医療業界向け高精度加工ソリューション：バモテックのミルターン技術

医療部品に要求される厳格な品質仕上げ要件を満たすことは、あらゆるマシンが対応できる課題ではありません。

人口の平均年齢上昇を主な要因として医療の進歩への需要が加速し続ける中、医療分野のメーカーは対応に追われています。これらのメーカーは、複雑な部品のより効率的な生産という顧客ニーズに応えるため、新しく開発されたマシンに自然と惹かれるかもしれませんが、時間の経過とともに実証されてきたマシンから得られる結果に驚くべきではありません。

医療部品向けマシンの製造

バモテックは、マシニングセンタ、ミルターン、トランスファーマシンの製造メーカーです。スイスに拠点を置き、フランス、ドイツ、英国にも製造施設を持つ1,800人の従業員を擁する上場企業、スターラググループの傘下にあります。米国セールスオフィス（約35名）は2001年以来、ケンタッキー州ヘブロンに所在しています。

バモテックはグループ内8つのコアカンパニーの一つで、医療とマイクロメカニカル部品に強い焦点を持っています。当初は時計業界向けに開発され、最終的に他業界の類似部品へと範囲を広げました。ハイミックス・ローボリュームであれ量産であれ、これらの部品は通常高付加価値で、小さく複雑な形状を伴います。

バモテックのFTLs191-RP高精度ミルターン（略称s191）は、同社の長年のフラッグシップマシンで、バー材から完成品を提供するように設計されており、医療・マイクロメカニカル部品だけでなく、半導体、軍需、時計業界などのその他の複雑なマイクロコンポーネントでも成功を収めています。ここでは、このマシンが大腿骨頭部品の生産でいかに複数の医療メーカーから支持を獲得したかを見ていきます。

「バーからボックスへ」部品を生産

FTLs191-RPミルターンは、高精度な医療・マイクロメカニカル部品をバーからボックスへ、1回のハンドリングで提供します。

s191は15年前に開発され、研削仕上げまたは小数点以下4桁の寸法公差を含む複雑な形状、すなわち高付加価値部品を処理するために作られました。チタン、ワスパロイ、セラミック、ガラス、石英、インコネル、ステンレスなどの難削材での使用が一般的です。標準でバー・プッシャーが付属しますが、米国ではバー・フィーダーとチップコンベアでセットアップされるのが最も一般的です。パレットローダーも使用可能です。

際立ったメリットの一つは、リテイクユニット（全機能サブスピンドル）で、ロールオーバーステーションとして機能し、水平または垂直位置での加工を可能にします。

7軸マシン（5軸同時加工対応）ながら、操作をシンプルにするソリューションとしてFanuc 31i-B5制御のみで提供されます。同社はこのマシンをグローバル展開と見なしており、国際的な馴染みやすさと精密部品生産における各軸動作を精密に処理できる能力から、FANUC制御をこのマシンの標準としています。

リニアモーター・ダイレクトドライブ・トルクマシンは、メインC軸に25馬力、B軸に15馬力、リテイクに12馬力を備えます（OSHA安全基準のため2箇所でボールネジを使用しますが、位置決めのみで加工軸ではありません）。リテイクスピンドルはC軸とインラインで、ほぼ同等の力を持ちます。しかし、C軸からワークピースを受け取ると、垂直方向で部品を加工するよう再配向できます。

マシンはリテイクユニット（全機能サブスピンドルで、ロールオーバーステーションとして機能し、水平または垂直位置での加工を可能にします）を備えています。

もう一つのオプションは、対向スピンドルの横に取り付けられた2爪バイスで、これもワークを把持できます。対向スピンドルが旋削に不要な場合、バイスがカットオフから部品を受け取り、再配向してフライス加工用に保持できます。

ほとんどのマシンはコレットベースで、バー供給フライスソリューションとして販売されていますが、生地材料でもセットアップ可能です。バー径32mm〜65mmで作業可能です。バモテックはハインブッフなどのサプライヤーと密接に連携し、治具の製造と装着を不要にするクイックチェンジソリューションを提供しています。迅速なセットアップとチェンジオーバーにより、ハイミックス・ローボリューム・試作環境にも適しています。

