Zrobotyzowane tłoczenie transferowe a tłoczenie progresywne: czego brakuje inżynierom

Co to jest automatyczne tłoczenie matrycowe

Poproś pięciu inżynierów zajmujących się tłoczeniem o zdefiniowanie zrobotyzowanego tłoczenia transferowego, a prawdopodobnie otrzymasz pięć różnych odpowiedzi. Niektórzy mylą to z podstawową obsługą prasy. Inni łączą to z progresywnymi operacjami matrycowymi. Rzeczywistość jest bardziej szczegółowa i prawidłowe zdefiniowanie ma znaczenie podczas określania specyfikacji sprzętu lub wyceny nowego programu.

Co właściwie oznacza zrobotyzowane tłoczenie matrycowe

Zrobotyzowane tłoczenie matrycowe to wielo-stanowiskowy proces formowania metalu, podczas którego roboty przegubowe lub-mechanizmy przenoszące napędzane serwo{1}}przenoszą poszczególne elementy pomiędzy kolejnymi stanowiskami matrycy w prasie lub linii prasy, synchronizując obsługę części z ruchem prasy w celu wykonywania operacji formowania progresywnego na dyskretnych półfabrykatach, a nie na ciągłym pasku.

To rozróżnienie odprogresywne stemplowaniejest krytyczny. W układzie matrycy progresywnej ciągły pasek blachy przechodzi przez zintegrowane stacje w obrębie pojedynczego bloku matrycy, a części pozostają przymocowane do paska nośnego aż do końcowego odcięcia. W zrobotyzowanym systemie przenoszenia półfabrykaty są najpierw oddzielane, a następnie fizycznie przenoszone pomiędzy niezależnymi stanowiskami matryc za pomocą zrobotyzowanego mechanizmu manipulacyjnego. To właśnie zapewnia temu procesowi elastyczność w przypadku większych lub skomplikowanych geometrycznie części, których po prostu nie da się połączyć z paskiem.

To także nie to samo, co ogólna obsługa prasy zrobotyzowanej, gdzie robot po prostu ładuje i rozładowuje matrycę z jednej-stacji. W tym przypadku robot stanowi integralną część samej sekwencji formowania, zmieniając położenie detali pomiędzy wieloma etapami formowania w ramach jednego cyklu prasy lub w zsynchronizowanej linii prasy.

Podstawowe elementy procesu

W każdej zrobotyzowanej celi tłoczenia matrycowego współpracują ze sobą trzy istotne elementy:

• Zestaw matryc transferowych- wiele stanowisk matryc zaprojektowanych z określonymi profilami prześwitu, które umożliwiają robotowi dostęp do pobierania części i umieszczania ich pomiędzy etapami formowania.
• Zrobotyzowany system obsługi- drążki przenoszące serwa, mechanizmy poprzeczne lub sześcio-przegubowe ramiona, które przesuwają części przez obwiednię ruchu przenoszącego z prędkościami odpowiadającymi docelowej częstotliwości skoków.
• Warstwa synchronizacji- sterowniki i protokoły komunikacyjne, które w czasie rzeczywistym łączą ruch robota z pozycją prasy, zapewniając, że przedmiot obrabiany opuści przestrzeń matrycy, zanim siłownik opadnie.

Każdy element ogranicza pozostałe. Profile luzu matrycy określają, ile miejsca robot musi manewrować. Obwiednia ruchu transferowego określa możliwe do osiągnięcia skoki na minutę. Warstwa synchronizacji decyduje, czy można przyspieszyć czasy cykli, czy też należy się wycofać ze względu na marginesy bezpieczeństwa.

Zrozumienie interakcji tych trzech elementów odróżnia-dobrze określony system od takiego, który radzi sobie gorzej w hali produkcyjnej. Zakres wydajności całej celi zależy od wybranego typu systemu transferu, sposobu jego komunikacji z prasą oraz tego, czy matryca została od początku zaprojektowana z myślą o dostępie robotycznym.

Porównanie robota transferowego z systemami progresywnymi i mechanicznymi

Wybór pomiędzy progresywnym tłoczeniem, przenoszeniem mechanicznym i przenoszeniem za pomocą robota nie jest kwestią tego, co jest „lepsze”. To kwestia tego, które ograniczenia dominują w Twoim programie: geometria części, docelowa wielkość produkcji, częstotliwość wymiany czy budżet kapitałowy. Problem polega na tym, że większość-decyzji jest podejmowana bez ustrukturyzowanej struktury, a inżynierowie domyślnie korzystają z tego, co ostatnio uruchomili ich sklep.

Oto porównanie-po-przedstawiające rzeczywiste kompromisy-w sześciu czynnikach, na których inżynierom zależy najbardziej:

Matryce progresywne a matryce robotyczne

Progresywne tłoczeniedominuje w przypadku produkcji małych i średnich części w dużych ilościach na ciągłym pasku. Wyobraź sobie wspornik lub końcówkę złącza, która pozostaje na tyle płaska, że ​​może pozostać przymocowana do listwy nośnej przez 15 lub 20 stacji. Taśma jest podawana ze stałą podziałką, każdy skok wytwarza gotową część, a szybkość cykli można z łatwością zwiększyć powyżej 30 SPM. Zużycie materiału jest zwykle mniejsze, ponieważ pas wymaga stałych odcinków nośnika między stacjami, ale prędkość i koszt-sztuki rekompensują to pod względem objętości.

Robotyczny transfer zmienia równanie, gdy części stają się większe, wymagają głębokiego tłoczenia lub wymagają reorientacji pomiędzy etapami formowania. Ponieważ każdy przedmiot obrabiany przemieszcza się jako oddzielny półwyrób, nie ma ograniczeń-szerokości paska i nie ma potrzeby utrzymywania geometrii zgodnej z mocowaniem nośnika. Ceną-jest szybkość: przenoszenie poszczególnych części między stacjami zajmuje więcej czasu niż przesuwanie ciągłego paska o ustaloną odległość. W przypadku programów wytwarzających mniej niż 100 000 części rocznie lub części o złożonej geometrii 3D ta różnica w szybkości rzadko ma znaczenie. W przypadku programów obejmujących ponad milion-jednostek o prostym kształcie matryce progresywne nadal wygrywają pod względem ekonomicznym.

Transfer mechaniczny a systemy przenoszenia robotycznego

Dedykowane mechaniczne prasy transferowe wykorzystują-pręty napędzane krzywką lub systemy połączeń do przenoszenia części między stacjami w ustalonych odstępach czasowych. Są szybkie, niezawodne i doskonale nadają się do-masowej produkcji średnich-części, w których kolejność formowania się nie zmienia. Pomyśl o wspornikach konstrukcyjnych samochodów produkowanych na 600-tonowej prasie przy 25 SPM przez lata bez zmiany matrycy.

Ograniczenia pojawiają się w momencie, gdy potrzebujesz elastyczności. Mechaniczne profile krzywek są ustawiane podczas budowy maszyny lub większego przezbrajania. Zmiana ruchu przenoszenia w celu dostosowania do innej rodziny części oznacza fizyczne dostosowania, które mogą zająć całą zmianę lub dłużej. Zrobotyzowane systemy przenoszenia rozwiązują ten problem dzięki programowalnym ścieżkom ruchu. Zmieniasz-oprzyrządowanie-ramiona, ładujesz zapisany program, sprawdzasz położenie i uruchamiasz. To porównanie czasu wymiany matrycy transferowej z użyciem robota często faworyzuje podejście zrobotyzowane o 50–75% w przypadku warsztatów obsługujących rodziny części mieszanych na tej samej linii pras.

Złożoność programowania polega na tym, że koszty się cofają. Mechaniczna prasa transferowa po uruchomieniu wymaga niewielkiej ciągłej pracy nad oprogramowaniem. System robotyczny wymaga programowania ścieżki, dostrajania synchronizacji i sprawdzania poprawności unikania kolizji za każdym razem, gdy wprowadzasz nową część. Sklepy, które nie mają-wewnętrznych programistów robotów, albo zlecają tę pracę na zewnątrz, albo inwestują w narzędzia symulacyjne offline, aby opracowywać i weryfikować programy przed zajęciem czasu prasie.

