油圧継手・アダプターの精密加工: Diversified Fittingsの挑戦

Diversified Fittingsの2台のツインスピンドル/ツインタレット旋盤は、同社で最も生産性が高く、最高のスピンドル稼働率を誇る機械です。

社名がそのビジネスを正確に表しているショップがあります。オハイオ州PerryのDiversified Fittingsがその一つです。

油圧業界一筋でキャリアを積んできたCraig Cogar氏が1997年にDiversified Fittingsを設立。複雑な油圧継手とアダプターのあらゆるタイプを専門とし、最大8,000個程度の控えめなバッチサイズに焦点を当てています。CNC技術の早期導入者で、同社の15台の生産加工設備のほぼ半分はチャッカー旋盤です。しかし、これらでは通常、op.10とop.20の作業を2台の機械で分担する必要があります。これには複数の機械とセットアップ、複数のオペレーターによるロード/アンロードが必要で、ショップフロアのあちこちに二次加工待ちの仕掛品が滞留します。

社長Craig Cogar氏のもと、冷間仕上げ鋼、ステンレス鋼、真鍮を主材料に油圧継手とアダプターを専門生産。

長年にわたり、Diversified Fittingsはバー材供給式旋盤（スイス型やガントリー式自動化搭載旋盤）の導入でこの問題を一部緩和してきました。また、CNCチャッカーの1台をロボット部品搬送ユニットで自動化していますが、バッチサイズが小さくサイクルタイムが短い場合は、オペレーターが手動でロードする方が全体プロセスとしては速い場合もあります。

長年、Cogar氏はバー材供給式ツインスピンドル/ツインタレット機に注目し、その長時間無人運転の可能性を認識していました。しかし、標準旋盤の複数台分に相当する価格が当初のネックでした。

しかし、2020年末に初号機を導入し、そのメリットを実感して数ヶ月後に2台目を追加。これらは同社で最も生産性の高い機械となっただけでなく、一部ジョブのサイクルタイムを30〜50%短縮し、オペレーターの監視負担を大幅に軽減しながら全体コストを削減しました。

実際、その高生産性とスピンドル稼働率は、全CNC機械に導入したクラウドベースの機械監視システムによって検証されています。このシステムは、機械が切削中（収益発生中）かアイドル中かを特定・追跡し、スピンドル電流消費を監視することで比較的容易に実現します。

継手の追加

大量生産の継手メーカーとは異なり、Diversified Fittingsは12名のジョブショップとして、冷間仕上げ鋼、ステンレス鋼、真鍮を主材料とする一般的な部品の小〜中ロット生産に注力しています。導入した2台のツインスピンドル/ツインタレット機は、Ellison Technologies Ohio経由で購入したDoosan Puma TT1800SYモデルです。Cogar氏はEllison Technologies Ohioの社長Matt Bujoll氏と長年の付き合いがあり、Bujoll氏はCogar氏とDiversified Fittingsをよく知っていたため、これらの機械が同社の効率と収益に大きなインパクトを与えると確信していました。コストは高いものの、投資回収は早いと判断しました。

各ツインスピンドル/ツインタレット機にはクイックチェンジコレットシステムが搭載され、セットアップを高速化。

これらの機械はそれぞれ、30馬力、5,000rpmのメイン/サブスピンドルと、7.5馬力、5,000rpmのタレットモーターを装備。2.6インチのバー材容量は、同社が生産するほとんどの部品サイズに合致。Diversified Fittingsは、4フィートのLNS Alpha SL65 Sバー供給装置を選択しました。短いバー材の方が取り扱いが容易で、長いバー材よりメインスピンドルへの負担が少ないと判断したためです。

さらに、各機械の2つのタレットにはそれぞれ12工具ステーションがあります。これにより、異なるジョブ/部品ファミリーに対応する多様な工具を機械に装着したままにして段取り替えを高速化したり、長期生産ジョブでは摩耗による工具手動交換で生産を止めないよう冗長工具を備えたりできます。

セットアップ時間は、Royal Products製クイックチェンジコレットの採用でさらに短縮。これらではバー材把持範囲が0.0625インチ（Cogar氏によれば、しばしば3種類の異なるサイズの六角棒を同一コレットサイズで対応可能）で、コレット交換はわずか10秒とされています。

