コンベヤーおよび搬送システムはどのように現代の電気製造を支えているのか？

著者：黄小雷 | Benlong Automation

ベンロングオートメーションでは、各ターンキーラインの設計プロセスは搬送方法の計画から始まり、その後に各ステーションの設計に進みます。計画段階でコンベヤーの選択肢はありません。適切でないコンベヤーファミリーは、製造される製品に完全に適合するコンベヤーと比較して、コストと効率の面で損失をもたらす可能性があります。さらに、本記事では、低電圧電気機器の製造に使用する4種類のコンベヤータイプを紹介し、それらの詳細と製造コスト全体における役割を説明します。.

なぜ搬送層が実際のスループットを決定するのか

人々はコンベヤーを単に輸送手段、つまり物をポイントAからポイントBへ移動させるものと見なします。しかし、自動化された電気機器の生産においては、コンベヤーはより広範な役割を持ちます。良いコンベヤー設計はラインの速度を設定し、プロセス間のバッファを提供して遅い工程が速い工程の機能を妨げないようにし、汚染ケースをラインから分離するなどの役割を果たします。要するに、よく設計されたコンベヤーはラインの故障が発生する余地を与えません。そうでなければ、ロボットが部品を待って停止するなどの多くの機能不全が観察されるでしょう。そして、生産フローを効率的に組織するためには、いわゆるインターロックシステムを備えたフローを実装する必要があります。.

最も重要な考え方はインターロック付きフローです。適切に構築されたラインでは、ユニットはステーション間を自動的に移動し、各ステーションはインターロックされているため、故障や許容範囲外の結果が発生したユニットはライン全体を停止させることなく迂回されます。これがまさに私たちの MCCB自動組立・検査ライン が、単一のモールドケースが中間検査に失敗しても稼働し続ける理由です。搬送システムはこのノンストップ動作を可能にするものであり、良品ユニットが流れ続ける一方で不良品が脇に避けるためのバッファリングと迂回経路を提供します。.

電気設備で利用される4種類のコンベヤーシステム.

最良のコンベヤータイプというものは存在しません。各タイプは特定の課題を解決し、最も成功したシステムは複数のタイプのコンベヤーを組み合わせて使用します。以下に、私たちが最も頻繁に使用する4種類のコンベヤーの説明、それらの用途、および制限を示します。.

ベルトコンベヤーシステム：低価格製品とスムーズな運転。.

ベルトコンベヤは、PUまたはPVC製の連続したベルトを平らなプラットフォーム上に配置し、さまざまなアイテムを搬送します。このタイプのコンベヤは最もシンプルで安価であり、ばら積みや軽量のアイテムの輸送に最適です。ベルトは、電気ラインで小さな部品を組立セルに供給したり、ボウルフィーダーとピッキングポイント間でばら積み製品を搬送したり、検査窓を通過させたり、完成品を包装エリアへ優しく移動させるために使用されます。ベルトの滑らかな表面のおかげで、小さく不安定な部品をハンマーで叩くことなく停止させることができるため、そのような部品の搬送が可能です。ベルトコンベヤの制限としては、製品の蓄積、重い治工具パレットの移動、正確な停止・位置制御の実施には効果的に利用できない点があります。.

ローラーコンベヤライン：重いアイテムとゼロプレッシャー蓄積。.

多数のローラーを備えたローラーコンベヤシステムは、モーター駆動または重力によって動作します。この種のコンベヤは、包装、トレイ、治工具ボード、さらには重量のある要素など、平坦で剛性のある底面を持つ貨物の搬送に使用されます。ローラーコンベヤシステムは製品の蓄積能力に特徴があります。ゼロプレッシャーのローラー蓄積区間では、部品間の衝突なしに製品を集積できます。この設計により、繊細な組立品が保護され、上流ラインで短時間停止があっても下流ステーションの作業における製品移動のポリシーとして機能します。MDRゾーン。.

スケルトンフレームコンベヤライン：精密組立のバックボーン

の スケルトンフレームコンベヤライン, 中国の工場現場ではキールラインとして知られ、剛性のあるアルミ押出しフレーム上を走るモジュラーのフラットトップまたはスラットチェーンです。この装置の機能は、製造プロセス中に部品を正確に保持する治工具パレットや治具を引っ張ることです。剛性フレームと信頼性の高いチェーンの組み合わせにより、パレットは持ち上げられ、位置固定され、ロボットやプレスが千分の一インチの精度で作業できるステーションに配置されます。装置に使用される材料は、リベット打ち、接着、溶接作業に関わる油、接着剤、熱に耐性があります。ベルトは搬送用、ローラーは蓄積用に使用される一方で、キールフレームチェーンは精密な位置決めを目的としています。.

