How to Choose the Right Robotic Polishing Machine for Metal Parts

適切なロボット研磨機を選択することは、研削、バリ取り、研磨、その他の表面仕上げ作業を自動化しようとしている製造業者にとって重要な決定です。

しかし、ロボット研磨システムを選択することは、産業用ロボットを選択して研磨ツールを取り付けるだけの問題ではありません。

自動化された仕上げシステムの実際のパフォーマンスは、ワークピースの材質、部品の形状、表面要件、生産量、研磨工具、力制御、治具、集塵、ソフトウェアなど、多くの要因に依存します。

ある金属部品でうまく機能するシステムは、別の部品には適さない場合があります。

したがって、製造業者はロボット研磨装置に投資する前に、完全な生産プロセスを評価する必要があります。

1.ワークピースの材質を特定する

最初の質問は簡単です。

処理する必要がある材質は何ですか？

ロボットによる研削および研磨の一般的な材料には、次のものがあります。

• アルミニウム
• ステンレス鋼
• 真鍮
• 銅
• 鋼
• 鋳鉄
• 亜鉛合金

異なる材料は、研削および研磨中に異なる挙動を示します。

たとえば、アルミニウムは比較的柔らかく、研削圧の慎重な制御が必要になる場合があります。

ステンレス鋼は、必要な表面仕上げを実現するために、複数の研磨ステージが必要になる場合があります。

真鍮部品は、希望の外観に応じて、特定の研磨ホイールとコンパウンドが必要になる場合があります。

したがって、研磨工具、加工速度、接触力、研磨シーケンスは、実際の材料に応じて選択する必要があります。

2.部品の形状を理解する

ワークピースの形状は、ロボット研磨において最も重要な要因の1つです。

単純な平坦な部品は比較的処理が容易です。

複雑な鋳造品には、次のものが含まれる場合があります。

• 湾曲した表面
• 内部キャビティ
• 鋭いエッジ
• 狭いチャネル
• リブ
• コーナー
• 不規則な表面
• 複数の仕上げ領域

これらの機能は、ロボットのアクセス可能性に大きく影響する可能性があります。

ロボット研磨機を選択する前に、製造業者はロボットと研磨ツールが物理的に必要なすべての表面に到達できるかどうかを評価する必要があります。

CADデータに基づいたシミュレーションは、機器が製造される前に潜在的なアクセス可能性の問題を特定するのに役立つことがよくあります。

3.必要な表面仕上げを定義する

「研磨」は、アプリケーションに応じて非常に異なる意味を持つ場合があります。

製造業者はバリを除去するだけでよい場合があります。

別の製造業者は、高度に研磨された装飾的な表面を必要とする場合があります。

典型的な仕上げステージには、次のものがあります。

• バリ取り
  バリ、フラッシュ、鋭いエッジの除去。
• 研削
  ゲート、パーティングライン、鋳造マーク、過剰な材料の除去。
• 精密研削
  表面の一貫性の向上と粗研削マークの削減。
• 表面仕上げ
  制御されたテクスチャまたは外観の作成。
• 研磨
  滑らかさと視覚的な品質の向上。
• 鏡面研磨
  必要に応じて、非常に反射性の高い表面を生成します。

