• 事業所一覧
  • お問い合わせ
  • ENGLISH
  • ホーム
  • 取扱商品
  • 事業内容
  • ソリューション事例
  • 会社情報
  • 採用情報
ホーム > WEBマガジン SHINKAWA Times > メカトロニクス技術講座 > メカトロニクス技術講座 生産性向上の4手法(4)
掲載日:2017年04月04日

3 生産性向上の 4 手法(4)

高速化と併行作業化

※:今月号にて解説

工程分割検討 2

前回の例はカシメ作業を一回のハンマー動作で完了としましたが、今回は、B 部品が壊れやすいガラスやセラミックだった場合を想定してみます。

 

割れやすい B 部品は一発のハンマー動作では確実に割れてしまうでしょう。そこで円周を一部ずつマイナスドライバーの先端のような平刃状のツールで「トントントントン」とカシメて行く方法があります。

平刃状のカシメツールを高速で上下駆動し、そのハンマーリング駆動からメカ連動で減速して駆動軸をゆっくり回転させる、またはハンマーリング駆動軸を別の減速モータでゆっくり回転させるなどの構造にします。

これならカシメ領域全体に大きな力がかかることはなく、ごく部分的に小さい力で少しずつカシメて行けるので B 部品を割るような力はかかりません。結果は非常にきれいな菊の花弁状のカシメ跡になります。

 

図 3-9A に菊花弁状カシメの作業ユニットの構造原理図、図 3-9B にその作業の途中状態のワークを示します。

ただし、カシメツールを少しずつ位置を変えながら何度も叩くので、360° カシメるのに時間はかかります。

vol009_no04_info01_03.jpg

図 3-9A 菊花弁状カシメの作業ユニット

vol009_no04_info01_04.jpg

図 3-9B 菊花弁状のカシメ

****** ハンマーリング駆動軸の低速連続回転 *****

図 3-9A 菊花弁状カシメの作業ユニットの構成でハンマーリング駆動軸回転用の「減速モータ」は、ステッピングモータにしなくていいのか? という疑問があるかもしれません。

ちょっと考えてみましょう。

A 部品のカシメられる軸直径を $\phi$7mm とし、その円周 22mm を 36 枚の花弁状カシメとすると、 刃厚 0.6mm 程度のツールで 10° ごとにカシメて行くことになります。

仮にハンマーリング動作をストローク 30mm 毎秒 6 回とすると、ハンマーリング駆動機構の構造にもよりますが平刃状ツールが一回のハンマーリングでワークを叩いて加圧している時間は、0.01 秒以下と思われます。ハンマーリング駆動軸を連続回転してその回転速度を 10$rpm$ とするとツールがワークを圧着している間のツールの回転方向移動量は 0.036mm 以下なので、ステップ駆動にしなくても減速モータによる低速連続駆動で差し支えないと思われます。

今、仮にこの作業で全円周をカシメるのに 6 秒かかると仮定します。

 

この場合、カシメ作業以外の条件は上記の例と全く同じと仮定して、

手作業は

① A 部品供給 前回と同じ:2 秒

② B 部品供給 前回と同じ:2 秒

③ カシメ作業 今回は:6 秒

④ A+B 取出し 前回と同じ:2 秒

で、合計 12 秒の作業となります。

 

ここでもう一度図 3-6(1)から(4)までのシステムを使ってみましょう。

図 3-6 (1)2 ステーション型の場合
①  A 部品供給 前回と同じ:2 秒
②  B 部品供給 前回と同じ:2 秒
③  トランスファ 前回と同じ:1 秒
④  カシメ作業 今回は:(6 秒)
⑤  A+B 取出し 前回と同じ:2 秒

