고혼합, 소량 터닝 애플리케이션의 자동화

터닝 작업을 위한 자동화는 수십 년 동안 사용되어 왔습니다. 바 피더, 갠트리 로더 및 로봇 로더는 주류 자동화 장치입니다. 모두 중대형 애플리케이션에서 효과적인 도구입니다. 그러나 시장 압력에 적응하기 위해 CNC 제조업체는 계속해서 더 작은 배치로 나아가 더 넓은 범위의 부품 모양과 크기를 처리해야 합니다. 이 진행은 새로운 도전을 불러옵니다:

• 배치 크기가 작아지면 선삭 작업을 위한 최적의 자동화 선택에 어떤 영향을 줍니까?
• 다양한 부품 크기와 모양을 처리하는 데 가장 적합한 자동화 유형은 무엇입니까?
• 장비 투자를 최대한 활용하기 위한 모범 사례는 무엇입니까?

자동화의 필요성

잠시 뒤로 물러나서 작업 현장에서 자동화의 기본 목적을 살펴보겠습니다. 증가된 장비 사용을 제공합니까? 더 높은 생산 능력? 낮은 제조 비용? 낮은 인건비?

대부분의 기계 공장 관리자는 가장 큰 이유인 자동화의 진정한 이유는 신뢰할 수 있고 자격을 갖춘 인력이 부족하기 때문이라고 말합니다. 사업을 운영할 노동력이 없으면 소규모 사업이 되거나 폐업하게 됩니다. 노동 요구 사항을 줄이는 것은 모든 자동화 프로젝트, 특히 다품종 소량 제조의 최우선 과제여야 합니다.

그러나 많은 기계 공장 관리자는 노동력을 줄이는 장비에 투자하기를 꺼린다고 말합니다. 이러한 결정의 이유는 인건비를 과소평가하고 장비 비용을 과대평가하는 경향이 있기 때문일 수 있습니다.

$250,000 CNC 기계는 $15/시간 작업자보다 분명히 더 비싸 보일 수 있습니다. 그러나 혜택, 세금 및 교육 비용을 추가하면 운영자의 순 비용은 시간당 약 $21입니다. 그러나 사업을 성장시키는 데 노동력을 사용할 수 없다면 가치는 훨씬 더 높아집니다. 15년 동안 CNC 기계 비용을 상각하고 자금 조달, 유지 관리, 전력 및 임대 비용을 추가하면 CNC 기계는 하루 24시간, 365 일 년. 노동 요구 사항을 줄이는 투자에는 높은 가격표가 있을 수 있지만 일반적으로 뛰어난 수익률을 제공합니다.

높은 혼합, 낮은 볼륨

높은 혼합은 다양한 유형의 기능을 가진 막대, 샤프트, 슬러그, 빌렛, 주물 및 단조와 같은 다양한 유형의 부품을 의미합니다.

소량은 소량의 배치 수량을 나타냅니다. 그러나 "작은"의 정의는 누가 묻는가에 따라 다릅니다. 배치의 조각 수에 초점을 맞추는 대신 배치를 실행하는 데 걸리는 시간이나 설정이 포함되는 배치 시간의 비율을 고려하는 것이 더 나은 경우가 많습니다. 설정 시간이 배치 실행 시간의 10% 이상인 경우 작업은 소량 제조 영역입니다.

이러한 정의는 다품종 제조가 유연한 제조 장비에 의존하는 반면 소량 제조는 설정 시간이 짧아야 하기 때문에 중요합니다. 제조가 다양하고 소량일 때 최상의 장비를 선택하는 것이 어려울 수 있습니다. 상점은 큰 그림을 보고 노동 비용과 장비 비용을 신중하게 고려해야 합니다. 이는 주어진 시설에 가장 적합한 선반 및 자동화 유형에서 더 나은 선택을 하는 데 도움이 될 것입니다.

고혼합, 소량을 위한 선반 옵션

노동력을 줄여야 할 필요성을 과소평가하는 것은 다품종 소량 생산을 위한 선반을 선택할 때 상점이 저지르는 가장 큰 실수입니다. 그들은 종종 기존 공장에 작업을 추가하기 위해 밀링 기능을 기피합니다. 서브 스핀들, 퀵 체인지 툴링 또는 척에 대한 추가 비용으로 인해 이러한 기능이 불필요한 사치품처럼 보일 수 있습니다.
그러나 상점 관리자는 노동력을 줄이는 값비싼 옵션을 구입한 것을 거의 후회하지 않습니다. 작업자 노동을 줄이는 기계 옵션은 거의 항상 높은 ROI를 제공합니다. 퀵 체인지 척 죠, 퀵 체인지 콜릿 및 퀵 체인지 툴링은 혼합 소량 작업을 수행하는 모든 선반에 설치해야 합니다. 단일 기계에서 부품을 한 번에 완료할 수 있는 유연성을 제공하는 옵션도 큰 ROI를 얻을 수 있습니다.

