Kuva 1. CNC-taivutuksessa, joka tunnetaan yleisesti nimellä paneelitaivutus, metalli puristetaan paikoilleen ja ylä- ja alataivutusterät muodostavat positiiviset ja negatiiviset laipat.
Tyypillisessä peltiliikkeessä voi olla taivutusjärjestelmien yhdistelmä. Tietenkin taivutuskoneet ovat yleisimpiä, mutta jotkin kaupat investoivat myös muihin muovausjärjestelmiin, kuten taivutus- ja paneelitaittoon. Kaikki nämä järjestelmät helpottavat eri osien muodostamista ilman erikoistyökaluja.
Myös ohutlevymuovaus massatuotannossa kehittyy. Tällaisten tehtaiden ei enää tarvitse luottaa tuotekohtaisiin työkaluihin. Heillä on nyt modulaarinen linja jokaiseen muovaustarpeeseen, jossa paneelien taivutus yhdistetään erilaisiin automatisoituihin muotoihin kulmanmuovauksesta puristamiseen ja rullataivuttamiseen. Lähes kaikki nämä moduulit käyttävät pieniä, tuotekohtaisia työkaluja toimintojensa suorittamiseen.
Nykyaikaiset automaattiset metallilevyn taivutuslinjat käyttävät yleistä "taivutuksen" käsitettä. Tämä johtuu siitä, että ne tarjoavat erilaisia taivutustyyppejä, joita yleisesti kutsutaan paneelin taivutukseksi, joka tunnetaan myös nimellä CNC-taivutus.
CNC-taivutus (katso kuvat 1 ja 2) on edelleen yksi yleisimmistä prosesseista automatisoiduilla tuotantolinjoilla pääasiassa joustavuuden vuoksi. Paneelit siirretään paikoilleen robottivarrella (ominaisuuksilla "jalat", jotka pitävät ja liikuttavat paneeleja) tai erityisellä kuljetushihnalla. Kuljettimet toimivat yleensä hyvin, jos levyihin on aiemmin leikattu reikiä, mikä vaikeuttaa robotin liikkumista.
Kaksi sormea työntyy ulos pohjasta keskittääkseen osan ennen taivutusta. Sen jälkeen levy istuu puristimen alle, joka laskee ja kiinnittää työkappaleen paikalleen. Alhaalta kaartuva terä liikkuu ylöspäin luoden positiivisen käyrän ja ylhäältä kaartuva terä luo negatiivisen käyrän.
Ajattele taivutinta suurena C-kirjaimena, jonka molemmissa päissä on ylä- ja alaterät. Hyllyn enimmäispituus määräytyy kaarevan terän takana olevan kaulan tai "C":n takaosan mukaan.
Tämä prosessi lisää taivutusnopeutta. Tyypillinen laippa, positiivinen tai negatiivinen, voidaan muodostaa puolessa sekunnissa. Kaarevan terän liike on portaattomasti vaihteleva, joten voit luoda monia muotoja yksinkertaisista uskomattoman monimutkaisiin. Sen avulla CNC-ohjelma voi myös muuttaa taivutuksen ulkosädettä muuttamalla taivutetun levyn tarkkaa sijaintia. Mitä lähempänä sisäosa on kiinnitystyökalua, sitä pienempi osan ulkosäde on noin kaksi kertaa materiaalin paksuus.
Tämä muuttuva ohjaus tarjoaa myös joustavuutta taivutussarjoissa. Joissain tapauksissa, jos toiselta puolelta loppu taivutus on negatiivinen (alaspäin), taivutusterä voidaan poistaa ja kuljetinmekanismi nostaa työkappaleen ja kuljettaa sen myötävirtaan.
Perinteisellä paneelin taivutuksella on haittoja, varsinkin kun on kyse esteettisesti tärkeistä töistä. Kaarevat terät pyrkivät liikkumaan siten, että terän kärki ei pysy paikallaan taivutusjakson aikana. Sen sijaan sillä on taipumus vetää hieman, pitkälti samalla tavalla kuin levyä vedetään olkapään sädettä pitkin puristusjarrun taivutusjakson aikana (vaikka paneelin taivutuksessa vastusta ilmenee vain, kun taivutusterä ja pisteestä pisteeseen -osa koskettavat ulkopinta).
