空気圧式 C フレーム プレスのサプライヤーとして、私は何年もメーカーと協力して、生産を遅らせ、ダウンタイムを増やし、利益を圧迫するパフォーマンスのボトルネックを解決してきました。信頼性が高く、しっかりと構築された印刷機を備えた製造現場が、避けられる微調整や定期的なメンテナンスの欠如によってパフォーマンスが低下しているのを見ることほどイライラすることはありません。過去 10 年間、私は小規模な金属プレス加工工場から大規模な自動車部品工場まで、何百もの施設を視察してきましたが、これらの機械の最適化には完全なオーバーホールは必要ありません。これは、空気圧システムの動作に逆らうのではなく、その動作に合わせて、科学に裏付けられた的を絞った調整が必要であることがわかりました。今日は、お客様が空圧 C フレーム印刷機を最大限に活用できるようにするために当社が使用している実践的で実行可能な手順を、当社が提供するさまざまなモデルに合わせた具体的なヒントとともに共有します。Cフレームシングルクランクプレス、Cフレーム ダブルクランクプレス、Cフレームメカニカルプレス、 そしてCフレームディープスロートプレス。
まず、多くのオペレータが見落としている基本事項、つまり圧縮空気システムの効率から始めることが重要です。空気圧プレスの性能は、動力を供給する空気によって決まります。わずかな漏れや圧力低下でも、サイクル タイムと出力が大幅に低下する可能性があります。私はかつて、20 トンのシングル クランク プレスを稼働しているクライアントと仕事をしたことがありますが、そのクライアントではサイクル タイムが 15% 長くなり、部品スタンピングに一貫性がなくなっていました。同社のエアラインを検査したところ、12 か所の小さな漏れが見つかりました。そのほとんどは、時間の経過とともに腐食した古い継手によるものでした。これらの漏れを修正し、一次空気レギュレーターをメーカー指定の 90 PSI (「出力を向上させる」ために上げていた 100 PSI ではなく) に調整したことで、サイクル タイムが設計仕様に戻り、空気使用量が 18% 削減されました。空気圧システムは生の圧力だけではなく、差圧で動作するため、これは大きな変革となります。プレスのバルブで一貫した圧力が発生していない場合、ピストンは設計された速度で伸縮できず、サイクルが遅くなり、力が不均一になります。
印刷機のモデルが異なると、空気圧を微妙に調整できます。たとえば、シングル クランク プレスは短いストロークに依存しているため、サイクルの開始時に鋭く一貫した圧力を加える必要があります。圧力が低すぎると、スタンプが弱くなります。高すぎると、クランクブッシュの摩耗が早くなります。ダブルクランクプレスは、ストロークが長く、幅が広いため、プレスの底部での力を維持するために、全ストロークにわたってより安定した圧力が必要です。ディープスロート プレスは、大型部品の加工用に設計されており、シリンダーまでのエア ラインが長いことが多いため、ライン内の圧力降下を補うために、プレス自体の近くにローカルの二次レギュレーターを追加することをお勧めします。機械式 C フレーム プレスを使用している場合は、部分的にフライホイールによって駆動されている場合でも、排出と側面の調整を空気圧アシストに依存しています。これらの小さな補助ラインのエア チェックを省略しないでください。
次に、シリンダーのメンテナンスはパフォーマンスのためには交渉の余地がありません。プレスのメイン シリンダーはその動作の中心であり、ピストン ロッドやシールのわずかな摩耗でも抗力が発生し、動きが遅くなり、力の出力が低下する可能性があります。シリンダーを毎月検査することをお勧めします。ピストンロッドに傷がないか確認し (小さな傷でもシールに引っかかる可能性があります)、明らかな漏れがない場合でもシールを 6 か月ごとに交換します。シングル クランク プレスのユーザーにとって、シリンダー ストロークが短いということは、シールの起動と停止のサイクルがより頻繁になり、より長く緩やかなサイクルを持つダブル クランク プレスよりも摩耗が早くなることがわかりました。プレスが伸びるよりも縮むのに時間がかかることに気付いた場合、それはシールまたは内部抗力が摩耗している典型的な兆候です。また、メンテナンス時にはピストンロッドに軽量の食品グレードの潤滑剤を使用します。石油ベースの潤滑剤はゴムシールを破壊し、膨張を引き起こす可能性があるため、決して使用しないでください。
