3D プリントが自動化の機会を生み出す

定期的な手動部品検査により、これが自動化されましたセルを回して生産を一時停止します。セルの外に配送するための部品収集シュートを 3D プリントすることで、この問題は解消されました。 (注記がある場合を除き、すべての写真は優れた金属製品の厚意によるものです。)

1 年前、私はオマハのスーペリア メタル プロダクツを訪問して、Doosan TW2600 ツイン スピンドル ターニング センターが一連の鋳造ダクタイル鉄ポンプ コンポーネントでフェーシング操作を実行する複雑なロボット セルについての記事を書くことができました。つまり、このセルには、ワークピースをファナック ロボットに送り込むインバウンド コンベヤーが装備されていました。ファナック ロボットはワークピースをマシンにロードし、完成した部品を降ろしてカートに載せました。

これは、ショップの 2 番目のロボット加工セルでした。 2018 年に設置された最初のものは、Halter の LoadAssistant ロボットローディングおよびワークピース保管ユニットのおかげで、無人で稼働するオークマ LB3000 EXII ターニングセンターを備えています。マシンのドアのすぐ左側に設置されたこの自己完結型ユニットは、FANUC ロボットと、素材ブランクと完成部品をそれぞれ保持する両面のインデックス可能なテーブルを備えています。オペレーターはテーブルの半分に安全にアクセスして、完成した部品を取り外し、新しいブランクをロードし、ロボットが材料を操作してテーブルの残りの半分で機械にサービスを提供できます。

この写真、部品の前に撮ったものコレクション シュートが追加されました。検査する部品にアクセスするためにオペレーターがどのようにロボット領域に入らなければならないかを示しています。

部分的なフェンスは、ロボットがアクセスできる保管テーブルの部分から機械オペレーターを分離します。ただし、マシンのドアの前の領域は開いており、必要に応じてオペレーターがマシンに近づくことができます。これは、ユニットのレーザー スキャナーがオペレーターがそのエリアに近づいたことを検出できるため可能です。定義された外側のフロア スペースの安全ゾーンに人が入るとロボットの速度が低下し、マシンとロボットに近い定義された内側のゾーンに入ると停止します。

長年にわたり、このセットアップにより、優れた金属製品はかなりの無人機械操作を実現することができました.とはいえ、定義された間隔で部品を検査する必要があるということは、オペレータが測定する部品にアクセスするために安全地帯に入る必要があり、生産が一時的に中断されることを意味していました。ショップのデスクトップ 3D プリンターで印刷され、LoadAssistant フェンシングに取り付けられた巧妙なプラスチック部品収集シュートが、この問題を解決しました。ロボットは、検査対象の部品をシュートに落とすことができるようになり、オペレーターは、レーザー スキャンされた安全ゾーンに入ることなく、また生産を停止することなく、トレイ上の部品にアクセスできます。実際、これは Superior Metal Products が 3D プリンターを使用して、製造現場で役立つだけでなく、おそらく従来の機械加工よりも簡単に作成できるアイテムを作成した方法の一例にすぎません。

機械加工の代替としての印刷

Superior Metal Products は、30,000 平方フィートの施設に豊富な設備を備えています。これには、VMC、HMC、ターニング センター、ホブ切り、ブローチ切り、研削、ラッピング、溶接、およびバランス調整装置が含まれます。ショップの 3D プラスチック プリンターである Lulzbot TAZ-6 デスクトップ モデルは、2017 年後半に購入されました。

3D プリントへの最初のステップは、パーツの CAD モデル。これは、部品回収シュートを構成するコンポーネントのモデルです。

Superior Metal Products の社長である Frank O’Connor 氏は、プリンターがどのようにショップのニーズをサポートするのに役立つか正確にはわかりませんでしたが、購入して試してみるのに適切な時期だと感じたと言います。それ以来、ショップは施設内のさまざまな機械加工および製造プロセスをサポートする上で価値があることが証明されている多くのアイテムを印刷してきました.

