製造業における締結と組立とは？自動化完全ガイド

今日の製造業において、締結と組立は製品の安定性、生産効率、そしてコスト管理を決定づける上で重要な役割を果たしています。その主な目的は、個々の部品を正確かつ信頼性の高い接合方法で接合し、機能的なユニットまたはサブアセンブリを作成することです。

理想的な製品設計では、統合エンジニアリングを通じて組立部品の数を最小限に抑えることを目指しますが、複雑な製造プロセスの多くでは、複数部品の締結と組立が依然として不可欠です。これらの作業は通常、手動、半自動、全自動の3つのカテゴリに分類され、機械的締結や接着接合など、様々な技術が用いられる場合があります。

1.0機械的締結：産業組立の基礎

機械的締結は、その信頼性と汎用性から、製造業において最も広く使用されている接合方法であり続けています。機械的締結は主に4つのカテゴリーに分類され、その主な詳細は以下の通りです。

1.1一体型ファスナー：板金製品用の組み込み接続

一体型ファスナーは、板金部品に直接成形され、部品間の噛み合いや干渉によって接合するため、別部品が不要になります。主な種類は以下のとおりです。

• エンボス加工された突起2枚の金属板をプレス加工してカップ状の構造を形成することで作られます。金属は圧力によって膨張し、パンチの直径よりも大きな「ボタン」状の構造を形成します。この工程はクリンチングと呼ばれ、軽量の板金に適した恒久的な接合を実現します。
• エッジシーム: シートの端を折り曲げて連結することで、しっかりとした結合を作り、アセンブリを強化するとともに、鋭い端をなくして安全性を向上させます。
• ヘミング: 片方のシートの端を180度折り曲げてもう片方のシートをしっかりと包み込み、強固で密閉性の高い接合部を形成します。剛性と密閉性が求められる自動車のボディパネルや家電製品の筐体などによく使用されます。

1.2ねじ留め具：取り外し可能な組み立ての鍵

ねじ式ファスナーは、分解と組み立て直しをサポートする柔軟で低コストの機械的接続を提供するため、メンテナンスやアップグレードが必要な製品に最適です。

• 種類と仕様: 電子機器用の極小ネジから、建設や橋梁の構造用途向けの大径ボルトまで幅広く対応します。
• 標準化と互換性: インチおよびメートル法の両方で利用でき、さまざまな負荷と精度のニーズに合わせてカスタマイズ可能なねじ形状、ピッチ、および許容差を備えています。
• インストール方法:

1. 手動組み立て: 小規模な作業にはレンチまたはドライバーを使用します。
2. 自動組立：依存する ファスナー挿入機 特殊な頭のネジを挿入するための精密な位置決め・送り機構を備えています。これにより、人為的ミスを最小限に抑え、高速かつ安定した取り付けを実現します。

1.3ねじなしファスナー：ねじを使わずに効率的に接合

ねじなしファスナーは、ねじではなく変形や形状によって部品を接合します。一般的な例としては、以下のようなものがあります。

• リベット: 一体型の永久ファスナーを一列に並んだ穴に挿入し、後端を変形させて部品を固定します。ソリッド、セミチューブラー、チューブラー、スプリットの形状をご用意しています。オービタルリベットなどの自動化プロセスでは、回転ヘッドをわずかにオフセット（3～6°）した角度で固定するため、従来のリベットに比べて騒音を低減できます。騒音に敏感な環境に最適です。
• ピン: ロック装置、ピボット、または位置合わせツールとして機能する、コスト効率に優れた多機能ファスナー。

• クレビスピン: コッターピンまたはスプリングピン用の穴が付いています。
• ダウエルピン: 高精度アセンブリにおける正確な位置合わせを保証します。
  • ワッシャー: ボルトやネジの荷重を分散し、表面応力を軽減することで、ボルトやネジを補完します。内歯、外歯、または複合歯を備えたロックワッシャーは、振動や衝撃による緩みを防ぎます。

