그림 1. 일반적으로 패널 벤딩으로 알려진 CNC 벤딩에서는 금속이 제자리에 고정되고 상단 및 하단 벤딩 블레이드가 포지티브 및 네거티브 플랜지를 형성합니다.
일반적인 판금 공장에는 굽힘 시스템이 조합되어 있을 수 있습니다. 물론 벤딩 머신이 가장 일반적이지만 일부 매장에서는 벤딩 및 패널 폴딩과 같은 다른 성형 시스템에도 투자하고 있습니다. 이러한 모든 시스템은 특수 도구를 사용하지 않고도 다양한 부품의 형성을 용이하게 합니다.
대량 생산을 위한 판금 성형도 발전하고 있습니다. 이러한 공장에서는 더 이상 제품별 도구에 의존할 필요가 없습니다. 이제 그들은 코너 성형부터 프레싱 및 롤 벤딩에 이르기까지 패널 벤딩과 다양한 자동화 형상을 결합하여 모든 성형 요구에 맞는 모듈식 라인을 보유하고 있습니다. 거의 모든 모듈은 작은 제품별 도구를 사용하여 작업을 수행합니다.
현대의 자동 판금 벤딩 라인은 "벤딩"이라는 일반적인 개념을 사용합니다. 이는 일반적으로 CNC 벤딩이라고도 알려진 패널 벤딩이라고 하는 것 이상의 다양한 유형의 벤딩을 제공하기 때문입니다.
CNC 벤딩(그림 1 및 2 참조)은 주로 유연성 때문에 자동화된 생산 라인에서 가장 일반적인 프로세스 중 하나로 남아 있습니다. 패널은 로봇 팔(패널을 잡고 움직이는 특징적인 "다리"가 있음) 또는 특수 컨베이어 벨트를 사용하여 제자리로 이동됩니다. 컨베이어는 이전에 구멍이 있는 시트를 절단한 경우 잘 작동하는 경향이 있으므로 로봇이 움직이기 어렵습니다.
굽히기 전에 두 손가락이 아래쪽에서 튀어나와 부품을 중앙에 배치합니다. 그 후, 시트는 클램프 아래에 위치하여 공작물을 낮추고 제자리에 고정시킵니다. 아래에서 구부러진 블레이드는 위쪽으로 이동하여 양의 곡선을 만들고 위에서 구부러진 블레이드는 음의 곡선을 만듭니다.
벤더를 양쪽 끝에 상단 및 하단 블레이드가 있는 큰 "C"로 생각하십시오. 최대 선반 길이는 구부러진 칼날 뒤의 목이나 "C"의 뒷면에 의해 결정됩니다.
이 과정은 굽힘 속도를 증가시킵니다. 포지티브 또는 네거티브의 일반적인 플랜지는 0.5초 안에 형성될 수 있습니다. 곡선형 블레이드의 움직임은 무한히 가변적이므로 단순한 것부터 엄청나게 복잡한 것까지 다양한 모양을 만들 수 있습니다. 또한 CNC 프로그램은 벤트 플레이트의 정확한 위치를 변경하여 벤드의 외부 반경을 변경할 수 있습니다. 인서트가 클램핑 도구에 가까울수록 부품의 외부 반경은 재료 두께의 약 2배가 됩니다.
이 가변 제어는 또한 굽힘 순서에 있어서 유연성을 제공합니다. 어떤 경우에는 한쪽의 최종 굴곡이 음수(하향)인 경우 벤딩 블레이드를 제거할 수 있으며 컨베이어 메커니즘이 작업물을 들어 올려 하류로 운반합니다.
전통적인 패널 굽힘 방식은 특히 미학적으로 중요한 작업의 경우 단점이 있습니다. 곡선형 블레이드는 굽힘 주기 동안 블레이드 끝이 한 위치에 머물지 않는 방식으로 움직이는 경향이 있습니다. 대신, 프레스 브레이크의 굽힘 주기 동안 시트가 어깨 반경을 따라 끌리는 것과 같은 방식으로 약간 끌리는 경향이 있습니다(패널 굽힘에서는 저항이 굽힘 블레이드와 지점 간 부품이 접촉할 때만 발생함). 외부 표면).
