新エネルギー車向け統合型E-ドライブハウジングロボット洗浄システム

ビッグバード・インダストリアル社が開発した統合型E-ドライブハウジングロボット洗浄システムは、新エネルギー車用電動パワートレイン製造においてアルミニウム製ハウジングを機械加工後に洗浄する用途を想定しています。最終組立前の機械加工および鋳造残留物を除去し、複数のワークピース仕様に対応する自動工具交換機能を備え、マルチモデル生産をサポートします。

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

本システムは、新エネルギー車向けのさまざまな統合型E-ドライブハウジング仕様に対応可能です：

すべての加工対象物は、新エネルギー車向け電動パワートレイン用アルミニウム製ハウジングです。このシステムは自動工具交換機能を備えており、治具ライブラリーシステムにより、複数の加工対象物バリエーションに対応します。

自動工具交換と多品種混流生産

このシステムは、以下の機能を備えた完全自動の多品種混流生産をサポートします：

QRコード認識

COGNEX製QRコードスキャンシステムが、加工対象物のローディング時に自動的に識別情報を読み取り、QRコード情報に基づいて適切な洗浄プログラムを選択します。

ビジョン検査システム

COGNEX製ビジョンシステムが加工対象物の種類と向きを判別し、ロボットによる正確な把持・ハンドリングを支援します。

自動工具交換

各ロボットには自動工具交換装置（スタブリ）および4セットの治具を収容可能な治具庫が装備されています。システムはワークの識別に基づいて治具を自動で交換するため、手作業による介入なしに、マルチモデル生産をシームレスに実現します。

3台ロボット構成

このシステムでは、協調動作する3台のファナック製ロボットを採用しています。

• ロボット1： 乱流洗浄＋回転式高圧洗浄

• ロボット2： 超音波洗浄搬送＋定点高圧洗浄

• ロボット3： 一次すすぎ処理＋二次すすぎ＋ブローダイアリング

多段階洗浄プロセス

本システムは、11工程からなる自動化された洗浄プロセスに、複数の洗浄技術を統合しています。

ステージ1：ローディング

自動ラインの天井ガントリーロボットが、ワークピースを洗浄装置のローディングパレットに自動で載せます。コンベアシステムがワークピースとパレットをロボットのピックアップ位置まで運搬します。

ローディングステーションの特長：

• ワークピース識別のための自動QRコードスキャン（コグネックス）

• ワークピースの種類および向き認識のためのビジョンシステム（コグネックス）

• 両手スタートボタン、非常停止ボタン、安全光幕

• ロボットによるパレット取り外し後の空パレット定位座への自動エアブローオフ

• 手動ローディングと自動ローディングの両モードに対応

• パレットの自動循環のため、両端にリフティングローラーコンベアを装備

ステージ2：乱流・定点洗浄（1.5 MPa）

ロボット1が部品を把持し、あらかじめ洗浄液で満たされた乱流洗浄タンク内へ移送します。ロボットはノズルから噴出する乱流を部品の全表面に当てられるよう、部品の姿勢を柔軟に変更します。

乱流洗浄中、ロボットの治具がウォータージャケットの穴プラグを嵌合させ、洗浄時にアルミニウムチップがウォータージャケット内部へ侵入するのを防ぎます。

乱流洗浄後、ドレインバルブが開いて迅速に排水します。その後、ロボットが部品を、部品の穴配置に応じて配置された固定式ノズルボックスの位置へ移動させます。ロボットは部品の姿勢を順次変更し、各面を対応するノズルパネルと正確に合わせることで、すべての穴に対して的確な洗浄を行います。

洗浄終了後、ロボットが部品を次の工程へ移送します。この際、移送中に傾斜排水が行われます。また、洗浄ポンプは引き続き乱流タンクへ洗浄液を供給し、次の部品の処理に備えます。

ステージ3：回転式高圧洗浄（40 MPa）

ロボット1がワークを回転式高圧洗浄ステーションへ搬送します。回転式高圧ノズルにより、ワークの対象部位に40 MPaの洗浄力を供給します。洗浄後、ロボットは傾斜排水しながらワークを次の工程へ搬送します。

ステージ4：超音波洗浄

ロボット1がワークを超音波洗浄ステーションの位置決めパレットへ搬送します。超音波槽のカバーは洗浄中に自動で閉じられます。このステーションには2つのポジションがあり、各ワークに対して2回の超音波洗浄サイクルを実行できます。

超音波洗浄後、ロボット2が位置決めパレットからワークを把持し、次の工程へ搬送します。機種変更時には、簡易・軽量設計の位置決めパレットを手動で交換します。また、ハードエラー防止機能を備えています。

ステージ5：定点高圧洗浄（40 MPa）

ロボット2がワークを固定ポイント高圧洗浄ステーションへ移送します。直線型固定ポイント高圧ノズルにより、対象部位に40MPaの洗浄力を供給します。洗浄後、ロボットは傾斜排水しながらワークを次の工程へ移送します。移送直前に短時間のエアブローを行い、過剰な洗浄液を除去してから次の工程へ送り込みます。

