Bytronic の生産性が「大幅に」向上

Nov 02, 2023

工作機械の製造において、生産性と納品準備を確保するための主な前提条件の 1 つは、正確にタイミングを合わせた生産シーケンスと確実に機能する製造システムを備えた、明確に構造化された生産プロセスです。 これは、顧客とサプライヤーが生産チェーン プロジェクトに対して共通の目標指向のアプローチをとった場合にのみ達成できます。 スイスのニーデロンツにある Bystronic Laser AG の同様のプロジェクトも同様でした。 同社は、レーザー切断機のフレームを加工するための生産ラインを構築したいと考えていました。

Bystronic Laser AG は、レーザー切断システムを専門とする板金加工分野のリーダーです。 ハライン/ザルツブルクのEMCO GmbHと共同で、EMCO MecofのMegamill高ガントリーフライス盤で実行できるように、機械フレーム加工プロセスの完全な再設計に取り組みました。

新しいパートナーシップ「機械フレームの数量が非常に増加したため、既存の生産能力では対応できなくなりました。その結果、私たちは高品質の要件を満たすことができ、十分な生産能力を備えた新しい機械を探していました。」柔軟です」と Bystronic Laser AG の生産責任者である Raphael Kopp 氏は述べています。

コップ氏は、新しい機械に何を求めているかについて明確なアイデアを持っていました。それは、月あたりの部品生産率の高さ、機械フレームのガイド面の平面フライス加工における完璧な精度 (ガイド トラックの長さ 3 ～ 4 メートルで 0.05 mm の均一性) でした。 、さまざまな種類のコンポーネントを製造できる柔軟性。 何よりも、レーザー切断機のシステム アセンブリにはかなりのスペースが必要となるため、機械テーブルも十分な大きさにする必要があります。

いくつかのメーカーを訪問し、加工テストの結果を評価した結果、4 か月以内に新しい機械は Emco Mecof の Megamill であることが判明しました。 一方、緊密に連携することで、機械を購入するための主要な要件と条件が特定および検証され、実現可能性が実証されました。

コップ氏は購入を決定するに至った経緯を説明する。 「決め手は確かにシャトル操作でした。言い換えれば、機械テーブル上で 2 つのワークをクランプできるようになり、1 つは加工され、2 つ目は挿入され、位置合わせされ、平行にクランプされます。最初の部分が完了したら、 「ミリングヘッドをテーブルの後半に移動し、新しいジョブを開始します。機械はいわば常に削り続けます。これにより、フレームごとの生産時間が大幅に節約されます。」

ジャストインタイム生産 Bytronic では、生産スループットが厳しい要件を満たす必要があります。 レーザー切断機の製造時間は、機械フレームの自動溶接から製造、塗装、組み立て、品質テスト、試運転を経て出荷準備まで 15 営業日です。

機械フレームのみの製造から塗装までを 5 営業日で完了する必要があります。

メガミルでは3交替制で、そのうち1交替は無人です。 マシンフレームは 5 種類のサイズがあり、重量は約 5 トンで、1 回のクランプ操作で 12 ～ 16 時間で完成します。

完全な機械加工は 3 つのステップで実行されます。 • 荒加工: 生産時間は約 30 分です。 5時間; コンポーネントの応力緩和。• 前仕上げ: すべてのフィーチャ、穴、ねじ山などのフライス加工。• 仕上げ: ガイド表面 (平面度 0.05 mm /4m) および基準寸法の高精度機械加工。

この広範な生産範囲では、誤動作やエラー、1 日を超える機械のダウンタイムにより多大なコストが発生する可能性があり、完成した機械フレームは在庫に保管されないため、生産はプロセスの信頼性が高くなければなりません。

顧客の可能性Megamill は、オーバーヘッド ガントリーを備えたハイガントリー ミリング センターで、工作機械や金型の製造、一般機械工学、航空宇宙などの用途の大型ワークピースの加工に最適です。

