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最新のワークホールディング製品は、現代の機械加工のあらゆる側面と要求に合わせて設計されています

ワークホールディングを静的な領域と考えている人は、主要なワークホールディング メーカーの最新製品をよく見てみると、その考えを維持するのに苦労するでしょう。 彼らは、ショップが現在の機械加工の課題に対処できるようにすることを目的としたさまざまな製品を見つけるでしょう。 懐疑論者は、高度な既製オプションに加えて、特別なワークホールディング製品や有益なガイダンスによって、現在の労働市場に関連する工場の欠点を補おうとするサプライヤーを見つけるでしょう。

一部の最新のワークホールディング オプションの主な利点は、機械加工作業の自動化が進む傾向にどのように適合するかです。 油圧バイスを考えてみましょう。これは、機械制御装置に接続された制御バルブを備えたポンプによって操作されます。 ミネアポリスに本拠を置くカート・マニュファクチャリング社の工業製品セールスマネージャーであるチャック・ミラム氏によると、油圧式ワークホールディングは、空気圧式ワークホールディングシステムが同じ量の力を生成するのに必要とするよりも小さなピストンで高い切削力を提供できるため、多くの金属切断作業に選択されています。 . 油圧治具システムを販売しています。

さらに、油圧式ワークホールディングは、より自動化された生産に興味がある人にとっては良い選択です。 たとえば、ミラム氏が半自動製造システムと説明しているものを考えてみましょう。このシステムでは、ピッキングと配置はロボットではなく人間によって行われますが、システム内のバイスは自動的に動作します。 「ベッド上に 10 個のバイスがあるとします。ボタンを押すだけで、非常に制御可能なクランプ力ですべてが自動的にクランプされます」と彼は述べました。 そのため、店員が変わってもプロセスは変わりません。

ミラム氏によると、経験豊富な機械工は、部品を適切な位置にしっかりと固定しながら、プロセスによって変形しないように、適切な量の力で部品をクランプできる「感覚」を身につけているそうです。 しかし、作業を行う人がそのような感触と感覚をまだ身につけていない場合、手動クランプは非常に間違った結果を招く可能性があります。

後者の状況はかなり一般的だと、Kurt 社の製品マーケティング マネージャーである David Simpson 氏は指摘します。 実際、昨年のIMTSで多くのショップオーナーが、経験の浅いオペレーターが過剰な力で手動で部品をクランプすることで部品を損傷していると報告したと同氏は述べた。 「手動でクランプする場合、『きつい』ということについての考え方は人それぞれです。それは強度の問題です」とシンプソン氏は説明した。 「自動クランプは、人間の強さの特異性の一部を取り除くのに役立ちます。したがって、自動化の基本レベルであっても、オペレーターが起動する自動クランプは、より良い部品を作成し、部品の破壊を防ぐのに役立ちます。」

ロボットを使用した機械加工作業では、ワークホールド製品は自動化されたピックアンドプレース作業の促進にも役立ちます。 例えば、ウィスコンシン州ハートランドのラング・テクノロジー・カンパニーが販売するバイスの一部は、ロボットのエンドエフェクターが掴んで移動しやすくするための留め具やくぼみが付いているように設計されていると同社のゼネラルマネージャー、ジョン・ドボセンスキー氏は指摘する。

ラングは、ユーザーがさまざまな作業の要件を満たすことを可能にする柔軟なバイスを専門としています。 「バイス全体を交換するよりも、ジョーだけを交換するほうがはるかに安価です」とドボセンスキー氏は言います。 「そのため、標準的なバイスベースで利用できるさまざまなジョーのオプションが多数あります。」

これらのバイスは、より柔軟なワーク保持に向けた業界全体の動きの一例にすぎません。 以前は、工場では通常、特定の部品の製造用に特別に設計されたワークホールディングが使用されていました。 しかし、イリノイ州ホイーリングにあるSMWオートブロック社の商業部門の社長、ラリー・ロビンス氏は、プロジェクトに移る段階になって同じ装置を使用することはできなかったと嘆いた。