もう 1 つの重要な分野は、可動機械部品の潤滑です。空気圧プレスには、同期して動作する多くのベアリング、クランク アーム、リンケージがあり、潤滑不良により摩擦が発生し、動力が奪われ、早期の摩耗が発生します。クランク駆動モデル (シングルおよびダブル クランク プレス) の場合、クランクシャフト ベアリングは特に重要です。 「空気圧」というとオイルが必要ないと考えて、これらの部品に注油を省略するクライアントを見てきましたが、それは間違いです。クランク アームはフル生産稼働中に高速で移動するため、適切な潤滑がないと摩擦により熱が蓄積します。その熱により金属が膨張し、C フレーム自体の位置ずれが発生し、各プレス ストロークの精度が低下します。クランク ベアリングには高圧の極温グリースを使用し、80 時間の運転ごとに適用し、クランク アームの遊びをチェックすることをお勧めします。遊びが過剰であると、たとえ力が正しいと感じていても、部品の位置合わせが一貫していないことを意味します。
調整はパフォーマンス低下の隠れた原因であることがよくあります。 C フレームの位置がずれていると、精度が低下するだけでなく、プレスが金型全体に均等に力を加えられないため、出力が最大 25% 削減される可能性があります。アルミのプレス加工で部品の変形にお困りのお客様とプレスを確認したところ、度重なる振動によりCフレームの取り付けボルトが緩み、上型が0.5度傾いていることが判明しました。大型のワークに対応するためにスロート領域が拡張されているディープスロート プレスの場合、位置合わせはさらに重要です。ラムとベースの間のわずかな位置のずれにより、金型の端にかかる圧力が不均一になり、部品の破損や金型の早期摩耗につながります。当社では、シンプルなダイヤルインジケーターツールを使用して、四半期ごとにアライメントをチェックします。ダイの周囲の 4 点でラムとベースの間の距離を測定し、すべての測定値が 0.002 インチ以内に収まるように取り付けボルトを調整します。空気圧と機械動力を組み合わせた機械式 C フレーム プレスの場合、フライホイールの回転がラムの動きと完全に同期する必要があるため、アライメントが重要です。ここでのミスアライメントはサイクルの不一致につながります。
金型のセットアップとメンテナンスは見落とされがちですが、プレスのパフォーマンスに直接影響します。たとえ最高のプレスであっても、金型が磨耗していたり、プレスラムとの位置が正しく調整されていなかったりすると、良好な部品を製造することはできません。ダイを交換するたびにダイの位置を確認し、ダイがラムとベースにしっかりと固定されていることを確認することをお勧めします。スタンピング操作の場合、金型が平行からわずかにずれていると、それを補うためにプレスにさらに多くの力を加える必要があり、エネルギー使用量が増加し、プレスの摩耗が早くなります。また、金型と部品の間の摩擦を軽減するために、金型の表面を定期的に研磨し、加工材料に適した潤滑剤 (たとえば、アルミニウムのスタンピングには軽いワックス、鋼には合成潤滑剤) を使用することをお勧めします。これにより、プレスシリンダーの負荷が軽減され、各ストロークが速くなり、機械コンポーネントへのストレスが軽減されます。
サイクルの最適化はパフォーマンスを向上させるための次のステップであり、速度と信頼性のバランスをとります。多くのオペレーターはプレス機をできるだけ速くサイクルさせるようにしていますが、それはクラッシュ、部品の欠陥、ダウンタイムの増加につながる可能性があります。ストローク速度が固定されているシングル クランク プレスの場合、バルブ タイミングを調整してクランク アームの位置と同期させることができます。これにより、必要なときに正確にラムを伸ばし、部品がスタンプされたら空気を無駄にすることなく素早く収縮させることができます。ダブル クランク プレスはストローク長が可変であるため、パーツ サイズに合わせてストロークを調整することで (毎回フル ストロークを実行するのではなく) サイクル タイムを大幅に短縮します。たとえば、深さ 1 インチの部品をスタンピングする場合、プレスのストロークを 4 インチフルに使う必要はありません。ストロークを短くすると、ラムの移動時間が短縮され、使用する空気の量が減ります。大型部品を扱うことが多いディープスロートプレスでは、無駄な動きを排除するためにプログラムできる多段階サイクル (位置合わせ、スタンプ、後退のためにわずかに伸ばす) を設定できます。私は常にクライアントに、ストップウォッチでサイクル時間をテストし、ストロークとバルブの設定を調整して信頼性の高い最短のサイクル（通常はデフォルト設定より 10 ～ 15% 速い）を得るようにアドバイスしています。
