Stangenlademagazine entwickeln sich zur Interkonnektivität

Die Notwendigkeit, die Kosten pro Teil zu senken, die Produktivität zu verbessern, die Produktqualität zu verwalten und Wettbewerbsvorteile zu erzielen, treibt Hersteller dazu, alle Aspekte ihrer Produktionsprozesse zu prüfen. Für diejenigen, die Drehmaschinen verwenden, um Teile aus Stangenmaterial herzustellen, kann der Einsatz moderner Stangenlademagazine einen großen Einfluss auf das Erreichen dieser Ziele haben, insbesondere jetzt, wo Stangenlademagazine in das Zeitalter des industriellen Internets der Dinge (IIoT) eingetreten sind.

Viele Jahre lang war das Laden von Stangenmaterial eine rein manuelle Praxis, die die Produktion verlangsamte und wenig zur Aufrechterhaltung der Produktqualität beitrug. Es bestand auch eine erhebliche Verletzungsgefahr für Maschinenbediener, die von freiliegenden Stangenmaterial, das sich mit hoher Geschwindigkeit drehte, getroffen werden könnten. Tatsächlich waren frühe Stangenlader einfach Halte- oder Führungsvorrichtungen, die die Spindeldrehzahlen begrenzten, erhebliche Vibrationen erzeugten und häufig Werkstücke und Werkzeugmaschinen beschädigten.

In den folgenden Jahren haben sich Stangenlademagazine von hauptsächlich mechanischen Geräten zu ausgeklügelten Systemen entwickelt, die Servomotoren, absolute Encoder und eine Vielzahl automatischer, selbstjustierender Komponenten enthalten. Diese Fortschritte – manchmal große Fortschritte, manchmal inkrementelle – haben die Stangenladegeschwindigkeit, den Support, die Sicherheit und die Zuverlässigkeit stetig verbessert. Um die besten Lösungen für eine Vielzahl von Anwendungen zu bieten, sind automatische Stangenlader jetzt in Versionen erhältlich, die Stangen von 12 Fuß, 6 Fuß und Spindellänge aufnehmen und sowohl mit Drehmaschinen mit festem als auch mit beweglichem Spindelstock (Swiss-Typ) arbeiten.

Die Ethernet-Verbindung

Einer der dramatischsten Fortschritte in der Stangenladetechnologie war die Einbeziehung der Ethernet-Konnektivität, damit der Stangenlader bilateral mit der CNC-Maschinensteuerung kommunizieren kann. Dieser Datenaustausch bietet Herstellern eine Reihe von Vorteilen, darunter die Reduzierung von Materialverschwendung und die Ermöglichung von spontanen, automatischen Wechseln von Teileprogrammen.

Die Möglichkeit, Werkzeugmaschinen mit anderen Fabrikanlagen zu verbinden, war in den letzten Jahren ein heißes Thema in der Fertigung. In einigen Fällen hatten Vorstöße in die Interkonnektivität nur begrenzte praktische Anwendung. Das e-Connect-Ethernet-Kommunikationssystem, das vom Stangenlader-Hersteller LNS für die Verbindung zwischen dem Stangenlader und der Werkzeugmaschine entwickelt wurde, ist jedoch darauf ausgelegt, reale IIoT-Lösungen für Hersteller jeder Größe bereitzustellen, von der Großserienfertigung bis hin zur Kleinserie. gemischtteilige Läufe.

Reduzierung der Material- und Arbeitskosten

Für viele Geschäfte machen die Kosten aller Stangenmaterialien – insbesondere Materialien wie Titan und exotische Legierungen – die Reduzierung von Abfall zu einem wichtigen Aspekt. Einen Rest dieser teuren Materialien wegzuwerfen, ist wie Dollarscheine auf den Schrotthaufen zu werfen. Mit e-Connect wird der Materialverbrauch kontinuierlich überwacht und an die CNC-Maschinensteuerung kommuniziert. Wenn die gemeinsam genutzten Daten darauf hindeuten, dass nicht genügend Material übrig ist, um das nächste Teil in einem bestimmten Lauf herzustellen, scannt das System den Hauptproduktionsplan, um ein anderes Teil in der Warteschlange zu finden, das aus dem Rest hergestellt werden kann. Wenn das Teil identifiziert ist, passen sich die Werkzeugmaschine und der Stangenlader automatisch an, um das ausgewählte Teil oder die ausgewählten Teile herzustellen. Sobald die Stange aufgebraucht ist, lädt der Stangenlader die nächste Stange und das System wiederholt den Vorgang, bis alle geplanten Teile fertig sind.

