自動車用クランクシャフト向け多工程最終洗浄システム

ビッグバード・インダストリアル社製クランクシャフト多工程最終洗浄システムは、機械加工および油性研磨工程後の自動車用クランクシャフトの最終洗浄を目的として開発されました。本システムでは、組立前のオイルギャラリー、ねじ穴、およびすべての外表面から切削油、金属粉、油汚れ、微粒子状の残留物を除去します。

本装置は、設計・製造・据付・試運転を含むターンキーソリューションとして提供されます。

対応ワークピース

対応する自動車用クランクシャフト部品は以下のとおりです：

すべての加工物は、エンジン製造用途向け自動車用クランクシャフトです。本システムは、治具の交換、プログラムの調整、およびロボットの軌道修正により、追加のクランクシャフト仕様への手動切替が可能です。

自動混流生産

このシステムは、以下の機能を備えた自動混流生産をサポートする。

自動装填

• ガントリーロボットが自動的に加工物をローディングステーションのVブロック位置決め台座上に配置します。

• スライド駆動機構が加工物をロボットのピックアップ位置まで移送します。

• ロボットによる把持前に、センター穴のエアブローを行います。

• 既存の仕様に対応する加工物識別システム（スイッチ式）

• エラー防止機能：軸方向検出、径方向検出、および大端／小端の向き検出

• 電子インターロック付き安全ガード

ロボットシステム

• ABB IRB6700-200／2.6 6軸ロボット

• IP67保護

• 最大荷重100 kg

• ロボットグリッパーには自己保持機能を備えており、電源・空気圧の喪失時にも加工物が落下しません。

• 異なるワークピース仕様に対応するためのグリッパー手動交換

手動アンロード

• オペレーターがアンロードステーションでワークピースを取り外す

• オペレーター保護用安全光幕

• レーザーマーキング用ワークピース位置決め機構（レーザーマーカーは顧客提供）

多段階洗浄プロセス

このシステムは、8段階の自動化された工程で、複数の洗浄技術を組み合わせています。

工程1：ローディング（第1工程）

ガントリーロボットがワークピースをロードステーションのVブロック位置決め台に自動的に配置します。スライド駆動機構がワークピースをロボットのピックアップ位置まで移送します。ロボットはグリップ前に中心穴のエアブローを行い、その後ワークピースを洗浄チャンバー内へ移送します。

ワークピース仕様の切替時に位置決めブロックの手動交換が必要です。このステーションには、ワークピース識別（スイッチ式）、エラー防止機能（軸方向検出、径方向検出、向き検出）、および電子インターロック付き安全ガードが備わっています。

第2工程：超音波・スプレー洗浄（2ST）— 0.5 MPa

ロボットがワークを超音波洗浄ステーションのパレットに搬送します。パレットが下降し、あらかじめ洗浄液で満たされた洗浄槽にワークを完全に浸漬します。超音波洗浄（25 kHz）により、ワークの全表面および内部通路に付着した異物が除去されます。

超音波洗浄後、左右両側に設置されたスプレー噴射ノズルにより、ワーク表面をスプレー洗浄します。洗浄終了後、リフティング機構がワークを上昇させ、ロボットが次の工程へと搬送します。

工程3：高圧定点洗浄（3ST）——15～20 MPa（最大28 MPa）

ロボットがワークを高圧洗浄ステーションのパレットに搬送します。XYZ三軸モジュールがノズルの位置を制御し、ワーク両端の中心穴に対して高圧洗浄を行います。

中心穴の洗浄後、サーボモータがクランプアームを駆動し、ワークの両端のセンターでワークを把持するとともに、ロケーションピンがロケーションピン穴に嵌合します。パレットが下降し、クランプ機構がワークを指定角度まで回転させます。

XYZ三軸モジュールが、ワーク表面およびオイルギャラリーに対して定点洗浄およびスキャン洗浄（高圧）を行います。洗浄後、ブローオフノズルでワークを乾燥させます。その後、ロボットがワークを次の工程へ移送します。

スピンドルには、ストレートノズル、ファンノズル、角度付きノズルの3種類のノズルを自動交換する機能が備わっており、それぞれに対応したノズルホルダーが装備されています。

ステージ4：スプレーリンシング（4ST）

ロボットがワークをリンシング工程のパレットへ移送します。サーボモータがクランプアームを駆動し、ワークの両端のセンターでワークを把持するとともに、ロケーションピンがロケーションピン穴に嵌合します。パレットが下降し、クランプ機構がワークを指定角度まで回転させます。

