自動車用シリンダーヘッド中間洗浄装置

ビッグバード・インダストリアル社製シリンダヘッド中間洗浄装置は、大型ディーゼルエンジン用シリンダヘッドの機械加工後の洗浄を目的として開発されました。本装置は、後工程へ進む前に機械加工で生じた残渣を除去し、手動での切替作業を必要としない完全自動マルチモデル生産に対応しています。

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

本装置は、大型ディーゼルエンジン用シリンダヘッドの複数種類のバリエーションに対応しています。

すべての対象部品は、大型ディーゼルエンジン向けシリンダヘッドのサブアセンブリです。本装置は、手動での切替作業を必要としない完全自動マルチモデル生産に対応しています。

自動混流生産

本システムは、以下の機能を備えた完全自動混流生産をサポートします：

QRコード認識

QRコードスキャナが部品のローディング時に自動的に識別情報を読み取り、その情報に基づいて適切な洗浄プログラムを選択します。記憶容量は最大256種類の部品番号に対応可能です。また、生産履歴のトレーサビリティを確保するため、追加で自動バーコードプリンタ（2台）を設置しています。

2個同時処理

このシステムには6軸ロボットが2台搭載されており、シリンダヘッドを2個同時に取り扱うことが可能です。サイクルタイムは2個で76秒（1個あたり38秒）であり、生産効率が2倍になります。

自動モデル切替

治具、ノズル、位置決め部品は、すべてのシリンダヘッド仕様に対応するよう設計されており、手動での調整は不要です。治具の定位面には自動洗浄機能が備わっており、切粉によるワークの損傷を防止します。

MESとの通信

このシステムは、自動車メーカーの一般的な技術要件に従い、MESと連携して生産追跡、データ取得およびステータス更新を行います。

多段階洗浄プロセス

このシステムは、2個のワークを同時に処理する9工程の自動洗浄プロセスで、複数の洗浄技術を統合しています。

工程1：ローディング（第1工程）

上流コンベアがワークを洗浄装置のローラコンベア（ローディングコンベア）へと搬送します。コンベアはワークを機械の入口まで運び、QRコードスキャナ（コグネックス製）によりワークの型式を識別します。

入口には2か所のワーク位置決めポイントがあります。リフト・ローテート機構が2個のワークを同時に持ち上げ、180°回転させることで、ロボットが2つのシリンダヘッドを同時に洗浄室へと把持できるようになります。ローディングコンベアにはPZRローラ構造を採用しています。

ローディング位置にオペレーター点検ステーションが設置されています。

工程2：乱流洗浄（2ST）——1.5 MPa

ロボット#1が2個のワークピースを把持し、あらかじめ洗浄液で満たされた乱流洗浄槽へ移送します。ロボットはワークピースの向きを柔軟に変更しながら、周囲のノズルから乱流を照射して、すべての表面を洗浄します。

工程3：ウォータージャケットプラグ洗浄（3ST）——1.5 MPa

乱流洗浄後、槽の排水バルブが開いて迅速に排水されます。その後、ロボットがワークピースを大口径ノズルの位置へ正確に配置し、冷却通路を確実に洗浄します。

工程4：定点洗浄（4ST）——1.5 MPa

ウォータージャケットプラグ洗浄後、ワークピースは固定位置ノズルパネル上に正確に位置決めされます。各ノズルはシリンダーヘッド上の対応する穴と精密にアライメントされ、すべての通路に的確な洗浄が施されます。ロボットがワークピースの向きを変更し、各面を対応するノズルパネルと正確に合わせるとともに、洗浄ポンプは次のサイクル向けに乱流タンクへの給水を継続します。

ステージ5：ウォータージャケット精密洗浄（5ST）——0.6 MPa

ロボット＃1がこの工程で、2個のワークピースを同時に位置決め用パレット上に配置します。シリンダーがノズルを押し出し、ウォータージャケットプラグ洗浄を実施するとともに、ワークピース全体の精密洗浄も同時に行います。本工程には2つの作業位置があり、これにより精密洗浄時間を延長できます。ロボット＃1が一方の位置にワークピースを配置している間、ロボット＃2が他方の位置から既に洗浄済みのワークピースを回収します。本工程には、独立した水槽・ポンプ・フィルター装置が備えられています。

ステージ6：固定ポイントブロードライ（6ST）— 0.2～0.4 MPa

ロボット＃2が部品を把持し、ブロードライステーションへ移送します。移送中に、ロボットは部品の姿勢を傾斜排水用に変更します。その後、ロボットは部品を固定ノズルボックスの位置に正確に配置し、すべての穴および通路に対してターゲットを絞ったブロードライを行います。各表面には対応するノズルパネルが設置されています。固定ポイントブロードライ終了後、ロボットは部品表面全体に対してスキャン式ブロードライを実行します。乾燥完了後、ロボット＃2は部品を機械出口の重力式ローラコンベア上に置き、同時にトランスファーバーが両部品を次の工程へ送り出します。