Ramy decyzyjne sprowadzają się do trzech pytań: Jak często dokonujesz zmian? Jak złożona jest geometria części? Czy Twoje docelowe ilości tolerują uderzenia tłocznika transferowego na minutę w zakresie 10–25 zamiast 30+? Odpowiedz na nie szczerze, a właściwy typ systemu zwykle sam się ujawni. Trudniejsze staje się dopasowanie samego mechanizmu przenoszenia do konkretnych wymagań części, co otwiera zupełnie inny zestaw możliwości.

Rodzaje robotycznych systemów przenoszenia i ich przypadki użycia

Świadomość, że podejście do transferu robotycznego pasuje do Twojego programu, to tylko połowa odpowiedzi. Następne pytanie: - jaki typ mechanizmu przenoszącego - określa osiągalną prędkość, limity ładunku i swobodę przemieszczania części między stacjami. Zakres tonażu zrobotyzowanego systemu przenoszenia obejmuje prasy stołowe- o nacisku 60 ton aż do linii tandemowych o nacisku ponad 3000 ton, a wybrany mechanizm musi pasować zarówno do prasy, jak i części.

Oto zestawienie czterech podstawowych typów systemów, z którymi można się spotkać przy określaniu zrobotyzowanej celi do tłoczenia matrycowego:

Belki transferowe serwo i systemy poprzeczek

System tłoczenia z prętem przenoszącym serwo to podstawa w przypadku średniej-produkcji inline. Wyobraź sobie dwa równoległe pręty biegnące wzdłuż zestawu matryc, napędzane serwomotorami, które niezależnie kontrolują ruchy podnoszenia, zaciskania i przesuwania. Pręty chwytają obrabiany przedmiot na każdej stacji, podnoszą go z dolnej matrycy, przesuwają do następnej stacji z zaprogramowaną wysokością i odkładają - wszystko w oknie pomiędzy kolejnymi ruchami prasy. Ponieważ odległości przesuwu są krótkie, a ruch liniowy, systemy te wytrzymują 15–25 SPM w zależności od ciężaru części i długości podziałki.

Zauważysz, że serwomechanizmy wyróżniają się tym, że części pozostają zorientowane w spójnej płaszczyźnie przez całą sekwencję formowania. Obsługują przenoszenie stacji-do-bez obracania, co czyni je idealnymi do progresywnego-formowania na dyskretnych półfabrykatach: wspornikach konstrukcyjnych, panelach wzmacniających i płytach montażowych, które po prostu przesuwają się do przodu pomiędzy stacjami ciągnącymi, przycinającymi i kołnierzowymi.

Systemy poprzeczek rozszerzają tę koncepcję na szersze części. Zamiast równoległych prętów z palcami, na całej szerokości prasy rozciąga się poprzeczka, podtrzymująca pojedynczą belkę narzędziową, która chwyta część w jej najszerszych punktach. Ten system matryc przenoszących z poprzeczką sprawdza się w przypadkach, gdy szerokość części przekracza 600 mm, - wewnętrzne drzwi, panele dachowe lub duże elementy urządzeń, które wystają poza standardowe palce przenoszące. Kompromisem jest-szybkość: większa ruchoma masa i dłuższe odległości obrotu zazwyczaj ograniczają systemy poprzeczne do 10–18 SPM.

Obydwa systemy montuje się albo na ramie prasy, albo wewnątrz samego zestawu matryc.Transfery montowane na matrycy mogą działać z większą częstotliwością skokówze względu na krótsze odległości przesuwu, chociaż zwiększają złożoność projektu poprzez integrację elementów przenoszących bezpośrednio z konstrukcją matrycy. Systemy montowane na prasie- oferują łatwiejszy dostęp konserwacyjny i prostszą konstrukcję matrycy kosztem nieco dłuższych ścieżek ruchu.

Trójosiowe przenoszenie-i przegubowe ramiona robota

Kiedy część musi poruszać się w trzech wymiarach pomiędzy stacjami, - zostać podniesiona z głębokiej wnęki tłocznej, przesunięta w bok i opuszczona do następnej stacji na innej wysokości, -, zadanie to wykonuje trójosiowy system prasy transferowej. Systemy te działają w płaszczyznach X-Y-Z, zapewniając ruchy podnoszenia, przenoszenia i zaciskania potrzebne do usunięcia złożonej geometrii dolnej-matrycy, w tym krzywek, bloków zagnieżdżających i elementów prowadzących.

Przekładnie-trójosiowe są zwykle montowane-płytowo lub-na prasie, a oprzyrządowanie ma na celu zapewnienie luzu dla ścieżki powrotnej palców, unikając jednocześnie kolizji ze stalami-dolnych matryc. Dokładność pozycjonowania zależy od kombinacji geometrii części, bloków zagnieżdżania i kołków ustalających, aby zachować orientację podczas cofania palca. Warto zwrócić uwagę na jedno wyzwanie: dłuższe podziałki powodują większe przyspieszenia, co może powodować wibracje i niestabilny ruch wytłoczki. Cienkie materiały są szczególnie podatne na ten efekt i często wymagają symulacji ruchu-przenoszącego w celu określenia profilu, który równoważy prędkość i stabilność pozycjonowania.

Wytłaczanie matrycowe za pomocą robota sześcioosiowego- stanowi przeciwny koniec spektrum elastyczności. Jakiśprzegubowy robot sześcioosiowy-może podejść do przedmiotu obrabianego pod dowolnym kątem, podnieść go z jednego stanowiska, obrócić w powietrzu o 90 lub 180 stopni- i umieścić w następnej matrycy w zupełnie innej orientacji. To sprawia, że ​​systemy sześcio-osiowe są jedynym realnym wyborem, gdy sekwencja formowania wymaga zmiany orientacji części pomiędzy etapami ({5}} odwrócenia-głęboko ciągnionej skorupy, aby uzyskać dostęp do przeciwnej strony, lub obrócenia wspornika w celu utworzenia kołnierzy na wielu ścianach.

Kompromisem-jest szybkość. Ramię sześcioosiowe-przenoszące wytłoczoną część po złożonej ścieżce ruchu zazwyczaj osiąga 6–15 SPM, czyli znacznie poniżej serwomechanizmów lub systemów trójosiowych. Większe i cięższe detale pogłębiają problem: zwiększona masa części plus-masa narzędzia na końcu-ramienia zwiększają obciążenia bezwładności, często wymuszając nawet niższe prędkości robocze w celu bezpiecznego zwalniania i dokładnego umiejscowienia.

Co zatem decyduje o wyborze pomiędzy tymi czterema typami systemów? Dominują trzy czynniki:

• Potrzeby związane z geometrią i orientacją części- jeśli część pozostaje płaska i porusza się prosto do przodu, serwomechanizmy wygrywają pod względem prędkości. Jeśli wymaga obrotu lub złożonej zmiany położenia, jedyną realistyczną opcją są roboty sześcio-osiowe.
• Masa i rozmiar części- cięższe i szersze części popychają Cię w stronę systemów poprzecznych lub robotów sześcioosiowych-o dużej ładowności. Lekkie części o masie poniżej 10 kg otwierają drzwi do szybszych opcji trójosiowych lub serwomechanizmów.
• Wymagane zmiany orientacji- sekwencje formowania wymagające odwracania, przechylania lub obracania części pomiędzy stacjami całkowicie eliminują opcje przenoszenia liniowego. Tylko sześcioosiowe ramiona przegubowe zapewniają pełną możliwość reorientacji.

Widmo skaluje się w sposób naturalny. Prosty robot obsługujący prasę z pojedynczym sześcioosiowym ramieniem załadowującym i rozładowującym, jedna stacja znajduje się na jednym końcu. W pełni zintegrowane linie wielo-stacyjne z serwotransferem poprzecznym działającym z szybkością 18 SPM znajdują się po drugiej stronie. Większość rzeczywistych aplikacji mieści się gdzieś pomiędzy -, a właściwy wybór mechanizmu określa, czy komórka osiągnie docelowy czas cyklu, czy też pozostawi przepustowość na stole.

