Automatyzacja zrobotyzowanej prasy krawędziowej: praktyczny przewodnik dla producentów stali

Prasa krawędziowa jest jedną z najbardziej uczciwych maszyn w zakładzie produkcyjnym. Umieść półfabrykat pomiędzy stemplem a matrycą, popchnij, a metalowe fałdy. Kłopot zaczyna się, gdy ten sam zakręt trzeba powtórzyć kilkaset razy na dużym rozstawie, na części, którą trzeba podnieść w dwie osoby, z tolerancją, która nie wybacza poślizgu tylnego zderzaka. W tym momencie zautomatyzowana prasa krawędziowa przestaje być nowością i zaczyna na siebie zwracać uwagę.

Spędziliśmy ponad dwadzieścia lat budując obrabiarki dla hut stali i walcowni, dlatego mamy tendencję do patrzenia na automatyzację gięcia tak, jak robi to inżynier utrzymania ruchu: co trzyma, co się powtarza i co dzieje się o trzeciej nad ranem, kiedy nikt nie patrzy. W tym przewodniku opisano, w jaki sposób te komórki są łączone, gdzie zarabiają na utrzymanie oraz szczegóły decydujące o tym, czy instalacja przebiega sprawnie, czy też staje się codziennym źródłem frustracji.

Czym naprawdę jest robotyczna prasa krawędziowa

W swej istocie zrobotyzowana prasa krawędziowa to zwykła prasa krawędziowa hydrauliczna lub serwo, przed którą stoi robot przemysłowy. Robot pobiera półfabrykat ze stosu lub przenośnika, podaje go do oprzyrządowania, utrzymuje przez cały skok, a następnie albo obraca go do następnego zagięcia, albo umieszcza gotową część na stosie wychodzącym. Sterowanie prasą krawędziową i sterowanie robotem wymieniają w sposób ciągły sygnały, więc maszyna nie może wykonać ruchu, dopóki część nie zostanie prawidłowo osadzona, a robot nie będzie mógł się ruszyć, dopóki siłownik nie będzie wolny.

To, co odróżnia dobrze zaprojektowaną komórkę od robota przykręconego do hamulca, to uścisk dłoni. Automatyczne magazyny narzędzi pobierają stemple i matryce z biblioteki i ładują je do systemu mocowania, dzięki czemu rodzina części o różnych promieniach gięcia może pracować w ciągu jednej zmiany bez konieczności ręcznej zmiany oprzyrządowania. Systemy pomiaru kąta, laserowe lub kontaktowe, sprawdź pierwszą część i wprowadź korektę z powrotem do ustawienia głębokości. Oprogramowanie do programowania offline tworzy sekwencję gięcia i symuluje ścieżkę robota przed załadowaniem pierwszego półfabrykatu.

Rezultatem jest maszyna, która zachowuje się mniej jak prasa krawędziowa z osprzętem, a bardziej jak mała linia produkcyjna: wprowadzanie półfabrykatów, wycinanie formowanych części, pod nadzorem operatora, a nie podnoszenia.

Dlaczego ekonomia działa

Gięcie to operacja charakteryzująca się niską prędkością i dużą różnorodnością. Baran porusza się przez sekundę lub dwie; obsługa tego zajmuje dziesięć lub dwadzieścia. Właśnie ten stosunek jest powodem, dla którego automatyzacja tak radykalnie zmienia arytmetykę pracy i dlatego obliczenia zwrotu należy opierać na częściach, a nie na tonażu.

Trzy zyski zwykle pojawiają się jako pierwsze. Spójność jest z nich najbardziej niezawodna: robot prezentuje każdy półfabrykat w tej samej pozycji i pod tym samym kątem, dzięki czemu rozrzut gotowych kątów w partii zmniejsza się, a złom spada. Praca jest na drugim miejscu. Ciężkie lub nieporęczne części przestają być problemem ergonomicznym, jeden operator może nadzorować komórkę zamiast stać cały dzień przy maszynie, a niedobór doświadczonych operatorów hamulców przestaje narzucać plan zmian. Wydajność jest trzecim miejscem, ale wymaga zastrzeżenia, ponieważ robot nie zgina się szybciej niż wprawna ręka w każdym przypadku. Jego przewaga objawia się na dłuższych trasach, na wielozakrętowych odcinkach, gdzie dominują przewroty i repozycjonowanie oraz w tym, że nie zwalnia po obiedzie.

