フィーディングナットと型破りなファスナー

Aug 18, 2023

このフィーダーはバルクのろう付けリングを受け入れ、方向を合わせて一度に 1 つずつオペレーターの工具先端に送ります。 写真提供：Visumamatic Industrial Products

自動フィーダーは、標準ナットだけでなく、フランジ、四角、ティー、面なし、ケップ ナットなどの他の多くのタイプのナットを処理できます。 写真提供：株式会社デザインツール

Tier 1 自動車サプライヤーは、このカスタム システムを使用してクリップをロボット ツーリングにブローフィードし、ターゲット部品にクリップを配置します。 写真提供：Dixon 自動ツール

このターンキー システムを使用することで、欧州の Teir 1 サプライヤーは、ドア ヒンジ アセンブリにネジ、プレート、ピンを供給し、取り付けることが 15 秒以内に完了します。 写真提供：株式会社デプラグ

メーカーは、さまざまな型破りなファスナーを供給しています。 これらには、木製ダボ、プラスチック クリップ、リベット、有刺ダーツ、金属クリップ、真鍮有刺 (ギザギザ) 継手、エキスパンダー プラグが含まれます。 写真提供：Visumamatic Industrial Products

医療機器メーカーは、マイクロアセンブリ用に幅 0.021 インチ、長さ 0.06 インチという小さなピンを供給します。 写真提供：Weber Screwdriving Systems Inc.

全自動または半自動取り付けツールに供給できる締結具はネジだけではありません。 ナット、止めネジ、その他の留め具（ねじ付きおよびねじなしの両方）も自動的に供給できます。

ある欧州の Tier 1 サプライヤーにとっての課題は、プレートとピンをねじとともにドア ヒンジ アセンブリに供給して取り付けることでした。 同社は、回転インデックスダイヤルをベースとした DEPRAG Schulz GmbH & Co. システムに切り替える前に、しばらく手動での組み立てを試しました。

2013 年 8 月から稼働しているこのシステムは、ドア ヒンジを 15 秒以内に組み立てます。 オペレーターが 3 つの組み立て済みヒンジ コンポーネントを固定具に配置した後、2 台の Minimat-EC 電子ドライバーで 2 セットのネジを特定のトルクで締めます。

次に、アセンブリはステーションに移動され、そこで 2 つのプレートがプレスで取り付けられます。 設置前に、プレートは振動ボウルからコンベア上に供給され、整​​列して互いに向かい合って配置されます。 デュアルグリッパーがプレートをピックアップしてプレス機の位置に配置し、プレス機は 200 ニュートンの力でプレートを挿入します。

この後、2 つの空気圧式 Minimat ドライバーをそれぞれ使用して、プレートを 2 本のネジで固定します。 プレートは、車両の最終組み立て時にヒンジを調整するために必要です。

最後に、別の空気圧ドライバーを使用して 2 つのネジ付きピンを取り付けます。 ピンはチューブを通して所定の位置にブロー供給されます。

正しく組み立てられていないヒンジが梱包部門に届かないように、各ワークステーションは「OK」または「NOT OK」信号をシステムのマスター制御ユニットに送信します。 すべての不良ヒンジはワークステーション 1 に移送され、オペレータはそこでヒンジを脇に置きます。

このようなシステムは、メーカーが組立業者にナット、止めネジ、エキスパンダー プラグ、その他の型破りな留め具を手動で位置決めして取り付けさせなければならなかった過去からの完全な決別を示しています。 今日の高度な技術により、餌やりがこれまで以上に簡単になりました。

今日ではより普及していますが、従来とは異なるファスナーの完全自動供給は、すべての用途に自動的に選択できるわけではありません。 生産量と部品のサイズに応じて、手動または半自動供給 (手動工具を使用) が最適な場合があります。