各機械には完成部品排出の2つの方法があります。1つは機械前面のパーツキャッチャーですが、同社ではバー材残材の回収にのみ使用。代わりに、完成部品は機械横のコンベア（標準装備）から排出されます。

バー材取り扱い容易性とメインスピンドルへの負担軽減のため、4フィートバー供給装置を選択。

この新タイプ機械のプログラミングについて、Cogar氏はCADモデル作成にSolidWorks、オフライン機械プログラミングにSolidCAMを活用していたことが利点になったと語ります。他の利点の一つとして、SolidCAMは手動入力時の人為的エラー（例: 特定タレットで正のX値を入力すべきところを負のX値を入力する等）のリスクを最小化します。

Diversified Fittingsは、Ellison Technologies Ohioのアプリケーションエンジニアによる要員トレーニングと初期ジョブのプログラミング支援も受けました。また、長期生産ジョブの既存プログラムを見直し、さらなるサイクルタイム短縮の方法を特定してもらいました。大量ロットで部品あたり10〜20秒削減できれば大きな差になります、とCogar氏は指摘します。

監視も重要

ツインスピンドル/ツインタレット機は生産高速化のために導入されました。実際の稼働を見るとそれが明らかですが、基本的な機械監視技術がそれを測定し証明します。

機械監視技術により、Diversified Fittingsは実際の日次生産量と予想生産量を比較（写真参照）し、個々の機械稼働率を追跡可能。

2018年、同社はMachine Trackingの機械監視技術を導入し、全CNC設備のスピンドル切削時間を追跡し始めました。この技術は、Machine Trackingが「Machine Utilization Sensors（MUTs）」と呼ぶセンサーを、機械の電気キャビネット内の電源脚に取り付けて使用します。これらのセンサーは、機械のスピンドルが電流を消費しているか（切削中）いないか（アイドル）を判定。データはクラウドに送信、処理され、コンピュータ、スマートフォン、タブレットなど様々なデバイスからアクセス可能な機械監視ダッシュボードで確認できます。

まず、各機械が毎日実際にどれだけの生産時間（切削時間）を達成しているかの基準が得られました。次に、各機械の稼働率を向上させるための最適な次のステップを特定できました。Cogar氏は1日あたり90時間の機械切削時間を目標としています。ほとんどのジョブでツインスピンドル/ツインタレット機は95%の稼働率を達成しています。しかし、監視システムは生産異常の特定にも役立ちます。例えば、1時間で完了すると想定していたセットアップに3時間かかった場合、原因を調査し再発防止につなげられます。

制御盤内のセンサーが電気電流を読み取り、スピンドルが電流を消費しているか（切削中）いないか（アイドル）を判定。写真提供: Machine Tracking

Diversified Fittingsはまた、7台のCNCチャッカーで、各機械の現在サイクルの残り時間を工場内の大型モニターに表示する技術の導入初期段階にあります。この技術は、スピンドル開始と停止時に出力を送信する加工プログラム内のコードを使用。これにより、オペレーターはショップフロアのどこからでも、どの機械で部品がまもなく完成し、アンロード準備が整うかを一目で把握できます。目標は、チャッカーがオペレーターを待ち、完成部品をアンロードして次のサイクル材料をロードする時間を最小化すること。また、ショップフロアのほとんどの作業員が様々な機械を操作できるため、あるオペレーターが何らかの理由で機械から離れているとき、ディスプレイで機械がアイドル中であることを他のオペレーターが気づいてカバーできます。

ショップ内に「店舗」を併設

数年前、Diversified Fittingsの工作機械の油圧ホースが破裂しました。ショップの誰かが西へ40マイルほど離れたクリーブランドまで行き、30ドルの交換ホースを購入して、10万ドルの生産設備を再稼働させました。同社は、周辺企業（例えばコンバインなど高価な設備を持つ農場）も、迅速な修理に必要な消耗品調達で同様の問題に直面していることに気づきました。そこでDiversified Fittingsは、ウォークインビジネス「Hose Shack」を開業。主にGates工業用ベルトとホース、および10,000点以上の継手とアダプターの在庫を倉庫管理しています。