製造現場の組立工程では、ネジ締めを人が行っているケースが多くあります。

ネジ締めは一見すると単純な作業ですが、「作業者によって締め付けにばらつきがある」「締め忘れが発生する」「同じ作業を何度も繰り返している」「作業者を別工程へ配置したい」といった課題が発生しやすい工程でもあります。

こうした課題に対して有効なのが、ネジ締め工程の自動化です。

ただし、自動化設備を検討する際は、単純に電動ドライバーをロボットに持たせればよいわけではありません。ネジの供給、ワークの位置決め、締付条件、締付後の検査、製品の排出まで含めて考える必要があります。

株式会社ティーエイチエーでは、圧入・組立・検査などの単体工程の自動化から全自動化まで、製造現場に合わせた設備の構想・設計・製作に取り組んでいます。

この記事では、ネジ締め工程を自動化する際の考え方と、設備・ロボットを導入するときに確認したいポイントを解説します。


【目次】

1. ネジ締め工程を自動化するメリット
2. ネジ締めだけではなく前後工程まで考える
3. ネジ締め自動化ではワークの位置決めが重要
4. ネジの供給方法まで考える
5. ロボットを使うべきとは限らない
6. 多品種少量生産では段取り替えも重要
7. 締付後の検査・記録まで自動化する
8. ティーエイチエーが考えるネジ締め自動化


1. ネジ締め工程を自動化するメリット

ネジ締めを自動化する目的は、単純な人員削減だけではありません。

例えば、次のような課題の改善が期待できます。

・ネジの締め忘れを防止したい
・締付トルクを一定にしたい
・作業者による品質のばらつきを減らしたい
・繰り返し作業による作業者の負担を減らしたい
・生産数を増やしたい
・検査や締付結果を記録したい
・作業者をより付加価値の高い工程へ配置したい

特に、1製品に複数のネジを使用する場合や、1日に何百回、何千回とネジ締めを繰り返す工程では、自動化による効果が期待できます。

また、ネジ締めは「締めたかどうか」だけでなく、「適切な条件で締められたか」が品質上重要です。

そのため、自動化を品質管理まで含めた工程改善として考えることがポイントです。


2. ネジ締めだけではなく前後工程まで考える

人がネジ締めを行う場合、実際にはネジを締める以外にも多くの作業を行っています。

例えば、

・ワークを取り出す
・治具へセットする
・ネジを取る
・ネジ穴の位置を確認する
・ネジをセットする
・ドライバーで締める
・締付状態を確認する
・完成したワークを取り出す

といった作業です。

人であれば一連の動作として自然に行えますが、設備ではそれぞれを機械的に成立させる必要があります。

そのため、「ネジ締めを自動化したい」という相談でも、実際にはネジ締め前後の工程を確認することが重要です。

例えば、ネジ締めだけを自動化しても、作業者が毎回ワークとネジをセットする必要があれば、設備の前から人が離れられない可能性があります。

反対に、ワーク供給やネジ供給、製品排出まで自動化できれば、作業者が複数の設備を担当できる可能性があります。


3. ネジ締め自動化ではワークの位置決めが重要

ネジ締めを安定して自動化するために重要なのが、ワークの位置決めです。

人であれば、多少ワークの位置がずれていても目で確認し、ドライバーの位置や角度を調整できます。

設備では、ネジ穴とドライバーの位置関係がずれることで、

・ネジが入らない
・ネジが斜めに入る
・ネジ山を傷める
・設備が停止する

といった問題につながる可能性があります。

そのため、専用治具による位置決め、センサーによるワーク確認、必要に応じた画像処理などを組み合わせて考えます。

ティーエイチエーでは、自動化装置だけでなく治具の設計・製作にも取り組んでいます。

自動化というとロボットに注目しがちですが、実際には「ワークを毎回同じ位置にセットできるか」という治具側の設計が、設備の安定稼働を左右する重要なポイントになります。


