ファスナープレス機の最新事情 | PEM Japan

ファスニングの決定は、家電製品の設計の初期段階から組み立て、最終的には製品の性能にまで影響します。どのハードウェアを指定するか、どの装置が最も効率的、安全、費用対効果の高い取付けを実現できるかなど、ファスニングの決定にはさまざまな要素が含まれます。

セルフクリンチングファスナーは、ハウジング、サービスドア、プレート、内部電子機器や回路などのコンポーネントを取付けるために、家電製品のさまざまな場所で使用されています。数十種類・数千のバリエーションを持つこれらのファスナーは、薄い金属板に永久的に取付けられ、相手側のハードウェアに永久的なネジ山を提供します。このタイプのファスナーの取付けは、最終生産時ではなく組立時に行われることがほとんどです(家電メーカーの金属加工業界は、この金具の最大のユーザーです)。相性の良い技術や操作オプションに支えられた適切なプレス機を選択することで、取付けに大きな差が生まれます。

セルフクリンチングファスナーを取付けるためのプレス機に通ずる唯一の共通点は、ファスナーがアセンブリの一部となるために必要な圧搾力を提供することです。その他の要素は非常に多種多様で、小規模な作業用の比較的ベーシックなものもあれば、大量生産用のものは、プログラム可能な電子機器とユーザーフレンドリーな制御を備えた高度なものもあります。さらにロボットを組み込むことができ、安全技術も標準装備されています。

どのタイプのプレス機を使用するか決定する際に考慮すべき事項としては、全体の作業量、ファスナーのサイズとアプリケーションごとに何種類のファスナーを取付けるか、取付けポイントの中心から端までの距離(これにより必要なのど厚が分かります)、取付けに必要な挿入力、製品のサイズと構成、予算パラメーターなどがあります。

最もシンプルなプレス機は、ポータブルハンドツールで、通常わずか10ポンド(約4.6kg)の重量で最大6,000ポンド(約26.7kN)のラム力を達成することができます。これらのハンドプレス機は、統一サイズとメートルサイズのセルフクリンチングナットとスタッドを取付け、適切なパンチとアンビルを活用して所定の位置にはめ込むことができます。

大型のスタンドアローン型マニュアルプレスシステムは、操作速度を上げるために調整可能なストローク長を備えており、500ポンド(2.2kN)から12000ポンド(53.3kN)のラム力を提供することができます。また、工具の交換が容易なため、短納期の生産も効率的に行えます。

より高度な製品では、自動プレスが大量のファスナー取付けを迅速に行うことができます。供給速度は手動挿入の5~6倍で、絞り動作はシートの厚さや硬さ、ファスナーの高さのばらつきを補正するために調整可能です。これらのプレス機は、最大2,750ストローク/時のサイクルレートで、400ポンド/2.7kNから16,000ポンド/71.2kNのラム力を発揮することができます。

セルフクリンチングファスナーを取付けるためのプレス機は、家電製品の組み立てを行う自動化生産ラインの最も有利な場所に設置することができます。生産範囲によっては、1つのモデルだけでなく、自動プレスと手動プレスを組み合わせて作業セルに設置することで、より確実にファスナー取付けのニーズを満たすことができると判断するユーザーもいます。

近年ではファスナーの取付けプロセスを最適化するために、プレス技術や操作ソフトウェアにいくつかの新しいイノベーションが登場しました。以下はその例です。

• ロボット工学:ロボット工学の導入は、ファスナーアプリケーションでは比較的新しいものです。ファスナー取付けプレス機で使用するためにロボットを適応させることで、全工程の自動化と合理化という目標が達成され、事実上の無人運転が可能になります。

最新のロボットはコンピューター駆動であらゆるアプリケーションに対応することができ、プレス機と同期させてファスナーの取り付けポイントにパーツを設置することができます。標準的なロボットアームは、6軸の動きと40インチのリーチで最大限の柔軟性を提供することができ、あらゆる家電製品のアプリケーション要件に対応することができます。中にはタッチスクリーンコントロールが装備されているユニットもあり、簡単に操作を行うことが可能です。