별도의 기계에서 접는 것과 유사하게 회전 굽힘을 시작합니다(그림 3 참조). 이 과정에서 벤딩 빔이 회전하여 공구가 공작물 외부 표면의 한 지점과 지속적으로 접촉된 상태를 유지합니다. 대부분의 최신 자동화 스위블 벤딩 시스템은 스위블 빔이 응용 분야의 요구에 따라 위아래로 구부릴 수 있도록 설계할 수 있습니다. 즉, 위쪽으로 회전하여 포지티브 플랜지를 형성하고, 위치를 변경하여 새 축을 중심으로 회전한 다음 네거티브 플랜지를 구부릴 수 있습니다(또는 그 반대로).
그림 2. 기존 로봇 팔 대신 이 패널 벤딩 셀은 특수 컨베이어 벨트를 사용하여 공작물을 조작합니다.
이중 회전 굽힘으로 알려진 일부 회전 굽힘 작업은 두 개의 빔을 사용하여 교차하는 양의 굽힘과 음의 굽힘을 포함하는 Z 모양과 같은 특수한 모양을 만듭니다. 단일 빔 시스템은 회전을 사용하여 이러한 모양을 접을 수 있지만 모든 접는 선에 접근하려면 시트를 회전해야 합니다. 이중 빔 피벗 벤딩 시스템을 사용하면 시트를 뒤집지 않고도 Z-벤드의 모든 벤드 라인에 접근할 수 있습니다.
회전 굽힘에는 한계가 있습니다. 자동화된 응용 분야에 매우 복잡한 형상이 필요한 경우 벤딩 블레이드의 움직임을 무한히 조정할 수 있는 CNC 벤딩이 최선의 선택입니다.
회전 꼬임 문제는 마지막 꼬임이 음수인 경우에도 발생합니다. CNC 벤딩의 벤딩 블레이드는 앞뒤로 움직일 수 있지만 회전하는 벤딩 빔은 이런 식으로 움직일 수 없습니다. 마지막 네거티브 벤드에는 누군가 물리적으로 밀어야 합니다. 이는 사람의 개입이 필요한 시스템에서는 가능하지만 완전 자동화된 벤딩 라인에서는 종종 비실용적입니다.
자동화된 라인은 시트가 편평하게 유지되고 선반이 위 또는 아래로 접히는 소위 "수평 굽힘" 옵션인 패널 구부리기 및 접기에만 국한되지 않습니다. 다른 성형 공정으로 가능성이 확대됩니다. 여기에는 프레스 제동과 롤 벤딩을 결합한 특수 작업이 포함됩니다. 이 공정은 롤러 셔터 박스와 같은 제품의 제조를 위해 고안되었습니다(그림 4 및 5 참조).
공작물이 벤딩 스테이션으로 이송되고 있다고 상상해 보십시오. 손가락은 작업물을 브러시 테이블 위, 그리고 상부 펀치와 하부 다이 사이에서 측면으로 밀어냅니다. 다른 자동 굽힘 공정과 마찬가지로 공작물이 중앙에 위치하며 컨트롤러가 접는 선의 위치를 알기 때문에 다이 뒤에 백게이지가 필요하지 않습니다.
프레스 브레이크를 사용하여 굽힘을 수행하려면 작업자가 프레스 브레이크 앞에서 하는 것처럼 펀치를 다이 안으로 내리고 굽힘을 한 다음 손가락으로 시트를 다음 굽힘 라인으로 전진시킵니다. 이 작업은 기존 벤딩 머신과 마찬가지로 반경을 따라 임팩트 벤딩(스텝 벤딩이라고도 함)을 수행할 수도 있습니다.