ダブルスピードチェーンコンベヤ：ハイブリッド組立のワークホース

の ダブルスピードチェーンコンベヤ, 中国語でスピード増倍チェーンと呼ばれるこのチェーンは、電子機器グレードの組立において最も重要なファミリーの一つと言えるでしょう。パレットは独自のチェーンで駆動されるローラー上を移動し、その構成によりパレットはチェーンの想定速度の約2倍から2.5倍の速度で動きます。この構造の美点は蓄積機能にあります。空気圧またはサーボストッパーがパレットを保持しても、チェーンは製品に影響を与えることなく動き続けます。したがって、全体のプロセスは自由に進行し、製品に悪影響を及ぼしません。この一定の往復動作は、手動ステーションと自動ステーションが混在する場所で非常に有用であり、サイクルタイムが継続的に変化する場合や、製品のエージングやバーンインループが必要なプロセスで、多数の製品が一括で滞留する状況に適しています。.

製品に合わせたコンベヤーおよび搬送システムの選定

適切なレイアウトは、端から端まで同一のコンベヤータイプで構成されることはありません。製品のサイズ、重量、リズム、清潔度に基づいて意図的に選ばれた組み合わせです。以下は、Benlongが最も頻繁に装備する3つの製品ファミリーにおけるミックスの変化例です。.

回路遮断器：MCB、MCCB、RCCBライン

ミニチュア回路遮断器は小型で軽量、高速生産が特徴で、多くの場合、1ユニットあたり約90秒のリズムで、多数の短いステーションと手動および自動作業の組み合わせで生産されます。このプロファイルは、組立を通じてツーリングパレットを運ぶダブルスピードチェーンのスパインを直接指し示し、小部品を供給するベルトフィーダーと、テストおよび梱包前にバッファを作るローラー蓄積が組み合わされます。検査およびテストセクションは特に重要で、複数のステーションで並列テストを行うことでコンベヤーのコスト回収が可能となります。当社の MCB検査用コンベヤー はまさにこれを実現し、同じ搬送哲学が当社の インテリジェントMCB自動生産ライン および専用の MCB自動試験ライン.

成形ケース回路遮断器は計算方法を変えます。MCCBの筐体は大きく重く、装置は200キログラムを超えることもあり、ステーションにかかる機械的負荷も高くなります。ここではスケルトンフレームチェーンが使用され、セグメント間にローラートランスファーが挿入され、不良品は組立ラインから逸脱されます。重い遮断器用のパレットを強固かつ弱く設計することは、最も一般的かつ高価な計画ミスの一つです。軽量MCBパレット用のフレームを選ぶと、MCCB装置には信頼性がありません。.

EV充電スタンド：大きく、高く、重い筐体

充電スタンドの取り扱いは全く異なる問題です。1台あたり最大200kgの重さがあり、高さは2mに達し、約1平方メートルの面積を占めます。これは単にコンベヤーに載せることができないことを意味します。このため、DC充電スタンドのラインは非常に堅牢なフレームワークに依存し、重負荷用のコンベヤーシステム、高容量ホイスト、組立と試験エリア間でキャビネットを輸送するローラー、およびゾーン間の物流ループを完結させるAGV装置を使用する必要があります。スタンドはキャビネット組立、電源モジュール、コンタクターおよびリレーの取り付け、配線ハーネスの敷設、そして最終的なエンドライン試験の工程を経るため、コンベヤーシステムは重心が高い荷重を安全かつ安定的に扱い、製品をステーション間で搬送しなければなりません。弊社の DC充電スタンド自動生産ライン はこれらの搬送要素をロボットハンドリングと組み合わせて、重い筐体を手作業で持ち上げることなく工場内を移動させます。.

エネルギーメーター：小型、PCBAベース、清潔さに敏感

スマートエネルギーメーターは、電気自動車に搭載される充電ステーションとは全く異なります。これらの機器は小型で、製品製造の過程で静電気や清潔さが非常に重要な複雑な部品で構成されており、耐電圧試験、校正、封印、エージングが含まれます。ここでの最適な解決策は、組立時に露出した基板を優しく扱うための帯電防止ベルト区間と、長時間のバーンインおよび信頼性試験を含む組立とエージング工程を支援し、多数の機器をパレットにまとめることができる二重速度チェーンの組み合わせを利用することです。弊社の 三相エネルギーメーター自動生産ライン は、PCBA洗浄、高電圧試験、半自動校正、統合エージングベンチを通じてまさにこの種の混合搬送を実現しています。.

ベンロングが複数の搬送システムを一つのラインに融合する方法

実際の生産ラインではハイブリッドシステムが採用されており、エンジニアリングは異なる種類のコンベヤー間で製品をスムーズに移送することに依存しています。具体的には、典型的なローラーコンベヤーの運用はベルトフィーダーから始まり、速度チェーンシステムを含み、ローラーコンベヤーバッファーを経て試験セクションに進み、最後に大型ユニットをスケルトンコンベヤーに移して圧力および容量試験を行います。運用は空のパレットと梱包箱を自動誘導車（AGV）システムで倉庫に届けることで終了します。ベルトからチェーン、次にローラーコンベヤー、そして最終的にAGVシステムへの移行は故障の潜在的なポイントを生み出します。.

