Kiedy pięć lat temu firma Bend-Tech z Wisconsin, specjalizująca się w maszynach CNC do cięcia rur i przewodów rurowych, orurowaniu oraz systemach do gięcia rur, zauważyła gwałtowny wzrost liczby wezwań do serwisu w terenie, szybko poszukała źródła problemu. Okazało się, że rosnąca popularność jazdy terenowej i innych sportów motorowych na świeżym powietrzu spowodowała tak duży popyt na metalowe rury i produkcję orurowania, że klienci wymogli na firmie Bend-Tech wejście na rynek, aby osiągnąć wielkość produkcji znacznie większą niż ktokolwiek mógł przewidzieć. Zespół powrócił do deski kreślarskiej i z pomocą innowacyjnej hybrydowej technologii ruchu liniowego firmy Thomson Industries znalazł zwycięskie rozwiązanie.
„Nasze systemy umożliwiają producentom wyrobów metalowych cięcie rur i przewodów rurowych z dużą szybkością i dokładnością” ― powiedział TJ Merry, kierownik produkcji w firmie Bend-Tech. „To pozwala zwiększyć możliwości produkcyjne i poprawić wyniki finansowe dzięki wprowadzeniu do firmy usług zlecanych tradycyjnie na zewnątrz”.
Rosnące zainteresowanie niestandardowymi pojazdami do sportów motorowych wywołało stały popyt na fabrykowane rury i instalacje rurowe (Zdjęcie dzięki uprzejmości Busted Knuckle Off Road)
Większość działalności firmy Bend-Tech prowadzona jest na dwóch rynkach, z których oba odnotowują znaczny wzrost. Wielu z klientów tej firmy to producenci, którzy tworzą niestandardowe poręcze dla budynków przemysłowych i publicznych, a ich motorem napędowym jest budownictwo i zwiększona dbałość o bezpieczeństwo publiczne. Największą szansę na rozwój mają jednak warsztaty, które modyfikują pojazdy typu „rock crawler”, pojazdy wyścigowe i samochody terenowe na potrzeby sportów off-road.
Po tym, jak pierwsze wejście na rynek udowodniło, że firma nie jest w stanie sprostać wymaganiom produkcji wielkoseryjnej, zbudowano większy system do cięcia, znakowania i grawerowania plazmowego Dragon A400, który poradził sobie prawie we wszystkich dziedzinach, w których był wykorzystywany, ale sam w sobie stanowił kolejne wyzwanie: mimo że został dobrze przyjęty przez większych klientów, to dla niektórych klientów był zbyt drogi, gdyż jego cena była około trzykrotnie wyższa od ceny urządzenia Dragon A250. „To, czego potrzebowaliśmy, to coś pomiędzy” ― powiedział Merry. „Wiedzieliśmy, jaki przedział cenowy jest nam potrzebny, i przede wszystkim musieliśmy zmniejszyć o połowę koszty budowy maszyny bez kompromisów dotyczących jakości produkcji”.
Ustalanie miejsca cięcia
Urządzenia Dragon firmy Bend-Tech mają trzy główne elementy: ramę strukturalną, głowicę tnącą i znakującą oraz sterowany programowo system siłownikowy, który steruje ruchem narzędzia. Po podjęciu decyzji o wyeliminowaniu niektórych funkcji z opracowywanych nowych systemów zwrócono uwagę na systemy ruchu liniowego, aby jeszcze bardziej obniżyć koszt urządzenia.
Firma Bend-Tech polega na zespołach siłowników liniowych firmy Thomson w celu zapewnienia spójnego i dokładnego sterowania ruchem w swoich systemach cięcia plazmowego, znakowania i grawerowania.
„Firma Thomson produkowała systemy liniowe, które zapewniały sterowanie ruchem w naszych urządzeniach A400, więc udaliśmy się do nich po pomysły, jak możemy stworzyć system na poziomie produkcyjnym w niższej cenie” ― powiedział Merry. „Sprawdziliśmy również innych dostawców technologii liniowych, ale, podobnie jak w przeszłości, firma Thomson zaproponowała idealne rozwiązanie”.
Rozwiązanie firmy Thomson obejmowało mniejszą, prostszą wersję zaprojektowanego systemu siłownikowego zastosowanego w urządzeniu A400, z zupełnie innym mechanizmem napędowym. Każda jednostka A400 wykorzystuje dwie prowadnice liniowe firmy Thomson serii 2DB skręcone razem w konfiguracji krzyżowej do sterowania osiami A i Z. Jedna prowadnica pozycjonuje głowicę narzędziową w płaszczyźnie poziomej, podczas gdy druga przesuwa narzędzia do cięcia, znakowania i grawerowania w górę i w dół na osi pionowej. Każda oś przemieszczana jest 2-stopową (60,96 cm) kulową śrubą pociągową napędzaną silnikiem krokowym. Ze względu na dużą długość śruby konieczne jest umieszczenie na obu jej końcach łożysk podpierających oraz użycie specjalnego sprzęgła łączącego z silnikiem krokowym.