マシンのシステム モジュールは、顧客の特定の要件を満たすように構成できます。 Bystronic では、テーブル長さ (X 軸) が 15,000 mm、横軸 (ガントリ - Y 軸) が 5,000 mm の構成になっています。 Zスライド（RAM）の移動量は1,750mmです。 Bystronic は、Emco Mecof が提供する非常に幅広いミリングヘッドの中からユニバーサルミリングヘッドを選択しました。 特に、最大 1,000 Nm および 8,000 rpm のトルクを備えた 2 軸ヘッドは、荒加工および仕上げ加工の生産要件を完全に満たしており、コンパクトな設計のおかげで、アクセスが複雑なフレーム輪郭にも簡単に到達できます。

動的位置決めにより、16 時間の加工サイクルで時間を節約できます。

「軸の高速移動速度とフライスヘッドの動的性能により、特にコンポーネントに 50 を超える穴を開けなければならない場合に、加工時間の大幅な節約がもたらされます」とコップ氏は述べています。

さらに、X 軸と Y 軸のラックアンドピニオン ドライブには、それぞれマスター/スレーブ構成で動作する 2 つのモーターが装備されており、プロセスにダイナミクスを加えます。 そして、テーブル上での振り子加工が大きなメリットとなります。 作業エリアは安全上のリスクを防ぐように設計されており、落下する切りくずと機械工によるアクセスが確実に分離されます。 セットアップは機械の片側で実行され、ミリングヘッドは反対側で動作します。 このアプリケーションでは、メガミルには 2 つのコントロール パネルが装備されているため、機械工はテーブルのどちら側でも介入できます。

可動クロスビームのボックスインボックス設計も、この機械の強みの 1 つです。 ボックスインボックスとは、RAM の垂直軸が 4 つのリニア ガイドを使用してクロスビームの上下にクランプされることを意味します。 この堅牢な FEM 計算されたアセンブリは、機械フレーム上のガイドウェイの仕上げに必要な厳しいワーク品質仕様への準拠を保証します。

機械は完全に密閉されており、吸引システムが装備されています。

試運転にはいくつかのハードルがあります2017 年に始まったプロジェクトの計画、機械の構成、ベルフォルテ モンフェラートの Emco Mecof 工場での建設はすべて順調に進みました。

そして 2018 年の秋、ニーデロンツの顧客サイトに納入する瞬間がやって来ました。 機械は 13 台のトラックに積み込まれ、設置と試運転の途中でした。 ビストロニック社は新しい生産ホールを計画していましたが、まだ完成しておらず、機械をどこかに設置する必要があったため、問題が発生したのはその時でした。

アクセスが困難なため、ホールの屋根の一部が取り外され、重さ約 30 トンの横梁が屋根の開口部を通って縦梁の上に設置されました。 非常に精密さが求められる仕事でした。

機械の一部とツールチェンジャーを備えたツールマガジンは屋外に放置する必要がありました。 試運転を可能にするために、外側にある機械の部品の周囲に別の筐体が構築されました。 問題をさらに悪化させるのは、同時に生産量を増やす必要があったため、実質的に緊急事態下での増産が行われたことです。 このような計り知れない状況は一度に起こります。

効率的な2軸ユニバーサルミーリングヘッド加工精度を決定する重要な要素である加工ヘッドは、Emco Mecof 内で製造されています。 Emco Mecof は、バックラッシをほぼゼロにするなど、軸のトラバース動作の精度も非常に重視しています。

可能な限り最大限の精度を達成することは、Emco Mecof マシンの主な目的の 1 つです。 Emco Mecof は、幅広い標準ヘッドと同様に、特に一連の大型ガントリー マシン向けに、顧客固有の革新的な専用ソリューションを頻繁に開発しています。

Megamill シリーズでは、統合された回転軸とスイベル軸を備えたマシニング ヘッドは、無段階に可変のモーター駆動の調整と制御を備えており、ギア付きまたは高速モーター スピンドルで利用できます。 ヘッド設計のインテリジェントなレイアウトのおかげで、テーブル表面と平行な水平位置 (0°) で 15° のアンダーカットを実行するように配置できます。 これは、軸内の補正パスの必要性を排除し、プログラムの作成とポストプロセスの生成を簡素化するため便利です。

