Multi-Spindle Productie Revolutie: Otto Engineering's Innovatieve Aanpak

Wanneer een werkplaats op de markt is voor machine-tools, kan het afhangen van experts voor begeleiding. Machine-toolfabrikanten kennen hun apparatuur en de mogelijkheden ervan; ze zouden in staat moeten zijn om de toepassingen te bepalen waarvoor het het beste geschikt is en waar het kan falen.

Otto Engineering Inc. van Carpentersville, Illinois, denkt echter buiten de doos en daagt haar leveranciers uit met nieuwe benaderingen van traditionele praktijken. Production Machining vertelde Otto's verhaal 15 jaar geleden. Deze follow-up toont een dubbele inzet op het succes dat het bedrijf gerealiseerd heeft vanuit wat ooit een zo radicaal plan was dat de leverancier zelfs terughoudend was om de machine te verkopen. Hoewel het gebruik van een CNC-multi voor kleine series onbekend mag zijn, is het kopen van de machine voor dat specifieke doel en het hebben van enorm succes met die strategie verrassend voor de meeste buiten de organisatie.

Onder Controle

Otto werd in 1961 opgericht voor de ontwikkeling en productie van schakelproducten en communicatie-accessoires voor eisende toepassingen. Oorspronkelijk producerend draai- en drukknopschakelaars, biedt de controls-afdeling nu een uitgebreide lijn van besturingsschakelaars, toggles en grepen. Het markeert zijn producten naar militaire, luchtvaart, landbouw, bouw en andere industrieën. Een van de huidige projecten van het bedrijf betreft productie van schakelaars voor NASA's Orion-project, dat de mogelijkheid verkent om mensen binnen het volgende decennium naar Mars te sturen.

In 2004, werkend via DMG MORI USA Inc.'s Chicago tech centrum, kocht Otto een Gildemeister GMC 35 ISM CNC zes-spindle multi. Het was een grote aankoop bedoeld om doorlooptijd te reduceren en flexibiliteit op de werkvloer toe te voegen. Zoals men zou verwachten, kunnen sommige deellooplopen op de Gildemeister zo veel als 10.000 werkstukken of meer vereisen; dat is niet verrassend. Maar wat veel ongewonener is, is dat het bedrijf ook niet aarzelt om runs te doen die slechts 50, 25 of zelfs vijf – ja, vijf – onderdelen vereisen; en het is een zes-spindle machine, dus een extra onderdeel moet gemaakt worden. De enige manier waarop een werkplaats succes kan hebben met dergelijke lage hoeveelheden is door opsteltijden te minimaliseren. De gemiddelde run is tussen 200 en 1.000, wat ongeveer twee tot zes uur productietijd vereist.

Terwijl multi-spindles bekend zijn om lange opsteltijden te vereisen, heeft Otto een manier gevonden om die trend te doorbreken, hun gemiddelde opsteltijden op de Gildemeister op slechts ongeveer 15 minuten te houden. Afhankelijk van de planning, zal de machine op sommige dagen zo vaak als zes keer in een negen-uur dienst opgesteld worden, terwijl andere dagen het een enkele taak de hele dag kan draaien.

Waarom Het Werkt

Sinds Otto de machine kocht, heeft Tom Secreto, werkplaatsopziener, 412 verschillende onderdelen voor het geprogrammeerd, bestaande uit zeven verschillende onderdelenfamilies en een gemiddelde looptijd van 16 seconden per onderdeel. Hij beheert deze taken met een gereedschapsbibliotheek van slechts 13 verschillende frontale boorers, 16 verschillende frontale en achterwerk ID-draaigereedschappen, 10 verschillende trommel-zijde AD-draaigereedschappen, en zes verschillende freesgereedschappen, voor een totaal van 45 gereedschappen die in en uit de machine worden gewisseld.

