パレットとロボットで封筒を押す

フレキシブル加工セルの範囲と要件は増加しています

熟練労働者の不足などの問題を受けて、自動化された製造プロセスが「あれば便利」から「必須」へと進化を続ける中、柔軟な製造システム構成が新しく刺激的な形で登場し続けています。

明らかに、新型コロナウイルス感染症のパンデミックにより、メーカーはパレット システムへのロボットの追加を加速させました。 しかし、FMS が最近取った興味深い動きはこれだけではありません。

マサチューセッツ州サドベリーに本拠を置く Methods Machine Tools のオートメーション マネージャー、ザック スペンサー氏は、「今日の柔軟な製造システムは、昔とはまったく異なる意味を持ちます。」と説明しました。「以前は、誰もが最大限の柔軟性を達成するためにパレット交換システムに慣れていました。これらのパレット プールを使用すると、顧客はさまざまなワークホールドをさまざまなパレットに取り付け、機械を無人で稼働させることができます。

「今日、柔軟な自動化にはさまざまな形があります。これは、Plus-K や Plus-K60 自動化システムのような、パレットに積まれた機械やパレットを移動させるロボットから、フレキシブル ビジョン システムのようなより複雑だが使いやすいシステムまで、あらゆるものに適用できます。パーツのセットアップに。」

スペンサー氏は、オートメーション ゲームに慣れていない人のために、簡単に始めてくださいと言いました。

「私たちは通常、自動化を本格的に始めるために、より小さくて複雑さの少ないシステムから始めることをお勧めします。大きな飛躍をする前に、それに慣れてください。私たちにとって、このより小型またはよりスマートなタイプのシステムは、1 台のマシンではなく多数のマシンを管理することを意味します。さまざまな種類のワークを一度に大量に処理するのではなく、1 回のバッチ実行で済みます。」

パレット自動化ビジネスが Fastems の「核心」であるため、フィンランドの会社は新たな自動化トレンドの最前線に立っています。 Fastemsのソリューションセールスディレクター、ミカ・ライティネン氏は、パンデミックにより、FMSセットアップへの部品の積み下ろしを行うロボットの追加が加速していると述べた。

Fastems の中部米国地域マネージャーである Christopher Rezny 氏は、同じシステム内に他の補助的なオペレーションがますます追加されていると付け加えました。 たとえば、部品を回転するか機械加工するかにかかわらず、部品を洗浄する必要があります。 さらに、部品は単独で、またはおそらく 100 個の稼働後にチェックする必要があります。バリ取りや治具の自動ロード作業も実行でき、自動搬送車 (AGV) システムへの接続により、材料の作業への流入が維持されます。

元々は横型マシニングセンタ用に設計されたものです。 Fastems FPC (フレキシブル パレット コンテナ用) システムは、最大 4 台の工作機械にサービスを提供するように拡張できます。

システムはスタッカークレーンなしで構築されたため、「少なくともフィンランドでは初めて、このエンジンブロックはAGVを使用してこのタイプの工作機械に自動的に積み降ろされます。」 AGV は、洗浄、検査、バリ取り、仕上げのために加工パレットを場所から場所へと移動します。 「特定の最終機械加工作業を実行するためのサブアセンブリタスクもあります。また、保管場所もあります。したがって、従来のスタッカークレーンベースの FMS と同じ要素がすべて揃っていますが、今ではすべてが 1 つのレベルにあります」 「コンポーネントの重量のため。

このような状況では、クレーンの代わりに AGV を使用するのが理想的であるとライティネン氏は続けました。加工時間が数時間と非常に長いため、パレット交換には低速の積み降ろし車両を使用しても問題ありません。

