鉄道車輪U字型連続通過式洗浄システム

ビッグバード・インダストリアル社製鉄道車輪洗浄システムは、新幹線および重貨物列車向け車輪の高効率洗浄を目的として開発されました。このシステムは2つの洗浄ステーションで構成されており、1つ目は検査ラインの先頭に設置され、切削油、工程保護液、油汚れ、および工程用ラベルを除去します。2つ目は磁粉探傷検査後に設置され、磁粉探傷用液体を除去します。

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

対応する鉄道車輪部品：

すべての加工対象物は高速鉄道および重貨物用鉄道車輪です。本システムは、さまざまな車輪サイズ・形状に対応可能で、手動での切替時間は10分以内です。

2ステーション式洗浄構成

第1洗浄ステーション（前検査ライン）

検査ラインの最初の工程に設置され、機械加工および保管中にホイール表面に付着した異物を除去します。

• 切削油および工程保護液

• 油分およびグリース汚れ

• 粉塵や粒子

• トレッド面に貼られた工程用ラベル

このステーションでは、高圧ラベル剥離（33 MPa）と低圧スプレーウォッシュ（2.0 MPa）を組み合わせ、包括的な洗浄を実現しています。

第2洗浄ステーション（MPI後）

磁粉探傷検査（MPI）の直後に設置され、非破壊検査後にホイール表面に残った磁粉探傷用液体を除去します。

両ステーションとも、パレット上でホイールを垂直に保持するU字型通過式構造を採用しています。

自動混流生産

本システムは、以下の機能に対応した完全自動生産連携をサポートします。

自動積載／自動缷載

• 第1ステーション：ガントリーロボット＃1（角度付きグリッパー）と連携

• 第2ステーション：ガントリーロボット＃4／＃5（直進型グリッパー）と連携

• ロケーティングパレット上での車輪の垂直位置決め

自動モデル切替

すべての車輪バリエーションに対応した切替手順により、切替時間は10分以内

プロセス統合

• PCSシステム制御による完全自動運転

• 資材追跡および生産データのアップロード

• ガントリーロボットシステムとの安全なインターロック機能

多段階洗浄プロセス — 第1ステーション

ステージ1：ローディング

ガントリーロボットが車輪を垂直にロケーティングパレット上に配置します。モーター駆動コンベアが車輪とパレットを洗浄室へ搬送します。高圧洗浄によるラベル除去効果を最大にするため、事前スキャンによりラベルを車輪の上部領域に位置合わせします。

ステージ2：高圧ラベル除去（33 MPa）

ホイール上部に配置された高圧ノズルにより、トレッド面の工程ラベルを除去するための33 MPaの洗浄が行われます。高圧洗浄装置は防音カバーで囲まれており、騒音レベルを80 dB以下に抑えています。

ステージ3：低圧スプレー洗浄（2.0 MPa）

スプレー・ノズルがホイール表面を往復動して、切削油、工程保護液、油分汚染物質および微粒子を除去します。低圧洗浄は、大流量による均一かつ確実な洗浄を実現します。

ステージ4：スプレーすすぎ

ホイールはスプレーによるすすぎを行い、剥離した汚染物質および洗浄液の残留物を除去します。

ステージ5：ブローダイイング（吹き付け乾燥）

高速エアノズルにより、ホイール表面および内部空洞に残った水分を除去します。

ステージ6：エアナイフ乾燥

エアナイフによる最終乾燥を行い、その後の寸法検査に支障のない完全な乾燥状態を確保します。排出口温度は寸法測定の精度を保つため、40℃以下に制御されます。

多段階洗浄プロセス — 第2ステーション

ステージ1：ローディング

ガントリーロボットがホイールを垂直に位置決めパレット上に配置します。

ステージ2：空ステーション（バッファ）

ホイールは生産フローの円滑化のため、空ステーションで一時的に待機します。

ステージ3：スプレー洗浄（2.0 MPa）

スプレー噴射ノズルがホイール表面全体を往復動して、磁粉探傷液をすべての面から除去します。

ステージ4：ブロードライ（吹き付け乾燥）

高流速エアノズルがホイール表面の残留水分を除去します。

ステージ5：エアナイフ乾燥

エアナイフにより最終乾燥を行い、以降の工程に支障のないようホイールを完全に乾燥させます。

高圧ラベル剥離技術

第1洗浄ステーションでは、ラベル剥離専用の高圧技術を採用しています。

技術的清浄度管理

鉄道車両用車輪の製造において、清掃状態は寸法検査の精度および最終製品の品質に影響を与えます。

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：

高度なフィルトレーション管理

第1ステーションろ過システム（4段階）

フィルター流量：
洗浄槽：バスケット → リターンポンプ → ペーパーベルトフィルター → 第1貯槽 → フィルターポンプ → インラインバッグフィルター → ブースターポンプ → 第2貯槽 → バッグフィルター → 高圧ポンプ

すすぎ槽：バスケット → すすぎ槽 → すすぎポンプ → インラインバッグフィルター

第2工程用フィルター装置（磁気分離器付）

フィルター流量：
洗浄タンク：バスケット → リターンポンプ → ペーパーベルトフィルター → 主タンク → フィルターポンプ → 副タンク → バッグフィルター

