Golven maken met draaibankautomatisering

Mercury Marine, de trots van de staat Badger, staat plaatselijk bekend als 'Merc'. De 81-jarige wortels van dit Amerikaanse icoon geven het een rijke geschiedenis, waardoor het de trots van de gemeenschap en een favoriet van het varende publiek is. Ondertussen maakt het succes van Merc de afgunst van zijn concurrenten. Mercury Marine is een toonaangevende fabrikant van alle soorten scheepsvoortstuwingssystemen - een divisie van Brunswick Corp. met een waarde van 2,6 miljard dollar, die meer dan 5.200 mensen in dienst heeft op meerdere locaties over de hele wereld.

Jason Noworatzky, Bill Cusick en Chris Erke ( L-R) maken deel uit van het team dat alle tandwielen en assen produceert voor de binnen- en buitenboordmotoren van Mercury Marine die wereldwijd worden gebruikt.

Meer dan 80 jaar innovatieve ontwikkeling van bootmotoren heeft de locatie Fond du Lac, Wisconsin, een zeer bekende opslagplaats van technische bekwaamheid en uitmuntende productie gemaakt. De uitgestrekte campus van vandaag langs de Interstate 41 beschikt over meer dan 2,5 miljoen vierkante meter aan ruimte die allerlei technische en productiedisciplines bevat, samen met de ongeveer 3.300 personen die dit allemaal mogelijk maken.

In fabriek 4 worden alle tandwielen en assen geproduceerd voor alle binnen- en buitenboordmotoren van Mercury Marine die in fabrieken over de hele wereld worden geproduceerd. Deze enorme onderneming omvat cardanassen, aandrijfassen, stuurassen, vooruitversnellingen, achteruitversnellingen en rondsels voor alle MerCruiser binnenboord- en hekaandrijvingsmotoren, MerCruser Alpha en Bravo hekaandrijvingen, Mercury dieselmotoren en diesel hekaandrijvingen, de Mercury SportJet en alle buitenboordmotoren. De man die verantwoordelijk is voor het team van productie-ingenieurs, industriële ingenieurs en programmeurs die nodig zijn voor deze zware taak, is Jason Noworatzky, Engineering Manager van Plant 4. Voor alles wat te maken heeft met het productieproces van assen en tandwielen, creëren en stellen de heer Noworatzky en zijn team de productie- en kwaliteitsprocedures samen met de kapitaaluitgaven die nodig zijn om de onderdelen efficiënt te produceren en, belangrijker nog, om te voldoen aan de strenge specificaties van Mercury . Vervolgens selecteren ze de beste machines en automatisering op basis van snelheid, arbeidskosten en perfectie van onderdelen. "Kwaliteit - daar bouwen we het proces omheen", zegt de heer Noworatzky.

Dit gedeelte van de stuuras voor de buitenboordmotoren van het bedrijf werd oorspronkelijk geproduceerd in een cel met vijf machines met twee operators, maar wordt nu bediend door een draaibank met twee revolvers en twee assen die wordt gecombineerd met een staafaanvoer en een ontlader.

Een onderdeel dat bijzonder arbeidsintensief was, is een holle sectie van stuurassen die worden gebruikt in Mercury Marine-buitenboordmotoren. Het vorige proces was een cel met meerdere machines. Het starten van het proces was een draaibank met één spindel met een enkele toren en een losse kop met een staafaanvoer. Het zou dan naar een andere machine worden getransporteerd voor een boormachinebewerking. Vervolgens werden de onderdelen naar een andere machine verplaatst voor een centerloze maalbewerking en vervolgens getransporteerd naar een laatste hobbing-bewerking. Deze productiemethode voor onderdelen werd decennialang toegepast. "Ik ben hier al 25 jaar en het is altijd zo gedaan", zegt Bill Cusick, productie-ingenieur. Bij dat vorige celproces met meerdere machines waren twee operators nodig.

Uiteindelijk bleek dat de machines in deze cellen aan vervanging toe waren. Op zoek naar een moderne oplossing onderzocht de heer Cusick nieuwe en moderne machines. "De technologie is eindelijk ingehaald, zodat we nu alle processen in één machine kunnen gebruiken", merkt de heer Cusick op. "We hoefden ze niet langer op de oude trilmachines te laten draaien."

Chris Erke, senior programmeur, weegt mee in het kwaliteitsprobleem. "Het is moeilijk om de juiste positie en uitloop vast te houden van de ene machine naar de andere in plaats van alles in één machine te doen waar je hem kunt besturen."

Een fijne balans

"Een groot deel van deze stap was voor ons kwaliteit", zegt Cusick. “Dat betekent gedaan in één machine.” Het team moest een fijne evenwichtsoefening doen tussen machinecapaciteit en capaciteiten, aantal machines en de verwachte productievereisten. Na het maken van een soort scorebord, won één oplossing het. De heer Cusick ging naar Morris Midwest, de vertrouwde lokale dealer van gereedschapsmachines, en begon een dialoog over de vervanging van de oude cellen met vijf machines. "We hebben een SOW (Statement of Work) gemaakt waarin werd uitgelegd dat we een draaibank wilden die ons bewerkingsproces compleet zou maken", zegt de heer Cusick. "We hadden een redelijk goed idee van wat we dachten dat het zou inhouden om de benodigde cyclustijd te krijgen bij het toevoegen van de extra bewerkingen."

