Рис. 3. Цілісний швидкозмінний інструмент з чашечковою подачею, що зберігається в лівій шафі, контролює орієнтацію та розділення обладнання (забезпечує правильне вирівнювання та позиціонування обладнання). Права шафа містить різні ковадла та човники.
Рон Боггс, менеджер з продажу та обслуговування Haeger North America, продовжує отримувати подібні дзвінки від виробників під час відновлення після пандемії 2021 року.
«Вони постійно казали нам: «Гей, у нас бракує кріплень», — сказав Боггс. «Виявилося, що це пов’язано з кадровими проблемами». Коли фабрики наймали нових працівників, вони часто ставили перед верстатами недосвідчених, некваліфікованих людей для встановлення обладнання. Іноді вони пропускали застібки, іноді встановлювали неправильні. Клієнт повертається та остаточно налаштовує параметри.
На загальному рівні, встановлення обладнання виглядає як зрілий приклад застосування робототехніки. Зрештою, завод може мати повну автоматизацію штампування та формування, включаючи револьверні головки, видалення деталей і, можливо, навіть роботизоване гнуття. Усі ці технології потім обслуговують значну частину сектора ручного монтажу. З огляду на все це, чому б не поставити робота перед машиною для встановлення обладнання?
Протягом останніх 20 років Боггс працював з багатьма заводами, використовуючи роботизоване обладнання для вставки. Зовсім недавно він та його команда, включаючи головного інженера Haeger Сандера ван де Бора, працювали над тим, щоб спростити інтеграцію коботів у процес вставки (див. Рисунок 1).
Однак, як Боггс, так і Вандербоуз наголошують, що зосередження виключно на робототехніці іноді може не враховувати більшу проблему встановлення обладнання. Надійні, автоматизовані та гнучкі операції з встановлення вимагають багатьох складових, включаючи узгодженість та гнучкість процесу.
Старий помер жахливою смертю. Багато хто застосовує це прислів'я до механічних штампувальних пресів, але воно також стосується пресів з ручною подачею, головним чином через їхню простоту. Оператор розміщує кріплення та деталі на нижній опорі, перш ніж вручну вставити їх у прес. Він натиснув педаль. Пробивач опускається, контактує з заготовкою та створює тиск для вставки обладнання. Це досить просто – доки щось не піде не так, звичайно.
«Якщо оператор не звертатиме уваги, інструмент впаде та торкнеться заготовки, фактично не прикладаючи тиску», – сказав ван де Бор. Чому, що саме? «Старе обладнання помилково не мало зворотного зв’язку, і оператор насправді про це не знав». Оператор не міг тримати ногу на педалях протягом усього циклу, що, у свою чергу, могло призвести до спрацювання системи безпеки преса. «Верхній інструмент має шість вольт, нижній інструмент заземлений, і прес повинен відчути провідність, перш ніж він зможе створювати тиск».
Старіші преси для вставки також не мають так званого «вікна тоннажу», тобто діапазону тиску, в якому обладнання можна правильно вставити. Сучасні преси можуть відчувати, що цей тиск занадто низький або занадто високий. Оскільки старі преси не мають вікна тоннажу, пояснив Боггс, оператори іноді регулюють тиск за допомогою клапана, щоб вирішити проблему. «Деякі налаштовують занадто високо, а деякі — занадто низько», — сказав Боггс. «Ручне регулювання відкриває багато можливостей для універсальності. Якщо він занадто низький, ви неправильно встановили кріплення». «Надмірний тиск може фактично деформувати деталь або сам кріпильний елемент».
«Старіші машини також не мали лічильників», – додає ван де Бур, – «через що оператори могли втратити кріплення».
Вручну встановлювати фурнітуру може здатися легкою справою, але цей процес важко виправити. Ситуацію погіршує те, що операції з фурнітурою часто відбуваються пізніше в ланцюжку створення вартості, після того, як проміжок заповнено та сформовано. Проблеми з обладнанням можуть завдати шкоди порошковому фарбуванню та складанню, часто тому, що сумлінний та старанний оператор допускає невеликі помилки, які перетворюються на головний біль.
Рисунок 1. Кобот показує деталь шляхом вставки обладнання в прес, який має чотири чаші та чотири незалежні човники, що подають обладнання до преса. Зображення: Хагрід
Протягом багатьох років технологія встановлення обладнання вирішила ці проблеми, виявивши та усунувши ці джерела мінливості. Монтажники обладнання не повинні бути джерелом стількох проблем лише тому, що вони трохи втрачають концентрацію в кінці своєї зміни.
Перший крок в автоматизації встановлення фітингів, подача фітингів у чашу (див. рис. 2), усуває найстомливішу частину процесу: ручне захоплення та розміщення фітингів на заготовці. У традиційній конфігурації з верхньою подачею, прес з чашковою подачею надсилає кріплення вниз до човника, який подає кріплення до верхнього інструменту. Оператор розміщує заготовку на нижньому інструменті (ковадлі) та натискає педаль. Пуансон опускається за допомогою вакуумного тиску, щоб підняти кріплення з човника, наближаючи його до заготовки. Прес застосовує тиск, і цикл завершено.
