购物车制造商通过自动化折弯单元提高生产率

Automation helps Technibilt fend off foreign competition

The Tube & Pipe Journal December 2016

By埃里克·伦丁

在制造业工作的人中,管和管是使现代生活成为可能的两个无名英雄,这不是什么秘密。无论是用于浮华,高调的应用,如一套高级高尔夫球杆或售后市场,为一辆异国跑车或像自行车车架或旗杆一样普通的车定制排气系统,到处都是管道组件和组件。我们中很少有人能超过几个小时不看不见或不使用一个。

Many of the common hollow products are straight lengths—hand rails,电线管,扫帚柄,但一个经常被忽视和低估的管基组件包括管与许多穿孔和几个弯曲。这不是最精致的东西,但它是最实用的一种。这是一辆购物车,与高尔夫俱乐部或一辆自行车,这是一个几乎每个人都经常使用的项目。

购物车制造商Technibilt,牛顿N.C.has thrived in this market for decades.随着国内供应商基础的巩固和市场的扩大,公司不断壮大。and Technibilt has made substantial technology improvements along the way.过去,改进只是小步;进步是对工人进行新工艺或新机器的培训,但通常是对前一个过程的改进或升级。这些天,作为依靠手工方法和廉价劳动力争夺市场份额的外国竞争对手,Technibilt is advancing by taking big strides.它投资于自动化,这是一种完全不同的改进方式。

然而,automation does have some limitations.装配工可以补偿不太直的管子,焊接工可以处理比预期稍宽的间隙,机器不太擅长这种工作。与几十年前相比,现代机器和自动化生产线可以带来巨大的生产力提高,手工密集型制造工艺,有两个注意事项:来料必须有足够严格的尺寸公差。and the automated processes likewise must be consistent and repeatable because they often feedother自动化流程。

切割,Punch,弯曲,Weld

几十年来,购物车的结构没有发生重大变化。篮子分为三个基本步骤:工人将一系列电线剪成一定长度,并按要求的间距排列。用电阻焊连接它们,然后折叠组件以形成篮子。Other workers cut,弯曲,在管子上打孔形成框架。最后两个步骤是将篮子装配到车架上并固定车轮。从那里,购物车经过手动检查过程,以确保所有四个车轮都与地面接触,从而防止可怕的现象,即一个车轮不稳定地、无用地转动,然后将购物车送去进行装运前的最终检查。

然而,Technibilt使用的制造工艺发生了变化,变化显著,over the past few decades.

Finding the Seam.In bending tube,主要关注的是焊缝的正确方向。When the weld seam is aligned with the bend axis,分裂发生。The weld seam is harder than the parent material,so whether the seam is subjected to tension or compression,it's not likely to withstand the stress.防止这种情况的发生是找到焊缝并旋转管子,使焊缝与中性轴对齐。

Technibilt早期的焊缝探测器之一是一个机械系统,它依赖于ID上的一点焊缝闪光。弯曲机的芯轴装有弹簧刀片;after the mandrel was inserted,管子会旋转直到它接触到刀片。

“它需要0.012到0.018英寸。工厂经理艾伦·迪尔说。The problem was consistency.焊缝飞边太少,焊缝找不到;过多的焊接闪光使芯轴无法插入。依靠特定厚度的焊瘤是困难的,因为焊瘤从一个批次到下一个批次甚至从一个管子到下一个批次都不同。Technibilt需要一种不同的技术来自动化这项任务。

弯曲管子。“我们使用的是第三代或第四代弯管设备,”Deal说。20世纪80年代中期,这家公司用几根短管制作购物车框架。这个过程包括把管子切割成一定长度,making holes on a punching machine,在垂直弯曲机上弯曲它们,把管子焊接在一起组装。Around 1991 or so,工程团队想出了一种新方法:框架由一段长的弯曲管制成,each with five or six bends per side.弯曲过程会更复杂,虽然任何更复杂的事情都有一两个缺点,工程团队相信这将是一个改进。该小组预计,消除将几个短管焊接在一起所需的时间将克服任何缺点,expected or not.Ultimately the new process was a big advancement in bending and welding time,但这并不是说第一个周期按预期顺利进行。主要的经验教训是弯曲间隙的重要性。

“第一个拐弯处的灯坏了,”迪尔说。

在确定适当的间隙后,该公司提高了速度,很快就每天生产300帧。然而,这并没有阻止公司寻找更好的弯曲油管的方法,它在一个双头折弯机里找到了一个。This allowed it to make the entire frame from a single tube,which doubled its output to 600 frames per day.