ステージ7：二次ブロードライ（7ST）

トランスファーバーが重力式ローラコンベアを介して2個の部品を二次ブロードライ室へ搬入します。上部シリンダがノズルボックスを押し出し、部品全体に対して固定ポイントスキャン式ブロードライを実施します。二次ブロードライ終了後、トランスファーバーが同時に両部品を次の工程へ送り出します。

ステージ8：真空乾燥（8ST）

搬送バーが重力式ローラー搬送機で2個のワークを真空チャンバー内に搬入します。上部の可動フードが下部の固定フードと密着して、密閉されたチャンバーを形成します。真空ポンプによりチャンバー内を減圧し、飽和蒸気温度を低下させて、部品表面に残存する水分を蒸発させます。真空乾燥後、チャンバーを大気開放し、フードを元の位置に戻したうえで、搬送バーが2個のワークを次の工程へと進めていきます。

ステージ9：アンロード（9ST）

搬送バーが2個のワークを重力式ローラー搬送機でアンロード工程へと搬送します。到着時に重力式搬送機が下降し、ワークをモータ駆動式搬送機へと移載することで、各ワークを下流設備へ個別に供給します。オペレーターによる目視検査ステーションが設けられています。アンロード用搬送機には、ワーク有無検出機能付きPZRローラー構造を採用しています。

技術的清浄度管理

高出力ディーゼルエンジンの製造において、内部通路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、各シリンダヘッド流路に対して厳格な清浄度要件を満たすよう設計されています：

高度なフィルトレーション管理

このシステムは、洗浄回路に3段階のフィルター方式を、高精度洗浄回路に2段階のフィルター方式を採用しています。

洗浄回路用フィルター（3段階）：

• ステージ1: ドラムフィルター — 1,500 L／分、50 μm、ステンレス鋼製メッシュ、自動逆洗機能およびチップカート付き

• ステージ2: 自動逆洗フィルター — 30 μm、逆洗式磁気分離器付き

• 第3段階： バッグフィルター — 900 L／分、10 μm、不織布製（予備1台＋使用中1台）、目詰まりアラーム付き

高精度洗浄回路用フィルター（2段階）：

• ステージ1: バスケットフィルター — 300 L／分、40メッシュ、ナイロンメッシュ、目詰まりアラーム付き

• ステージ2: バッグフィルター — 300 L／分、10 μm、不織布製（予備1台＋使用中2台）、目詰まりアラーム付き

フィルター機能：

• すべてのフィルターには、HMI上に表示される目詰まりアラームが備わっています。

• フィルター交換時に装置の通常運転に影響を与えない

• 切削液と切屑・廃棄物残渣の自動分離

• チップの処理が容易な可搬式チップカート

ロボットシステム

このシステムでは、2台のファナック製ロボットを採用し、2つのワークピースを効率的に同時に取り扱います。

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

• OPC UAプロトコル対応

• QRコードによるワークピース追跡

• 生産状況のリアルタイム更新

データ取得

• 設備異常監視（発生時刻・発生頻度）

• 生産台数およびサイクルタイムの記録

• 設備稼働率の追跡

• 電力消費量の監視（SIEMENSスマートメーター）

オペレータインターフェース

• 15インチTFTカラータッチスクリーン（最小）

• 中国語インターフェース

• ワークピース情報表示

• 洗浄プログラム選択

• 洗浄進捗状況の監視

• 温度・圧力表示

• 故障診断およびアラーム表示（トラブルシューティングガイド付き）

• タンク液面監視およびアラーム

スマート機能

• 所定の間隔で自動潤滑

• HMI上に自動メンテナンス通知を表示

• リモート診断機能

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

• シリンダヘッドの部品分析

• 洗浄プロセスの設計

• 清浄度要件の評価

設備統合

• 2個同時処理対応のロボット洗浄システム

• 乱流洗浄技術

• ウォータージャケット用プラグ洗浄システム

• 高圧定点洗浄

• 真空乾燥技術

• 多段階フィルター管理

• 自動化された材料処理

スマート製造連携

• MESインターフェース（OPC UA）

• QRコードによるトレーサビリティ

• 生産データの取得

ビッグバード・インダストリアルを選ぶ理由

大型エンジン部品分野における豊富な実績

ビッグバード・インダストリアル社は、自動車用パワートレイン部品の高精度洗浄ソリューションを専門としており、大型ディーゼルエンジン向けシリンダーヘッド洗浄において実績を有しています。

2個同時処理対応のロボットハンドリング

本システムには、シリンダヘッドを2個同時に取り扱えるFANUC製ロボットが2台搭載されており、1個あたりのサイクルタイムは38秒と高速で、OEEは95％以上を実現。大量生産に最適です。