Syötä kiertokäyrä, joka on samanlainen kuin taittaminen erillisessä koneessa (katso kuva 3). Tämän prosessin aikana taivutuspalkkia pyöritetään siten, että työkalu pysyy jatkuvassa kosketuksessa yhteen työkappaleen ulkopinnan pisteen kanssa. Useimmat nykyaikaiset automatisoidut kääntötaivutusjärjestelmät voidaan suunnitella siten, että kääntöpalkki voi taipua ylös ja alas sovelluksen vaatimalla tavalla. Toisin sanoen niitä voidaan pyörittää ylöspäin positiivisen laipan muodostamiseksi, sijoittaa uudelleen pyörimään uuden akselin ympäri ja sitten taivuttaa negatiivista laippaa (ja päinvastoin).
Kuva 2. Perinteisen robottivarren sijaan tämä paneelin taivutuskenno käyttää erityistä kuljetinhihnaa työkappaleen käsittelyyn.
Jotkut kiertotaivutustoiminnot, jotka tunnetaan nimellä kaksoiskiertotaivutus, käyttävät kahta palkkia erikoismuotojen, kuten Z-muotojen, luomiseen, jotka sisältävät vuorotellen positiivisia ja negatiivisia taivutuksia. Yksipalkkijärjestelmät voivat taittaa nämä muodot pyörittämällä, mutta pääsy kaikkiin taittolinjoihin edellyttää arkin kääntämistä. Kaksoispalkkien kääntötaivutusjärjestelmä mahdollistaa pääsyn kaikkiin taivutuslinjoihin Z-taivutuksessa ilman levyn kääntämistä.
Pyörivällä taivutuksella on rajoituksensa. Jos automatisoituun sovellukseen tarvitaan erittäin monimutkaisia geometrioita, CNC-taivutus ja taivutusterien portaattomasti säädettävä liike on paras valinta.
Pyörimiskiertymisongelma esiintyy myös, kun viimeinen mutka on negatiivinen. Vaikka taivutusterät CNC-taivutuksessa voivat liikkua taaksepäin ja sivuttain, kääntyvät taivutuspalkit eivät voi liikkua tällä tavalla. Viimeinen negatiivinen mutka vaatii jonkun työntävän sitä fyysisesti. Vaikka tämä on mahdollista ihmisen toimenpiteitä vaativissa järjestelmissä, se on usein epäkäytännöllistä täysin automatisoiduissa taivutuslinjoissa.
Automatisoidut linjat eivät rajoitu paneelien taivutukseen ja taivutukseen – ns. vaakataivutusvaihtoehtoihin, joissa levy pysyy tasaisena ja hyllyt taitetaan ylös tai alas. Muut muovausprosessit laajentavat mahdollisuuksia. Näitä ovat erikoistoiminnot, joissa yhdistyvät puristusjarrutus ja rullan taivutus. Tämä menetelmä keksittiin tuotteiden, kuten rullakaihtimien, valmistukseen (katso kuvat 4 ja 5).
Kuvittele, että työkappaletta kuljetetaan taivutusasemalle. Sormet liu'uttavat työkappaletta sivusuunnassa harjapöydän yli ja ylemmän meistin ja alemman muotin välissä. Kuten muissakin automatisoiduissa taivutusprosesseissa, työkappale on keskitetty ja ohjain tietää, missä taittoviiva on, joten muotin taakse ei tarvita takakulmaa.
Taivutuksen suorittamiseksi puristusjarrulla, meisti lasketaan suulakkeeseen, taivutus tehdään ja sormet taivuttavat levyä seuraavalle taivutuslinjalle, aivan kuten käyttäjä tekisi puristusjarrun edessä. Toiminnolla voidaan myös suorittaa iskutaivutus (tunnetaan myös nimellä askeltaivutus) sädettä pitkin, aivan kuten perinteisessä taivutuskoneessa.