「現在供給されている多くの種類の奇妙な形状の部品は、以前は供給されていなかったものです」と DEPRAG 社の技術担当副社長、ボリス・バウムラー氏は述べています。「大きな部品は手動で配置できますが、小さな部品を配置するには人がはるかに時間がかかります」それがますます一般的になってきています。

コストも別の要素です。 従来とは異なるファスナーには、非常に狭い幅または長さの範囲内の部品のみを処理する専用のフィーダーが必要になる傾向があります。 さらに、これらのフィーダーの脱進機 (各ファスナーを個別化して解放する) は互換性がありません。

今日のフィーダーは高度なテクノロジーを備えています。 たとえば、Weber Screwdriving Systems Inc. は、電磁コイルではなく圧電結晶と角張った板バネで振動を生成するいくつかのステップフィーダを提供しています。 ステップフィーダは、ピン、クリップ、その他の留め具を連続的かつ確実に供給します。 また、非常に静かで、騒音レベルはわずか 64 デシベルです。

振動は、水晶に電圧を印加することによって制御され、水晶が振動して直線運動を生成します。 140 ～ 400 ヘルツの高周波範囲は、従来のコイルによる 60 ～ 120 ヘルツよりも摩耗が少なく、マイクロ ピン、クリップ、ナットをより細かく制御できます。

ほとんどのサプライヤーは、さまざまな形状や長さのファスナーに対応する標準脱進機とカスタム脱進機を提供しています。 DEPRAG は、送出機構が異なる 2 種類の脱進機 (セパレーターと呼ばれる) も提供しています。 スライド タイプは 2 つのブロック間でファスナーを捕捉し、プロファイル ブレードはブロック内にファスナーを包み込み、取り付けのために送り出します。

Dixon Automatic Tool は、100 シリーズ トラックフィード製品で使用する ES-16 脱進機を製造しています。 脱進機は、工具のジョーに留め具を配置した後、配置ヘッドの下から後退させる必要がある用途に使用されます。

Visumatic Industrial Products は、個別のスピンドルに供給するシャム ユニットを含む 5 つの基本的な脱進機を製造しています。 外部スプリングはありません。

Design Tool Inc. のエンジニアリング担当ディレクターである Kevin Buckner 氏は、ロボット工学と CAD ソフトウェアの進歩により、サプライヤーは従来とは異なるファスナー用のカスタム供給および駆動システムを開発することが容易になったと述べています。 同様に重要なことは、空気圧技術の進歩により、これらのファスナーを使用したより優れた制御とより正確な組み立てが可能になることです。

白物家電メーカーは、生産量を増やし、品質と精度を向上させるために、自動ナット供給装置にますます注目しています。 ただし、これらのフィーダーの主なユーザーは依然として自動車産業のメーカーです。

過去 3 年間、ある Tier 1 自動車サプライヤーは、プラスチック成形の内外装部品の組み立てを迅速化するために Dixon のカスタム フィーダーを使用してきました。 Dixon は一連のワークセルを開発しました。各ワークセルには 6 軸ロボット、部品保持治具、およびさまざまな異形の留め具を処理するためのフィーダーが装備されています。 これらには、発泡ワッシャー付きのクリスマス ツリー クリップ、A 型クリップ、外側がプラスチックで成形された非標準ナットなどが含まれます。

組み立てられる部品に応じて、ロボットは必要に応じてクリップとナットを取得して取り付けます。 ナットはロボットに取り付けられたカスタム ツールにトラックで供給され、プラスチック パーツの内側にナットが固定されます。 裸のクリップはツーリングにブローフィードされますが、フォームの裏地が付いたクリップはトラックフィードされます。

「各ファスナーに合わせて工具をカスタマイズしましたが、治具は交換可能にしました」と、販売代理店である Midwest Assembly Technologies のオーナーであり、Dixon Automatic Tool の元営業担当副社長であるブライアン ドロイ氏は説明します。 「これにより、同社は同じ機械で複数の部品を製造できるようになります。」

