ロボットの密閉型鍛造への統合は、製造の風景を再構築し、生産性、精度、職場の安全性に非推奨の利益をもたらします。航空宇宙、自動車、防衛などの産業として、これまで以上に高品質で厳しい公差を要求するメーカーは、競争を維持しながら、これらの要件を満たすための自動化に向けています。 この記事では、ロボットシステムが閉鎖した金型の加工を加工する方法を説明します。材料の処理から最終仕上げまで、この利点、課題、およびトレンドを調べます。この定義は、この進化を決定します。

閉鎖した理解は鍛造材死にます

閉鎖したダイスの鍛造材は、また印象のダイスの鍛造材として知られて、熱したワークが望ましい部分の形を含んでいる2つのダイス間で圧縮されるプロセスです。ダイスは材料を十分に囲んで、それをキャビティに流れ、複雑な幾何学で取るために強制します。この方法は優秀な機械特性、良い穀物構造および最低の無駄が付いている部品を、それ作ります高力適用のための好まれた選択を作り出します。

プロセス工程

  1. :]] 金属の小切手か空白は、プラスチック性を改善し、流れの圧力を減らすために特定の温度範囲に熱されます。
  2. プレフォーミング:]] 加熱されたワークは、最終印象の材料を配布するために、初期のシェーピング(例えば、ロール鍛造または遮断器ダイ)を受けることができます。
  3. [] フィナル鍛造材:[]]] プレフォームは、閉じたダイに置き、高圧下で圧縮され、多くの場合、複数のブローまたはプレスで、キャビティを埋めます。
  4. [:]]]の部分材(フラッシュ)は、通常、トリムプレスで別の操作で削除されます。
  5. 仕上げ:]] 鍛造部分は熱処理、ショットブラスト、加工、検査を受けることができます。

素材・用途

クローズドダイ鍛造は、炭素および合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、およびスーパー合金を含む金属の広い範囲に対応しています。 典型的な部品には、ロッド、クランクシャフト、ギア、タービンブレード、バルブ本体、および構造航空宇宙部品を接続する。 プロセスは、鋳造や在庫から加工と比較して、優れた強度と重量比と疲労抵抗を提供します。

鍛造におけるロボティクスの役割

ロボティクスは、クローズドダイ鍛造サイクルのあらゆるステージに一貫性とスピードの新たなレベルをもたらします。繰り返し、物理的に要求されるタスクを自動化することで、メーカーはより高いスループットを達成し、分散性を低下させることができます。以下は、ロボットシステムが価値を付加する重要な領域です。

物質的な処理およびローディング

グリップパーや吸引カップを装備したロボットアームは、炉や誘導加熱器から熱したビレットを取得し、それらを金型に転送します。 これらのシステムは、高温環境で動作し、耐熱エンドのフェクターと保護エンクロージャを使用して、多くの場合、。 ビジョンガイドロボットは、ランダムに配置されている場合でも、ビレットを見つけることができます、複雑な固定なしで柔軟な供給を有効にします。

潤滑およびクリーニングを死にます

金型寿命を延ばし、表面品質を維持するために、ロボットと一体化された自動スプレーヤーは、サイクル間で一貫して潤滑剤とクーラントを適用します。 一部のシステムは、各鍛造ブローの前に、金型のキャビティからスケールや破片を除去するために、ロボットブラシやエアジェットを使用して、さまざまなシステムも使用されます。

プレス操作とパート転送

多段式鍛造段取りでは、プレフォームから金型を加工し、プレスを加工します。部品を正確にインデックス化し、正しい方向性を確保し、サイクル時間を削減できます。コラティブロボット(コボット)は、検査や調整のために、人間の相互作用がまだ必要である、より低いトン数操作に使用されます。

ポスト鍛造加工

鍛造後、ロボットは、焼入れ、焼戻し、ショットブラスト、およびビジュアル検査用の部品を処理します。レーザースキャナーを使用して自動寸法チェックを行い、測定機(CMM)を調整することで、プロセス制御のリアルタイムフィードバックを提供します。

ロボティクスの統合の利点

クローズドダイ鍛造におけるロボットの自動化へのシフトは、複数の寸法にわたって測定可能な改善をもたらします。このようなシステムを導入したメーカーが、以下のメリットを一般的に報告しています。

生産性の向上

ロボットはメンテナンスやシフト変更のために、最小限のダウンタイムで24時間365日稼働させることができます。 1つのロボットセルは、複数の人員を交換し、部品複雑性に応じて30〜50%以上の出力をブーストすることができます。 一貫した速度と繰り返し性は、サイクルタイムの変動を低下させ、より緊密なスケジューリングとより高いスループットを可能にします。

精密・品質の向上

ロボティック配置エラーは通常、±0.1 mm以上の人的能力です。この精度は、フラッシュの変動を減らし、摩耗を死ぬし、二次加工の必要性を削減します。自動プロセスは、オペレータの疲労の影響を排除し、すべての部分が同じ高い標準を満たしていることを確認します。