「典型的な機械工場が 3D プリントされたアイテムを社内でどれだけ使用できるかは驚くべきことです」と O’Connor 氏は言います。 「一部のアイテムは機械加工できるのは事実ですが、3D プリントで製造する方が簡単な場合もあります。」

彼は、3D プリントを使用してパーツの CAD モデルを作成すると説明しています。温度、インフィルのパーセンテージ (内部ジオメトリ)、壁の厚さなど、いくつかの印刷パラメーターを設定します。 「印刷」を押します。後で戻って、プリンターのビルド プレートで完成したパーツを見つけます。機械加工では、部品のスケッチまたは同じ CAD モデルを作成する必要がありました。 CNC プログラムを作成します (今では、3D プリンターが部品を印刷している可能性があり、彼は別の作業を行っている可能性があります)。材料のブランクを見つけて見ました。切削工具と、場合によっては工作物保持装置を集めます。マシンをセットアップします。そして最後に、機械加工された部品を検査します。これは彼の時間だけでなく、そうでなければ生産部品を実行していた可能性のあるマシンの時間も消費します。

「私は加工をノックしているわけではありません。機械加工は 3D プリントよりもはるかに優れています」と O’Connor 氏は冗談を言います。 「それに、私の生計は機械加工部品の需要に依存しています。しかし、印刷可能な素材で作られている場合に安全かつ確実に機能する 1 回限りまたは少量の部品の場合、3D 印刷は優れたオプションです。」

パーツシュートの主要部分ミッドプリント。印刷が完了すると取り除かれる中央のサポートに注意してください。

自動化されたオークマ セルの回収トレイ付きパーツ シュートがその好例です。シュートの入り口は保護エリア (フェンスとレーザー スキャン ゾーンの内側) にあり、出口はそのエリアの外にあります。 O'Connor 氏によると、利点には、生産を一時停止せずに部品にアクセスできること、および検査頻度を一貫して順守することが含まれるだけでなく、セル オペレータがセルの近くでタスクを実行し、トレイ内の部品の有無を一目で確認できることも含まれます。部品を検査する時が来ました。

Halter LoadAssistant コントロールのカスタム ルーチンは、部品の長さを登録し、それに応じて部品の落下点を調整して、スムーズにシュートに入ることができるようにするための会話データ。

O’Connor 氏によると、ロボットのパーツ ドロップ操作は、LoadAssistant コントロールを介して作成されたカスタム ルーチンです。オペレータは単純にルーチンをロボット タスク リストに追加し、ファナック ティーチ ペンダントにレジストリ値を入力して検査ドロップ頻度を定義します。レジストリ カウントが満たされると、次の完成パーツが LoadAssistant テーブルに配送される代わりに、シュートに配置されます。 「カスタム ルーチンの優れた点は、Halter の会話データを使用してパーツの長さを登録し、それに応じてドロップ ポイントを調整してシュートにスムーズに入るようにすることです」と O’Connor 氏は言います。

その他の印刷例

2019 年の訪問中に、Superior Metal Products が製造現場のさまざまなニーズをサポートするために設計および印刷した、他にも多くの便利なデバイスがあることに気付きました。私が見たものと、最近追加された他のものの例を次に示します。

このような 3D プリント トレイ写真は、工場内の別の自動加工セルのツインタレット旋盤で使用されるクイックチェンジツールを保持しています。トレイは、オペレーターが簡単にアクセスできるように、マシン エンクロージャの縁に置かれます。 O’Connor 氏によると、セル テンディング チームには、セルの実行中にどのツールのインサートをインデックス付けまたは交換する必要があるかを示す視覚的なインジケータも提供されます。トレイがセルの作業台 (安全柵の外側) にある場合、インサートの刃先が機械の方を向いている工具は取り付ける準備ができていますが、刃先が機械から離れている工具は、次の交換サイクルの前にインサートをリフレッシュする必要があります。

このような万力の顎は 3D プリントして半複雑な形状に対応します。これらは、ポリエチレン テレフタレート グリコール (PETG) 素材から印刷され、中綿がしっかりと入っています。 50フィートポンドに耐えることができます。バイスの締め付けトルクと、この特定の部品のフライス加工、穴あけボーリング、およびブローチ加工に使用されました。 O'Connor は、25 個のランが終了するまでに劣化の兆候はなかったと述べています。

トレイと共通のワークステーション ラックのコンセプトは、さまざまな検査ゲージを保持するために使用されます。ゲージ ピン、スレッド ゲージ、部品固有の検査装置などは、品質管理担当者によってキット化され、生産のためのジョブ セットアップ/リリースの一環として製造現場に送られます。