構造の比較

Aug 16, 2023

グリーン フレーム システムでは、パイプの各端に 1 本のボルトがあらかじめ挿入されており、六角レンチで締めます。 写真提供: Lean Factory America LLC

Flexpipe システムで使用されるすべてのパイプは直径 28 ミリメートルで、プラスチックでコーティングされています。 構築された構造には、作業台、強化棚、フローラックが含まれます。 写真提供：フレックスパイプ株式会社

カート、ワークステーション、フロー ラックなどの軽量および中耐久構造物は、Creform システムを使用して製造されることがよくあります。 一部のメーカーは、ピックツーライトエラー防止システムを備えた複雑な多機能 AGV やラックも製造しています。 写真提供：Creform Corp.

多くのメーカーは、MB 構築キット システムを使用して、典型的な資材運搬カートや機械の保護を構築しています。 写真提供：America LLC

製造業者やインテグレーターは、構造物の上部や小さなベース、ガード、ワークステーション、無駄のない製造要件に T スロット付き押出アルミニウム プロファイルを使用しています。 写真提供：ボッシュ・レックスロス株式会社

幼少期に学んだ教訓は一生続くことがよくあります。 エレクター セット、レゴ、リンカーン ログを使って物を組み立てるなど、習得したスキルについても同じことが言えます。 これらの古典的なおもちゃを習得し、楽しんだ人は、T スロット押出フレーム、パイプアンドジョイント、角チューブ システムを使用してモジュール式ワークステーション、フロー ラック、およびメーカー向けのその他の生産構造を構築している人と同じである可能性が非常に高いです。

「モジュール式システムの主な魅力は、構造物の耐用年数にわたって拡張される柔軟性です」と、Creform Corp の営業担当副社長、Keith Soderlund 氏は述べています。 Creform は、1980 年代初頭から米国でモジュール式鋼管およびポイント システムを提供してきました。ただし、その親会社である矢崎化成工業株式会社が 1960 年代半ばに日本で最初に Creform システムを開発しました。 「構造を維持したまま、簡単に物を移動したり、小さな変更を加えたりできることは、非常に貴重です。」

Flexpipe Inc. は、ボンバルディア リサーチ プロダクツ (BRP) の Spyder (三輪オートバイ) 生産ラインの柔軟性向上を支援するために 2009 年に開発された鋼管およびジョイント システムも提供しています。 それ以前は、BRP が部品を保管場所から組立ラインに運ぶために使用していたフレキシブル溶接牽引カートを使用していました。

「BRP はモジュール式カート、ワークステーション、フロー ラックを備えたラインを再設計したいと考えていました」と Flexpipe の共同創設者兼 CEO である Julien Depelteau 氏は説明します。 「私たちはBRPのチームリーダーと緊密に連携し、また組立業者とも会い、最適な部品の高さや最大耐荷重などについて話し合いました。数か月かけて私たちはシステムを作成し、BRPが新しい組立ラインの構造を簡単に構築するために使用しました。 」

Flexpipe と Creform は、パイプ＆ジョイント製品を製造するいくつかのサプライヤーのうちの 2 つです。 T スロット付き押出アルミニウム フレームまたは角チューブをベースにしたシステムも同数提供されています。 これらのシステムはすべて、一般に製造業者、特に設計エンジニアにとって有益なものを提供します。 メーカーは最小限の資本支出で、幅広い組立ラインのコンポーネント (カート、ワークステーション、表示ボードなど) を迅速かつ簡単に再構成できます。 エンジニアは、各組立機械をゼロから設計するよりも、組立プロセスの最適化により多くの時間を費やすことができます。

1980 年代初頭に遡ると、ボッシュ レックスロス AG は定期的に顧客にドイツ工場のツアーを提供し、同社が一般的な組立生産ラインを使用して自動車部品やその他の部品をどのように製造しているかを紹介しました。 ボッシュ・レックスロス社 (BRC) の製品セールスマネージャー、クリス・ルプファー氏は、ボッシュが機械の周りに使用しているアルミニウムフレームについてよく顧客から質問されると述べています。 これらの絶え間ない問​​い合わせにより、ボッシュは溶接鋼に代わる柔軟な代替品としてフレームをヨーロッパのメーカーに販売し始めることを確信しました。

