Chwytanie cienkich blach i unikanie podwójnych arkuszy

Podwójny arkusz to jedna z najdroższych usterek w tłoczni i przy prasach: wchodzi do narzędzia dwukrotna grubość, matryca ulega uszkodzeniu, a zatrzymanie linii trwa. Przy cienkich blachach i chwytaku magnetycznym ryzyko jest szczególnie wysokie, bo pole przenika przez blachę i działa na arkusze leżące niżej. Problem da się opanować, ale wymaga działania na kilku poziomach jednocześnie.

Skąd bierze się drugi arkusz

Przyczyn jest kilka i zwykle występują razem:

• pole magnetyczne wnika w stos i magnesuje kolejne arkusze, które przyciągają się wzajemnie,
• olej tłoczarski lub zabezpieczający tworzy między blachami warstwę, która przyciąga je siłami adhezji,
• wycinane krawędzie mają zadziory i tworzą mechaniczne zahaczenie,
• po cięciu na ścianach arkuszy zostaje namagnesowanie szczątkowe.

Fizyka jest prosta. Cienka blacha nie przenosi całego strumienia, więc część pola przechodzi przez nią dalej. Drugi arkusz zostaje przyciągnięty tą nadwyżką i jeśli sam jest dostatecznie lekki, unosi się razem z pierwszym.

Rozwarstwianie stosu

Najskuteczniejszym sposobem jest zadbanie o to, by arkusze nie przylegały do siebie przed chwytem. Stosuje się w tym celu trzy typowe rozwiązania.

Pierwsze to wachlarze magnetyczne. Ustawione po bokach stosu magnesy namagnesowują boczne krawędzie arkuszy jednoimiennie, więc blachy odpychają się i rozchylają. Drugie to nawiew powietrza z boku stosu, który wprowadza warstwę powietrza między arkusze i zmniejsza adhezję oleju. Trzecie to wibracje stołu lub wstrząsanie, które rozluźniają przyleganie.

Dobrze rozwarstwiony stos jest wstępem do wszystkiego pozostałego. Bez niego nawet najlepszy chwytak będzie sporadycznie pobierał dwa arkusze.

Separatory i regulacja siły

Chwytak magnetyczny można ograniczyć tak, by nie sięgał zbyt głęboko w stos. Sposoby są różne:

1. Zastosowanie chwytaka o mniejszej sile, dobranego do grubości arkusza, tak aby pole nasycone przez pierwszą blachę nie zdążyło podnieść drugiej.
2. Regulacja siły, jeśli konstrukcja na to pozwala: część modeli ma ustawialną siłę lub kilka poziomów, a elektromagnesy płynną regulację prądem.
3. Rozdzielenie pól: nabiegunniki o dobranej rozstawie skupiają pole przy powierzchni, a nie głęboko w stosie.
4. Pobieranie arkusza z brzegu stosu i przesunięcie bokiem, żeby oderwać go od następnego.

Większy chwytak nie jest rozwiązaniem. Siła potrzebna do uniesienia jednego arkusza powinna być uzasadniona jego masą i dynamiką ruchu. Obliczenia tego rodzaju pokazujemy w tekście o udźwigu chwytaka magnetycznego.

Chwytak wspierany mechanicznie

Dobre efekty daje połączenie magnesu z elementem mechanicznym. Najprostszy to ruch odrywający: robot pobiera arkusz, przechyla go lub wykonuje krótki ruch w bok, a drugi arkusz, który tylko przylgnął, spada albo się zsuwa. Bywa to realizowane specjalną trajektorią, nie osobnym osprzętem.

Innym rozwiązaniem są listwy lub palce, które opierają się o krawędź górnego arkusza. Podnoszone jest wtedy tylko to, co jest mechanicznie zaczepione. Takie rozwiązania są częściej stosowane tam, gdzie zadziory i olej utrudniają polegać wyłącznie na polu. O zasadach i granicach różnych konstrukcji więcej w artykule o tym, jak działa chwytak magnetyczny.

Wpływ cięcia i obróbki wstępnej

Źródłem kłopotów bywa nie chwytak, tylko to, co dzieje się przed nim. Blachy cięte nożycami mają zadziory po jednej stronie, więc ułożone w stosie zaczepiają się o siebie. Cięcie laserem zostawia na krawędzi cienką warstwę stopioną, a plazma zgorzelinę. Arkusze po cięciu mogą być też namagnesowane szczątkowo, jeśli przeszły przez uchwyty magnetyczne albo transport na magnesach.