パレット システムがリニアでもロータリーでも、単一または複数のマシン設定でも、FMS の機能はあらゆる範囲に対応します。

DMG 森では、LPP (リニア パレット プール) と、より基本的な RPS (回転パレット システム) により、さまざまな構成が可能です。

LPP の場合、「ジョブ ショップの典型的なスイート スポットは、24 ～ 36 個のパレット、2 ～ 3 台の機械、および 2 つのロード ステーションです」と、カリフォルニア州デービスにある DMG MORI の製造施設の開発ゼネラル マネージャー、ジョン マクドナルド氏は述べています。ロード ステーションに出入りする材料の流れがあり、作業はパレット プール システムに順番に並べられ、機械は昼も夜も稼働しています。」

一方、RPSは「単一マシン、単一パレットのシステム」であるとマクドナルド氏は続けた。 「通常は 5 つのパレットが入っていますが、最大 21 パレットまで対応します。これも、順番待ちの作業に最適です。それほど多くの部品を混合する必要がないか、ある種のクイック パレットと組み合わせることができます。作業セットアップを変更できるように設備を変更します。」最終的に、特定のショップに適した FMS は、無人実行時間を最適化するものです。 重要なのは、1 日のスピンドル時間を増やし、従業員に他の業務を任せるための「ウォークアウェイ」時間を増やすことだ、と同氏は語った。

もちろん、FMS のもう 1 つの仕事は、より多くの仕事を獲得することです。 「私のドアをノックして『入札できる仕事がある、入札できる仕事がある』と言う顧客がいます。 ほとんどの人が気になるのは、「本当にこれを実装できるだろうか?」ということだと思います。 当社のプライベート テクノロジー ツアーと教育ベースのイベントは、これらのツールが実際にどのように連携して無人実行時間を実現するかを顧客に示します。」

2021 年に発売された DMG 森の LPS 4 ソフトウェアは、同社のオートメーション システム管理ソフトウェアの第 4 世代です。 これを使用すると、メーカーは ERP に直接接続することで、資材管理ステップの一部を省略できます。 たとえば、顧客がウォーター ポンプを製造するために 6061 アルミニウムのブロック 500 個を注文した場合、マクドナルド氏は次のように説明しました。「ウォーター ポンプのジョブを作成すると、ERP システムは次に生産するものの需要をパレット プール システムに送り込むことができます」誰かが ERP から LPS 4 ソフトウェアにデータを入力する手動リンクを削除しました。これら 2 つを接続することでそのループを閉じました。すべての顧客が今日からそのレベルの使用を開始できるわけではありませんが、より生産性の高い顧客の一部は、店はそうするよ。」

同社の FMS が何をできるかを示す例として、DMG 森は自社の機械工場で 3 台の機械を備えた 1 メートルの LPP を稼働させているとマクドナルド氏は述べました。 「その中には、部品洗浄ステーション、ロボットの積み込み、油圧設備、材料パレットが備えられています。私たちは、機械を構築するための鋳物をここデイビス工場で加工しています。オペレーターが鋳物を材料パレットに積み込みます。これらのほぼすべてが鋳物はクレーンで持ち上げる必要があります。鋳物は重すぎて誰も持ち上げることができません。鋳物はフォークリフトパレットのようなパレットにクレーンで載せられます。部品はそこに置かれ、パレットラックに入れられます。材料パレットはパレットに入ります。ロボット自体と治具パレットをロードするため、ロボットが部品を持ち上げて治具にロードし、油圧ワーク保持で部品を固定し、その後部品をマシニングセンタに送り込みます。

「その作業が完了すると、部品の洗浄に入ります。部品を洗浄して、テープで留めた穴から切りくずや砂を取り除きます。当社には、それをさらに進めて、測定機とレーザーマーキングセルを統合した顧客もいます。また、一部の顧客は LPP を当社の集中工具管理システムと組み合わせて使用​​しています。そのため、ワークピースだけでなく、マシンマガジン内の工具も自動的に交換されます。通常、OEM がこの種のセルを実装しているのを目にするでしょう。」

