摆脱笨拙的卡盘和空洞的虎钳：下一代智能、交流和模块化的夹具解决方案即将问世
需要在每个人都回家过夜后更换夹具吗？ Hainbuch 的 centroteX AC（自动更改）使之成为可能。 （由 Hainbuch America 提供）我的 2021 道奇 Ram 1500 皮卡装有传感器，可以在轮胎需要充气时告诉我。如果我偏离车道，卡车的计算机会纠正车轮，当我要撞到什么东西时会猛踩刹车，如果车辆即将翻倒会警告我。有更多可用的信息，所有信息都是数字化的，而且我可以将其中大部分信息传送到 Ram 的平视显示器上。按照这些标准，今天典型的 CNC 机床上的夹具与 1985 年的福特格拉纳达不相上下。
为什么不能使用虎钳，f夹具和卡盘具有与现代机动车相同的功能？为什么他们不能在维护到期时给朋友打电话，或者紧急喊出零件即将飞起来？如果拉里·罗宾斯对此有话要说，他们很快就会说。作为 SMW Autoblok Corp. 位于伊利诺伊州惠灵市的商业部总裁，Robbins 的使命是让工件夹具变得更智能、更灵活、模块化程度更高，最重要的是实现电动化。
Drinking the Electric Kool-Aid
我在 2020 年底与罗宾斯谈过当时的新型非接触式电感耦合器系统。这篇文章是关于模块化工件夹持的，他对这个主题有很多话要说，但让 Robbins 最感兴趣的是 SMW Autoblok 的 MM 机电四爪卡盘。他当时表示，控制和监控每个钳口的能力将使商店“在灵活性、质量和操作安全性方面得到极大提高”，这就是为什么该公司已经开发了决定在德国梅肯博伊伦开设一个新部门——SMW-Electronics，以追求这项技术。
罗宾斯仍然像 2020 年一样充满活力。“没有其他工件夹具制造商拥有这项技术，”他说。 “使用非接触式电力来移动夹具并驱动虎钳和卡盘代表了工件夹具的未来，并且有一天将取代传统的液压和气动系统，这可能比我们任何人预期的都要早。鉴于我们的行业长期以来采用新技术的速度很慢——尤其是在美国——我们 SMW 的所有人都对它的接受感到惊喜。”
一个完全支持电子技术的组织motion concept 是俄勒冈州制造创新中心研发中心 (OMIC R&D)，Robbins 很快计划与该中心会面，讨论增加电动工件夹具的使用。两年前，校园搞了一个SMW Autoblok t赞助的项目o 为机器人末端执行器开发接口。与 e-motion 系列中的其他产品一样，这些产品有望通过电感耦合支持电力和数据传输，简化机器人和协作机器人对制造商的使用，同时为更高级的功能打开大门，例如夹紧力和钳口的自动调整位置基于工件夹持系统的实时反馈。
“目前，您仍然需要人工来做出这些决定，”罗宾斯说。 “例如，即使使用当今用于 CNC 车床的高低液压夹紧系统，我们也要求机器在减压之前处于减速状态或完全停止。这将与电子产品的基本理念相同，只是我们可以做得更快，这是我们现在正在努力的事情。除此之外，我预计未来的系统将配备力传感器，可以检测零件变形，自动减慢机器速度，减少压力re，然后返回加工操作。”
根据 SMW Autoblok 的说法，使用非接触式电力来移动夹具并驱动虎钳和卡盘代表了工件夹持的未来。 （由 SMW Autoblok 提供）您的智商如何？
Robbins 很快指出 SMW Autoblok 继续扩展其机械工件夹持产品。最近推出的产品包括零点夹紧模块的 ZeroAct 系列及其新型 GT5-2G 五轴快速更换虎钳，这两款产品均在今年的 IMTS 上展出。与来自威斯康星州日耳曼敦的 Hainbuch America Corp. 的众多产品一样，其中包括卡盘和心轴的 centroteX AC（自动更换）系列，以及该公司的可互换钳口模块、夹头和其他工件夹持组件系统。
Allan Dopf 是 Hainbuch America’s 的全国销售经理。和 Robbins 一样，他为业界不断推动模块化、易于使用的工具系统而感到自豪。 Dopf 同样热衷于工业 4.0 和支持 IIoT 的智能工件夹具的兴起。他最近与 Okuma 的 Wade Anderson 一起参加了 Shop Matters 播客，期间他描述了公司的 TOPlus IQ 卡盘。