XYZ三軸モジュールは、ワークピースの表面およびオイルギャラリーに対して定点洗浄およびスキャン洗浄を行います。洗浄後、ブローオフノズルでワークピースを乾燥させます。その後、ロボットがワークピースを次の工程へ搬送します。

スピンドルには、ストレートノズル、ファンノズル、アングルノズルの3種類のノズルを自動交換する機能が備わっています。

工程5：搬送ポイント（5ST）

ロボットが洗浄済みのワークピースを搬送パレット上に配置します。チェーンコンベアがワークピースを次の工程へ運びます。

工程6：熱風乾燥（6ST）

ワークピースおよびパレットは熱風乾燥工程へと搬送されます。ポジショニングシリンダがパレットを所定位置で固定します。シリンダが駆動してエアナイフをクランクシャフト全体に上下に移動させ、十分な乾燥を行います。

乾燥終了後、すべてのシリンダが元の位置に戻り、ワークピースは次の工程へと搬送されます。

工程7：真空乾燥（7ST）

ワークピースおよびパレットが真空乾燥ステーションへ搬送されます。位置決め用シリンダーがパレットを固定します。上部の可動式真空フードが下降し、パレットと密閉されたチャンバーを形成します。真空ポンプがチャンバー内を排気し、所定時間真空状態を維持することで、すべての表面および内部通路に残存する水分を除去します。

真空乾燥後、すべてのシリンダーが元の位置に戻り、ワークピースは次の工程へ搬送されます。

工程8：アンローディング（8ST）

ワークピースおよびパレットがアンローディング位置へ搬送されます。オペレーターがワークピースを取り外します。ワークピースの品種を変更する際には、パレット用ロケーティングブロックの手動交換が必要です。

ファンにより、ワークピース表面へ空気吹き付け（温度調整可能な加熱付）を行います。安全用光幕によりオペレーターが保護されます。また、ワークピースの位置決め機構により、レーザー刻印（顧客提供）のための正確な位置合わせが行われます。

高圧洗浄技術

本システムは、卓越した能力を備えた高圧洗浄機能を搭載しています：

技術的清浄度管理

自動車エンジン製造において、クランクシャフトのオイルギャラリーおよび表面の清浄度は、エンジンの信頼性および性能に直接影響します。

本システムは、厳しい清浄度要件を満たすように設計されています：

高度なフィルター管理（すべてのフィルターに磁石ロッドを装備）

このシステムは、粉体粒子の除去のために、すべてのバッグフィルターに磁石ロッドを組み込んだ多段階フィルター方式を採用しています。

フィルター機能：

• すべてのバッグフィルターに粉体粒子除去用磁石付きロッドを装備

• 機械の戻り流れポイントにおける磁気グリッド

• 生産を停止させることなく手動スイッチ／交換可能な詰まりアラーム

• 連続運転中のフィルター交換機能

スマート製造統合

このシステムは、包括的なデータ連携により、インダストリー4.0の要件をサポートします。

MESとの通信

• Ethernet RJ-45インターフェース

• MES連携用のオープンデータプロトコル

• 生産データのアップロードおよびダウンロード機能

オペレータインターフェース

• カラーディスプレイ付きシーメンスHMI

• 装置の状態および異常表示

• 音響・視覚アラーム（赤／黄／緑）

• 3段階パスワード保護付きPLCプログラム

• 日次保守のリマインダー（オペレーターによる解除不可、管理者の確認が必要）

制御システム

• SIEMENS S7-1500 PLC

• PROFINETバス通信（VFDおよびフィールドI/O対応）

• 電気部品の保護等級：IP54

• エネルギー監視用電力計の設定

アプリケーションケース

トータル洗浄ソリューション

ビッグバード・インダストリアルは、以下を含む包括的なエンジニアリングソリューションを提供します。

プロセス開発

• 自動車用クランクシャフトの部品分析

• 最終洗浄工程向けの洗浄プロセス設計

• 清浄度要件の評価

設備統合

• 多工程洗浄システム

• 超音波洗浄技術（25 kHz）

• 高圧洗浄システム（15～20 MPa、最大28 MPa）

• 真空乾燥システム

• コンベアおよびパレット搬送システム

• 自動ノズル交換システム

スマート製造連携

• MESインターフェース

• 生産データの取得

• エネルギーモニタリング

ビッグバード・インダストリアルを選ぶ理由

自動車用クランクシャフト実績

ビッグバード・インダストリアルは、自動車用パワートレイン部品向け高精度洗浄ソリューションを専門としており、主要自動車エンジンメーカー向けクランクシャフト最終洗浄において豊富な実績を有しています。