ステージ6：一次スプレーすすぎ

ロボット2がこのステーションでワークを位置決めパレット上に設置し、退避します。ステーションドアが閉じられ、ノズルボックスが下降してワークへのスプレーすすぎを行います。専用ノズルにより、特定のハウジングに対してウォータージャケットプラグのすすぎを実施します。

すすぎ終了後、ノズルボックスが元の位置へ戻り、ステーションドアが開きます。その後、ロボット3がワークを取り出し、次のステーションへ移送します。機種変更時には、簡易・軽量設計でハードエラー防止機能を備えた位置決めパレットを手動で交換します。

ステージ7：二次スプレーすすぎ

ロボット3がワークを把持し、二次スプレー洗浄を行います。専用ノズルにより、特定のハウジングに対してウォータージャケットプラグ洗浄（ステージ6と逆方向の洗浄）を実施します。洗浄後、ロボット3はワークを次の工程へ移送します。

ステージ8：定点ブローダイア

ロボット3は移送中に傾斜排水を行い、その後、ワークの穴配置に応じて配置された固定ノズルボックス上にワークを正確に位置決めします。圧縮空気を用いて、すべての穴および通路に対してピンポイントでブローダイアを行います。

専用のウォーターホールプラグノズルにより、特定のハウジングに対してプラグブローダイアを行い、ウォータージャケット内の液体が完全に排出されるようにします。定点ブローダイア終了後、ロボットはワーク表面全体をスキャンしながらブローダイアを行います。乾燥完了後、ロボット3はワークを清潔・乾燥済みのポジショニングパレット（出口側）上に設置します。

ステージ9：二次ブローダイア

ワークピースおよびパレットがこの工程へ搬送されます。工程のドアが閉じられ、ノズルボックスによりワークピースとパレットの両方にブローダイリングが行われます。この工程には、パレットの自動洗浄・乾燥プログラムが備わっており、洗浄ラインとブローダイリングラインを自動で切り替えることができます。

工程10：真空乾燥

ワークピースが真空チャンバー内へ搬送されます。上部の真空フードがシリンダー作動により下降し、ワークピースを密閉されたチャンバー内に収容します。真空ポンプがチャンバー内を排気し、内部の空洞や盲孔に残った水分を除去します。

工程11：冷却・取り出し

ワークピースはアンローディング位置へ搬送されます。冷却ファンにより、出口での部品温度が20±3°Cまで低下します。出口には最大4個のワークピースをキューイングできます。すべての出口コンベアには、二次汚染を防ぐための保護カバーが装備されています。両端のリフティングローラーコンベアは、下層コンベアを介して空パレットをロボット置き場位置へ戻します。本システムには、将来的なパレット洗浄・乾燥ステーションの追加に備えたスペースが確保されています。

技術的清浄度管理

新エネルギー車用電動パワートレインの製造において、e-driveハウジング内部通路の清浄度は、電動ドライブユニットの性能および信頼性に直接影響します。

本システムは、各ワークピースのバリエーションごとに定められた厳しい清浄度要件を満たすよう設計されています。

乾燥品質は、フィルターペーパーでワークピース表面を拭く方法で検証します。目視で水分痕が認められず、またすべての種類の穴から空気を吹き付けた際に水蒸気（ミスト）が発生しないこと。

高度なフィルトレーション管理

本装置では、多段階フィルター方式を採用しています。

すべてのフィルターには、詰まり予告警報および警報機能が備わっています。フロート式オイルスキマーおよびベルト式オイルスキマーにより、洗浄液に浮遊する油を除去し、洗浄液の寿命を延ばします。

ロボットシステム

本システムでは、ファナック製ロボットを3台使用しています。

すべてのロボットはIP67防水仕様、耐食性構造、シールドセンサーを備えています。各ロボットには自動ツールチェンジャー（スタブリ社製）と4種類のファセットセットが収納されたファセットライブラリへのアクセス機能が付属しています。繰返し定位精度：±0.2 mm以下。ファセットのクランプ面および位置決めピンは、加工面（工程面および穴を除く）を用いない設計です。

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

• MESネットワークインタフェースモジュール搭載PLC

• イーサネット通信対応

• QRコードによるワークピース追跡

• 生産データの取得

オペレータインターフェース

• 三菱製タッチスクリーンHMI

• グラフィカル可視化によるリアルタイム設備状態表示

• 洗浄パラメータの表示および調整

• 音響・視覚アラーム（アラーム履歴500件以上保存：時刻、アドレス、原因、対処方法）

• 自動運転モードおよび手動運転モード（インタロック保護付き）

スマート機能

• 流体の劣化を防ぐための週末自動循環機能

• リモート診断機能

• データバックアップおよびネットワーク接続インターフェース

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

• 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

• 複数ロボット連携型洗浄システム

• 高圧洗浄技術（40 MPa）

• 超音波洗浄システム（2ステーション）

• 真空乾燥技術

• 治具ライブラリを備えた自動工具交換システム

• 多段階フィルター管理

• コンベアおよびマテリアルハンドリングシステム

スマート製造連携

• MESインターフェース

• 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

新エネルギー車向け部品体験

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の高精度洗浄ソリューションを専門としており、9種類のワークピースに対応した、多様な電動パワートレイン向け新エネルギー車用e-driveハウジング洗浄において実績を有しています。

