Heller公司利用全新的方案來滿足汽車工業(yè)對于更加柔性的如工系統(tǒng)的要求。全新的“ModuleLineSystem (線性模塊系統(tǒng))”內所包含的自動化工作流程考慮到了更高的生產(chǎn)率。
只要你把雙腿分得足夠開就能穩(wěn)穩(wěn)地坐在地板上——Heller公司的總經(jīng)理、Manfred Maier這樣形象地解釋了柔性加工系統(tǒng)“MLS(ModuleLineSystem)”這一全新方案的出發(fā)點，這套系統(tǒng)用于加工發(fā)動機和變速箱當中的立方體零件。
一條腿代表了汽車制造行業(yè)的客戶，也就是說，這些OEM公司和一級供應商放棄了多工位自動機床，從90年代起選擇了所謂的混合解決方案；另一條腿代表了獨立機床中的通用機床市場。
以加工中心(模塊化系統(tǒng))為基礎，Heller公司成功地定位于以上兩個領域，但是卻要避招來越來越多的抱怨并導致日益增長的內部包裝費用。
“客戶在技術方而的要求總是多種多樣的，”Maier說，“一方面，他們要求切削單元高度可用，要為批量生產(chǎn)提供很好的自動化性能，從而達到較低單件成本的目的；另一方面，他們要求擁有數(shù)量龐大的刀具庫，要為批量生產(chǎn)提供良好的準備工作，其加工范圍要能完全覆蓋各種零部件。今后，我們要全力以赴為這兩個方面的應用提供沒有抱怨的解決方案�！�
MLS系統(tǒng)的出發(fā)點來源于汽車工業(yè)不斷變化的框架條件、越來越班的革新周期、不斷擴大的產(chǎn)品范圍、越來越大的成本壓力。汽車行業(yè)的規(guī)劃視野越來越小，規(guī)劃的安全性就越低。如何能讓今天規(guī)劃的設備在8至10年后還能滿足生產(chǎn)需求？如何能使投資安全最大化？
“可調節(jié)性”就是靈丹妙藥
一般采用多臺專用機床加工發(fā)動機和變速箱中的立方體零件，這樣才能達到目前為止較低的單件成本。然而，由于原計劃的工件總數(shù)不斷變化，設備的收益率就成了問題。因為零件的幾何形狀，工件加工流程的變化而引發(fā)的副作用也越來越明顯。生產(chǎn)過程經(jīng)常受到干擾，最壞的情況下甚至需要新增一條生產(chǎn)線，或者現(xiàn)有的生產(chǎn)線根本無法繼續(xù)使用。
“誰愿意在一堆不能使用的機器上繼續(xù)工作呢？即使是前幾年的混合解決方案，建立在流水線設備之上，雖然這熊設備已經(jīng)根據(jù)汽車工業(yè)的需求盡可能地進行了優(yōu)化，但是也不能很好地解決將來的問題。因此，我們決定開發(fā)一種全新的方案來將用戶在生產(chǎn)效率和柔性化兩方面的要求統(tǒng)一起來�！盡aior說。
圖1 連續(xù)物料流的末端，依靠新式的自動化系統(tǒng)，
工件和刀具可以在加工模塊
自動化系統(tǒng)布置在MLS系統(tǒng)的中央，并成為其核心部分(圖1)；工件和刀具布置在加工模塊兩邊．并能自由輸送。MLS系統(tǒng)的控制系統(tǒng)(圖2)可以自動判斷，并將工件準確地輸送至該臺機床。集成在MLS系統(tǒng)中的工件庫和的平滑工輸送可以確保每時每刻每臺機床(即使該臺機床還在加工工件)均已做好了接收下一個工件的準備。由于機床和自動化系統(tǒng)彼此分離，以此加工模塊可以自行確定供料的時間點并連續(xù)工作。
