旋盤オートメーションで波を作る

アナグマの州の誇りであるマーキュリー マリーンは、地元では単に「メルク」として知られています。このアメリカのアイコンの 81 歳のルーツは、豊かな歴史をもたらし、コミュニティの誇りであり、ボート愛好家のお気に入りとなっています。一方、その成功により、Merc は競合他社の羨望の的となっています。 Mercury Marine は、あらゆるタイプの船舶推進システムの世界有数のメーカーです。Brunswick Corp. の 26 億ドル規模の部門であり、世界中の複数の場所で 5,200 人以上を雇用しています。

Jason Noworatzky、Bill Cusick、Chris Erke ( L-R) は、世界中で使用されている Mercury Marine の船内および船外ドライブ用のすべてのギアとシャフトを製造するチームの一員です。

80 年以上にわたる革新的なボート エンジンの開発により、ウィスコンシン州フォン デュ ラックの場所は、エンジニアリングの腕前と生産の卓越性の非常に有名なリポジトリとなっています。州間高速道路 41 号線沿いの今日の広大なキャンパスには、250 万平方フィートを超えるスペースがあり、あらゆる種類のエンジニアリングおよび製造分野と、それを実現する約 3,300 人の従業員が含まれています。

第 4 工場では、世界中の工場で製造されている Mercury Marine のすべての船内および船外ドライブ用に、すべてのギアとシャフトが製造されています。この大規模な事業には、すべての MerCruiser の船内およびスターンドライブ エンジン、MerCruser Alpha および Bravo スターンドライブ、Mercury ディーゼル エンジンおよびディーゼル スターンドライブ、Mercury SportJet、およびすべての船外モーターのプロペラ シャフト、ドライブシャフト、ステアリング シャフト、フォワード ギア、リバース ギアおよびピニオンが含まれます。この重要な仕事に必要な製造技術者、産業技術者、およびプログラマーのチームの責任者は、第 4 プラントの技術管理者である Jason Noworatzky です。シャフトとギアの製造プロセスに関係するすべてのことについて、ノヴォラツキー氏と彼のチームは、部品を効率的に製造するために必要な資本支出とともに、製造および品質手順を作成および確立し、最も重要なこととして、マーキュリーの厳しい仕様を満たすために.次に、速度、人件費、部品の完成度に基づいて、最適な機械と自動化を選択します。 「品質 — 私たちはそれを中心にプロセスを構築しています」とノヴォラツキー氏は言います。

同社の船外機のステアリング シャフトのこのセクション元々は 2 人のオペレーターがいる 5 台のマシン セルで生産されていましたが、現在はバー フィーダーとアンローダーを組み合わせた 2 タレット、2 スピンドルの旋盤で処理されています。

特に労働集約的なコンポーネントの 1 つは、Mercury Marine 船外機で使用されるステアリング シャフトの中空部分です。前工程はマルチマシンセルでした。プロセスを開始したのは、単一のタレットとバーフィーダーを備えたテールストックを備えた単一スピンドル旋盤でした。その後、ドリルプレス操作のために別の機械に運ばれます。次に、部品は別の機械に移動されてセンタレス研削され、最終的なホブ加工に移されました。この部品製造方法は、何十年にもわたって採用されてきました。 「私はここに 25 年間勤務していますが、常にそのように行われてきました」と、製造エンジニアの Bill Cusick 氏は言います。以前のマルチマシン セル プロセスでは、2 人のオペレーターが使用されていました。

最終的に、これらのセル内の機械を交換する必要があることが明らかになりました。最新のソリューションを求めて、Cusick 氏は新しい最新の機械を調査しました。 「ようやく技術が追いついたので、すべてのプロセスを 1 台のマシンで実行できるようになりました」と Cusick 氏は述べています。 「古いホブ盤で加工する必要がなくなりました。」

シニア プログラマーの Chris Erke が、品質の問題について意見を述べています。 「制御可能な 1 台のマシンですべてを行うのではなく、マシン間で真の位置と振れを保持することは困難です。」

絶妙なバランス

「私たちにとって、この動きの大部分は品質でした」と Cusick 氏は言います。 「つまり、1 台のマシンで実行できるということです。」チームは、マシンの容量と機能、マシンの数、および予測される生産要件の間で、微妙なバランスを取る必要がありました。ある種のスコアボードを作成した後、1 つの解決策が勝ちました。 Cusick 氏は、同社の信頼できる地元の工作機械ディーラーである Morris Midwest に行き、古い 5 台のマシン セルの交換について話し合いを始めました。 Cusick 氏は次のように述べています。 「追加の操作を追加する際に必要なサイクル タイムを得るために必要なことについて、かなり良いアイデアがありました。」