となります。

作業員の手作業は「取り出し」「A 供給」「B 供給」で全部で 6 秒ですが、手作業が済んだ時、ちょうどカシメ作業も済んだので、直ちにトランスファレバーを駆動します。

vol009_no02_info01_05.jpg

図 3-6(1)2 ステーション型

結局手作業の 6 秒とトランスファの 1 秒で、サイクルタイムは 7.0 秒となり、前回の例と全く同じになります。

12 秒から 7 秒になったので、安い機械にしてはかなり有用と言えます。

図 3-6 (2)4 ステーション型の場合
①  A 部品供給 前回と同じ:2 秒
②  B 部品供給 前回と同じ:2 秒
③  トランスファ 前回と同じ:0.7 秒
④  カシメ作業 今回は:(6 秒)
⑤  A+B 取出し 前回と同じ:(1.5 秒)

となります。

作業員は 4 秒で仕事を終えていますが、まだカシメ作業が終わりません。6 秒でやっとカシメが終わるので、それからトランスファです。

サイクルタイムは 6.7 秒、図 3-6(1)2 ステーション型の場合より 0.3 秒短縮したのはトランスファを少し速くしただけです。

2 ステーション型の方がコスト的にも有利でしょう。

vol009_no02_info01_06.jpg

図 3-6(2)4 ステーション型

図 3-6 (3)6 ステーション型の場合

言うまでもなくサイクルタイムは最長作業のユニットが作業終了して、それにトランスファを加えるのでサイクルタイムは 6.5 秒となり、やはりトランスファの速さだけの違いになってしまいます。

vol009_no02_info01_07.jpg

図 3-6(3)6 ステーション型

図 3-6 (4)12 ステーション型の場合

これも当然サイクルタイムは 6.5 秒です。全自動なのでダメとは言えませんが、コストパフォーマンスは良くないでしょう。

 

 

vol009_no02_info01_08.jpg

図 3-6(4)12 ステーション型

まとめると表 3-2 のようになります。

表 3-2 各システムのサイクルタイム

 番号  工程内容  手作業  図 3-6
 (1)  (2)  (3)  (4)
 1  A 部品供給  2 秒  2 秒  2 秒  2 秒  (1.5 秒)
 2  B 部品供給  2 秒  2 秒  2 秒  (1.5 秒)  (1.5 秒)
 3  トランスファ  -  1 秒  0.7 秒  0.5 秒  0.5 秒
 4  カシメ作業  6 秒  (6 秒)  (6 秒)  (6 秒)  (6 秒)
 5  A+B 取出し  2 秒  2 秒  (1.5 秒)  (1.5 秒)  (1.5 秒)
 サイクル合計  12.0 秒  7.0 秒  6.7 秒  6.5 秒  6.5 秒
 評価  -  ×  ×  △

 

工程分割とラインバランス 1

さて前月号「工程分割検討 1」も今月号「工程分割検討 2」も同じように工程分割したはずですがどこが違ったのか、考え直してみます。 工程分割検討 1 での図 3-6(3)の例を見ると、4 つの作業ステーションでの作業時間が 1 秒、1.5 秒、2 秒といずれも 2 秒以下です。この中で最長時間 2 秒にトランスファ時間 0.5 秒を加えてサイクルタイム 2.5 秒のシステムとなっています。

これに対して工程分割検討 2 では、ほかの作業ステーションではいずれも 2 秒以下なのに、一か所カシメステーションだけが 6 秒と跳びぬけて長い作業時間がかかっています(表 3-2)。分け方がいかにもアンバランスです。

逆に工程分割検討 2 の図 3-6(1)2 ステーションの機械では、手作業の 12 秒を丁度半分の 6 秒づつに分けています。非常にバランスよく分けているので、一挙に作業効率が上がっているのです。

 

これを人間の作業に置き換えて考えると、供給作業、取出し作業などを担当した人はすぐに終わりますが、カシメを担当した人は長時間一生懸命働かなければなしません。「ほかの人は楽な作業なのにどうして私だけこんなに大変なの?」と文句が出るような状況でしょう。

「工程分割」は「皆で仲良く手分けするやり方」なのです。バランスよく手分けして生産効率を上げるのです。

この考え方は工場内の生産体制全体にも適用されます。生産性向上のために各工程間のバランスを良くするわけですがこれを「ラインバランスを良くする」という言い方をします。

 

では、工程分割検討 2 のような条件では工程分割はうまく使えないのでしょうか?

