So automatisieren Sie die Entschlackung mit Plasma

Der LISSMAC SBM-M D2 in der Anlage von O'Neal Manufacturing Services in Greensboro, North Carolina, entfernt die Schlacke von der plasmageschnittenen Platte mit Metallstiften, die an Gummibändern befestigt sind, die sich über das Band bewegen, während das Teil durch die Maschine fließt. Bilder: O'Neal Manufacturing Services

O'Neal Manufacturing Services‘ Greensboro, NC, ist ein geschäftiger Ort. Das 226.000 Quadratfuß große. Die Anlage produziert verschiedene Teile, von denen einige mehr als 400 Pfund wiegen, für die größten Gerätehersteller des Landes. Für einen bestimmten Kunden versendet die Fertigungsanlage täglich etwa fünf bis sechs LKWs mit Metallteilen.

Die Werkstatt verfügt über eine beeindruckende Auswahl an Schneidgeräten: vier Faserlaser-Schneidemaschinen, drei CO2-Laser, fünf Plasmaschneidetische (von denen einer auch mit der Möglichkeit zum Autogenschneiden ausgestattet ist), ein Autogenschneidetisch und zwei Laser-Rohrschneidemaschinen. Dadurch entstehen viele Rohlinge für nachgelagerte Prozesse oder für die Lieferung an die endgültige Teilebereitstellung. Es kann auch großen Druck auf andere in der Werkstatt ausüben, mitzuhalten.

Das war Anfang 2017 der Fall. Die Plasmaschneidtische überforderten die Teilereinigung in der Nähe. Plasmageschnittene Teile mussten vom Tisch entschlackt und so bearbeitet werden, dass sie den Kundenspezifikationen entsprachen. (Zum Beispiel mussten einige Löcher geschliffen werden, um ein bestimmtes Profil zu erstellen.) Zweiunddreißig Teilereiniger erledigten die Arbeit manuell, konnten aber nicht mithalten. Die plasmageschnittenen Teile wurden vom Tisch abgeladen und in der Nähe des Teilereinigungsbereichs gestapelt, wo sie auf die mechanische Endbearbeitung warteten.

Eine später in diesem Jahr installierte Förderlinie mit automatischer Entschlackungs- und Kantenvorbereitungsausrüstung schaffte Abhilfe. Die im Werk Greensboro erzielten Ergebnisse wurden von anderen Geschäftsführern der OMS-Familie bemerkt und der Erfolg hat gezeigt, wie Automatisierungstechnologie einem Metallverarbeiter dabei helfen kann, das Beste aus seiner Arbeitssituation herauszuholen und gleichzeitig das Verletzungsrisiko zu minimieren.

Es gab jede Menge Motivation, den Umfang der manuellen Teilereinigung zu minimieren. Das erste, was jedem, der diese Reinigungsaktion beobachtet, auffällt, ist das ständige Aufheben und Ablegen schwerer Teile. Schwere Teile wurden auf den Boden gelegt und mussten aufgenommen und auf einen Schleiftisch gelegt, nach Abschluss der Endbearbeitung entfernt, auf dem Boden abgelegt werden, bis sie zur nächsten Stufe bewegt wurden, erneut aufgenommen und auf den entsprechenden Platz gelegt werden Karren für die Weiterlieferung. Bei dieser Art von Tätigkeit besteht ein Verletzungsrisiko, das jedes Geschäft minimieren möchte.

Das größte der Teile – etwa 48 x 72 Zoll und ein Gewicht von etwa 430 Pfund – stellte das größte Risiko für den Teilereiniger dar. Da es keine wirklich einfache Möglichkeit gab, das Teil umzudrehen, da beide Seiten entschlackt werden mussten, entwickelten die Ingenieure des Unternehmens einen Tisch, der das Teil stützte und den Zugang zum Teilereiniger von unten ermöglichte. Das Teil musste nicht umgedreht werden, aber jemand musste trotzdem unter den Tisch klettern, um die Aufräumarbeiten abzuschließen.

