Aztalan Engineering: Pioneering Automatisering in Machine Tool Operaties

Machine tool automatisering is geen nieuw idee bij Aztalan Engineering van Lake Mills, Wisconsin. In plaats daarvan, voor deze contractfabrikant, is het gebruik van automatisering om onderdelen te laden en lossen een gevestigde praktijk. In de jaren '90 nam het bedrijf productie over van een set componenten van een andere winkel, kocht en installeerde de twee robot-geladen CNC draaibanken die deze vorige winkel had gebruikt. De cel levert hoge productiviteit tot op de dag van vandaag.

En toch betekende de ervaring met deze robots niet dat de derde draaibank toegevoegd aan deze cel een robot van zijn eigen zou krijgen. Toen toenemende vraag naar deze componenten een nieuw proces met een additionele draaibank rechtvaardigde, keek Aztalan nauwkeurig of handmatig laden van deze additionele draaibank voldoende was om tempo te houden. Het was voor een tijdje. Maar toen vraag voorspeld werd nog verder te stijgen, werd het duidelijk dat een nieuwe robot nodig was voor de nieuwste machine. Daarom is nu een FANUC M10iA robot toegevoegd aan deze Okuma LB 2000 draaibank. Dus deze cel bij Aztalan bevat nu zowel robots als draaibanken die in leeftijd gescheiden zijn door bijna 20 jaar.

De cel is een van diverse voorbeelden van machine tool automatisering bij dit bedrijf. De mate waarin Aztalan automatisering gebruikt is instructief voor verschillende redenen. Eerst, het illustreert de verscheidenheid aan automatiseringsopties die zinvol kunnen zijn in een contract-bewerkingsomgeving. Maar tweede, en misschien nog signifikanter, biedt Aztalan's ervaring een illustratie voor waarom niet te laten zwichten door de uitdaging om automatisering te omarmen. Aztalan staat deze uitdaging zelf tegenover. Het bedrijf vordert snel, en capaciteit vergroten via automatisering is vaak de beste manier om productie-eisen te halen. Maar zelfs zo, zegt Kirk Kussman, bedrijfs verkoop- en marketingdirecteur, automatiseringstechnologieën neigen ertoe extra horden te tegenkomen wanneer het om rechtvaardiging gaat. Zoals hij het stelt, "Het is altijd moeilijk een machine te kopen die niet direct een spaan maakt."

Deze uitdaging wordt verergerd door het bereik aan automatiseringsmogelijkheden. Slagen met één automatiseringstype onthult niet de waarde van andere benaderingen. Bijvoorbeeld, succes met de robot-geladen draaibanken was niet genoeg om het bedrijf de beste manier te laten zien om een bepaald manifold-bewerkingsproces te automatiseren. Hier was de beste oplossing geen robot, maar een Fastems flexibel palliet systeem in combinatie met een horizontaal bewerkingscentrum. In plaats van zelf op deze oplossing te komen, omarmde Aztalan het nadat zijn machine tool leverancier, Morris Midwest, het geval maakte dat er een kosteneffectieve manier was om productie van dit onderdeelnummer ook te automatiseren.

Bewustwording Bouwen

Deels de reden waarom Aztalan vandaag de dag snel vordert is het bedrijfs bewuste beslissing om dat te doen. Ongeveer 4 jaar geleden lanceerde het bedrijf een verkoop- en marketinginspanning gericht op het verhogen van zijn bedrijfsvolume. Het bedrijf had toen weinig merkherkenning, maar is nu breder herkend, met name door makers van medische technologie – de sector die het grootste aandeel van de winkel's bedrijf uitmaakt. Binnen dit veld vandaag, zegt de heer Kussman, krijgt Aztalan routinematig de kans om op grote RFQ's te bieden. Het bedrijf heeft ook geslaagd in het winnen van het vertrouwen van ontwerpingenieursbureaus, een voordeel dat het bedrijf in staat stelt betrokken te raken bij de ontwikkeling van nieuwe producten door te consulteren over hun produceerbaarheid.

Al dit heeft geleid tot verhoogde activiteit. Het bedrijf heeft gereageerd deels door te expanderen, met CEO Jim Brey zelf het uitbreidingsfaciliteit ontwerpende die de productieruimte meer dan verdubbelde toen het twee jaar geleden opende. Het bedrijf heeft ook personeel toegevoegd, samen met het toepassen van automatisering om de waarde die personeelsleden kunnen leveren te vergroten.

Een Okuma gantry-geladen LFS tweespindel draaibank is een ander voorbeeld van automatisering die goed werkt binnen deze bedrijfsomgeving. Terwijl Aztalan een contractwinkel is (wat betekent dat veel van zijn werk afkomstig is van langetermijnovereenkomsten), moet het nog steeds zo responsief zijn als een job shop in het voldoen aan klanten vaak fluide onderdeelhoeveelheden en leveringsvereisten. De LFS machine, die twee draaispindels heeft die allebei naar voren gericht zijn, is waardevol geweest voor hoog-volume bewerking van een auto-onderdeel. De overhead gantry laadt en lost niet alleen het onderdeel, maar geeft het ook door tussen de spindels voor zijde A en zijde B bewerking, houdend meerdere stukken in werk op elk moment. Recenter heeft de winkel een tweede onderdeelnummer aan deze machine toegewezen, en bereidt klemkaken en greifers voor voor een familie van vier onderdelen die er ook aan toegewezen zullen worden. Terwijl de gantry-geladen tweespindel draaibank een efficiënte hoge-productiviteitsbron is, is het nog steeds een CNC machine met de flexibiliteit die dat impliceert – wat toelaat voor snelle overgangen tussen verschillende onderdeelnummers zoals nodig.

