ワークホールディングに焦点を当てる

より良いセットアップへの道はゼロサムゲームになる可能性があります。 すべてのシステムが同じように作られているわけではありません

「セットアップ担当者」を失いましたか、それともセットアップに費用がかかりすぎることに気づきましたか? おそらく、セットアップを適切に考慮していないことに悩まされているかもしれません。いずれにせよ、コストを削減する必要があることはわかっています。

イリノイ州ホフマン エステーツにある Big Daishowa Inc. (旧 Big Kaiser) の製品スペシャリストである John Zaya 氏によると、これらが一般的なバイスからゼロ点ワークホールディングへの切り替えを検討する共通の動機であるとのことです。 このアプローチの魅力は、ワークホールディングが部品ごとにその位置を繰り返すため、各設定をプローブしたりダイヤルインしたりする必要がなくなることです。 しかし、特にあなたのショップが (ほとんどのショップと同様に) 比較的少量多品種の場合、これにどのようにアプローチすればよいでしょうか?

プルスタッドベースによるゼロ点ワーク保持は 30 年以上前から行われています。 スタッドのサイズと形状、スタッド間の距離は業界全体で標準化されていますが、そのようなシステムがすべて同じように作られているわけではありません。 これらのシステムの見積精度と再現性は不思議なことにベンダー間で一貫していますが、構築品質、クランプ力、自動化の程度には違いがあります。

Big Daishowa の UNILOCK、Schunk GmbH の Vero-S、SMW Autoblok Corp. や Erowa Technology Inc. のシステムを含むゼロ点クランプ システムの大部分は、バネ仕掛けのロッド (場合によっては複数) を使用して押し込みます。プルスタッドでロックし、空気圧で解放します。 これには、機械がボタンに触れるだけで、または自動的にベースを固定できるという利点があります。 欠点は、この技術では作業ゾーンに圧縮空気ラインが必要なことです。

自動プルスタッドクランプの注目すべき例外の 1 つは、ミネソタ州アノカにある Mate Precision Technologies の DynoLock ベースであり、この分野への比較的新しい参入製品です。 バイスを DynoLock ベースに固定するには、6 mm の六角レンチを手動で回す必要があり、理想的には 20 Nm のトルクで回転させる必要があると副社長の Frank Baeumler 氏は説明しました。 各 DynoLock ベースには 4 つのプル スタッド (これ自体が珍しい) が取り付けられており、そのメカニズムは、各スタッドをその円周の半分に接触するヨークでつかみ、中心に向かって引っ張るという点でユニークです。

バウムラー氏は、Mate には精密加工工具の製造とそれに付随する「工具鋼、高合金鋼、およびエキゾチック」の機械加工の 60 年以上の経験があると述べました。 しかし、同社にはゼロポイントツールの構築方法について先入観がなく、通常のアプローチがあまり意味があるとは考えていなかった、と同氏は付け加えた。

バウムラー氏は、プルスタッドをロッドやウェッジで押すと、接触面積が「周囲にヨークを付けた場合の数分の一に制限される」と主張した。また、このようなシステムは自動センタリングであるべきだと考えていたが、私たちはプルスタッドの外径から引っ張る唯一の会社です」と彼は続けた。 「私たちのアプローチではすべてが中心に向かっています。そうすることで、素晴らしい精度と再現性が得られます。」

精度と再現性はどの程度ですか? DynoLock ベースは、±13 µm の最高のツール中心精度と 5 µm の再現性を誇ります。 また、精密に研磨された中心穴が付いているため、機械プローブでベースを簡単に見つけることができます。

これらは素晴らしい数字です。 しかし、競合するシステムも同じ、または同様の結果を主張しています。 Schunk 氏は、Vero S の再現性が 5 μm であると述べています。 エロワは、MTS2.0 として 3 μm をリストしています。 自信を持って決定を下すには、さまざまなアプローチの長期的な信頼性 (例: 切り粉に対する密閉性、他の治具との統合性、自動化の考慮事項など) を考慮する必要があります。

