ネジ締めの締結順序（対角締め）の課題と対策

エンジン・ミッションのボルト、シリンダヘッド、ガスケット付きフランジ、電池パックの筐体など、複数本のボルト・ネジを均一に締める工程では、締結順序が品質に影響する場合があります。順序が適切でないと、締結部に偏りが生じ、シール漏れや平面度不良などにつながるおそれがあります。

本記事では、締結順序の管理で発生しやすい課題と、多軸同期締結、締結順序のプログラム管理、段階締めの自動化などによる対策を解説します。

締結順序ミスで現場に起きている課題

締結順序を目視や作業手順書だけで管理すると、作業者による順序間違いや確認漏れなどが発生する可能性があります。主な課題は以下のとおりです。

課題への対策① 多軸同期締結で締結順序の影響を抑える

複数の締結箇所を同時または同期して締め付ける多軸構成を採用することで、逐次締結による締結順序の影響を抑え、締結時間の短縮や締結状態の均一化を図りやすくなります。

• ボルト本数や締結位置が固定された量産工程では、多軸化によるメリットを得やすくなります。
• 軸間ピッチや締付トルクなど、ワークに適した仕様で設計する必要があります。
• 複数品種に対応する場合は、ピッチ可変機構などを備えた構成も検討できます。

多軸同期締結に対応した製品や設備には、複数のナットランナを組み合わせたマルチスピンドルなどがあります。エスティックでは、複数軸の同期締付に対応したマルチスピンドルや自動組立装置を展開しています。

課題への対策② プログラム管理で締結順序を管理する

多軸化が難しい工程では、単軸のネジ締め機をロボットやXYテーブルなどと組み合わせ、締結順序をプログラムで管理する方法があります。

順序プログラミングのポイント

• 締結ポイントに番号を設定し、対角締めなどの順序をプログラムに登録する
• 品種ごとに締結条件や順序を登録し、製品切替時に適切なレシピを選択する
• 対応機種では、締結結果を記録して各ポイントの状態を確認する

トルクや回転角度などを管理できるドライバーやコントローラには、締結条件の設定やデータ管理に対応した製品があります。設備を選定する際は、必要な締結順序やデータ管理機能に対応しているか確認することが重要です。

課題への対策③ 段階締めを自動化する

対角締めなどの締結順序とあわせて、必要に応じて仮締めから本締めまで複数の段階に分けて締結する方法があります。自動ネジ締め機に締結条件を登録することで、設定した順序や条件に沿って段階的に締め付けることが可能です。

段階数や各段階の締付条件は、ボルト、ガスケット、部品形状、要求される締結力などによって異なります。実際の工程では、設計仕様や関連規格、メーカーの指示などに基づいて条件を設定することが重要です。

課題への対策④ 締結結果を可視化する

締結順序を装置で管理するだけでなく、締結結果を記録・確認できるようにすることで、品質管理や原因分析にも活用できます。

• 対応機種では、締結ポイントごとのトルク・回転角度などを記録する
• NG発生時に、どのポイントで異常が発生したかを確認する
• 表示器やタブレットなどを利用し、次に締めるポイントを作業者へ案内する

必要な管理項目は工程によって異なるため、ネジ締め機を選定する際は、締結順序だけでなく、データ保存やOK・NG判定などの機能も確認しましょう。

編集チームまとめ

複数本のボルト・ネジを使用する締結工程では、締結順序が不適切だと締結部の状態が不均一になり、シール漏れや平面度不良などにつながるおそれがあります。

対策としては、多軸同期締結によって締結順序の影響を抑える方法や、単軸のネジ締め機とロボットなどを組み合わせて締結順序をプログラムで管理する方法があります。また、必要に応じて段階締めを自動化し、対応機種では締結結果を記録することで、品質管理にもつなげられます。

自動ネジ締め機を選ぶ際は、締結するボルト・ネジの本数や位置、必要なトルク、締結順序、品種数などを整理したうえで、自社の工程に適した設備を検討しましょう。