Wybór mechanizmu to jednak tylko część układanki. Oprzyrządowanie, które faktycznie chwyta i przytrzymuje część między stacjami - na końcu-oprzyrządowania-ramienia -, stwarza własne wyzwania inżynieryjne, które różnią się w zależności od materiału, geometrii części i stopnia zmiany kształtu przedmiotu obrabianego w miarę postępów w etapach formowania.

Koniec-projektowania oprzyrządowania ramienia do zastosowań w matrycach transferowych

Ogólnie rzecz biorąc w robotyce, projektowanie EOAT jest stosunkowo proste: - podnieść obiekt, przesunąć go i odłożyć. W przypadku tłoczenia matrycowego problem się mnoży. Część, którą trzymasz na stacji trzeciej, w niczym nie przypomina tej na stacji pierwszej. Jest głębszy, ma inny kołnierz i jest pokryty smarem formującym. Projektowanie oprzyrządowania końca ramienia do tłoczenia matrycowego oznacza rozwiązanie ruchomego celu: każda stacja wytwarza inną geometrię, która wymaga własnej strategii chwytania.

Typy chwytaków do przenoszenia części tłoczonych

W zastosowaniach matryc przenoszących dominują trzy rodziny chwytaków, każdy dostosowany do innej charakterystyki części:

Zestawy przyssaweknajlepiej sprawdzają się na płaskich lub delikatnie zakrzywionych powierzchniach o wystarczającej powierzchni, aby zachować integralność uszczelnienia. Można je szybko uruchomić, są lekkie i pozostawiają minimalne ślady na wykończonych powierzchniach. Ograniczenie? Tworzące się smary, filmy olejowe i perforowana geometria niszczą niezawodność ssania. Jeśli Twoja część wychodzi ze stacji pobierania pokrytej olejem do tłoczenia i ma kołnierzowy obwód, przyssawki będą miały trudności z utrzymaniem się.

Chwytaki mechaniczne- w tym pneumatyczne chwytaki szczękowe i-palce sterowane serwo - fizycznie zaciskają przedmiot na określonych krawędziach lub elementach. Bez problemu radzą sobie z zaolejonymi częściami, nieregularnymi profilami i większymi ładunkami. Kompromisem jest-szybkość: uruchomienie szczęk dodaje milisekundy do każdego cyklu przenoszenia, a geometria części musi istnieć na każdym stanowisku.

Chwytaki magnetyczneoferują natychmiastową współpracę z materiałami żelaznymi i doskonale radzą sobie z płaskimi półfabrykatami lub lekko uformowanymi częściami stalowymi. Nie wymagają specjalnych właściwości chwytnych i dobrze tolerują warstwę smaru. Jednakże są one ograniczone do materiałów ferromagnetycznych, nie radzą sobie z aluminium ani stalą nierdzewną i mogą pozostawiać magnetyzm szczątkowy, który powoduje problemy w późniejszym montażu.

Oceniając zastosowania chwytaka podciśnieniowego i tłoczenia mechanicznego, należy wziąć pod uwagę następujące kryteria wyboru:

• Masa części- cięższe części preferują chwytaki mechaniczne z dodatnią siłą mocowania w porównaniu z systemami podciśnieniowymi ograniczonymi dostępną powierzchnią
• Czułość wykończenia powierzchni- Powierzchnie klasy A lub panele malowane wymagają-niebrudzących przyssawek lub miękkich-chwytaków kontaktowych, aby uniknąć śladów śladów
• Obecność smaru tworzącego- zastosowanie ciężkiego oleju zmniejsza skuteczność uszczelnienia próżniowego i często popycha projekt w stronę rozwiązań mechanicznych lub magnetycznych
• Ekspozycja na temperaturę- Części-tłoczone na gorąco przy transferze przekraczają 200 stopni, co wymaga-odpornych na ciepło materiałów narzędziowych i eliminuje standardowe przyssawki
• Ograniczenia czasowe cyklu- włączenie podciśnienia jest niemal natychmiastowe; mechaniczne uruchomienie szczęk dodaje 50–150 ms na cykl chwytania/zwalniania

Krytycznym wyzwaniem charakterystycznym dla konstrukcji matrycy EOAT do przenoszenia części tłoczonych jest postęp geometrii. Pusta stacja wejściowa jest płaska. Przy stacji trzeciej narysował ściany i kołnierz. Do piątego stanowiska cięcia przycinające usunęły materiał, na którym opierał się chwytak na wcześniejszych stanowiskach. Oznacza to, że każda stacja często wymaga innej konfiguracji chwytaka - lub uniwersalnej ramy narzędziowej z regulowanymi punktami podnoszenia, które dostosowują się do zmieniającego się kształtu części.

Zgodność chwytaka ma również większe znaczenie niż w typowych zastosowaniach typu „wybierz i- ułóż”. Części tłoczone noszą różnice wymiarowe w wyniku sprężynowania materiału, zmian grubości i efektów termicznych. Sztywny chwytak z zerową tolerancją błędu położenia albo nie będzie chwytał, albo napręży część. Dodanie zgodnych elementów - sprężynowych- palców, pływających uchwytów próżniowych lub-chwytaków serwo o ograniczonej sile - pozwala oprzyrządowaniu absorbować zmiany bez utraty dokładności umieszczania na następnej stacji.

Materiał-Szczegółowe uwagi dotyczące EOAT

Materiał przedmiotu obrabianego znacząco zmienia równanie doboru chwytaka. To, co doskonale sprawdza się w przypadku wytłoczek ze stali miękkiej, może uszkodzić aluminium lub całkowicie zawieść w przypadku-formowanej na gorąco stali borowej.

Aluminiumwymaga-niebrudzących chwytaków na całej powierzchni. Miękkie przyssawki z poliuretanowymi lub silikonowymi powierzchniami kontaktowymi są powszechnie stosowane przy wyborze chwytaków do linii przesyłowych do tłoczenia aluminium. Chwytaki mechaniczne, jeśli są używane, wymagają wkładek szczękowych z tworzywa sztucznego lub Delrin, aby zapobiec zarysowaniu powierzchni. Niższa sztywność aluminium oznacza również większe ugięcie części podczas przenoszenia, dlatego należy rozmieścić punkty podparcia, aby uniknąć trwałego odkształcenia podczas ruchów-z dużym przyspieszeniem.

Stal borowa tłoczona na gorąco-stanowi wyzwanie termiczne. Części opuszczają matrycę formującą w temperaturach znacznie powyżej 200 stopni, a oprzyrządowanie do przenoszenia musi przetrwać wielokrotne narażenie na ciepło bez degradacji. Standardowe gumowe przyssawki topią się. Niezbędne stają się-odporne na ciepło związki silikonowe, palce pokryte-ceramiką lub-chłodzone wodą chwytaki mechaniczne. Osłona termiczna samej ramy narzędziowej chroni czujniki, okablowanie i przewody pneumatyczne przed uszkodzeniami spowodowanymi promieniowaniem cieplnym.

Stal nierdzewnałączy w sobie dwa problemy: stosowanie intensywnego smaru i-gatunki nieferromagnetyczne, które eliminują chwytaki magnetyczne. Grube warstwy oleju, powszechne przy formowaniu stali nierdzewnej, zakłócają tworzenie się uszczelnienia próżniowego, powodując, że układy misek są zawodne. Chwytaki mechaniczne z ząbkowanymi lub radełkowanymi powierzchniami szczęk przecinają film olejowy, zapewniając pewny chwyt, - zamiast-możliwością znakowania na-niekrytycznych powierzchniach. W przypadku widocznych części inżynierowie często projektują w półfabrykacie specjalne wypustki chwytające, które są przycinane na późniejszych stanowiskach.

Ostatecznie projekt EOAT w procesie tłoczenia matrycowego nie jest decyzją jednorazową-. Jest to ćwiczenie inżynieryjne-po-stacji, które ewoluuje wraz z częścią w sekwencji jej formowania. Właściwe wykonanie oznacza, że ​​robot umieszcza części dokładnie i konsekwentnie. Błędne wykonanie oznacza awarie matryc, odpady i straty czasu cyklu, których nie może naprawić żadne dostrajanie synchronizacji -, co prowadzi nas do dokładnego wyjaśnienia, jak faktycznie działa synchronizacja między prasą a robotem.