コレットベースシステムが提供する柔軟性と、「バーからボックスへ」部品を生産する能力は、同社が推進するように、多くの顧客のニーズに合致します。これらの顧客の多くはISO医療認証および/またはFDA認証を持っています。セットアップからチェンジオーバーまで、単一プラットフォーム上で一貫した精度で得られる、確立され、移転可能で、再現可能なプロセスを示す能力を必要としています。

マシンはツールチェンジャー内に測定機能も備えています。

ツールチェンジャーは最大3段まで対応可能で、各段に30工具を収納できます。

レンショー技術を採用し、OMP400光学プローブが部品を測定し、TS27R接触式工具セッティングプローブが工具の長さと直径の折損をチェックします。コンパクトなマシンながら10,000ポンド（約4,500kg）の優れた剛性を提供します。標準スピンドル速度は30,000rpm、40,000rpmオプションあり、リニアドライブは1.2Gの加速度を提供します。ウェディングケーキスタイルの3段カルーセルで、ツールチェンジャーは90工具（各段30工具）を収容可能です。

大腿骨頭の加工方法

s191は様々な業界の複雑な部品に使用されていますが、そのフル能力を示す一つのアプリケーションがあります。人工股関節置換手術（関節リウマチの痛み緩和や大腿骨頸部骨折の治療のために実施）では、大腿骨頭（大腿骨の上端にある球体）が義肢に置き換えられます。バモテックは大腿骨頭製造のようなプロセス向けのマシン適応を専門とし、これらの部品を必要とする医療サプライヤー向けのニッチな市場を見出しました。

同社によると、これらの部品向けに開発したターンキープロセスは、過去の製造方法とは異なります。リテイクユニットを活用してワークゾーン内で部品を操作し、バー材から旋削、フライス、研削、超仕上げまでを含む完成品までを一貫して行います。大腿骨頭部品ファミリーには3つの異なるサイズがあり、クロムコバルトバーから製造されます。異なるバーストック径とコレットを使用して様々な部品サイズに対応しますが、プログラムと工具は共通です。研削ホイールも28mm〜35mmで調整可能です。

クロムコバルトバーから作られる大腿骨頭には、旋削、フライス、研削、超仕上げが必要です。

部品生産中、ステーション1のメインスピンドルが内径、端面、外径の初期段階を処理します。サブスピンドルがオテットコレットで部品を受け取ります。これは薄肉ワークピース向けに設計されたコレットブランドで、内径または外径でのクランプが可能です。大腿骨頭のカットオフ操作では、内径側で拡張クランプします。この段階で、部品の球面部分を切削します。水平位置で開始（より良い切りくず排出のため）、次に垂直に回転。3種類の異なる粒度の研削ホイールを適用し、その後研磨と超仕上げでマシン上で部品を完成させます。

部品の仕上げは4ミクロンで、完成まで約12分かかります。このマシンの真の価値は、大腿骨頭のような部品を自律的に製造できることにあります。プログラムはすでに書かれています。バー材がロードされれば、マシンは非常に少ない監視で済みます。材料が利用可能で、ツールチェンジャーに新しい工具が維持されていれば、マシンは無限に生産を続けられます。ツールチェンジャーはワークゾーンの外部にあるため、プロセスのどの段階でも工具交換が可能です。

マシンが無人で稼働するため、オペレーターは日中他の作業に従事できます。3〜4台のマシンを同時に運転したり、他のプロジェクトに関わったりできます。ターンキーマシンは、ほとんど監視不要で堅牢で再現可能なプロセスを提供します。フロアに設置すれば即座に部品を作り始め、明確に定義されたプロセスは他の拠点へ容易に移転可能で、プロセスの再現性が確保されます。

パレタイズド・ローディング

バモテックのショールームでは、s191がバー・フィーダーではなくパレタイザーでセットアップされ、大腿骨頭を生産しています。一度に10パレットがロードされ、各パレットに20〜30ワークピース（部品サイズによる）が搭載されます。B軸は加工と部品操作の両方に使用されます。HSK40工具ホルダーを使用し、B軸は加工プロセス中に旋削とフライス操作を実行します。しかし部品が完成すると、現在の工具をシュンク製2爪グリッパーと交換します。パレットがワークゾーンに戻り、B軸がボールを把持してパレットに戻します。焦点は人をマシンから排除し、プロセス自体に任せることにあります。