Abstrakt:Vzostup Industry 4.0 a automatizovanej montáže mení požiadavky na spojovacie prvky. Tento článok skúma kritické rozhranie medzi mechanickými spojovacími prvkami a robotikou so zameraním na dizajn pre automatizáciu, -opravovanie chýb, inteligentné spojovacie prvky integrované do senzorov{{3} a kontrolu kvality- založenú na údajoch. Poskytuje výhľadovú-analýzu pre výrobcov, ktorí integrujú upevňovacie procesy do inteligentných výrobných liniek.
Automatizovaný imperatív: rýchlosť, presnosť a dáta
Štvrtá priemyselná revolúcia, ktorú charakterizujú kybernetické{0}}fyzikálne systémy a inteligentná výroba, kladie nové a prísne požiadavky na skromný spojovací materiál. Pri ručnej montáži môže pracovník kompenzovať drobné rozmerové odchýlky, cítiť krížové{2}}závitovanie a uplatniť „úsudok“. Robot alebo automatizovaný jazdný nástroj takúto intuíciu nemá; vyžaduje absolútnu konzistentnosť a je navrhnutý-v usmerneniach. Náklady na jednu chybu upevnenia v automatizovanej linke-vynechaný spoj,{7}}skrutka s krížovým závitom spôsobujúca zaseknutie alebo pod{8}}nedostatočne utiahnutý kritický spoj- môžu zastaviť celú výrobnú bunku a spôsobiť obrovské prestoje. Preto musia byť spojovacie prvky pre automatizáciu navrhnuté nielen pre ich konečnú funkciu, ale aj presamotný proces inštalácie. To si vyžaduje partnerstvo medzi výrobcom spojovacích materiálov a automatizačným inžinierom už od prvých fáz návrhu.
Navrhovanie pre robotickú a automatickú manipuláciu
Cesta začína dlho predtým, ako spojovací prvok dosiahne spoj. Musí byť navrhnutý na spoľahlivú manipuláciu pomocou vibračných misiek, zberných-a{2}}jednotiek a automatických podávačov.
Geometrická konzistencia:Robotické uchopovače vyžadujú vysoko konzistentné rozmery hlavy, priemery ramien a absenciu otrepov. Často sú potrebné prísnejšie tolerancie ako štandardné komerčné triedy.
Povrchová úprava a mazivosť:Kontrolovaná, konzistentná povrchová úprava (napr. ľahký olejový alebo fosfátový náter) zaisťuje spoľahlivé podávanie a zabraňuje prilepeniu alebo zaseknutiu dielov v podávačoch. To tiež poskytuje stabilný koeficient trenia pre presnú konverziu krútiaceho momentu-na-napätie.
Orientačné vlastnosti:Problematické sú asymetrické časti. Uprednostňujú sa konštrukcie, ktoré sú prirodzene orientované štandardným podávacím zariadením (ako šesťhranné hlavy). V prípade špeciálnych dielov môžu funkcie, ako sú plochy alebo značky, pomôcť systémom robotického videnia.
The Science of Error-Proofing (Poka-jarmo) v upevňovaní
Základným princípom automatizovanej montáže je navrhnutie možnosti chýb.
Dizajn vlákna:Olovo-v skoseniach musí byť presné a veľkorysé, aby zaviedlo skrutku do matice alebo otvoru so závitom bez vychýlenia. Robotické závity sú často jemnejšie tolerované.
Optimalizácia systému pohonu:Zatiaľ čo šesťhranné nástrčky sú bežné, špecializované systémy pohonu ako Torx® alebo Polydrive® ponúkajú vyšší záber, zníženú vačku- (preklzávanie) a schopnosť prenášať vyšší krútiaci moment spoľahlivejšie na upevňovač, čím chránia nástroj aj hlavu upevňovača.
Funkcie pripravené na-senzor:Niektoré upevňovacie prvky sú navrhnuté s malými priehlbinami alebo inými prvkami, ktoré umožňujú systémom strojového videnia potvrdiť prítomnosť a v niektorých prípadoch overiť správne usadenie skôr, ako sa nástroj zapojí.