搬送層全体を結びつける三つの要素があります。まず、パレット返却ループが治具を循環させ、ラインがキャリア不足に陥らないようにします。第二に、 自動搬送システム は制御層の性能に依存しており、センサー、PLC、サーボ駆動のストッパーがリアルタイムで停止、持ち上げ、分岐を調整します。第三に、バーコードトレーサビリティがライン全体にわたり、各ユニットをMESのプロセスおよびテストデータに結びつけます。これらが一体となって、個別のコンベヤー群を単一の自己管理フローに変えます。この同じ統合ロジックが当社の ロボットシステム統合 の作業を推進しており、コンベヤーとロボットが単一のタイミング感覚を共有しなければなりません。.

チェックリスト すぐに これらの 選択 企業が a 調達 マネージャー

組立ラインに適したコンベヤーシステムを選ぶために機械工学の学位は必須ではありません。代わりに、サプライヤーがシステム全体の設計を行うために役立ついくつかの質問に答える必要があります。価格問い合わせの前に、以下の情報を提供できるようにしてください：

製品特性。1キログラムの製品と200キログラムの製品では、フレームやプラットフォームの要件が異なります。.

タクトタイムとサイクルタイム。1シフトあたりの生産量がコンベヤーチェーンの速度と並行作業のテスト数を決定します。.

手動対自動の比率。人とロボットが操作するコンベヤーは通常、チェーンの速度を2倍にする必要があります。.

蓄積要件。コンベヤーは製品の蓄積を許容しなければなりません。.

システムの設置面積。コンベヤーの曲がり、下降、昇降機、側面コンベヤーの適用が、システムの特定区間に適用可能なコンベヤータイプの選択を決定します。.

環境。製品が使用される環境に注意してください。一部の部品は静電気に敏感です。.

トレーサビリティ。バーコード技術については早めに検討してください。.

柔軟性の可能性。運用モードを変更できるコンベヤーシステムを選ぶ方が望ましいです。.

適切な搬送ソリューション選択の重要性

ほとんどの搬送問題はハードウェアの問題ではなく計画段階に起因します。搬送におけるいくつかの誤りは簡単に回避可能です。.

最も一般的な誤りは、操作を簡単にするためにシステム全体で同じコンベヤーシステムを選択することです。これは理にかなっているように見えますが、用途に合わないコンベヤーを使用すると長期的に問題が発生します。その一例として、パレットを置くためにコンベヤーベルトを使用したり、工具の輸送にキールフレームを使用したりするケースがあります。次に、蓄積を考慮しないことがあります。これは、あるステーションが停止すると、すべての上流および下流のステーションも停止することを意味します。三つ目の誤りは、重い物品に対してパレットタイプやフレームのサイズを小さく見積もることです。これにより、位置精度の問題が確実に発生します。四つ目の誤りは、リターンループを忘れることです。これが行われると、作業者は要素を手動で戻さなければなりません。五つ目でかなり一般的な誤りは、コンベヤーシステムを他のすべての設備に次ぐ二次的なものとして扱うことです。コンベヤーの選択はすべての前に行うべきであり、他のすべては正しいコンベヤーの選択に依存しています。.

なぜ大量生産メーカーにとって適切なコンベヤーの選択が重要なのでしょうか？

インド、トルコ、ブラジルなどの急速に発展する市場で事業を展開する卸売業者は、非常に好調です。これは、受注がすべて大口かつ繰り返しであるためであり、ビジネスの生産性はコンベヤーの種類に依存しています。適切なコンベヤーを使用しないと頻繁に停止が発生し、数値には現れない損失を招きます。さらに、柔軟性を持ち、複数の製品ラインに対応する専門的なコンベヤーシステムを使用することが重要です。.

適切なコンベヤーパートナーの選択

コンベヤーベルト、ローラー、スケルトンフレーム、ダブルスピードチェーンは代替品ではなく、完璧に設計された生産システムにおける補完的なコンポーネントです。その生産プロセスの各要素は、生産性を最適化するために適切な位置に配置されなければなりません。実際には、経験豊富なインテグレーターが最適なコンポーネントの受け渡しポイントを提供し、必要な調整と制御を達成するために適切な監視メカニズムを使用する必要があります。回路遮断器、電気自動車充電ステーション、エネルギーメーターの製造施設にとって、この完璧な組み合わせを見つけることは、メカニズム全体のスループットレベルの限界を定義する最も重要な課題の一つです。.

Benlong Automationは2008年から低電圧電気製品メーカー向けに混合コンベヤーシステムを開発しており、簡素化されたMCB組立用のスパインから充電ステーションや制御可能なエネルギーメーターの生産用の完全自動ラインまで手掛けています。新しい生産ラインの構築や既存ラインの最適化に取り組んでいる場合、当社の専門家が製品および容量要件に適したあらゆるコンベヤーソリューションを検討いたします。.