물론, 프레스 브레이크와 마찬가지로 자동화된 생산 라인에서 립을 구부리면 벤드 라인의 흔적이 남습니다. 반경이 큰 굽힘의 경우 충돌만 사용하면 사이클 시간이 늘어날 수 있습니다.
롤 벤딩 기능이 작동하는 곳입니다. 펀치와 다이가 특정 위치에 있으면 도구는 효과적으로 3롤 파이프 벤더로 전환됩니다. 상단 펀치의 끝은 상단 "롤러"이고 하단 V-다이의 탭은 두 개의 하단 롤러입니다. 기계의 손가락이 시트를 밀어서 반경을 만듭니다. 구부리고 굴린 후 상단 펀치가 위로 이동하여 방해가 되지 않으며 손가락이 성형된 부품을 작업 범위 밖으로 밀어낼 수 있는 공간이 남습니다.
자동화된 시스템의 굴곡은 크고 넓은 곡선을 빠르게 생성할 수 있습니다. 그러나 일부 응용 프로그램의 경우 더 빠른 방법이 있습니다. 이를 유연한 가변 반경이라고 합니다. 이는 원래 조명 산업의 알루미늄 부품을 위해 개발된 독점 프로세스입니다(그림 6 참조).
과정에 대한 아이디어를 얻으려면 가위날과 엄지손가락 사이에 테이프를 밀어 넣었을 때 테이프에 어떤 일이 일어나는지 생각해 보세요. 그는 비틀었다. 동일한 기본 아이디어가 가변 반경 굽힘에도 적용됩니다. 이는 도구를 가볍고 부드럽게 터치하면 반경이 매우 제어된 방식으로 형성됩니다.
그림 3. 회전하면서 구부리거나 접을 때 벤딩 빔이 회전하여 도구가 시트 외부 표면의 한 위치에 접촉된 상태를 유지합니다.
아래에 완전히 지지되는 성형 재료와 함께 고정된 얇은 블랭크를 상상해 보십시오. 벤딩 공구가 낮아지고 재료에 밀착되어 작업물을 고정하는 그리퍼쪽으로 전진합니다. 공구의 움직임으로 인해 장력이 발생하고 금속이 특정 반경만큼 뒤로 "비틀어지게" 됩니다. 금속에 작용하는 공구의 힘에 따라 유도된 장력의 양과 결과적인 반경이 결정됩니다. 이러한 움직임을 통해 가변 반경 벤딩 시스템은 큰 반경 벤딩을 매우 빠르게 생성할 수 있습니다. 그리고 단일 도구로 임의의 반경을 만들 수 있기 때문에(다시 말하지만 모양은 모양이 아니라 도구가 가하는 압력에 따라 결정됨) 프로세스에서 제품을 구부리기 위해 특별한 도구가 필요하지 않습니다.
판금 모서리를 형성하는 것은 독특한 도전 과제입니다. 외관(클래딩) 패널 시장을 위한 자동화 프로세스 발명. 이 공정에서는 용접이 필요 없으며 아름다운 곡선 모서리가 생성됩니다. 이는 외관과 같은 높은 외관 요구사항에 중요합니다(그림 7 참조).
각 모서리에 원하는 양의 재료를 배치할 수 있도록 잘린 빈 모양으로 시작합니다. 특수 벤딩 모듈은 인접한 플랜지의 날카로운 모서리와 부드러운 반경의 조합을 생성하여 후속 코너 형성을 위한 "사전 벤딩" 확장을 생성합니다. 마지막으로 코너링 도구(동일한 워크스테이션이나 다른 워크스테이션에 통합됨)가 코너를 생성합니다.
