大型機械ベースアセンブリ用の自動リベット金型

アン 自動リベット金型 大型コンピュータ マシン ベース向けに設計されたこの製品は、従来の労働集約的でエラーが発生しやすい組み立てステップを、精密に制御された自動プロセスに変換します。専用の金型とリベットの供給およびワークピースの搬送用のロボット アームを統合することにより、メーカーは、リベットの位置ずれ、接合強度の一貫性の欠如、および最高に達する可能性のある再加工率につながる手動の位置決めエラーを排除できます。 8～15% 手動操作で。金型の堅牢な構造は、リベットの取り付け中に発生するプレス力を吸収しながら、大型の機械ベース パネルの設置面積全体にわたって正確な位置合わせを維持します。 400×500mm以上 。その結果、すべてのリベット接合部で一貫した接続品質が得られ、サイクル時間が短縮されます。 40～60% 手動による供給と位置決めに比べて、人間の介入なしにロボットアームが完成したワークピースを下流のステーションに移送する自動生産ラインへの直接統合が可能です。

自動リベット供給により位置決めエラーを排除する方法

手動によるリベットの配置は、オペレーターのスキル、疲労レベル、8 時間勤務にわたる一貫性によって決まります。板金アセンブリにおける手動リベット締め作業の研究では、リベット締め作業後に位置決め精度が著しく低下することが示されています。 2～3時間の連続作業 , シフトの最後の時間では、最初の 1 時間に比べてエラー率が 2 倍になります。ロボットアームと統合された自動リベット締め金型は、この変動を完全に排除します。ロボット アームは、振動ボウル フィーダまたはテープ供給ディスペンス システムからリベットを取り出し、各リベットを金型の精密に機械加工された位置決めネストに送ります。これらのネストはリベットを内部に配置します ±0.05mm 指定された中心点の許容誤差は、ドリフトなしで数千回のサイクルにわたって維持されます。金型の位置決めピンとクランプ要素は同時に、ワークピース (大型コンピュータマシンのベースパネル) をリベット軸に対して固定された基準位置に保持します。この調整された位置決めにより、スタンピング プレスが下降する前にすべてのリベットが合わせ面に対して垂直に配置されるようになり、手動による組み立ての欠陥の大部分を占めるリベットの傾きや部分的な固定が防止されます。

リベットの供給シーケンスと金型の統合

1. ロボットアームは、通常、リベットヘッドの直径に適合した真空グリッパーまたは機械式ジョーを使用して、供給システムからリベットを取り出します。 3～8mm コンピュータシャーシ用途向け。
2. アームが金型に移動し、指定された位置決めブッシュにリベットのシャンクを挿入し、近接センサーまたは視覚システムの検証によって挿入深さを確認した後にのみリベットを解放します。
3. 金型のクランプ システムが作動し、ワークピース全体に均一な圧力を加えて、スタンピング衝撃中のシートの動きを防ぎます。
4. スタンピングプレスが循環して、リベットシャンクを変形させたり、リベットヘッドを圧縮したりして、永久的な機械的接合部を形成します。
5. プレスの後退後、ロボット アームが完成したアセンブリを取り出して次のステーションに搬送し、同時に次のサイクルに使用する新しいリベットを取り出します。

大判ワークの安定性を考慮した金型構造

大型のコンピュータ マシン ベースには特有の課題があります。そのサイズが大きいため、金型が全周でサポートしていない場合、一方のコーナーにリベット締めの力がかかるため、反対側のコーナーが持ち上がったりずれたりする可能性があります。自動リベット金型は、厚さ 100 の溶接鋼製ベース プレートを通じてこの問題に対処します。 40～60mm 、溶接後の応力除去により、加工時の歪みを防ぎます。このベース プレートは、すべての位置決め要素、クランプ ユニット、およびリベット留めネストが取り付けられる剛性の基準面を提供します。金型には、各リベット留め位置に硬化鋼製ブッシングが組み込まれています。 ベースパネルあたり 8 ～ 20 ポジション シャーシの設計に応じて、磨耗が大きくなったときに各ブッシュを個別に交換可能 0.03mm 直径すきまの。このモジュラー設計は、摩耗した単一のリベットステーションでは金型を完全に交換する必要がなく、目的を絞った改修が可能になるため、長期的な工具コストを削減できることを意味します。