複数ロボットによる洗浄技術

このシステムは、自動工具交換機能と治具庫を備えた3台の連携FANUCロボットを活用し、複数の洗浄技術を1つの生産工程で組み合わせることで、複雑なe-driveハウジング形状の効率的な洗浄を実現します。

統合洗浄技術

このシステムは、乱流洗浄（1.5 MPa）、回転式高圧洗浄（40 MPa）、2ステーション超音波洗浄、定点高圧洗浄（40 MPa）、2段階スプレーすすぎ、2段階ブロードライ、真空乾燥を組み合わせ、あらゆる汚れを徹底的に除去します。

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を一貫して支援。複数ロボットの連携制御、高圧洗浄、超音波洗浄、真空乾燥、自動工具交換システムなど、トータルソリューションを提供します。

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

• カスタマイズされた治具および自動化設計

• 自動工具交換システムの構成

• 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。

電動パワートレイン製造支援

新エネルギー車の急速な普及に伴い、ビッグバード・インダストリアルは電動パワートレイン部品向け専用洗浄ソリューションを提供し、メーカーの電動化生産への移行を支援しています。

よくあるご質問

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、新エネルギー車製造で使用される統合型e-ドライブハウジングおよび電動パワートレイン部品（モーターエンドカバー、減速ギアハウジング、インバーター・ハウジング、フロント／リアカバー、モーターハウジングなど）向けに設計されています。

どのような洗浄技術が統合されていますか？

本システムには、乱流洗浄（1.5 MPa）、回転式高圧洗浄（40 MPa）、2ステーション超音波洗浄、定点高圧洗浄（40 MPa）、2段階スプレーリンス、2段階ブロードライ、真空乾燥、および冷却機能が統合されています。

このシステムは複数のワークピース仕様への対応をどのように実現していますか？

このシステムは、自動QRコード認識機能、方向検出のためのビジョン検査機能、および各ロボットごとに4種類の治具を備えた自動工具交換システムを搭載しており、9種類のワークピース変種にわたる混流生産をスムーズに実現します。

除去可能な汚染物質は？

複雑な内部通路、ウォータージャケット、および外部表面から、金属チップ、鋳造残留物、機械加工粉塵、切削油汚染を除去します。

どの程度の清浄度が達成できますか？

清浄度要件は部品仕様によって異なり、一般的には残留汚染総量が7.2mg～9.3mgで、粒子サイズ分布の厳密な制御およびDIN 8296に準拠した表面張力要件（≥32～36mN/m）が課されます。

このシステムはカスタマイズ可能ですか？

はい。サイクル時間、洗浄圧力、温度、自動化レベル、フィルター構成など、すべてのパラメーターを顧客の生産ライン要件に応じてカスタマイズ可能です。

新エネルギー車製造におけるE-ドライブハウジングの洗浄

統合型eドライブハウジングの洗浄は、新エネルギー車の電動パワートレイン製造において極めて重要な工程です。こうした複雑なアルミニウム製ハウジングは、モーター、インバーター、リダクターを1つの部品に集約しており、機械加工後の残渣や鋳造由来の汚染物質を、内部の複雑な通路、ウォータージャケット、冷却チャネルから確実に除去するため、高度な洗浄技術が求められます。eドライブ部品の清浄度は、電動ドライブユニットの性能、効率、信頼性に直接影響します。

自動工具交換機能付き多関節ロボット洗浄システム

電動パワートレイン部品の製造では、複数のワークピース仕様に対応できる柔軟性と高効率を兼ね備えた洗浄ソリューションが求められます。自動工具交換機能を備えた多ロボット洗浄システムにより、手作業による介入なしに、混流生産をスムーズに実現できます。ロボット間で連携したワークフローによって洗浄工程が最適化され、サイクルタイムの短縮と、すべての仕様における洗浄品質の均一性の両立が図られます。ロボット1台あたり4種類の治具を収容可能な治具ライブラリを採用することで、最大9種類のワークピース仕様への対応が可能です。

複雑形状ハウジング向け超音波・高圧洗浄

複雑な内部形状を有するeドライブハウジングの洗浄には、特有の課題があります。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空洞や盲孔にまで届き、高圧洗浄（40 MPa）は、外表面およびオイル通路に付着した頑固な残留物を効果的に除去します。2ステーション式超音波洗浄装置により、全体の生産節拍を損なうことなく、より長い洗浄時間を確保できます。

Eドライブハウジング洗浄におけるフィルトレーションと洗浄液管理

Eドライブハウジングの洗浄品質を安定して維持するには、効果的なフィルトレーションと洗浄液管理が不可欠です。ドラムフィルター（50 μm）、バッグフィルター（20 μm／10 μm）、および油分離装置を組み合わせた多段階フィルトレーション構成により、自動フィルター交換アラート機能付きで連続運転が可能です。10 μmまでの高精度フィルトレーションにより、洗浄液の品質が保たれ、再汚染リスクの低減と洗浄液寿命の延長が実現されます。

技術仕様