Les ravitailleurs de barres évoluent vers l'interconnectivité

La nécessité de réduire le coût par pièce, d'améliorer la productivité, de gérer la qualité des produits et d'acquérir un avantage concurrentiel pousse les fabricants à examiner tous les aspects de leurs processus de production. Pour ceux qui utilisent des tours pour fabriquer des pièces à partir de barres, l'utilisation de ravitailleurs de barres modernes peut avoir un impact majeur sur la réalisation de ces objectifs, surtout maintenant que les ravitailleurs de barres sont entrés dans l'ère de l'Internet industriel des objets (IIoT).

Pendant de nombreuses années, le chargement des barres était une pratique purement manuelle qui ralentissait la production et ne contribuait guère à maintenir la qualité du produit. Il y avait également un risque important de blessure pour les opérateurs de machines qui pourraient être heurtés par des barres exposées tournant à grande vitesse. En fait, les premiers chargeurs de barres étaient simplement des dispositifs de maintien ou de guidage qui limitaient la vitesse des broches, produisaient des vibrations importantes et endommageaient souvent les pièces et les machines-outils.

Au cours des années qui ont suivi, les ravitailleurs de barres ont évolué, passant de dispositifs principalement mécaniques à des systèmes sophistiqués qui intègrent des servomoteurs, des codeurs absolus et une variété de composants automatiques à réglage automatique. Ces progrès - parfois des avancées majeures, parfois progressives - ont constamment amélioré la vitesse de chargement des barres, le support, la sécurité et la fiabilité. Pour fournir les meilleures solutions pour une variété d'applications, les ravitailleurs automatiques de barres sont désormais disponibles dans des versions qui acceptent des barres de 12 pieds, 6 pieds et de longueur de broche et fonctionnent avec des tours à poupée fixe et à poupée mobile (type suisse).

La connexion Ethernet

L'un des progrès les plus spectaculaires de la technologie d'alimentation de barres a été l'incorporation de la connectivité Ethernet pour permettre au ravitailleur de barres de communiquer bilatéralement avec le contrôleur de la machine CNC. Ce partage de données offre aux fabricants un certain nombre d'avantages, notamment la réduction des déchets de matériaux et la possibilité de changements automatiques à la volée des programmes de pièces.

Permettre aux machines-outils de s'interconnecter avec d'autres équipements d'usine est un sujet brûlant dans la fabrication depuis quelques années. Dans certains cas, les incursions dans l'interconnectivité ont eu une application pratique limitée. Cependant, le système de communication Ethernet e-Connect, développé par le fabricant de ravitailleurs de barres LNS pour l'interconnectivité entre le ravitailleur de barres et la machine-outil, est conçu pour fournir des solutions IIoT réelles pour les fabricants de toutes tailles, de la production à grand volume aux petits lots, séries de pièces mixtes.

Réduire les coûts de matériel et de main-d'œuvre

Pour de nombreux ateliers, le coût de toutes les barres, en particulier des matériaux tels que le titane et les alliages exotiques, fait de la réduction des déchets une considération importante. Jeter un reste de ces matériaux coûteux, c'est comme jeter des billets d'un dollar à la ferraille. Avec e-Connect, l'utilisation des matériaux est surveillée en permanence et communiquée à la commande de la machine CNC. Lorsque les données partagées indiquent qu'il ne reste plus assez de matériau pour fabriquer la pièce suivante dans un cycle donné, le système analyse le programme directeur de production pour trouver une autre pièce dans la file d'attente qui peut être fabriquée à partir du reste. Lorsque la pièce est identifiée, la machine-outil et le ravitailleur de barres s'ajustent automatiquement pour fabriquer la ou les pièces sélectionnées. Une fois la barre épuisée, l'embarreur charge la barre suivante et le système répète le processus jusqu'à ce qu'il fabrique toutes les pièces planifiées.

En plus d'une meilleure utilisation des matériaux, il y a également des économies substantielles sur les coûts de main-d'œuvre car le changement, dans la plage de diamètre, est effectué sans intervention de l'opérateur. Moins de contacts par l'opérateur de la machine améliore le débit, réduit la possibilité d'erreur humaine et permet à un opérateur de s'occuper de plusieurs postes de travail. Ce niveau d'automatisation, associé à la surveillance à distance de l'état du ravitailleur de barres, permet également une production sans surveillance et sans éclairage, même pour des lots de pièces mixtes.

Pour augmenter encore la production hors service, le système e-Connect fournit une surveillance en temps réel d'autres périphériques LNS, notamment des convoyeurs à copeaux, des systèmes haute pression, des collecteurs d'huile/de brouillard et d'autres dispositifs pour une production nocturne sans souci. Les données de tous ces appareils transitent par e-Connect, il n'est donc pas nécessaire d'avoir des lignes de données dédiées pour chaque produit.

Un exemple concret

Un exemple d'atelier CNC utilisant ce niveau d'interconnectivité pour réduire le coût par pièce tout en répondant aux exigences de livraison juste à temps des clients est American Punch (Cleveland, Ohio). L'entreprise fabrique des poinçons et des matrices de précision pour des applications de calibre lourd telles que des composants de pont et de châssis de camion, ainsi que des pièces de calibre plus légères pour des produits de consommation tels que des appareils électroménagers et des pièces automobiles.

Comme les clients de l'entreprise avaient besoin de plus petits lots de 5, 10 ou 20 pièces à la fois, plutôt que de gros volumes, American Punch a dû repenser ses processus de production. Une approche consistait à continuer à faire de longues séries et à stocker les stocks excédentaires pour les livraisons futures. Bien que l'entreprise ait déjà stocké un certain nombre de pièces à rotation élevée pour certains clients, l'ajout de stocks de pièces à faible volume immobiliserait un fonds de roulement et une surface au sol supplémentaires.