• 安全システム:安全システムはほとんどの自動ファスナー取付けプレス機に標準装備されていますが、その設計と効果は様々です。新しい安全システムは、迅速で正確なセルフクリンチングファスナーの取付けを保証しながら、潜在的な事故や怪我の削減、オペレーターの安全性向上、製品の損傷リスク回避を達成できるよう設計されています。「後付け」や付加機能としてではなく、プレス機の不可欠な要素として設計された安全システムこそ、本当に信頼できるものです。

特に金型が安全回路の一部になるような、導電性のアプローチを採用した安全システムには注意が必要です。この装置では、プレスが導電性の被加工物に接触して安全回路を完成させると、ファスナーを取付けるために高ブーストになります。もしオペレーターの指輪や汗ばんだ手など導電性の接触があれば、プレスはハイブーストになり、怪我につながる可能性があります。非金属の製品を使用する場合、製品を保護するために安全装置を完全にオフにし、動作不能にする必要があります。その結果、プレスはダブルステップモードで運転しなければならず、生産性に悪影響を及ぼします。

効果的な統合安全システムは、すべての運転モードで作動し(最初のステップを安全ストロークとして確立)、単一故障許容設計によってシステムの動作が損なわれることはありません。その他のシステム要素としては、二重の安全弁、同期化された安全センサー、二重インプットによる変換器フィードバック、システムリセットが必要です。

• ソフトウェアの操作:全自動プレスシステムは、生産性、安全性、品質を向上させるために設計されたソフトウェアによって日々進化し続けています。

最新の例としては、ファスナーレングスモニタリング(FLM)があり、システムによって短すぎたり長すぎたりするファスナーにフラグを立てて排除します。スマート滞留/荷重検証は、低荷重で、信頼性が高く、一貫性のある確実なファスナー取り付けを保証します。ソフトタッチは、前例のないラム速度制御とやさしい接触により製品保護を強化し、ノイズを低減します。セットアップ・アクセス・コードは、3つの「フェールセーフ」レベルを備え、任意の取付けパラメーターを維持します。さらに、アップグレードされたメンテナンス診断がトラブルシューティングとサービスを提供します。

• 特殊工具:従来、バックフランジやリセスなどの特殊な取り付け条件を持つ部品ではアクセスが制限されるため、自動プレス機によるセルフクリンチングファスナーの取り付けは不可能でした。しかし、「インサイドアウト取付け」用のボトムフィードクリンチングナット工具など新しい工具の開発により、ファスナーの数量が十分であれば手動から自動プレスに切り替えることができるようになりました。

•金型内ファスナー取付け:ポータブルシステムは、スタンピングプレス(適切な金型)と連動して、家電部品のスタンピング工程でセルフクリンチングナット、スタッド、およびスペーサーを取付けることができるようになりました。これにより、1つの金型内で2つの作業(プレス加工とファスナー取付け)を同時に行うことができるようになり、これまでにない機能が実現されました。ユーザーからは、生産性、品質、コストの向上が報告されています。

当社の金型供給システムは、金型やスタンピングプレスとのインターフェースにマルチピンツイストロックコネクターを使用することで、事実上の「プラグ&プレイ」を実現します(操作に必要なのは、標準的110Vコンセントとショップエアのみ)。柔軟性を求める業界の声に応え、システムは1回または複数回の挿入に設定できるよう設計されており、通常プレス機の速度に合わせることが可能です。

オペレーターは、タッチスクリーン(セットアップと操作用)および故障/ヘルプ画面のライブラリのガイドに従って操作を行います。標準インプレスの取り外し可能ツールは複雑なワークピースを扱うことができ、一般的にはアクセスできないと考えられている領域にも到達できるほどの適応性を提供します。また、アプリケーションに応じたカスタマイズも可能です。

当社の金型供給システムは、金型、ファスナー供給システム、金型検知システムで構成されています。金型の設計から取付け、社内トレーニングまで、お客様を全面的にサポートします。

より安全で速く、多くの機能を備えた装置を開発するために、今後もプレス業界のさらなる技術革新が予想されます。技術の進歩が加速する今、最も適した機械でファスナーの取付けを行い、生産効率と経済性を最大限に高めるためには、経験豊富なメーカーに相談することが効果的です。

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