クランプ システムは、ワークピースの周囲に配置された空圧または油圧アクチュエータを使用し、合計のクランプ力を適用します。 2～5kN パネル全体に分散されます。クランプの位置は板金剛性の有限要素解析によって決定され、リベット留めの衝撃中にパネルのどの領域も振動したりたわむことがないようにします。板厚が 100 mm のスチール製コンピュータ ベースの場合 0.8～1.5mm 、ジョイントあたりのリベット締め力は通常、次の範囲になります。 8～15kN リベットの直径と材質によって異なりますが、金型構造は、隣接するすでに取り付けられたリベットに影響を与える可能性のある測定可能な弾性変形なしにこれらの力に反応する必要があります。

押圧力の均一性と接続品質の保証

リベット接合の品質は、形成されたヘッドの高さ、シャンクの拡張直径、接合されたシートの圧縮の制御など、リベットが特定の形状に変形するかどうかによって決まります。手動または半自動のプロセスでは、プレス ストロークはバッチの開始時に 1 回設定され、リベットの硬さ、シートの厚さ、プレスのトン数の変動は、完成したアセンブリが品質検査で不合格になるまで検出されません。自動リベット締め金型には、各リベットサイクルのピークスタンピング力を測定するインダイフォースモニタリングを組み込むことができます。このデータは、プレス ラムに取り付けられたロード セル、または金型のストリッパー プレートに埋め込まれたロード セルによって収集され、力のサインが許容可能なウィンドウと比較されます。 公称ピーク力の ±5% 。異常に低い力を必要とするリベットは、リベットのサイズが小さすぎるか、シート コンポーネントが欠落していることを示している可能性があります。異常に高い力は、リベットの重送またはジョイント内の異物を示している可能性があります。制御システムは、欠陥のある接合部が生産ラインに伝播する前に即座に警報を発し、プレスを停止することができるため、品質管理がライン終了検査からリアルタイムのプロセス監視に移行します。

ロボットアームの統合と生産ラインの接続

自動リベット留め金型は、独立した機械としてではなく、接続された生産シーケンスにおける 1 つのステーションとして機能します。リベットを金型に供給するロボット アームは、ワークピース ハンドリング システムとしても機能し、上流のコンベアまたはパレットから入荷したパネルを移送し、完成したアセンブリを次のプロセス ステーションに移動します。リベット供給と部品搬送を組み合わせたこの二重機能設計により、ライン上で必要なロボットの数が減り、制御アーキテクチャが簡素化されます。単一のロボット コントローラーがマテリアル ハンドリングとリベットの配送シーケンスの両方を管理し、金型のクランプとプレスの作動がディスクリート I/O またはロボット コントローラーとのフィールドバス通信を通じて調整されます。

大型コンピュータ マシン ベースの生産では、ロボット アームは通常、到達範囲が 6 軸の 6 軸多関節モデルです。 1,200～1,800mm およびペイロード容量 10～25kg リベットグリッパーエンドエフェクターとワークピースの両方を取り扱うのに十分です。アームの再現性 ±0.03～0.06mm リベットが金型ネストに配送され、完成したパネルが送り出されるコンベアまたはパレットに正確に配置されるようにします。金型の視覚システムは、各プレスサイクルの前にリベットの存在と方向を確認し、欠陥のあるアセンブリが生成される前に供給異常を捕捉する最終検証層を提供します。この閉ループ検証は、複数のリベットがすでに取り付けられている完全に加工されたパネルを廃棄するコストが、個々のリベットのコストと不合格部品によって失われるサイクル タイムを大幅に超える大規模な機械ベースで特に価値があります。