„Das ist schwer für jeden, der das tun muss, und wir haben etwa 40 davon pro Tag hergestellt“, sagte Matt Moon, der derzeitige Geschäftsführer des OMS-Betriebs in Greensboro.

Der manuelle Entschlackungsprozess war umständlich und die wiederholten Bewegungen beim Endbearbeitungsprozess beanspruchten die Muskeln der Teilereiniger.

Dann ist da noch die Menschenfrage. Die Teilereinigung ist in der Werkstatt in Greensboro und, ehrlich gesagt, in den meisten Metallverarbeitungsunternehmen ein Einstiegsjob, und es kann schwierig sein, Leute zu finden, die diese Aufgabe übernehmen möchten. Es ist wahrscheinlich noch mühsamer, wenn sie eine Weile dabei bleiben. Wenn ein Unternehmen versucht, mehr als 30 Mitarbeiter für diese Art von Arbeit zu beschäftigen, ist es eine unglaubliche Herausforderung, Interessenten für die Arbeit zu finden.

„Natürlich ist es schwer, Leute zu finden, die das machen wollen, also muss man alles, was man tun kann, um die Zahl der Beteiligten zu reduzieren, nutzen“, sagte Moon.

Der SBM-XL G2S2 verfügt über Schleifbänder – zwei oben und zwei unten an der Einheit –, die die Oberflächen der Teile verfeinern, und über Bänder mit Kantenverrundungsblöcken – zwei Reihen oben und zwei Reihen unten –, die die Teile entfernen. Rasiermesserscharfe Kanten.

Die manuelle Reinigung der Teile über drei Schichten hinweg erhöhte das Verletzungsrisiko für die Mitarbeiter. Es war ein Problem, das ernsthafte Aufmerksamkeit erforderte.

Um dieses Problem zu beheben, stellte OMS einen Sicherheitstechniker ein, der die Teilereinigungsaktivitäten für jede Schicht überwacht. Dies veranlasste das Unternehmen zu der Entscheidung, eine automatisierte Lösung für diesen riskanten Arbeitsprozess zu kaufen.

OMS kaufte eine LISSMAC SBM-M D2-Entschlackungsmaschine, eine SBM-XL G2S2-Schleif- und Kantenvorbereitungsmaschine und etwa 125 Fuß Förderbänder, um die Teilehandhabung zu minimieren und die Anzahl der manuellen Teilereiniger, die für den Auftrag benötigt würden, erheblich zu reduzieren. Das Förderband befindet sich direkt neben dem Plasmaschneidetisch, wo Teile direkt vom Tisch geladen werden können. Sie bewegen sich zu einem kugelgelagerten Tisch, wo sie gedreht werden und ein Förderband sie der Entschlackungsmaschine zuführt. Von dort werden die Teile von einem weiteren motorisierten Förderband aufgenommen und direkt der Schleif- und Kantenverrundungsmaschine zugeführt. Nach dem Verlassen liefert ein Förderband die Teile zum endgültigen Teilelager, wo Teile im Wert von etwa drei Tagen für Kunden gelagert werden. Wenn man sich den Aufbau des Förderbands ansehe, hätte es laut Moon die Form eines Blitzes.

Die Entschlackungsmaschine verfügt über ein Metallstiftsystem, das die Schlacke von den Teilen entfernt. Die Stifte sind an Gummibändern befestigt, die sich über die Teile bewegen, während sie dem System zugeführt werden. Zwei Riemensätze mit Metallstiften reinigen die Oberseite des Teils, zwei Riemensätze erledigen das Gleiche an der Unterseite. Das bedeutet, dass die Teile während des Entschlackungsvorgangs nie gewendet werden müssen.

