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Dec 20, 2023

組立プレスの自動車用途

Questa stazione di pressatura semiautomatica installa cuscinetti e anelli elastici nella parte posteriore.

この半自動プレス ステーションは、車の後車軸にベアリングとスナップ リングを取り付けます。 写真提供：FEC株式会社

このプレスステーションでは、デフケースにベアリング、シール、ピニオンギアを取り付けます。 写真提供：FEC株式会社

インサート、圧着、スエージングなど、プレスで実行できるあらゆるプロセスは、さまざまな形式の自動車部品を組み立てるのに使用されます。 写真提供：アリエスエンジニアリング株式会社

自動車業界の生産量を考慮すると、ブッシュの挿入は自動化されることがよくあります。 ここではロボットがサーボプレスを管理しています。 写真提供：株式会社プロメス

力と距離の監視は、多くの自動車プレス用途の重要なコンポーネントです。 写真提供：シュミットテクノロジー

このプレス ステーションは、複数のモデルのドライブシャフトを組み立てるように設計されています。 写真提供：FEC株式会社

このプレス ステーションは、自動車部品にブッシュを挿入するために設計されました。 写真提供：アリエスエンジニアリング株式会社

自動車の組み立てというと、溶接ロボットや電動ナットランナーを思い浮かべる方が多いでしょう。 しかし、さまざまな自動車部品を組み立てるには、プレスという別の技術も同様に重要です。

空圧、液圧、電気、手動プレスは、ボール ジョイント、コントロール アーム、ステアリング ナックル、燃料レール、バス バー、ポンプ、ホイール スタッド、ブレーキ キャリパー、トランスミッション、ドア ロック、フリーズ プラグ、油圧モーター マウント、フロントガラス ワイパーの組み立てに使用されます。

プレス機は、ボールベアリングを鋳物に挿入するなどの大きな力がかかる用途や、速度計の針の取り付けなどの繊細な作業に使用されます。 また、セルフクリンチングファスナーやコンプライアントピン電気コネクタなどの部品の取り付けにも使用されます。

プレスで実行できるあらゆるプロセス (挿入、圧着、クリンチ、スエージング、リベット留め、ステーキング) は、さまざまな形式の自動車部品を組み立てるのに使用されます。 ユニークなアプリケーションもあります。 再生メーカーはプレス機を使用して自動車部品を分解し、再組み立てします。 別の自動車メーカーでは、溶接作業中に部品をしっかりと固定するためにプレスを使用しています。 圧力によりアセンブリの歪みが防止されます。

「自動車にはプレス作業が数多くあります」と、シュミット テクノロジー社の北米営業マネージャー、デビッド J. ザブロスキー氏は言います。 「当社のプレス機は、トランスミッション部品やステアリングコラムにベアリングやブッシュを挿入するために使用されます。…当社のプレス機の 1 つは、粉末金属部品にピンを挿入し、それが確実に保持されるようにかしめるために使用されます。…

「別のプレスは、自動ドア ロック用の静電容量センサーの成形用途に使用されています。…車の HVAC システムのブロワー ホイールは、モーターのシャフトに押し付けられています。」

金属鋳造品またはスタンピング品にブッシュを挿入することは、自動車用組立プレスの最も一般的な用途の 1 つです。 BalTec Corp のエグゼクティブバイスプレジデントである Charles A. Rupprecht 氏は、ブッシングは材料と生産量に応じて、どのタイプのプレスでも取り付けることができると述べています。エラストマー ブッシングを使用する少量の用途には手動プレスで十分です。 大量の用途で大型の金属ブッシングを取り付けるには、電動プレスが必要です。

動力源に関係なく、このような用途には C フレーム プレスが最もよく使用されます、と Aries Engineering Co. Inc. のセールス コーディネーター Michael T. Brieschke 氏は言います。プレスは前面が開いているため、さまざまなサイズの部品や部品に対応できます。手動またはロボットで積み降ろしできます。