자동화된 생산라인은 한번 설치되면 움직일 수 없는 기념물이 되지 않습니다. 마치 레고 블록으로 건물을 짓는 것과 같습니다. 사이트를 추가하고, 재배열하고, 다시 디자인할 수 있습니다. 조립품의 부품이 이전에 모서리에서 2차 용접을 필요로 했다고 가정해 보겠습니다. 제조 가능성을 높이고 비용을 절감하기 위해 엔지니어들은 용접을 포기하고 리벳 조인트를 사용하여 부품을 재설계했습니다. 이 경우 자동 리벳팅 스테이션을 접는 선에 추가할 수 있습니다. 그리고 라인이 모듈식이므로 완전히 분해할 필요가 없습니다. 이는 더 큰 전체에 또 다른 LEGO 조각을 추가하는 것과 같습니다.
이 모든 것이 자동화를 덜 위험하게 만듭니다. 수십 개의 서로 다른 부품을 순차적으로 생산하도록 설계된 생산 라인을 상상해 보십시오. 이 라인이 제품별 도구를 사용하고 제품 라인이 변경되면 라인의 복잡성으로 인해 툴링 비용이 매우 높아질 수 있습니다.
그러나 유연한 도구를 사용하면 신제품을 출시하려면 회사에서 레고 블록을 재배치해야 할 수도 있습니다. 여기에 블록을 추가하고, 다른 블록을 재배열하면 다시 실행할 수 있습니다. 물론 그렇게 쉬운 일은 아니지만, 생산라인을 재구성하는 것도 어려운 일이 아니다.
레고는 로트든 세트든 일반적으로 오토플렉스 라인에 대한 적절한 비유입니다. 이들은 제품별 도구를 사용하지 않고 제품별 도구를 사용하여 생산 라인 주조 성능 수준을 달성합니다.
공장 전체가 대량생산을 지향하고 있어 이를 완전생산으로 전환하는 것이 쉽지 않습니다. 전체 공장의 일정을 변경하려면 장기간의 가동 중단이 필요할 수 있으며, 이는 연간 수십만 또는 심지어 수백만 개의 제품을 생산하는 공장의 경우 비용이 많이 듭니다.
그러나 일부 대규모 판금 굽힘 작업, 특히 새 슬레이트를 사용하는 신규 공장의 경우 키트를 기반으로 대량 생산이 가능해졌습니다. 올바른 적용을 위해서는 보상이 엄청날 수 있습니다. 실제로, 유럽의 한 제조업체는 리드타임을 12주에서 1일로 단축했습니다.
이는 배치에서 키트로의 전환이 기존 공장에서 의미가 없다는 의미는 아닙니다. 결국, 리드 타임을 몇 주에서 몇 시간으로 줄이면 엄청난 투자 수익을 얻을 수 있습니다. 그러나 많은 기업의 경우 이 단계를 수행하기에는 초기 비용이 너무 높을 수 있습니다. 그러나 신규 또는 완전히 새로운 라인의 경우 키트 기반 생산이 경제적으로 합리적입니다.
쌀. 4 이 결합된 벤딩 머신과 롤 성형 모듈에서는 시트를 펀치와 다이 사이에 배치하고 구부릴 수 있습니다. 롤링 모드에서는 재료가 반경을 형성하기 위해 밀어질 수 있도록 펀치와 다이가 배치됩니다.
키트 기반의 대량 생산 라인을 설계할 때 공급 방법을 신중하게 고려하십시오. 굽힘 라인은 코일에서 직접 재료를 수용하도록 설계될 수 있습니다. 재료는 풀리고 편평해지고 일정 길이로 절단되어 스탬핑 모듈을 통과한 다음 단일 제품 또는 제품군을 위해 특별히 설계된 다양한 성형 모듈을 통과합니다.
이 모든 것이 매우 효율적으로 들리며 일괄 처리를 위한 것입니다. 그러나 롤 벤딩 라인을 키트 생산으로 전환하는 것은 종종 비현실적입니다. 다양한 부품 세트를 순차적으로 형성하려면 다양한 등급과 두께의 재료가 필요할 가능성이 높으며 스풀을 변경해야 합니다. 이로 인해 최대 10분의 가동 중지 시간이 발생할 수 있습니다. 이는 대량/낮은 배치 생산의 경우 짧은 시간이지만 고속 벤딩 라인의 경우 많은 시간입니다.
