Коротко

Автоматизація в галузі металоштампування еволюціонувала від простого механічного обслуговування до стану «центральної нервової системи» сучасних виробничих підприємств. Це вже не просто швидке виробництво; це комплексна інтеграція трьох основних компонентів: передового обладнання (сервопреси та роботи), інтелектуального програмного забезпечення (IIoT та прогнозуючі дані) та оптимізованих процесів (візуальний контроль та безпека). У цьому посібнику розглядається, як ці технології працюють разом для досягнення якості без дефектів та максимізації прибутковості.

Для керівників та інженерів заводів перехід до автоматизації означає відмову від окремих верстатів на користь повністю синхронізованої екосистеми. Використовуючи технології, такі як тандемні системи перенесення прес-у-прес та візуальна перевірка в реальному часі, виробники можуть подолати нестачу робочої сили, підвищити безпеку, вилучивши операторів із небезпечних зон, і досягти точності, необхідної за стандартами автотранспортних та авіаційних галузей.

Технологічна екосистема: не лише роботи

Основа будь-якої автоматизованої штампувальної лінії полягає у її апаратному забезпеченні. Хоча роботи є найбільш помітним компонентом, справжню потужність забезпечує інтеграція спеціалізованого обладнання, яке безперешкодно взаємодіє. Розуміння конкретних функцій сервоприводів і трансферних систем має вирішальне значення для вибору правильного обладнання для вашого підприємства.

Преси з сервоприводом проти механічних систем

Традиційні механічні преси працюють на основі фіксованої системи маховика, що обмежує гнучкість. Навпаки, технологія сервопрессу дозволяє точно керувати швидкістю та положенням повзунка в будь-якій точці ходу. Ця можливість дає виробникам змогу регулювати час витримки для певних операцій формування, зменшуючи пружне відновлення та покращуючи якість деталей. Контролюючи швидкість руху матриці та тиск у реальному часі, сервопреси можуть виготовляти складні геометрії, які були б неможливими за допомогою стандартних механічних систем.

Рішення для розшаровування на початку лінії (FOL)

Автоматизація починається на початку лінії. Процес розшаровування — відокремлення заготовок і подача їх у перший прес — потребує абсолютної надійності, щоб запобігти подвійній подачі заготовки, яка може призвести до катастрофічного пошкодження матриці. Два основні технології домінують у цій сфері:

• Магнітні роздувачі: Ефективні для феромагнітних матеріалів, але схильні забирати кілька аркушів одночасно, якщо масляна плівка завелика.
• Вакуумні системи з присосками: Надають перевагу через їхню точність. Як зазначають експерти у JR Automation , вакуумні присоски зменшують ризик подвійного затискання та забезпечують подачу окремого аркуша, що робить їх стандартом для високошвидкісних ліній.

Роботизований послідовний перенос між пресами (P2P)

Переміщення деталей між станціями в послідовній лінії часто є найбільшою «вузькою ділянкою». Сучасні системи P2P-переносу використовують високошвидкісних роботів із кількома осями, які синхронізуються з циклом преса. На відміну від жорсткої автоматизації, ці роботизовані системи забезпечують гнучкість для виробництва з великою номенклатурою та невеликими обсягами. Їх можна перевпрограмувати за кілька хвилин, щоб врахувати різні геометрії деталей, значно скоротивши час переналагодження — ключовий показник ефективності для сучасних штампувальних підприємств.

Розумне виробництво та дані: «Цифрова нервова система»

Однією лише апаратною частиною не вистачить без інтелекту для її керування. Розумне виробництво перетворює штампувальний завод на підприємство, що ґрунтується на даних, часто це називають Індустрія 4.0. Ця «цифрова нервова система» спирається на датчики та з'єднання для моніторингу стану обладнання та стабільності процесів у реальному часі.

Передбачуване обслуговування та промисловий Інтернет речей

Реактивне обслуговування — ремонт обладнання після його поломки — є дорогим і неефективним. Шляхом інтеграції датчиків промислового Інтернету речей (IIoT) виробники можуть контролювати ключові змінні, такі як вібрація двигуна, температура мастила та зусилля преса. Ulbrich підкреслює, як алгоритми передбачуваного обслуговування аналізують ці дані, щоб прогнозувати відмови обладнання за декілька днів або тижнів до їх появи. Цей перехід дозволяє службам обслуговування планувати ремонт у запланований час простою, значно підвищуючи загальну ефективність обладнання (OEE).

Роль цифрових двійників

«Цифровий двійник» — це віртуальна копія фізичного процесу штампування. До того, як буде оброблено хоча б один аркуш металу, інженери можуть моделювати весь процес виробництва у віртуальному середовищі. Це дозволяє їм виявляти потенційні колізії, оптимізувати траєкторії роботів та перевіряти часові цикли. Цифрові двійники скорочують етап проб і помилок під час фізичного запуску, забезпечуючи роботу автоматизованої лінії на піковій ефективності з першого дня.