Naciśnij-, aby-Wymagania dotyczące synchronizacji i integracji robota

Z każdą milisekundą, gdy tłok opada w kierunku stacji matrycy, system przesyłowy musi już być czysty. Ramię robota pozostające o 50 ms za długo w przestrzeni matrycy nie tylko uszkadza oprzyrządowanie, -, ale może zniszczyć prasę, część i koniec-oprzyrządowania-ramienia jednym pociągnięciem. Synchronizacja prasy z robotem w matrycy transferowej to niewidzialna inżynieria, która umożliwia wszystko inne: dokładne rozmieszczenie części, bezpieczny odstęp matrycy i stałe czasy cykli, skok po skoku.

Stosowane podejście do synchronizacji zależy całkowicie od rodzaju używanej prasy i ilości komunikacji w czasie rzeczywistym-obsługiwanej przez architekturę sterowania.

Synchronizacja-w oparciu o kamerę i-sterowanie serwomechanizmem

W konwencjonalnych prasach mechanicznych z kołem zamachowym o stałej-o stałej prędkości i układem hamulcowym ze sprzęgłem-synchronizacja opiera się na synchronizacji-krzywkowej. Enkoder obrotowy zamontowany na wale korbowym prasy w sposób ciągły informuje o położeniu kątowym. Sterownik robota odwzorowuje swój profil ruchu pod kątem określonych kątów korby: „rozpocznij wprowadzanie od 180 stopni, zakończ umieszczanie o 250 stopni, zwolnij przestrzeń matrycy o 310 stopni”. Robot traktuje skok prasy jak powtarzające się koło rozrządu i musi wykonać cały ruch transferowy w dozwolonym oknie kątowym.

Działa to niezawodnie przy stałych-stanach prędkości, ale wprowadza ograniczenia. Prasa pracuje ze stałą prędkością SPM, okno kątowe-nie podlega negocjacjom, a robot musi trafiać w wyznaczone miejsca w każdym cyklu, niezależnie od wahań ciężaru części lub opóźnień w uruchomieniu chwytaka. Jeśli system nie może konsekwentnie realizować transferów w oknie, należy zwolnić prasę lub przeprojektować ścieżkę ruchu.

Czas przenoszenia zrobotyzowanej prasy serwo działa inaczej - i oferuje znaczną przewagę. Ponieważ prasa serwo niezależnie kontroluje położenie i prędkość tłoka w trakcie skoku, może w rzeczywistości zatrzymać lub spowolnić tłok w górnym martwym punkcie, aby dać robotowi dodatkowy czas na przeniesienie. Prasa i robot działają raczej jako skoordynowane osie, a nie jako urządzenia nadrzędne-podrzędne. Sterownik robota i sterownik prasy udostępniają dane dotyczące pozycji w czasie rzeczywistym, umożliwiając prasie dostosowanie krzywej ruchu do rzeczywistego postępu robota, zamiast zakładać stały czas. Taka koordynacja umożliwia szybszą efektywną wydajność, ponieważ prasa nie marnuje czasu na czekanie w TDC na najgorszy-scenariusz przeniesienia, który może nie wystąpić w każdym cyklu.

Protokoły komunikacyjne i blokady zabezpieczające matrycę

Warstwa synchronizacji zależy od komunikacji poprzez magistralę polową pomiędzy sterownikami robota a sterowaniem prasy. W instalacjach zrobotyzowanego tłoczenia matrycowego dominują trzy protokoły:

• EtherCAT- przetwarza dane „w locie”, gdy pakiety przechodzą przez węzły sieci, zapewniając czasy cykli poniżej 1 ms przy minimalnym opóźnieniu. Elastyczność topologii sieci (linia, gwiazda, drzewo) sprawia, że ​​dobrze-nadaje się do złożonych komórek z wieloma-stanowiskami, w których urządzenia są rozproszone po całej linii prasy.
• PROFINET- Siemens-opracowany i szeroko wdrożony w europejskich prasach, oferujący deterministyczną komunikację z przewidywalnym czasem dostarczania pakietów. Jego siła polega na szybkim transferze danych-w czasie rzeczywistym, szczególnie w środowiskach już zbudowanych wokół sterowników PLC firmy Siemens.
• Sieć urządzeń- protokół oparty na CAN-powszechny w instalacjach w Ameryce Północnej, zwłaszcza na starszych liniach prasowych. Dobrze radzi sobie z komunikacją na poziomie-we/wy, ale brakuje mu szybkości cyklu EtherCAT lub PROFINET w przypadku zastosowań związanych z-szybkim transferem.

Wybór pomiędzyEtherCAT i PROFINET do komunikacji z robotem prasowymczęsto sprowadza się do istniejącej infrastruktury. Sklepy wyposażone w sterowanie prasami-firmy Siemens skłaniają się ku PROFINET, aby zapewnić bezproblemową integrację. Obiekty korzystające z architektur Beckhoff lub wielu-dostawców skłaniają się ku elastyczności-otwartego protokołu EtherCAT. Tak czy inaczej, magistrala musi dostarczać aktualizacje pozycji na tyle szybko, aby sterownik robota mógł zareagować w ciągu jednego cyklu prasy -, zwykle w czasie krótszym niż 4 ms w przypadku aplikacji działających z szybkością powyżej 15 SPM.

Blokada zabezpieczająca matrycę jest podstawą bezpieczeństwa całego systemu. Oto logika: przed każdym ruchem w dół sterownik prasy sprawdza, czy robot zgłosił „czysty” sygnał potwierdzający, że opuścił przestrzeń matrycy i osiągnął bezpieczną pozycję poza obwiednią ruchu transferowego. Jeśli sygnał ten nie dotrze w skonfigurowanym oknie czasowym - mierzonym w-stopniach kąta obrotu korby lub w milisekundach bezwzględnych -, prasa natychmiast się zatrzymuje. Żadnych wyjątków.

Solidna blokada zabezpieczająca matrycę do automatycznego przenoszenia wykorzystuje nadmiarowe potwierdzenie. Sterownik robota wysyła wyraźny sygnał, a niezależny czujnik (kurtyna świetlna, przełącznik zbliżeniowy lub laser do wykrywania-strefy) sprawdza, czy robot fizycznie znajduje się poza obszarem matrycy. Weryfikacja dwukanałowa- zapobiega wysyłaniu przez błąd oprogramowania w sterowniku robota fałszywego „kasowania”, który umożliwia prasie przejście do zajętej przestrzeni matrycy.

Wymagania dotyczące dokładności pozycjonowania przy transporcie robotycznym zazwyczaj wymagają ±0,5 mm lub więcej w punkcie umieszczenia. Powtarzalność - zdolność do osiągania tej samej pozycji po cyklu - często musi być jeszcze ciaśniejsza, w zakresie od ±0,1 do ±0,2 mm, aby zapobiec skumulowanemu dryfowi prowadzącemu do błędnych-trafień w kołki ustalające lub gniazda matryc. Zmiany temperatury w ramie prasy, wzrost temperatury ramienia robota w długich seriach i zużycie EOAT – wszystko to z biegiem czasu podważa te specyfikacje.

Dwie technologie dodają inteligencję wykraczającą poza czystą kontrolę pozycji:

• Umiejscowienie-kierowane wizjąKamery - zamontowane nad lub obok stacji matryc rejestrują położenie części w czasie rzeczywistym i przekazują poprawki przesunięcia do sterownika robota. Kompensuje to przesunięcie części podczas przenoszenia, poślizg chwytaka lub błąd pozycjonowania półwyrobu, zwiększając efektywną dokładność umieszczania w stopniu wykraczającym poza to, co zapewnia sama natywna powtarzalność robota.
• Wykrywanie siły-momentu obrotowegoCzujniki - zintegrowane z nadgarstkiem robota lub w EOAT wykrywają siły kontaktowe podczas umieszczania. Jeśli część napotka nieoczekiwany opór - źle ustawiony kołek ustalający, kula we wnęce matrycy lub poprzednia część, która nie została wyrzucona -, czujnik powoduje zatrzymanie, zanim robot wbije część w przeszkodę. Chroni to zarówno matrycę, jak i obrabiany przedmiot, zapewniając jednocześnie wczesne ostrzeganie o problemach z narzędziami, które w przeciwnym razie pozostałyby niewykryte, dopóki w dalszej części procesu nie pojawi się defekt jakościowy.

