改进的软件为线性托盘系统带来了重大推动力
DMG Mori（伊利诺伊州霍夫曼庄园）的首席系统和销售官 Adam Hansel 完美地总结道：“走进任何一家商店。询问他们是否想要自动化。答案是肯定的。 100%。”但是什么样的自动化？哪些机器和流程？对于各种各样的公司来说，合乎逻辑的答案是集成多台金属切削机床和可能的其他操作的线性托盘系统。另一方面，“合乎逻辑”并不总是意味着“简单”或“无忧”。
不要将 FMS 与托盘共用系统混淆
基本线性托盘系统，也称为柔性制造系统 (FMS)，可自动从中央存储位置装载和卸载一台或多台加工中心的工件。工件在直线轨道上移动，由带有附加运动轴的车辆运载，使其能够将工件移动到 m机器并放在桌子上，完成后再次取出。操作员在中央站设置工作，而不是在单独的机器上，中央计算机控制工作的分配和执行。
在最常见的配置中，工件用螺栓固定在固定装置上，固定装置位于转动螺栓固定在统一的托盘上。这最大限度地提高了系统的灵活性，因为只要机器配置为该标准托盘，任何作业都可以随时发送到任何机器。线性托盘系统的另一个关键特性是能够在初始安装后对其进行扩展，以包括额外的机床、更多的存储空间，甚至包括检查等非机加工操作。一些系统有 10 个或更多的加工中心和数十个托盘货架堆叠在三层。
因此线性托盘系统不同于托盘池系统，后者可以被认为是作为“机器的非智能扩展”，专家 Bob Baldizzi或系统和大型机器，Doosan Machine Tools America（新泽西州派恩布鲁克）解释说。 “在托盘共用系统中，机器本身的附加软件运行该系统。您通常只能告诉软件哪些程序与池中的哪些托盘相关联，以及您希望这些托盘通过机器的顺序。而已。没有生产计划。没有数据管理。没有报告。它只是机器的一个更大的托盘系统扩展。”托盘共用系统通常是圆形排列，尽管它们可以是线性的，这增加了可能的混淆。
“我见过的托盘共用系统通常在所有五个或六个上都有相同的部件托盘，”Fastems LLC（俄亥俄州西切斯特）总裁 David Suica 说。 “如果你想更换零件，你通常必须更换机器内部的工具、零件程序以及每个零件所需的任何偏移量。托盘池适用于 s同一部分的系列。但是，如果您只想生产所需数量的产品并满足销售需求，线性托盘系统通常是更好的选择。”
主轴利用率超过 90%
斗山的线性托盘系统具有简单的用户界面（控制显示在左侧）和架空母线，无需电缆即可为托盘车提供高压三相电源，电缆容易磨损和破损。情况不同，但如果没有 FMS，似乎没有一家机加工车间的主轴利用率超过 50-60%，而任何正确使用 FMS 的人都会看到 90% 或更高的利用率。在某些情况下，差距甚至更大。 Hansel 说：“如果他们混合使用手动进给的机器，在大多数情况下主轴利用率可能为 30% 或更低。做workpi是不可能的ece 转换、夹具转换以及在剪贴板上高效地安排大量资源。”正如 Suica 解释的那样，“机器的大部分停机时间都是由人为造成的……等待工具……确定程序……手动输入工具偏移量。一旦花费了那个小时的设置时间，您就再也无法将其恢复生产。”
这指出了过去几年线性托盘系统最大和最显着的改进：软件。在某种程度上，所有 FMS 供应商都提供容量规划软件，使系统吞吐量最大化成为可能。 Hansel 描述了一个典型的场景：“假设您有几台机器，每个刀库中有 180 把刀具，24 个夹具，以及必须完成合同才能完成的某些工作。您可以设置作业的优先级和特定时间所需的数量等参数。或者说你在造车。你不会生产两个车轴和三个 w高跟鞋。你需要四个轮子。所以你可以告诉软件生产批量。在任何一种情况下，该软件都会自动计算如何正确使用您的资源以获得您需要的生产。如果您计划得当并准备好夹具和工具，然后让软件为您完成工作，那么 90-95% 的运行率是完全可以实现的。”