Критичні точки інтеграції: комплектування стелажів та контроль

Найскладніші завдання в автоматизації часто виникають у кінці лінії (EOL). Коли готові деталі виходять із преса, їх необхідно перевірити, розмістити на стелажах і підготувати до відправлення, не створюючи вузьких місць.

Стратегії комплектування стелажів у кінці лінії (EOL)

Автоматизація процесу комплектування стелажів є надзвичайно складною через різноманітність транспортних контейнерів. Існує два основні підходи:

1. Повністю автоматичне комплектування стелажів: Роботизовані маніпулятори беруть готові деталі та розміщують їх безпосередньо у вантажні стелажі. Це вимагає точного положення прокладок і стелажів.
2. Гібридні системи: Ці системи дозволяють як ручне, так і автоматичне завантаження стелажів, забезпечуючи гнучкість. Однак вони потребують складної зонування безпеки (за допомогою світлових штор і сканерів), щоб оператори могли безпечно працювати поруч із роботами.

Системи перевірки за допомогою візійного контролю

Робот не може «побачити» неправильно встановлений стелаж або сторонній предмет без допомоги. Сучасні 3D-візійні системи є обов’язковими для підтвердження положення та цілісності стелажів перед розміщенням деталі. Ці системи сканують контейнер, щоб переконатися, що він вільний від перешкод і правильно орієнтований. Крім того, вбудоване візуальне інспектування перевіряє деталі на наявність поверхневих дефектів, тріщин або відхилень у розмірах безпосередньо після штампування, забезпечуючи поставку деталей без дефектів клієнту.

Бізнес-обґрунтування: повернення інвестицій, безпека та потужність

Інвестування в автоматизацію є значними капіталовкладеннями, але прибуток на інвестовані кошти (ROI) забезпечується вимірюваним зростанням ефективності, якості та використання робочої сили.

Безпека та підвищення кваліфікації працівників

Одним із найпереконливіших аргументів на користь автоматизації є безпека. Вилучивши операторів із лінії пресування, виробники усувають ризик важких травм рук та кінцівок. Крім того, Manor Tool підкреслює, що автоматизація не обов’язково призводить до скорочення робочих місць; натомість, вона сприяє підвищенню кваліфікації персоналу. Оператори переходять від повторюваних ручних операцій завантаження до більш високопродуктивних ролей, таких як програмування систем, контроль якості та технічне обслуговування.

Партнерство для успіху у високому обсязі виробництва

Для автота промислових OEM-виробників вибір партнера зі штампування часто залежить від його можливостей автоматизації та сертифікатів якості. Повністю автоматизоване підприємство може гарантувати необхідну продуктивність для масового виробництва, зберігаючи жорсткі допуски. Наприклад, Shaoyi Metal Technology використовує прецизійні технології та преси потужністю до 600 тонн, сертифіковані за IATF 16949, щоб подолати розрив між швидким прототипуванням і виробництвом у великих обсягах. Їхній підхід демонструє, як сучасні послуги з виготовлення можуть поставляти критично важливі компоненти, такі як важелі підвіски та каркаси, які відповідають суворим глобальним стандартам.

Майбутнє — це синхронізація

Автоматизація в галузі металоштампування перетворилася з конкурентної переваги на фундаментальний експлуатаційний стандарт. Майбутнє належить підприємствам, які можуть синхронізувати серводрайову точність із даними аналітики. Трактуючи лінію штампування як цілісну інтелектуальну систему, виробники можуть досягти головної мети виробництва: більша швидкість, нижчі витрати та ідеальна якість. З розвитком технологій можна очікувати ще глибшої інтеграції штучного інтелекту та машинного навчання, що ще більше зім'є межу між фізичним виробництвом і цифровою оптимізацією.

Поширені запитання

1. У чому різниця між жорсткою автоматизацією та роботизованим перенесенням?

Жорстка автоматизація використовує фіксовані механічні системи для переміщення деталей між пресами. Вона надзвичайно швидка, але позбавлена гнучкості, що робить її ідеальною для виробництва великих обсягів однотипних деталей. Роботизована передача використовує програмовані роботизовані руки, забезпечуючи трохи повільнішу швидкість, але значну гнучкість у виробництві з великою кількістю різних деталей, де конструкції часто змінюються.

2. Як технологія сервопресів покращує якість деталей?

Сервопреси дозволяють програмувати рух повзунка, тобто швидкість і тиск можна регулювати в різних точках ходу. Це дозволяє використовувати функцію «витримки», що зменшує пружне відновлення матеріалу та сприяє кращому формуванню металу, забезпечуючи вищу розмірну точність і кращу якість поверхні порівняно з традиційними механічними пресами.

3. Які основні переваги безпеки при автоматизації штампувальної лінії?

Основна перевага з точки зору безпеки — це фізичне відокремлення оператора від пресового устаткування. Автоматизовані системи виконують завантаження, переміщення та розвантаження важких гострих металевих деталей, значно зменшуючи ризик травм стиснення, порізів та ергономічного навантаження, пов’язаного з ручним обслуговуванням.