Це здається простим, але якщо копнути глибше, можна виявити деякі тонкі складнощі. По-перше, обладнання має подаватись у робочий простір контрольованим чином. Саме тут на допомогу приходить інструмент bootstrap. Інструмент складається з двох компонентів. Один, призначений для позиціонування, гарантує правильне розташування обладнання, яке виходить з чаші. Інший забезпечує правильну сегментацію, вирівнювання та розміщення обладнання. Звідти обладнання проходить по трубі до човника, який подає його до верхнього інструменту.
Ось у чому складність: інструменти автоматичної подачі — інструменти орієнтації та ділення, а також човники — потрібно замінювати та підтримувати в робочому стані щоразу, коли змінюється обладнання. Різні види апаратного забезпечення впливають на те, як воно забезпечує живлення робочої зони, тому інструменти, специфічні для апаратного забезпечення, є просто реальністю і не можуть бути розроблені поза рівнянням.
Оскільки оператор перед чашечковим пресом більше не витрачає час на піднімання (можливо, опускання) та налаштування обладнання, час між вставками значно скорочується. Але завдяки всім цим специфічним інструментам, що потребують обладнання, подавальна чаша також додає можливості переобладнання. Інструменти для самозатягування гайок 832 не підходять для гайок 632.
Щоб замінити старий двосекційний чашовий живильник, оператор повинен переконатися, що інструмент для орієнтації правильно вирівняний з роздільним інструментом. «Вони також мали перевірити вібрацію чаші, синхронізацію повітря та розташування шланга», – сказав Боггс. «Вони повинні перевірити вирівнювання човника та вакууму. Коротше кажучи, оператор повинен перевірити багато вирівнювань, щоб переконатися, що інструмент працює належним чином».
Оператори листового металу часто мають унікальні вимоги до обладнання, які можуть бути пов'язані з проблемами доступу (введення обладнання у тісні простори), незвичайним обладнанням або і тим, і іншим. Цей тип установки використовує спеціально розроблений цільний інструмент. На основі цього, каже Боггс, зрештою був розроблений універсальний інструмент для стандартного чашечного преса. Інструмент містить елементи орієнтації та вибору (див. рис. 3).
«Він розроблений для швидкого перемикання», — каже ван де Бур. «Усі параметри керування, включаючи повітря та вібрацію, час та все інше, контролюються комп’ютером, тому оператору не потрібно виконувати жодних перемикань чи налаштувань».
За допомогою штифтів все залишається на одній лінії (див. рис. 4). «Оператору не потрібно турбуватися про вирівнювання під час перетворення. Все завжди вирівнюється, оскільки все фіксується на місці», – сказав Боггс. «Інструменти просто прикручуються».
Коли оператор розміщує лист на пресі, він вирівнює отвори за допомогою ковадла, призначеного для роботи з кріпленнями певного діаметра. Той факт, що нові діаметри вимагають нових ковадлових інструментів, призвів до певних труднощів у масовому виробництві протягом багатьох років.
Уявіть собі завод з найновішою технологією різання та гнуття, швидкою автоматичною зміною інструменту, невеликими партіями або навіть повним циклом виробництва. Потім деталь потрапляє у вставку для фурнітури, і якщо для деталі потрібен інший тип фурнітури, оператор переходить до масового виробництва. Наприклад, він може вставити партію з 50 деталей, замінити ковадла, а потім вставити нову фурнітуру у відповідні отвори.
Апаратний прес з револьверною головкою змінює обстановку. Тепер оператори можуть вставляти один тип обладнання, повертати револьверну головку та відкривати контейнер із кольоровим кодуванням для розміщення іншого типу обладнання, і все це в одній установці (див. Рисунок 5).
«Залежно від кількості деталей, які у вас є, ви з меншою ймовірністю пропустите з’єднання обладнання», – сказав ван де Бор. «Ви виконуєте всю секцію за один прохід, щоб не пропустити жодного кроку в кінці».
Поєднання чашечкової подачі та револьверної головки на вставному пресі може зробити роботу з комплектом реальністю у відділі обладнання. У типовому випадку виробник забезпечує подачу чаш виключно для звичайного великогабаритного обладнання, а потім розміщує рідше використовуване обладнання в кольорових контейнерах поблизу робочої зони. Коли оператори беруть деталь, яка потребує кількох кріплень, вони починають підключати її, слухаючи звуковий сигнал машини (що вказує на час для нових кріплень), обертаючи поворотний стіл ковадла, переглядаючи 3D-зображення деталі на контролері, а потім вставляючи наступну деталь.
Уявіть собі сценарій, коли оператор вставляє один елемент обладнання один за одним, використовуючи автоматичну подачу та повертаючи поворотний стіл ковадла за потреби. Потім він зупиняється після того, як верхній інструмент захоплює самоподавальний кріпильний елемент з човника та падає на заготовку на ковадлі. Контролер попереджає оператора, що кріплення мають неправильну довжину.