Dixon の SD-2000 シリーズ ブローフィード ドライバーは、M12 と同じ幅の標準ナットとフランジ付きナットを処理します。 ドロイ氏によると、別の Tier 1 サプライヤーが SD-2040 を使用して M8 六角ナットをコンプレッサー アセンブリに駆動しているとのことです。 ドライバーの空気圧センタリング ピンとソケットは、17 ニュートン メートルのトルクでナットを駆動します。

SD-2000シリーズには、ツーリングと対象部品の間に障害物がある場合でもナットの脱落を防止するバキュームツーリングも用意されています。 ドライバーのコントローラーのセンサーは、プロセスを保証するために真空源を監視します。

Visumatic Industrial Products のマーケティングマネージャーである Jarrod Neff 氏は、ティア 1 の自動車サプライヤーが同社のフィーダーを広範囲に使用して、鋸歯状やバネ式などあらゆる種類のパルナッツを供給していると述べています。 同社のフィーダーは、航空宇宙や軍事のサプライヤーによって、レーダーや遠隔測定装置のスタッドにナットを供給したり打ち込んだりするためにも使用されています。

自動車以外の別の顧客は、ゴルフコース用のスプリンクラーを製造しています。 各スプリンクラーには流体制御装置があり、凹部のスタッドに 1/4-20 ナイロン製ロック ナットを取り付ける必要があります。 5 年前、組立業者は空気圧駆動ツールを使用して手動でナットを取り付けていました。 ナットを締めすぎたり締めすぎたり、不適切な位置に配置したりして、ねじ山が交差することがよくありました。

同社は手動システムを Visumatic VNPD-56.6 ナット フィーダーに置き換えました。このナット フィーダーは、自動的にナットを駆動位置まで前進させ、受け取りスタッドと位置合わせします。 ネフ氏は、このフィーダーによりサイクルタイムが短縮され、品質が向上し、交差ねじ切りが解消されたと述べています。 メーカーでは、適切な締め付けを確保するために、トルクと角度を制御できる DC 電動工具も使用しています。 その後、さらに 2 台のナットフィーダーを設置しました。

Design Tool のナット フィーダーは、標準的な六角ナットとさまざまな厚さのフランジ ナットの両方を処理できます。 Buckner 氏によると、ある顧客は最近、ブラケット アセンブリのキャリッジ ボルトに六角フランジ ナットを駆動する小型のカスタム フィード システムを設置しました。 このシステムは、送り機構、プラテン アセンブリ、ブラケットを保持するネストを備えています。 ナットをボルトに打ち込むサイクル時間は 1.5 秒です。

「ナットの正しい向きとボルトへの位置決めは困難でしたが、ネストの設計も困難でした」とバックナー氏は認めます。 「ナットとボルトの位置合わせを確実にし、ナットを打ち込んだ後にブラケットに簡単に取り付けたり取り外したりできるようにする必要がありました。」

自動車産業の組立業者は、小型エンジンのシリンダー ヘッドのスタッドにナットを供給したり、ディスク ブレーキのディスクを組み立てたりすることがよくあります。 一部のメーカーは、ナットを取り付ける前にナットの直径とネジ山の高さを確認するために、視覚検査システムを使用してナット フィーダをテストしています。

航空宇宙産業では、メーカーはフィーダーを使用して、ネジ付き HI-LOK および HI-LITE カラー (ナット) を自動的に供給し、相手ピンに取り付けます。 カラーはレッドアルマイト処理されたアルミニウム製です。 フィーダーは、取り付け後に折れたカラーの端を掃除機で吸い取るように設計されています。

一般に、フィーダは四角ナット、ティー ナット、面なしナット (表面が機械加工されていない)、ケップス ナット (ワッシャーが保持されている)、および長いカップリング ナットも簡単に処理できます。 より困難なタイプはスロット ナットとキャッスル ナットです。これらはねじ山またはメイン ナットの上の丸い部分にスロットがあるのが特徴です。

