直接的な答え: 冷間成形では、部品の位置決めに使用された平面が除去されるため、断面の曲げ加工と位置調整が必要になります。そのため、アーチ状のラインには2回目の位置決め作業が必要です。成形された部品を回転治具に再度固定し、実際の形状に再調整した後、各継ぎ目が所定の位置に溶接されるように回転させます。この作業を省略すると、パスはもはや存在しない基準点を参照することになります。
これの対象者： トンネルアーチのリブ、フレーム、湾曲梁などの湾曲した構造部材向けに自動化ラインを仕様決定する製造技術者および生産管理者。
範囲： このEVSTガイドは、1本の撮影されたラインに基づいて作成されています。構造部材が長さストッパーまで送られ、鋸で切断され、数回のパスを経て円弧状に冷間成形され、その後回転治具に固定され、ロボットが円周方向の継ぎ目を溶接します。このラインの3つのステーションが使用されています。撮影された作業のサイクルタイム、スプリングバック値、または合格判定結果は、映像からは読み取れないため、ここには記載されていません。
長さと切断面は成形前に決定される。
基準線上では、部材はローラーコンベアに沿って長さストッパーまで送られ、他の工程に入る前に所定の長さに切断される。これは通常の切断作業のように見え、溶接工程の一部としてではなく、補助的な作業として捉えられがちである。
そうではありません。長さは、この工程で安価に修正できる最後の変数です。それ以降の工程では、変更が難しい部品を扱うため、長さのばらつきは、さらに下流での補正によって吸収されます。つまり、追加のアライメント、追加の研磨、2つのアーチセグメント間の接合部での追加調整時間などです。
切断面の品質も同様に重要です。切断面が不均一だと、成形された2つの部品の突き合わせ部分を治具ではなく手作業で接合しなければならなくなります。そして、手作業こそが自動化ラインの目的であるのです。
Hubspot ISO 5817:2023溶融溶接継手の品質レベルは、使用される方法ではなく、欠陥の許容範囲に基づいて定義されるため、断面の曲げと再配置は、その手順自体ではなく、それが生成する継手によって評価されます。
成形は段階的に行われ、一回のストロークでは行われない。
曲げ加工機は、直線部分を一度に円弧状に押し出すわけではありません。部材を前進させながら繰り返しプレス加工を行い、段階的に半径を大きくしていきます。参考映像では、同じ部材の曲線が連続する窓をまたいで徐々に深くなっていく様子が映し出されています。
段差を設けることで、材料が追従できるようになります。フランジを一度に最終半径まで押し上げると、フランジはしわになりやすく、ウェブは局所的に座屈する傾向があります。一方、複数回の工程に分散させることで、変形は断面が許容できる範囲内に収まります。
ステップ数と各ステップでの加圧量は、断面形状と材質によって異なります。一度プロファイルに対して設定が確定すると、そのサイズのすべての部品に適用されるため、出力が一定になり、1つのプログラムで溶接することが可能になります。
Hubspot ISO 15614-1：2017溶接手順は、定められた条件範囲に対して認定されますが、実際には、その範囲とは、セクションの曲げと再配置によって、搬入される部品を内部に保持する必要がある範囲のことです。
断面の曲げと再配置：基準点が移動する理由
この記事は、まさにこのステップのために書かれたものです。断面が円弧になると、元々その断面が存在していた平面も一緒に湾曲します。成形前に使用されていた参照形状は、成形後には存在しなくなります。
成形された部品をその面に配置するということは、もはや図面と一致しない面に位置合わせすることを意味します。これは可能であり、単一の試作品であれば通常は合格します。なぜなら、片方の部品を調整して見た目を良くすることができるからです。
バッチごとに挙動が異なるのは、スプリングバックが原因です。材料や圧延バッチのばらつきにより、同じプレス工程でも最終的な半径がわずかに異なるため、部品間の残留差は実際に生じます。既に変形した面に対して位置決めを行うと、その差が直接シーム位置に反映されるため、2回目の位置決め作業は必須となります。
Hubspot ISO 13920:1996溶接構造物の一般的な公差は、定義された基準形状に対して規定されます。形状自体が成形によって再成形された場合、公差枠は仮定するのではなく、再設定する必要があります。