„Diese Metallstifte wirken wie ein Mensch mit einem Meißel“, sagte Brett Mandes, Senior Sales Manager von LISSMAC. „Der Metallstift trifft auf die Kante des Teils oder die Ecke, wo sich die Schlacke befindet. Wenn er auf die Schlacke trifft, stößt er sie ab, genau wie wenn man mit einem Metallmeißel darauf schlägt.“

Sollte ein Metallstift brechen, kann dieser ausgetauscht werden, ohne dass der gesamte Riemen ausgetauscht werden muss. Sie werden mit einem Bolzen am Gürtel befestigt und können abgeschraubt, entfernt und durch einen anderen Bolzen ersetzt werden.

Sobald das Teil den Entschlackungsbereich verlässt, nimmt ein motorisierter Tisch das Teil auf und führt es über das Förderband zur nächsten Stufe weiter. Teile folgen nacheinander und nebeneinander.

Mandes sagte, dass die maximale Teilebreite für das System 59 Zoll beträgt. Die maximale Teiledicke beträgt etwa 4,75 Zoll. Das kleinste Teil, das durch dieses System geschickt werden kann, ist etwa 6 Zoll lang und 2 Zoll breit.

Die zweite LISSMAC-Maschine funktioniert ähnlich wie der Entschlackungsprozess. Der erste Bandsatz, der quer zum eingehenden Material und nicht in der Fließrichtung des Teils ausgerichtet ist, schleift die Ober- und Unterseite der Teile, um die Oberfläche weiter zu verfeinern und ein schlackenfreies Teil zu erzeugen. Zwei Sätze Schleifbänder befinden sich oben am Gerät und zwei Sätze unten.

Von dort werden die Teile dem Kantenverrundungsteil der Maschine zugeführt. Auch hier treffen Bänder mit Kantenverrundungsblöcken – zwei Reihen oben und zwei Reihen unten – auf die Teile, während sie zwischen den Bändern hindurchlaufen und sich quer über das Band bewegen.

Mandes sagte, dass bei der OMS-Anwendung die Kantenverrundung eher eine „Abschwächung“ der Kante darstellt. Die messerscharfen Kanten werden durch die Klötze entfernt. Der Grad der Kantenverrundung kann vom Benutzer eingestellt werden, von sehr leicht bis stark. Dadurch werden die Kantenverrundungsblöcke so eingestellt, dass sie tatsächlich genug Druck ausüben, um nur so viel Material abzutragen, dass die gewünschte Kante entsteht.

Mandes fügte hinzu, dass die Maschine über ein Fotoauge verfügt, das die Lebensdauer der Schleifblöcke überwacht. Wenn die Maschine erkennt, dass die Blöcke aufgrund der Nutzung abgenutzt sind, passt sie die Positionierung der Bänder automatisch an, um sicherzustellen, dass die Kantenrundungsblöcke ein konsistentes und wiederholbares Ergebnis liefern, ohne dass manuelle Anpassungen erforderlich sind.

„Die Maschine bewegt diese Blöcke intermittierend, während sie abgenutzt werden, sodass Sie sich nicht darauf verlassen müssen, dass eine Person dies überwacht“, sagte Mandes.

Moon sagte, seit der Installation der Entschlackungs- und Kantenvorbereitungslinie habe sich die an den Plasmaschneidetisch angeschlossene Teilereinigung von einer monumentalen Fertigungsherausforderung in einen effizienten Produktionsprozess verwandelt, der die Aufmerksamkeit anderer Mitglieder der OMS-Familie auf sich zieht. Er erwähnte, dass bei einem kürzlichen Treffen anderer OMS-Geschäftsführer im Werk Greensboro die meisten Besucher das LISSMAC-Förderband und ein paar nahegelegene Strahlkabinen besichtigen wollten, die zur Endbearbeitung von Blechen vor dem Schneiden und zum Plasmaschneiden von Teilen verwendet werden je nachdem, welche Kundenspezifikationen es erfordern.

„Ich verhexe uns vielleicht, aber ich kann Ihnen nicht sagen, wann wir das letzte Mal eine Verletzung bei der Teilereinigung hatten“, sagte Moon. (Das Werk in Greensboro erhielt im April den Safety Award of Merit 2022 der Fabricators & Manufacturers Association.)