機器を選択する前に、顧客は必要な結果を明確に定義する必要があります。

重い材料除去用に設計されたロボット研削システムは、最終研磨に最適なソリューションではない場合があります。

4.生産量を評価する

生産量は、自動化ソリューションに大きな影響を与える可能性があります。

大量生産の場合、製造業者は、オペレーターの介入が限定された反復処理が可能な高度に自動化されたシステムから利益を得る可能性があります。

低生産量または高ミックス生産の場合、柔軟性がより重要になる場合があります。

システムは、複数のワークピースモデル、異なる治具、および異なる研磨プログラムを処理する必要がある場合があります。

したがって、製造業者は次のことを考慮する必要があります。

• 日次生産量
• 製品モデル数
• 生産サイクルタイム
• シフト構造
• オペレーターの関与
• 段取り替え時間

目標は、単に最も自動化された機械を購入することではありません。

目標は、実際の生産環境に合ったシステムを選択することです。

5.力制御の仕組みを尋ねる

ロボット研磨機を購入する際に最も重要な質問の1つは次のとおりです。

システムは接触力をどのように制御しますか？

研削と研磨は接触ベースのプロセスです。

圧力が高すぎると、ツールが材料を過剰に除去する可能性があります。

圧力が低すぎると、必要な欠陥が完全に除去されない場合があります。

ワークピースの寸法も、部品ごとにわずかに異なる場合があります。

力制御システムは、ツールとワークピース間の相互作用を監視し、これらの変動を補正できます。

これは特に次の場合に重要です。

• アルミニウムダイカスト
• 複雑な鋳造品
• 湾曲したコンポーネント
• 薄肉コンポーネント
• 装飾的な表面
• 高品質の研磨アプリケーション

したがって、さまざまなサプライヤーを比較する際に、製造業者は、システムに「フローティング」機能があるかどうかを単に尋ねるのではなく、実際の力制御技術を評価する必要があります。