BRC は 1990 年代初頭から米国でフレームを販売しています。 エンドユーザーには、医療機器、自動車、航空宇宙、白物家電、家庭用電化製品などのさまざまな業界にサービスを提供する OEM、ティア 1、インテグレーターが含まれます。

「約 25 年が経った今でも、溶接鋼構造は頑丈な用途では依然として当社の主な競争相手ですが、その他すべての用途ではアルミニウム フレームが爆発的に普及しています」と BRC の販売および流通マネージャーの Paul Koziczynski 氏は述べています。 「ほとんどのメーカーやインテグレーターは、構造物の上部や小さなベース、ガード、ワークステーション、無駄のない製造要件にアルミニウムを使用しています。」

ボッシュのフレーム システムは、T スロット アルミニウム押出プロファイル、コネクタ、コンポーネント、アクセサリで構成されています。 Koziczynski 氏によると、20 ミリメートル四方から 180 × 360 ミリメートルのサイズまで、125 以上の標準押出プロファイルが利用可能です。 お客様は各押し出し材を留め鋸で必要な長さに切断できます。

正方形のプロファイルには、各側面に幅 6、8、または 10 ミリメートルの T スロットが付いています。 プロファイルが小さいと、サポートする重量が軽くなり、必要なコネクタも小さくなるため、スロットが狭くなります。 より大きなプロファイルにはその逆が当てはまります。

特殊プロファイルは、クリーン ルームや静電気防止用途、または優れた美観を必要とするその他の用途向けに提供されています。 これらのプロファイルは、汚れやほこりの蓄積を制限するために滑らかな側面を備えています。 クリーンルーム用途は、微粒子が少なくアセトンに耐性のある特殊なハードウェアとガスケットを使用して結合されます。 静電気の放電を防ぐために、すべてのプラスチック片にはカーボンが含浸されており、金属ナットには導電性を高めるために鋸歯状の加工が施されています。

ルプファー氏によると、このシステムでは 25 種類以上のアルミニウム コネクタが使用できるという。 プロファイルをコネクタに配置した後、アセンブラはトルクスまたはアレンヘッドねじ、ボルト、またはセルフタッピングねじを挿入し、手持ちレンチで締めてコーナーを作成します。 これを 4 回行ってフレームを作成します。 システムの組み立てや分解に他の工具は必要ありません。

テーブルトップ、サイドパネル、フットレスト、その他多くのコンポーネントがフレーム側面に取り付けられ、メンテナンス カート、機械ガード、組立ベンチ、フロー ラック、ワークステーション、手動コンベアなどの構造を作成します。 アクセサリには、キャスターやプロファイル キャップから、スイベル ブラケット、2 つの表面間の調整可能なマウント、ケーブル キャリアまで多岐にわたります。

アイテム America LLC のアルミニウム押出 MB ビルディング キット システム (MBBKS) は、1980 年代初頭のドイツにまで遡ります。 サプライヤーの親会社である item Industrietechnik GmbH は、顧客の設計と組み立ての柔軟性を高めるために押出システムを開発する以前は、1976 年から組み立て用の機械を製造していました。

アイテム・アメリカ社の最高財務責任者（CFO）兼販売・マーケティング担当エグゼクティブ・バイスプレジデントのフィリップ・ハーマン氏は、米国の代理店は過去20年間MBBKSを提供してきたと語る。 現在、約 3,500 の押出成形品、コネクタ、アクセサリが含まれています。 毎年約 100 の新しいコンポーネントが追加されます。

押し出しの範囲は 20 ミリメートル四方から 160 x 320 ミリメートルまであり、ラインと呼ばれる 5 つのバージョンがあります。 各ラインには、スロット幅に応じてミリメートル単位で番号が付けられます。 ライン 5 および 6 は、特に試験装置およびエレクトロニクス産業向けに設計された経済的な押出成形品です。 Line 8 プロファイルは最大 5,000 ニュートンの引張荷重に耐えることができ、幅広い用途に十分な堅牢性を備えています。

