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Landis機(jī)械加工廠在立式加工中心上實(shí)現(xiàn)了托盤切換從手動(dòng)到自動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

Landis機(jī)械加工廠總裁Mark Lewkowicz為了以具有成本效益的方法提高生產(chǎn)力，尋找小型、廉價(jià)的辦法來升級(jí)已有的設(shè)備。最近，他做了一次升級(jí)，把一套自動(dòng)托盤更換裝置引進(jìn)一臺(tái)立式加工中心，縮短了設(shè)置時(shí)間。一位機(jī)器操作工建議在此基礎(chǔ)上再做進(jìn)一步改進(jìn)：在托盤上再額外裝上臺(tái)鉗，充分利用在固定通常在此機(jī)器上加工的工件之前工作臺(tái)上留出的少量空間。這樣，多個(gè)作業(yè)便可以同時(shí)設(shè)置并在同一周期內(nèi)運(yùn)行。

Lewkowicz先生經(jīng)常考慮Landis的車間運(yùn)作，問自己可以再做點(diǎn)什么改進(jìn)，如提高生產(chǎn)率或解決機(jī)器操作工的疲勞問題。Landis位于密歇根州的羅穆盧斯，生產(chǎn)空氣閥門工業(yè)的零部件。大部分零件號(hào)在10人的合同車間生產(chǎn)，它們上面加工了直徑從0.0625~2.5in(1in=25.4mm)不等的螺紋管孔等。Lewkowicz先生說，傳統(tǒng)上，這些孔是用管道絲錐加工的，但今天它們大多數(shù)是用螺旋插入法銑出螺紋。除了空氣閥零件外，該公司還生產(chǎn)滅火器和天然氣用的閥體。

Lewkowicz先生一直在尋找各種方法來改善90年代后期的作業(yè)方式，還考察了立式加工中心的生產(chǎn)效率。他說，廠里浪費(fèi)了許多寶貴的時(shí)間去設(shè)置、裝卸工件、清潔工件夾具。當(dāng)操作工做這些事情時(shí)加工中心是閑置的。

他最先安裝的是Midaco Corp.生產(chǎn)的并排手動(dòng)托盤更換裝置。用它，操作工可以更有效地進(jìn)行設(shè)置。機(jī)器里面的托盤上在加工零件上的同時(shí)，他們能夠在立式機(jī)外面的托盤上裝卸工件。手動(dòng)托盤更換裝置每個(gè)托盤上能很舒服地安上三個(gè)雙鎖虎鉗，而操作工可以在每一個(gè)臺(tái)鉗上運(yùn)行工件。長型工件的放置還可以跨越所有三個(gè)臺(tái)鉗，充分利用立式機(jī)X軸全部30in行程。

Lewkowicz先生說，手動(dòng)托盤更換裝置提高了空氣閥組件生產(chǎn)能力至少25%。之前，僅僅是吹干凈臺(tái)鉗就要耽誤30s~1min時(shí)間，取決于夾具的復(fù)雜度。裝卸工件也要耽誤時(shí)間。手動(dòng)托盤更換裝置投入使用后，操作工可以在僅15秒內(nèi)完成任務(wù)切換工作，他說。

然而，提高了效率卻也增加了勞動(dòng)量。使用手動(dòng)托盤更換裝置，操作工必須用手工把托盤拉出來，吹掉切屑，然后把下一個(gè)托盤搬到機(jī)器里并把一切固定好。“這是很勞動(dòng)量密集的任務(wù)。”Lewkowicz先生說。此外，這位操作工還要執(zhí)行更多的設(shè)置工作或者工件的裝卸工作，以匹配增加了的切割時(shí)間。他想要實(shí)現(xiàn)的工藝過程，不僅僅是要時(shí)間效率，而且還要工作效率。

圖1 組長Don Donahey在清潔立式加工中心配套的自動(dòng)托盤更換裝置上的工件夾具

從手動(dòng)到自動(dòng)

Landis工作量在增加，由于空氣閥門工業(yè)的業(yè)務(wù)量增加了，Lewkowicz先生決定再購置一臺(tái)立式加工中心。某種特定零件的數(shù)量增長到每月約800件，有足夠的需求證明，必須有托盤更換裝置來實(shí)現(xiàn)立式機(jī)床的生產(chǎn)力。此次，他購買了Midaco 30SD自動(dòng)托盤更換裝置，來滿足產(chǎn)品數(shù)量需求。

與手動(dòng)托盤交換裝置相比，此自動(dòng)化系統(tǒng)幾乎把所有的工作量從機(jī)器操作工手中都接了過來。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)托盤出入機(jī)器。夾緊是自動(dòng)進(jìn)行的，每件東西都用一個(gè)止銷固定到位。執(zhí)行托盤切換實(shí)際上只需按一個(gè)按鈕。當(dāng)在下一個(gè)托盤上的設(shè)置或工件裝載工作完成時(shí)，操作工便按下“Pallet Ready”(托盤就緒)按鈕，于是，一旦當(dāng)前托盤作業(yè)完成，機(jī)器立刻就會(huì)自動(dòng)清空并盡快加載這個(gè)新的托盤。