再びクランプで固定し、縫い目を所定の位置に回す
成形された部分は回転治具に移され、固定され、実際の形状に再調整された後、溶接する継ぎ目が好ましい位置になるように回転される。
所定の位置で溶接する方が、不自然な角度で継ぎ目に手を伸ばすよりも安定しています。溶融池の制御が容易になり、接合部に沿ったビード形成の再現性も向上します。治具は、ワークをトーチまで運ぶためのものであり、ロボットが補正を行う間、部品を静止させるためのものではありません。
ライン上の機器の配置順序は、このことから導き出される。回転治具は曲げ加工機の後ろに配置され、前には配置されない。なぜなら、回転治具の役割は、部品がまっすぐだった時の状態ではなく、現在の状態を基準にすることだからである。
アーチラインの決定表
この順序で行われる決定は、申請審査の対象となるものであり、それぞれの決定はカタログではなく、顧客自身の図面や部品に基づいて行われます。
| 決定 | 解決済み | スキップすると何が問題になるか |
|---|---|---|
| 長さストッパーとカット面 | 図面の長さ、セグメント間の接合タイプ | 補償金は後続の各駅で累積されます |
| 押下シーケンス | 断面形状、材質、許容局所変形 | 最終半径におけるフランジのしわやウェブの座屈 |
| 2回目の位置特定作業 | 実際に形成された形状、バッチ全体に広がるスプリングバック | 溶接経路は、もはや存在しない基準点を参照している。 |
| 治具上のインデックス位置 | アーチ周りの縫い目の配置、プロセスが許容する姿勢 | 溶接された継ぎ目の位置がずれている、ビードが不均一 |
| 検査ポイント | 品質レベル、図面からの半径公差 | 組み立て完了後に発見されたずれ |
映像では映せないもの
半径公差、スプリングバック値、各プレスステップの送り量などは、動画では確認できません。これらは図面と現場での測定結果から得られるものです。
溶接品質レベル、検査結果、そしてアーチのバッチが許容範囲内かどうかは、いずれも映像で記録できる範囲を超えています。ISO 5817は溶融溶接継手の品質レベルを定義し、ISO 17637は目視検査を規定していますが、どちらもステーションの稼働状況を見るだけでは判断できません。
ここで使用されている3つのセグメントは、3つの路線ではなく、1つの路線の3つの駅を表しており、操作間の順序を分かりやすくするためにまとめて表示されています。
EVSTの作業手順は毎回同じです。まず長さと切断面を確定し、プレスシーケンスを確立し、次に溶接を行う前に基準点を再確立します。
よくある質問
曲げ加工後に単純に溶接するだけではダメなのはなぜですか？
曲げ加工によって、溶接元の表面形状が変化しているため、成形直後に溶接を行うと、溶接経路は部品上に存在しない形状を基準とすることになります。
スプリングバックは、バッチごとに測定する必要があるのでしょうか？
許容範囲を適切に設定するには、その値を十分に把握しておく必要がある。材料や製造ロットのばらつきによって許容範囲は変動するため、一度取得した値を無期限に再利用すると、ロット間で値ずれが生じる原因となる。
1つの治具で複数の半径に対応できますか？
多くの場合、クランプポイントが、ファミリー内のすべての半径に材料が確保されている場所を選択すれば可能です。位置決め装置は変わりますが、治具本体は変わりません。
回転式の治具は常に必要でしょうか？
必ずしもそうとは限らないが、継ぎ目がセクションの周囲を走っている場合、アームが届くあらゆる姿勢ではなく、各セクターを所定の位置で溶接することを可能にする。
申請審査のためのプロジェクト入力情報
アーチラインを評価するために、EVST申請審査は以下の入力情報から始まります。
- 部品ごとの断面形状、材質、長さ
- 半径要件と許容誤差
- 既存の切断・曲げ加工装置、および長さの設定方法
- 縫い目の配置、品質レベル、および生産目標
断面サイズ、半径要件、バッチサイズをお送りいただければ、お客様の図面に基づいて切断、成形、二次位置決め作業を進めます。関連資料： 大型ワークピースのロボット溶接における姿勢と到達範囲, 長尺部品用主軸台および心押し台位置決め装置.