Neben einer besseren Materialausnutzung ergeben sich auch erhebliche Arbeitskosteneinsparungen, da die Umstellung innerhalb des Durchmesserbereichs ohne Bedienereingriff erfolgt. Weniger Berührungen durch den Maschinenbediener verbessern den Durchsatz, reduzieren die Möglichkeit menschlicher Fehler und ermöglichen es einem Bediener, mehrere Arbeitsstationen zu bedienen. Dieser Automatisierungsgrad – zusammen mit der Fernüberwachung des Zustands des Stangenladers – ermöglicht auch eine unbeaufsichtigte Produktion ohne Licht, selbst für Chargen gemischter Teile.

Um die Lights-out-Produktion weiter zu verbessern, bietet das e-Connect-System Echtzeitüberwachung anderer LNS-Peripheriegeräte, einschließlich Späneförderer, Hochdrucksysteme, Öl-/Nebelabscheider und anderer Geräte für eine sorgenfreie Produktion über Nacht. Die Daten für all diese Geräte fließen durch e-Connect, sodass keine dedizierten Datenleitungen von jedem Produkt erforderlich sind.

Ein typisches Beispiel

American Punch (Cleveland, Ohio) ist ein Beispiel für eine CNC-Werkstatt, die dieses Maß an Interkonnektivität nutzt, um die Kosten pro Teil zu senken und gleichzeitig die Just-in-Time-Lieferanforderungen der Kunden zu erfüllen. Das Unternehmen stellt Präzisionsstanzen und -matrizen für schwere Anwendungen wie Brücken- und LKW-Rahmenkomponenten sowie leichtere Teile für Verbraucherprodukte wie Haushaltsgeräte und Automobilteile her.

Da die Kunden des Unternehmens kleinere Mengen von 5, 10 oder 20 Stück auf einmal anstelle von Großserien benötigten, musste American Punch seine Produktionsprozesse überdenken. Ein Ansatz bestand darin, weiterhin große Auflagen zu machen und den überschüssigen Bestand für zukünftige Lieferungen zu horten. Obwohl das Unternehmen bereits eine Reihe von Teilen mit hohem Umsatz für bestimmte Kunden auf Lager hat, würde das Hinzufügen von Teilen mit geringeren Stückzahlen zusätzliches Betriebskapital und zusätzliche Produktionsfläche binden.

Diese Arbeitszelle verwendet das Ethernet-Kommunikationssystem LNS e-Connect, das Daten zwischen dem automatischen Stangenlader LNS Quick Load Servo 80 S2 mit Spindellänge und dem Masterplan des Doosan-Bearbeitungszentrums austauscht.

Eine ansprechendere Lösung wäre es, irgendwie eine Familie ähnlicher Teile mit unterschiedlichen Längen zusammenzufassen und sie alle gleichzeitig mit einem einzigen Setup zu betreiben. Das e-Connect-System macht dies möglich, indem es mit dem integrierten Master-Produktionsplan der CNC-Maschine kommuniziert. Sobald die Werkzeugmaschine einen Teilelauf abgeschlossen hat, prüft sie den Produktionsplan, wählt das nächste zu produzierende Teil aus und sendet diese Daten an den Stangenlader. Der Stangenlader konsultiert dann seine interne Teilebibliothek, in der alle Parameter für Hunderte von Teileprogrammen gespeichert sind. Hier findet es die Daten für das Programm, das mit dem vom Masterplan der CNC-Maschine ausgewählten Programm übereinstimmt, und stellt sich automatisch auf den neuen Teilelauf ein.

In dieser Installation befindet sich das e-Connect-System im vollelektrischen, servogesteuerten, vollautomatischen Stangenlader LNS Quick Load Servo 80 S2 mit Spindellänge, der Stangen von 14 Zoll bis 63 Zoll lädt (die Spindellänge darf nicht überschritten werden). ) mit Durchmessern von ¼ Zoll bis 3 1/8 Zoll. Der Maschinenbediener belädt den Stangenlader mit 1 ½-Zoll-Werkzeugstahlstangen und führt ein Makroprogramm aus, das es der CNC-Maschinensteuerung und dem Stangenlader ermöglicht, im laufenden Betrieb von einer Teilefamilie zu einer anderen zu wechseln.