就像它的前身Benders,双头折弯机是一个液压装置。有能力和强壮,液压装置在工艺一致性方面有缺点。随着液压油温度的变化,折弯机需要调整以保持折弯一致。液压装置还需要不时更换油液,它们以两种方式泄漏,聚在地板上或拍摄壮观的距离,因此,液压系统用户花费大量的时间和精力来控制液压油泄漏和进行补救。

随着伺服驱动技术成为工业机器的可行选择,Technibilt意识到,如果选择走这条路线,它有一个新的选择。The technology—a combination of servo motor and controller—uses a closed-loop control system to provide a precise and consistent process,它提供了从一个部分到下一个部分的改进的维度一致性。

打孔。打一两个洞不一定是个问题,但定位,制作,验证大量的孔可能是一项令人毛骨悚然的任务。Technibilt在较早的时候实现了冲压过程的自动化。购物车框架需要大量的穿孔,and it was a challenge to locate the tube properly,打孔,然后检查孔是否已穿孔。系统太复杂了,relying on a large number of sensors and switches,不久传感器就断了。A second system had too few sensors;它偶尔会制造坏产品。Technibilt从这些系统中学习,以确定中间立场。

保持简单。你必须小心自动化,”迪尔说。“如果这样的系统在每个部件上都有一个传感器,每个抓手,every die,and so on—it adds to the complexity of the software that runs it,这也增加了在出现问题时排除故障的难度,”Deal说。“只要你有开关,当开关不关闭时,您需要软件生成一个错误代码。当系统停止运行时,你需要一个能理解你所需要的软件的故障诊断人员,一个能像机器一样思考的人,“这在克利夫兰可能不是一个大问题,底特律or Chicago,但在牛顿,N.C.人口13000,the small local workforce isn't teeming with this skill.

Likewise manufacturers benefit from a system that has simplicity in tooling changeovers.乍一看,快速制作,频繁的更换听起来对购物车来说并不太重要,因为它们几乎都是一样的,aren't they?好,不,它们不是。

Technibilt设计的购物车数量达到了几十个,而且还在不断攀升。这与改变购物习惯以及公司不断增长的市场份额有关。

“购物体验改变了很多,”Deal说。“几年前,many people went grocery shopping twice a month.这些天,很多人一周去几次,还有一些人每天都买杂货,“购物更频繁意味着购物量更小。对于许多购物者来说,传统的购物车太大了,手提式购物篮太重了。所以小购物车越来越普遍。

购物车设计的另一个趋势是轴距较短。随着人口老龄化,more people rely on walkers.与标准长度的手推车相比,轴距较短的手推车更像步行者,操作起来更容易。Rather than one big basket,这种类型有两个篮子,一低一高。另一种设计,一种是为了减轻从深篮子或低篮子中提起杂货的负担,has a single,浅篮

Technibilt正通过从2-D弯曲机向3-D弯曲机转变来应对这些趋势。附加轴使工程团队能够在推车设计中寻求新的可能性。这意味着随着时间的推移,Technibilt每年增加一到两个新的购物车设计。因为该公司致力于支持许多已建立的零售商,这些零售商每年需要更换几辆旧车,its attrition rate is zero.该公司30年前生产了大约10种型号;如今,它的收入超过了60英镑。

To keep up with the many designs,the company took an early foray into automation regarding its shopping cart handles.Although the system ran well,the changeover time was about two hours.这太长了,effectively wiping out the productivity improvement it gained from the system.

公司从未打算在其新的自动化系统上进行每一个框架设计,但当项目处于规划阶段时,其目标是尽可能多地将其用于最大的卖家。公司每天生产10个独特的框架和10个独特的把手。Changeover time is critical.

四处寻找更好的制造工艺

O.M.G.di Menon Guglielmo,维琴察意大利,为Technibilt制定一个开发自动化生产单元的计划。O.M.G.制造制造和加工管子的设备,including bending (twin-head and roll benders),swaging,drilling,出钢,铣削加工,转弯,冲孔,切割。Its manufacturing cells include transfer systems for fabricating processes and robots for assembly work.以这个经验为基础,该公司提出了一种可以从管束中取出管子的电池,load it into a punching machine,punch the necessary holes,remove it from the punching machine,detect the weld seam,调整管子的弯曲方向,把管子装进弯管机里,弯曲它,从弯管机上卸下管子,把它移到储物架上。

在O.M.G.之前。could get started,Technibilt had quite a bit of preparation to do,这让它的工程人员知道开发这个制造单元需要花费多少时间和精力。

“我们的零件图有足够的制造信息,但他们没有足够的信息来设计自动化系统,”Deal说。Technibilt必须将二维零件图转换为三维零件图,because an undertaking like this one requires more information than 2-D drawings provide.

