Staafaanvoer evolueren naar interconnectiviteit

De noodzaak om de kosten per onderdeel te verlagen, de productiviteit te verbeteren, de productkwaliteit te beheren en concurrentievoordeel te behalen, drijft fabrikanten ertoe alle aspecten van hun productieprocessen te onderzoeken. Voor degenen die draaimachines gebruiken om onderdelen van barstock te maken, kan het gebruik van moderne barfeeders een grote impact hebben op het bereiken van deze doelen, vooral nu barfeeders het tijdperk van het Industrial Internet of Things (IIoT) zijn ingegaan.

Gedurende vele jaren was het laden van stafmateriaal puur een handmatige praktijk die de productie vertraagde en weinig deed om de productkwaliteit te behouden. Er was ook een aanzienlijk gevaar voor verwonding van machinebedieners die geraakt zouden kunnen worden door blootliggende barstock die met hoge snelheden ronddraaide. In feite waren vroege staafladers eenvoudigweg bezig met het vasthouden of geleiden van apparaten die de spilsnelheden beperkten, aanzienlijke trillingen produceerden en vaak werkstukken en werktuigmachines beschadigden.

In de jaren daarna evolueerden staafaanvoerunits van voornamelijk mechanische apparaten naar geavanceerde systemen met servomotoren, absolute encoders en een verscheidenheid aan automatische, zelfinstellende componenten. Deze vooruitgang - soms grote stappen voorwaarts, soms incrementeel - heeft de laadsnelheid, ondersteuning, veiligheid en betrouwbaarheid van de staven gestaag verbeterd. Om de beste oplossingen te bieden voor een verscheidenheid aan toepassingen, zijn automatische staafaanvoersystemen nu beschikbaar in versies die geschikt zijn voor staven van 12 voet, 6 voet en spillengte en werken met zowel vaste als verschuifbare kop (Zwitsers type) draaimachines.

De Ethernet-verbinding

Een van de meest dramatische sprongen voorwaarts in de staafaanvoertechnologie is de integratie van Ethernet-connectiviteit, zodat de staafaanvoer bilateraal kan communiceren met de CNC-machinecontroller. Dit delen van gegevens biedt fabrikanten een aantal voordelen, waaronder het verminderen van materiaalverspilling en het on-the-fly, automatisch wisselen van onderdeelprogramma's.

Het is de laatste jaren een hot topic in de productie geweest om werktuigmachines te verbinden met andere fabrieksapparatuur. In sommige gevallen hebben uitstapjes naar interconnectiviteit een beperkte praktische toepassing gehad. Het e-Connect Ethernet-communicatiesysteem, ontwikkeld door de staafaanvoerfabrikant LNS voor interconnectiviteit tussen de staafaanvoer en de bewerkingsmachine, is echter ontworpen om echte IIoT-oplossingen te bieden voor elke fabrikant, van grootschalige productie tot kleine batches, uitvoeringen met gemengde delen.

Het verminderen van materiaal- en arbeidskosten

Voor veel winkels maken de kosten van alle barstock, vooral materialen zoals titanium en exotische legeringen, het verminderen van afval een belangrijke overweging. Het weggooien van een overblijfsel van deze dure materialen is als het gooien van dollarbiljetten op de schroothoop. Met e-Connect wordt het materiaalverbruik continu gemonitord en gecommuniceerd naar de CNC-machinebesturing. Wanneer uit de gedeelde gegevens blijkt dat er niet genoeg materiaal over is om het volgende onderdeel in een bepaalde run te maken, scant het systeem het hoofdproductieschema om een ​​ander onderdeel in de wachtrij te vinden dat van het restant kan worden gemaakt. Wanneer het onderdeel is geïdentificeerd, passen de bewerkingsmachine en de staafaanvoer zich automatisch aan om het geselecteerde onderdeel of de geselecteerde onderdelen te maken. Zodra de staaf is opgebruikt, laadt de staafaanvoer de volgende staaf en het systeem herhaalt het proces totdat alle geplande onderdelen zijn gemaakt.