切り替えを容易にし、ラムとシリンダーの過度の摩耗を防ぐために、ブリーシュケは 2 つまたは 4 つのガイドポストを備えたプレス設定を推奨します。

「ガイド付きシステムを使用すると、ダイセットを比較的迅速に交換できます」と彼は言います。

ブッシングを挿入するための工具は部品ごとに異なる場合があるため、これは重要です。 「真っ直ぐなブッシュでは、押し込める領域が非常に小さくなります」とブリーシュケ氏は言います。 「フランジ付きブッシュを使用すると、比較的広い面積が得られます。世の中には 10 億種類の異なるブッシュが存在します。」

プロメス社のグレン・ナウスリー社長は、機械製造業者はコントロールアームへのブッシングの取り付けなど、一見単純な用途の難しさを過小評価することが多いと語る。 これらのブッシングは、特定の距離、たとえば、部品上のデータムに対する相対的な位置、または別のブッシングからの距離まで押し付ける必要があります。 ただし、これらのデータは、部品が完全に組み立てられるまで使用できないことがよくあります。

問題を複雑にしているのは、コントロール アームのプレス加工や鋳造品は、必ずしも高精度の部品ではないということです。 組み立て中に曲がる可能性もあります。

ノースリー氏によると、その答えは、サーボ プレスを特別な測定治具と組み合わせて使用​​することです。 「サーボプレスは制御とフィードバックを提供します」と彼は説明します。 「あなたは完全に停止しようとしているわけではありません。

「ブッシングを所定の位置に打ち込むために部品を保持するだけの従来の治具は使用できません。ブッシングの位置を測定する内蔵プローブを備えた高精度の治具が必要です。

「ここで、[ブッシングを部分的に押し込み]、後退して部品を緩めることができます。次に、ブッシングがどの位置にあるかをプローブで測定します。その情報がコントローラーにフィードバックされるので、プレスが入ることができます」 「2 回目でパーツを完成させます。毎回、良いパーツを作ることができます。作りながらパーツを測定します。」

自動車業界の生産量を考慮すると、ブッシュの挿入は自動化されることがよくあります。 たとえば、BalTec は最近、人気のコンバーチブルのルーフを上げ下げするリンケージを組み立てるための自動リベットシステムを提供しました。 生産システム全体は、Baltec ラジアル成形機とカスタム サーボ プレス システム (Baltec 社製ではありません) を備えた 2 つのインデックス ダイヤルで構成されています。 プレスは自動的にブッシングをスタンピングに挿入し、最終組み立てのためにリベット締めシステムに送られます。

クモの巣フレームワークには複数のピボット ポイントがあるため、複数のブッシングが必要になります。 また、各コンバーチブルには 2 セットのリンケージ (右と左) が必要なため、体積が増加します。 実際、このシステムでは毎日約 15,000 個のブッシュが挿入されるとルプレヒト氏は言います。 プレスとリベット留めの両方の操作が監視され、リンケージがスムーズに回転することが保証されます。

Aries Engineering は最近、ピックアップ トラックのコントロール アームにブッシュを取り付けるロボット システムを設計しました。 1 台のロボットがコントロール アームのロードとアンロードを行い、もう 1 台のロボットがブッシングをロードします。 力距離の監視により、ブッシングの間違いのない挿入が保証されます。

「サイクルタイムは 18 ～ 23 秒です」と Brieschke 氏は言います。 「そのプロセスを手動で行うと 30 ～ 40 秒かかります。」

サーボ プレスを回転装置と組み合わせて使用​​すると、自動車部品が組み立てられているときでもその性能を測定できます。 たとえば、サーボプレスを使用してベアリングに荷重を加え、サーボモーターでハブを回転させてトルク値を測定することができます。 「抵抗がないことを確認したいのです」と、FEC Inc. のプレス システム スペシャリストである Keith Lowy 氏は言います。

ボールジョイントも一例です。 サーボプレスを使用してボールの周囲に材料を形成し、ボールを所定の位置に保持します。 成形作業の実行中に、サーボモーターがベアリングスタッドを回転させます。 特定の距離や力で押し付けるのではなく、「アセンブリ内で回転する部品によって生成されるトルク値で押し付けているのです」とロウリー氏は言います。