ナットを除くと、メーカーが供給する必要がある型破りな締結具のリストは膨大です。 これには、止めねじ、エキスパンダープラグ、プレート、ピン、クリップ、木ダボ、ろう付けリング、O リング、スプリング、ワッシャー (丸または角)、ボルト、スクリベット、真鍮継手、リベット、バルブコアが含まれます。

ネフ氏は、ある自動車用チューブのサプライヤーが最近、Visumatic と協力して、ねじ付きバルブ コアを車両のチャージ ポート アセンブリに供給、潤滑、取り付けする自動機械を開発したと説明しています。 主な課題は、組立プロセスに不良バルブが混入するのを防ぐことと、各コアを一貫した事前設定トルクで締め付けることです。

オペレーターが事前に組み立てられた充電ポートを器具に配置すると、センサーが器具を閉じて、ポートが良好か不良かを確認します。 不良ポートはフィクスチャ内に保持され、スーパーバイザがマシンの HMI にパスワードを入力した場合にのみ解放できます。 ポートが良好であると判断された場合、組み立てが開始されます。

バルブ コアはボウルから機械の VPM パワー モジュールにブロー供給され、VPM パワー モジュールによってコアが配置位置に移動されます。 エアロゾル化した潤滑剤がコアに素早く塗布され、あらかじめ設定されたトルクで締め付けられます。

ドイツ、アンベルクの Grammer AG は、運転席および助手席だけでなく、車内のコンポーネントも開発および製造しています。 前席用クラッシュアクティブヘッドレストは、同社の製品ラインの一部です。 2010 年、グラマーは DEPRAG にヘッドレストを製造するための 14 ステーションのターンキー システムを開発させました。

DEPRAG Inc. のアプリケーション エンジニアである Boris Baeumler 氏によると、各ヘッドレストを組み立てるのに必要な型破りな留め具には、ロック ピンと 2 本の溝付きピンが含まれています。溝付きピンは振動ボウルからセパレーターに吹き込まれ、その後キャリア CAK (1 個) に押し込まれます。ヘッドレストのメインサブアセンブリの) を使用して 2 本のガイド チューブを固定します。

この直後に、ロックピンが別の振動ボウルからセパレーターに吹き込まれ、ヘッドレストのスライド (別のサブアセンブリ) に挿入されて固定されます。 各ヘッドレストの組み立てサイクル時間は 10 秒未満で、1 時間あたり 360 個を超える生産速度が可能です。 その後、グラマーはメキシコにさらに 3 台、ポーランドに 1 台のシステムを設置しました。

消火用スプリンクラーのメーカーは、スプリンクラー ヘッドのガラス バイアルを所定の位置に保持するために、頻繁に止めネジを送り、駆動します。 火災が発生すると、熱の蓄積によりバイアル内の薬液が膨張してガラスが破裂し、スプリンクラーの遮断弁と水が放出されます。

自動車メーカーはプラスチック クリップを供給してドア ライナーとボディ パネルを組み立てます。 医療機器メーカーは、マイクロアセンブリ用に幅 0.021 インチ、長さ 0.06 インチという小さなピンを供給します。

「私たちは顧客のために多くのワンオフ システムを作成してきました。その中には、頑丈なトランスミッション マウントのメーカー向けに 4 インチのディップスティックを供給するシステムも含まれます」と Neff 氏は述べています。 「システムを適切な状態にするには、常にお客様と緊密に連携し、ツールの開発費用を双方が正当化できるようにする必要があります。」

「すべての型破りなファスナーが自動供給用に設計されているわけではありません」と Droy 氏は結論づけています。 「形状のせいでブローフィードできないものもあります。チューブに詰まりやすいです。」

Jim は ASSEMBLY の上級編集者で、30 年以上の編集経験があります。 ASSEMBLY に入社する前、Camillo は PM Engineer、Association for Facilities Engineering Journal、および Milling Journal の編集者を務めていました。 ジムはデポール大学で英語の学位を取得しています。