ねじ送り用オプション

協働ロボットではネジプレゼンターがよく使われます。 写真提供：Visumatic Industrial Products Inc.

ベンチトップ型ネジプレゼンターは、多くのネジ供給用途で人気があります。 写真提供：ASG、Jergens Inc. 部門

振動ボウルフィーダは通常、大量の組み立て用途に使用されます。 写真提供：株式会社パフォーマンスフィーダーズ

ステップフィーダーは、より大きく重いファスナーに最適です。 写真提供：株式会社パフォーマンスフィーダーズ

フィーダーは、締結具を迅速かつ適切な方向にねじ回しツールに向けて提供します。 イラスト提供: ASG、Jergens Inc. 部門

自動ねじ締めにおける最大の課題は、速度やトルクの精度ではありません。留め具を工具に確実に取り付け、正しい方向に配置することです。 幸いなことに、組立業者には、ネジプレゼンタ、ボウルフィーダ、ステップフィーダなど、全自動または半自動ドライバにネジを供給するためのオプションがいくつかあります。

ネジ送りの背後にある基本技術は、数十年にわたって劇的に変わっていません。 しかし、今日のポストコロナ時代では、ネジ供給はこれまで以上に重要になっています。

「オペレーターによる操作の必要性の排除など、パンデミックによって加速した傾向が続いている」と、Visumatic Industrial Products Inc. のマーケティングマネージャー、ジャロッド・ネフ氏は述べています。「2 年前、多くのメーカーが自動化に目を向けました。組み立てラインで社会的距離を確保するためです。

「そのため、エンジニアはネジ送りについて真剣に検討する必要がありました」とネフ氏は説明します。 「最近の人手不足も需要を増加させています。」

「自動化は、汚く、鈍く、危険な組み立て作業に理想的です。」と Jergens Inc. 部門 ASG の自動化テクニカル セールス エンジニア、クリス エマヌエレは付け加えます。「ネジ送りは通常、鈍い部品を軽減するために使用されます。これにより、メーカーは人間を使用して作業を行うことができます。」ファスナーを積み込む作業を立ち続けるのではなく、価値を付加するタスクです。

「さらに、現在では、多品種少量生産アプリケーションに対する需要が高まっています」と Neff 氏は指摘します。 「メーカーが自動化への投資を正当化できるように、3 つまたは 4 つの同様のタイプの締結具に対応できる柔軟なネジ供給装置の要望が寄せられています。」

スループットを向上させるには、自動ネジ供給が必要です。 フィーダーは、締結具を迅速かつ適切な方向にねじ回しツールに向けて提供します。

ネジをドライバーに取り付ける方法はいくつかあります。 シンプルで安価な解決策は、前後に傾いた穴あき金属トレイ上をネジが流れるシェイク トレイです。

もう 1 つのオプションは、ステップ フィーダーを使用することです。 「しかし、それらは伝統的により遅い出力速度で動作します」とネフ氏は言います。 「ステップ フィーダーは通常、M8 ネジ以上など、より大きくて重い締結具を供給するために使用されます。」

ベンチトップ型ネジプレゼンターは、多くのネジ供給用途で人気があります。 振動トラックがネジの方向を調整し、オペレータが磁気ビットでネジを拾って駆動できるトラックの端までネジを運びます。

「ネジプレゼンターの需要が少しずつ増えてきています」とネフ氏は言います。 「これは、リショアリング活動の増加と関係があるのか​​もしれません。多くの製造業者は、生産性やスループットの向上ではなく、プロセス制御を強化する必要があります。彼らは、品質を向上させるために、各ファスナーとモニターアセンブリを制御したいと考えています。」

「統計的プロセス制御は、ネジ供給の重要な部分になりつつあります」と Neff 氏は主張します。 「エンジニアは、部品の品質を確保するためにプロセスをロックダウンするために、より多くのデータを望んでいます。」