「突然、彼らが購入したこの50万ドルの特殊ワークホールドが、今ではどこかの棚かスクラップの山に置かれています」とロビンズ氏は語った。 「そのため、私たちが現在開発している製品はすべて、（現在の）業務だけでなく、今後のあらゆる業務に対する顧客のニーズを満たす柔軟性を念頭に置いています。」

Autoblok の最新のワークホールディング製品は、部品と接触する交換可能なフロントエンド コンポーネントと、変化しない作動バックエンドで構成されています。 たとえば、同社の CCS チャック切り替えシステムを使用すると、ユーザーはワーク保持装置をさまざまなソリューションに変えることができます。 「フロントエンドを変更するだけで、3 つ爪チャック、4 つ爪チャック、コレット チャック、マンドレル、または単純な治具にすることができます」と Robbins 氏は言います。

さらに、変更は 10 µm の位置再現性で 1 分以内に行うことができると付け加えました。 これは、熟練したオペレータであっても 30 分もかかる、より困難で労働集約的なプロセスであるとロビンス氏が説明する、典型的なワークホールディングの切り替えとはまったく対照的です。

Robbins 氏によると、Autoblok の CCS 技術のもう 1 つの利点は、システムが他社のワークホールディングに適応できることです。 これには、ワークホールディングとスピンドルの面の間にスペースを設けるアダプターを使用する必要があります。 しかしロビンズ氏は、その距離は無視できるほどであり、セットアップの剛性が低下するわけではないと指摘した。

CCS は従来のワークホールディングよりも高価ですが、顧客は価値をより重視しているとロビンス氏は言います。 「ワークホールディングに組み込む機能が増えれば増えるほど、柔軟性を高めるために追加の資金を投入することを受け入れる人が増えるようです」と彼は言う。

ワークホールディングをより柔軟にするために、Lang Technovation はモジュール性に重点を置いています。 一例として、プレートや大型部品を加工するための新しいモジュール式ワークホールディング システム、Makro-Grip Ultra があります。 ラング氏によれば、このシステムは、さまざまなベースボディ、ジョー、スピンドル、その他のアクセサリを組み込むことができ、迅速かつ簡単に変更できる幅広い構成を提供します。 さらに同社は、システムの拡張可能なモジュールにより、さまざまな高さのワークホールディング設定や 800 mm を超えるクランプ部品が可能になると指摘しています。

ラングは、5 軸機械を使用する用途でより多くの動きを可能にするテーパー本体を備えたバイスも製造しています。 テーパーによってワークピースを十分に傾けることができるため、下側で機械加工を行うことができるとドボセンスキー氏は説明しました。 ただし、欠点としては、これらの万力の顎が通常よりも少し小さいことだと彼は指摘しました。

ドボセンスキー氏は、これまで米国では5軸加工は一般的ではなかったが、今でははるかに一般的になりつつあると語った。 だからテーパー付きのバイスも結構売ってるんです。

ローリーにある Schunk USA の工具およびワークホールディング販売担当副社長 Michael Gaunce 氏は、どちらも多くの異なる種類の部品を製造できる 5 軸機械やミルターン機械の出現により、柔軟なワークホールディングの需要も増加していると付け加えました。これらの用途を対象とした NC One ワークホールディング製品は、Schunk の Vero-S クイックチェンジ パレット システムです。 名前が示すように、Schunk システムを使用すると、機械テーブル上でパレットを迅速に交換できます。 Gaunce 氏によると、中央のセンタリング コーンにより 5 μm 以内の位置再現性が可能になります。

同氏は、このシステムによって節約されたワークホールディングの切り替え時間は、フライスターンマシンのユーザーにとって特に価値があると付け加えました。 これらの機械は「高コストの投資ですが、クイックチェンジパレットシステムに投資すれば、より早く投資を回収できるでしょう」と彼は主張しました。