メソッドもまた、単純なパレット交換システムからパレット管理制御を備えたロボット主導のソリューションへの進化に貢献している、とスペンサー氏は述べた。

「私たちが開発し導入した非常に成功したシステムの 1 つは、RoboDrill Plus-K システムです」とスペンサー氏は説明しました。 「このシステムは、ファナック ロボドリルとファナック ロボットを使用してメンテナンスを行います。ロボット側では、一度に最大 60 個のワークをシステムに保管することができます。このシステムには、機械内にパレット管理機能が組み込まれています。オペレータが部品を保管できるさまざまな 60 のステーションに特定のプログラム番号を設定できる制御機能により、機械上の拡張ツーリングも可能になり、60 の異なる作業でさまざまなタイプの部品を作業するときに非常に役立ちます駅。」

そして、多品種少量生産も不可能ではないとスペンサー氏は付け加えた。 そのような場合、「通常、私たちはより厳格なソリューションを推奨します。オートメーションや工作機械の販売では、機器の販売を承認するために顧客にショップの ROI 計算を示すように努めます。私たちは、顧客の要求を打ち破るためにできる限りのことを行います」お客様の ROI は 18 ～ 20 か月です。」 同社の Plus-K システムは、多品種少量の作業に合わせてカスタマイズされている、と同氏は付け加えた。

「当社は、柔軟なシステムにより医療業界で大きな成功を収めてきました。その主な理由は、医療業界での高混合タイプのアプリケーションのニーズであると思います。これは、医療業界が通常、小規模なバッチを実行できることを意味します。 「異なる種類の部品を作成する必要がなくなる前に、一度に 10 個の部品を作成できます。これは、ある部品番号から別の部品番号に非常に簡単に変更できる、より柔軟なソリューションに最適です。」

同氏は続けて、「追跡と追跡の要件については、システムを通じて顧客が部品のトレーサビリティを支援できるセル コントローラーを提供しています。セル コントローラーは、機器の稼働時間、アラームのステータスと履歴、機械の使用状況を監視できます。これらのシステムは通常、 QR コード、バーコード、または RFID スキャン機能を備えており、生産を実行するときにオペレータがセルの内外で部品をスキャンできるようになります。この情報は通常、セルのローカルのデータベースに保存され、顧客のサーバーにコピーできます。 」

ミネソタ州ブルックリンパークに本拠を置くプリマ・パワー・レーザーダイン社の北米営業マネージャー、ドミニク・リカード氏は、レーザー切断と溶接が方程式に加わると、FMSは少し異なる定義になると述べた。

「3D レーザー加工用の柔軟な製造システムとは、レーザー溶接、レーザー穴あけ、3D レーザー切断など、さまざまなレーザー加工をサポートできるシステムを提供することを意味します」と Rickard 氏は説明しました。 「システムは製造ニーズをサポートし、ビジネスの将来のニーズに適応できる必要があります。」

この適応性には、以下のサポートが含まれます。

-- 現在の取引量は少ないですが、将来的には取引量が増加します。

●軟鋼、ステンレス、アルミから特殊材まで幅広い材質に対応します。 電子制御およびプログラム制御を介して、あるアシストガスから別のアシストガスに切り替えることが重要です。

--溶接から切断、穴あけ、あるいはその逆など、ある製造プロセスから別の製造プロセスへの迅速な変更。 たとえば、「LASERDYNE システムは 3D レーザー切断から 3D 溶接に 1 ～ 2 分で切り替えることができます。」と同氏は述べました。

さらに、レーザーベースの FMS はリアルタイムのパラメータとプロセス情報を製造/動作監視システムに提供する必要があり、その情報は将来の参照と分析のために記録および保存する必要があるともアドバイスしました。

「私たちの観点からすると、システムやマシンのサイズは柔軟性とは無関係です」と Rickard 氏は言います。 「システムのサイズは、顧客がレーザー加工する部品によって決まります。LASERDYNE システムは、購入するシステムが小型か大型かに関係なく、製造の柔軟性をサポートするように設計されています。」