1.4ステープル：軽量で高効率な締結ソリューション

ステープル留めは、自動車の内装や家具の製造で広く使用されている、費用対効果の高い恒久的な接合方法です。半自動ステープラーは、予め接着されたステープルストリップを使用して手動で操作します。ステープルには以下のような種類があります。

• 長さ: さまざまな材料の厚さに適応します。
• ポイントタイプ: チゼル、内側チゼル、外側チゼル、または発散ポイント - 材料特性に基づいて選択されます。

2.0ファスナー挿入機：自動ねじ組立の核心

製造業全体の自動化が進むにつれ、ファスナー 挿入機 大規模なねじ組立、特に自動車、電子機器、家電製品の製造において、不可欠なものとなっています。主な特徴は以下のとおりです。

ALEKVSファスナー挿入機

3.0接着接合：永久接合への革新的な道

接着接合は、異なる材料間の分子レベルの結合を凝集力によって実現し、部品を損傷することなく分解できない永久的な接合部を形成します。機械的な締結に代わる補完的な手段として、独自の性能と設計上の利点を提供します。

3.1素材の多様性

接着剤は多様なニーズを満たすためにさまざまな形で提供されています。

• 流体形態: 液体、ペースト、エマルジョン (柔軟な適用スペース向け)。
• 固形形態: フィルム、テープ、スティック、ペレット、粉末 (精密なプレカット用途向け)。

3.2柔軟な適用方法

• 小規模組立: ブラシを使用して手動で適用します。
• 中規模生産: 押し出しまたはスプレーガンによる半自動ディスペンシング。
• 大量生産: 専用の自動化システムは、特定のコンポーネントまたは部品ファミリに合わせて調整されたプログラム可能なパスを使用して、正確で繰り返し可能なアプリケーションを実行します。

3.3主なパフォーマンス上の利点

従来の機械的締結と比較して、接着接合には次のような利点があります。

• 均一な応力分散: 広い表面にわたって応力を分散し、局所的な破損のリスクを最小限に抑えます。
• 異種材料の適合性: 穴あけや溶接なしで、金属とプラスチック、ガラスとセラミック、その他の材料の組み合わせを接合します。
• 密封機能: 湿気、ほこり、汚染物質に対する保護バリアを形成します。
• 軽量でコスト効率が高い: 構造の完全性を向上させながら、アセンブリの重量と全体的なコストを削減します。

4.0自動組立：コスト削減と効率化の核となる要素

組立は製造工程の中で最も労働集約的な工程の一つであり、直接労務費の大部分を占めています。そのため、自動化は経費削減、スループット向上、そして品質の安定化を図る上で重要な戦略となっています。

実装を成功させるには以下が必要です。

1. 重なり（シングル）を防止する部品設計。
2. スタック、リール、ビン、またはトレイによる事前方向付けされた供給。
3. ロボット支援による部品の積み込みと完成品の積み下ろし。

4.1自動組立機の種類

4.2機器選択における重要な要素

自動組立システムを選択する場合、メーカーは次の 5 つの重要な側面を評価する必要があります。

1. 必要な生産率（時間単位あたりの生産量）。
2. コンポーネントのサイズと重量。
3. 自動操作と手動サポートの割合。
4. 人間が支援するプロセスの必要性。
5. 組み立て手順の複雑さ (複数部品の調整、精密な位置合わせ)。

5.0コアテクノロジーの概要

製造業がさらなるインテリジェンス、効率、精度へと進歩し続けるにつれ、締結および組み立て技術は自動化、軽量化、精度という 3 つの主な方向に沿って進化しています。

• 機械的な締結は次のようにアップグレードされます ファスナー挿入機 バッチ生産の効率を高めます。
• 接着接合は、軽量性と密閉性の利点により、ハイエンド分野（新エネルギー車両、航空宇宙）で拡大しています。
• 自動組み立てシステム (ダイヤル、インライン、カルーセル) は、多様な製品ニーズに柔軟に対応します。

締結および組み立て戦略を製品の特性、生産規模、コスト目標と一致させることにより、メーカーは効率、品質、全体的な競争力を大幅に向上させることができます。