やはり図 3-6(1)の 2 ステーションの機械を 3 台買って作業者 3 人に仕事をしてもらうのでしょうか?

そんなことはありません。

ここで図 3-6(3)図 3-6(4)の機械でラインバランスを良くする方法を工夫すればいいはずです。

 

次回はこのシステムのいろいろな改善方法について考えることにします。

「生産性向上とメカトロニクス技術講座」バックナンバー

  1. 本講座の目次
  2. 生産設備の構成要素(1)工場はすべて作業ユニットの集合.....
  3. 生産設備の構成要素(2)作業ユニットは W・T・MACS から成り立つ.....
  4. 生産設備の構成要素(3)フィードバック信号をどこから取ったか.....
  5. 巧妙性実現の手段群(1)メカニズムの速度特性の活用と加速度/直進テーブルの往復動作実験.....
  6. 巧妙性実現の手段群(2)メカニズムの速度特性の活用と加速度/物は加速度で動かされる(その1).....
  7. 巧妙性実現の手段群(3)メカニズムの速度特性の活用と加速度/物は加速度で動かされる(その2).....
  8. 巧妙性実現の手段群(4)メカニズムの速度特性の活用と加速度/加速度特性の改善と効果
  9. 巧妙性実現の手段群(5)円と直線の組合せが面白い第1世代・ヒンジとスライドのシステム/自動化システムの 80% は.....
  10. 巧妙性実現の手段群(6)円と直線の組合せが面白い第1世代・ヒンジとスライドのシステム/メカニズムの力特性の活用.....(その1).....
  11. 巧妙性実現の手段群(7)円と直線の組合せが面白い第1世代・ヒンジとスライドのシステム/メカニズムの力特性の活用.....(その2).....
  12. 巧妙性実現の手段群(8)円と直線の組合せが面白い第1世代・ヒンジとスライドのシステム/メカニズムによる力特性の活用法
  13. 巧妙性実現の手段群(9)MACS の要素群/アクチュエータの各種と分類
  14. 巧妙性実現の手段群(10)MACS の要素群/コントローラとインターフェイス
  15. 巧妙性実現の手段群(11)制御回路の構成・1 類、2 類、3 類(その1)
  16. 巧妙性実現の手段群(12)制御回路の構成・1 類、2 類、3 類(その2)
  17. 巧妙性実現の手段群(13) センサによる代替特性検出(その1)
  18. 巧妙性実現の手段群(14) センサによる代替特性検出(その2)
  19. 巧妙性実現の手段群(15) 巧妙動作のための任意速度特性はメカニカルカムが基本(その1)
  20. 巧妙性実現の手段群(16) 巧妙動作のための任意速度特性はメカニカルカムが基本(その2)
  21. 巧妙性実現の手段群(17) タイミングチャートからメカニカルカムへ
  22. 巧妙性実現の手段群(18) メカニカルカムの使用目的別分類と機能(その1)
  23. 巧妙性実現の手段群(19) メカニカルカムの使用目的別分類と機能(その2)
  24. 巧妙性実現の手段群(20) メカニカルカムの使用目的別分類と機能(その3)
  25. 巧妙性実現の手段群(21) メカニカルカムの使用目的別分類と機能(その4)
  26. 生産性向上の4手法(1) 高速化と併行作業化/動作のスピードアップ・無駄時間の削減
  27. 生産性向上の4手法(2) 高速化と併行作業化/工程分割(その1)
  28. 生産性向上の4手法(3) 高速化と併行作業化/工程分割(その2)
本コラムに関するご意見、お問い合わせ:t-kikaku@shinkawa.co.jp

Creative Commons License

株式会社新興技術研究所 熊谷 卓 による「生産性向上とメカトロニクス技術講座」は、クリエイティブ・コモンズ

表示 - 非営利 - 継承 2.1 ライセンスの下に提供されています。

Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.1 Japan License

$\rm\LaTeX$