Tietenkin, aivan kuten jarrupuristin, huulen taivutus automaattisella tuotantolinjalla jättää jäljen taivutuslinjasta. Suurisäteisissä kaarteissa pelkän törmäyksen käyttö voi pidentää syklin aikaa.
Tässä tulee esiin rullataivutusominaisuus. Kun meisti ja meisti ovat tietyissä asennoissa, työkalu muuttuu tehokkaasti kolmirullaputken taivuttimeksi. Ylärei'in kärki on ylempi "tela" ja alemman V-suulakkeen kielekkeet ovat kaksi alatelaa. Koneen sormet työntävät arkkia luoden säteen. Taivutuksen ja rullauksen jälkeen ylempi meisti liikkuu ylös ja pois tieltä jättäen sormille tilaa työntää muovattua osaa eteenpäin työskentelyalueen ulkopuolelle.
Automatisoitujen järjestelmien mutkat voivat luoda nopeasti suuria, leveitä käyriä. Mutta joissakin sovelluksissa on nopeampi tapa. Tätä kutsutaan joustavaksi muuttuvaksi säteeksi. Tämä on patentoitu prosessi, joka on alun perin kehitetty alumiinikomponenteille valaistusteollisuudessa (katso kuva 6).
Saadaksesi käsityksen prosessista, mieti, mitä nauhalle tapahtuu, kun liu'utat sen saksien terän ja peukalon väliin. Hän vääntää. Sama perusidea pätee säädettävän säteen taivutuksiin, se on vain kevyt, lempeä työkalun kosketus ja säde muodostuu hyvin kontrolloidusti.
Kuva 3. Kääntämällä taivutettaessa taivutuspalkkia käännetään siten, että työkalu jää kosketuksiin levyn ulkopinnan yhteen kohtaan.
Kuvittele ohut aihio, joka on kiinnitetty paikoilleen, ja muovattava materiaali on täysin tuettu alla. Taivutustyökalu lasketaan alas, painetaan materiaalia vasten ja viedään kohti työkappaletta pitävää tarttujaa. Työkalun liike synnyttää jännitystä ja saa metallin "kiertymään" sen takana tietyn säteen verran. Metalliin vaikuttava työkalun voima määrää indusoituneen jännityksen määrän ja tuloksena olevan säteen. Tällä liikkeellä säädettäväsäteinen taivutusjärjestelmä voi luoda suurisäteisiä taivutuksia erittäin nopeasti. Ja koska yksi työkalu voi luoda minkä tahansa säteen (jälleen muodon määrää työkalun kohdistama paine, ei muoto), prosessi ei vaadi erikoistyökaluja tuotteen taivuttamiseksi.
Kulmien muotoilu peltiin on ainutlaatuinen haaste. Automaattisen prosessin keksintö julkisivulevymarkkinoille. Tämä prosessi eliminoi hitsauksen tarpeen ja tuottaa kauniisti kaarevia reunoja, mikä on tärkeää korkeille kosmeettisille vaatimuksille, kuten julkisivuille (katso kuva 7).
Aloitat tyhjästä muodosta, joka leikataan pois niin, että jokaiseen nurkkaan mahtuu haluttu määrä materiaalia. Erikoistunut taivutusmoduuli luo terävien kulmien ja tasaisten säteiden yhdistelmän vierekkäisiin laippoihin, mikä luo "taivutusta edeltävän" laajennuksen myöhempää kulmien muotoilua varten. Lopuksi kulmatyökalu (integroituna samaan tai toiseen työasemaan) luo kulmat.
Kun automaattinen tuotantolinja on asennettu, siitä ei tule kiinteää muistomerkkiä. Se on kuin legopalikoista rakentamista. Sivustoja voidaan lisätä, järjestää uudelleen ja suunnitella uudelleen. Oletetaan, että kokoonpanon osa vaati aiemmin toissijaista hitsausta nurkassa. Valmistettavuuden parantamiseksi ja kustannusten alentamiseksi insinöörit hylkäsivät hitsaukset ja suunnittelivat uudelleen niitatut liitokset. Tässä tapauksessa automaattinen niittausasema voidaan lisätä taittolinjaan. Ja koska linja on modulaarinen, sitä ei tarvitse purkaa kokonaan. Se on kuin lisäisi uuden LEGO-kappaleen suurempaan kokonaisuuteen.