最近，廠里還添置了一臺(tái)新的可編程邏輯控制器(PLC)，改進(jìn)了自動(dòng)托盤更換裝置的整體運(yùn)作。例如，在過去，如果機(jī)器上的接收器是沒有夾緊的，它會(huì)永遠(yuǎn)保持松著。“如果沒有操作工來停住機(jī)器，它會(huì)只是吹氣，一整天都在不停地吹，”Lewkowicz先生說。“新的PLC在若干秒后會(huì)關(guān)掉空氣。這可以顯著降低廠里壓縮空氣的成本。”

圖2 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)托盤出入機(jī)器。夾緊是自動(dòng)進(jìn)行的，每件東西用一個(gè)止銷固定到位

據(jù)Lewkowicz先生稱，自動(dòng)托盤更換裝置的缺點(diǎn)是最小的。自動(dòng)托盤更換裝置要占用機(jī)器的某些間隙空間。接收器和滑入接收器的托盤兩者的組合厚度，阻礙了在機(jī)器中使用長的工具，因?yàn)閆軸行程失去了。然而，這效果也最小化了Z軸滾珠絲杠上的磨損，使周期時(shí)間變短，他指出，所以這效果可以被看作是一種折衷，而不是一個(gè)缺點(diǎn)。

通過在這種自動(dòng)托盤更換裝置上添加一個(gè)額外的臺(tái)鉗，廠里還可以利用整個(gè)工作區(qū)，在這臺(tái)機(jī)器上設(shè)置多個(gè)作業(yè)，以滿足準(zhǔn)時(shí)制的要求。臺(tái)鉗還可以讓Landis運(yùn)行小作業(yè)而不破壞原始設(shè)置，并給了廠里靈活性，可以在同一周期內(nèi)運(yùn)行兩種作業(yè)，如，四件主要的生產(chǎn)作業(yè)和一件短時(shí)間運(yùn)行的作業(yè)。“我們可以在附加的臺(tái)鉗上運(yùn)行數(shù)量在100件以內(nèi)的一種作業(yè)，同時(shí)在同一個(gè)托盤上運(yùn)行數(shù)量為數(shù)百件的又一種作業(yè)。”Lewkowicz先生解釋說。

總之，Landis現(xiàn)在使用了這兩臺(tái)托盤更換裝置后，廠里員工每天在一個(gè)工作班就能完成其所有的空氣閥任務(wù)，無需加班。該公司還能夠做到第二天發(fā)貨，有時(shí)甚至當(dāng)天發(fā)貨。這個(gè)團(tuán)隊(duì)接收客戶的緊急電話懇求當(dāng)天下午或第二天早上交付，已是常事。Landis靠托盤切換實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)水平的生產(chǎn)力，完全有能力滿足這些要求。

圖4 手動(dòng)托盤更換裝置不僅給了機(jī)加工車間額外的生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)，而且它還提供了其他優(yōu)點(diǎn)。它的每個(gè)托盤上可以很舒服地容納三個(gè)雙鎖臺(tái)鉗，操作工可在每個(gè)臺(tái)鉗上運(yùn)行工件

歷史、科技與未來一起到來

Landis機(jī)械加工廠始建于20世紀(jì)20年代后期，是Cleland B. Landis的第二職業(yè)。那時(shí)他是福特汽車公司的全職員工，經(jīng)常能看到亨利?福特在工廠車間逛，以確定如何更有效地生產(chǎn)。Landis先生把在福特公司學(xué)到的許多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)帶回到自己的機(jī)械加工廠。多年來，小車間里已經(jīng)聚集了諸多機(jī)械，包括多軸鉆床、雙面銑床和轉(zhuǎn)塔車床。有些機(jī)器是產(chǎn)自這家二戰(zhàn)期間建在密歇根州的Willow Run B-24轟炸機(jī)廠，今天此廠仍在生產(chǎn)零部件。當(dāng)Mark Lewkowicz在1979年購買了該公司時(shí)，也把它所有的設(shè)備買了下來。

“我想繼續(xù)我的一貫理念，發(fā)揮我手上每一件工具和每一項(xiàng)資源的作用。”他說，“多年這么做確實(shí)對(duì)我們有利。我可用多軸鉆床在鑄件上鉆安裝孔，使用安裝孔固定工件，在雙工銑床上把表面弄平。現(xiàn)在，我已經(jīng)拿到此鑄件，把它變成可以裝在我們的立式加工中心臺(tái)鉗上的長方塊。”舊設(shè)備的能力，結(jié)合其歷史價(jià)值，是他可能永遠(yuǎn)無法擺脫這些傳統(tǒng)的機(jī)器的兩個(gè)原因。如果他有幸趕上好價(jià)錢，可能會(huì)買得更多，“許多這類機(jī)器都買不到了，但他們確是非常可靠的。”