系統(tǒng)固有的柔性
這一特點可以使得用戶能夠在實際生產(chǎn)中實現(xiàn)三種改變：實現(xiàn)計劃的工件數(shù)量能夠增加、減少，或者根據(jù)工件情況的改變自動更改加工內容。第一種情況可以通過增加額外的機床來擴展MLS系統(tǒng)的功能。工件管理也能夠通過進一步擴展線性模塊來滿足更大的產(chǎn)量要求。要求更嚴格，但卻更經(jīng)常發(fā)生的情況是不斷減少的工件數(shù)量。在這種情況下，需要將一定量的加工內容從該系統(tǒng)剝離，再用于加工其他的工件。例如：當前情況下，安排MLS系統(tǒng)用于加工四缸汽油發(fā)動機的汽缸蓋．而生產(chǎn)任務預測到下一步加工柴油發(fā)動機需求的增長；系統(tǒng)中的這臺設備就將選擇符合自己工作能力的柴油機部件進行加工。最終．按照不同尺寸工件的物流順序來更改操作順序。在MLS系統(tǒng)中，系統(tǒng)可擴展性和工件可擴展性是結合在起的：系統(tǒng)可以擴展為按順序或者并行輸送工件的變體。借助這種可調節(jié)性(圖3)未來投資的成效將有條件地取決于預測的工件數(shù)量是否與實際情況中單個合同的工件數(shù)量一致，并將在何種程度上取得一致。同時，今后也不再會出于柔性化的考慮來預留生產(chǎn)能力。單個工件的價格將直接、正面影響批量生產(chǎn)線的核心規(guī)模。
關于生命周期效益最優(yōu)化的十點理議
可設置的柔性化
MLS系統(tǒng)通過集成并經(jīng)過實踐檢驗證明了的堅固耐用的加工中心來滿足各種各樣的需求，比如將單軸加工中心MC-10和MC-20集成為雙軸加工中心MCT1O，或者將MC200、MPC200和MP200的模塊組合在一起集成為其有特殊功能的新系統(tǒng)。機床的模塊化設計使得MLS系統(tǒng)能夠全面采用各種刀具和工件的轉換器，刀具庫、基座、加工中心單元和單軸機床．甚至諸如清潔工件，測量工件以及在工件上激光刻字等工序都能靈活地集成在MLS系統(tǒng)上。
整固的機床結構
機床上部結構和伺服電機需要和下部的高硬度鑄鐵床身熱隔離立柱導執(zhí)的階梯狀設計就考慮到了Z軸方向的剛度．也考慮到了刀具和工件在Z軸方向具有相同舉升高度的恒定條件。固定布置的主軸和用于進給的夾具確保了加工質量的可重復性。所有軸向上的進給方式可以有選擇地使用滾珠絲杠或者直線電機。
更少的空間需求
與通過傳送帶和龍門架相鏈接的自動進給機構或者混合式設備相比，達到相同加工能力的MLS系統(tǒng)所需的空間顯著降低。其原因在于加工中心的的占地而積較小，模塊兩邊各需2毫米就可以將自動化系統(tǒng)布置到中央。
五面式加工工藝和干式加工工藝
五面式加工工藝對切削功率和切削動態(tài)特性提出了個比較經(jīng)濟的框架條件：在最高轉速為16000轉/分的情況下，功率最大不能超過40kW(HSK-100)，啟動時間最長不能超過0.3秒，在所有直線軸向上以快速行程最快不能超過60米/分，加速度最大不能超過8米/秒2，在A軸和B軸方向上的直線驅動也必須滿足將來的要求。干式加工工藝的設備必鎖保持協(xié)調一致，保持切屑的自由滑落，外部的Z鈾，冒口加工，切屑容器和超過60度傾斜角的金屬覆蓋件都必須確保排屑的通暢，而且不能出現(xiàn)切屑纏繞的現(xiàn)象。
刀具管理系統(tǒng)