ネジ プレゼンタは、UR 協働ロボットで使用するために開発された Visumatic の VCM-3X.2 モジュールなど、協働ロボットを展開するネジ締めアプリケーションでよく使用されるオプションです。 これには、自動ネジ供給装置、駆動システム、スケルトン ロボット プログラム、協働ロボットの手首に直接取り付けるためのエンドエフェクターが含まれています。

Neff 氏によると、軽量ツールによりロボットのセンサーに対する慣性の影響が軽減され、協調的な安全装置を犠牲にすることなく機械が最大速度で移動できるようになります。 また、このツールは重心が近いため、カンチレバー効果が最小限に抑えられます。 ツールのコンパクトなサイズにより、ロボットは少ない動きで障害物を乗り越えることができます。

このドライバーには、正確で制御されたファスナーの取り付けを実現する二重動力の動きを備えた Visumatic のビットアドバンス アセンブリが組み込まれています。 スライド上の位置センサーはビットの前進と後退を確認し、ビットがホームポジションに到達すると移動してもよいことをロボットコントローラーに報告します。

これにより、繰り返し可能な結合操作が保証されます。 他のセンサーは、ネジが供給されたこと、締め付けサイクルが開始されたこと、トルクが良好か不良であることを報告します。

ブローフィードは、製造エンジニアが使用を検討できるもう 1 つのオプションです。 オペレーターはネジをホッパーまたは振動ボウルに投入します。 工具は各ネジの向きを調整し、ネジをトラックの端に運び、分離してフィード チューブに落とします。 空気の噴出によりネジがドライバーの端に吹き付けられます。

DC ドライバーを備えた自動送りドライバー システムにより、組み立て作業をより詳細に制御できます。 ねじ締めプロセス全体を通じて、締結速度、トルク、回転角度、締め付け方向を制御し、変更することができます。

自動フィード技術には、ドライバー アセンブリに接続されたフィード チューブを介して圧縮空気を使用してファスナーを配向し、送り出すことが含まれます。 ドライバーの前面に取り付けられたコンポーネントが留め具を受け取り、留め具が打ち込まれるまでドライバーのビットとの位置合わせを維持します。 自動送りドライバーは、単純なハンドヘルド システムから本格的なターンキー ロボット システムまで多岐にわたります。

最速かつ最も複雑なソリューションは、ロボットと、マルチスピンドル ドライバーに接続された振動ボウル供給システムを使用することです。

「振動ボウルフィーダは、さまざまな留め具に対応できるため、依然として人気があります」とエマヌエーレ氏は言います。 「これらは高い生産速度を必要とする用途に最適であり、さまざまなサイズが揃っています。

「しかし、ボウルフィーダーは騒音を発する可能性があります」とエマヌエーレ氏は警告します。 「それらは柔軟性があまり高くなく、通常は特定のタイプまたはネジのファミリーに合わせて設定されます。」

Design Tool Inc.のエンジニアリング担当ディレクター、ケビン・バックナー氏は、「多くのメーカーが無駄のない効率化を目指しているため、自動化への取り組みは現在も続いている。サイクルを短縮するためにマルチスピンドルドライバーの使用が増加しているのが見られる」と付け加えた。また、1 つのボウルが 6 つ以上のスピンドルに供給する様子もよく見られるようになりました。

「アセンブリ内のすべてのネジを駆動するように設計された固定装置を使用してネジ駆動プロセス全体を自動化すると、必要なオペレータの数が減り、スループットが大幅に向上します」とバックナー氏は言います。 「これにより、オペレーターはネジを締めている間、他の作業を行うことができるようになります。」

手持ち式マシンとカスタム固定マシンの両方が利用可能です。 「ハンドヘルド用途では、自動送りねじ回し装置が、より迅速にねじをドライバに供給し、オペレータが留め具を扱う必要をなくすことで、これらの課題に対処します」とバックナー氏は説明します。 「固定アプリケーションでは、複数のドライバーを利用してサイクルタイムを短縮したり、複数のコンポーネントを同時に組み立ててより高い速度を達成したりできます。