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。

PCS／MES間通信

• PROFINET通信プロトコル

• PCSシステムとのTCP／IPデータ交換

• 生産データ、設備状態、品質データの送信

• OPC UAによるデータ取得

ハードウェア統合

• 安全信号用ハーティング24ピンコネクタ（3セット）

• PROFINET通信用PN／PNカプラ

• ガントリーロボットシステムとの非常停止連動

オペレータインターフェース

• シーメンスTP1200 HMIタッチスクリーン

• 機器制御、パラメータ設定、およびチャート分析

• ワーク情報の追跡およびアップロード

• 故障診断およびアラーム表示

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

• 鉄道車輪の部品分析

• 検査ライン統合向け洗浄工程設計

• 清浄度要件の評価

設備統合

• U字型連続通過式洗浄装置

• 高圧ラベル剥離技術（33 MPa）

• 低圧スプレー洗浄装置

• 多段階フィルター管理

• コンベアおよびパレット搬送システム

スマート製造連携

• PCS／MESインターフェース

• 生産データの取得

• 部材の追跡・トレーサビリティ

ビッグバード・インダストリアルを選ぶ理由

鉄道車輪洗浄実績

ビッグバード・インダストリアル社は、鉄道部品製造向け高精度洗浄ソリューションを専門としており、直径1,320 mm、重量1,000 kgまでの車輪を対象とした新幹線および重貨物列車向け洗浄実績を有しています。

U字型スルーフィード方式

U字型配置により、同一側からの自動ローディング／アンローディングが可能で、床面積を効率的に活用できます。車輪を垂直に保持し、パレット式コンベアで搬送するため、大型・重量級部品も安定して取り扱えます。

高圧ラベル剥離（33 MPa）

本システムは、車輪踏面に貼付された工程ラベルを効果的に除去するための専用高圧技術（33 MPa）を採用しています。防音カバーにより、1メートル離れた位置での騒音レベルを80 dB以下に抑えています。

2ステーションのトータルソリューション

本プロジェクトでは、事前検査洗浄（付着物およびラベルの除去）とMPI後洗浄（磁粉の除去）の両方をカバーする、2セットの完全な洗浄システムをターンキーソリューションとして納入します。

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するトータルソリューションを提供しており、高圧洗浄、フィルター管理、PCS／MES連携、ガントリーロボットとのインターフェース対応などを含みます。

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、新幹線および重貨物列車向け鉄道車輪（直径860～1,320 mm、重量最大1,000 kg）の製造工程向けに設計されています。

2ステーション構成には何が含まれますか？

本システムには2つの洗浄ステーションが含まれており、ステーション1は検査ラインの最初の工程（切削油、工程保護液、油分、ラベルの除去）に配置され、ステーション2は磁粉探傷（MPI）後の工程（磁粉懸濁液の除去）に配置されます。

使用可能な洗浄圧力はどの程度ですか？

一般洗浄用の2.0 MPa低圧スプレー洗浄。また、ステーション1では、トレッド面からの工程ラベル剥離用に33 MPaの高圧ラベル剥離機能を備えています。

除去可能な汚染物質は？

本システムは、ホイール表面から切削油、工程保護液、油／グリース系汚染物質、粉塵、工程ラベル、磁粉探傷液を除去します。

どの程度の清浄度が達成できますか？

水残留量：≤0.1 mg/kg、金属残留量：≤2 mg/kg（または清掃度計測値：≥70％）、大きな水シミなし、ステーション1出口温度：40℃未満。

自動化生産との連携に対応していますか？

はい。ガントリーロボットと連携し、自動荷役（ロード／アンロード）を実現するとともに、PCS／MESシステムと連携して生産データの追跡および資材のトレーサビリティを確保します。

標準的なサイクル時間はどのくらいですか？

1個あたり≤120秒の処理時間を実現し、大量生産向け鉄道車輪製造に対応します。

鉄道車輪の洗浄は、高速鉄道および重載貨物列車用車輪の製造において、機械加工と最終検査の間に実施される極めて重要な工程です。直径1,320 mm、重量1,000 kgに及ぶ大型車輪に対し、寸法検査前に切削油や加工保護液、油分汚染物質、プロセス用ラベルを除去し、非破壊検査後に磁粉探傷液を洗浄するためには、高度な洗浄技術が不可欠です。U字型スルーフィード式洗浄システムにより、自動化生産ラインへの効率的な統合が可能です。

高圧ラベル剥離技術

車輪踏面に貼付されたプロセス用ラベルは、車輪表面を損傷させることなく確実に除去するため、専用の高圧洗浄技術が必要です。踏面全体を均一にカバーする33 MPaの高圧洗浄により、ラベルの完全除去を実現します。防音構造の enclosure（エンクロージャー）を採用することで、作業場内の騒音レベルを80 dB以下に抑え、作業環境衛生基準を満たしつつ、頑固なラベル接着剤の除去に必要な洗浄力を確保しています。

鉄道車輪洗浄向けフィルター技術

大量生産を行う鉄道車両用ホイール製造において、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。バスケットフィルター、ペーパーベルトフィルター（ラベル紙除去用）、バッグフィルター、およびインラインバッグフィルターからなる4段階フィルター方式により、洗浄液の品質が確実に保たれます。MPI後工程ステーションに設置された磁気分離装置は、洗浄液中の磁性粒子を効果的に除去し、洗浄液の寿命延長と洗浄結果の安定化を実現します。

U字型スルーフィード構成（生産ライン統合向け）

U字型スルーフィード式洗浄システムは、同一側からの自動ローディング／アンローディングを可能にし、生産ラインへの効率的な統合を実現します。この構成は、ガントリーロボットシステムとの連携に最適であり、床面積の有効活用にも優れています。パレット上のホイールを垂直姿勢で保持することで、大型・重量級部品の安定した取扱いが可能となり、また異なるサイズや形状のホイールへの迅速な切替も可能です。

技術仕様