多段階洗浄技術

このシステムは、乱流洗浄、ウォータージャケット・プラグ洗浄、定点洗浄、ウォータージャケット精密洗浄、ブローダイイング、真空乾燥を組み合わせることで、複雑なシリンダヘッド形状に付着した汚染物質を包括的に除去します。

システムレベルのエンジニアリング能力

当社は、洗浄プロセスの開発から量産導入までの一貫したソリューションを提供しており、ロボットハンドリング、高圧洗浄、真空乾燥、MES連携に対応しています。

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

当社の非標準エンジニアリング能力により、各洗浄システムを、対象部品の形状、サイクルタイム要件、清浄度基準、および自動化レベルに応じて最適化できます。

基準の遵守

すべての装置は、ISO 13849、IEC 62061（SIL3）、GB 5226.1および適用される中国国内および国際的な安全規格を満たしています。圧力容器は第三者検査機関による認証を取得しています。

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、大型ディーゼルエンジン用シリンダーヘッドのサブアセンブリ向けに設計されています。

除去可能な汚染物質は？

オイルギャラリー、燃料通路、吸排気ポート、冷却ジャケットなどに付着・残留する金属切屑、機械加工粉塵、切削油残渣および内部汚染物質を除去します。

ウォータージャケットやオイルギャラリーも洗浄できますか？

はい。本システムは、乱流洗浄、ウォータージャケット・プラグ洗浄、定点洗浄を組み合わせることで、ロッカーアームオイルギャラリー、燃料戻りギャラリー、オイル戻りギャラリー、吸排気ポート、冷却水ジャケットなど、すべての内部通路へ確実に到達します。

どの程度の清浄度が達成できますか？

ロッカーアーム油路 ≤0.4 mg；燃料リターン油路 ≤1.5 mg；オイルリターン油路 ≤7.3 mg；吸気／排気ポート ≤14.5 mg；冷却ジャケット ≤56 mg。

自動化された多品種混流生産に対応していますか？

はい。QRコード認識により適切な洗浄プログラムが自動選択されます。治具およびノズルはすべてのバリエーションに対応しており、手動での切替は不要です。

サイクルタイムはどれくらいですか？

このシステムでは、1個あたり≤38秒（2個で76秒）を実現し、8時間シフトあたり719個以上の良品生産をサポートします。

MESとの連携は可能ですか？

はい。OPC UA通信、QRコードによるトレーサビリティ、生産データの取得、およびMESインターフェースを完全にサポートしています。

大型ディーゼルエンジン製造におけるシリンダーヘッドの中間洗浄

シリンダーヘッドの中間洗浄は、大型ディーゼルエンジンの製造工程において、機械加工とその後の工程の間に位置する極めて重要なプロセスです。シリンダーヘッドは、複数のオイルギャラリー、燃料通路、吸気・排気ポート、冷却水ジャケットなど、非常に複雑な形状をしています。そのため、切削屑や加工油などの残留物を確実に除去するには、高度な洗浄技術が不可欠です。現代のエンジンメーカーでは、内部通路の清浄度について厳格な基準を求めており、これはエンジンの信頼性、燃費性能、および排出ガス規制への適合を確保する上で極めて重要です。

複雑なシリンダーヘッド形状に対応した乱流洗浄

乱流洗浄は、複雑なシリンダヘッド形状に対する優れた異物除去性能を発揮します。被洗浄部品を加熱された洗浄液に浸漬し、乱流を発生させることで、従来のスプレーウォッシュでは到達できない内部通路や盲孔にも洗浄液を届けます。ウォータージャケット用プラグ洗浄および定点洗浄と組み合わせることで、すべての表面および内部通路に残る機械加工残留物を確実に除去します。

ロボットによる二つの部品同時ハンドリングで大量生産を実現

ロボットによる二つの部品同時ハンドリングシステムは、短いサイクルタイムでの大量生産を可能にします。2台のロボットがそれぞれ1個ずつ、計2個の部品を同時に処理することで、1個あたり38秒という高速なサイクルタイムを実現しつつ、洗浄品質のばらつきを抑えます。QRコード認識機能および自動モデル切替機能と連携することで、手作業による介入なしに、複数の車種（モデル）を混在させた完全自動化生産をサポートします。

シリンダヘッド洗浄におけるフィルター技術

シリンダーヘッド洗浄における清掃品質の安定化には、高性能なフィルター装置が不可欠です。ドラムフィルター、自動バックフラッシュフィルター、バッグフィルターを組み合わせた3段階フィルター構成により、フィルター交換中も連続運転が可能です。フィルター精度は10μmまで確保され、洗浄液の品質維持に寄与し、再汚染リスクの低減と洗浄液寿命の延長を実現します。

技術仕様