系统复杂性。与其依靠大量的传感器和开关,the new system runs largely on a timed sequence.除了消除额外的硬件之外,this type of system is more streamlined,从一个步骤平稳地进行到下一个步骤,而不是等待传感器或开关的输入。

O.M.G.的工程师们该系统设计的停机时间也很简单。为了满足行业的需求,Technibilt的新系统一天可以轻松处理10个转换。

焊缝检测。该系统最初的第三方焊缝检测仪是基于一个摄像头检测母材和焊接材料之间的色差。The drawback was that the camera needed a substantial color difference,技术供应商之间的颜色差异也各不相同。Technibilt提出了两个潜在的解决方案。第一种方法是每次从不同的供应商加工一批材料时调整摄像机;第二步是将摄像机设置为最坏的情况。两种策略都取得了良好的效果,但随着时间的推移,Technibilt发现了一个更加一致的激光系统。

基于激光的系统并没有解决每一个问题。还有一个问题是原材料的弯曲程度。有时,Technibilt会处理一段弯曲到激光束不能反射回激光接收器的管段,最终会向另一个方向移动。英国williamhillof course—so some tubes have to be scrapped.即便如此,它提供了比相机更一致的结果,费用的十分之一。

弯曲。The new system uses a twin-head bender,非常适合制作对称零件,采用伺服技术实现弯曲一致性。弯曲一致性的差异对一个不经意的观察者来说并不大,但是对于一个机器人焊接工来说,差别很大。

“我们已经有了10或12年的自动焊接机,”迪尔说。“我们曾经用它们焊接有两个或三个弯曲的零件。”这是最大值。因为公司一直在使用电动折弯机,弯曲公差非常接近,机器人可以焊接12个弯曲零件。

垂钓超级市场份额

杂货车制造商不会花很多时间担心国内竞争。Technibilt只有两个美国的竞争对手,新的竞争者不太可能很快出现。做一辆杂货车并不难,但一个新贵必须掌握几十种设计。另一个进入的障碍是绝对量。Technibilt每年运送80万辆手推车。对于一个新的竞争对手来说,在这个行业站稳脚跟将是一个严峻的挑战。

然而,这并不意味着公司可以休息。该公司对机器和软件的持续投资已使生产效率得到显著提高。

“三十年前,我们有大约300人每年生产15万辆手推车,”交易说。“现在我们有大约300人每年生产80万辆手推车。”

这使得IT业从六家供应商合并到三家供应商,从而维持了业务。It also has kept out foreign competition,这是一个很大的成就,考虑到制造杂货车的许多过程需要人工,许多外国竞争者具有成本优势的领域。

In fact,Technibilt所做的不仅仅是阻止进口。该公司向墨西哥的零售商出口购物车,where the average factory wage is roughly 10 percent of the U.S.工厂工资。

O.M.G.Di Menon Guglielmo在美国有代表。创新管设备公司:1807 W阳光大道,芝加哥,白细胞介素60640,865-74-823,邮箱:info@tube-equipment.com,www.tube-equipment.com.

技术,700 Technibilt Drive,P.O.Box 310,牛顿NC 28658,823-464-788.技术网站

大心脏,利基车

Technibilt的执行团队展示了当它有机会回馈零售社区时它是如何做的。从父母转为发明家的德鲁·安·朗设计了一个购物车,专门为有特殊需要的儿童和成人设计。同时操作轮椅和购物车最多也不方便,只要女儿的特殊需求超过了传统的购物车,Long realized that a typical shopping experience would soon be difficult and possibly out of reach for her daughter.

长期以来,他们设计出了一种可以容纳成年人的后向座椅,并配有安全带,这样父母或其他护理者就可以放心购物了。手推车的四个轮子都有刹车,以保持手推车的静止,它有把手来帮助进出座椅。这远不止是购物车。对于使用它的人,it's mobility,流动就是自由。

朗得到了一项专利,并联系了Technibilt,让她的想法变成现实。

The only drawback to manufacturing such a cart is cost justification.这是一个庞大的产业,一种典型的货物是成百上千件,so a product that ships in ones or twos can't be justified by any reasonable accounting practice.幸运的是,对于许多需要流动援助来参与零售购物体验的人来说,the executives at Technibilt ignored the balance sheet,帮助长期改进可制造性的概念,把这个概念变成现实。购物车很容易被发现,只需找一辆购物车,它的后向座椅上装饰着一颗黄色的心,并标有Caroline's Cart™。Technibilt甚至跟踪商店的销售情况,因此,任何有兴趣使用One的人都可以使用Caroline的购物车在www.caroline s cart.com/find-a-store上搜索商店。


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The Tube & Pipe Journal1990年成为第一本致力于为金属管业服务的杂志。Today,it remains the only North American 英国威廉希尔娱乐官网publication devoted to this industry,它已经成为管道专业人士最值得信赖的信息来源。

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