最新バー・フィーダー: 相互接続性でコスト削減と品質向上を実現

部品単価削減、生産性向上、製品品質管理、競争優位性確保の必要性が、製造業者を駆り立て、生産プロセスのあらゆる側面を見直させています。バー材から旋削機で部品を製造する企業にとって、最新バー・フィーダーの採用はこれらの目標達成に大きな影響を与えます。特に今、バー・フィーダーが産業用IoT（IIoT）の時代に突入したことで、その効果は一層高まっています。

長年にわたり、バー材の装填は純粋に手作業であり、生産を遅らせ、製品品質の維持にほとんど寄与しませんでした。また、高速回転する露出したバー材に作業員が衝突する重大な怪我の危険もありました。実は、初期のバー・ローダーは単なる保持・ガイド装置に過ぎず、スピンドル速度を制限し、大きな振動を生じ、しばしばワークピースと工作機械を損傷させました。

以来、バー・フィーダーは主に機械的な装置から、サーボモーター、アブソリュート・エンコーダー、多様な自動自己調整コンポーネントを組み込んだ高度なシステムへと進化しました。これらの進歩（時には大きな飛躍、時には漸進的な改善）が、バー装填速度、支持性、安全性、信頼性を着実に向上させてきました。多様なアプリケーションに最適なソリューションを提供するため、自動バー・フィーダーは現在、12フィート、6フィート、スピンドル長バー材に対応し、固定主軸とスライディング・ヘッドストック（スイス型）の両方の旋盤で動作するバージョンが用意されています。

イーサネット接続

バー・フィード技術における最も劇的な飛躍の一つは、バー・フィーダーとCNC工作機械コントローラー間の双方向通信を可能にするイーサネット接続の導入です。このデータ共有により、材料ロス削減や、オンザフライでの部品プログラム自動切り替えなど、製造業者に多くのメリットをもたらします。

工作機械を他の工場設備と相互接続させることは、ここ数年製造業でホットなトピックです。一部では、相互接続への取り組みが限定的な実用性にとどまったケースもあります。しかし、バー・フィーダー・メーカーLNSが開発したe-Connectイーサネット通信システムは、バー・フィーダーと工作機械の相互接続のために設計され、大量生産から小ロット多品種生産まで、あらゆる規模の製造業者に実用的なIIoTソリューションを提供します。

材料費と労務費の削減

多くの工場にとって、チタンやエキゾチック合金などの材料を含むすべてのバー材コストは、廃棄物削減を重要な考慮事項にしています。これらの高価な材料の残材を捨てることは、ドル札をスクラップ山に捨てるようなものです。e-Connectでは、材料使用量が継続的に監視され、CNC工作機械制御装置に通信されます。共有データが、次の部品を作るのに十分な材料が残っていないことを示すと、システムはマスター生産スケジュールをスキャンし、キュー内で残材から作れる別の部品を探します。部品が特定されると、工作機械とバー・フィーダーが自動的に調整され、選択された部品を加工します。バーが使い切られると、バー・フィーダーが次のバーを装填し、スケジュールされたすべての部品が完成するまでプロセスを繰り返します。

より良い材料利用に加え、径範囲内での切り替えがオペレーター介入なしで行われるため、大幅な労務費削減も実現します。機械オペレーターの介入回数が減ることでスループットが向上、ヒューマン・エラーの可能性が低減し、1人のオペレーターで複数のワークステーションを担当可能になります。このレベルの自動化（バー・フィーダー健全性のリモート監視と合わせて）により、混在部品バッチでも無人・ライツアウト生産が可能になります。

ライツアウト生産をさらに支援するため、e-Connectシステムはチップ・コンベア、高圧システム、オイル/ミスト・コレクターなどの他のLNS周辺機器のリアルタイム監視を提供し、安心のovernight生産を実現します。これらすべてのデバイスのデータがe-Connectを通じて流れるため、各製品から専用データラインを引く必要がありません。

事例研究

このレベルの相互接続性を活用し、部品単価削減と顧客のジャストインタイム納入要求の両立を図るCNC工場の例が、American Punch社（オハイオ州クリーブランド）です。同社は、橋梁やトラック・フレーム部品などの厚板用途や、家電製品や自動車部品などの薄板用途向けに、精密パンチとダイを製造しています。

顧客が大量生産ではなく、5、10、20個単位の小ロットを要求するようになったため、American Punch社は生産プロセスを見直す必要に迫られました。一つのアプローチは、長時間生産を続け、余剰在庫を将来の納入用にストックすることです。同社はすでに特定顧客向けに高回転部品を在庫していましたが、低回転部品の在庫を追加すれば、さらなる運転資本と床面積を拘束することになります。