Alleen aluminium staafmateriaal van dezelfde diameter wordt voor alle onderdelen gebruikt. De onderdelen variëren van 0,875-inch tot 0,16-inch diameters. Om de additionele kosten van verspilde materiaal bij het draaien van de kleinere diameter onderdelen te compenseren, houdt Otto strakke standaarden voor het leveren van schone, olie-vrije spaan aan hun recyclingbedrijf. Het elimineren van de noodzaak om de machine over te schakelen naar verschillende staafdiameters biedt significante tijdbesparing in de opstelling.

Alle gereedschappen zijn quick-change, en alle gereedschappen zijn vooraf ingesteld. De Siemens-besturing, met meer dan genoeg gereedschapsoffsets voor elke locatie, voorziet in eenvoudige opstelling van alle geometrie-offsets voor elk gereedschap. Een typische opstelling bestaat uit het neerleggen van vier of vijf gereedschappen in de machine, het laden van het programma voor het gewenste onderdeel en het wisselen van een afpak-spanklem. Extra tijd wordt genomen in de programmeringsfase om ervoor te zorgen dat het perfect in de simulatie past. De operator kan simpelweg op cyclus-start drukken en vertrouwen in de nauwkeurigheid van het eerste onderdeel hebben.

De heer Secreto weet welke onderdelen op de machine volgen, en hij heeft de opstelling klaar. Alle vooraf ingestelde gereedschappen en alles wat nodig is voor de opstelling worden in een kast naast de machine bewaard. Machine Werkplaatsmanager John Legt uit dat een van de uitdagingen van de multi-spindle is het instellen van de afstand tussen de subspindel en de afpakken, wat de algehele lengte van het onderdeel bepaalt. Otto's strategie is om de indicator in de machine te monteren. Afhankelijk van het vorige onderdeel, toont de indicator de precieze aanpassingen die nodig zijn voor de volgende. Er mag maar 180 duizendsten verschil zijn tussen de twee onderdelen, maar de aanpassingen worden exact gemaakt, "plus of min niks," om te zorgen dat het volgende onderdeel de eerste keer correct gemaakt wordt.

Het trucje is dat, in plaats van de typische strategie van het overwegen van families van onderdelen, Otto kijkt naar families van gereedschappen, een creatieve benadering van programmeren. Ze kijken naar de bestaande gereedschappen en kijken welke onderdelen erbij passen, zelfs als het extra sneden op het onderdeel zou kunnen vereisen om de vorm te maken, wat een minimale hoeveelheid cyclusduur toevoegt. "In de meeste gevallen op een multi-spindle, is er al vrije tijd omdat de cyclusduur afhankelijk is van de langste operatie of schuif," zegt De heer Secreto. "Bijvoorbeeld, als schuif 6 18 seconden is, en dat is de langste, dan is de cyclus 18 seconden. Misschien is schuif 2 een ruw booroperatie, en het is slechts 12 seconden. Zes extra seconden ruwbooroperatie kunnen dan aan schuif 2 toegevoegd worden zonder de algehele cyclusduur te beïnvloeden." Het toevoegen van gereedschappen aan de bibliotheek is een laatste redmiddel en wordt bijna nooit gedaan.

Kwantificeerbare Voordelen

"We maken eigenlijk meer geld op de schakelaars die we produceren wanneer we de kleinere seriegroottes hebben," zegt De heer Lang. "De marge is veel hoger. Meeste andere werkplaatsen zouden moeite hebben om de cyclusduur op 15 seconden te houden op een werkstuk met zoveel geometrie als we erin stoppen."

Hij zegt dat dergelijke onderdelen op een standaard draaibank zo lang als twee minuten kunnen duren, en de opstelling zou drie tot vijf uur zijn. De multis doen ongeveer zeven keer beter in cyclusduur dan een conventionele CNC-draaibank. De heer Lang weet dat omdat Otto al deze onderdelen op conventionele CNC-draaibanken maakte. De opbrengst van de investering in de Gildemeister heeft een significante rol gespeeld in het voortgezette succes van het bedrijf. De heer Lang herinnert zich dat toen hij bij Otto begon, het een $5 miljoen bedrijf was. Het is nu een $130 miljoen bedrijf, stabiel groeiend (inclusief 15 procent in 2018) sinds de installatie van de machine.