De Tijd Vullen

Iets dergelijks kan gezegd worden van het horizontale bewerkingscentrum, ook van Okuma, dat bediend wordt door het palliet systeem van Fastems. Van de tien pallieten met dit systeem, zijn er vijf ingesteld om één bepaald onderdeel te draaien – een manifold bewerkt uit massief aluminium. Op elk van deze vijf pallieten houdt de tombstone acht aluminium werkstukken, vier blokken voor zijde A bewerking en vier gedeeltelijk bewerkte stukken voor zijde B bewerking. De overige pallieten zijn beschikbaar voor productieruns van andere onderdelen tijdens pauzes in het produceren van deze manifolds, die geleverd worden met een tempo van ongeveer 15.000 per jaar.

Aztalan kon dit onderdeel efficiënt produceren met een onafhankelijke HMC. Zelfs met acht stukken per tombstone, handmatig laden van één set onderdelen op één palliet aan de HMC terwijl de huidige set op de andere palliet draait, kon de opstellingstijd essential elimineren. Echter, de volgende stap na HMC productie is iets als het Fastems systeem. Wat deze automatisering toevoegt aan de al-efficiënte HMC is de anders verloren tijd wanneer geen werknemers aanwezig zijn.

Lijkt dat niet veel tijd. Met twee 10-uur shifts, vangt Aztalan 20 uur van elke werkdag. En toch verhoogt lights-out bewerking met het palliet systeem de capaciteit van deze HMC dramatisch. Op een werkdag houdt het palliet systeem de machine draaiende door de overige 4 uur. Tijdens het weekend staat het een additionele 6 uur productie toe. Deze extra 26 uur bewerking verhoogt de output van de HMC met meer dan 20 procent.

Zelfs wanneer personeel aanwezig is, is de palliet-systeem-uitgeruste machine eigenlijk onbeoordeeld aan het draaien. Typisch heeft de operator zo lang als 6 uur om weg te lopen en andere machines te bedienen voordat hij terugkeert om afgeronde onderdelen te lossen en nieuwe te laden.

Tempo Houden

Die robot-geladen draaibanken – de machines waarmee Aztalan's gebruik van automatisering begon – maken componenten voor een drug delivery systeem. Automatisering in deze cel, die nu de robot bevat toegevoegd aan de nieuwste draaibank, vrijmaakt de celoperator om de vitale taak van het inspecteren van afgeronde onderdelen uit te voeren. De dimensionale toleranties van maatende componenten bewerkt in deze cel zijn exact, met kenmerken die zelfs de algemene convexiteit of concaviteit (afhankelijk van het onderdeel) van 5 micron omvatten.

Aztalan heeft geïnvesteerd in meettechnologie zodat de inspectie vereist voor deze onderdelen kan bijhouden met geautomatiseerde bewerking. Een Tropel vormmeetsysteem van Corning gebruikt laser metrologie om afgeronde onderdelen te mappen. Het apparaat vertegenwoordigt een niveau van inspectietechnologie zelden gezien in een contract bewerkingsomgeving.

En dit suggereert het volgende niveau van uitdaging dat automatisering typisch meebrengt. Geautomatiseerde productiesystemen zijn vaak zo productief dat het werk laten stromen responsieve systemen zowel voor als na bewerking vereist. Efficiënte meting voldoet aan de snelheidsvraag na bewerking. Tegenwhile, zegt de heer Kussman, investeren in Exact JobBoss software – niet alleen het kopen, maar ook de tijd nemen om zijn volledige mogelijkheden in spel te brengen – is essentieel geweest voor het organiseren van werk vóór bewerking en het opzetten voor productie efficiënter.

Het proces nog meer responsief maken vóór bewerking is de winkel's hoofduitdaging nu, zegt hij. Het bedrijf zoekt manieren om zijn CNC programmeringscapaciteit uit te breiden om bij te blijven met de nog-versnellende workflow. Shopfloor programmeren zal deel van de oplossing zijn, zegt hij. Er is talent op de vloer, en niet elke taak hoeft in Engineering geprogrammeerd te worden. Bovendien zal het bedrijf leren meer te vertrouwen op automatisering binnen CAM software om routinematige toolpaden automatisch te genereren – maar dit is niet makkelijk, zegt hij. Begrijpelijk willen programmeurs ervoor zorgen dat elk kritisch kenmerk van een hoog-waarde onderdeel correct geprogrammeerd is. Als resultaat prefereert ze om elke programmeringsstap direct te überwaken. Dus, het is een ding om de lichten uit te doen op een bewerkingsproces, omdat het mogelijk is om de robot en machine tool in actie te kijken voordat de lichten uitgaan. Maar de lichten uitdoen binnen programmeren is een ander verhaal, omdat de software geen vergelijkbare manier biedt om naar binnen te kijken. Daarom zal het omarmen van CAM automatisering nog groter vertrouwen vereisen dan geautomatiseerde werkstuk laden. De machine tool, het blijkt, is een van de makkelijkere delen van het proces om te automatiseren.