加工ヘッドは中央冷却システムによって冷却され、スピンドルとトルク モーターにも電力が供給されます。 ビストロニックにとって、これらの頭部の運動学は新たな領域への参入を意味しました。 以前の機械の運動学により、作業プログラムをコントロール パネルでプログラムすることができました。 2 軸ヘッドを備えた Megamill では、これは効率的ではなくなりました。

最適なシーケンスプログラムを作成するには、CAMツールを調達する必要がありました。 その後、その実装は Emco Mecof によって積極的にサポートされました。 座標変換、ミリングヘッド後退シーケンスなど、これらすべてのトピックに関して、Emco Mecof は長年にわたる専門知識をお客様に伝えることができました。

無人加工機械テーブル上の機械フレームの調整とその後のクランプは、以前は手作業で行われていました。 部品はテーブル上に刻印された支持面上に置かれます。

この手順には時間がかかるため、Bystronic はすぐに別のクランプ方法のアイデアを考えるようになりました。 工場でも使用されている磁気クランプ技術で得た経験に基づいて、この技術はメガミルの機械フレームのクランプにも使用されました。 パーツの端はあらかじめ水平にされており、テーブル上に斜めに置かれます。

次に、クランプ セグメントのウェッジによって調整された磁気クランプがすべてのサポート ポイントに移動し、部品をクランプします。 これにより、各サポート ポイントの時間のかかる手動の位置合わせとクランプが不要になります。

この方法は、部品の内部応力を除去するために、輪郭を事前に荒加工した後にクランプを一定期間空気にさらす場合に特に効率的で時間を節約できます。 これはマシンの制御システムによって実行できるようになりました。 手動による介入はもう必要ありません。 代わりに、Emco Mecof によって作成されたシーケンス プログラムが制御システムに格納されています。 これを M コマンド経由で直接呼び出して、アンクランプ プロセスを開始できます。

オペレーターは、すべてのクランプ ポイントを通過し、クランプを解放してから再度 200 Nm で締めるという作業を部品ごとに 2 回行う必要がなくなりました。 これは、無人シフトにおいて、シーケンスの高精度が保証されることを意味します。

この期間中のドリルの破損による動作不良に対する実用的な解決策も見つかりました。 機械は現在の加工操作を終了し、シャトル モードで次の準備された部品に移動し、新しいサイクルを開始します。 Bytronic にとって、すべてのワークピースが正しく機械加工されることが非常に重要であるため、中断されたシーケンスの再加工は手動で行われます。

「プロジェクト中に構築した顧客とサプライヤーの非常に良好な関係は、磁気クランプ技術に変更するという新しいアイデアを実行する際に大きな利点となりました。私たちはプロフェッショナリズムとパートナーシップの精神で協力しました。」 コップ氏は現在の生産プロセスに非常に満足しています。 Bystronic は 2 月以来、磁気クランプを使用して部品を生産しています。 問題は発生せず、セットアップ時間を大幅に節約できました。

未来はここにあります

マネージングディレクターのファビアン・ファーラー氏は、ビストロニック社の将来戦略の提唱者であり、彼の言葉を借りれば、「私たちの野望は、2025年までに気候変動を中立にし、化石燃料を完全に廃止することです。私たちは、石油と石油の使用を停止することでこれを達成しています。」 「ガス暖房システムやヒートポンプの利用も可能で、その電力需要は太陽光発電システムによって供給されています。私たちはすでに水力発電から電力を得ています。」

エネルギー消費を節約する方法を考えるとき。 彼は、生きるに値する環境に対して各個人が持つのと同じ生態学的責任の感覚を適用します。

「エネルギー効率の観点からも製品を最適化する必要があります。たとえばレーザー切断システムは、お客様も節約できるようにするためのものです。」

2018 年、ビストロニックは、顧客の工場の生産システム全体をデジタル ネットワーク化するためのソリューションを開発するソリューション センターという新しい企業活動を開始しました。 ここで開発されるすべてのイノベーションの目標はスマートファクトリーです。