Razem te warstwy czujnikowe przekształcają system synchronizacji z czysto reaktywnego mechanizmu pomiaru czasu w proaktywną bramkę jakości. Robot nie tylko przesuwa części wystarczająco szybko, aby uniknąć uderzenia stempla, - ale potwierdza prawidłowe umieszczenie, wykrywa anomalie i chroni matrycę w każdym cyklu. To połączenie szybkości, precyzji i inteligencji sprawia, że ​​zrobotyzowany transfer jest opłacalny w środowiskach produkcyjnych, w których koszty naprawy matryc i ilość złomów bezpośrednio wpływają na rentowność programu.

Jednak całe to wyrafinowanie synchronizacji ma swoją cenę. Więcej czujników, więcej programowania, więcej konserwacji -, a w przypadku niektórych programów taki narzut jest po prostu nieuzasadniony. Wiedza o tym, gdzie technologia zawodzi, jest tak samo ważna, jak zrozumienie, gdzie się wyróżnia.

Ograniczenia i kiedy transfer robotyczny nie jest właściwym wyborem

Elastyczność, programowalność i złożona obsługa części sprawiają, że zrobotyzowane systemy przenoszenia są atrakcyjne na papierze. Ale oto, co rzadko podkreśla się w prezentacjach handlowych: w przypadku znacznej liczby programów do tłoczenia technologia ta zwiększa koszty i złożoność, nie zapewniając proporcjonalnego zwrotu. Wiedza o tym, kiedy nie stosować automatycznego stemplowania transferowego, jest tak samo cenna, jak wiedza o tym, kiedy pasuje.

Ograniczenia głośności i prędkości

Fizyka jest prosta. Przesuwanie oddzielnej części w przestrzeni za pomocą mechanizmu robotycznego zajmuje więcej czasu niż przesuwanie ciągłego paska o stałą odległość. Progresywne linie matryc rutynowo się utrzymują30 do 60+ uderzeń na minutę, podczas gdy zrobotyzowane cele transferowe zwykle działają od 6 do 25 SPM, w zależności od typu mechanizmu. Ta przerwa powiększa się przez miliony cykli.

Rozważmy prosty zamek produkowany w ilości 500 000 sztuk rocznie. Przy 40 SPM na matrycy progresywnej potrzebujesz około 210 godzin czasu prasowania. Ta sama część w zrobotyzowanym systemie przenoszenia pracującym z prędkością 15 SPM wymaga 556 godzin - prawie trzykrotnie większej niż wydajność prasy. Kiedy czas pracy na hali wiąże się z kosztami rzędu 200–400 dolarów za godzinę, ograniczenia prędkości automatycznego tłoczenia matrycowego przekładają się bezpośrednio na ekonomikę programu, który się nie zamyka.

Dedykowane mechaniczne prasy transferowe podlegają podobnemu porównaniu, ale wypadają lepiej pod względem prędkości. Pręty napędzane krzywką-pracujące z szybkością 20–30 SPM wypełniają lukę pomiędzy matrycami progresywnymi a systemami zrobotyzowanymi. W przypadku programów zawierających stabilne,-rodziny części, które nie wymagają częstej wymiany, transfery mechaniczne zapewniają wyższą przepustowość przy mniejszej liczbie trybów awarii i mniejszym nakładzie pracy związanym z programowaniem.

Kiedy wygrywają prostsze rozwiązania

Transfer robotyczny nie jest wszędzie złym wyborem -, ale jest złym wyborem w konkretnych, możliwych do zidentyfikowania scenariuszach. Jeśli Twój program spełnia którykolwiek z tych warunków, prawdopodobnie zwycięży prostsze podejście:

• Bardzo duża głośność, prosta geometria- części, które mogą pozostać przymocowane do paska nośnego na wszystkich stanowiskach formowania, znajdują się na matrycy progresywnej. Przewaga kosztu-sztuki w przypadku wielkości powyżej 250 000 sztuk rocznie jest trudna do pokonania.
• Małe, lekkie części, które nie wymagają zmiany orientacji- jeśli przedmiot obrabiany pozostaje w jednej płaszczyźnie podczas formowania i waży poniżej kilku kilogramów, mechaniczne pręty przenoszące przewyższają ramiona robotyczne pod względem szybkości i niezawodności.
• Docelowy czas cyklu powyżej 30 SPM- Żaden robot sześcioosiowy-i kilka drążków transferowych serwomechanizmów nie jest w stanie niezawodnie utrzymać tego tempa. Dedykowane układy mechaniczne ze stałym rozrządem krzywki są bardziej przewidywalne przy tych prędkościach.
• Ograniczona powierzchnia podłogi- matryca progresywna pracuje w pojedynczej prasie z zwartą linią cewek. Zrobotyzowane cele transferowe często wymagają dodatkowych ogrodzeń ochronnych, kopert zasięgu robota, regałów magazynowych EOAT i stref wolnych, które znacznie zwiększają powierzchnię.
• Programy-o ograniczonym budżecie, w których geometria części umożliwia formowanie-w oparciu o paski- jeśli Twoją część można wyprodukować na pasku bez operacji wtórnych, niższe koszty oprzyrządowania i integracji matryc progresywnych czynią je wyborem racjonalnym finansowo.

Istnieje również pytanie dotyczące przenoszenia robotycznego i stopniowego przerywania tłocznika-nawet wolumenowego, na które każdy inżynier produkcji powinien odpowiedzieć przed zainwestowaniem kapitału. Obliczenie progu rentowności porównuje całkowity koszt systemu (integracja prasy, robot, EOAT, programowanie, walidacja) z oszczędnościami na-elemencie wynikającymi ze zmniejszenia liczby operacji dodatkowych lub lepszego wykorzystania materiałów. W przypadku geometrycznie prostych części próg rentowności może być tak wysoki, że w przypadku Twojego programu nigdy się nie pojawi. Wczesne wykonanie obliczeń pozwala uniknąć kosztownych-przeróbek inżynieryjnych.

Złożoność programowania również zasługuje na uczciwe uznanie. Każda nowa część wprowadzana do zrobotyzowanej komory transferowej wymaga zaprogramowania ścieżki, sprawdzenia synchronizacji, symulacji kontroli-kolizji i kwalifikacji EOAT. Sklepy nieposiadające dedykowanych programistów robotów ponoszą koszty outsourcingu w wysokości 5 000–15 000 USD za nowy program oraz przestoje prasy związane z-walidacją maszynową. Natomiast matryce progresywne nie wymagają żadnego programowania - posuw taśmy jest mechaniczny, a jedyną zmienną konfiguracyjną jest skok posuwu.

Wymagania dotyczące umiejętności konserwacji również rosną. Linia matryc progresywnych wymaga-i-twórców matryc oraz operatorów pras. Zrobotyzowana komórka transferowa dodaje do obowiązków zespołu konserwacyjnego rozwiązywanie problemów z serwonapędami, diagnostykę sieci Fieldbus, kalibrację systemu wizyjnego i usuwanie usterek-specyficznych dla robota. W mniejszych sklepach, w których nie ma techników zajmujących się-specjalizacją, często obciążenie wsparciem jest nie do utrzymania.

Nawet elastyczność zmian - to główna zaleta transferu robotycznego - zasługuje na sprawdzenie w praktyce. Zamiana EOAT, załadowanie nowego programu robota i uruchomienie części weryfikacyjnych nadal zajmuje od 30 minut do dwóch godzin. To szybsze niż przezbrajanie mechanicznej prasy transferowej, ale nie jest to zero. W przeciwieństwie do matrycy progresywnej, która wytwarza dobre części już od pierwszego skoku po konfiguracji, system zrobotyzowany może wymagać kilku cykli precyzyjnego-dostrajania położenia, zanim części konsekwentnie trafią w lokalizatory matrycy zgodnie ze specyfikacją.

