Hoe een Punch & Die Fabrikant IIOt Gebruikt voor Kortere Runs, Just-In-Time Productie

American Punch Co. (Euclid, Ohio), een punch en die leverancier voor zowel zwaar-gaaf stamping markten als bouw en kleiner-gaaf markten als automotive, moet apace blijven met haar klantenbasis. Dit heeft betekend verschuiven van groot-volume productie naar effectief bewerken van kleinere runs met kortere doorlooptijden om just-in-time leveringsorders te voldoen gevraagd door hun klanten's implementatie van lean strategieën. Geconfronteerd met deze kwesties, begon productie-engineer Brian Cain in 2012 de productieprocessen van het bedrijf te herbeoordelen. Een bezoek aan de International Manufacturing Technology Show (IMTS) dat jaar bracht Mr. Cain in contact met LNS, wiens e-Connect systeem American Punch introduceerde aan het Industrial Internet of Things (IIoT) alsook een manier om programmawissels tussen staafvoeder en draaibank te automatiseren.

Zoeken naar een manier om naar kortere productieruns te gaan

Terwijl American Punch's hoog-precisie punches en dies goed ontvangen werden door haar klanten, was haar productieproces gericht op standaard productiepraktijken die honderden van een enkel onderdeel produceren, in plaats van de kleinere loten van vijf, 10 of 20 stukken die steeds meer door klanten worden gevraagd.

"Korte runs als deze vereisen meerdere setups en verhoogde aandacht van de machineoperator wat, natuurlijk, tijd en arbeidskosten aan de onderdelen toevoegt," zegt Mr. Cain. "Een alternatief is om langere runs te maken en de afgeronde producten op te voorraden tot de klant ze wil. Hoewel we een aantal hoge-omloop onderdelen voor bepaalde klanten op voorraad hebben, bindt het toevoegen van veel van deze lagere-volume onderdelen additioneel werkend kapitaal, vereist meer vloerruimte en verhoogt onze work in process. Dus, ik begon te zoeken naar manieren om deze kleine-volume runs efficiënter te maken. We gebruikten al een automatische staafvoeder om materiaal in onze CNC-machines te laden, wat goed werkte voor hoog-volume productie maar niet voor de kortere runs die onze klanten wilden. Elke keer dat we wisselden naar een nieuw onderdeel betekende het een ander programma op zowel de draaimachine als de staafvoeder op te roepen."

Een oplossing vinden op IMTS

Mr. Cain had besloten dat de ideale oplossing zou bestaan uit het groeperen van een familie van vergelijkbare onderdelen die een verscheidenheid aan lengtes en kenmerken hadden, en ze dan allemaal tegelijkertijd met één setup te draaien. Echter, niemand met wie hij op de trade show sprak kon een goede manier bedenken om meerdere onderdelen van staafmateriaal in een enkele setup te draaien.

Toen bezocht hij de LNS America Inc. stand en besprak zijn behoeften met systems software en control manager Randy Lewis. Ze bespraken het e-Connect ethernet communicatiesysteem, wat de staafvoeder en CNC machinebesturing in staat stelt om data te delen.

Machine Tool Connectiviteit aan het werk stellen

In die toepassing, woonde het e-Connect systeem in de LNS Quick Load Servo 80 S2: een spindel-lengte, all-elektrische, servo-gecontroleerde, volledig automatische staafvoeder die 14- tot 63-inch staven laadt met diameters variërend van ¼ tot 3 ⅛ inches. De American Punch machineoperator zou de staafvoeder laden met 1 ½-inch toolstaal staafmateriaal en een macro programma draaien dat de draaibankbesturing en staafvoeder in staat stelt om on the fly van de ene familie onderdelen naar de andere te wisselen.

Een typische setup zou omvatten het laden van de juiste diameter staafmateriaal om diverse hoeveelheden verschillende lengtes onderdelen te produceren. Bijvoorbeeld, het zou 1 ½-inch-diameter staven gebruiken om 50 onderdelen van 2,500 inch lang te produceren, 10 onderdelen van 3,025 inch lang, 75 onderdelen van 3,500 inch lang en zo verder. De onderdelen konden ook in vorm variëren. Deze setup maakte onbewaakte, zelfs lights-out productie mogelijk op korte onderdeelruns.

Vandaag, met vier werkcellen die het LNS e-Connect systeem en staafvoeders gebruiken, produceert American Punch meer dan 300.000 onderdelen per maand en is in het proces van additionele capaciteit toe te voegen om klanteisen te voldoen. De nieuwste werkcel bestaat uit een LNS Quick Load Servo 80 S2 staafvoeder die staafmateriaal laadt in een Doosan Puma 2100SY draaicentrum capabel van frezen, boren en tappen. Naast het interfaceren met de LNS staafvoeder, communiceert de machine's CNC ook met een programmeerbaar hoogdruksysteem om de precieze hoeveelheid koelmiddel voor elke bewerkingsoperatie toe te passen.

Vermindering van materiaalverspilling

Een ander voordeel van het e-Connect systeem is verminderde materiaalverspilling. Naast het opslaan van de staafvoederparameters voor elk van de onderdeelprogramma's, volgt e-Connect materiaalgebruik en communiceert deze informatie aan het werktuig. De hoofdschedules kijkt naar de hoeveelheid beschikbaar materiaal en de lengtes van onderdelen in de productiewachtrij om te bepalen of er genoeg materiaal is om de vereiste hoeveelheid van een bepaald onderdeel te draaien. Als er niet genoeg materiaal is voor de hele run, bepaalt het systeem de lengte van eventuele restanten, roept het volgende onderdeel in het schema op dat past op de overgebleven voorraad, en de draaibank en staafvoeder passen automatisch aan om het nieuwe onderdeel te maken. Eenmaal de staaf gebruikt is, laadt de staafvoeder de volgende staaf en herhaalt het systeem het proces tot alle geplande onderdelen gemaakt zijn.

"Deze werkcellen hebben een significante verbetering in ons kosten-per-onderdeel gemaakt door onbewaakte operatie en door een arbeidsvrije nachtshift toe te voegen," zegt Mr. Cain, toevoegend, "We hebben niet alleen het tijd-tot-levering probleem opgelost, we hebben onze capaciteit uitgebreid om additioneel werk aan te nemen."