تُقدّم هذه السلسلة من المقالات شرحًا لكل خطوة من خطوات عملية التشكيل، بدءًا من تحويل الحبيبات إلى قطع. ستركز هذه المقالة على فتح القالب، وإخراج القطعة، والأتمتة المستخدمة، سواءً أكانت عملية إسقاط القطع، أو شفطها، أو التقاطها من القالب. تؤثر قدرات الروبوتات في آلة التشكيل، بالإضافة إلى أدوات نهاية الذراع، تأثيرًا مباشرًا على تصميم القالب، ووقت الدورة، والتكلفة. سنستعرض هنا استخدام الروبوت لالتقاط القطعة من القالب.

يتمثل أحد أهداف أي مشروع في ضمان تواصل جميع الأطراف المعنية وتعاونها لوضع أفضل خطة. إضافةً إلى العديد من الفوائد الأخرى، يضمن ذلك شراء معدات الأتمتة المناسبة. توجد أنواع عديدة من الروبوتات، وهناك معياران صناعيان هما:خطيومُفصَّلتتميز الروبوتات الخطية بانخفاض تكلفتها، وسرعة إخراج القطع من القالب، وسهولة برمجتها. مع ذلك، فهي توفر مرونة أقل للقطعة، وتُعدّ أقل فائدة في عمليات ما بعد التشكيل. ولأنها تتحرك بشكل خطي، فإنها غالبًا ما تقتصر على مستوى X أو Y أو Z، ولا توفر حرية الحركة التي يتمتع بها ذراع الإنسان. يمكن تركيب الروبوتات الخطية على جانب المشغل أو الجانب المقابل للمشغل من المكبس، أو في نهايته (تركيب على شكل حرف L).

تتميز الروبوتات المفصلية بتعدد وظائفها، وهي أكثر فائدة في عمليات ما بعد التشكيل، ويمكن تهيئتها للعمل في المساحات الضيقة بفضل مرونتها الشبيهة بذراع الإنسان. عادةً ما تُثبّت هذه الروبوتات على الأرض بجانب الآلة أو على قاعدة تثبيت الآلة. على سبيل المثال، في تطبيقات ما بعد التشكيل، مثل التجميع أو التغليف، تسمح الروبوتات المفصلية بتحديد المواقع المدارية بدقة لتناسب الموضع المطلوب للقطعة لإتمام العملية. مع ذلك، تتطلب هذه الروبوتات مساحة أكبر، وغالبًا ما يكون برمجتها أكثر صعوبة بسبب هذه المواقع المدارية. كما أنها عادةً ما تكون أغلى ثمنًا، وتستغرق وقتًا أطول لإزالة القطع من القالب.

أداة نهاية الذراعيُعدّ هذا عاملاً مهماً آخر. في كثير من الأحيان، يختار مصنّعو القوالب أقلّ تكوينات أدوات نهاية الذراع تكلفة، مما قد يؤدي إلى تصميم غير دقيق غير قادر على الحفاظ على التفاوتات اللازمة للتشغيل ضمن حدود العملية المسموح بها.

حركات المعصمتُعدّ هذه اعتبارات أخرى في مجال الروبوتات. عادةً ما تُزوّد ​​الروبوتات الخطية بدوران هوائي بزاوية 90 درجة من الوضع الرأسي إلى الأفقي، وهو ما يكفي لمعظم تطبيقات الالتقاط والوضع. مع ذلك، في كثير من الأحيان، تكون هناك حاجة إلى درجات حرية إضافية لإجراء عمليات ما بعد التشكيل أو ببساطة لإخراج القطعة من القالب. تحتوي العديد من تطبيقات الأتمتة الحديثة على قطع مصممة بتفاصيل غير موجودة في رسم القالب، مما يتطلب من الروبوت "تحريك" القطعة لإخراجها من القالب. يتطلب هذا معصمًا مؤازرًا يُضيف حركة مفصلية ثنائية المحاور إلى نهاية الذراع الرأسية للروبوت الخطي.