「顧客は完全にネットワーク化された生産を求めるようになっており、当社はそれを提供できる必要があります」とファーラー氏は述べています。

適切なマシンメガミルでの機械フレームの製造における 4 年間の経験を経て、ビジネス管理と生産管理は一致しています。

「4 年が経った今、メガミルはまさに当社の生産に最適な機械であると疑いなく言えます」とファーラー氏は述べています。

同氏は特に、マシンに指定された要件が完全に満たされており、将来的にはこのマシンを使用して新しいアイデアを実装できることを強調しました。 この件に関して、彼はすでにいくつかの具体的なアイデアを持っています。

「スループット時間を最適化し、高い生産性を実現し、現在 30 ～ 40% を無人で稼働させています。しかし、今後もこの方向性を継続し、無人生産を拡大するつもりです。この機械があれば問題ありません。」

物体が動いている間に生成された位置エネルギーが、物体が停止すると解放される動的運動システムにおける反応。 この位置エネルギーまたは慣性が解放されると、デバイスは最後の動作方向に対して素早く後方にスナップします。 バックラッシュにより、システムの最終的な静止位置が、意図した位置や、制御システムがデバイスを停止しようとした位置とは異なる可能性があります。

機械加工および製造プロセスを制御するためのコンピューターの使用。

単一のアーバーに取り付けられた複数のカッターを使用した加工。通常は同時に切断します。

生産性の障害を特定し、取り除くことに基づいた哲学。 機械加工プロセス、在庫管理、不良品、段取り替え時間、および生産に影響を与えるその他の要素に適用されます。

回転するカッターに力を加えて金属などを削り取る加工作業。 立型フライス加工では、切削工具が主軸に垂直に取り付けられます。 水平フライス加工では、切削工具はスピンドルまたはアーバーに直接水平に取り付けられます。 水平フライス加工は、さらに従来のフライス加工に分類されます。このフライス加工では、カッターが送り方向と反対に回転し、ワークピースに向かって「上向き」に回転します。 そして、カッターが送り方向に回転する上昇フライス加工、つまりワークピースに向かって「下降」します。 フライス加工には、平面または表面フライス加工、エンドミル加工、正面フライス加工、角度フライス加工、フォームフライス加工、およびプロファイリングが含まれます。

エンドミルおよびアーバー取り付けフライスを実行します。 カッターを駆動するスピンドルを備えたヘッドが特徴です。 3 つのデカルト軸の動きを提供するコラム、膝、テーブル。 コンポーネントを支持し、切削液ポンプとリザーバを収容するベース。 ワークはテーブルに取り付けられ、回転カッターまたはエンドミルに送り込まれてフライス加工のステップが完了します。 立型フライス盤も、スピンドルに取り付けられたクイルを使用してエンドミルをワークに送り込みます。 モデルは小型の手動機械から大型のベッドタイプやデュプレックスミルまで多岐にわたります。 すべては、垂直、水平、または水平/垂直変換可能な 3 つの基本的な形式のいずれかをとります。 縦型マシンには、膝型 (テーブルは上昇可能な膝の上に取り付けられています) またはベッド型 (テーブルはしっかりと支えられ、水平方向にのみ移動します) があります。 一般に、横型マシンはより大型で強力ですが、縦型マシンは軽量ですが、より汎用性があり、セットアップと操作が簡単です。

カッターとテーブルの接触を防ぐために、ワークテーブルと平行に保ちながらワークピースを上昇させるために使用される、精密研磨されたストックのストリップまたはブロック。

CNC ミルまたは旋盤上で点から点へ全速力で移動しますが、通常は線形補間は行われません。

刃先の後ろに擦れを防止するためのスペースを設けています。 一次救済と呼ばれることもあります。 二次リリーフは、一次リリーフの背後に追加のスペースを提供します。 端歯の逃げは軸方向の逃げです。 側歯のレリーフは周辺レリーフです。

数値制御アプリケーションにおいて、コマンドの方向変更後に生じる、プログラムされたカットよりも短いカット。 また、フィレット曲線の一部が、フィレットとの接合点で加工プロファイルに接して引かれた線の内側にある場合の、生成された歯車の歯の状態。 アンダーカットは、プレシェービングなどの仕上げ作業を容易にするために意図的に導入される場合があります。