Cusick 氏と Erke 氏は Morris Midwest に、バーフィーダーとアンローダーを組み合わせた 2 つのタレットと 2 つのスピンドルを備えた旋盤が機能すると信じていることを伝えました。 「新しい技術では、それを生産することが問題になるとは思わなかったので、一方の端で行って完成させました」と Erke 氏は言います。 「私たちはそれを完全に行う方法をほとんど知っていましたが、Morris Midwest は適切なマシンを選択し、すべてのエンジニアリングを行い、すべてのランオフを処理しました。」

フランケン旋盤の台頭

2017 年、第 4 プラントに最初の新しいバーフィーダー/旋盤/アンローダーの組み合わせセルが納入されました。そのサイズと機能から、新しいオークマ LT3000 EX は親しみを込めて「フランケン旋盤」と呼ばれました。その後すぐに、2 番目のセル (1 番目のセルとまったく同じ) が最初のセルの隣に配置され、ショップの従業員からすぐに「フランケン旋盤の花嫁」と呼ばれました。

3 台の Okuma LT3000 EX 旋盤、バーフィーダー付きシャフトの生産を処理するために、アンローダーが追加されました。

「Frankenlathes」は両方とも、プロセスを真の 1 回限りの技術的優位性にする Edge Technologies の機械に隣接しています。この現在のセットアップで採用されている自動化は、必要な品質を備えた部品を「ワン アンド ダン」で生産するために必要な欠けていた部品でした。オークマLT3000EXは、8インチチャッククラスの自由度の高い2軸ターニングセンタ、オープンアーキテクチャタイプの旋盤です。この多機能横型ツイン スピンドル マシンは、旋盤とフライス/ドリル機能をすべてのタレットに統合しています。

最初の 2 つのセルには、FMB Turbo 5-65 バーフィーダーが装備されていました。これらはマガジン スタイルのユニットで、12 フィートの長さの棒を供給し、スムーズな走行のために回転する棒の周りに流体力学的ベアリング効果を生み出すオイルで満たされたチャネルを備えています。マガジン収納容量は標準ユニットで11インチ。このシャフト セクションのパーツの長さとサイクル タイムにより、Okuma はシフト中にかなりの直線フィートのチューブを処理できるため、Edge Technologies は Edge BarLift を追加しました。オペレーターがフィーダーに手動でロードする必要がなく、より長く実行できます。

FMB ターボ 5-65 12 フィートマガジン スタイルのバー フィーダーは、回転するバーの周りに流体力学的なベーリング効果を生み出し、スムーズな走行を実現するオイルで満たされたチャネルを備えています。

「過去にアンローダーを搭載した旋盤が 1 つか 2 つあったかもしれませんが、これは私たちが行った最も主流の製品 (アンローダー) に対する最大の一歩です」と Noworatzky 氏は言います。 「スプラインを損傷するので、この部品を落とすことはできません。完成品には表面仕上げの要件があります。」

セル 1 と 2 は 2017 年に設置され、パーツのアンロード プロセス用に Edge Technologies の FleXsys LE (Load/Extract) ユニットが装備されました。このユニットは、大型部品、特にロング シャフト ジョブの自動化用に設計されています。これは、単軸 CNC 旋盤での生産用に、直径 2.5 インチ、長さ 37 インチまでの部品長に切断された棒材を送り出したり、引っ込めたりするように設計されています。 12 フィートのチューブ ストックは、FMB Turbo 5-65 を使用してオークマの主軸に供給されます。

Edge BarLift 拡張マガジン ローディング システムは、オペレーターの介入なしで長時間稼働するための追加の 28 インチのストック。

Frankenlathe 3:自動化の台頭

3 番目のセルは、新しい Rebel 80 Servo Unloader とともに 2019 年後半に到着しました。これは、Edge Technologies が最近開発した、直径 8 ～ 80 mm の範囲の部品を抽出するための自動部品除去システムです。これは、セル 1 と 2 で実行されている以前のバージョンよりも汎用性の高いユニットです。古いユニットには、FMB バーフィーダーのように旋盤と通信する制御システムがありませんでした。 FleXsys LE の追加プログラミングが必要でした。ユニットは微調整するとうまく動作しましたが、Mercury Marine は Edge Technologies に、この欠点を修正する最新のアンローダー構成を提供するよう依頼しました。 Rebel 80 Servo Unloader の開発がその答えでした。 Edge は新しいアンローダーに取り組んでおり、通信の問題を Mercury インストールの最優先事項にしました。現在、3 番目のセルでは、Okuma LT3000 EX、FMB バーフィーダー、Edge アンローダーがすべて通信し、インダストリー 4.0 タイプの最適化により 1 台のマシンとして機能します。