他解释说，配备 IQ 的卡盘和心轴包含可以监控夹紧力的无线传感器，主轴转速、工作温度和其他加工变量，但更进一步，在加工过程中测量工件的内径和外径。 IQ 可以将此信息发送到移动设备或数据收集系统，也可以发送到机器控制，以进行即时过程调整，而无需人工干预。这确保了无故障、熄灯操作，并且当与上述 centroteX AC 工件夹持系统一起使用时，支持自动、无人值守的转换。
Dopf 说，“你知道大多数商店每天早上举行的会议，每个人都站在白板周围，试图弄清楚晚上发生了什么吗？有了 IQ，您的手机上就已经有了这些信息。您知道制造了多少零件以及是否有任何废料。你可以看看在粗加工循环中是否有振动，或者工件直径在凌晨 3:04 突然发生变化，机器因此不得不调整夹紧力。它实时捕获所有与工件夹持相关的事件，然后将它们发送到控制器、电视监视器或您希望采取行动的任何外部设备。”
当然，任何加工故事都不仅仅是工件夹持. Dopf 指出，机加工车间应实施额外的监控策略，例如可用于切削刀具和刀柄的监控策略。 “信息就是力量，”他说。 “这些类型的工业 4.0 c例如，这些功能使您能够更好地预测维护需求，或确定流程何时不稳定并需要采取纠正措施。相反，您可能会发现需要改进的地方，否则这些地方将无法检测到。简而言之，这些解决方案减少了废料和停机时间，同时提高了生产率和零件质量，投资回报率通常以月而不是年来衡量。为什么商店不想投资它们？”
在这个例子中，Roemheld 的零点螺柱直接附着在工件上。 （由 Roemheld North America 提供）Starkly Intelligent
David Vilcek 就工业 4.0 的好处提供了大致相同的分析，但在列表中添加了预测性维护。 Roe 动力工件夹持、装配和处理技术产品工程经理mheld North America, Fenton, Mo. 是附近圣路易斯 Carr Lane Manufacturing Co. 的姊妹公司，Vilcek 指出了几种属于智能但模块化工件夹具领域的产品。
一个例子是ASH 系列液压、配备传感器的长行程虎钳（最长 200 毫米，或将近八英寸）。在这里，操作员可以将各种工件尺寸编程到控制单元中，虎钳将自动调整开口以适合。 ASH 还具有力感应功能和用于无人值守加工的自激活快速更换钳口。
此外，Roemheld 计划在 IMTS 2022 上推出其 STARK 智能品牌数字零点夹持技术。Vilcek将其描述为模块化设计，每个卡盘都包含一个集成传感器盒，该传感器盒通过电缆、电感耦合器或以太网现场总线与 IO-Link 主单元通信。提供三种尺寸，均提供有关夹紧压力、温度、数量的信息周期、故障状态和位置。 “还有一个 RFID 接口选项，因此您可以准确地知道什么类型的调色板或工件放在零点系统的顶部，”他说。
Vilcek 指出，零点系统使用液压打开夹头，但包含随着时间的推移变得疲劳的夹紧弹簧。通过监控夹紧和松开次数以及循环次数，STARK 智能可以准确预测卡盘何时需要维护，从而避免代价高昂的意外停机。他还讨论了 Roemheld 的 24 伏直流电动摆动夹具系列，这些夹具最初是为湿式加工环境设计的，但由于它们不需要压缩空气或液压油，因此广泛用于洁净室、检验实验室，甚至娱乐场所舞台设计行业，为术语“掌握”技术人员赋予了新的含义。
在最近的一项应用中，一家德国汽车制造商使用电动 c工作夹具中的灯，有效地兼作质量控制系统。 “他们需要一种方法来检查这些用于车辆副车架的大型铝铸件的变化，因此我们将应变传感器和称重传感器集成到摆臂中，”Vilcek 说。 “这使汽车制造商能够在大约 0.1 毫米的精度内测量夹紧压力和行程位置，因此他们可以检测铸件是否超出公差或位置不当，并根据该反馈停止机器。”
Erowa Technology 指出其MTS 4.0 零点夹紧系统是世界上第一个具有无线状态监控功能的系统。 （由 Erowa Technology 提供）