Części komórki decydujące o wyniku

Robot i chwytak

Ładowność, zasięg i pozycja montażowa wyznaczają praktyczny rozmiar części. Powszechnym wyborem jest montowany na podłodze robot sześcioosiowy; siódma oś lub szyna rozszerza obszar roboczy długich części. Chwytak zasługuje na więcej uwagi inżynierów niż zwykle. Przyssawki próżniowe pasują do płaskich, czystych półfabrykatów, magnesy do blachy żelaznej, a podwójny chwytak, który utrzymuje przychodzący półwyrób i gotową część jednocześnie, może zauważalnie skrócić czas obsługi. Niezależnie od wyboru, chwytak musi trzymać część na tyle sztywno, aby nie przesuwała się podczas skoku.

Oprzyrządowanie i interfejs maszyny

Automatyczne mocowanie i biblioteka narzędzi sprawiają, że przejście z zadania ręcznego do etapu programu jest opłacalne tylko wtedy, gdy rodzina części faktycznie korzysta z małego zestawu narzędzi. Hamulec z nowoczesnym sterowaniem, precyzyjna kontrola głębokości i szybki interfejs do robota liczą się bardziej niż surowy tonaż.

Prezentacja części i przepływ

Genialny robot zasilany przez źle zorganizowaną paletę to robot powolny. Destakery, stoły indeksujące i proste przenośniki są zwykle warte swojej ceny, ponieważ umożliwiają pracę celi bez konieczności zmiany położenia półfabrykatów przez operatora co kilka minut.

Programowanie i symulacja

Programowanie offline pozwala sprawdzić sekwencje gięcia, sprawdzić kolizje i potwierdzić, że robot może dotrzeć do każdego zagięcia bez zatrzymywania części na siłowniku. Sklepy, które pomijają symulację, zwykle pierwsze tygodnie spędzają na debugowaniu w produkcji.

Gdzie automatyzacja gięcia pasuje do huty stali

Większość zrobotyzowanych gniazd gnących, które widzimy, nie znajduje się w warsztatach wykonujących jednorazowe zamki. Pracują w zakładach, w których codziennie dostarcza się blachę i te same grupy części wracają miesiąc po miesiącu: ramy, panele chodnikowe, konstrukcje wsporcze i kształtowniki otaczające walcownię. W tych zakładach zginanie jest jednym ogniwem łańcucha rozpoczynającego się od zwoju i kończącego się na zmontowanej konstrukcji, za czym stoi to samo myślenie automatyka i sterowanie procesami w walcowniach działa za hamulcem.

Rolki są dobrą ilustracją. Płaskość i grubość płytki wchodzącej w hamulec zależy od powierzchni rolki, która ją wytworzyła; zużyta lub źle obrócona rolka objawia się zmianami grubości i śladami na powierzchni, których nie zakryje żadna umiejętność gięcia. Dlatego też część zakładu produkująca rolki, z jej Tokarki walcowe CNC i szlifierki, jest częścią tej samej dyskusji na temat jakości, co sprzęt do formowania.

CK8465-P Precyzyjna tokarka walcowa CNC o dużej wytrzymałości Wytrzymała tokarka walcowa CNC do dużych profili walcowych, o wydajności Ø650 mm na 3000 mm i obciążeniu międzykłowym 4000 kg. Zobacz produkt →

Wytrzymała maszyna, taka jak na przykład CK8465-P, jest zbudowana tak, aby utrzymywać profile walców i wykończenie powierzchni w przewidywalnym pasie na dużych, ciężkich przedmiotach, co jest tą samą obietnicą, jaką komora gnąca daje formowanym częściom: geometria, którą zatwierdziłeś w pierwszym elemencie, jest geometrią, którą otrzymasz w ostatnim.