定期的なデータ追跡は、優れたパフォーマンスと優れたパフォーマンスを分ける習慣です。当社は、シンプルな圧力とサイクル タイム トラッカーの提供をクライアントに提供し始めました。シリンダーの空気圧、部品ごとのサイクル タイム、摩耗の兆候 (漏れや不均一なスタンピングなど) などのデータを毎週記録することをお勧めします。これは、大きな問題になる前に問題を発見するのに役立ちます。たとえば、1 か月にわたって空気圧が 5 PSI ずつ徐々に低下した場合は、ラインの漏れが発生している可能性があり、簡単に修正できますが、追跡しないとシールの破損につながる可能性があります。また、年に 2 回、完全な性能テストを行うことをお勧めします。フォース ゲージを使用してテスト部品を実行し、プレスが実際にどれだけの力を加えているかを測定し、それをメーカーの仕様と比較し、必要に応じて調整します。当社の C フレーム機械プレスの場合、このテストではフライホイールと空気圧アシストの間の同期をチェックし、すべてのサイクルにわたって一貫した力が得られることを確認します。
最後に、オペレーターのトレーニングの重要性を過小評価しないでください。完璧にメンテナンスされた印刷機であっても、オペレーターが正しく使用していなければ、性能が低下します。新しいオペレーターが「より多くのパワーを得る」ために圧力を高く設定しすぎたり、クランクベアリングの潤滑がなぜ重要なのか理解できずに忘れたりするのを見てきました。当社はすべてのプレス顧客に、操作だけでなく基本的なメンテナンスとパフォーマンスの最適化をカバーするオンサイトトレーニングを提供しています。各シフトの終わりにエアドレンバルブを閉じる（シリンダー腐食の原因となるラインから水分を除去するため）、プレス機に定格トン数を超えて過負荷をかけないなど、簡単なことが大きな違いを生みます。ディープスロート プレスのオペレーターにとって、C フレームに負担をかけないように大きくて重い部品を適切に配置する方法についてのトレーニングは非常に重要です。フレームに負担をかけると時間の経過とともに位置ずれが発生し、大規模な修理をしない限り修正するのは困難です。
結局のところ、空気圧 C フレーム印刷機の最適化とは、高価なアップグレードのことではなく、機械を最高のパフォーマンスで実行し続けるための、一貫した小さな細部に注意を払うことです。大量の小型部品用のシングル クランク プレス、大型でより複雑なスタンピング用のダブル クランク プレス、重労働用の機械プレス、特大ワークピース用のディープスロート プレスのいずれを実行している場合でも、基本原則は適用されます。つまり、エア システムのメンテナンス、シリンダーと可動部品のケア、すべての正確な調整、サイクルの最適化、パフォーマンスの追跡、チームのトレーニングです。
印刷機のパフォーマンスを向上させたい場合、ボトルネックのトラブルシューティングをご希望の場合、または当社が提供するモデルについて詳しく知りたい場合は、当社のチームにお問い合わせいただき、お客様の特定のアプリケーションについてご相談ください。当社はあらゆる規模のショップと協力して、お客様の生産ニーズに合ったカスタマイズされたソリューションを見つけます。
参考文献
- 空気圧プレスのパフォーマンスの最適化: 産業用途向けのガイド。流体力ジャーナル、2022 年。
- クランク プレスの調整とメンテナンスのベスト プラクティス。製造工学協会国際会議、2021 年。
- 空気圧機械の圧縮空気システムの効率。エネルギー省産業技術プログラム、2020 年。
- 空気圧シリンダのシールと潤滑の要件。米国機械学会 (ASME) B109 規格、2019 年。