在刀具裝夾時間越來越短的情況下，要提高設備總的生產(chǎn)率就要減少換刀時間。MLS系統(tǒng)不再使用雙爪卡盤，而是將刀具庫直接布置在工件上方，采用快速的履帶鏈條將刀具輸送至主軸(圖5)。刀具的單獨安裝過程少于3秒，減少了工作準備時間．從而使得切削間隔時間可以達到2.4秒。刀具切換系統(tǒng)取代了以住的一些附屬功能，比如清潔刀具、刀具編碼和刀具缺陷控制。機床主軸的基本布置形式使得刀具的自由長度可以和選裝的刀具庫結合在一起，從而使得MLS系統(tǒng)使用鉆頭的長度最大可以達到800毫米，銑刀的直徑最大可以達到330毫米。
刀具管理系統(tǒng)
在刀具裝夾時間越來越短的情況下，要提高設備總的生產(chǎn)率就要減少換刀時間。MLS系統(tǒng)不再使用雙爪卡盤，而是將刀具庫直接布置在工件上方，采用快速的履帶鏈條將刀具輸送至主軸(圖5)。刀具的單獨安裝過程少于3秒，減少了工作準備時間．從而使得切削間隔時間可以達到2.4秒。刀具切換系統(tǒng)取代了以住的一些附屬功能，比如清潔刀具、刀具編碼和刀具缺陷控制。機床主軸的基本布置形式使得刀具的自由長度可以和選裝的刀具庫結合在一起，從而使得MLS系統(tǒng)使用鉆頭的長度最大可以達到800毫米，銑刀的直徑最大可以達到330毫米。
工件管理系統(tǒng)——FlexFlow
MLS系統(tǒng)擁有一套完美的、變換多樣的工件管理系統(tǒng)。加工中心之間并未采用硬連接而是采用一種柔性的工件進給和工件分配機構。 線性模塊實現(xiàn)了10秒以內的工件切換速度，包含了從工件庫取出工件，沿導軌進給(圖4)、再輸送到像“沉默的仆人”一樣工作的轉換臺上(圖6)。中央送料系統(tǒng)實現(xiàn)了單臺設備的工件進給。
圖6 工件進出閘門：
位于加工模塊和中央工件存儲器之間的連接機構
——“沉默的仆人”，轉換時間少于10秒
簡便的操作
復雜的設備要求簡便的操作。所有的生產(chǎn)策略和紫急對策部存儲在控制系統(tǒng)中，只需八個按鈕就可以方便地操作整臺設備�！癐PM”過程監(jiān)控系統(tǒng)集成了工件監(jiān)控(包括工件破損監(jiān)測和工件過載監(jiān)測)、機床碰撞監(jiān)測，皮帶磨損監(jiān)測、、滾珠絲杠功能監(jiān)測，根據(jù)加工進程和工件情況調節(jié)主軸實際功率的功能。MLS系統(tǒng)中的視頻攝像頭甚至可以實時監(jiān)測到平時不可見的工藝過程。中央控制系統(tǒng)的配置管理功能還能夠將所育設備的狀況清晰地顯示出來。
方便的維護
機械和電氣部件的選擇都考慮到了以后的磨損。自動控制系統(tǒng)中的主軸采用了全新開發(fā)的直接驅動方式，名為“Help”的驅動系統(tǒng)中(包括：液壓部分、電力部分、潤滑部分和氣動部分)的所有傳感器和執(zhí)行器、控制和自動化系統(tǒng)(西門子的“Solution Line”系統(tǒng))都布置在中后部，并且在電氣控制柜外醒目地標識出來。
一人負貴解決所有的問題
考慮到設備售后服務的響應速度，Heller公司的機床和自動化部件都只安排了一個聯(lián)系人。
投資費用
以上的優(yōu)點使得Heller公司有理由相信，與目前已有的方案相比，以加工動力總成的立方體零件為例，他們開發(fā)的這套系統(tǒng)在整個生命周期之內平均可以節(jié)省30%的投資。