Naast een beter materiaalgebruik is er ook een aanzienlijke besparing op de arbeidskosten omdat de omschakeling, binnen het diameterbereik, wordt uitgevoerd zonder tussenkomst van een operator. Minder aanrakingen door de machinist verbetert de doorvoer, vermindert de kans op menselijke fouten en stelt één operator in staat om meerdere werkstations te onderhouden. Dit niveau van automatisering, samen met bewaking op afstand van de gezondheid van de staafaanvoer, maakt onbeheerde productie zonder licht mogelijk, zelfs voor batches met gemengde onderdelen.

Om de lights-out-productie verder te vergroten, biedt het e-Connect-systeem realtime monitoring van andere LNS-randapparatuur, waaronder spaantransporteurs, hogedruksystemen, olie-/mistcollectoren en andere apparaten voor een zorgeloze nachtelijke productie. De gegevens voor al deze apparaten lopen via e-Connect, dus er zijn geen aparte datalijnen nodig van elk product.

Een voorbeeld hiervan

Een voorbeeld van een CNC-winkel die dit niveau van interconnectiviteit gebruikt om de kosten per onderdeel te verlagen en tegelijkertijd te voldoen aan de just-in-time leveringsvereisten van de klant, is American Punch (Cleveland, Ohio). Het bedrijf maakt precisieponsen en matrijzen voor zware maattoepassingen zoals brug- en vrachtwagenframecomponenten, evenals lichtere maatonderdelen voor consumentenproducten zoals apparaten en auto-onderdelen.

Omdat de klanten van het bedrijf kleinere partijen van 5, 10 of 20 stuks per keer nodig hadden in plaats van grote oplagen, moest American Punch zijn productieprocessen heroverwegen. Eén benadering was om door te gaan met het maken van lange runs en de overtollige voorraad op te slaan voor toekomstige leveringen. Hoewel het bedrijf al een aantal onderdelen met een hoge omzet voor bepaalde klanten op voorraad had, zou het toevoegen van voorraden onderdelen met een lager volume extra werkkapitaal en vloeroppervlak in beslag nemen.

Deze werkcel maakt gebruik van het LNS e-Connect Ethernet-communicatiesysteem en deelt gegevens tussen de LNS Quick Load Servo 80 S2 automatische staafaanvoer met spillengte en het hoofdschema van het Doosan-bewerkingscentrum.

Een aantrekkelijkere oplossing zou zijn om op de een of andere manier een familie van vergelijkbare onderdelen met verschillende lengtes te groeperen en ze allemaal tegelijkertijd te laten werken met een enkele opstelling. Het e-Connect-systeem maakt dit mogelijk door te communiceren met het onboard masterproductieschema van de CNC-machine. Zodra de bewerkingsmachine een onderdeelrun heeft voltooid, onderzoekt het het productieschema, selecteert het volgende onderdeel dat moet worden geproduceerd en stuurt deze gegevens naar de staafaanvoer. De staafaanvoer raadpleegt vervolgens zijn interne onderdelenbibliotheek, waarin alle parameters voor honderden onderdeelprogramma's zijn opgeslagen. Hier vindt het de gegevens voor het programma dat overeenkomt met het programma dat is gekozen door het hoofdschema van de CNC-machine en past het zichzelf automatisch aan voor de nieuwe onderdeelrun.

In deze installatie bevindt het e-Connect-systeem zich in de LNS Quick Load Servo 80 S2 spindellengte, volledig elektrische, servogestuurde, volautomatische staafaanvoer die 14-inch tot 63-inch staven laadt (de spillengte niet overschrijden ) met diameters variërend van ¼ inch tot 3 1/8 inch. De machinist laadt de staafaanvoer met 1 ½-inch gereedschapsstalen staafmateriaal en voert een macroprogramma uit waarmee de CNC-machinebesturing en de staafaanvoer in een handomdraai van de ene familie van onderdelen naar de andere kunnen overschakelen.