Omdat de korte runs en opsteltijden Otto in staat stellen om de onderdelen zo snel te leveren, gebruikt het bedrijf de machine eigenlijk als zijn voorraadkamer of inventaris. Het bedrijf houdt geen overige voorraad. Zelfs als een grote bestelling binnenkomt voor 5.000 of 10.000 stukken, kunnen ze ze de volgende dag uit de deur hebben. Op een conventionele CNC-draaibank zou het een week duren. Zelfs als meerdere draaibanken de onderdelen liepen, zou het nog steeds langer duren vanwege de additionele opstellingen. De klanten waarderen de doorlooptijd ook omdat ze niet hoeven na te denken over van tevoren bestellen. Het verkoopteam zal de orders droppen en een directe reactie in productie krijgen.

Wat Is Er Volgende

Naast hun CNC-bewerkingsmogelijkheden, doet Otto ook spuitgieten, stempelen, kabelmontage en kabel-overmoulden, nu met ongeveer 575 mensen in dienst. Het heeft ook onlangs een gereedschaps- en vormbedrijf overgenomen. Om de effecten van de groeiende arbeidskortage te bestrijden, huurt het bedrijf twee leerlingen per jaar rechtstreeks na de middelbare school. Deze leerlingen besteden tijd aan Illinois' Tooling and Manufacturing Association, en vestigen zich dan bij Otto als machinist, modelmaker, vormmaker, of gereedschaps- en vormspecialist, afhankelijk van hun sterke punten. De heer Lang zegt: "We deden een rapport vijf jaar geleden dat concludeerde dat binnen 10 jaar (vijf jaar van nu), de helft van onze werkkracht met pensioen zal gaan. We moeten dat probleem oplossen. Door nieuwe, jonge talent binnen te halen, samen met het top-personeel bij het gereedschaps- en vormbedrijf, maken we stappen om toekomstige behoeften te dekken."

Ondanks eventuele arbeidsbezorgdheden, blijft het bedrijf snel groeien. Het is in het proces van het bouwen van een nieuwe 100.000-vierkante-voet tech-centrum, gepland om in juni te openen, dat veel van de CNC-bewerkings- en stempeloperaties zal huisvesten. Met dat gebouw komt een nieuwe Gildemeister, bijna identiek aan de huidige van het bedrijf. Die machine is in montage nu, gepland voor levering in juni.

De huidige multi is vanaf zijn vroege dagen op de werkvloer bijna op capaciteit. Zodra de nieuwe machine binnenkomt, zal Otto meer flexibiliteit hebben om verschillende bewerkingsstrategieën te proberen. Een overweging is om de nieuwe machine meerdere onderdeeldiameters tussen 7/8" en een inch en een 16e te laten hanteren. "Staafmaten veranderen duurt ongeveer een half dag, dus we zijn daar doorgaans van afgebleen," zegt De heer Lang. "Maar we zullen een kans hebben om dingen weer anders te bekijken, en we zullen nog meer onderdelen van de conventionele CNC-draaibanken verplaatsen."

Otto heeft groot succes gehad met de GMC 35 ISM, op een multi-spindle doet wat als korte runs en veel opstellingen beschouwd wordt. Het heeft goed gewerkt om onderdelen snel te leveren en eigenlijk de machine te gebruiken om een voorraadkamer voor inventaris te vervangen. De machine heeft een opmerkelijk laag onderhoud vereist. De schuiven zijn nog origineel en hebben geen herbouw vereist. Na meer dan 73.000 uur productie, is het enige onderhoud dat de machine vereist heeft gerelateerd aan elektrische aandrijvingen, kabels en de staafvoeder. Otto voorziet dezelfde resultaten van de nieuwe machine en kijkt uit naar doorlopende groei gedreven door de creativiteit die de basis gelegd heeft tot nu toe.

Voor meer informatie van Otto Engineering Inc., bezoek ottoexcellence.com of bel 847-428-7171.