유사한 아이디어가 흡입 메커니즘이 개별 공작물을 집어 스탬핑 및 성형 라인에 공급하는 기존 스태커에도 적용됩니다. 일반적으로 하나의 공작물 크기 또는 서로 다른 형상의 여러 공작물을 위한 공간만 있습니다.
대부분의 키트 기반 유연한 와이어에는 선반 시스템이 가장 적합합니다. 랙 타워에는 수십 가지의 다양한 크기의 공작물을 저장할 수 있으며 필요에 따라 생산 라인에 하나씩 공급할 수 있습니다.
자동화된 키트 기반 생산에는 특히 성형과 관련하여 안정적인 프로세스가 필요합니다. 판금 굽힘 분야에서 일해 본 사람이라면 판금의 특성이 다르다는 것을 알고 있습니다. 인장 강도와 경도뿐만 아니라 두께도 로트마다 다를 수 있으며, 이 모두가 성형 특성을 변화시킵니다.
이는 접는 선을 자동으로 그룹화하는 데 큰 문제가 되지 않습니다. 제품 및 관련 생산 라인은 일반적으로 재료의 변형을 허용하도록 설계되므로 전체 배치가 사양 내에 있어야 합니다. 그러나 때로는 라인이 이를 보완할 수 없을 정도로 재료가 변경되는 경우도 있습니다. 이러한 경우 100개의 부품을 절단 및 성형하고 일부 부품이 사양을 벗어나면 간단히 5개의 부품을 다시 실행할 수 있으며 몇 분 안에 다음 작업을 위한 100개의 부품을 갖게 됩니다.
키트 기반 자동 벤딩 라인에서는 모든 부품이 완벽해야 합니다. 생산성을 극대화하기 위해 이러한 키트 기반 생산 라인은 고도로 조직화된 방식으로 운영됩니다. 생산 라인이 7개의 서로 다른 섹션과 같이 순차적으로 실행되도록 설계된 경우 자동화는 라인의 시작부터 끝까지 해당 순서대로 실행됩니다. 부품 #7이 불량한 경우 자동화가 해당 단일 부품을 처리하도록 프로그래밍되어 있지 않기 때문에 부품 #7을 다시 실행할 수 없습니다. 대신 라인을 멈추고 부품 번호 1부터 다시 시작해야 합니다.
이를 방지하기 위해 자동화된 접는 선은 각 접는 각도를 신속하게 확인하는 실시간 레이저 각도 측정을 사용하여 기계가 불일치를 수정할 수 있도록 합니다.
이 품질 검사는 생산 라인이 키트 기반 프로세스를 지원하는지 확인하는 데 중요합니다. 프로세스가 개선됨에 따라 키트 기반 생산 라인은 리드 타임을 몇 달, 몇 주에서 몇 시간 또는 며칠로 줄여 많은 시간을 절약할 수 있습니다.
FABRICATOR는 북미 최고의 철강 제조 및 성형 매거진입니다. 이 잡지는 제조업체가 업무를 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 지원하는 뉴스, 기술 기사 및 성공 사례를 게시합니다. FABRICATOR는 1970년부터 업계에 종사해 왔습니다.
이제 FABRICATOR에 대한 완전한 디지털 액세스가 제공되어 귀중한 산업 리소스에 쉽게 액세스할 수 있습니다.
이제 The Tube & Pipe Journal에 대한 완전한 디지털 액세스가 가능해지며 귀중한 업계 리소스에 쉽게 액세스할 수 있습니다.
이제 The Fabricator en Español에 대한 전체 디지털 액세스가 가능해지며 귀중한 업계 리소스에 쉽게 액세스할 수 있습니다.
Andy Billman이 The Fabricator 팟캐스트에 참여하여 제조 분야에서의 경력과 Arise Industrial의 아이디어에 대해 이야기합니다.
게시 시간: 2023년 5월 18일