Ein typischer Aufbau würde das Laden von Stangenmaterial mit geeignetem Durchmesser umfassen, um verschiedene Mengen von Teilen mit unterschiedlichen Längen herzustellen. Verwenden Sie zum Beispiel Stangen mit einem Durchmesser von 1 1/2 Zoll, um 50 Teile mit einer Länge von 2.500 Zoll, 10 Teile mit einer Länge von 3.025 Zoll, 75 Teile mit einer Länge von 3.500 Zoll und so weiter herzustellen. Die Teile können auch in der Form variieren. Zuvor hat der Maschinenbediener die Stangen geladen und stand neben der Maschine, während sie eine kleine Charge von Teilen herstellte. Anschließend stellte er die CNC-Maschine und den Stangenlader neu ein, um das Teil mit der nächsten Größe herzustellen. Jetzt richtet der Bediener einfach den Durchlauf ein, lädt das Stangenmaterial und startet die Maschinen. Da die Arbeitszelle den gesamten Mischteillauf unbeaufsichtigt produziert, kann der Bediener andere Arbeitszellen betreuen und zusätzliche Aufgaben ausführen.

Das Unternehmen verfügt derzeit über vier Arbeitszellen, die das LNS e-Connect-System und Stangenlademagazine verwenden, um jeden Monat über 300.000 Teile zu bearbeiten. Die neueste Arbeitszelle besteht aus einem LNS Quick Load Servo 80 S2 Stangenlader, der Stangenmaterial in ein Drehzentrum mit Fräs-, Bohr- und Gewindeschneidfunktionen lädt. Zusätzlich zur Schnittstelle mit dem LNS-Stangenlader kommuniziert die CNC-Maschine auch mit einem programmierbaren Hochdrucksystem von ChipBlaster, um die genaue Kühlmittelmenge für jeden Bearbeitungsvorgang aufzubringen.

Laut dem Produktionsingenieur des Unternehmens „haben diese Arbeitszellen unsere Kosten pro Teil durch den unbeaufsichtigten Betrieb und durch das Hinzufügen einer arbeitsfreien Nachtschicht erheblich verbessert. Ebenso wichtig war die Verbesserung unserer Fähigkeit, die Lieferanforderungen unserer Kunden zu erfüllen. Ohne das e-Connect-System hatten wir ständig Mühe, den Überblick über die Bestellungen zu behalten. Jetzt haben wir nicht nur das Time-to-Delivery-Problem gelöst, sondern auch unsere Kapazitäten erweitert, um zusätzliche Arbeiten zu übernehmen.“

Kundenspezifische Lösungen

Eine Schlüsselkomponente des e-Connect-Systems für Stangenlader ist die Teilebibliotheksfunktion, die Hunderte von Teileprogrammen enthält und für die meisten Benutzer mehr als ausreichend ist. In einigen Fällen kann e-Connect jedoch problemlos für ungewöhnliche Anwendungen angepasst werden. In einer Situation führt beispielsweise eine CNC-Werkstatt Tausende von Teilen einer Familie, die alle den gleichen Durchmesser und die gleiche Form haben, aber in der Länge von 2,5 Zoll bis 49 Zoll in Schritten von 0,5 Zoll variieren.

Das LNS e-Connect Display zeigt den aktuellen Status aller Daten an, die zwischen dem LNS Stangenlademagazin und der CNC-Werkzeugmaschine ausgetauscht werden. Die Daten aller angeschlossenen LNS-Peripheriegeräte werden ständig aktualisiert.

Typischerweise werden diese Programme in die Teilebibliothek geladen, die automatisch alle Stangenladerparameter an das auszuführende Werkzeugmaschinenprogramm anpasst. Da in dieser Situation die einzige Variable die Länge jedes Teils ist, überträgt e-Connect einfach nur die entsprechenden Längendaten direkt an den Stangenlader, wenn von einem Teileprogramm zu einem anderen gewechselt wird. Da alle anderen Parameter gleich sind, wird der Umrüstprozess durch den Wegfall des Zugriffs auf die gesamten Teileprogrammdaten weiter rationalisiert. Die Multiplikation dieser Zeitersparnis mit Tausenden von Teilen hat einen erheblichen Einfluss auf die Produktivität.

Heute &Morgen

Das Hinzufügen dieses Grads an Interkonnektivität zu den vielen anderen Vorteilen von Stangenlademagazinen kann einen wesentlichen Unterschied für Drehteile jeder Größe machen. Es ermöglicht rentablere Kleinauflagen und eine störungsfreie Massenproduktion. In Zukunft könnte eine solche Vernetzung in Verbindung mit künstlicher Intelligenz (KI) noch mehr Möglichkeiten zur Reduzierung von Zeit-, Material- und Arbeitskosten eröffnen.

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