超出预期
Erowa Technology Inc. 是另一家智能工件夹具解决方案提供商。 Chris Norman，总部位于伊利诺伊州阿灵顿高地的总裁兼首席运营官公司指出，Erowa MTS（模块化工具系统）零点系统于 2001 年推出，而智能版本——MTS 4.0 Smart Chuck——在 2018 年 IMTS 上发布。后者包括无线通信和持续监控夹紧的能力力、状态和接近度。
“MTS 4.0 底板使用两条压缩空气管路同时夹紧四个零点卡盘，”Norman 说。 “如果系统检测到其中任何一个出现移动或振动等问题，它就会向机器发出停止循环的信号。当然，我们也在加工过程中收集数据，这些数据可以显示在机器控制上或发送到外部系统、我们的 JMS ProductionLine 软件，甚至是智能手机。”
他补充说，更多和越来越多的客户正在拥抱工业 4.0 和工业物联网 (IIoT) 技术，而 MTS 4.0 只是 Erowa 承诺支持他们的一小部分他的努力——快速浏览一下公司的网站就可以证实这一点，可以看到“智能工厂”一词和一个标有 FMC（柔性制造概念的简称）的综合系统。
MTS 4.0 是 Erowa 首次涉足具有 IIoT 能力的工件夹具，但据 Norman 介绍，该公司已经实践 FMC 理念超过 30 年。 “在我们的测量和预设解决方案、我们的机器人和装载系统之间，尤其是我们将所有东西联系在一起的 JMS 软件之间，Erowa 可以支持整个制造过程，并以集成、自动化的方式进行，”他说。
“这是工业 4.0 和 IIoT 的本质，Norman 断言。 “因此，尽管 MTS 4.0 可能是我们的第一款智能工件夹持设备，但您可以肯定它不会是我们的最后一款。”
认识魔术师
总部位于克利夫兰的 Jergens Inc.，自成立以来就以其模块化工件夹具和夹具产品系列而闻名1942 年。其中包括公司的零点和球锁安装硬件、底板、立管和托盘、生产虎钳和动力夹紧系统，其中许多都提供快速更换功能。
总经理 Matt Schron，然而，他是第一个承认按照今天的标准，没有人应该被认为是“聪明”的人。 “多年来，我们的一些工件夹持产品已经具备气动和磁性零件传感功能，但这远不及现在可用的某些技术先进。也就是说，我们认识到需要更智能、更自动化的系统，并且现在有一个团队正在研究这个问题。”
你店的OEE是多少？ Merlin Tempus 准确地测量了这些和其他生产力指标。 （由 Memex 提供）
Jergens 还在研究另一个项目一个值得更多美国公司效仿的项目：实施机床监控系统并使用生成的数据来改进制造流程。 “它跟踪一切，”施伦说。 “无论 CNC 机器是在循环中还是在循环外，哪些工作在进行中，机器停机的原因——例如缺少量具或材料。它还会提醒主管需要采取什么行动，这样我们就可以确保设备不会闲置超过必要的时间。”
本例中的“它”是智能制造软件 Merlin Tempus Jergens 大约三年前开始实施的基于安大略省的 Memex Inc. 的平台。不幸的是，大流行减缓了进展，直到去年年底，施伦和他的项目团队才能够集中精力。 “还有相当多的测试和配置工作要做，所以我们目前只监控大约三分之一ird 我们的机器，但我们已经看到了一些显着的改进，”他说。 “Merlin 为车间员工提供了他们取得成功所需的工具，同时让我和其他经理能够更好地了解那里发生的一切。这是一个很棒的工具。”
所有这些都没有让 Memex 总裁兼首席执行官 David McPhail 感到惊讶。 “杰根斯绝不是独一无二的，”他说。 “Merlin 平台提供了对可量化制造数据的访问，这对于开发可重复的流程至关重要。当操作员和管理人员拥有在该流程中编组和管理资源所需的工具时，好事就会发生。我们已经看到一些客户在实施后将他们的生产率提高了 40%，随着越来越多的公司开始提供智能工件夹具和类似的支持 IIoT 的工具，这个数字肯定会上升。这就像找到一个隐藏的工厂。”