最初の 2 台の旋盤には FleXsysLE が装備されていましたが、より大きな部品の自動化用に設計されたアンローダーに加えて、3 番目の Okuma には Rebel 80 サーボ アンローダーがあり、直径 8 ～ 80 mm の部品を抽出するように設計されており、バー フィーダーおよび工作機械との最適化された通信機能を備えています。

Rebel 80 Servo Unloader は、サブスピンドルから引き抜くためにエクストラクタを部品に取り付けるさまざまな方法で、部品を取り外すいくつかの方法を備えています。これらのデバイスは、エンド エフェクターとして知られています。利用可能なエンド エフェクタ メカニズムには、OD グリッピング用のバー コレット、拡張 ID グリッパー、3 点 OD グリッパー、フィード フィンガー、角度グリッパー、強磁性材料用の電磁石、プロファイルおよび異形ストック用の特別に設計されたソリューションが含まれます。

部品の仕上げを保護するために、ステアリング シャフトのスプラインの場合、引き出し V トレイは非金属材料で覆われたマガジンの表面にシャフトをそっと置きます。傾斜テーブルは調整可能で、アンローダーが大径部品を「簡単にアンロード」できるようにします。

Rebel 80 サーボ アンローダーは軸シフト トラックを備えており、スピンドル ライナーの交換や旋盤の背面へのメンテナンス アクセスのために、ユニットを旋盤から簡単にスライドさせることができます。リモコンペンダントと、タッチスクリーンとメニュー方式のプログラミングを特徴とする会話型コントロールが装備されています。コントロールには無制限のパート プログラムも保存されます。

3 番目のセルも、バーフィーダー技術の進歩の恩恵を受けました。 FMB Turbo 5-65 は A モデルとして装備され、新しいオートアジャスト ガイド チャンネル システムが特徴です。ポリウレタン ガイド チャネルは適切な直径に自動的に調整されるため、1 つのガイド チャネルで 5 mm から 65 mm のバー直径を実行できます。この機能により、Mercury Marine は、ガイド チャネル セットを変更することなく、さまざまなシャフト径にすばやく変更できます。この設計は、ジャスト イン タイム生産の迅速なセットアップに役立ちます。

これらのセルは、部品の品質が向上するだけでなく、人件費を削減し、床面積を有効に活用できるという利点があります。理想的には、ノヴォラツキー氏は、自分の生産フロアを希望どおりに再構成するための白紙の状態を維持する必要があります。彼のチームを動かしている 2 つのことは、業務を統合することと、労力を分担しようとすることであると彼は説明します。

Noworatzky 氏は、今後、これらの旋盤で採用されてきたバーフィーダーやアンローダーなどの自動化を追加することが標準になると感じています。 「今後、自動化されていない新しいセルがここに登場することはないと思います。ファナックのロボット、ガントリー システム、バー フィーダー、アンローダーのいずれであっても。」彼は、仕事をするために必要な労力を最小限に抑えるためのものになると予測しています。 「労働力はプレミアムです」とノヴォラツキー氏は締めくくります。

このようなセルの操作には高度な技術的専門知識が必要であるため、Mercury Marine では、スタッフのスキルを向上させるためのクラスを提供しています。 「それには、より高いレベルのオペレーターが必要です」とノヴォラツキー氏は言います。これを達成するために、マーキュリーはオペレータを地元のコミュニティ カレッジに派遣し、そこでレベル 1 とレベル 2 の機械加工コースに登録します。完了すると、NIMS 認定を受けるための試験を受けることができます。

マーキュリーマリン | Mercurymarine.com

エッジ テクノロジー | 314-692-8388 | edgetechnologies.com

著者について

ケビン シュルツ

Kevin Shults は、広告およびデザインの専門家です。彼は工作機械業界で 24 年の経験があり、最後の 20 年間は精密機械加工業界の OEM のマーケティング ディレクターを務めていました。 [email protected] で Shults 氏に連絡してください。