Dzięki kreatywnej, obniżającej koszty wiedzy inżynierskiej firmy Thomson, firma Bend-Tech była w stanie opracować urządzenie Dragon A250 dla zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania rynku.
W przypadku nowego urządzenia Dragon A250 firma Thomson zaczęła od krótszego wału, 11-calowej (27,94 cm) śruby pociągowej z 6-calowym (15,24 cm) napędem, co wyeliminowało potrzebę podparcia na obu końcach. Oznaczało to, że można było dobrać napędzaną śrubę pociągową (MLS), która nie musi być podparta na obu końcach, ponieważ łożyska w silniku podtrzymują obciążenie. A ponieważ śruba pociągowa i wirnik MLS stanowią jedność, nie ma już potrzeby zewnętrznego sprzęgania śruby z wirnikiem.
„Sposób, w jaki firma Thomson zaprojektowała komponenty w tym zakresie, jest naprawdę elegancki” ― powiedział Merry. „Zmniejszają koszty poprzez ograniczenie komponentów do minimum. Zastosowanie silnika ze zintegrowaną śrubą pociągową zamiast kulowej śruby pociągowej obniża koszt sprzężenia śruby i silnika oraz całego sprzętu pomocniczego, który się z tym wiąże.”
Tańszy zespół sterowania ruchem, który firma Thomson dostosowała do potrzeb firmy Bend-Tech, łączył napędzaną silnikiem krokowym śrubę pociągową z prowadnicą liniową, która wcześniej była napędzana kulową śrubą pociągową. Prowadnice firmy Thomson są połączone śrubami w formacji krzyżowej, aby poruszać palnikiem do cięcia plazmowego i narzędziami do znakowania przymocowanymi do drugiej strony czerwonej płyty po prawej stronie.
Nowy zespół sterowania ruchem jest mniejszy niż system stosowany w urządzeniu A400, ale wygląda bardzo podobnie, mając szyny okrągłe, łożyska, bloki i wózek. Merry stwierdził, że fakt, iż nowy system wyglądał dokładnie tak samo jak mniejsza wersja poprzedniego systemu, również był dla niego atrakcyjny, ponieważ zapewniał ciągłość.
Obniżenie kosztów powtarzalności
W trakcie pracy system siłownikowy łączy się z komputerem z systemem Windows, na którym zainstalowane jest oprogramowanie CAD/CAM przechowujące parametry projektowe, takie jak długości, kąty gięcia, obroty i właściwości materiału dla każdego klienta. System sterowania ruchem odbiera te informacje i wykonuje zaprogramowaną sekwencję, umożliwiając automatyczne przełączenie narzędzia z cięcia plazmowego na znakowanie części. Zarówno dla urządzenia A400, jak i A250 wszystkie cięcia i oznaczenia muszą mieścić się w zakresie tolerancji +/- 0,010 cala (0,0254 cm).
Do oprogramowania CAD/CAM urządzenia Dragon A250 są wstępnie wprowadzone parametry projektowe, które kierują zespołem ruchu liniowego firmy Thomson, sterując ruchem systemu i zapewniając wysoką powtarzalność.
Tak wysoką precyzję wymuszają czujniki położenia, które ustalają punkt zerowy i rejestrują wszelkie odchylenia od niego. W urządzeniu A400 czujniki wysuwały się z boku zespołu siłownika. Całe okablowanie mieściło się w wytłaczanej, aluminiowej konstrukcji przypominającej uchwyt, która przebiegała od jednego końca zespołu do drugiego. W urządzeniu A250 firma Thomson zmieściła wszystkie przełączniki krańcowe w elektronice systemowej, zastosowała frezowaną kieszeń w bloku końcowym i nagwintowany otwór, w który można wkręcić czujnik. Dzięki temu, że wymagania dotyczące dokładności zostały spełnione bez użycia zewnętrznego oprzyrządowania, koszt systemu został dodatkowo obniżony.
Czujniki zapewniają urządzeniu A250 wysoką powtarzalność, dokładność i niezawodność, jednocześnie zmniejszając koszt systemu poprzez wyeliminowanie potrzeby zawieszenia oprzyrządowania do czujników z boku zespołu siłownikowego.
Do niezawodności, którą Merry nazwał „bezbłędną”, przyczyniło się również wstępne obciążenie nakrętki z gwintem ACME. Fabryczne ustawienie kulowej śruby pociągowej i nakrętki z kompozytu polimerowego spowodowało znacznie mniejszy luz niż w przypadku oryginalnego zespołu kulowej śruby pociągowej, w którym zastosowana jest standardowo formowana nakrętka.
Droga do sukcesu
W dniu, w którym firma Bend-Tech ogłosiła dostępność urządzenia Dragon A250, sprzedano cztery systemy i od tego czasu popyt jest stały. Niektórzy klienci ze średniego segmentu rynku, którzy stosowali metody ręczne, przewidują ponad 500% wzrost wydajności. Biorąc pod uwagę zainteresowanie aktywnością na świeżym powietrzu zwiększone przez kwarantannę związaną z pandemią, a także perspektywę boomu budowlanego spowodowanego ożywieniem gospodarczym, firma Bend-Tech jest dobrze przygotowana do osiągnięcia sukcesu.