Stroomlijnen van Onderdelen en Componentontwerp Verhoogt Efficiëntie en Waarde

Milltronics Manufacturing Company, een CNC (gecomputeriseerde numerieke besturingen) machine tool fabrikant gevestigd in Waconia, Minnesota, is een grote fabrikant en marketeer van hoogwaardige, kosteneffectieve bewerkingscentra, werkplaats- en brugfrezen en werkplaatsdraaibanken die zowel in de Verenigde Staten als in het buitenland worden verkocht.

Tijdens zijn bijna 25-jarige geschiedenis heeft Milltronics zijn marketingfilosofie verschillende keren gewijzigd om te overleven in een zeer competitieve business. Oorspronkelijk produceerden en commercialiseerden ze CNC-systemen (een computer geprogrammeerd met dimensionele informatie die de bewegingen van freesmachines beveelt) aan inheemse machine tool fabrikanten. Naarmate meer en meer import de markt binnendrongen, gaven Amerikaanse fabrikanten op, overtuigd dat ze niet langer konden concurreren.

Met een afnemend aantal inheemse bouwers, begon Milltronics turnkey producten te verkopen, hun eigen CNC's op geïmporteerde machines te installeren. Extra overheids sancties ontzettten hun bron voor machines bijna volledig, evenals de ijzerbron voor de paar klanten die ze nog overhadden. Op dat moment was hun enige overgebleven keuze om de machines zelf te bouwen. Het was een pad dat velen eerder geprobeerd hadden, en gefaald. Het verschil lag in hoe ze het deden. Milltronics schrijft veel van zijn succes toe aan het minimaliseren van het aantal onderdelen in hun machines en het ontwerpen van componenten die verschillende behoeften oplossen.

Ze noemden hun nieuwe productlijn "Partner", wat de algemene houding van het bedrijf definieert. Milltronics ontwikkelde "partnerschappen" met zijn werknemers, leveranciers en klanten. Deze strategie beïnvldeerde op zijn beurt de technische capaciteit, competitieve prijsstelling en herdefinitie van een heel segment van machine tools.

Het was door dit bedrijf/leverancier partnerschap dat Milltronics een lastig technisch probleem oploste dat de kwaliteit en toekomstige ontwerp van een van zijn meest populaire productlijnen bedroeg – de CNC bewerkingscentra. Het bedrijf installeerde borstelloze DC servomotoren op de machines die de technische en prestatiesuperioriteit van AC servomotoren niet konden bieden.

Toen de machine tool bouwer besloot borstelloze motoren op de VM17 serie bewerkingscentrum te installeren, werd Robert Page, een elektrotechnicus die verantwoordelijk is voor servodrives en motoren, een integraal onderdeel van deze technische wijziging. "We hadden bij het begin van dit project bepaald dat de markt borstelloze systemen eiste," zegt mnr. Page, "voornamelijk vanwege de snelheid en betrouwbaarheid." Er waren wel snelle borstel-type DC motoren op de markt maar, vergeleken met nieuwere borstelloze technologie, werden ze als verouderd beschouwd. "In het algemeen," merkt mnr. Page op, "zijn borstelloze motoren sneller en de noodzaak om borstels te vervangen of zich zorgen te maken over commutatielimieten vervalt."

Het bedrijf experimenteerde met diverse combinaties van servodrives en motoren van verschillende fabrikanten gedurende een periode van 18 maanden. In sommige gevallen testten ze producten van dezelfde fabrikant; in andere gevallen mengden en matchten ze. "Onze resultaten waren niet zo goed," stelt mnr. Page. "We hadden nog steeds problemen en bleven opties onderzoeken die gemakkelijker te gebruiken en betrouwbaarder waren."

Het bedrijf begon te kijken naar het Sigma Servo Systeem van Yaskawa Electric (Northbrook, Illinois), een compacte, hoge prestaties combinatie van borstelloze servomotoren gematcht met flexibele, volledig digitale versterkers. De Sigma productfamilie bood hogere koppel-tot-inertie, hogere koppel per lengte en hogere koppel per dollar dan andere systemen die ze analyseerden.

Peter Gennuso, regionale verkoopmanager, Yaskawa Machine Tool Sales Group, regelde de levering van borstelloze servomotoren, drives en kabels aan Milltronics voor installatie op een bewerkingscentrum gepland voor verzending naar de IMTS beurs in september 1996. "Ik was zeer onder de indruk van de snelheid en algehele prestaties van dit prototypemodel," stelt mnr. Page. "Het genereerde enorm belang van klanten op de beurs die toen meer scherpzinnig werden wat AC digitale borstelloze motortechnologie en prestaties betrof."

