マルチスピンドル生産に革命を：オットー・エンジニアリングの革新的アプローチ

ショップが工作機械を市場で探しているとき、専門家のガイダンスに頼ることがあります。工作機械メーカーは自社設備とその能力を知っており、どの用途に最適で、どこで失敗するかを判断できるはずです。

しかし、イリノイ州カーペンターズビルのオットー・エンジニアリング社は、枠にとらわれない発想を好み、伝統的な慣行に新しいアプローチでサプライヤーに挑戦します。『Production Machining』誌は15年前にオットーのストーリーを伝えました。このフォローアップは、かつてサプライヤーでさえマシン販売を躊躇したほど急進的だった計画が、いかに成功し、同社がその戦略でダブルダウン（賭けを倍増）したかを示しています。CNCマルチスピンドルを小ロットに使用すること自体は珍しくないかもしれませんが、その特定目的でマシンを購入し、大きな成功を収めていることは、組織外の大半にとって驚きです。

管理下に置く

オットーは1961年に、要求の厳しい用途向けのスイッチ製品と通信アクセサリーの開発・製造のために設立されました。当初はロータリーとプッシュボタンスイッチを製造していましたが、現在コントロール部門では幅広いコントロールスイッチ、トグル、グリップを提供しています。軍事、航空宇宙、農業、建設などの産業に製品を販売しています。同社の現在のプロジェクトの一つは、次の10年以内に火星へ人を送る可能性を探るNASAのオリオンプロジェクト向けスイッチの生産です。

2004年、DMG森精機USA社のシカゴテックセンターを通じて、オットーはギルデマイスターGMC 35 ISM CNC 6スピンドル・マルチを購入しました。これはスループット削減とショップフロアの柔軟性向上を意図した大型投資でした。予想通り、GMCでの一部品ランは10,000ワークピース以上を必要とする場合もあり、それは驚くことではありません。しかし、はるかに珍しいのは、同社が50個、25個、さらには5個（はい、5個）しか必要としないランも躊躇なく行うことです。6スピンドルマシンなので、余分な部品を1個作らなければなりません。このような少量で成功する唯一の方法は、セットアップ時間を最小限に抑えることです。平均ランは200〜1,000個で、約2〜6時間の生産時間を要します。

マルチスピンドルは長いセットアップ時間を必要とすることで知られていますが、オットーはその傾向を覆し、GMCでの平均セットアップ時間をわずか約15分に抑えています。スケジューリングによっては、9時間シフトで1日6回セットアップする日もあれば、1日中単一ジョブを走らせる日もあります。

なぜ機能するのか

マシン購入以来、ショップスーパーバイザーのトム・セクレト氏が412種類の異なる部品をプログラミングし、7つの異なる部品ファミリーで構成され、平均ランタイムは部品あたり16秒です。彼は、フロントドリル13種類、フロント・バックワーキング内径旋削工具16種類、ドラム側外径旋削工具10種類、フライス工具6種類、合計45工具のみのツールライブラリでこれらのジョブを管理しています。

すべての部品に同一径のアルミニウムバー材のみを使用します。部品径は0.875インチ（約22mm）から0.16インチ（約4mm）までの範囲です。小径部品を走らせる際の材料廃棄コストを相殺するため、オットーはリサイクル会社へ清潔でオイルフリーの切りくずを供給する厳格な基準を維持しています。マシンを異なるバー径に切り替える必要を排除することで、セットアップでの大幅な時間短縮を実現しています。

すべての工具はクイックチェンジで、すべてプリセット済みです。十分な工具オフセットを持つシーメンス制御装置が、各工具のジオメトリーオフセットの簡単なセットアップを提供します。典型的なセットアップは、4〜5本の工具をマシンに装着し、目的の部品のプログラムをロードし、ピックオフコレットを交換するだけです。シミュレーションに完璧にフィットするようプログラミング段階で余分な時間をかけます。オペレーターは単にサイクルスタートを押すだけで、初品の精度に自信を持てます。

セクレト氏は次にどの部品がマシンで走るかを把握しており、セットアップをスタンバイさせています。すべてのプリセット工具とセットアップに必要なものは、マシン横のキャビネットに保管されています。マシンショップマネージャーのジョン・ラング氏は、マルチスピンドルの課題の一つは、サブスピンドルとピックオフの距離設定であり、これが部品の全長を決定すると説明します。オットーの戦略は、インジケーターをマシン内部に取り付けることです。前の部品に応じて、インジケーターが次の部品に必要な正確な調整を示します。二つの部品間でわずか180/1000インチ（約0.045mm）の差しかない場合でも、調整は「プラスマイナスゼロ」で正確に行われ、次の部品が初回から正しく作られることを保証します。