Kaikki tämä tekee automaatiosta vähemmän riskialtista. Kuvittele tuotantolinja, joka on suunniteltu tuottamaan kymmeniä eri osia peräkkäin. Jos tällä linjalla käytetään tuotekohtaisia työkaluja ja tuotelinja muuttuu, työkalukustannukset voivat olla erittäin korkeat linjan monimutkaisuuden vuoksi.
Mutta joustavilla työkaluilla uudet tuotteet voivat yksinkertaisesti vaatia yrityksiä järjestämään Lego-palikoita uudelleen. Lisää lohkoja tähän, järjestä toiset uudelleen sinne ja voit juosta uudelleen. Se ei tietenkään ole helppoa, mutta tuotantolinjan uudelleenkonfigurointi ei myöskään ole vaikea tehtävä.
Lego on osuva metafora autoflex-linjoille yleensä, olipa kyse sitten eristä tai sarjoista. Ne saavuttavat tuotantolinjavalun suorituskykytason tuotekohtaisilla työkaluilla, mutta ilman tuotekohtaisia työkaluja.
Kokonaiset tehtaat on suunnattu massatuotantoon, eikä niiden saattaminen kokonaistuotantoon ole helppoa. Koko laitoksen uudelleen ajoittaminen voi vaatia pitkiä seisokkeja, mikä on kallista satoja tuhansia tai jopa miljoonia yksiköitä vuodessa tuottavalle laitokselle.
Kuitenkin joissakin suurissa metallilevyn taivutustöissä, erityisesti uusissa uutta liuskekiveä käyttävissä tehtaissa, on tullut mahdolliseksi muodostaa suuria määriä sarjoihin perustuen. Oikeasta sovelluksesta saatavat palkinnot voivat olla valtavat. Itse asiassa yksi eurooppalainen valmistaja on lyhentänyt toimitusaikoja 12 viikosta yhteen päivään.
Tämä ei tarkoita sitä, etteikö erästä sarjaksi muuntaminen olisi järkevää olemassa olevissa laitoksissa. Loppujen lopuksi toimitusaikojen lyhentäminen viikoista tunteihin tuottaa valtavan tuoton sijoitukselle. Mutta monille yrityksille ennakkokustannukset voivat olla liian korkeat tämän askeleen ottamiseksi. Uusille tai kokonaan uusille linjoille sarjapohjainen tuotanto on kuitenkin taloudellisesti järkevää.
Riisi. 4 Tässä yhdistetyssä taivutuskoneessa ja rullanmuovausmoduulissa levy voidaan sijoittaa ja taivuttaa meistin ja muotin väliin. Valssaustilassa meisti ja meisti on sijoitettu siten, että materiaali voidaan työntää läpi säteen muodostamiseksi.
Suunnitellessasi sarjaan perustuvaa suuren volyymin tuotantolinjaa harkitse huolellisesti syöttötapaa. Taivutuslinjat voidaan suunnitella vastaanottamaan materiaalia suoraan keloista. Materiaali kelataan auki, litistetään, leikataan sopivaan mittaan ja viedään leimausmoduulin läpi ja sitten erilaisten muotoilumoduulien läpi, jotka on suunniteltu erityisesti yhdelle tuotteelle tai tuoteperheelle.
Tämä kaikki kuulostaa erittäin tehokkaalta – ja se on eräkäsittelyä varten. Usein on kuitenkin epäkäytännöllistä muuttaa rullan taivutuslinja sarjatuotantoon. Erilaisten osien muodostaminen peräkkäin vaatii todennäköisesti erilaatuisia ja -paksuisia materiaaleja, mikä edellyttää kelojen vaihtamista. Tämä voi johtaa jopa 10 minuutin seisokkiin – lyhyt aika korkean/pienen erän tuotannossa, mutta paljon aikaa nopeassa taivutuslinjassa.