非常适合工作车间……以及更多
谁能从 FMS 中受益？在某些情况下，从小型加工车间到生产 100,000 或更多零件的操作的任何人。 Makino Inc.（俄亥俄州梅森）的产品线经理 John Einberger 说：“这项技术的最佳点是可以运行各种产品的人，顺序有点随机，生产周期相对较短。通过在加工中心进行工作设置，您可以提高主轴利用率。
“但在季节性生产的人群中也有更高产量的应用，“ 他继续。 “例如，假设他们每年生产 80,000 件东西，但他们只生产了三个月，然后他们在接下来的四个月里运行了一个变体或不同的东西。休闲车动力总成行业符合这种生产方案。在淡季，他们生产旺季所需的产品，例如雪地摩托销售时的船用发动机，以及船销售时的雪地摩托发动机。我们的 FMS 一直是客户在这些大批量情况下非常有用的工具。”
这个来自 Makino 的灵活制造系统（他们称之为 MMC2）说明了基本组件任何 FMS。Hansel 补充说，“对于只运行五六个不同零件号的人来说，将它们放在线性托盘上是很常见的系统。那是因为你在这样的系统中有很多冗余。 Horizontals 通常具有大型刀库，允许您将多余的刀具放入刀库中以运行更长的班次。如果工具坏了或磨损了，你就可以去下一个。”另一方面，利勃海尔 (Saline, MI) 的人员指出，当给定托盘上所有零件的循环时间总计超过 5 分钟时，托盘处理单元最具成本效益。否则你会浪费时间等待车辆更换托盘。
为了让你了解这些系统的流行程度，Einberger 说 Makino 已经安装了 575 个线性系统仅在北美，过去 20 年就采用了托盘系统。
不仅仅是卧式
传统上，线性托盘系统通常连接卧式加工中心，因为“卧式机器几乎总是配备托盘更换装置，”Doosa 的 Baldizzi 解释道名词“您总是在装载站区域有第二个托盘——在独立设置中——操作员用来在机器运行时装载和卸载零件。这在 FMS 中是一个好处，因为起重机可以在不中断加工循环的情况下从装载站区域装载和卸载。典型的立式加工中心没有，大多数五轴机床也没有，尽管像斗山这样的制造商现在正在为五轴机床配备可以连接到 FMS 的托盘更换器。”
除了混合类型的加工中心，还可以将其他功能集成到一个 FMS 中。您还可以集成来自不同制造商的机器，但在这种情况下，您最好与 Fastems 这样的“不可知论者”自动化公司合作：“我们可以使用 X 品牌机器进行粗加工，使用 Y 品牌机器进行严格公差应用程序，带自动工具偏移的 Zollerts 写入芯片、CMM、清洗站和去毛刺系统，所有这些都完全集成，”Suica 说。 “我们的软件甚至可以自动管理工具偏移量和检测数据。”
其中一些选项需要在一个或多个站点部署机器人，或者用机器人代替传统的 FMS 车辆轨道。 Einberger 表示，Makino 提供后一种混合动力“作为对某些要求的回应，主要是在航空航天结构领域。其中一些客户希望使用轨道上的机器人将零件自动装载到机器中，因为他们希望能够先将零件装载到平坦表面上，然后将子夹具装载到卧式加工中心中。
“这种方法对于多工序零件也非常有利，在同一台加工中心内，第一个工序可能是四轴操作，第二个操作可能是五轴操作，“ 他继续。 “所以加工中心上的第一个托盘将是一个四轴墓碑，可以接受子板上的零件，而同一加工中心上的第二个托盘将位于第五轴工作台上，该工作台接受同一子板上的相同零件以进行后续加工五轴操作。轨道系统上的机器人弥合了托盘处理 FMS 和离散零件处理机器人之间的差距。”
