Geïnverteerde VTL's Verbeteren Enkel-Stuk Stroom Efficiëntie

Weinig bewerkingsondernemingen kunnen pochen op een vlaggenschip product met de "cool" factor van de Argo, een amphibieën, all-terrain voertuig (ATV) dat gebruikt is in exploratie, zoek en redding, industriële en recreatieve activiteiten sinds de late jaren '60. Echter, tijdens de afgelopen vijf jaar alleen heeft fabrikant Ontario Drive and Gear (ODG) meer dan $10 miljoen geïnvesteerd in nieuwe apparatuur om een significanter deel van zijn bedrijf te ondersteunen: de tandwiel fabricage diensten die het in 1985 begon te leveren om te profiteren van lessen geleerd van het ontwerpen en fabriceren van de Argo's transmissie.

Onder die apparatuur is een groep machines die bijzonder verstrekkende effecten hebben op tandwiel fabricatie bij ODG: vier EMAG geïnverteerde verticale toren draaibanken (VTL's) waarvoor automatisering geen accessoire is, maar een integraal deel van het ontwerp. Deze machines zijn een primaire drijfveer achter een beweging naar een enkel-stuk stroom, cellulaire fabricage strategie die doorvoertijd, flexibiliteit en onderdeelkwaliteit aanzienlijk heeft verbeterd voor een kritisch deel van het productassortiment van het bedrijf.

De 80/20 Regel

Nu zijn 50e jaar in bedrijf vierend, exploiteert ODG twee planten in New Hamburg, Ontario: een gewijd aan ATV productie, de ander voor de tandwiel- en transmissiezijde van het bedrijf, wat tandwiel- en systeemontwerp, transmissie montage en prestatietesten omvat. ODG Gear verhuisde in 2000 naar de laatste faciliteit. Het beslaat 56.300 vierkante voet geclimatiseerde productieruimte die een reeks CNC tandwielhobbers, shapers en tandwielslijpmachines alsook CNC draaibanken en freesbanken huisvest. De plant's 115 werknemers produceren meer dan 850 verschillende onderdeelnummers in hoeveelheden variërend van één tot 75.000.

Ongeveer de helft van de apparatuur op de vloer wordt gebruikt voor operaties voor warmtebehandeling, en de andere helft is toegewijd aan na-warmtebehandeling. De vier EMAG VTL's schitteren in beide rollen, zegt Joel Wright, algemene manager bij ODG. Ze zijn momenteel gepaard in twee cellen voor pre- en post-warmtebehandeling draaioperaties, respectievelijk. De machines' primaire werk bestaat uit relatief kleine, platte, gecementatie staal tandwielen die niet dikker dan 2 inch en 6 inch in diameter meten. Deze componenten vertegenwoordigen slechts 40 verschillende onderdeelnummers. Echter, zoals het geval is voor veel fabrikanten, rekenen die 40 verschillende onderdelen voor een significant deel van de tandwielafdeling's werk. "Over het algemeen, ongeveer 20 procent van de onderdelen maken 80 procent van het volume hier uit," zegt de heer Wright.

Stop en Ga

Nu wordt de tijd die voor dit hele proces vereist is echter gemeten in uren in plaats van weken. De heer Wright legt uit dat het primaire verschil niet de productievolgorde is, maar een nieuwe strategie voor hoe de onderdelen door die volgorde stromen – een strategie gefaciliteerd door de VTL's. Voor het installeren van deze machines maakte een batch-en-wacht-stijl benadering van productie on-efficiëntie virtueel inherent aan het proces. "We liepen door initiële draaioperaties op een batch van 600 of duizend of zo, stopten dan en verplaatsten alles naar de brochenmachine, en zo verder de lijn af," zegt de heer Wright. "Het was altijd één man, één machine, met handmatig laden en lossen. Zo sterk een operator-machine combinatie ook was, het feit dat alles altijd volledig operator-afhankelijk was, was een groot nadeel."

Zelfs gerechtvaardigde pauzes voor koffie of lunch konden direct cyclus tijd beïnvloeden. Strenge statistische procescontrole (SPC) vereisten die frequente in-proces inspecties dicteerden, hielpen zaken niet. Bovendien, hoewel fouten bij geen betekenis algemeen waren, konden eenvoudige fouten golfeffecten hebben de lijn af. Bijvoorbeeld, zegt de heer Wright dat hij zich een paar instanties kan herinneren van operators die onderdelen verkeerd laden in de klemmen van de horizontale draaibanken die vóór de VTL's gebruikt werden.