Eine der besten Möglichkeiten, das Verletzungsrisiko in einem Prozess zu minimieren, besteht darin, Personen, die verletzt werden könnten, aus dem Prozess zu entfernen. Das ist es, was OMS dank der automatisierten Endbearbeitungslinie ermöglicht hat. Während für die Entschlackung und Kantenvorbereitung mit Handschleifmaschinen früher 32 Personen nötig waren, sind es heute nur noch zwei bis sechs Personen. Wenn es sich um größere Teile handelt, können zwei Personen die Übergabe der Teile vom Plasmatisch auf die Förderbänder übernehmen. Bei kleinen Teilen kann es sein, dass sechs Personen für die Beschickung des Fördertisches erforderlich sind.

Moon fügte hinzu, dass die Teilereiniger immer noch mit der manuellen Entschlackung beschäftigt seien, aber es handele sich viel eher um eine einfache Entfernung von leicht zu entfernender Schlacke, die möglicherweise von der Plattenoberfläche hängt, ähnlich wie das Entfernen eines großen Eiszapfens von einer Dachlinie mit dem Schnee Schaufel. Er sagte, dies ziele darauf ab, die Lebensdauer der Verbrauchsmaterialien zum Entschlacken, Schleifen und Kantenverrunden zu verlängern.

Offensichtlich trägt die Minimierung der manuellen Teilereinigung dazu bei, das Risiko ergonomischer Belastungen und möglicher Schnitte und Augenverletzungen zu verringern, aber durch das Vorhandensein der Förderbänder entfällt auch ein erheblicher Teil des Hebeaufwands, der zu Rückenproblemen führen könnte. Moon sagte, dass die Arbeiter von mindestens fünf Aufzügen, die zum Bewegen von Teilen vor der Installation der Förderbänder und der automatischen Endbearbeitungsausrüstung erforderlich waren, auf nur noch zwei Aufzüge umgestiegen sind – einen zum Bewegen von Teilen vom Plasmaschneidetisch zum Förderband und einen anderen zum Entfernen Nehmen Sie die Teile vom Förderband und legen Sie sie in die entsprechenden Gestelle.

„In unserem Teilereinigungsbereich sind die Dinge jetzt völlig anders“, sagte Moon. „Die Gruppe, die wir jetzt dort haben, versucht nicht, aus der Teilereinigung auszusteigen. Sie betreibt gerne die LISSMAC. Da hat es eine dramatische Verbesserung gegeben.“

Moon erinnerte sich an die vergangenen Jahre mit der Ausrüstung und erinnerte sich an den einfachen Nervenkitzel, einfach die mehr als 30 Stromkabel zu entfernen, die in der Werkstatt im Bereich der Teilereinigung verstreut waren, und an die potenziellen Stolperfallen, die sie verursachten. „Man denkt einfach nicht an diese Dinge, wenn sie weg sind“, sagte er.

Nachdem andere Geschäftsführer nun die Finishing-Technologie des Werks in Greensboro in Aktion gesehen haben, wissen sie, was automatisierte Finishing-Geräte für sie leisten können. In diesen anderen Anlagen wird möglicherweise nicht so viel Plasma geschnitten wie in Greensboro, aber viele von ihnen schneiden Metall mit leistungsstarken Faserlaser-Schneidemaschinen, die dazu neigen, Schlacke zu erzeugen, wenn die Maschinen auf maximale Produktivität statt auf Verlangsamung ausgerichtet sind um weniger Schlacke und präzisere Kanten zu liefern.

Moon ist mit der Weitergabe von Wissen einverstanden. Er glaubt, dass jede Einrichtung in der OMS-Familie ihre Abläufe verbessern kann, indem sie einfach voneinander lernt.

„Man sollte immer die großartigen Ideen stehlen“, sagte er.