Wszystko to nie sprawia, że ​​transfer robotyczny jest technologią wadliwą. Dzięki temu jest to wyspecjalizowany produkt - zaprojektowany z myślą o programach, w których złożoność części, rozmiar lub różnorodność rodziny rzeczywiście wymagają elastycznej, zautomatyzowanej obsługi. Inżynierowie, którzy uzyskują najlepsze wyniki, to ci, którzy uczciwie oceniają, czy ich program rzeczywiście potrzebuje takiej możliwości, czy też sprawdzona, prostsza metoda zapewnia ten sam wynik przy niższym ryzyku i kosztach. Sam proces oceny przebiega według zorganizowanej ścieżki, którą warto szczegółowo zbadać.

Jak inżynierowie produkcji oceniają systemy tłoczenia transferowego

Potwierdziłeś zatem, że Twój program rzeczywiście wymaga przeniesienia z użyciem robota -, geometria części wymaga reorientacji, objętości uzasadniają inwestycję, a prostsze metody są niewystarczające. Gdzie zaczynasz? Wybór zrobotyzowanego systemu tłoczenia matrycowego nie jest decyzją podejmowaną w pojedynkę. Jest to sekwencja współzależnych wyborów, z których każdy ogranicza następny. Pomiń krok lub złóż błędną kolejność, a otrzymasz prasę, która nie może wyczyścić oprzyrządowania, robota, który nie będzie w stanie osiągnąć czasu cyklu, lub matryce, które nie zostały zaprojektowane z myślą o dostępie robotycznym.

Geometria części i analiza sekwencji procesu

Ocena zawsze zaczyna się od samej części, -, a nie od prasy, nie od robota i nie od budżetu. Oto uporządkowana sekwencja, którą stosują doświadczeni inżynierowie podczas określania systemu dla nowego programu:

1. Zdefiniuj geometrię części i kolejność formowania- mapuj każdy etap formowania, od płaskiego półfabrykatu do gotowej części. Zidentyfikuj głębokości rysowania, operacje przycinania, kąty kołnierzy i wszelkie stacje wymagające zmiany orientacji części. Ta kolejność określa liczbę stanowisk matryc i złożoność ruchów transferowych między nimi.
2. Określ wymagania dotyczące tonażu i wielkości złoża- oblicz siły formujące dla każdej stacji na podstawie właściwości materiału, współczynników rozciągania i powierzchni części. Stacja o najwyższym-tonażu określa minimalną wydajność prasy, a łączna liczba stacji wpływa na wielkość złoża. Wymagania dotyczące tonażu i wielkości złoża zrobotyzowanej matrycy transportowej muszą uwzględniać odstępy między stacjami, które pozostawiają miejsce na ścieżki wejścia i wyjścia robotów.
3. Analizuj potrzeby w zakresie obwiedni ruchu transferowego- zdefiniuj sposób przemieszczania się części pomiędzy każdą parą stanowisk. Prosta linia-? Podnoszenie pionowe nad elementami matrycy? Pełny obrót? Ta analiza pozwala określić, czy serwomechanizmy, systemy poprzeczek lub ramiona sześcioosiowe- nadają się do Twojego zastosowania.
4. Określ dokładność i powtarzalność pozycjonowania- ustal tolerancje rozmieszczenia na każdej stacji w oparciu o geometrię lokalizatora matrycy i tolerancje cech części. Dokładność wyrównania stacji-do{3}}przenoszenia matrycy zazwyczaj wymaga umieszczenia ±0,5 mm z powtarzalnością ±0,1–0,2 mm, aby uniknąć błędnych-trafień w kołki ustalające.
5. Oceń docelowy czas cyklu pod kątem możliwości systemu- porównaj wymagany SPM z realistyczną przepustowością potencjalnych mechanizmów transferu. Jeśli Twój plan głośności wymaga 18 SPM, a zakres ruchu wymaga artykulacji w sześciu-osiach, masz konflikt, który należy rozwiązać, zanim przejdziesz dalej.
6. Oceń wymagania dotyczące elastyczności wymiany- określ, ile rodzin części będzie działać w tym systemie, jak często mają miejsce zmiany i jakiej złożoności EOAT wymaga każda rodzina. Programy-o dużej różnorodności wymagają modułowych strategii narzędziowych i programów przechowywanych w celu szybkiego przywoływania.

Każdy krok posuwa się do przodu. Nie można określić dokładności pozycjonowania bez zrozumienia geometrii części. Nie można ocenić czasu cyklu bez znajomości obwiedni ruchu transferu. Nie można też ocenić potrzeb związanych z przezbrojeniem, nie wiedząc, ile rodzin części musi obsłużyć system. Inżynierowie, którzy na przykład próbują skrócić tę sekwencję, - od razu przeskakują do nacisku, kierując się przeczuciem, - często odkrywają niedopasowania podczas integracji, których usunięcie kosztuje sześciocyfrowy koszt.

Specyfikacja systemu i kryteria oceny dostawców

Po zdefiniowaniu specyfikacji technicznej uwaga skupia się na ocenie dostawców, którzy mogą dostarczyć matryce zaprojektowane pod kątem integracji z robotami. W tym miejscu wiele programów potyka się. Matryca, która doskonale sprawdza się przy obciążeniu ręcznym-lub w zastosowaniach progresywnych, może całkowicie zawieść w zrobotyzowanej celi transferowej, jeśli nie została zaprojektowana z myślą o odstępach dostępu, stałych odstępach między stacjami i stabilnej powtarzalności.

Oceniając kryteria oceny dostawcy matryc transferowych, poszukaj wykazanego zrozumienia tych wymagań integracyjnych:

• Zezwolenia na dostęp robotycznyKonstrukcje matryc - muszą uwzględniać ścieżki wejścia i wyjścia chwytaka bez kolizji ze strony kołków prowadzących, bloków piętowych lub elementów- górnej matrycy. JakMagazyn MetalFormingnotatki, kołki prowadzące umieszczone w tradycyjnych lokalizacjach zewnętrznych wymuszają dłuższe skoki zacisku i mniejsze prędkości transferu. Dostawcy doświadczeni w automatycznym przenoszeniu umieszczają kręgle i bloki piętowe w strategiczny sposób, aby zminimalizować zakłócenia w ścieżkach powrotnych palców.
• Wyrównanie stacji-do-stacji- wszystkie stacje matryc muszą utrzymywać stałą wysokość linii przejścia i wysokość zamknięcia w całym zestawie matryc. Różnice między stacjami zmuszają robota do kompensacji różnych pozycji osi Z-na każdym przystanku, co zwiększa złożoność programowania i zwiększa ryzyko błędów rozmieszczenia w długich seriach produkcyjnych.
• Stabilna powtarzalność w całej wielkości produkcji- zużycie matrycy, rozszerzalność cieplna i cykle konserwacji powodują dryft wymiarowy. Dostawcy, którzy projektują, korzystając z solidnych systemów lokalizacji,-odpornej na zużycie stali narzędziowej w punktach styku i dostępnych mechanizmów regulacyjnych, pomagają spełnić wymagania dotyczące zrobotyzowanego przenoszenia w ciasnych oknach rozmieszczenia.
• Zgodność krzywej ruchu transferu- projektant matrycy potrzebuje profili ruchu systemu przenoszenia (wysokość podnoszenia, odległość nachylenia, skok zacisku) przed rozpoczęciem szczegółowego projektowania. Dostawcy, którzy z góry żądają tych informacji i projektują odpowiednie odstępy, unikają kosztownych wykryć zakłócenia podczas testów.

Ten ostatni punkt zasługuje na podkreślenie. Krzywe ruchu przenoszenia i krzywe interferencji muszą być dostępne dla projektanta matrycy na początku projektu -, a nie po ukończeniu szczegółowego projektu. Dostawcy lubiąYICHEN, którzy specjalizują się w tłocznikach transferowych zaprojektowanych do formowania wielo-stanowiskowego i kompatybilnych z transferem robotycznym, włączają tę koordynację do swojego standardowego przepływu pracy. Skupienie się na większych i skomplikowanych geometrycznie częściach metalowych oznacza, że ​​układy matryc są opracowywane z wykorzystaniem zrobotyzowanych ścieżek dostępu, spójnego ustawienia stacji i stabilnej powtarzalności jako podstawowych parametrów projektowych, a nie późniejszych przemyśleń.