「通常、ネジプレゼンタは、ファスナーの寸法によりネジのブローフィードができない場合、またはアプリケーションで自動送りドライバー コンポーネントの使用が許可されていない場合に使用されます」とバックナー氏は言います。

ネジプレゼンターは、オペレーターが磁気ビットを挿入してネジを係合できるように、ピックアップ ポイントに留め具を配置します。 オペレータはファスナーを扱う必要がないため、ファスナーの紛失による無駄が削減され、落下したファスナーがアセンブリ内に入る可能性がなくなり、品質が向上します。

ネジがピックアップ ポイントから取り外されるとすぐに、プレゼンターは別のネジを前進させるため、ネジの駆動中に次のネジを使用できるようになり、サイクル タイムが短縮されます。

ネジの種類によっては、他の種類よりも送りにくい場合があります。

「マイナス頭は通常、送り込むのが最も難しいタイプのネジです。噛み合おうとするとビット飛びが多くなるからです」とエマヌエーレ氏は指摘します。 「プリント基板やその他のエレクトロニクス用途の組み立てに使用される留め具など、ワッシャーが封入されたあらゆる種類のネジも問題を引き起こす可能性があります。」

一般的な経験則として、長さと直径の比率によってファスナーの送りの良さが決まります。 そのため、小さなネジは特に注意が必要です。

「部品に引っ掛かったりくっついたりする場所を与えずに、すべての隙間を埋めて研削できるため、私たちは振動ボウルを[通常]指定します」とパフォーマンスフィーダーズ社の社長、グレッグ・プラム氏は述べています。部品の正しい方向を設定するためのツールのオプションが増えました。

「長さや直径を含むスクリューのサイズが小さいため、ボウルから重力トラックまたは振動インラインへの移行点が問題となる可能性があります」と Pflum 氏は説明します。 「汚れの穴にも、良い部品が入り込まないように注意する必要があります。

「通常、2 つのトランスファー ポイント間に真っ直ぐな隙間ができないように、スカーフ付きまたはさねはぎ式のトランスファー ポイントを使用することを検討しています」と Pflum 氏は付け加えます。 「もう 1 つのオプションは、ボウルをトラックの走行面よりも高く排出してオーバーラップさせることで、部品をトラックに落とし込み、隙間の問題を排除することです。ダートホールの場合は、部品を吊るす小さなスロットまたは開いた領域を確認します。ネジが引っかかる穴を[避ける]ためです。」

小ネジを供給する際の最大の課題の 1 つは、全長と頭の直径の比率です。 「この比率が 1 対 1 に近づくほど、送り脱進機構のネジの正しい向きを維持することが難しくなります」と、Design Tool Inc. の社長である Vic Glenn 氏は主張します。

「ネジが小さい場合、機構が正しく機能するためには、送りコンポーネントの公差をより厳密に（より厳密に）保持する必要があります」とグレン氏は言います。 「一部の小さなネジは、ヘッドの重量とサイズのせいで、送り機構に入る前にボウル内で方向を決めるのが困難です。

「私たちは、スクリューがフィードチューブに放出されるまで制御するスライドシステムなど、カスタム設計のフィードシステムを使用して、より小さいネジを供給するという課題に取り組んでいます」とグレン氏は指摘します。 「当社の特許取得済みの送りシステムは、より小さなネジの用途に非常に適応します。」

Design Tool は通常、小さなネジに振動フィーダー ボウル システムを使用します。 ただし、送り方向と脱進機のコンポーネントのスケールは小さくなり、ネジも小さくなります。

「自動送りシステムを使用して小さなネジを締める際の主な課題は、ドライバー コンポーネント内で正しいネジの向きを維持することと、ドライバー コンポーネントが顧客の組み立て部品の位置にアクセスできるようにネジ頭の周囲のクリアランスを維持することです」と Glenn 氏は説明します。