Як пояснює Боггс: «У режимі налаштування прес повільно опускає повзун і фіксує його положення. Тож, коли він працює на повній швидкості, а пристосування торкається інструменту, система гарантує, що довжина пристосування відповідає заданому [[Допуску]. Вимірювання поза діапазоном, занадто довгі або занадто короткі, призведуть до помилки довжини кріплення. Це пов’язано з виявленням кріплення (відсутність вакууму у верхньому інструменті, зазвичай через помилки подачі обладнання) та моніторингом і обслуговуванням вікна тоннажу (замість ручного регулювання клапана оператором), що створює перевірену надійну систему автоматизації».
«Апаратні друкарські машини із самодіагностикою можуть бути величезною перевагою для роботизованих модулів», – сказав Боггс. «В автоматизованій установці робот переміщує папір у потрібне положення та надсилає сигнал друкарському верстату, по суті кажучи: «Я в правильному положенні, вперед, запускайте друкарський верстат».
Апаратний прес підтримує чистоту штифтів ковадла (встановлених в отворах листової металевої заготовки). Вакуум у верхньому пуансоні нормальний, а це означає, що кріплення є. Знаючи про все це, прес послав сигнал боту.
Як каже Боггс: «Прес-машина фактично переглядає все і каже роботу: «Гаразд, все гаразд». Вона запускає цикл штампування, перевіряючи наявність кріплень та їхню правильну довжину. Якщо цикл завершено, переконайтеся, що тиск, який використовується для вставки кріпильних елементів, правильний, а потім надішліть сигнал роботу про завершення циклу штампування. Робот отримує це і знає, що все чисто, і може перемістити заготовку до наступного отвору».
Усі ці перевірки машин, спочатку призначені для ручних операторів, фактично забезпечують гарну основу для подальшої автоматизації. Боггс та ван де Бур описують подальші вдосконалення, такі як певні конструкції, що допомагають запобігти прилипання листів до ковадла. «Іноді кріплення застрягають після циклу штампування», – сказав Боггс. «Це невід’ємна проблема, коли ви стискаєте матеріал. Коли він застрягає в нижньому інструменті, оператор зазвичай може трохи повернути заготовку, щоб витягнути її».
Рисунок 4. Болт човника з штифтом. Після встановлення човник подає обладнання до верхнього інструменту, який використовує вакуумний тиск, щоб обладнання можна було закріпити та транспортувати до заготовки. Ковадло (внизу ліворуч) розташоване на одній з чотирьох револьверних головок.
На жаль, роботи не мають навичок оператора-людини. «Тому зараз існують конструкції пресів, які допомагають видаляти заготовки, допомагають виштовхувати кріплення з інструмента, щоб не було заїдання після циклу пресування».
Деякі верстати мають різну глибину горловини, щоб допомогти роботу маневрувати заготовкою в робочій зоні та з неї. Преси також можуть мати опори, які допомагають роботам (і операторам, зрештою, ручним операторам) надійно позиціонувати свої робочі місця.
Зрештою, надійність є ключовою. Роботи та коботи можуть бути частиною рішення, що полегшує їх інтеграцію. «У сфері колаборативних роботів постачальники досягли значних успіхів у тому, щоб максимально спростити їх інтеграцію з машинами», – сказав Боггс, – «а виробники друкарських машин виконали багато розробок, щоб забезпечити наявність правильного протоколу зв’язку».
Але певну роль також відіграють методи штампування та майстерні, включаючи підтримку заготовок, чіткі (і задокументовані) робочі інструкції та належне навчання. Боггс додав, що він досі отримує дзвінки щодо відсутніх кріплень та інших проблем у відділі обладнання, багато з яких працюють на надійних, але дуже старих верстатах.
Ці машини можуть бути надійними, але встановлення обладнання не для некваліфікованих та непрофесіоналів. Згадайте машину, яка виявила неправильну довжину. Ця проста перевірка запобігає перетворенню невеликої помилки на велику проблему.
Рисунок 5. Цей апаратний прес має поворотний стіл з упором і чотири станції. Система також має спеціальний інструмент-ковадло, який допомагає оператору дістатися до важкодоступних місць. Тут фітинги вставляються трохи нижче заднього фланця.
Тім Хестон, старший редактор журналу The FABRICATOR, працює в галузі металообробки з 1998 року, розпочавши свою кар'єру в журналі Welding Magazine Американського зварювального товариства. Відтоді журнал висвітлює всі процеси металообробки, від штампування, гнуття та різання до шліфування та полірування. Він приєднався до The FABRICATOR у жовтні 2007 року.
FABRICATOR – провідний північноамериканський журнал з виробництва та формування сталі. Журнал публікує новини, технічні статті та історії успіху, які дозволяють виробникам виконувати свою роботу ефективніше. FABRICATOR працює в галузі з 1970 року.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The FABRICATOR, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання журналу «The Tube & Pipe Journal» тепер повністю доступне, забезпечуючи легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Отримайте повний цифровий доступ до журналу STAMPING, який містить найновіші технології, передовий досвід та новини галузі для ринку штампування металу.
Тепер, маючи повний цифровий доступ до The Fabricator en Español, ви маєте легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.