De heer Cusick en de heer Erke vertelden Morris Midwest dat ze geloofden dat een draaibank met twee torentjes en twee spindels, gecombineerd met een staafaanvoer en een ontlader, zou werken. "Met de nieuwe technologieën dachten we niet dat het een probleem zou zijn om het te produceren, dus het gaat er aan de ene kant in en is klaar", merkt dhr. Erke op. "We wisten min of meer hoe we het compleet moesten maken, maar Morris Midwest selecteerde de juiste machine, deed alle engineering en handelde alle afvoeren af."

De opkomst van Frankenlathe

In 2017 werd de eerste nieuwe combinatiecel voor staafaanvoer/draaibank/losser geleverd aan Plant 4. Vanwege zijn grootte en mogelijkheden werd de nieuwe Okuma LT3000 EX liefkozend "Frankenlathe" genoemd. Kort daarna werd een tweede cel (een exacte kopie van nummer één) naast de eerste geplaatst en werd door het winkelpersoneel al snel "Bruid van Frankenlathe" genoemd.

Drie Okuma LT3000 EX-draaibanken, met staafaanvoer en lossers, werden toegevoegd om de productie van de assen af ​​te handelen.

De "Frankenlathes" worden beide geflankeerd door de machines van Edge Technologies die het proces tot een echt eenmalig technologisch voordeel maken. De automatisering die in deze huidige opstelling werd gebruikt, was het ontbrekende stuk dat nodig was om het onderdeel "eenmalig" met de vereiste kwaliteit te produceren. De Okuma LT3000 EX is een draaibank met open architectuur, een zeer flexibel draaicentrum met dubbele spil in de 8-inch klauwplaatklasse. Deze multifunctionele horizontale machine met dubbele spindel integreert draai- en frees-/boorfuncties op alle revolvers.

De eerste twee cellen waren uitgerust met FMB Turbo 5-65 bar feeders. Dit zijn magazijnachtige eenheden die staven voeden tot 12 voet en voorzien zijn van met olie gevulde kanalen die een hydrodynamisch lagereffect creëren rond draaiende staven voor een soepele werking. De magazijnopslagcapaciteit is 11 inch op de standaardeenheden. Met de onderdeellengte en cyclustijd voor dit schachtgedeelte kan de Okuma tijdens een dienst behoorlijk wat lineaire voet buizen verwerken, dus Edge Technologies heeft de Edge BarLift toegevoegd, een uitgebreid magazijnlaadsysteem met een extra 28 inch voorraad voor langer draaien zonder dat de operator de feeder met de hand hoeft te laden.

De FMB Turbo 5-65 12-voet De staafaanvoer in tijdschriftstijl is voorzien van met olie gevulde kanalen die een hydrodynamisch beringeffect rond de draaiende staven creëren voor een soepele werking.

"We hebben in het verleden misschien een of twee draaibanken gehad met een ontlader, maar dit is verreweg de grootste stap op het meest gangbare product dat we hebben gedaan (een ontlader)", zegt de heer Noworatzky. "We kunnen dit onderdeel niet laten vallen omdat het de splines zou beschadigen. Het voltooide onderdeel heeft vereisten voor oppervlakteafwerking.”

Cellen één en twee werden in 2017 geïnstalleerd en waren uitgerust met Edge Technologies’ FleXsys LE (Load/Extract) units voor het lossen van onderdelen. Deze unit is ontworpen voor automatisering van grotere onderdelen, in het bijzonder klussen met lange assen. Het is ontworpen voor het aanvoeren en terugtrekken van op stuklengte gesneden stafmateriaal - met een diameter tot 2,5 inch en een lengte van 37 inch - voor productie met CNC-draaibanken met één spindel. De 12-voet buisvoorraad wordt met de FMB Turbo 5-65 in de hoofdspil van de Okuma gevoerd.

Het uitgebreide magazijnlaadsysteem van Edge BarLift heeft een extra 28 inch voorraad voor langer gebruik zonder tussenkomst van de operator.

Frankenlathe 3:De opkomst van automatisering

De derde cel arriveerde eind 2019 met de nieuwe Rebel 80 Servo Unloader, Edge Technologies' meest recent ontwikkelde automatische onderdeelverwijderingssysteem voor het verwijderen van onderdelen in een diameterbereik van 8 tot 80 mm. Dit is een veelzijdiger apparaat dan de vorige versie die op cellen één en twee draait. De oudere eenheden hadden geen besturingssysteem dat met de draaibank zou communiceren zoals de FMB-staafaanvoer. Extra programmering van de FleXsys LE was vereist. Hoewel de eenheden goed werkten nadat ze waren aangepast, vroeg Mercury Marine aan Edge Technologies om een ​​bijgewerkte ontladerconfiguratie die deze tekortkoming zou verhelpen. De ontwikkeling van de Rebel 80 Servo Unloader was het antwoord. Edge had aan de nieuwe ontlader gewerkt en maakte van het communicatieprobleem een ​​hoofdprioriteit voor de Mercury-installatie. Nu, op de derde cel, communiceren de Okuma LT3000 EX, de FMB-staafaanvoer en de Edge-ontlader allemaal als één machine met optimalisatie van het type Industrie 4.0.