Pomaga ułożenie stosu tak, aby zadziory były skierowane w tę samą stronę, a przy cięciu laserowym kontrola jakości krawędzi. Przy dużych seriach opłaca się też rozmagnesowanie arkuszy w przelotowym rozmagnesowniku, bo namagnesowanie szczątkowe zwiększa przyleganie wszystkich blach w stosie.

Warto prześledzić również samo składowanie. Stos na palecie, który stoi kilka dni w wilgotnym otoczeniu, przyjmuje wilgoć między arkusze i klei się mocniej. Krótszy czas magazynowania lub przekładki papierowe w trakcie transportu często zmieniają statystykę podwójnych arkuszy bardziej niż wymiana chwytaka.

Kontrola podwójnego arkusza

Nawet przy dobrej prewencji zakłada się, że czasem się zdarzy. Dlatego linia powinna mieć detekcję, zanim blacha trafi do maszyny. Spotyka się kilka metod:

• pomiar grubości czujnikiem indukcyjnym lub wiroprądowym, który porównuje sygnał z wartością dla pojedynczego arkusza,
• pomiar ultradźwiękowy, który wykrywa przerwę lub drugą warstwę,
• pomiar masy na wadze lub przez prąd silników robota,
• czujnik laserowy mierzący grubość zestawu na krawędzi.

Detekcja ma sens, jeśli po wykryciu błędu robot ma gdzie odłożyć nadmiarowy arkusz. Zwykle jest to stanowisko odrzutu albo stół, na którym oba arkusze zostają rozdzielone. Samo zatrzymanie linii bez przewidzianej reakcji powoduje przestoje.

Warunki, które trzeba zmierzyć

Skuteczność można ocenić na podstawie kilku wskaźników: odsetek cykli z podwójnym arkuszem na tysiąc, odsetek cykli bez pobrania i średni czas odzyskiwania po błędzie. Warto je zbierać dla różnych partii materiału, ilości oleju i wysokości stosu, ponieważ problem często pojawia się przy partii z zadziorami albo po zmianie dostawcy. Jeżeli zmienia się grubość blachy w wyrobie, siłę i detekcję trzeba przestawić na odpowiednie wartości, co wymaga receptur w sterowniku.

Sprzęt dostępny na rynku jest zróżnicowany. Wśród propozycji pojawiają się chwytaki do blach, rur i profili w wersjach z różnym rozstawem nabiegunników, i to właśnie rozstaw oraz grubość zakresu pracy należy porównać z cienką blachą, którą linia faktycznie przerabia.

Przykład rozumowania

Załóżmy, że linia przetwarza blachę o grubości 0,8 mm w arkuszach o masie około 3 kg, a chwytak ma siłę dużo większą od potrzebnej. Przy takiej nadwyżce pole przenika do drugiego arkusza i podnosi go razem z pierwszym. Zmniejszenie siły do wartości około dwukrotności masy z uwzględnieniem przyspieszeń zwykle wystarcza, by drugi arkusz pozostał na stosie, o ile stos jest rozwarstwiony. Wartości te to przykład toku myślenia, a nie gotowa nastawa: właściwe ustala się próbą na materiale z produkcji, z uwzględnieniem oleju i zadziorów.

Taki sposób pracy ma przewagę nad ręcznym dostrajaniem od razu na hali. Najpierw obliczenie, potem seria prób z zapisem wyników, wreszcie zamrożenie nastaw w recepturze dla danej grubości.

Lista kontrolna wdrożenia

• Zmierz minimalną i maksymalną grubość blachy oraz spodziewane zadziory.
• Sprawdź ilość i rodzaj oleju na arkuszach.
• Zainstaluj rozwarstwianie dopasowane do materiału.
• Dobierz siłę chwytaka do jednego arkusza z zapasem, bez przesady.
• Zaplanuj trajektorię z ruchem oddzielającym.
• Dodaj czujnik grubości i procedurę odrzutu.
• Przetestuj na gorszych partiach, nie tylko na idealnych.