6.適切な研磨工具を選択する

研磨工具は、システムのもう1つの重要な部分です。

プロセスに応じて、ロボット研磨機は次のものを使用する場合があります。

• 研磨ベルト
• 研削ホイール
• フラップホイール
• ワイヤーブラシ
• 研磨ホイール
• バフホイール
• 特殊研磨工具

異なるツールは、異なるレベルの材料除去と表面仕上げを提供します。

たとえば、ゲート除去には積極的な研削が適切である場合がありますが、最終研磨の前に、より細かい研磨剤が必要になる場合があります。

工具寿命も考慮する必要があります。

低コストの研磨工具は、頻繁な交換が必要な場合、必ずしも最も低い総生産コストにつながるとは限りません。

製造業者は次のものを評価する必要があります。

工具寿命 + 加工時間 + 表面品質 + 交換コスト

研磨剤の購入価格のみを見るのではなく。

7.治具と固定具を検討する

高度なロボットでも、設計が不十分な治具を補うことはできません。

研削および研磨中にワークピースは安定している必要があります。

優れた治具は、次のものを提供する必要があります。

• 安定した位置決め
• 再現可能なクランプ
• 簡単なロードとアンロード
• 研磨工具への十分なアクセス
• 加工エリアへの干渉を最小限に抑える

複数の製品を持つ製造業者の場合、柔軟な治具システムは段取り替え時間を短縮できます。

したがって、治具設計は、ロボットパス計画と合わせて検討する必要があります。

8.ロボットのリーチとペイロードを確認する

ロボットは、アプリケーションに対して十分なリーチとペイロード容量を持っている必要があります。

ただし、ロボットの選択は、これらの2つの仕様のみに基づいて行うべきではありません。

システム全体で次のものを考慮する必要があります。

ロボット + 工具 + スピンドル + 力センサー + ケーブルパッケージ + ワークピース

組み合わせた重量と動的な動きは、ロボットの適切な動作範囲内に収まる必要があります。

また、ロボットは、不適切な角度や過度の関節運動を引き起こすことなく、必要な加工エリアに到達するための十分な柔軟性が必要です。

9.マシンビジョンの要件を評価する

すべてのアプリケーションでビジョンが必要とは限りません。

ワークピースが非常に再現性の高い治具を使用して常にまったく同じ位置にロードされる場合、従来のポジショニングで十分な場合があります。

ただし、マシンビジョンは、次の場合にさらなる柔軟性を提供できます。

• ワークピースの位置決めが変動する
• 複数の製品モデルが処理される
• 手動ロードが必要
• 鋳造寸法が変動する
• 異なる向きを検出する必要がある

ビジョンシステムは、処理前にワークピースの実際の位置を決定するのに役立ちます。

力制御と組み合わせることで、ロボット表面仕上げプロセスをより適応性の高いものにすることができます。

10.集塵を無視しない

集塵は、ロボットによる研削および研磨における最も重要なサポートシステムの1つです。

金属部品の研削は、効果的に制御する必要がある微細粒子を生成する可能性があります。

したがって、自動化された研磨セルには、次のものが含まれる場合があります。

• 密閉された加工エリア
• 産業用集塵機
• ろ過システム
• ダクト
• 火花管理
• 監視システム
• 安全インターロック

アルミニウムの研削は、特定の条件下で微細なアルミニウム粉塵が燃焼の危険性をもたらす可能性があるため、粉塵管理に特別な注意が必要です。

したがって、集塵は、機器全体の設計の一部として評価する必要があります。

11.注文前に実際のワークピースをテストする

ロボット研磨ソリューションを評価する最も効果的な方法の1つは、顧客の実際のワークピースをテストすることです。

サプライヤーは次のものを評価できます。

• ワークピースの形状
• 材質
• バリの状態
• 鋳造欠陥
• 必要な研削深さ
• 表面粗さ
• 必要な研磨レベル
• サイクルタイム
• 工具選択

テストにより、提案されたシステムが要求された結果を達成できるかどうかを判断できます。

これは特に複雑な鋳造品に重要です。

機械はデモビデオでは印象的に見えるかもしれませんが、特定のコンポーネントには大幅なカスタマイズが必要になる場合があります。

12.機械価格だけでなく、総コストを評価する

初期の機械価格は、総投資の一部にすぎません。

製造業者は次のものも考慮する必要があります。

• 研磨剤の消費
• 電気
• メンテナンス
• 工具交換
• ロボットのダウンタイム
• オペレーターの要件
• 治具コスト
• 集塵
• スペアパーツ
• プログラミングと統合

わずかに高価なロボット研磨システムでも、より優れた安定性、長い工具寿命、簡単なメンテナンス、および高い生産効率を提供する場合、総所有コストは低くなる可能性があります。

13.将来の生産要件を考慮する

ロボット研磨機は、理想的には将来の生産ニーズをサポートする必要があります。

製造業者は、新しい製品モデルを導入したり、生産量を増やしたり、異なる表面仕上げを必要としたりする場合があります。

システムを評価する際に、次のことを尋ねてください。

• 新しい製品を追加できますか？
• 研磨プログラムを変更できますか？
• 追加の工具を統合できますか？
• 治具システムは異なるコンポーネントに対応できますか？

柔軟な自動化プラットフォームは、単一の製品を中心に設計されたシステムよりも長期的な価値を提供できます。

購入前の実用的なチェックリスト

ロボット研磨機を選択する前に、製造業者は次のチェックリストを使用できます。

ワークピース

• 処理されている材質は何ですか？
• 寸法は？
• 重量は？
• 形状は？
• バリや鋳造マークはどこにありますか？

プロセス

• 要件はバリ取りですか？
• 研削？
• 表面仕上げ？
• 研磨？
• 鏡面研磨？

生産

• 1日あたり何個生産されますか？
• いくつの製品モデルが必要ですか？
• 目標サイクルタイムは？
• 現在、どのくらいの人的労働力が必要ですか？

自動化

• 力制御が必要ですか？
• マシンビジョンが必要ですか？
• ワークピースはどのように配置する必要がありますか？
• 工具の摩耗はどのように管理されますか？
• 製品の段取り替えはどのように処理されますか？

安全

• どのような種類の粉塵が発生しますか？
• どのような集塵システムが必要ですか？
• どのようなエンクロージャーが必要ですか？
• どのような安全基準が適用されますか？

機器を選択する前にこれらの質問に答えることで、不適切な自動化ソリューションを選択するリスクを大幅に減らすことができます。

適切なロボット研磨機は完全なシステムです

ロボット研磨装置を購入する際に最も重要な原則は、ロボット単体ではなく、プロセス全体を評価することです。

高品質の自動化された表面仕上げソリューションは、次のものを統合する必要があります。

ロボット + 力制御 + 研磨工具 + 治具 + 制御システム + 集塵 + プロセスプログラミング

各コンポーネントが最終結果に影響します。

• ロボットは動きを提供します。
• 研磨工具は材料除去を実行します。
• 治具は位置決めを維持します。
• 力制御は接触を管理します。
• 制御システムはプロセスを調整します。
• 集塵は作業環境を管理します。
• プロセスプログラミングは、これらのすべてのコンポーネントを再現可能な生産操作に変えます。