5 軸加工機の台頭により、磁気ワークホールディングが促進される可能性があります。 「部品を下側に保持するだけの磁石がある場合、その部品の（他の）5 つの側面にアクセスできることを意味します」とガウンス氏は述べ、「これは 5 軸加工に適している」と指摘しました。

さらに同氏は、製造プロセスの自動化とそれらのプロセスにおける接続デバイスの傾向により、磁気ワークホールディングに対するさらなる需要が生み出される可能性があると指摘しました。 その理由は、磁石が電子的に動作するため、自動化された生産環境や他の機器との接続に適しているためであると同氏は説明した。

磁気ワークホールディング システムは、万力を使用するのではなく、磁力によって部品を完全に所定の位置に保持します。 力は部品の表面全体に作用するため、磁気ワークホールディングは良好な振動低減を実現します。

磁気ワークホールディングが実行可能な選択肢となるためには、ワークピースは鉄材料で作られている必要があります。 Gaunce 氏によると、もう 1 つの良い経験則は次のとおりです。ワークピースが少なくとも便箋のサイズで、厚さが 0.5 インチであれば、従来の機械加工ではワークピースを所定の位置に保持するのに十分な磁力が存在します。

Gaunce が挙げた磁気ワークホールディングの一般的な用途の 1 つは、大型機械内で大きな金属片を固定するのに役立つことです。 「大きいというのは、幅 2 メートル、長さ 6 メートル以上のことを指します。その機械に 6 インチ (152 mm) のバイスを複数付けて、巨大な鋼材をクランプすることはできません。」と彼は言いました。そのため、多くの場合、人々は、これらのワークピースを配置できる場所に、いくつかのサポートといくつかのトークランプを組み合わせているだけです。」

ただし、クランププロセスには 3 ～ 6 時間かかる場合があり、この時間は機械のスピンドルが稼働していない非生産的な時間であると Gaunce 氏は指摘します。

このような状況に備えて、シュンクは磁石、ライザー、バイス、同社の Vero-S システムを含む特大クランプ キットを開発しました。

これらのアイテムは、振動を低減するために戦略的な位置に配置された磁石を使用して、大型機械の部品をクランプするためにモジュール式で使用できます。

たとえば、ガントリー機械の大きな部品の場合は、「大きな部品をクランプするために特別に設計した非常に大きな万力を使用して、いくつかの場所で部品をクランプできます。そして、中央にはいくつかの磁石を配置できます」とガウンス氏は言いました。ライザー上でワークピースの振動を軽減します。」

磁力によって切りくずが磁石やワークピースにくっつき、加工プロセスに支障をきたす可能性があるとガウンス氏は警告する。 しかし、オペレータが磁石の使い方について適切な訓練を受けていれば、この問題は簡単に回避できると同氏は述べた。

ワークホールディングのもう 1 つの重要な発展は、この分野への新しい競合他社の最近の参入です。 2021 年の夏、ミネソタ州アノカの Mate Precision Technologies は、手動で作動する自動調心バイスとベースを含むワークホールディング ラインを導入しました。「当社は、合金材料から精密製品を製造する 60 年間の経験を応用しました。ほとんどが A2、D2、M2、H13、S7 です」と Mate のワークホールディング担当副社長である Frank Baeumler 氏は述べています。 「これらの高合金工具鋼は、市場で最も安価なものではありません。しかし、それが私たちが製品の作り方を知っている方法であり、それをこのワークホールディングファミリーに適用しました。」

その結果、ユーザーが以前に使用していたものよりも剛性が高く、安定しており、予測可能なワークホールディングを提供する「非常に堅牢な」製品群が誕生した、とBaeumler氏は述べた。 「私たちが選択したデザインと素材の組み合わせ、そして製品を構築する際の実行方法は非常に好評です」と彼は報告しました。 「これは、おそらくこの分野では十分に対応されていないハイエンドのニーズがある市場セグメントがあることを示しているでしょう。」