クランプ力を明確に区別することは困難です。 メイト氏によると、トップツールをベースから引き離すのに必要な力は、52 システムでは 22 kN (52 mm はプルスタッドの中心間の距離)、96 ベースでは 26 kN を超えています。 Schunk 氏は、通常のスプリング クランプを使用した Vero S のプルダウン力は 8 kN であると述べました。 しかし、同社は他の「エアツーオープン」サプライヤーと同様に、空気圧を使用してクランプ力を高める「ターボ」機能も提供しています。 この場合、ターボは 28 kN を発揮すると言われています。

複数のベースを使用して特定のフィクスチャを押さえることもできます。 実際、ザヤ氏は、「おそらく当社の売上の 75 ～ 80 パーセントには 2 つ以上のチャックが付いています」（大昭和のベースを表す用語）と述べました。 もちろん、これにはフィクスチャ上に複数のノブが必要であり、「ノブはさまざまな目的を果たします。最初の主なノブは、SBAノブ、または丸いノブと呼ばれるものです」とザヤ氏は説明しました。 「これにより、X 軸と Y 軸の両方で再現性のあるマスター データムの位置が得られます。2 つのチャックを使用する場合は、SBB と呼ばれる 2 番目のノブが必要になります。これはダイヤモンド ノブであり、円錐形の位置決めテーパーが付けられていることを意味します。解放され、2 点でのみ接触します。そのため、A ノブの中心線を中心としたフィクスチャの方向を制御し、X 軸または Y 軸 (両方ではありません) に平行に位置合わせします。」

Big Daishowa は 2 つのノブの他に、「SBC」ノブを追加しています。このノブには「円錐形の位置決めテーパーが直径全体に沿って完全に緩和されています。そのため、保持力のみを提供し、位置決めや方向付けの機能はありません」とザヤ氏は指摘しました。

大きな器具の場合は、C ノブをさらに追加するだけで、保持力が倍増します。 ご想像のとおり、「チャックからチャック、またはノブからノブまでの間隔は、かなり正確である必要があります」とザヤ氏は言います。 同氏は、ほとんどの用途の公差は±10μmであり、「最新の機械工場のほとんどはそのレベルの精度を維持できます。より高い精度が必要な場合は、ジグ研削盤や治具研削盤を利用することになります。」と付け加えた。

Zaya 氏によると、UNILOCK は位置情報をスレッドだけに依存しているわけではありません。 「ノブには位置決めパイロットがあり、これが精密位置決め穴に入ります。」

Mate では、プル スタッドの周囲にリングを精密に研磨し、ベースの底部には対応する ID を設けています。 バウムラー氏は、これらを組み合わせると、「ベースの構造の精度が得られ、万力に取り付けられたプルスタッドの構造の精度に直接反映されます。すべてを中心に向かって引っ張ると、素晴らしい製品の再現性と精度が得られます。」

ユーザーは多くの場合、互換性のあるプルスタッド/ノブを既存の治具に追加することで、ゼロ点クランプの恩恵を受けることができます。 「顧客の現在の器具をUNILOCKノブに対応できるように変更できないことは、非常にまれなケースです」とザヤ氏は証言した。 その方法は、試合、リスク許容度、好みによって異なります。 ザヤ氏は、3 つの方法のうち、約 3 分の 2 は、上部のボルトでノブを所定の位置に引き上げられるように、器具に（上から下に）ドリルで穴を開けます。 これにより、空気圧が失われ、ノブがチャック/ベースに固定されたままになった場合でも、治具を取り外すことができます。

残りの 3 分の 1 は、ノブを下から固定するための 2 つの方法のうち 1 つを選択します。その理由は、固定具の上部に希望する方法を適用するのに十分なスペースがないため、またはすべてを片側から行いたいためです、とザヤ氏は言いました。