多工程洗浄技術

このシステムは、超音波洗浄、スプレー洗浄、高圧定点洗浄（15～20 MPa、最大28 MPa）、すすぎ、温風乾燥、真空乾燥を、コンパクトな8ステーション構成で1台に統合し、あらゆる異物を確実に除去します。

自動ノズル交換機能付き高圧洗浄

XYZ三軸制御による高圧洗浄機能を備え、直進型・扇形・角度付きの複数種類のノズルを自動で切り替えて、オイルギャラリー、中心穴、およびすべての表面を精密に洗浄します。

システムレベルのエンジニアリング能力

当社では、超音波洗浄、高圧洗浄、真空乾燥、MES連携までを含む、洗浄プロセスの開発から量産導入に至るまでのトータルソリューションを提供しています。

カスタマイズ型非標準エンジニアリング

各部品および生産ラインには、それぞれ固有の要件があります。ビッグバード・インダストリアル社は、以下の要素に基づき、カスタマイズされたエンジニアリングソリューションを提供します。

• 部品の構造および材質分析

• 洗浄プロセスの開発

• 専用治具および自動化装置の設計

• 工場レイアウトおよび生産フローへの統合

よくある質問

この洗浄システムで処理する部品は何ですか？

本システムは、自動車用クランクシャフト（長さ800 mm、旋回直径Φ250 mm、質量60 kg）向けに設計されており、エンジン製造工程に対応しています。

使用可能な洗浄圧力はどの程度ですか？

高圧洗浄は15～20 MPa（最大28 MPaまで可変）で実施し、インテリジェントVFD制御を採用。加えて、0.5 MPaのスプレー洗浄も行います。

どのような洗浄技術が統合されていますか？

このシステムは、超音波洗浄（25 kHz）、スプレー洗浄、高圧定点洗浄、スプレーすすぎ、熱風乾燥、真空乾燥を8ステーション構成で統合しています。

除去可能な汚染物質は？

オイルギャラリー、中心穴、およびすべての外表面から切削油、金属粉、油汚れ、微粒子残留物を除去します。

どの程度の清浄度が達成できますか？

全残留汚染量は10 mg以下、オイルギャラリー内の汚染量は3 mg以下、最大粒子径は0.6 mm以下であり、粒子サイズ帯ごとに厳格な粒子数制限が設けられています。

自動化生産との連携に対応していますか？

はい。このシステムには、ガントリーロボットによる自動搬入機能、ワークの自動識別、エラー防止機能、およびMESとの通信機能が備わっています。

標準的なサイクル時間はどのくらいですか？

ロボットによる搬入・搬出時間を含め、1個あたり180秒以内での処理を実現します（生産ラインの要件に応じてサイクルタイムはカスタマイズ可能です）。

自動車エンジン製造におけるクランクシャフトの最終洗浄

クランクシャフトの最終洗浄工程は、自動車用エンジン製造において、機械加工と組立の間で極めて重要なプロセスです。複雑なオイルギャラリー、中心穴、高精度の表面を備えたクランクシャフトは、切削油、金属粉、油分汚染物質、微細な残留物などを確実に除去するために、高度な洗浄技術を必要とします。超音波洗浄は、従来のスプレーウォッシュでは到達できない内部通路まで洗浄効果を及ぼし、高圧洗浄はあらゆる表面から頑固な汚れを徹底的に除去します。

クランクシャフト部品向け超音波・高圧洗浄

自動車用クランクシャフトは、複雑な形状、オイルギャラリー、高精度の表面を持つため、洗浄に特有の課題を抱えています。超音波洗浄は、内部通路や盲孔から汚染物質を効果的に除去し、高圧洗浄（15～20 MPa、最大28 MPa）は頑固な残留物の除去に必要な洗浄力を提供します。多段階洗浄工程と統合乾燥を組み合わせることで、汚染物質の完全除去と腐食防止を実現します。

部品保護のための真空乾燥技術

真空乾燥技術は、熱応力や水シミを発生させることなく、クランクシャフトの表面および内部通路から水分を完全に除去します。減圧環境下では飽和蒸気温度が低下するため、残留水分を効率よく蒸発させることができます。温風乾燥と併用することで、高精度表面への腐食や水シミのリスクを確実に排除します。

粉末粒子除去のための磁気ろ過技術

クランクシャフト洗浄における洗浄品質を維持するには、効果的なフィルトレーションが不可欠です。磁気分離器および磁気ロッド付きバッグフィルターにより、洗浄液中の鉄系粉体粒子を確実に除去し、ポンプやノズルの保護と安定した洗浄結果の確保を実現します。目詰まり検知アラーム付きの連続運転可能なフィルター交換機能により、生産停止を招くことなく継続運転が可能です。

技術仕様