadstekniker, inklusive stöd för arbetsstycket, tydliga (och dokumenterade) arbetsinstruktioner och korrekt utbildning spelar också roll.Boggs tillade att han fortfarande får samtal om saknade fästelement och andra problem på hårdvaruavdelningen, av vilka många fungerar med pålitliga men mycket gamla maskiner.
Dessa maskiner kan vara tillförlitliga, men installationen av utrustningen är inte för okvalificerade och oprofessionella.Kom ihåg maskinen som hittade fel längd.Denna enkla kontroll förhindrar att ett litet fel förvandlas till ett stort problem.
Figur 5. Denna hårdvarupress har en skivspelare med stopp och fyra stationer.Systemet har också ett speciellt städverktyg som hjälper operatören att nå svåråtkomliga platser.Här sätts beslagen in strax under bakflänsen.
Tim Heston, Senior Editor för The FABRICATOR, har varit i metalltillverkningsindustrin sedan 1998, och startade sin karriär med American Welding Society's Welding Magazine.Sedan dess har det täckt alla metalltillverkningsprocesser från stansning, bockning och skärning till slipning och polering.Han gick med i The FABRICATOR i oktober 2007.
FABRICATOR är Nordamerikas ledande magasin för ståltillverkning och formning.Tidningen publicerar nyheter, tekniska artiklar och framgångshistorier som gör det möjligt för tillverkare att göra sitt jobb mer effektivt.FABRICATOR har varit i branschen sedan 1970.
Nu med full tillgång till The FABRICATOR digital edition, enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu fullt tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Få full digital tillgång till STAMPING Journal, med den senaste tekniken, bästa praxis och branschnyheter för metallstämpelmarknaden.
Nu med full digital tillgång till The Fabricator en Español har du enkel tillgång till värdefulla branschresurser.