Praktyczny wniosek dla inżynierów uczących się, jak określić zrobotyzowany system tłoczenia matrycowego: jednocześnie na początku projektu zaangażuj dostawcę matryc i-dostawcę systemu transferowego. Matryca zaprojektowana niezależnie od mechanizmu przenoszenia prawie na pewno będzie wymagała modyfikacji - dodania kosztów, wydłużenia terminów i wprowadzenia ryzyka jakościowego, które właściwa koordynacja z góry całkowicie eliminuje.

Przy odpowiednich ramach oceny i stosunkach z dostawcami pozostałym wyzwaniem jest utrzymanie wydajności systemu zgodnie ze specyfikacją przez lata produkcji. To właśnie w tym miejscu nowe technologie - oparte na sztucznej inteligencji-monitorowanie jakości, konserwacja predykcyjna i symulacja cyfrowego bliźniaka - zaczynają na nowo kształtować to, co jest możliwe.

Nowe technologie i planowanie wdrożeń

Zautomatyzowana komórka do tłoczenia matrycowego, która działała bez zarzutu podczas uruchamiania, może po cichu wpaść w kłopoty przez tysiące godzin produkcji. Krawędzie matrycy zużywają się. Dokładność umieszczenia ulega pogorszeniu. Subtelny skok siły pozostaje niezauważony, dopóki liczba złomów nie wzrośnie i ktoś w końcu nie wyciągnie matrycy do kontroli. Następna generacja technologii tłoczenia transferowego nie tylko szybciej przenosi części, - ale obserwuje, uczy się i ostrzega, zanim problemy staną się kosztowne.

Sztuczna inteligencja-Włączona kontrola jakości i konserwacja predykcyjna

Systemy wizyjne typu Inline AI są obecnie wdrażane bezpośrednio na liniach pras transferowych i sprawdzają każdą część w samym oknie transferowym, -, a nie po opuszczeniu prasy. Kamery-o wysokiej rozdzielczości z oświetleniem strukturalnym rejestrują dane powierzchniowe i wymiarowe, gdy robot przemieszcza przedmiot między stanowiskami, klasyfikując defekty, takie jak pęknięcia, zmarszczki i dryf wymiarowy, w czasie krótszym niż 100 milisekund na klatkę. Dokładność wykrywania w tych systemach sięga99,5% lub więcej przy prędkości liniiw porównaniu z 55–85% w przypadku inspektorów-ludzi, w zależności od zmęczenia pracą na zmianie i rodzaju wady.

Tym, co sprawia, że ​​kontrola jakości AI w zrobotyzowanym stemplowaniu transferowym jest szczególnie skuteczna, jest czas. Ponieważ część jest już w ruchu pomiędzy stacjami, system wizyjny może ocenić wyniki formowania na etapach pośrednich - wyłapując rozwijające się pęknięcie na stanowisku trzecim, zanim część zostanie poddana dalszemu formowaniu na stanowiskach czwartym i piątym. Tradycyjna kontrola-końca-linii pozwala wykryć jedynie ukończoną wadę, po zużyciu całej energii formowania i czasu prasowania. Inline AI wychwytuje prekursor, umożliwiając natychmiastową regulację matrycy lub automatyczne odrzucanie części, zanim dalsze stacje spowodują pogorszenie uszkodzeń.

Konserwacja predykcyjna w procesie tłoczenia matrycowego opiera się na danych z pomiaru siły-momentu obrotowego, które są już obecne w wielu gniazdach robotycznych. Analizując trendy sygnatur sił zarejestrowanych w każdym położeniu, - siły kontaktowe, gdy część osadza się na kołkach ustalających, opór podczas zwalniania chwytaka, subtelne zmiany obciążenia w miarę zmiany geometrii części przez zużycie matrycy, - modele uczenia maszynowego identyfikują wzorce degradacji na kilka dni przed ujawnieniem się utraty jakości. Studium przypadku zakładu tłoczenia udokumentowało, że 68% nieplanowanych przestojów prasy można było zapobiec dzięki ostrzeżeniu z 4 do 48 godzinnym wyprzedzeniem, w oparciu o wzorce postępującego zużycia matrycy widoczne w metrykach jakości części na długo przed awarią narzędzia.

Praktyczny wpływ operacji matrycy transferowej jest znaczący:

• Redukcja złomu- wychwytywanie defektów na pośrednich etapach formowania eliminuje stratę czasu na prasowanie części już uszkodzonych. Zakłady zgłaszają redukcję ilości złomowań o 30–45% po wdrożeniu-monitorowania w czasie rzeczywistym.
• Przedłużenie życiaModele predykcyjne - śledzą postęp zużycia i zalecają serwisowanie w optymalnym czasie, a nie według ustalonych-harmonogramów liczby skoków, co pozwala odzyskać 8–15% żywotności matrycy, która w przeciwnym razie zostałaby utracona w wyniku przedwczesnej lub późnej interwencji.
• Zapobieganie nieplanowanym przestojom- cyfrowe systemy monitorowania bliźniaków przewidują 70–85% awarii z 6 do 36 godzinnym wyprzedzeniem, przekształcając awarie awaryjne w zaplanowane okresy konserwacji.

Cyfrowa symulacja bliźniaków do sprawdzania poprawności ruchu transferowego

Wyobraź sobie, że sprawdzasz całą sekwencję ruchów przenoszenia - ścieżek robota, synchronizację prasy, prześwity EOAT, strefy kolizji -, zanim pojedynczy kawałek stali uderzy w halę produkcyjną. Cyfrowa symulacja podwójnej matrycy transferowej sprawia, że ​​jest to raczej rutyna niż aspiracja.

Nowoczesne platformy symulacyjne łączą-dokładne z fizyką modele robotów z fotorealistycznym renderowaniem środowiska, aby wypełnić lukę między wydajnością-świata wirtualnego i rzeczywistego. Na przykład oprogramowanie RobotStudio HyperReality firmy ABB obsługuje oprogramowanieto samo oprogramowanie kontrolera, które jest używane w robotach fizycznych, osiągając około 99% korelacji pomiędzy symulowanym i rzeczywistym zachowaniem robota. Błędy pozycjonowania spadają z 8–15 mm typowych dla konwencjonalnych podejść symulacyjnych do około 0,5 mm przy kalibracji z absolutną dokładnością - mieszczącej się w granicach tolerancji umieszczenia wymaganych w procesie tłoczenia matrycowego.

Inżynierom planującym zrobotyzowaną celę transferową cyfrowa symulacja bliźniaków zapewnia trzy konkretne korzyści:

1. Weryfikacja ruchu transferu przed kompilacją- sprawdź, czy robot może wykonać pełny profil ruchu w dostępnym-oknie skoku prasy, łącznie z rampami przyspieszenia, zmianami orientacji i marginesami prześwitu matrycy. Wyłapanie problemu z zakłóceniami w symulacji kosztuje wiele godzin pracy inżynierskiej. Złapanie go podczas prób fizycznych kosztuje tygodnie i przeróbki narzędzi.
2. Skrócenie czasu uruchomienia- obiekty korzystające z kontrolerów-dokładnych cyfrowych bliźniaków zgłaszają nawet o 80% krótsze okresy uruchamiania, ponieważ programy robotów przenoszą się bezpośrednio z symulacji na sprzęt fizyczny przy minimalnym dostrajaniu-na maszynie.
3. Szkolenia z modeli AI w środowiskach wirtualnych- syntetyczne dane wygenerowane na podstawie fotorealistycznej symulacji trenują modele widzenia i percepcji bez konieczności wykonywania tysięcy fizycznych cykli produkcyjnych. Randomizacja domeny - automatycznie zmienia oświetlenie, położenie części i stan powierzchni - pozwala uzyskać solidne modele sztucznej inteligencji, które od pierwszego dnia uogólniają się na rzeczywiste warunki fabryczne.