安全性の向上

鍛造環境は、極端な熱、重負荷、高速移動プレス、および反復運動傷害を含みます。 これらの危険なゾーンから労働者を除去することにより、ロボティクスは、焼跡、破砕、および人間工学的障害のリスクを大幅に削減します。 安全評価センサーと自動細胞の近くで、さらに人員を保護する。

コスト効率

ロボット機器や統合における初期投資は実質的に可能ですが、細胞ごとの100,000～500,000ドルの長期リターンは、長期リターンが補うものです。 省力化、スクラップ削減、エネルギー消費量削減(最適化された加熱サイクルによる)、および減少した金型メンテナンスコストは12～24ヶ月の返金期間に寄与します。

重要な課題と考察

明確な利点にもかかわらず、既存の鍛造材加工にロボットを組み込むことは障害物なしではいません。製造業者は、特定の条件を慎重に評価し、次の課題を計画しなければなりません。

高初期投資

コストは、ロボット自体だけでなく、エンドのフィールダー、ガード、ソフトウェア、センサー、および統合サービスを含みます。 小規模または中規模のフォージの場合、これは重要な障壁になる可能性があります。 しかし、自動化アップグレードのためのリースオプションと政府の助成金は、上面の負担を軽減することができます。

システム複雑化と統合

鍛造ラインは、多くの場合、カスタム設計され、ロボットの改造は、材料の流れを再設計し、制御を押し、安全システムを必要とします。 従来のPLCとロボットを横断し、コントローラをプレスする際は、専門的なプログラミングスキルを要求する場合があります。 徹底的な先行シミュレーションと検証プロセスは、コストの間違いを避けるために不可欠です。

スキルの労働力要件

ロボティックシステムには、プログラマー、メンテナンス技術者、およびロボット工学と鍛造冶金学の両方を理解したプロセスエンジニアが必要です。この分野における業界は、才能ギャップに直面しています。ベンダーのトレーニングプログラムや技術学校とのパートナーシップを通じて、既存の人材をアップスキリングすることは、共通の戦略です。

環境・メンテナンスの要因

鍛造工場での高温、ほこり、スケール、振動はロボットの構成寿命を短くすることができます。 ヒートシールドを使用して、IP65評価またはより高いエンクロージャを指定し、予期しないメンテナンスルーチンを実装して稼働時間を確保する必要があります。 グリップとビジョンシステムの定期的な校正も、懲戒処分が必要です。

テクノロジーと未来のトレンドを融合

ロボット鍛造におけるイノベーションの次の波は、人工知能、高度なセンサー、デジタルツイン技術によって駆動されます。これらの開発は、より適応性、効率的、自己最適化を生むように約束します。

人工知能と機械学習

AIアルゴリズムは、プレスフォース、温度、振動などの鍛造プロセスからセンサーデータを分析し、ダイウェアを予測し、部品欠陥をリアルタイムに検出し、プロセスパラメータを最適化することができます。 歴史ある生産データで訓練された機械学習モデルは、フラッシュを減らし、充填を改善し、ツール寿命を延ばすための調整をお勧めすることができます。 一部のシステムは、ビレットの変動に基づいてロボットのグリッピング戦略を適応させることもできます。

連携ロボットと人体ロボットの相互作用

次世代のコボットには、トルクセンサー、スピード制限、高度なビジョンが装備されており、広範なガードなしで人員と一緒に安全に作業できます。鍛造では、検査、光アセンブリ、材料の子化などの作業に最適です。このハイブリッドアプローチは、あらゆるステップを完全に自動化することなく、柔軟に生産することができます。

デジタルツインとシミュレーション

ロボットの運動、熱モデル、プレスダイナミクスを組み込んだ鍛造セルのデジタルツイン。エンジニアは、新しい部分プログラムをシミュレートし、サイクルタイムを最適化し、オフラインで衝突リスクを識別することを可能にします。これにより、試運転時間を減らし、生産を中断することなく継続的な改善を可能にします。

自社倉庫にて自動ロボット(AMR)

固定ロボットは鍛造セル材料の取り扱いを支配しますが、AMRは、金型、鋼材、熱処理分野間の部品を輸送するためにますます使用されています。 中央倉庫管理システムと統合し、原材料から出荷までの完全自動化された材料の流れを作成することができます。

コンテンツ

ロボットの密閉型鍛造への統合は、もはや未来的な概念ではありません。それは、より高い生産性、優れた品質、およびより安全な作業条件を達成するための実証済みの戦略です。 先行コストや技術的な複雑さなどの課題は残っていますが、長期的利点は、最も高電圧または高精度なアプリケーションのための投資をはるかに上回っています。 人工知能、共同ロボット、およびデジタルツインテクノロジーが成熟するにつれて、鍛造業界は、これらの市場が完全に自律的、データ主導型の製造メーカーに進化し続けます。 これらは、今日の競争力のある市場を取り入れています。

クローズドダイ鍛造の基礎をさらに読み上げるには、【]鍛造工業会]を参照してください。金属成形におけるロボットの自動化に関するケーススタディについては、ロボティックインダストリーズ協会[]]]のリソースを探索してください。 鍛造業界4.0を理解するには、]を参照してください。 鍛造プロセスの最適化の科学方向の概要。