ハーマン氏は、ライン 10 プロファイルは、重い荷重をサポートする必要があるが、スペースが限られている場合に使用されると述べています。 これらの押し出し材は、ネジ接続あたり最大 7,000 ニュートンの引張荷重に耐えます。 ライン 12 は最も強力なプロファイルで、接続ごとに最大 10,000 ニュートンの引き抜き力に対応できます。 エッジ保護またはグリップ レールとして使用される溝のない特殊プロファイルも利用できます。

組立者は、さまざまなネジ、ボルト、T スロット ナットをスロットに配置し、標準的な手動工具で締めて、プロファイルをコネクタやアクセサリに結合します。 必要に応じて、押出成形品のコア穴にネジ穴を開けてもよい。

多くの製造業者は、MBBKS を使用して、典型的な資材運搬カートや機械の保護を構築しています。 その他の用途には、連結ワークステーションおよびモバイル ワークステーション、組み立てプラットフォーム (航空宇宙企業向け)、ピッキング トロリー、カンチレバー ラック、棚ユニットなどがあります。

アイテムとボッシュはどちらも、コンポーネントを 4 つの方法で販売しています。1 つはカットされていない、またはプレカットされたプロファイルと、顧客が取り付けるコンポーネントです。 エンドユーザーが構築する事前注文されたアプリケーション固有のキット。 完全に組み立てられた構造は地元の代理店によって製造および配送されます。 ルプファー氏は、後者のアプローチがボッシュの押出システムの売上高の大きな部分を占めていると述べています。 Herrmann 氏は、米国では MBBKS エンドユーザーの約 80 パーセントが事前組み立てを要求しているのに対し、欧州では 30 パーセントであると指摘します。

トヨタ生産システム (TPS) は、リーン生産方式の初期モデルとして組立業界ではよく知られています。 トヨタの TPS 実装を支援した最初の企業の 1 つが矢崎化工でした。 最初は工業用プラスチックのトートを使用し、次に Creform (フォーム作成の略) パイプ アンド ジョイント システムを使用しました。

「当社の強みの 1 つは、ユーザーがあらゆる種類の構造を構築するために多数の部品から選択できることです」と Soderlund 氏は主張します。 「当社は 700 を超える部品を提供しており、そのうちの 20 パーセントが 80 パーセントの時間で使用されています。一般的なキットには数百の部品が含まれているため、エンドユーザーは必要なものを何でも作ることができます。」

3種類のサイズの鋼管（直径28、32、42ミリメートル）と2種類の継手（金属製とプラスチック製）を用意しています。 すべてのパイプには厚さ 0.5 ミリメートルの結合プラスチック コーティングが施されていますが、高強度用途には 42 ミリメートルのパイプのみが推奨されます。 組立者は、チョップソー、バンドソー、または手動または電動パイプカッターを使用して、任意のサイズのパイプを切断できます。 Creform では、少額の追加料金でパイプをあらかじめ長さにカットして提供しています。 このパイプの両端はバリ取りされています。

パイプは金属ジョイントでクランプされ、低コストのプラスチックジョイントに接着されます。 アクセサリはパイプ フレームにクリップするか、ファスナーで取り付けます。キャスター、押し出し材、チャンネル、脚、ヒッチ、パイプ クランプとマウント、ラベル ホルダー、ローラー コンベアなどが含まれます。 ファスナーは5ミリの六角レンチで締めます。

「メーカーはマイルドなもの（つまりシンプルなコンポーネント）を採用し、暴走してしまいました」とソダーランド氏は言います。 「軽量および中型構造物は当社の専門分野であるため、基本的なカート、ワークステーション、フローラックだけでなく、ピックツーライトエラー防止システムや多機能AGV（無人搬送車）を備えた複雑なラックも製造している企業が数多く見られます。 」

Flexpipe のシステムはいくつかの点で異なります。 すべてのパイプは直径 28 ミリメートル (プラスチック コーティング付き)、すべてのジョイントは金属 (電気メッキ黒またはニッケルメッキ銀) で、さまざまな留め具 (M6 および M8 ボルトとナット、トルクス、皿ネジ、四角頭ネジ) が使用されています。組み立ての際に使用します。 留め具は、5 ミリメートルの六角レンチまたはドリルビットを使用して取り付けられます。