コツは、典型的な部品ファミリー戦略ではなく、工具ファミリーを見ることです。既存の工具を見て、それに合う部品が何かを考え、形状を作るために部品に追加カットが必要でも、サイクルタイムへの影響は最小限に抑えられます。「マルチスピンドルでは、最長の操作またはスライドにサイクルタイムが依存するため、ほとんどの場合フリータイムがすでに存在します」とセクレト氏。「例えばスライド6が18秒で最長なら、サイクルは18秒です。スライド2が荒ボーリングで12秒なら、スライド2に6秒の追加荒加工を加えても全体のサイクルタイムには影響しません。」ツールライブラリへの追加は最後の手段で、ほぼ行われません。

定量化可能なメリット

「実際、小ロットサイズのときの方が、スイッチ生産でより多くの利益を出しています」とラング氏。「マージンがはるかに高いです。他のほとんどのショップなら、私たちほどのジオメトリを持つワークピースでサイクルタイムを15秒に抑えるのは難しいでしょう。」

氏によると、こうした部品を標準旋盤で加工すれば最長2分かかり、セットアップは3〜5時間です。マルチスピンドルは従来のCNC旋盤より約7倍サイクルタイムが優れています。ラング氏は知っています。オットーはかつてこれらすべての部品を従来のCNC旋盤で作っていました。GMCへの投資回収は、同社の継続的な成功に重要な役割を果たしました。ラング氏がオットーに入社したときは500万ドルの会社でした。現在は1億3,000万ドルの会社で、マシン導入以来着実に成長しています（2018年には15%成長）。

短納期と短いセットアップタイムにより、オットーは基本的にこのマシンを在庫室や在庫の代わりとして使用しています。余剰在庫を持たず、5,000個や10,000個の大口注文が入っても翌日には出荷できます。従来のCNC旋盤なら1週間かかります。複数の旋盤で走らせても、追加セットアップのために依然として時間がかかります。顧客も納期の速さを評価しており、前もって注文することを考える必要がありません。営業チームがオーダーを入れれば、即座に生産で対応できます。

次のステップ

CNC加工能力に加え、オットーは射出成形、プレス、ケーブルアセンブリ、ケーブルオーバーモールディングも行い、現在約575名を雇用しています。最近、金型メーカーも買収しました。深刻化する労働力不足に対抗するため、同社は年間2名の見習いを高校卒業直後に採用しています。これらの見習いはイリノイ州ツーリング・アンド・マニュファクチャリング協会で時間を過ごし、その後強みに応じてマシニスト、モデルメーカー、金型職人、工具・金型スペシャリストとしてオットーに定着します。ラング氏は「5年前にレポートを作成し、10年以内（今から5年後）に労働力の半分が定年退職するという結論が出ました。この問題を解決する必要があります。若い新しい才能を採用し、買収した金型会社のトップノッチスタッフと共に、将来のニーズをカバーするための歩みを進めています。」

労働力懸念にもかかわらず、同社は急速に成長を続けています。100,000平方フィート（約9,290平方メートル）の新しいテックセンターを建設中で、6月オープン予定です。そこにはCNC加工とプレス操作の大部分が収容されます。新しい建物とともに、現在のものとほぼ同一の新しいギルデマイスターも導入されます。そのマシンは現在組立中で、6月納入予定です。

現在のマルチスピンドルは、フロア導入初期からニアキャパシティで稼働してきました。新しいマシンが入れば、オットーは異なる加工戦略を試す柔軟性を得られます。一つの検討事項は、新しいマシンで7/8インチから1インチと1/16インチの間の複数の部品径を扱うことです。「バー径変更には半日かかるため、これまで避けてきました」とラング氏。「しかし、また違った視点で物事を見る機会が得られ、さらに多くの部品を従来のCNC旋盤から移管できるでしょう。」

オットーはGMC 35 ISMで大きな成功を収め、マルチスピンドルで短納期・多品種セットアップという「常識外れ」のことを実現しました。部品を速く供給し、基本的にマシンを在庫室の代わりとして使用しています。マシンは驚くほど少ないメンテナンスで済んでいます。スライドはオリジナルのままでリビルド不要。73,000時間以上の生産後、必要だったメンテナンスは電気ドライブ、ケーブル、バー・フィーダー関連のみです。オットーは新しいマシンでも同じ結果を予見しており、これまでの基盤を築いた創造性によってさらなる成長を期待しています。

オットー・エンジニアリング社の詳細については、ottoexcellence.comをご覧いただくか、847-428-7171にお電話ください。