これまでのところ、Mate のワークホールディング製品は主に医療業界と銃器業界で活躍しています。 Baeumler 氏によると、バイスは 0.0006 インチ (0.015 mm) の精度と 0.0004 インチ (0.01 mm) の再現性を備え、ベースは 0.0005 インチ (0.013 mm) の精度と 0.0002 インチ (0.005 mm) の再現性を備えています。 また、注目に値するのは万力の親ネジのデザインだ、と同氏は述べた。 同氏は、転造ねじよりも雌側との面接触が多い台形ねじを特徴とするリードスクリューは、比較的低い入力トルクで高い出力力を生み出すと述べた。 親ねじは熱処理された H13 鋼で作られており、硬質 TiCN コーティングが施されており、切りくずがねじに埋め込まれるのを防ぎ、ワーク保持装置の寿命を延ばします、とバウムラー氏は述べています。

ハイエンドの標準ワークホールディング製品でさえ要件に適合しない場合、ショップはカスタム ソリューションを探す必要があります。 カスタム製品に関する問い合わせの増加に対応しているワークホールディングのサプライヤーの 1 つが、クリーブランドに本拠を置く Jergens Inc. です。同社のワークホールディング製品マネージャーのマイク・アントス氏によると、これに応えて、同社はそのような製品の設計と製造の能力を強化しているとのことです。

アントス氏は、顧客は特殊な製品に加えて、ワークホールディングサプライヤーに追加のサポートを求めていると述べた。 「顧客は『製品だけが必要なわけではありません。プロセス全体とそれを改善する方法についての推奨事項が必要です』と言うでしょう」と同氏は指摘し、顧客が求めている情報の種類には、製品に関するアドバイスも含まれると付け加えた。部品を固定する最適な方法と、クイックチェンジワークホールドが必要かどうか。

Antos 氏は、これらのサービスに対するリクエストが急増している理由の 1 つは、機械加工業界における熟練した経験豊富な人材の不足が深刻化していることにあると考えています。 「効率性を高めようとしている企業があるかもしれないが、それを行うための経験や専門知識を持つ人材がいない可能性がある」と同氏は言う。 「そして、それを実装するエンジニアリング側だけでなく、マシンに熟練していない労働力もいるかもしれません。そのため、マシン上でより思慮深く設計された治具ソリューションが必要になるかもしれません。そして多くの場合、そのためにはカスタム設計とソリューションの構築。」

Jergens では、カスタム ワークホールディング ソリューションは、既製製品の修正バージョンにすぎません。たとえば、ストック プレートに取り付け穴を追加して、顧客の機械テーブルに取り付けることができます。 あるいは、ゼロから作成された複雑なフィクスチャの構築である可能性もあります。

もちろん、カスタマイズされたワークホールディングには欠点もあります。 アントス氏によると、既製品よりもコストが50％高くなる可能性があり、カスタム製品の完成までにかかる時間は、プロジェクトの規模と複雑さに応じて1週間から数カ月かかる可能性があるという。 通常、顧客にとっては、カスタムワークホールディングにかかる​​追加コストよりも、製品を工場に納品するのにかかる時間のほうがはるかに問題ではないとアントス氏は指摘する。 その理由は、「時は金なり」というよく知られた公理によって要約されます。

「生産を増強しようとしている人々がいる」とアントス氏は語った。 「工場には部品を製造していない機械が置かれている可能性があるため、それ（ワークホールディング）を入手するのにかかる数週間の方が、実際にかかる金額よりも高くつくことがよくあります。」

顧客がどのようなタイプのワークホールディング ソリューションを選択する場合でも、Jergens は長期にわたるコスト削減を数値化することで、値札を超えたものを検討できるように支援します。 たとえば、Antos 氏は、治具の交換に 1 日あたり 2 ～ 3 時間を費やしている潜在顧客が、クイックチェンジ ワークホールディングを検討している状況を挙げました。 「その 2 時間を数分に短縮できれば、その節約が 1 週間、1 か月、1 年にわたってどのように積み重なるかを顧客が確認できるツールが当社にはあります」と彼は言いました。 「初期費用は高いかもしれませんが、節約した分を使えば、数か月で元が取れるかもしれません。」

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