主要な構造コンポーネントには、幅広いコンベア ローラー トラック、デッキ、キャスターが含まれます。 レベリングシム、延長パイプ、Y字型サポート、フック、引き出しスライド、牽引バーなど、35以上のアクセサリが利用可能です。

Depelteau 氏によると、航空宇宙、自動車、白物家電、医療機器のメーカーがこのシステムの主なユーザーです。 同氏は、会社の売上が、コンポーネントを購入して独自の構造を構築する顧客と、Flexpipe に構造を事前に組み立ててもらう顧客に分かれていると指摘します。

数年前、レーシング ホイール メーカー HRE Designs の代表者は、平均 13 時間続く生産中に、4 ホイール セットの内側と外側のリム セクションを互いに近づけるシステムの必要性についてデペルトー氏と話し合いました。 HRE の従業員と生産管理者は、セクションをパレット、カート、棚に積み降ろしたり、製造現場でセクションを探したりすることに多くの時間を費やしていました。

HRE は、Flexpipe システムを使用して、4 輪セット (特定の注文番号付き) にぴったりフィットする黒いパイプのキッティング カートのプロトタイプを開発しました。 注文番号ごとに独自のカートがあり、工場内で一体的なフロー効果が生まれました。 作業指示は、取り外しできない単純なフックのフロー カートに従いました。 急ぎの注文セットは赤いカートで処理され、返品承認注文は青いカートで処理されました。

「このマテリアル ハンドリング システムを導入して以来、HRE はリード タイムを 50 パーセント、仕掛品 (WIP) を 25 パーセント削減し、同時に床面積を 50 パーセント増加しました」と Depelteau 氏は説明します。 「カートは、カラーコードと FIFO フロア マーキングのおかげで、より優れたステージング、フロー、注文追跡、および視覚的な管理を提供します。さらに、品質管理ステーション、組立ライン、および梱包スペースが近接しているため、歩行時間と取り扱い時間が短縮されました。 」

WIP は削減されましたが、HRE 制作チームは当初古い WIP レベルに従い、最終的にはあまりにも多くのカートを構築してしまいました。 その後、その一部を解体し、その部品を使ってオペレーターデスクやその他の便利な構造物を構築しました。

グリーン フレーム システムは、パイプの利点と、実現可能な構造材料としてのアルミニウムの受け入れの広がりを組み合わせたものだと、リーン ファクトリー アメリカ LLC の副社長、カート グライシンガーは主張します。 高品質の陽極酸化アルミニウム パイプは、重量が 40% 軽量でありながら鋼パイプと同等の強度を備え、建築構造物の柔軟性をさらに高めることができると彼は言います。

Green Frame では 350 以上のパーツを組み合わせて組み合わせることができます。 パイプには 3 つのシリーズがあり、すべてに 90 度ずつの外部取り付け機能があります。 GF パイプには、用途に応じて直径 19、28、または 43 ミリメートルとさまざまな形状があります。 これらには、機能的な T スロット、強化された壁、相互に伸縮する機能、および高強度用途向けの二重パイプを備えたバージョンが含まれます。

亜鉛ダイカストまたはアルミニウムのコネクタはパイプの内側または外側に取り付けられます。 六角レンチで素早く締めることができるように、必要なすべての金具があらかじめ組み立てられています。 コネクタは 90 度の取り付け機能と組み合わされて、垂直性を保証します。

パネル ホルダー、直線および回転部品、ドア コンポーネントおよび脚は、メーカーが作業テーブル、トロリー、カート、ラック、生産状況のビジュアル ボード、クリーン ブースを構築するために使用する主要なコンポーネントです。 付属品はパイプのタイプに応じて異なり、エンド キャップ、水平調整脚、キャスター、パイプの色をすばやく簡単に変更するためのスナップオン ストリップが含まれます。

「Green Frame が開発された主な理由はからくり用途でした」とグライシンガー氏は述べています。 「からくりに初めて触れる顧客の中には、最初は噛み切れないほど噛んでしまう人もいます。学習曲線を乗り越えるためには、システムを実際に操作し、実験することを恐れない必要があります。」