このワークセルは、LNS e-Connectイーサネット通信システムを使用し、LNS Quick Load Servo 80 S2自動スピンドル長バー・フィーダー（全電動、サーボ制御、全自動）とDoosanマシニング・センターのマスター・スケジュール間でデータを共有しています。

より魅力的な解決策は、長さが様々な類似部品ファミリーをグループ化し、単一セットアップで一緒に加工することです。e-Connectシステムは、CNC工作機械のオンボード・マスター生産スケジュールと通信することでこれを可能にします。工作機械が部品ロットを完了すると、生産スケジュールを調べ、次に生産すべき部品を選択し、そのデータをバー・フィーダーに送信します。バー・フィーダーは内部のパーツ・ライブラリ（数百の部品プログラムのパラメータを格納）を参照し、CNC工作機械のマスター・スケジュールで選択されたプログラムと一致するデータを見つけ、新しい部品ロット用に自動的に自己調整します。

この設置では、e-ConnectシステムはLNS Quick Load Servo 80 S2スピンドル長、全電動、サーボ制御、全自動バー・フィーダーに搭載され、14インチ〜63インチ（スピンドル長を超えない）のバー材、径1/4インチ〜3 1/8インチを装填します。機械オペレーターは1 1/2インチ工具鋼バー材をバー・フィーダーに装填し、CNC工作機械制御装置とバー・フィーダーが部品ファミリー間をオンザフライで切り替えるマクロ・プログラムを実行します。

典型的なセットアップでは、適切な径のバー材を装填し、様々な数量・長さの部品を生産します。例えば、1 1/2インチ径バーを使用して、長さ2.500インチ部品50個、3.025インチ部品10個、3.500インチ部品75個などを生産します。部品形状も様々です。以前はオペレーターがバーを装填し、小ロット生産中は機械の傍らに立ち、次のサイズ部品のためにCNC工作機械とバー・フィーダーをリセットしていました。今は、オペレーターがランをセットアップし、バー材を装填して機械をスタートするだけです。ワークセルが混在部品ロット全体を無人で生産する間、オペレーターは他のワークセルを担当し、追加業務をこなせます。

同社は現在、LNS e-Connectシステムとバー・フィーダーを使用する4つのワークセルで、月間30万個以上の部品を生産しています。最新のワークセルは、LNS Quick Load Servo 80 S2バー・フィーダーがバー材を、ミリング、ドリリング、タッピング機能付き旋盤センターに供給する構成です。バー・フィーダーとのインターフェースに加え、CNC工作機械はChipBlasterプログラマブル高圧システムとも通信し、各加工に精確なクーラント量を供給します。

同社の生産エンジニアによると、「これらのワークセルにより、無人運転と労働力フリーのovernightシフト追加で部品単価が大幅に改善しました。同様に重要なのは、顧客の納期要求への対応能力が向上したことです。e-Connectシステムなしでは、常に受注に追われていました。今では納期問題を解決しただけでなく、追加受注への対応能力も拡大しました」

カスタム・ソリューション

バー・フィーダー向けe-Connectシステムのキー・コンポーネントは、数百の部品プログラムを保持するパーツ・ライブラリ機能で、ほとんどのユーザーには十分です。しかし、特殊なアプリケーションではe-Connectを容易にカスタマイズできます。例えば、あるCNC工場では、同一径・同一形状で長さのみが2.5インチ〜49インチの範囲で0.5インチ刻みで異なる部品ファミリーを数千個生産しています。

LNS e-Connectディスプレイには、LNSバー・フィーダーとCNC工作機械間で交換されるすべてのデータの現在ステータスが表示されます。データは接続されているすべてのLNS周辺機器について継続的に更新されます。

通常、これらのプログラムはパーツ・ライブラリに登録され、工作機械プログラムに準拠してバー・フィーダーのすべてのパラメータを自動調整します。しかしこのケースでは、唯一の変数が各部品の長さであるため、e-Connectは部品プログラム切り替え時に適切な長さデータのみをバー・フィーダーに直接伝達します。他のすべてのパラメータが同一であるため、部品プログラム全体データへのアクセスが不要となり、切り替えプロセスがさらに合理化されます。この時間短縮を数千個の部品で乗じると、生産性に大きなインパクトを与えます。

今日と明日

バー・フィーダーのその他多くのメリットにこのレベルの相互接続性を加えることで、旋削部品を生産するあらゆる規模の施設に大きな違いをもたらせます。より収益性の高い小ロット生産と、トラブルフリーな大量生産を可能にします。将来、この種の相互接続性と人工知能（AI）が結びつけば、時間、材料、労働コストのさらなる削減機会が開かれるかもしれません。

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