Laten Stromen

ODG kocht zijn eerste EMAG VTL, een VL3 met een 8-inch klem, in 2010. Op dat moment was het bedrijf in het midden van het vervangen van verouderde apparatuur, een routine die elke paar jaar terugkeert, zegt Ed Das, procesontwikkelingsmanager. Zoals het bleek, ontketenden ontwerpelementen van de VL serie een herziening van het problematische batch-en-wacht productieproces. Eind 2011 had de winkel drie VL5's geïntegreerd, met 10-inch klemmen. "Niet dat de EMAG's ons er op zich brachten, maar hun compacte voetafdruk en geïntegreerde automatisering leidden ons tot het aannemen van een meer cellulaire benadering van fabricatie," zegt de heer Das.

Die benadering begint met initiële Op 10 en Op 20 zachte-draaioperaties, elk uitgevoerd op een aparte VL5. Alle VL serie machines zijn uitgerust met geïntegreerde banden die onderdelen naar en van de werkkring transporteren. In tegenstelling tot het vorige proces, dat meerdere, tijdrovende laden/lossen stappen voor elk tandwielblank vereiste, kunnen operators zoveel als 14 onderdelen op een keer op de eerste VL5's band klaarzetten. Dit is snel en gemakkelijk dankzij hexagonale dragerprismen op elk station die consistente laden garanderen, zegt de heer Das. Zolang een onderdeel ergens in het prisma geplaatst wordt, legt hij uit, zal het nestelen in de hoeken gecreëerd door de hexagonale vorm ongeacht zijn vorm of grootte.

Binnen de werkkring daalt de machine's verticaal-georiënteerde spindel van boven om onderdelen te grijpen en ze te presenteren aan een 12-station, schijf-type gereedschaptoren in de machinebasis voor Op 10 draaien. Verticale constructie zorgt ervoor dat spannen en koelvloeistof van het gereedschap en werkstuk afvallen, merkt de heer Das op. Dan bewegen onderdelen automatisch naar de tweede VL5's band via een eenvoudige flip station die de twee machines verbindt. Wanneer de onderdelen op de tweede machine's band uitcycelen na Op 20, verplaatst de operator ze naar een andere band die leidt naar brochen, hobelen en andere downstream processen, soms een inspectie uitvoerend aan een meetstation voordat ze dat doen. "De onderdelen stoppen niet, ze bewegen gewoon van proces naar proces," zegt hij. "De programma's draaien niet sneller, maar de automatisering en de consistentie van de machines, in tegenstelling tot een operator, stelt productiesnelheden in die typisch 40 procent sneller zijn dan vroeger. Het spuwt onderdelen uit als popcorn."

Misschien net zo significant is het feit dat machine-integraal automatisering het bedrijf in staat stelt om deze toegewijde cel naar wens af te breken om aan veranderende productievereisten te voldoen. Voor vergelijking citeert de heer Das het voorbeeld van een tweespindel draaicentrum. Het doorgeven van onderdelen tussen de hoofden subspindel zou dezelfde voordelen kunnen bieden als de flip station die de VL5's verbindt. Evenzo, een gantry lader of vergelijkbaar accessoire zou dezelfde rol kunnen spelen als de geïntegreerde banden. Echter, deze oplossing zou het voordeel missen van onafhankelijk bedienbare spindels die gemakkelijk gescheiden en naar verschillende secties van de plant verplaatst kunnen worden zonder geautomatiseerde capaciteit te verliezen. Zoals de heer Wright het uitdrukt, "We kunnen ze combineren en hercombineren als Legos."

De VTL's hebben ook bijgedragen aan verbeterde onderdeelkwaliteit. Uiteindelijk is dat net zo belangrijk als tijdsbesparing – hoewel in dit geval de twee hand-in-hand gaan, zegt de heer Wright. In een direct sin, de stijve constructie van de VL3 en VL5 gebruikt voor post-warmtebehandeling draaien stellen toleranties van +/- 0,0005 inch in, in tegenstelling tot +/- 0,001 inch met vorige systemen. Ook opvallend zijn de indirecte kwaliteitsverbeteringen voortvloeiend van de beweging naar geautomatiseerde, enkel-stuk stroom. Dit stelt operators in staat minder tijd te besteden aan het toezien op het proces en meer tijd aan het inspecteren van onderdelen. "Als je een betere tandwielblank kunt maken, zul je uiteindelijk betere datums hebben, en je zult een betere klus hobelen, tandwielslijpen en zo verder de lijn af doen," concludeert de heer Wright. "De EMAG machines hebben onze capaciteit in dat opzicht dramatisch verbeterd."