'필수품' 서브 스핀들

거의 모든 회전 부품에는 두 가지 작업이 필요합니다. 선반을 자동화할 때 서브 스핀들은 특히 유용한 옵션으로 그 가치가 종종 간과되거나 잘못 이해됩니다. 선반이 바 작업만 하고 서브 스핀들이 파팅 너브의 제거만 허용하더라도 서브 스핀들은 작업자가 부품을 다시 로드하거나 너브를 손으로 연마하는 것과 비교하여 기계 수명 동안 자체적으로 비용을 지불합니다.

척킹 응용 프로그램을 자동화하는 것은 서브 스핀들이 실제로 배당금을 지불하는 곳입니다. 서브 스핀들이 없으면 일반적인 로봇이나 갠트리 로더는 한 번에 하나의 작업만 완료할 수 있습니다. 첫 번째 작업이 완료된 후 작업자는 두 번째 작업을 위해 척 조를 설정하고 부품을 뒤집은 다음 인피드에 부품을 다시 로드해야 합니다.

서브 스핀들을 추가할지 여부를 결정할 때 다음 질문을 고려해야 합니다.

• 만들어질 모든 부품이 인피드에 앞면이 아래로 향하게 하여 완성된 면에 놓이게 됩니까?
• 첫 번째 작업에서 두 ​​번째 작업까지 부품에 클럭이 필요하며 인피드가 클럭을 안정적으로 유지할 수 있습니까?

이 질문 중 하나에 대한 대답이 아니오인 경우 보조 스핀들이 없으면 두 번째 작업을 수동으로 로드해야 하므로 노동력과 제조 비용이 증가합니다.

바 피드, 갠트리 또는 로봇 로더

일반적으로 기계에 대해 계획된 작업 유형에 따라 선택할 자동화 유형이 결정됩니다. 높은 혼합은 다양한 크기와 모양의 부품에 유연성이 필요함을 의미합니다. 소량은 작은 배치를 처리하기 위해 짧은 설정 시간이 필요합니다. 불행히도, 혼합, 소량 애플리케이션에 대한 명확한 자동화 결정은 없습니다. 가장 좋은 선택은 일반적으로 자동화가 지원해야 하는 부품 조합의 범위에 따라 결정됩니다.

바 피더는 선반에 가장 널리 사용되는 자동화 선택입니다. 그들은 간단하고 신뢰할 수 있으며 저렴합니다. 바 피더의 주요 제한 사항은 최대 직경이 약 4.75인치인 부품 크기입니다. 다량 혼합, 소량 적용의 경우 매거진 스타일, 서보 구동, 짧은 하중 바 피더는 일반적으로 가장 짧은 설정 시간으로 가장 광범위한 바 크기를 제공합니다. 주로 바 피더의 한계에 속하는 작업의 경우 이기기 힘든 선택입니다.

갠트리 로더는 입증된 또 다른 선반 자동화 기술입니다. 갠트리 로더는 종종 선반 제조업체에서 통합 솔루션으로 직접 사용할 수 있으므로 복잡한 자동화 장비를 복잡한 CNC 선반과 결합하는 것에 대한 걱정이 덜합니다. 기능 면에서 갠트리 로더는 로봇 로더와 매우 유사하게 작동합니다. 피드에서 부품을 선택하고, 선반 척에 부품을 로드하고, 작업이 완료되면 척에서 부품을 선택하고 부품을 척에 넣습니다. 아웃 피드. 갠트리 로더는 일반적으로 효율성을 높이기 위해 이중 그리퍼로 구성됩니다. 이중 그리퍼를 사용하면 로봇은 다른 그리퍼에서 처리할 다음 부품을 잡고 있는 동안 방금 완료된 부품을 언로드할 수 있습니다.

갠트리 로더는 일반적으로 샤프트 또는 척 작업물을 실행하도록 구성할 수 있습니다. 설정 시간은 유사한 부품 사이에 비교적 짧을 수 있지만 2인치 x 15인치 길이 샤프트에서 6인치 직경 퍽으로 이동하는 데는 상당히 오래 걸릴 수 있습니다. 갠트리 로더의 또 다른 한계는 일부 부품 크기와 모양을 전혀 처리할 수 없다는 것입니다. 갠트리 로더는 종종 원료와 완성 부품이 서로 겹쳐져야 하는 퍽에 스태킹 로더를 사용합니다.

몇 년 전만 해도 로봇 로더는 완전한 맞춤형 시스템에서만 사용할 수 있었습니다. 이들은 고용량 애플리케이션을 대상으로 하는 고비용 시스템이었고 일반적으로 높은 혼합, 소량의 요구에 적합하지 않았습니다. 오늘날 수많은 신기술 개발로 인해 로봇 로더는 혼합, 소량 작업을 위한 매력적인 선반 자동화 옵션이 되었습니다.

