Hypertherm公司在建设其位于新罕布什尔州新生产线期间,通过添加机器人技术自动工作单元,并在Robert E. Morris公司以及机器人系统集成商Gosiger自动化公司的帮助下,精简了生产流程。最初的目标是将生产效率提升50%,但实际上产出率增加了200%。
自Dick Couch和Bob Dean于1968年创建Hypertherm公司以来,公司的各项业务和技术能力已经有了很大改进。公司目前拥有超过120项专利,运营两大产品线:面向造船业者、越野及重型车辆制造商和其他大型钢板用户的机械化等离子切割机,以及针对诸如油田管道切割、汽车维修和通用机加工车间使用的手动工具。由于产品需求增加,这个拥有1400名员工的公司最近需要建设一个新制造工厂。公司利用这次机会,对其现有的生产方法进行了分析,并在实现新建筑投资回报最大化的同时,找到机会来简化各种生产流程。Hypertherm公司除了提高生产力和工作效率的主要目标之外,还设定了一些有进取精神的环境目标,以减少材料浪费和电量使用。
有鉴于此,制造工程师Jeff Cornish对为Hypertherm公司HPR等离子体系统生产的三个喷嘴报以挑剔的目光。当时,操作人员需要在监督一个或两个其他机床的同时,还要在大型、三转台数控车床上操作零件,这些车床从自动杆式给料器装载的坯料中加工喷嘴。据Cornish讲,这个流程会浪费很多材料,同时,杆式给料器和机床的组合也占据了相当大的空间,他讲到:“我们衡量生产率的方法之一是工厂每平方英尺的产量,按照这个标准,我们知道必须找到一种更好的方式。”
Hypertherm公司找到机床经销商Robert E. Morris公司的Dan Dean先生来帮助将这一生产流程的生产率提升50%。为了确立一个生产率基线,他们取走了Hypertherm公司现有机床的足迹,并计算出了每日产量。据Cornish讲,在最终计划形成之前,Hypertherm公司、Robert E. Morris公司以及Gosiger自动化公司之间曾进行过多次反复讨论。事实上,他们越是进入到项目的更深层次,就越有机会发现各种潜在的改进。据他讲,这意味着Gosiger自动化公司得反复斟酌各种计划方案。
团队最终决定采用瑞士型Tsugami数控机床,两台用于加载机床的FANUC LR Mate 200iD工业机器人,以及两台用于卸载零件的FANUC M-10iA机器人。据Cornish讲,这个系统非常有效,可归结于很多因素:相较于以往的机床,该车床的足迹较小,可拆除杆式给料器,大幅提高每平方英尺的生产量。此外,仅需要一位操作人员照看新工作单元和其他机床。而促成做出决策的另一个因素是:瑞士型机床自冷启动开始的一致性较强,可在运转开始时,消除生产不良零件的风险。
Cornish表示,伴随自动化单元的导入,公司从使用棒材到近净成形坯料,可显著减少材料浪费和周期时间。有些坯料由Hypertherm公司内部制造,有些则外包生产,但通过利用配有活动式床头的机床,它们在加工过程中都能够很好地与所需公差和表面粗糙度相匹配。
其生产流程是这样的:操作人员将坯料加载到振动台上,接着将它们送入中转区,FANUC LR Mate 200iD机器人拾取并将坯料加载到车床的主轴中,并用激光扫描工件,以确保其已被正确地固定在卡盘中。如果没有正确地固定到位,机器人将会把它重置到主轴中,并再次检查一遍。如果零件未能正常复位,则将其去除。车床接着进行正面加工,并将零件转移到副轴进行背面加工。拾取和放置系统移除已加工的工件,将其带至吹出面,并放置在引出的零件套中。另外一台M-10iA机器人拾起已完工零件,放置在托盘中。
自动单元采用工序间检验,节省了公司的时间和劳动力成本。M-10iA机器人执行彻底的质量控制检验流程,通过超声波清洗站,将零件放置在托盘中,接着送入坐标测量机进行内径测量,放入激光仿形检验机中进行外径测量。采用Caron工程公司的AutoComp软件,对数据进行处理,并将结果反馈到制造机械中,启动刀具磨损补偿,以保持零件的精确性。据Cornish讲,针对自动换刀的软件驱动检验数据可消除人为错误,从而提高产品质量,减少废品的出现。
已完成零部件的托盘退出,并向外传送带上的工作单元。同时,激光条形码扫描器识别每个空的输入托盘,以确保生产并将正确的零件放置在适当的托盘上。在二次加工中,对完成零部件进行清洗和激光打标。
Cornish说:“工作单元有很多协同工作的移动零件,使我们提高生产率的效果超出了最初的期望,完工的项目不仅仅是机床和机器人,这完全是一个重新思考的过程。大家在一起共同找出如何使工作单元尽可能地实现高效运转,最后还包括许多有影响、很重要的因素。” Cornish还提到,虽然想出最好的解决方案花费了一段时间,但努力是非常值得的。经过改进,效率提高不仅仅是50%,公司的产量增加了200%,每个操作人员的生产量提高了50%,废品率降低了50%。Cornish表示,“这是我们安装的第一个机器人,颇有学习经验,取得的成功激励我们鉴别其他可以通过自动化进行改进的加工流程,我们当前正在与Gosiger自动化公司联手开展额外的项目。”
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