Terwijl de eerste twee draaibanken waren uitgerust met FleXsysLE ontladers, ontworpen voor automatisering van grotere onderdelen, de derde Okuma heeft de Rebel 80 Servo Unloader, die is ontworpen om onderdelen met een diameter van 8 tot 80 mm te extraheren en beschikt over geoptimaliseerde communicatiemogelijkheden met de staafaanvoer en de bewerkingsmachine.

De Rebel 80 Servo Unloader beschikt over verschillende manieren om onderdelen te verwijderen met verschillende methoden om de extractor aan het onderdeel te bevestigen om het van de subspindel te trekken. Deze apparaten staan ​​bekend als eindeffectors. De beschikbare eindeffector-mechanismen omvatten staafspantangen voor OD-grijpers, expansie-ID-grijpers, driepunts-OD-grijpers, invoervingers, hoekgrijpers, elektromagneten voor ferromagnetische materialen en speciaal ontwikkelde oplossingen voor geprofileerde en vreemd gevormde materialen.

Om de afwerking van onderdelen te beschermen, plaatst de extractie V-tray in het geval van de spiebanen op de stuuras de assen zachtjes op het oppervlak van het magazijn, dat is bedekt met een niet-metalen materiaal. De hellingstafel is verstelbaar, waardoor de losser onderdelen met een grote diameter "gemakkelijk" kan lossen.

De Rebel 80 Servo Unloader is voorzien van een axiaal schuifspoor waarmee de unit gemakkelijk van de draaibank kan schuiven voor het verwisselen van de spilvoering en onderhoudstoegang tot de achterkant van de draaibank. Het is uitgerust met een afstandsbedieningshanger en een conversatiebediening met een touchscreen en menugestuurde programmering. De besturing slaat ook een onbeperkt aantal onderdeelprogramma's op.

De derde cel profiteerde ook van een vooruitgang in de staafaanvoertechnologie. De FMB Turbo 5-65 was uitgerust als een A-model, met het nieuwe automatisch afstellende geleidingskanaalsysteem. De geleidingskanalen van polyurethaan passen zich automatisch aan de juiste diameter aan, waardoor één geleidingskanaal staafdiameters van 5 mm tot 65 mm kan uitvoeren. Deze functie geeft Mercury Marine de mogelijkheid om snel te wisselen naar verschillende asdiameters zonder dat de geleidekanaalset hoeft te worden gewijzigd. Dit ontwerp helpt bij snelle setups voor just-in-time productie.

Samen met de toename van de kwaliteit van de onderdelen, bieden deze cellen het voordeel dat ze de arbeidskosten verlagen en een beter gebruik van het vloeroppervlak bieden. Idealiter zou de heer Noworatzky een schone lei hebben om zijn productievloer naar wens te herconfigureren. Hij legt uit dat de twee dingen die zijn team drijven zijn het combineren van operaties en het proberen om arbeid te delen.

In de toekomst denkt de heer Noworatzky dat het toevoegen van automatisering, zoals de staafaanvoer en ontladers die bij deze draaibanken zijn gebruikt, de norm zal zijn. “Ik voorzie hier vanaf nu geen nieuwe cellen meer die geen enkele vorm van automatisering hebben. Of het nu een FANUC-robot, een portaalsysteem, een staafaanvoer of ontladers is.” Hij voorspelt dat het iets zal zijn om de hoeveelheid arbeid die nodig is om een ​​klus te klaren te minimaliseren. "Arbeid is een premie", besluit de heer Noworatzky.

Vanwege de hogere technische expertise die nodig is om dergelijke cellen te bedienen, biedt Mercury Marine lessen aan personeel om hun vaardigheden te verbeteren. "Je moet wel een hoger niveau van operator hebben", zegt de heer Noworatzky. Om dit te bereiken, stuurt Mercury zijn operators naar een plaatselijke gemeenschapsschool waar ze zich inschrijven voor machinale bewerkingscursussen van niveau 1 en niveau 2. Eenmaal voltooid, kunnen ze testen om NIMS-certificering te ontvangen.

Mercury Marine | mercurymarine.com

Edge-technologieën | 314-692-8388 | edgetechnologies.com

Over de auteur

Kevin Shults

Kevin Shults is een reclame- en ontwerpprofessional. Hij heeft 24 jaar ervaring in de werktuigmachine-industrie, waarvan de laatste 20 jaar als directeur marketing voor een OEM in de precisiebewerkingsindustrie. Neem contact op met de heer Shults via [email protected].