からくりの目標は、組み立て業者がほとんどエネルギーを投入せずに作品を生産することで、効率と人間工学を高めることです。 重力、カウンターウェイト、スプリングなどの通常の力は、オペレーターの作業負荷を最小限に抑え、人間工学的条件を改善できる驚異的な結果を生み出します。 レバーを 1 回引くか、フット ペダルを踏むだけで、システムが作動し、空のトートを満杯のトートに交換したり、FIFO 方式でボックスを積み上げたり積み下ろししたりできます。

ある顧客である農業機械メーカーは、約 1 年半前にこのシステムを単純なカートや構造物にのみ使用し始めました。 同社は現在、からくりコンポーネントを追加して独自の半自動フローラックを構築することで、Green Frame を完全に最適化することを検討しています。

「一部のサプライヤーが使用している摩擦ベースのジョイントのせいで、モジュール式システムは製造の厳しさに耐えられるほど堅牢ではないと考える人もいます」と、Flex Craft LLC の管理部長兼営業マネージャーのジェイク・スパークス氏は述べています。 「ダイレクトボルトジョイントの進歩によりこの問題は解決され、数千ポンドの重量に耐えることができます。」

Flex Craft は、2006 年以来、ダイレクト ボルト スチール角チューブ システムを提供しています。穴あきチューブは、パウダー コーティング仕上げの軟鋼 (ストック カラーおよびコード化カラー)、またはクリア コー​​ト仕上げの陽極酸化アルミニウムで作られています。 チューブは、6 インチから 10 フィートまでの標準長さで 6 インチ刻みで供給されます。 ご要望に応じてカスタムカットの長さも可能です。

このシステムでは一般的なグレード 2 のボルトとナットが使用されます。 ファスナーは0.5インチのレンチで締めます。 ジョイントはさまざまな角度でチューブを接続し、4 つの戦略的な穴を備えた 14 ゲージの軟鋼で作られています。 タイプには、ユニバーサルとエッジに加えて、フラッシュ、インライン、フラット、オフセット ガセットが含まれます。

アクセサリは、フレームサポートやプラグアンドプレイコンポーネントから、ドア、引き出し、牽引金具、特殊アイテムまで多岐にわたります。 リジッド キャスターまたは回転プレート キャスター (サイド ブレーキありまたはなし)、フッター、コンベアは別売りです。

このシステムを使用して作成される他のモジュラー構成は、空気圧式シザーリフトから人間工学に基づいたキックスタンド テーブルまで多岐にわたります。 キックスタンドテーブルは、クロスプラットフォームに足を踏み入れることで作業面の高さを調整したり、支点の位置を調整することでテーブルの耐荷重を変更したりすることができます。

最近の ASSEMBLY Plant of the Year (POTY) の受賞者 2 名は、Flex Craft を広範囲に使用して、必要に応じて移動式治具、フロー ラック、マテリアル ハンドリング カート、ワークステーションを構築および再構成しています。 Polaris Industries Inc. は、2015 年の ASSEMBLY POTY を受賞したアイオワ州スピリット レイクを含むいくつかの施設でこのシステムを使用しています。 AGCO はカンザス州ヘストンとミネソタ州ジャクソンの両工場で Flex Craft を使用しており、後者は今年の POTY 賞を受賞しました。

80/20 Inc. は、モジュラー構造用の Ready Tube 角型陽極酸化アルミニウム プロファイルの幅広い製品ラインを提供しています。 プロファイル 9700 は 1.5 インチ四方で、事前に開けられた穴はありません。 美的外観と滑らかでクリーンな外観を必要とするフレームやその他の用途に適しています。 ナイロンコネクタがチューブに接続されています。

プロファイル 9701 も 1.5​​ インチ四方ですが、各面に沿って 1.5 インチ間隔で事前にドリルで穴が開けられているのが特徴です。 これらの穴は留め具を受け入れ、コンベア テーブル、重力ラック、マテリアル ハンドリング棚などの用途に使用できます。 他の 12 近くのプロファイルには、重量容量を追加するために、事前に開けられた穴の有無にかかわらず、両側に 1 つまたは 2 つのフランジが付いています。

Jim は ASSEMBLY の上級編集者で、30 年以上の編集経験があります。 ASSEMBLY に入社する前は、PM Engineer、Association for Facilities Engineering Journal、および Milling Journal の編集者を務めていました。 ジムはデポール大学で英語の学位を取得しています。