Cette cellule de travail utilise le système de communication Ethernet LNS e-Connect, partageant les données entre le ravitailleur automatique de barres de longueur de broche LNS Quick Load Servo 80 S2 et le programme principal du centre d'usinage Doosan.

Une solution plus attrayante serait de regrouper en quelque sorte une famille de pièces similaires qui ont une variété de longueurs et de les exécuter toutes en même temps avec une seule configuration. Le système e-Connect rend cela possible en communiquant avec le programme directeur de production embarqué de la machine CNC. Une fois que la machine-outil a terminé une série de pièces, elle examine le programme de production, sélectionne la prochaine pièce à produire et envoie ces données au ravitailleur de barres. Le ravitailleur de barres consulte alors sa bibliothèque de pièces interne, dans laquelle sont stockés tous les paramètres de centaines de programmes de pièces. Ici, il trouve les données du programme correspondant à celui choisi par le programme directeur de la machine CNC et s'adapte automatiquement à la nouvelle exécution de la pièce.

Dans cette installation, le système e-Connect réside dans le chargeur de barres LNS Quick Load Servo 80 S2, entièrement électrique, asservi et entièrement automatique qui charge des barres de 14 pouces à 63 pouces (ne pas dépasser la longueur de la broche ) avec des diamètres allant de ¼ pouce à 3 1/8 pouces. L'opérateur de la machine charge le ravitailleur de barres avec une barre d'acier à outils de 1 ½ pouce et exécute un programme macro qui permet à la commande de la machine CNC et au ravitailleur de barres de passer d'une famille de pièces à une autre à la volée.

Une configuration typique comprendrait le chargement de la barre de diamètre approprié pour fabriquer diverses quantités de pièces de différentes longueurs. Par exemple, en utilisant des barres de 1 1/2 pouce de diamètre pour produire 50 parties de 2,500 pouces de long, 10 parties de 3,025 pouces de long, 75 parties de 3,500 pouces de long, etc. Les pièces peuvent également varier dans leur forme. Auparavant, l'opérateur de la machine chargeait les barres et se tenait à côté de la machine pendant qu'elle fabriquait un petit lot de pièces. Il a ensuite réinitialisé la machine CNC et le ravitailleur de barres pour fabriquer la pièce de taille suivante. Désormais, l'opérateur configure simplement le cycle, charge la barre et démarre les machines. Comme la cellule de travail produit l'ensemble des pièces mixtes sans surveillance, l'opérateur est libre de s'occuper d'autres cellules de travail et d'effectuer des tâches supplémentaires.

L'entreprise dispose actuellement de quatre cellules de travail qui utilisent le système LNS e-Connect et des ravitailleurs de barres pour traiter plus de 300 000 pièces chaque mois. La cellule de travail la plus récente consiste en un ravitailleur de barres LNS Quick Load Servo 80 S2 chargeant des barres dans un centre de tournage avec des capacités de fraisage, de perçage et de taraudage. En plus de s'interfacer avec le ravitailleur de barres LNS, la machine CNC communique également avec un système haute pression programmable ChipBlaster pour appliquer la quantité précise de liquide de refroidissement pour chaque opération d'usinage.

Selon l'ingénieur de production de l'entreprise, "Ces cellules de travail ont considérablement amélioré notre coût par pièce grâce à un fonctionnement sans surveillance et en ajoutant un quart de nuit sans main-d'œuvre. Tout aussi importante a été l'amélioration de notre capacité à répondre aux demandes de livraison de nos clients. Sans le système e-Connect, nous luttions constamment pour rester au top des commandes. Désormais, nous avons non seulement résolu le problème des délais de livraison, mais nous avons également élargi notre capacité à prendre en charge des travaux supplémentaires."

Solutions personnalisées

Un élément clé du système e-Connect pour ravitailleurs de barres est la fonction de bibliothèque de pièces qui contient des centaines de programmes de pièces et est plus que suffisante pour la plupart des utilisateurs. Cependant, dans certains cas, e-Connect peut être facilement personnalisé pour des applications inhabituelles. Par exemple, dans une situation, un atelier CNC utilise des milliers de familles de pièces qui ont toutes le même diamètre et la même forme, mais dont la longueur varie de 2,5 pouces à 49 pouces par incréments de 0,5 pouce.

L'écran LNS e-Connect affiche l'état actuel de toutes les données échangées entre le ravitailleur de barres LNS et la machine-outil CNC. Les données sont continuellement mises à jour pour tous les périphériques LNS connectés.

En règle générale, ces programmes sont chargés dans la bibliothèque de pièces, qui ajuste automatiquement tous les paramètres du ravitailleur de barres pour se conformer au programme de la machine-outil à exécuter. Dans cette situation, étant donné que la seule variable est la longueur de chaque pièce, e-Connect transmet simplement uniquement les données de longueur appropriées directement au ravitailleur de barres lors du passage d'un programme de pièce à un autre. Étant donné que tous les autres paramètres sont identiques, l'élimination de la nécessité d'accéder à l'ensemble des données du programme de pièce rationalise davantage le processus de changement. Multiplier ce gain de temps par des milliers de pièces a un impact significatif sur la productivité.

Aujourd'hui et demain

L'ajout de ce niveau d'interconnectivité aux nombreux autres avantages des ravitailleurs de barres peut faire une différence substantielle pour les installations de toute taille produisant des pièces tournées. Il permet des tirages courts plus rentables et une production à volume élevé sans problème. À l'avenir, l'interconnectivité de ce type associée à l'intelligence artificielle (IA) pourrait ouvrir encore plus d'opportunités pour réduire les coûts de temps, de matériel et de main-d'œuvre.

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