Yaskawa's technische vertegenwoordigers waren ook zeer ondersteunend. "Wanneer we om hulp vroegen, kwamen ze onmiddellijk hier om met onze mensen te werken. Ik weet dat een technicus twee dagen op ons faciliteit doorbracht om ervoor te zorgen dat de drives volledig passend gematcht waren," zei mnr. Page. "De ondersteuning is altijd heel goed geweest – een van de dingen die we van het begin af aan mooi vonden. Ze gingen uit hun weg om ons met verschillende Yaskawa Sigma servo modellen te voorzien voor testen in onze prototype-eenheden, en aarzelden niet om degene die we niet kozen terug te nemen. Yaskawa gaf ons de tools die we nodig hadden om de initiële ontdekking te maken en dingen aan de gang te krijgen. De leercurve was snel vanwege hun engineering-inspanning en de technische kennis die ze in de fabriek aanboden."

"Onze engineering tests met de borstelloze servomotoren en drives toonden uitstekende resultaten," voegde mnr. Page toe. "Ze presteerden precies dezelfde manier elke keer dat ze worden aangezet – van de ene machine naar de andere. Het heeft mijn leven veel gemakkelijker gemaakt omdat ik nu de servomotoren en drives niet hoef te finetunen. Ze zijn absoluut uniform en werken altijd."

Onlangs heeft Milltronics veel strengere tests uitgevoerd om te garanderen dat hun machines nauwkeurig zijn. Een van de meest strengste is de Renishaw staafbal test. De machine wordt geprogrammeerd om een cirkel te snijden die wordt gemeten op rondheid om te zien hoe dicht het bij theoretische perfectie ligt. Dit is een moeilijke operatie voor machine tool motoren om aan te drijven en te controleren. Het is comprehensief, aangezien het alle aspecten van de machine meet. Volgens mnr. Page leveren de borstelloze servomotoren ronde, gladde cirkels – elke keer.

Systeemopstelling, parameterinstelling, auto-tuning, prestatiemonitoring en probleemoplossing worden veel gemakkelijker gemaakt met SVMON, het softwarepakket van het Sigma Systeem. "Het is heel gemakkelijk te gebruiken," merkte mnr. Page op. "SVMON stelt je in staat om een RS-232 kabel in de voorkant van de drive te steken, en de parameters in ongeveer 15 seconden te downloaden. Een parameterbestand wordt bijgehouden voor elke as van deze machines, dus we zetten de drives aan, downloaden de parameters, en ze zijn klaar om te gaan."

Tim Rashleger, hoofdoperationeel officer, dacht vroeg in de testfase dat de Sigma Servo borstelloze motoren en drives en, tegelijkertijd, het hogere technologieniveau dat het biedt, te duur zou zijn – dat het te veel zou kosten, en de leercurve misschien te lang zou zijn om het product aan de gang te krijgen. Maar het bleek het tegenovergestelde. "De kosten van het gaan met de Yaskawa Sigma Servo motoren was eigenlijk minder dan de vorige inspanning," zei hij. "Ik denk dat het in vier categorieën valt. Erstens, de curve om het product op snelheid te krijgen en klaar te maken was heel snel. Tweedens, de prijs was beter dan we dachten. Toen de prijs in onze volumecijfers meegerekend werd, waren ze gemakkelijk te rechtvaardigen. Derdens, technisch op de vloer, monteren de Sigma Servo motoren en drives sneller en testen ze sneller. Probleemoplossing is minimaal omdat ze werken. En vierdens, wanneer ze in het veld komen, hebben we geen vervangings- en servicekosten en, consequent, ontevreden klanten. Dus het blijkt dat de totale kosten van het gebruik van Yaskawa Sigma Servos gunstig zijn tegenover wat lagere technologie zou zijn.

Milltronics' productlijn is verdeeld in bewerkingscentra en werkplaatsmachines. Twee derde van het business komt van de productlijn van de bewerkingscentra en een derde wordt gegenereerd door de werkplaatsproducten. Er zijn zes Milltronics bewerkingscentrum modellen, variërend van 25 bij 16 inch tot 100 bij 30 inch tafelafstanden, en tot 20 pk voor zware bewerking. Al deze, met uitzondering van een entry-level model, zijn geproduceerd met Sigma Servo motoren en drives. "Vanuit een productie-oogpunt is het voor ons heel productief geweest om verschillende modellen met dezelfde servomotoren te bouwen," zegt mnr. Rashleger. "Vroeger moesten we verschillende maten DCs in hogere hoeveelheden kopen om betere prijzen te krijgen, en dan een grote voorraad bijhouden. Vanwege de waarde van Yaskawa in het 40- en 50-inch bereik, zijn we in staat om verschillende machine modellen met één servo product te dekken."