「下側から取り付ける場合、ボルトのザグリ穴を作るために部品や治具を裏返すことを心配する必要はありません」と彼は説明しました。下側から。」

ゼロ点ワークホールドは、初期セットアップを支援するのと同じ理由で自動化に貢献します。 部品を反復可能な治具に移動するのが人間であっても、ロボットであっても、ワーク保持の許容差が許す限り、自信を持って部品を加工することができます。 そして、これまで見てきたように、これらの許容差は厳しいです。

ノブはほぼあらゆるタイプの器具に取り付けることができます。 したがって、複数の治具を保持する個々のバイス、墓石、またはパレットを自動的にロードすることができます。 通常の自動スプリングでクランプし、エアでリリースする構成を使用すると、ロボットが各治具を設置するときに自動的に各治具を固定するように機械をプログラムできます。

ただし、追加のフィードバック ループがない限り、クランプの状態を確信することはできない、とザヤ氏は警告します。 たとえば、機械は、次の部品を受け取るためにチャックを解放するために圧縮空気が必要であることを「認識」しますが、別の回路が開いた状態を確認しない限り、これが実際に起こったことを知りません。 Big Daishowa はそのような機能を追加できるものの、ほとんどの顧客はすぐにこのレベルの自動化に頼らないとザヤ氏は指摘しました。

ほとんどのジョブ ショップは、セットアップを容易にし、その後の拡張自動化に向けて配置するゼロポイント ツールを入手することから始めます。 人気を集めているもう 1 つの中道は、ゼロポイント ツールを使用してオフラインでパレットを構築し、ロボットでパレットに積み込むことです。 このような配置では、Mate の手動クランプも機能します。 Baeumler 氏は、日研のロボット部品テンダー (10DER) がパレットを 4 面パレット タワーからマシニング センターに移動する IMTS デモを参照しました。 相互運用性を考慮して、パレット上のゼロ点ツールは Mate を含むさまざまなベンダーから提供されました。

おそらく皮肉なことかもしれないが、ザヤ氏はまた、5 軸機械 (他の点ではより多用途である) は自動化されたゼロ点治具には適していないことも指摘しました。 なぜなら、「ほとんどの 5 軸機械では、複数の回転軸を扱うことになります。そのため、システムに空気ラインを接続することは、ほとんどの場合不可能です。」

ビッグ大昭和では、このような用途向けの手動システムを提供しています。 ザヤ氏は、5 軸加工機では通常、クリアランスの問題も発生すると付け加えました。 同氏が提案した最善の解決策は、「部品をテーブルから持ち上げて、機械の主軸台と主軸、およびテーブルの周囲にもっと多くの呼吸スペースを確保すること」だという。

最後に、実際にワークをベースに保持するバイスについて説明します。 理想的には、セルフセンタリング、高精度、再現性も備えています。Baeumler 氏によれば、Mate の DynoGrip は「クラス最高」のレベルで 3 つのメリットをもたらします。 DynoGrip は部品を完璧な中心から 15 µm 以内にクランプし、10 µm 以内で再現可能です。 Baeumler氏は、その理由の一部は、Mateが「適切に硬化され、炭窒化チタンでコーティングされた」工具鋼を使用してリードスクリューを自社で製造していることによると述べた。 ネジのピッチは1.5 mmと台形で、強力で安定した押し込みが可能だという。

しかし、Baeumler 氏によると、最も重要な特徴は、リードスクリューの右側と左側の両方を同じ上死点から加工することです。 「そうすることで、どこで開始および停止するかを制御し、タイミングを合わせてリードスクリューの上部がどこにあるかを知ることができます」と彼は説明しました。 「プッシャーの ID についても同じことを行うので、そのねじの上死点がどこにあるかがわかります。これら 2 つのことを組み合わせることで、ばらつきのすべての要素を制御するため、組み立て時にバイスの中心に正確に到達することが容易になります。」 」

最後に、Baeumler 氏は、バイスは「アンチリフト」設計であると説明しました。これは、プッシャーとジョーがクランプ時にワークピースに下向きの力を及ぼすことを意味します。 これは、部品を持ち上げる傾向がある万力の自然物理学とは対照的です。 優れたゼロ点ワークホールディングのベンダーにより、品質はさらに向上します。

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