另一方面，Baldizzi 警告说，获得一种灵活性会导致您失去另一个。 “我们开始看到适应不同托盘的需求，例如在水平上执行某些功能，而在具有车削功能的五轴机器上执行其他功能，需要不同的托盘。加号是您可以将执行操作所需的所有这些机器放在 FMS 上。缺点是您失去了 FMS 的一些灵活性，因为该软件必须确保该托盘仅在该特定时间在该特定机器上运行。而如果你如果 FMS 上有多台完全相同的机器，用螺栓固定在托盘上的工作可以随时随地以任何方式进行。”
成本和挑战
根据 Einberger 的说法，初始 FMS 的成本包括轨道系统、车辆、工作台和托盘储料架，大约是给定加工中心成本的三分之二，不包括夹具。因此，考虑到将吞吐量翻倍的承诺，这是一个很好的回报。但 Hansel 表示，“虽然人们真的很喜欢拥有大量托盘的想法，但他们有时会低估固定装置的成本。因此，当他们决定购买什么机器时，夹具的实际成本有时不包括在内——这可能会妨碍他们充分使用该系统。例如，只有当您能够加载足够的工作以保持机器运行八小时或更长时间时，您才能享受熄灯操作或取消第三班的好处。”
具有多个卧式加工中心的 Makino FMS。任何 FMS 的一个关键优势是能够在中央站（前景）为所有作业设置工件夹具和程序，然后让软件确定如何在机器之间路由它们以最大化吞吐量。但是，每个人都同意 FMS 的最大挑战是操作。正如 Suica 所说：“它与您的 PC 一样：垃圾输入等于垃圾输出。如果你有好的程序，工具偏移量是已知的；如果你有你的时间表，它工作得很好。对于大多数公司来说，最重要的是确保他们准备好所需的纪律。这没有什么不同来自每家公司对其会计部门的纪律。你匹配发票，确保它们是正确的，确保你是的税收。这并不容易，但它已准确排列并完成。你可以在制造车间做同样的事情并将其集成，你可以消除导致错误的人为因素。”
Suica 还警告说，“大多数线性托盘那里的机器人系统往往是自动化孤岛。他们知道他们所知道的，并且与您运营中的任何其他事物无关。您可能有一个 ERP [企业资源规划] 包来跟踪您的订单、原材料的摄入量等。您在工具、确定工具偏移和测量系统上花费了很多钱。但所有这些系统之间的信息流最终仍然是手动的。”这种相对缺乏整合使公司无法节省大量人力。
Suica 说，如果你完全集成，只有几个人就可以运行八九台机器并不少见评价这些系统。 “我们现在正在开发一个系统，该系统有八台机器，将由三人操作，其中一人只是进行检查，因为他们不想将其自动化。它将运行两个班次，所以这条线上将有 6 个人，而现在是 14 个人。但是你需要高水平的系统集成才能做到这一点，否则你仍然需要一群人来告诉自动化该做什么。集成和软件是关键。”培训和支持也是如此，这就是为什么 DMG Mori、Makino 和其他公司拥有专门的自动化团队和设施。
不过，软件并不能解决所有问题。 Baldizzi 指出，机械可靠性绝对是最重要的：“如果您将一台机器（或更重要的是多台机器）连接到 FMS 上，当它出现故障时，这些机器的主轴利用率将降至零。请记住，操作员以前站立加载水平马的地方chining 中心现在包含在 FMS 中。按钮不见了。您几乎没有机会手动有效地装载和卸载该机器中的零件。因此，深入了解以确保 FMS 在机械上能够提供 90% 的正常运行时间。”
对于高质量的构建者，这包括运行三相、高- 通过车辆上方的汇流条供电，就像地铁的第三条轨道，除了接触点之外没有任何移动部件。 “不太坚固的系统将车辆拴在电缆轨道中的一系列电缆上，这些电缆在车辆来回移动时跟随。这会导致疲劳点，因为电缆会不断弯曲，”Baldizzi 说。 “其次，我们使用封闭在隧道中的光学眼进行伺服驱动器、电机、控制等之间必须发生的数据通信，从而消除了对这些电缆的需求。
“我也会看看是否r FMS 具有冷却剂通道、管道和管道，以确保在托盘进入存储后残留在托盘上的任何冷却剂都被回收并返回到机器冷却剂罐或中央储存库，而不是弄乱你的地板， ”巴尔迪齐总结道。