코봇 로더

협동로봇 또는 협동로봇은 특별한 안전 조치가 필요하지 않고 휴대가 간편하고 프로그래밍이 비교적 쉽기 때문에 인기 있는 옵션이 되었습니다. 그러나 새 협동로봇의 포장을 풀고 이를 생산적인 다품종 소량 자동화 기계에 추가하는 것은 어려운 작업이 될 수 있습니다. 그리퍼를 장착하고 인 피드 및 아웃 피드, 도어 오프너 및 CNC에 대한 인터페이스를 설계 및 구축하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 이론적으로 협동로봇 로더는 다양한 부품 모양과 크기를 처리할 수 있습니다. 그러나 그 효과는 인 피드, 아웃 피드 및 그리퍼가 어떻게 설계되었는지에 달려 있습니다. 설정 시간은 이와 동일한 요인에 따라 달라지지만 자동화 "제품"보다 자체 개발 시스템에서 훨씬 더 오래 걸릴 수 있습니다.

Robot-in-a-Box 로더

RIB(Robot-in-a-box)는 시장에서 빠르게 주목받고 있는 새로운 자동화 범주입니다. RIB는 산업용 로봇과 통합 ​​안전 시스템, 그리퍼, 유연한 피드 및 아웃 피드 및 널리 사용되는 CNC 기계에 대한 표준 인터페이스를 결합합니다. RIB는 일반적으로 사전 프로그래밍되어 있으며 운영자가 몇 시간 만에 배울 수 있는 간단한 사용자 인터페이스를 가지고 있습니다. RIB에는 일반적으로 갠트리 로더 시스템보다 유연한 인피드/아웃 피드 시스템이 있습니다. RIB는 종종 휴대가 가능하기 때문에 작업장에서 작업에 가장 적합한 기계에 자동화를 적용할 수 있습니다. 여러 RIB 공급업체는 낮은 설정 시간과 유연한 인피드 및 아웃피드 시스템을 엔지니어링 우선 순위로 설정했습니다. 이 때문에 RIB는 일반적으로 혼합, 소량 환경에서 갠트리 로더보다 유리합니다.

MultiGrip이 있는 RIB

MultiGrip은 다품종 소량 자동화 시장을 위해 특별히 설계된 새로운 워크홀딩 기술입니다. 이 워크홀딩은 VersaBuilt Robotics에서 제조한 RIB인 VBX-160에서 사용할 수 있습니다. 처음에는 수직 밀용으로 개발되었지만 이 워크홀딩 제품은 선반 응용 분야에 적용되었으며 기존 로봇 그리퍼에 비해 몇 가지 고유한 기능을 제공합니다. 기존의 3-죠 그리퍼의 문제점 중 하나는 다양한 모양을 집는 데 항상 적합하지 않다는 것입니다. 둥근 퍽과 잘 어울리지만 긴 샤프트나 클램핑할 둥근 표면이 없는 부품에는 적합하지 않을 수 있습니다.

MultiGrip 로봇 그리퍼는 기존 그리퍼처럼 부품을 집지 않습니다. 대신 기계로 가공할 수 있는 MultiGrip 죠를 집어들고 이 죠를 사용하여 부품을 선택합니다. 죠는 샤프트, 퍽 및 거의 무한한 다양한 기하학적 모양과 같은 다양한 부품 모양과 일치하도록 쉽게 가공할 수 있습니다. 그런 다음 로봇은 기존 로봇 로더와 마찬가지로 기존 콜릿 또는 척 조에 부품을 로드할 수 있습니다. 이 시스템은 기본적으로 로봇을 위한 자동 툴 체인저로서 설정 시간을 줄여줍니다.

선택적으로 선반은 MultiGrip 중간 척 조로 구성할 수 있습니다. 이 구성에서 VBX-160은 처리를 위해 죠와 부품을 선반 척에 직접 로드할 수 있습니다. 그런 다음 MultiGrip은 로봇용 자동 공구 교환기 및 선반용 자동 척 조 교환기 역할을 합니다. VBX-160은 또 다른 설정 단계를 없애고 시스템이 단일 로드에서 여러 부품 번호를 처리할 수 있도록 합니다. 다품종 소량 애플리케이션의 경우 교대 근무가 끝날 때 시스템에 최대 4개의 서로 다른 부품 번호를 로드할 수 있으며 CNC에서 적절한 프로그램 선택을 포함하여 부품을 자동으로 처리하므로 작업자가 환영받을 수 있습니다. 아침에 완성된 부품의 로드

MultiGrip이 있는 VBX-160은 최대 직경 6인치, 길이 15인치의 샤프트와 최대 직경 10인치, 높이 6인치의 퍽을 처리할 수 있습니다.

전반적으로 CNC 제조 환경이 변화하고 있습니다. 고객은 짧은 리드 타임과 작은 배치 크기로 CNC 작업장에서 더 복잡한 부품을 요구하고 있습니다. 동시에 CNC 기계를 설정하고 실행하는 노동력을 찾기가 점점 더 어려워지고 있습니다. 툴링, 워크홀딩 및 자동화에 대한 올바른 투자를 통해 매장은 고객의 요구를 더 잘 충족하고 찾기 힘든 노동력에 대한 의존도를 줄이며 비즈니스의 성장과 수익성을 높일 수 있습니다.