油圧ホースカシミング: 手動工具からスマートIoTマシンへ

手動操作のささやかな始まりからIoT対応マシンまで、油圧ホースカシミング機はあらゆる流体動力ユーザーが理解すべき重要な装置です。

油圧業界で油圧ホースアセンブリを作ったことがない人を見つけるのは困難。油圧技術者は様々な配管構成の製作で生計を立てています。それでも設計者やエンジニアでも、導入授業の一環として学校で手を汚した経験があるはず。多くの流体動力プロフェッショナルは地元のホースショップでキャリアをスタートし、ディストリビューターやメーカーの階段を上ってきました。それでも今これを読んでいる多くの方は、油圧ホースカシミング技術に精通しているはずです。

予想通り、ホースカシミング装置はささやかな始まりでした。ホースエンドフェルールの外径にラジアル力を加えられるあらゆる機械が役割を果たしました。初期設計では、カシミングダイスのコーンとシート配置を利用 — 今日でも最も一般的なシステム。コレットがシートとして働き、ダイスのコーン形状に押し付けるとダイスが内側へ押し込まれます(図1参照)。

最初は手動スウェージャー
ダイスまたはコレットを押して所望の内向き力ベクトルを得られる限り、コーン形状はホースエンドフェルールの圧縮を助けるメカニカルアドバンテージを提供。最初のホースカシミング技術は、古き良き人力で所望の結果を達成。初期スウェージングプレスは大きなTハンドルを回し、機械ねじを固定ヘッドを通して回転させ、エンドを2ピースダイスセットに押し付けることで動作。

これら携帯用手動スウェージャーでは、ダイスが固定コレットに対して下方向へ移動し、移動に伴い内側へも圧縮。技術者は片手でホースエンドを保持し、もう片方でハンドルを回す。ダイスが継手を十分に把持したら、両手でカシミング機を底打ちするまで押し込み。アプリケーション専用のマッチングダイスとホースエンドのみを使用することが不可欠。

これら携帯用手動ユニットは、マイクロメータを採用した新システムのような自動カシミング径技術を提供しません。単に2ピースダイスが底打ちするまでクランプし、カシミング仕様内に収まることを期待するだけ。カシミング測定で仕様内確認は可能ですが、装置に対する経験頼みで一貫した精密結果を期待することになります。なお、多くの技術者が今日でも携帯用手動スウェージングマシンを使用しています。

油圧駆動で速度とパワー向上

油圧駆動ホースカシミングマシンには満足感があります。オール電動マシンは違和感があり、肉なしバーガーやオートマチックのマツダ・ロードスターのよう。油圧パワーデンシティの追加により、技術者はより速く強力なホースエンドカシミング手段を得ました。油圧カシミング機のコレットは本質的に環状油圧シリンダ。場合によっては2本のシリンダがこの環状リングを押します。シリンダから生み出される力がコレットまたはダイスを押し、後者をホースエンドに高力で閉じ込めます。

初期カシミングマシンの主な難点は汎用性の欠如。使用ダイスがホースエンド専用であり、技術者やホースショップに同一メーカー製品のみの使用を強いていました。様々なホースとエンドを使いたいショップでは、千分の1インチ精度を保ちながらカシミング外径を可変できる方法が必要でした。

固定径ダイスに制限せず、内部直径範囲を持つダイスを提供することで、その可変性をもたらし、複数タイプ/サイズのアセンブリに対応可能に。例えば、正確な径0.733インチではなく、0.700〜0.788インチの範囲を提供。以前は1/2インチホースエンドのみ対応だったものが、3/8〜1/2インチの1/2ワイヤホースに対応可能に。

可変径アプリケーション向けダイスは精度の課題を提示。ダイスは最小設定でしか底打ちできず、ショップが提供するあらゆるホース/継手に常に有用とは限りません。カシミングマシン設計者は、所望のサイズでカシミング工程を精度よく停止させる方法を設計する必要がありました。どの技術者もフィーリングで油圧ポンプを0.002インチ精度で停止させることは不可能。

精度と再現性
調整可能なリミットスイッチの設置が、可変ダイスセットへの最も精密で再現性の高い解決策。リミットスイッチに取り付けた調整可能マイクロメータにより、技術者はリミットスイッチの深さを千分の1インチ未満で設定可能。カシミングアクチュエータがリミットスイッチに接触するとポンプが自動停止。マイクロメータが校正されていれば、カシミング径はすべての操作で精密かつ正確。

マイクロメータ採用の油圧カシミング機は数十年にわたり標準で、ホースアセンブリを迅速かつシンプルにする精密制御を提供。最近までの進歩は主にマシンの実用性改善。デュアルステージ油圧ポンプで、クランプ圧到達まで高速ダイス移動、その後小型高圧ポンプへ切替で最大力発揮。

便利なダイス収納システムで迅速精密な工具交換も実現、忙しいホースショップのサイズ切替ペースを加速。ダイスセットローダーで、ホルダーからダイスを取り出しカシミング機へ挿入、クランプインが容易に。今日普及している整然としたダイス収納/交換システムは、あらゆるサイズのダイスが無秩序に混在する引き出しやビンを漁る古い習慣を打破しました。

電子制御
業界全体が電子制御へ移行したように、ホースカシミングマシンも同様。従来のダイヤルマイクロメータは読み取り/調整が難しく、しばしば校正狂いを起こしていました。リニア位置センサがリミットスイッチに置き換わり、調整がデジタル化。小型LCD画面にカシミング設定が表示され、精度向上とエラー削減を実現。リニアトランスデューサーの精度が、完璧で再現性の高いカシミングをほぼ保証。

一部の油圧ホースアセンブリ装置メーカーは、半自動ホースアセンブリステーションを製造。その一つでは、オペレータがパーツを機械にロードするだけ。ステムとフェルールを別々に2つずつロードし、ホースエンドを機械へ挿入。オペレータがシーケンス開始すると、プリカットホースエンドへステムとフェルールが挿入される。

オペレータがホースアセンブリをアンクランプし、十分な長さなら両端を同時に自動カシミング機へ挿入。少し後、技術者が完成ホースアセンブリを取り出し。ホース長が隙間を跨げない場合は、両端を個別に並列処理。挿入とカシミング機能は、技術者が反対側操作を行っている間に完了。毎時200本の完成ホースアセンブリ処理能力で、投資回収は迅速。

カシミング機がスマート化
産業界はインダストリー4.0概念の新たな創造的活用を見出し続けており、ホースカシミング技術も例外ではありません。忙しいホースショップは速度と汎用性を求め、カタログをめくってカシミング仕様を探す時間はありません。多くのトップカシミングメーカーが、タッチスクリーンHMIとメーカーデータベースへのワイヤレスリンクを備えたハイエンドマシンを提供。

このシステムは、標準的な100R1/100R2アセンブリのカシミング仕様を暗記している技術者には感動薄いかもしれません。しかしステンレス巻き熱可塑性ホースなど様々なアセンブリをカシミングするよう依頼されたとき、必要なダイス情報がタッチスクリーンに表示されることを喜ぶでしょう。ホース、ダッシュサイズ、ステムを素早く選択すると、すぐにカシミング仕様がカシミング機設定へ自動入力されます。

流体動力業界全体と同様、カシミング技術も進化し続けます。QRコード等でホースと継手を視覚的に識別する拡張現実、カシミング仕様の自動ポピュレートが期待されます。油圧ホースカシミング技術がより汎用的、より生産的、より保守しやすくなることを期待しています。