Een typische opstelling omvat het laden van het staafmateriaal met de juiste diameter om verschillende hoeveelheden onderdelen van verschillende lengte te maken. Gebruik bijvoorbeeld staven met een diameter van 1 1/2 inch om 50 delen van 2,500 inch lang, 10 delen van 3,025 inch lang, 75 delen van 3,500 inch lang te produceren, enzovoort. De onderdelen kunnen ook in vorm variëren. Voorheen laadde de machinist de staven en stond bij de machine terwijl deze een kleine partij onderdelen maakte. Vervolgens reset hij de CNC-machine en de staafaanvoer om het volgende onderdeel te maken. Nu stelt de machinist eenvoudig de run in, laadt de barstock en start de machines. Aangezien de werkcel de volledige gemengde onderdelen zonder toezicht produceert, is de operator vrij om andere werkcellen te verzorgen en aanvullende taken uit te voeren.

Het bedrijf heeft momenteel vier werkcellen die het LNS e-Connect-systeem en staafaanvoer gebruiken om elke maand meer dan 300.000 onderdelen te verwerken. De nieuwste werkcel bestaat uit een LNS Quick Load Servo 80 S2 staafaanvoer die het staafmateriaal laadt in een draaicentrum met frees-, boor- en tapmogelijkheden. Naast de interface met de LNS-staafaanvoer, communiceert de CNC-machine ook met een ChipBlaster programmeerbaar hogedruksysteem om de precieze hoeveelheid koelmiddel toe te passen voor elke bewerking.

Volgens de productie-ingenieur van het bedrijf:"Deze werkcellen hebben onze kosten per onderdeel aanzienlijk verbeterd door onbeheerde werking en door een arbeidsvrije nachtploeg toe te voegen. Even belangrijk was de verbetering in ons vermogen om aan de leveringseisen van onze klanten te voldoen. Zonder het e-Connect-systeem hadden we constant moeite om op de hoogte te blijven van de bestellingen. Nu hebben we niet alleen het probleem met de levertijd opgelost, we hebben ook onze capaciteit uitgebreid om extra werk op zich te nemen.”

Op maat gemaakte oplossingen

Een belangrijk onderdeel van het e-Connect-systeem voor staafaanvoer is de functie Onderdelenbibliotheek, die honderden onderdeelprogramma's bevat en voor de meeste gebruikers meer dan voldoende is. In sommige gevallen kan e-Connect echter eenvoudig worden aangepast voor ongebruikelijke toepassingen. In de ene situatie voert een CNC-winkel bijvoorbeeld duizenden onderdelen uit die allemaal dezelfde diameter en vorm hebben, maar in lengte variëren van 2,5 inch tot 49 inch in stappen van 0,5 inch.

Het LNS e-Connect-display toont de huidige status van alle gegevens die worden uitgewisseld tussen de LNS-staafaanvoer en de CNC-bewerkingsmachine. De gegevens worden voortdurend bijgewerkt voor alle aangesloten LNS-randapparatuur.

Meestal worden deze programma's in de Onderdelenbibliotheek geladen, die automatisch alle parameters van de staafaanvoer aanpast om te voldoen aan het uit te voeren bewerkingsprogramma. In deze situatie, omdat de enige variabele de lengte van elk onderdeel is, stuurt e-Connect alleen de juiste lengtegegevens rechtstreeks naar de staafaanvoer bij het wisselen van het ene onderdeelprogramma naar het andere. Aangezien alle andere parameters hetzelfde zijn, is het niet langer nodig om toegang te krijgen tot de volledige gegevens van het onderdeelprogramma, waardoor het omschakelingsproces verder wordt gestroomlijnd. Het vermenigvuldigen van deze tijdbesparing met duizenden onderdelen heeft een aanzienlijke impact op de productiviteit.

Vandaag en morgen

Door dit niveau van interconnectiviteit toe te voegen aan de vele andere voordelen van staafaanvoerunits, kan dit een aanzienlijk verschil maken voor elke faciliteit van formaat die gedraaide onderdelen produceert. Het maakt meer winstgevende korte runs en probleemloze productie van grote volumes mogelijk. In de toekomst kan dit soort interconnectiviteit in combinatie met kunstmatige intelligentie (AI) nog meer mogelijkheden bieden om tijd, materiaal en arbeidskosten te verminderen.

American Punch |800-243-1492 |americanpunchco.com