4. ネジの供給方法まで考える

連続してネジ締めを行う場合は、ネジをどのように供給するかも重要です。

例えば、

・ネジを一定方向へ整列させる
・1本ずつ分離する
・ドライバーへネジを供給する
・締付位置までネジを搬送する

といった仕組みが必要になります。

ネジ締めそのものが数秒で終わっても、ネジの供給に時間がかかれば設備全体のタクトタイムは短縮できません。

そのため、ネジ締め工程の自動化は「締付装置を選ぶ」という考え方だけではなく、「部品供給から完成品排出まで、どのような流れを作るか」という視点が重要です。


5. ロボットを使うべきとは限らない

ネジ締めの自動化というと、多関節ロボットや協働ロボットを使った設備をイメージする方も多いかもしれません。

しかし、必ずしもロボットが最適とは限りません。

例えば、毎回同じ位置に同じワークをセットして、同じ場所を締め付けるのであれば、専用機構やアクチュエータ、治具などを組み合わせた方が、設備をシンプルにできる場合があります。

一方で、

・複数箇所を締め付ける
・製品ごとに締付位置が変わる
・複数品種へ対応する
・将来的な工程変更を想定している

といった場合には、ロボットの柔軟性がメリットになる可能性があります。

ティーエイチエーでは、自動化において「ロボットを導入すること」を目的にはしていません。

現場の工程や生産数量、設置スペース、予算などを確認しながら、治具や専用機構による部分自動化からロボットを使った自動化まで検討します。

設備を大きくしすぎず、省スペースで自動化することも、製造現場では重要な考え方です。


6. 多品種少量生産では段取り替えも重要

多品種少量生産では、ネジ締めを自動化した結果、段取り替えに時間がかかってしまうケースにも注意が必要です。

例えば、

・製品によってネジ位置が違う
・ネジサイズが変わる
・締付本数が変わる
・締付トルクが異なる
・製品ごとに治具交換が必要

といった条件があります。

設備を導入する前に、

「何品種を生産するのか」
「1日の品種切替回数は何回か」
「治具交換にどの程度時間をかけられるか」

などを確認しておく必要があります。

ティーエイチエーでは、多品種少量生産の自動化について、段取り替えをゼロにするだけでなく、「段取り替えに必要な時間や作業をできるだけ減らす」という考え方で設備を検討しています。


7. 締付後の検査・記録まで自動化する

ネジ締め工程では、締付作業だけでなく、その結果を確認する仕組みも重要です。

例えば、

・設定したトルクで締められたか
・ネジが規定本数あるか
・締め忘れがないか
・異常が発生していないか

などを設備側で確認できれば、品質管理にもつながります。

ティーエイチエーでは、圧入工程においても荷重やストロークを可視化し、単に「圧入できた」という結果だけではなく、数値による品質確認やトレース管理に取り組んでいます。

ネジ締めについても考え方は同じです。

作業そのものを自動化するだけでなく、「正常に作業されたことを確認できる仕組み」まで考えることで、自動化と品質管理を両立しやすくなります。


8. ティーエイチエーが考えるネジ締め自動化

ネジ締め工程を自動化する場合、

ワーク供給
↓
位置決め
↓
ネジ供給
↓
ネジ締め
↓
締付確認
↓
検査
↓
製品排出

という一連の工程で考えることが重要です。

ただし、すべてを最初から全自動化する必要はありません。

「ワークのセットは人が行い、ネジ締めだけ自動化する」

「ネジ締めと締付確認まで設備化する」

「将来的には部品供給や排出まで自動化する」

といった段階的な自動化も選択肢です。

株式会社ティーエイチエーでは、圧入・組立・検査などの単体工程から全自動化まで、製造現場に合わせた設備の構想・設計・製作に取り組んでいます。

また、仕様が完全に決まっていない段階でも、実際の工程やワークを確認しながら、自動化できる部分と難しい部分を整理することが可能です。

「ネジ締め作業を自動化したい」
「締付品質のばらつきを減らしたい」
「ロボットを使うべきか分からない」
「既存ラインへネジ締め装置を追加したい」
「どこまで自動化すれば費用対効果が合うのか分からない」

このような段階からでもご相談ください。

現状の作業方法、ワーク、生産数量、ネジの種類、前後工程などを確認しながら、現場に合った自動化方法を一緒に検討します。


【企業情報】
株式会社ティーエイチエー
所在地：〒444-0843
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