Inteligentné spojovacie prvky a spoj{0}}poháňaný údajmi
Vrcholným vyjadrením upínania Industry 4.0 je integrácia snímania priamo do spojovacieho prvku, čím vzniká a„inteligentného kĺbu“.
Podložky s priamou indikáciou napätia (DTI):Tieto podložky majú výstupky, ktoré sa predvídateľne sploštia pri uťahovaní skrutky. Jednoduchý go/no{1}}merací prístroj alebo kamera so strojovým videním môžu overiť, či sa dosiahlo správne upínacie zaťaženie, pričom poskytuje 100 %-overenie procesu.
Vstavané spojovacie prvky-senzora:Nové technológie vkladajú mikro-senzory (napr. tenzometre, RFID čipy, piezoelektrické prvky) do spojovacieho prvku alebo podložky. Tieto môžu:
Nepretržite monitorujte predbežné zaťaženie v reálnom čase-počas služby, čo umožňuje prediktívnu údržbu.
Prenáša údaje o vibráciách, teplote alebo stave korózie.
Uložte jedinečný digitálny odtlačok prsta s inštalačnými údajmi (krútiaci moment, uhol, dátum, operátor).
Proces-Integrované monitorovanie:Samotný upevňovací nástroj sa stáva dátovým uzlom. Modernéelektrické servo-pulzné nástrojealeboprevodníkové skrutkovačezaznamenávajte a zaznamenávajte kľúčové parametre pre každý spojovací prvok: konečný krútiaci moment, uhol, medzu klzu a vstup energie. To vytvára kompletnú digitálnu stopu pre každý kritický spoj, čo umožňuje štatistické riadenie procesu (SPC) a okamžitú detekciu posunu procesu.
Úloha výrobcu spojovacích materiálov v digitálnej nite
Aby mohli slúžiť inteligentnej továrni, výrobcovia ako Hangzhou Balianfang sa musia vyvíjať. Stávajú sa poskytovateľmiinžinierske upevňovacie riešenianielen hromadné komodity. To zahŕňa:
Pokročilá metrológia:Použitie 3D optického skenovania a automatizovanej vizuálnej kontroly na zaručenie mikroskopickej rozmerovej konzistencie potrebnej na kŕmenie.
Spolu{0}}inžinierstvo:Priama spolupráca s klientskymi tímami pre automatizáciu pri navrhovaní vlastných spojovacích prvkov optimalizovaných pre ich špecifickú robotickú bunku.
Poskytovanie údajov:Dodávanie spojovacích prvkov s prepojenými digitálnymi dvojčatami-dátovými paketmi obsahujúcimi certifikáty materiálu, čísla šarží a optimálne parametre jazdy, ktoré možno nahrať priamo do riadiaceho systému montážnej linky.
Kitting a sekvenovanie:Dodávanie spojovacích prvkov vopred-roztriedených, v presných množstvách a v správnej orientácii na kotúčoch, páskach alebo vlastných časopisoch, ktoré sa zapájajú priamo do automatického nástroja.
Záver: Spojovacie prvky ako faktory umožňujúce autonómiu
V inteligentnej továrni spojovací prvok prechádza z pasívneho komponentu do aktívneho dátového bodu a je kritickým prvkom bezproblémovej automatizácie. Jeho špecifikácia teraz zahŕňa nielen statickú pevnosť a odolnosť proti korózii, ale ajpodávateľnosť, jazdné vlastnosti, overiteľnosť a sledovateľnosť. Prijatím princípov Design for Automation (DFA) a partnerstvom s pokrokovo{1}}mysliacimi výrobcami schopnými presnej výroby a integrácie údajov môžu priemyselné odvetvia odomknúť nové úrovne rýchlosti montáže, zabezpečenia kvality a prevádzkovej inteligencie, pričom plne realizujú prísľub Industry 4.0.