De snelle verplaatsingen van de VM16 machine met DC servodrives is 400 inch-per-minuut (ipm). De meeste andere bewerkingscentra in de productlijn die Yaskawa gebruiken, zijn aanzienlijk hoger – ongeveer 800 ipm is typisch. "Als je een machine verkoopt met 400 ipm versus een machine die 800 ipm heeft, dat is het verschil dat de Yaskawa AC servos maken vergeleken met de borstel-type DCs," legt mnr. Rashleger uit. "We drukken geen van de twee technologieën echt verder dan redelijk, en de betrouwbaarheid van beide technologieën, eerlijk gezegd, is heel goed. Echter, een klant die productie van een machine nodig heeft, of hoeksnelheid doet, zal de 800 ipm functie gunstig bekijken.

"Ook is de hoekvoedsnelheid bij het daadwerkelijk snijden van metaal uitgebreid op de AC digitale servos. Dit zou heel veeleisend zijn voor de DCs. Aan de andere kant, de AC servos, vanwege hun lagere inertie en zeer hoge prestaties, blinken uit in projecten die hoge snelheidsverwerking en driedimensionale bewerking vereisen.

"We hebben nu al meer dan zes maanden Yaskawa Sigma servos in het veld, dus er zijn een significant aantal in gebruik," merkt mnr. Rashleger op, "en ik heb nooit een enkel rapport gehad van er eentje die ondermaat was. Wat ze ook publiceren, de specificatie neigt ertoe heel conservatief te zijn. Soms waren er vragen over de duwkracht van de machine toen dezelfde grootte DCs gebruikt werd, maar dat is geen overweging geweest met borstelloze Sigma servos en drives. En dat is significant.

"De betrouwbaarheid van deze producten is uitzonderlijk – boven elke die we ooit gebruikt hebben in termen van gebruik. Onze servicedienst rapporteerde geen veldfouten in de eerste zes maanden na verzending wat, eerlijk gezegd, fenomenaal is.

"We hebben gemerkt dat een aantal van onze concurrenten begonnen zijn hun eigen servos te fabriceren," zei mnr. Rashleger. "We hebben deze optie bekeken, en het heeft gewoon geen zin. Deze technologie te leren – om het te meesteren en te maximaliseren – is gewoon geen expertise waar we onze middelen aan willen besteden. De producten zijn zeer competitief. Yaskawa is veel meer bekwaam in het technisch correct produceren van dit product dan enig privé machine tool bedrijf zou kunnen. In ons oogpunt is het niet haalbaar om dit zelf te ontwerpen en maken, en we zullen dit deel van de machine tool blijven inkopen. Om het hart van onze bewerkingscentra het best mogelijke te maken, hebben we Yaskawa servos geselecteerd.

"We hebben al bepaald dat het overschakelen naar borstelloze Sigma servos een heel goede beslissing was voor het bedrijf," stelde mnr. Rashleger. "We zijn heel enthousiast over wat het voor ons gedaan heeft. We wensen alleen dat we de verandering zes maanden eerder hadden gemaakt, omdat we prijzen betalen voor andere beslissingen. Het feit dat 100 procent van ons AC digitale drive gebruik Yaskawa is, spreekt volstrekt voor het vertrouwen dat we in het product en de zakelijke relatie hebben."

Werkplaatsmachines zijn ongelooflijk competitief, dus elke dollar telt in deze productlijn. De eisen aan deze machines liggen typisch in het domein van DC technologie.

Milltronics produceert zijn eigen CNC-systemen, dus de technische vooruitgang in de Yaskawa producten wordt echt gewaardeerd," zegt mnr. Rashleger. Milltronics introduceerde onlangs een hoge snelheid Centurion besturing met state-of-the-art technologie, inclusief dergelijke functies als 3D kleurengrafieken en hoge snelheid contouring. Maar het zou nog steeds niet tot zijn maximale prestaties presteren tenzij het gematcht was met een servo met dezelfde geüpgradetechnologie. Het incorporeren van de twee technologieën heeft Milltronics een voorsprong in prestaties gegeven. Bewerkingscentra met dit prestatieniveau hebben typisch het dubbele gekost.

"Wat opwindend is aan ons bedrijf is dat er echt productie gedaan wordt," zei mnr. Rashleger. "We bewijzen dat de technologie in Amerika bestaat voor een blue chip bedrijf om met succes kwalitatieve, waarde-georiënteerde producten te produceren en wereldwijd te markten. We denken dat de productiebasis het meest opwindende is wat er gebeurt." MMS