Samanlainen ajatus pätee perinteisiin pinoamiskoneisiin, joissa imumekanismi poimii yksittäisiä työkappaleita ja syöttää ne meisto- ja muotoilulinjalle. Niissä on yleensä tilaa vain yhdelle työkappaleen koolle tai ehkä usealle eri geometriselle työkappaleelle.
Useimpiin sarjapohjaisiin taipuisiin johtoihin sopii parhaiten hyllyjärjestelmä. Telinetorniin mahtuu kymmeniä erikokoisia työkappaleita, jotka voidaan syöttää tuotantolinjalle yksitellen tarpeen mukaan.
Automaattinen sarjapohjainen tuotanto vaatii myös luotettavia prosesseja, erityisesti muovauksen osalta. Jokainen ohutlevyn taivutuksen parissa työskennellyt tietää, että pellin ominaisuudet ovat erilaisia. Paksuus, samoin kuin vetolujuus ja kovuus, voivat vaihdella erästä toiseen, mikä kaikki muuttavat muovausominaisuuksia.
Tämä ei ole suuri ongelma taittoviivojen automaattisessa ryhmittelyssä. Tuotteet ja niihin liittyvät tuotantolinjat on yleensä suunniteltu ottamaan huomioon materiaalien vaihtelut, joten koko erän on oltava spesifikaatioiden mukainen. Mutta sitten taas, joskus materiaali muuttuu niin paljon, että linja ei voi kompensoida sitä. Tällaisissa tapauksissa, jos leikkaat ja muotoilet 100 osaa ja muutama osa on määrittelyn ulkopuolella, voit yksinkertaisesti ajaa viisi osaa uudelleen ja muutaman minuutin kuluttua sinulla on 100 osaa seuraavaa toimenpidettä varten.
Sarjapohjaisessa automatisoidussa taivutuslinjassa jokaisen osan on oltava täydellinen. Tuottavuuden maksimoimiseksi nämä sarjapohjaiset tuotantolinjat toimivat erittäin organisoidusti. Jos tuotantolinja on suunniteltu toimimaan peräkkäin, esimerkiksi seitsemää eri osaa, automaatio kulkee siinä järjestyksessä, rivin alusta loppuun. Jos osa 7 on huono, et voi vain ajaa osaa 7 uudelleen, koska automaatiota ei ole ohjelmoitu käsittelemään tätä yksittäistä osaa. Sen sijaan sinun on lopetettava rivi ja aloitettava alusta osasta numero 1.
Tämän estämiseksi automaattinen taittolinja käyttää reaaliaikaista laserkulmamittausta, joka tarkistaa nopeasti jokaisen taittokulman, jolloin kone voi korjata epäjohdonmukaisuudet.
Tämä laaduntarkastus on kriittinen sen varmistamiseksi, että tuotantolinja tukee sarjapohjaista prosessia. Prosessin parantuessa sarjapohjainen tuotantolinja voi säästää paljon aikaa lyhentämällä toimitusaikoja kuukausista ja viikoista tunteihin tai päiviin.
FABRICATOR on Pohjois-Amerikan johtava teräksenvalmistus- ja muovauslehti. Lehti julkaisee uutisia, teknisiä artikkeleita ja menestystarinoita, joiden avulla valmistajat voivat tehdä työnsä tehokkaammin. FABRICATOR on toiminut alalla vuodesta 1970.
Täysi digitaalinen pääsy FABRICATORiin on nyt saatavilla, mikä tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin teollisuuden resursseihin.
Täysi digitaalinen pääsy The Tube & Pipe Journaliin on nyt saatavilla, mikä tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin alan resursseihin.
Täysi digitaalinen pääsy The Fabricator en Españoliin on nyt saatavilla, mikä tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin teollisuuden resursseihin.
Andy Billman liittyy The Fabricator podcastiin kertoakseen urastaan valmistusteollisuudessa, Arise Industrialin taustalla olevista ideoista,…
Postitusaika: 18.5.2023