プロセス制御とエラー防止による欠陥の削減

手動リベット締めにおける人為的欠陥は、リベットの向きの間違い、位置のミス、リベットの二重供給、プレスの滞留時間の一貫性など、予測可能な原因から発生します。自動リベット金型は、統合されたエラー防止対策により、これらの各故障モードを排除します。リベットの向きは供給システムで機械的に制御されます。振動ボウルフィーダーは、ヘッドの直径とシャンクの長さによってリベットの向きを調整し、逆さままたは仕様外のリベットをロボットアームがピックする前に排除します。ロボットアームのプログラムされたシーケンスによって位置のミスが防止され、完成したリベットの位置を追跡し、すべての位置に対処するまで次のパネルに進みません。重送は力監視システムによって検出されます。リベットが重送されると、異常に高いプレス力が必要となり、プレスが直ちに停止されます。プレスサイクルが電子的に制御され、生産速度に関係なくすべてのリベットの接触時間を同じに維持するため、滞留時間のばらつきがなくなりました。

これらのエラー防止対策の累積的な効果により、欠陥率が手動のベースラインから低下します。 8～15% to a sustained 0.5–2% 自動運転中。残存欠陥は主に、入ってくる材料のばらつき（仕様外のリベットの硬さ、許容範囲の端での板金の厚さ）が原因であり、力監視システムがリアルタイムで識別するため、欠陥部品は最終組み立て中に発見されるのではなく、最悪の場合、コンピュータ システムが顧客の施設に設置された後に発見されるのではなく、ただちに隔離されます。

投資収益率と生産効率の向上

自動リベット金型の経済的根拠は、直接的な労働力の削減、欠陥に関連したコストの回避、およびスループットの向上という 3 つの領域における測定可能な改善にかかっています。一般的な大型コンピュータ マシン ベースには、次のものが必要です。 リベット 12 ～ 20 本 取り付けポイントと構造補強材全体にわたって。リベットあたり 10 秒の手動リベット固定では、取り扱いを含む平均サイクル タイムが 1 枚のパネルで消費されます。 120～200秒 直接労働のこと。ロボットハンドリングと統合されたリベット供給を備えた自動化システムは、同じ作業を 1 回で完了します。 60～100秒 — 1 つの自動セルを置き換えることができるスループットの向上 2 ～ 3 台の手動ワークステーション 。再作業の手間がなくなることで、労力の節約がさらに強化されます。手作業による欠陥率が 10% であるということは、パネル 10 分の 1 を部分的に分解し、欠陥のあるリベットをドリルで取り外し、接合部を再リベットする必要があり、追加の労働力が消費され、追加の生産物は生成されません。欠陥関連コストが計算に含まれている場合、完全に統合された自動リベット締め金型システムの回収期間は通常、以下の範囲内に収まります。 12 ～ 18 か月 コンピューター シャーシまたは同様の大型シート メタル アセンブリを 2 シフトで生産するメーカー向け。

工具のメンテナンスと寿命に関する考慮事項

金型の耐用年数は、関係するリベット締結力と摩耗コンポーネントの耐摩耗性によって決まります。リベット留めブッシュと位置決めピンは、次のような工具鋼グレードから製造されています。 D2またはM2 に硬化した 58–62 HRC 、通常は耐えます 500,000 ～ 1,000,000 サイクル 交換が必要になる前に。モールドベース構造は、その弾性限界内で負荷がかかるため、適切なメンテナンスを行えば無期限の耐用年数を持ちます。体系化された予防保守スケジュールには、クランプ要素とリベット留めネストにゴミが蓄積していないか毎日の目視検査、三次元測定機または校正済みのマスターワークピースを使用した位置決めピンの位置の毎週の検証、および空気圧シリンダーのシールの毎月の交換と力監視システムの校正の検証が含まれます。各リベットステーションを個別に交換できる金型のモジュラー設計により、金型全体をプレスから取り外すことなく、予定されたメンテナンス期間中に摩耗したコンポーネントを交換できるため、ダウンタイムを維持できます。 2～4時間 摩耗関連サービスの場合は年間。この予測可能なメンテナンス プロファイルは、最終製品に品質上の問題が現れるまで工具の摩耗が検出されないことが多い手動作業とは対照的です。