プレスは、燃料インジェクター自体を組み立てたり、完成したインジェクターを燃料レールに挿入したりするために使用されます。

燃料インジェクターは、燃料ポンプから加圧燃料が供給される電子制御バルブです。 インジェクターが通電されると、電磁石がプランジャーを動かしてバルブを開き、加圧された燃料が小さなノズルから噴射されます。 インジェクターへの通電が遮断されると、バネによってプランジャーがノズルに向かって押し下げられ、燃料が遮断されます。

エンジンの性能を最適化するには、スプリングが適切な量の力でプランジャーを押す必要があり、その力はインジェクター間で一貫していなければなりません。 残念ながら、精密なスプリングであっても、特定の高さで発揮される力の大きさは異なります。

力と距離のモニタリングを備えたプレスがこの問題を解決します。 プレス機は、所定のプリロード値が得られるまでスプリングを押し下げます、と Nausley 氏は説明します。 その時点でのばねの高さが記録されます。 インジェクターを組み立てると、その高さに合わせて押し込み深さが自動調整されます。 したがって、インジェクター スプリングは、あるユニットから別のユニットにわずかに多くまたはわずかに圧縮される可能性がありますが、それぞれが伝達する力は同じです。

完成したインジェクターは燃料レールに圧入されます。

「通常、そのためには空気圧プレスを使用します」とルプレヒト氏は言います。 「インジェクターが適切な深さまで挿入されていること、亀裂や歪みがないことを確認する必要があるため、その用途では上部ツールが非常に重要です。通常、プレス力を監視することをお勧めします。」

モニタリングにより、組み立て中の問題を即座に検出できます。 たとえば、力が予想よりも低い場合は、O リングが欠落していることを意味する可能性があります。 高すぎると、O リングが挟まれたり転がったり、接合部に破片が入ったりする可能性があります。 初期の力が非常に大きい場合は、インジェクターと穴の位置がずれている可能性があります。

同様の用途として、ブレーキ キャリパーへのピストンの取り付けがあります。 「キャリパーのピストンのシールが穴に引っかかって破れてしまうのはよくあることです」とローリー氏は説明します。 「シールの上での転がりを避けるために、ピストンを穴に挿入するときにピストンを回転させるサーボ プレスを使用します。」

ソリッドスチール製バンパーの時代は遠い昔に終わりました。 代わりに、今日の車両には大きなプラスチック製の鼻隠しが付いています。 より良い成形を行うために、フェイシアは通常、フォグランプ、牽引ヒッチ、カメラ、ソナーシステムなどを取り付けるための穴なしで製造されます。

代わりに、これらのデバイス用の穴は、力距離監視機能を備えたプレスを使用して打ち抜かれます。 単純なパンチング アプリケーションにとってプロセス監視は過剰だと思う場合は、もう一度考えてください。 フェンダーベンダーに乗ったことがある人なら、フロントまたはリアのフェイシアがどれほど高価であるかを知っています。

「力の距離を監視することで、部品が間違って取り付けられているかどうかをすぐに知ることができます」とブリーシュケ氏は言います。 「プレスは、特定の力に達したときに特定の位置になければならないことを知っています。これらの測定値のいずれかが曲線の外側にある場合は、何かが間違っています。部品が正しく取り付けられていませんでした。スラグは排出されませんでした。工具は正常に動作しませんでした。」破損した。

「ラムがホームポジションに戻るので、端材が出ません。」

自動車用途に最適なプレスは、プロセスを含む多くの要因によって決まります。 部品のサイズ、形状、材質。 寸法公差。 強制力の要件。 品質要件。 そして生産量。

押す操作に必要な力の量を計算する方程式は存在しますが、実際には大まかな推定値しか得られません。

「非常に多くの変数があります」とザブロスキー氏は指摘する。 「結果は大幅に異なる可能性があります。サンプル部品を入手して、監視された印刷機でテストする方がはるかに簡単です。」

ザブロスキー氏は通常、少なくとも 5 つのアセンブリを製造するのに十分な部品を顧客に要求します。 「理想的には、表面仕上げや寸法公差が結果に影響を与える可能性があるため、製品グレードの部品である必要があります」と彼は言います。

組立プレスの詳細については、www.assemblymag.com にアクセスして次の記事をお読みください。