Planowanie wdrożenia zrobotyzowanego tłoczenia transferowego

Sama technologia nie gwarantuje rezultatów. Inżynierowie, którym udało się wdrożyć robotyzację transferu, stosują celową strategię-rozwoju, zamiast próbować wdrożenia na pełną-skalę od pierwszego dnia. Oto praktyczna ścieżka naprzód:

Zacznij od analizy rodziny części.Przeprowadź audyt swojego obecnego i planowanego asortymentu części, aby określić, które rodziny rzeczywiście odnoszą korzyści z automatycznego przenoszenia - części wymagających reorientacji, głębokiego tłoczenia na wielu-stanowiskach lub częstej zmiany geometrii. Grupuj części według złożoności ruchu przenoszenia, a nie tylko tonażu lub materiału, aby określić, który typ systemu i strategia EOAT służy najszerszej rodzinie.

Wcześnie zaangażuj dostawców matryc.Projekt matrycy transferowej i specyfikacja systemu robotycznego muszą odbywać się równolegle, a nie sekwencyjnie. Luzy matrycy, odstępy między stacjami i spójność-linii przejścia zależą od znajomości obwiedni ruchu mechanizmu przenoszącego przed rozpoczęciem szczegółowego projektowania matrycy. Partnerzy lubiąYICHEN, którzy specjalizują się w matrycach do tłoczenia transferowego do złożonego formowania wielo-stanowiskowego, włączają zgodność dostępu robotycznego do swojego standardowego procesu projektowania, - zapewniając, że układ matryc uwzględnia ścieżki chwytaków i utrzymuje wyrównanie stanowisk--ze sobą, czego wymagają systemy robotyczne w celu zapewnienia stabilnej powtarzalności.

Pilot z częściami-o mniejszej złożoności.Wybierz program początkowy z umiarkowanymi etapami formowania (trzy do czterech stanowisk), prostymi ruchami przenoszenia i akceptowalnymi docelowymi czasami cyklu. Zbuduj zaufanie operatora, zweryfikuj swoje podejście do synchronizacji i ustal procedury konserwacji w możliwym do zarządzania zakresie przed skalowaniem do ośmiu-linii stacji działających z szybkością 18 SPM.

Stopniowo dodawaj inteligencję.W pierwszej kolejności zastosuj podstawowe blokady zabezpieczające matrycę i weryfikuj pozycję. Dodaj monitorowanie siły-momentu obrotowego, gdy dane bazowe ustalą normalne podpisy styków. Wprowadź inspekcję wizyjną AI po niezawodnym działaniu układu mechanicznego. Każda warstwa opiera się na zweryfikowanej wydajności, zamiast wprowadzać wiele niewiadomych jednocześnie.

Inżynierowie, którzy czerpią najwięcej ze zrobotyzowanego tłoczenia transferowego, traktują to jako wyzwanie związane z integracją systemu, a nie zakup komponentów. Prasa, robot, matryca, EOAT, synchronizacja, a teraz-monitorowanie oparte na sztucznej inteligencji – wszystko to współdziała ze sobą. Odizolowanie dowolnego elementu niewiele znaczy, jeśli interfejsy między nimi nie zostały od początku zaprojektowane razem. To-myślenie na poziomie systemowym - w połączeniu z doświadczonymi partnerami i zdyscyplinowaną sekwencją wdrożeniową - odróżnia komórki transferowe, które osiągnęły swoje cele, od tych, które pochłonęły lata rozwiązywania problemów, zanim spełniły swoje pierwotne obietnice.

Często zadawane pytania dotyczące automatycznego tłoczenia matrycowego

1. Jaka jest różnica pomiędzy zrobotyzowanym tłoczeniem transferowym a tłoczeniem progresywnym?

Progresywne tłoczenie matrycowe podaje ciągły pasek metalu przez zintegrowane stacje w jednym bloku matrycy, przy czym części pozostają przymocowane do paska nośnego aż do ostatecznego odcięcia. Zrobotyzowane tłoczenie matrycowe najpierw oddziela półfabrykaty, a następnie wykorzystuje roboty lub mechanizmy-napędzane serwo do fizycznego przenoszenia odrębnych detali pomiędzy niezależnymi stacjami matryc. To sprawia, że ​​zrobotyzowany transfer jest idealny w przypadku większych części, głębokich ciągnięć i geometrii wymagających reorientacji pomiędzy etapami formowania. Matryce progresywne doskonale radzą sobie z-prostymi częściami o dużej objętości, pracującymi z szybkością powyżej 30 SPM, podczas gdy przenoszenie zrobotyzowane zwykle odbywa się z prędkością 6–25 SPM, ale radzi sobie ze znacznie większą złożonością części.

2. Jak szybko mogą pracować zrobotyzowane systemy tłoczenia matrycowego w skokach na minutę?

Prędkość różni się znacznie w zależności od typu mechanizmu. Listwy przenoszące serwa osiągają 15-25 SPM przy produkcji liniowej małych i średnich części. Systemy poprzeczne obsługują szersze części przy 10-18 SPM. Transfery trójosiowe osiągają 12-30 SPM w przypadku kompaktowych części o złożonych profilach ruchu. Sześcioosiowe roboty przegubowe są najwolniejsze przy 6-15 SPM, ale oferują maksymalną elastyczność w zakresie reorientacji części. Masa części, odległość przenoszenia i zmiany orientacji zmniejszają osiągalną prędkość. Dla porównania, matryce progresywne rutynowo wytrzymują 30-60+ SPM, dzięki czemu są szybsze w przypadku prostych geometrii przy dużych nakładach.

3. Jakiej dokładności pozycjonowania wymagają zrobotyzowane systemy tłoczenia transferowego?

Większość zastosowań zrobotyzowanego tłoczenia matrycowego wymaga dokładności umieszczania wynoszącej plus minus 0,5 mm na każdym stanowisku matrycy, przy czym specyfikacje powtarzalności są jeszcze bardziej rygorystyczne na poziomie plus minus 0,1 do 0,2 mm. Te tolerancje zapewniają spójne osadzenie części na kołkach ustalających i gniazdach matrycy bez błędnych-uderzeń powodujących uszkodzenie narzędzi. Osiągnięcie i utrzymanie tych specyfikacji wymaga odpowiednich protokołów synchronizacji, strategii kompensacji termicznej, a często systemów rozmieszczania-za pomocą wzroku, które zapewniają-korekcję przesunięcia w czasie rzeczywistym do sterownika robota podczas produkcji.

4. Jak dokonać wyboru pomiędzy chwytakami próżniowymi, mechanicznymi i magnetycznymi do tłoczenia matrycowego?

Wybór chwytaka zależy od rodzaju materiału, wymagań dotyczących powierzchni, obecności smaru i wymaganego czasu cyklu. Przyssawki pasują do płaskich lub delikatnie zakrzywionych powierzchni z czystymi lub lekko naoliwionymi wykończeniami, zapewniając szybkie uruchamianie i minimalne ślady. Chwytaki mechaniczne radzą sobie z zaolejonymi częściami, nieregularnymi profilami i większymi ładunkami dzięki zaciskaniu wymuszonemu, ale dodają 50-150 ms na cykl. Chwytaki magnetyczne działają tylko na materiałach żelaznych, ale angażują się natychmiast i dobrze tolerują smary. Części aluminiowe wymagają nie-miękkich-niebrudzących chwytaków kontaktowych,-wytłaczana na gorąco stal borowa wymaga narzędzi odpornych na ciepło powyżej 200 stopni C, a stal nierdzewna zazwyczaj wymaga chwytaków mechanicznych, ponieważ filmy olejowe pokonują uszczelnienia próżniowe.

5. Kiedy NIE należy stosować automatycznego tłoczenia transferowego?

Transfer zrobotyzowany nie jest-opłacalny w przypadku prostych części o bardzo dużej-nakładowości, które mogą pozostać na ciągłym pasku, gdzie matryce progresywne zapewniają niższy koszt-sztuki powyżej 250 000 jednostek rocznie. Nie sprawdza się również, gdy docelowe cykle przekraczają 30 SPM, gdy części są małe i lekkie i nie wymagają zmiany orientacji, gdy powierzchnia podłogi jest ograniczona lub gdy budżet jest ograniczony, a geometria części pozwala na formowanie-pasków. Przed zatwierdzeniem inżynierowie powinni przeprowadzić analizę progu rentowności, porównując całkowity koszt systemu z oszczędnościami na-elemencie. Złożoność programowania i wymagania dotyczące umiejętności konserwacji systemów robotycznych również zwiększają koszty ogólne, których unikają prostsze podejścia.