プレス金型交換の自動化｜QDCSの構成と導入条件

交換にかかった時間は、前品種の生産を終えた時刻から、次品種で最初の良品を確認した時刻までを記録します。その間の取外し、搬出、搬入、位置決め、固定、接続、安全確認、試運転と初品検査を作業ごとに記録すると、時間がかかっている作業を特定できます。プレス機を止めて行う作業を内段取り、安全に機外で事前にできる金型・材料・工具などの準備を外段取りと呼びます。

ボルトでの固定をオートクランプへ置き換える場合は、固定・解除に要する時間を現状と導入後の見込みに分けて比べます。搬入出、位置決め、配管・配線、安全確認、初品検査などの作業も含め、機器で置き換える部分と手作業で残る部分を整理してください。作業者によって手順が異なる場合は、手順書と確認表を用意します。

QDCはQuick Die Changeの略で、短時間で金型を交換することを指します。QDCSはQuick Die Change Systemの略で、オートクランプ、ダイリフタ、プリローラ、操作制御盤などを組み合わせた金型交換システムです。固定、移動の補助、機外への受け渡しのうち、どの作業を機器に置き換えるかを決めます。

交換の各作業を計測し、機器に置き換える範囲を決めます。並行作業の延べ時間と設備の停止時間を区別してください。

固定、搬送、位置決め、接続、安全確認、試運転と初品検査を別々に記録してください。複数人が並行して作業する場合は、各人の作業時間の合計と設備の停止時間は異なります。停止した時刻、生産を再開した時刻、最初の良品を確認した時刻を分けて記録すると、設備停止と初品確認までの所要時間を区別できます。

オートクランプは金型を固定・解除し、ダイリフタは金型をボルスターから持ち上げて移動を補助します。プリローラはプレス機外へ引き出した金型を受ける機器です。油圧式の機器には油圧ユニット、空気圧式にはエアユニットが必要で、操作・制御も含めてシステムを構成します。操作制御盤で行える動作とインターロックの条件は、システムの仕様から確認します。

固定と解除を自動化しても、クランプを固定位置へ移す動作、金型の押し引き、配管・配線の接続が手作業で残る構成があります。搬送まで自動化する装置もあります。仕様書から、人が行う動作、操作盤の指令で装置が動く動作、自動で連続して行う範囲を整理します。ダイリフタによる持ち上げと、金型を自走させる搬送は別の機能です。

構成機器を選ぶときは、金型の質量と底面形状、クランプ位置、ボルスター寸法、金型を引き出す長さ、搬入方向、周囲の作業場所を確認します。検討する機種が対応する金型質量、クランプ位置、ボルスター寸法、移動量を確認してください。

ローラー式のダイリフタは、金型をローラーに載せて移動する作業を補助します。ボール式には、金型を前後左右へ動かせる機種があります。金型の質量、ボルスター寸法、金型底面の材質、必要な移動方向を基に、検討する機種の耐荷重とリフト量が条件に合うか確認してください。

導入前に、金型の交換回数、交換全体の所要時間、設備の停止時間、作業者の工数を記録します。対象金型の外形寸法、質量、クランプ位置、配管・配線の位置を一覧にしてください。同じ固定方法を使える金型では、共通のクランプと位置決め方法を検討できます。

金型ごとに外形寸法や固定位置が異なる場合は、取付板やクランプ位置を共通化できるか検討します。配管・配線が多い金型では、コネクターの種類と接続位置、識別方法を整理してください。プレス機の改造や搬送経路の確保が難しい場合は、安全に事前準備できる作業、保管場所、交換手順の改善を検討します。

交換回数が少ない場合は、金型、材料、工具、図面をプレス機の停止前に準備する方法から見直します。交換回数が多く、金型寸法と取付方法を共通化できる場合は、QDCSと搬送装置の導入効果を見積もってください。

以下の表は、交換回数と金型の共通化の状況から検討候補を整理したものです。規格で定めた導入基準ではありません。導入費用は、機器購入、金型・設備の改造、動力ユニット、制御回路の接続、据付、教育、保守を含めて比較します。実際の交換回数と置き換える作業時間を使い、手作業で残る時間と作業者の工数も別に見積もってください。

QDCSの構成機器を選ぶ前に、プレス機の型式と仕様、ボルスター図、金型図面、工場内の搬送経路を確認します。金型の質量と外形寸法、機械のダイハイトと金型を閉じたときの高さ、送り線高さ、クランプ位置、配管・配線、交換回数、現在の交換時間を使い、機器が適合する範囲を検討します。

既存金型では、クランプが押さえる部分の位置と強度、ダイリフタが接触する底面、配管・配線の接続位置を確認します。ダイリフタは、移動中の金型下面がどのローラーやボールに載るかと、その支持状態で扱える質量を確かめます。プリローラは、引き出す長さ、受ける高さ、支持部とスタンドの条件を確かめます。仕様範囲を外れる金型は、対象を絞る方法と金型・設備を改造する方法を比較してください。

動力プレスの金型の取付け・取外し・調整で、身体の一部が危険限界へ入るときは、安全ブロック等によるスライドの不意下降防止が必要です。この金型作業を行う業務は特別教育の対象です。動力プレスを5台以上保有する事業場で当該機械による作業を行う場合は、事業者が技能講習修了者から作業主任者を選任します。主任者は金型の取付け・取外し・調整を直接指揮し、プレス機と安全装置を点検します。

クランプやリフタ、搬送装置を取り付けた後は、金型交換の動きに配管・配線や周辺設備が干渉しないかを調べます。固定が完了した状態と、リフタ・搬送装置の状態をプレス機の起動条件にどう結び付けるかも、機械と制御回路の仕様で確認してください。必要な検出・停止機能を備えているかは、対象システムごとに確かめます。

既存のプレス機へQDCSを導入する場合は、対象金型を決め、ボルスター寸法、クランプ位置、金型の質量と底面、搬送経路、配管・配線、安全回路を確認してください。