SK001-5 Szlifierka CNC do pierścieni walcowych o dużej sztywności CNC szlifierka pierścieniowa o dużej sztywności do wykańczania walców pierścieniowych, o zakresie szlifowania Ф100–Ф400 mm i chropowatości powierzchni Ra0,4 µm. Zobacz produkt →

W przypadku walców pierścieniowych i hartowanych walców roboczych szlifowanie jest często etapem wykańczającym, a nie toczeniem, a szlifierka pierścieniowa o dużej sztywności robi z powierzchnią walca to samo, co dobrze ustawiony hamulec robi z kątem zgięcia. Żadne z tych działań nie jest sprzętem do gięcia, ale jest to ta sama dyscyplina: mierz, poprawiaj i pozwól maszynie powtórzyć to, co operator zrobił dobrze za pierwszym razem.

Wybór konfiguracji

Rozsądny proces specyfikacji przebiega od części do maszyny, a nie odwrotnie. Pytania, które zadalibyśmy w pierwszej kolejności, są następujące:

1. Jakie są rodziny części, rozmiary i wagi półfabrykatów oraz ile zagięć ma każda część?
2. Jaka długość gięcia i tonaż są potrzebne z zapasem miejsca do przyszłych prac, a nie tylko dzisiejszej najcięższej części?
3. Czy automatyczna wymiana narzędzi jest uzasadniona różnorodnością promieni, czy też wystarczą narzędzia stałe?
4. Jaki udźwig robota, jego zasięg i układ mocowania pokrywają cały obszar, łącznie z niewygodnym ostatnim zakrętem?
5. W jaki sposób przybędą półfabrykaty i wyjdą gotowe części i jak często ktoś będzie musiał interweniować?
6. Czy oprogramowanie obsługuje programowanie offline, symulację i proste przywoływanie receptur?
7. Jakie osłony, kurtyny świetlne i układy wyciszające odpowiadają ocenie ryzyka?
8. Kto szkoli operatorów i kto konserwuje chwytak i oprzyrządowanie przez pierwszy rok?

Bezpieczeństwo i zgodność

Zrobotyzowana komora gnąca koncentruje energię na małej przestrzeni: siłownik zamykający z siłą wielu ton i ramię robota przenoszące ciężki stalowy półfabrykat. Punktem wyjścia jest formalna ocena ryzyka, po której następuje koncepcja ochrony, która oddziela operatora od ruchomej obudowy, nie uniemożliwiając załadunku ogniwa. Kurtyny świetlne z wyciszeniem, blokowane bramki dostępowe, mechaniczne mocowanie na chwytaku, aby awaria podciśnienia nie spowodowała upuszczenia części, a także kontrole pod kątem odbicia sprężynowego to standardowe elementy kompetentnego projektu. W przypadku stosowania robotów współpracujących obowiązujące normy bezpieczeństwa oraz udokumentowana walidacja siły i prędkości znajdują się w dokumentacji, a nie w broszurze.

Typowe pułapki

• Zakup robota przed mapowaniem przepływu części, a następnie odkrycie, że półfabrykaty docierają w niewłaściwym formacie.
• Traktowanie projektu chwytaka później i utrata dokładności w wyniku poślizgu części.
• Niedocenianie czasu przezbrajania, co w dyskretny sposób podważa uzasadnienie biznesowe w przypadku pracy o dużej różnorodności.
• Pomijanie symulacji i debugowanie problemów kolizyjnych w płatnych godzinach produkcji.
• Przepychanie każdej małej partii przez komorę zamiast pozostawiania jednorazowej pracy na ręcznym hamulcu.
• Zaniedbywanie konserwacji chwytaka i oprzyrządowania do czasu, aż drobne błędy pozycjonowania staną się złomem.

Zrobotyzowane prasy krawędziowe nie są uniwersalną odpowiedzią i nie mają nią być. Stanowią silną odpowiedź dla warsztatów i hut stali, które raz po raz tworzą te same rodziny ciężkich części, gdzie spójność, ergonomia i przewidywalne koszty pracy są ważniejsze niż elastyczność wprawnej ręki przy maszynie. Zapewnij odpowiedni przepływ części, chwytak i strategię zmiany, a ogniwo spokojnie zrobi to, do czego zostało zakupione, zmiana za zmianą, bez konieczności ponownego podnoszenia czterdziestokilogramowego półfabrykatu.