Prima Power Laserdyne の最新の追加製品は、柔軟な製造哲学をさまざまな方法でサポートする LASERDYNE 811 システムであると Rickard 氏は説明しました。

「第一に、同じシステムが、部品の混合が多くて生産量が少ないメーカーや、単一部品の製造をシステムに長年にわたって発注するメーカーをサポートします。第二に、顧客はシステムの設置時に自動化を統合できます。」 「あるいは将来のいつでも。システムはモジュール式で調整可能です。第三に、システムはスタンドアロンの機器としても、製造セルの統合部分としても使用できます。」

このシステムは、ある顧客、自動車、食品加工、家庭用品市場の下請け業者にとって恩恵となったと同氏は述べた。 その顧客は、さまざまな 3D 金属部品やいくつかの円筒部品の処理能力を拡張し、部品間の時間を短縮したいと考えていました。 さらに、お客様は部品治具の切り替え時間を短縮したいと考えていました。

「私たちは、3D 部品をレーザーカットするための 2 ポジションのインデックス テーブル (ターンテーブル) を備えた LASERDYNE 811 をお客様に提供しました。さらに、オペレータがターンテーブル上の部品治具を簡単に切り替えられるように、共通の治具インターフェイスを提供しました。円筒部品の場合、同じ部品治具インターフェイスを使用した回転テーブルを提供し、お客様が簡単に回転テーブルを追加および削除できるようにしました。回転テーブルの追加は、部品治具の追加と削除と同じです。

「その結果、顧客は高いSKUミックスでレーザー加工を行うことができ、部品間のサイクルタイムが短縮され、全体のコストが削減され、工場のスループットが向上し、エンドユーザーへの部品のリードタイムが短縮され、顧客は継続して利用できるようになりました。」品質を落とすことなく競争力を発揮します。」

Rickard 氏は、FMS の進化が会社の成功にとっていかに重要であるかを説明しました。

「必然的に、Prima Power Laserdyne は 3D レーザー加工の初期のパイオニアでした。成功するには、柔軟な製造システムを提供する必要がありました。ビジネスの初期には、使い捨て機械を販売するのは非常に困難でした。顧客はそう主張しました。システムには柔軟性が必要であり、FMS はいわば当社の DNA の中核部分です。

「長年にわたり、システムのレーザー光源は CO2 レーザーから始まり、Nd:YAG システム、そして現在はファイバーレーザーシステムに移行してきました。レーザー光源が変更されるたびに、より多くの材料をレーザー加工できるようになりました。時間の経過とともに、私たちは設計し、光学レーザーチェーンの端にあるノズルを変更することで、溶接、穴あけ、切断をサポートできるようにシステムを強化しました。」

もう 1 つの変化は、同社のシステムへの SPC と MTConnect の導入です。 「SPC を使用すると、メーカーは分析や記録保持のためにすべてのプロセスと機械のパラメーターを記録できます。MTConnect を使用すると、メーカーはパラメーターをリアルタイムでストリーミングできるため、リアルタイムのプロセス監視が可能になります。最後に、システムは以下をリアルタイムで制御できます。 「レーザーのパルスごとの制御を含む、機械のあらゆる側面を制御します。リアルタイム制御により、コントローラーは 7 つ以上の軸をサポートできるようになり、LASERDYNE システムとの自動化の統合が簡素化されます。」

最終的に同氏は、「FMSを定義し必要とする場合、一般製造部門と受託製造業者が最先端である。このグループの顧客は、製造プロセスを適応させる能力を必要としている」と結論付けた。

通常、このグループはさまざまな製品と顧客をサポートします。 生計と成功は、市場で利用可能な仕事にいかに迅速かつ効率的に適応できるかにかかっています。 どの市場セクターにも上昇と下降のサイクルがあります。 1 つの市場部門が低迷している場合、メーカーが成長する市場部門にどのスピードで適応できるかが、事業を成長させるか廃業するかの違いを意味する可能性があります。」

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