يؤثر نوع معصم الروبوت المستخدم بشكل مباشر على تصميم القالب. فعلى سبيل المثال، يؤثر على مسافة فتح القالب، وهي مقدار شوط التثبيت الخطي اللازم لفتح القالب بما يكفي ليتمكن الروبوت من إزالة الأجزاء. ويمكن لتصميم معصم مزدوج متقابل في عملية التشكيل بالحقن أن يقلل مسافة فتح القالب بنسبة 25%، ويبسط البرمجة، ويقلل وقت فتح القالب، مما يحسن زمن دورة الإنتاج.

تشمل الاعتبارات المتعلقة بخيارات المعصم متطلبات عزم الدوران، ووزن المعصم، ووزن الحمولة (الأجزاء والمسارات)، والإضاءة الإضافية اللازمة للمعصم والحمولة والحركة. باختصار، يُحدد اختيار المعصم في الغالب بناءً على متطلبات التطبيق، ولكن في بعض الأحيان قد يلعب عزم الدوران المفرط أو متطلبات الإضاءة المنخفضة دورًا أكبر في هذا الاختيار. غالبًا ما يتم تجاهل هذه الحقائق، مما يؤدي إلى تلف المكونات قبل الأوان أو تعطل نظام التشغيل الآلي تمامًا.

التسامحتُعدّ التفاوتات في تصميم خلايا الأتمتة من الاعتبارات المهمة الأخرى. يمتلك الروبوت هامش خطأ محددًا في تحديد موضع التشغيل. مع ذلك، لا يُمكن الاعتماد على هذا الهامش عادةً لضمان دقة الموضع داخل الخلية، لأنّ مجموع التفاوتات في الخلية ككل غالبًا ما يتجاوز بكثير التفاوتات المسموح بها في تصميم الجزء النهائي. يجب أيضًا مراعاة أنّ الروبوت مُثبّت على آلة متحركة. لذا، في خلايا الأتمتة ذات التفاوتات الدقيقة، يُفضّل استبعاد الروبوت من حساب التفاوتات، وذلك باعتبار الروبوت مجرد حامل لأداة نهاية الذراع (EOAT)، حيث تُشكّل أداة نهاية الذراع والقالب وتجهيزات الأتمتة أجزاءً عاملة في نظام مُعزول. ولضمان دقة أعلى في التفاوتات، تُستخدم دبابيس تحديد المواقع عادةً لضمان تحديد موقع المرجع الصحيح بين أجزاء هذا النظام المُعزول.

اهتزازغالباً ما يمثل الحفاظ على دقة الموضع التحدي الأكبر. تخيل روبوتاً مثبتاً على قاعدة آلة، وتحته قطعة متحركة من الآلات، لذا ليس من المستغرب أن يكون الحفاظ على دقة الموضع أمراً صعباً. تنتقل قوى آلة التشكيل العاملة وفق منحنى جيبي. وعندما ينتهي هذا المنحنى عند نهاية أداة القطع، يتحول إلى اهتزاز عالي التردد.

السبب: تنتقل حركة منحنى الجيب لآلة التشكيل عبر كتل معدنية، وكلما زادت الكتلة انخفض التردد، بينما كلما قلت الكتلة ارتفع التردد. ومع انتقال منحنى الاهتزاز من اللوح الثابت إلى رافع الروبوت، ثم إلى العارضة المتحركة، ثم إلى شوط الركل، ثم إلى الذراع الرأسية، ثم إلى نهاية أداة نهاية الذراع، تتناقص الكتلة بشكل كبير، مما يزيد الاهتزاز بشكل مفرط. الحل هو تثبيت الاهتزاز بإضافة ساق داعمة ذات كتلة كافية تتناسب مع كتلة الروبوت. يوفر هذا مسارًا لنقل هذه القوى إلى وسادة عازلة للاهتزازات على الأرض. كلما كبرت الساق وزادت كتلتها، كلما سهلت حركتها وقل الاهتزاز.

ستساعد هذه الاعتبارات الأساسية المتعلقة بالروبوتات فريق التشكيل على توفير عملية تشكيل كاملة ومتسقة.