EU/米国向け自動化サプライヤー × Honscn：よりスムーズで高速なロボットアームを実現する高バランスポリVプーリー
2025-11-28
クライアントの背景: EU/US産業ブランドの信頼できるパートナー
当社のクライアントは、産業オートメーションおよびハイエンドトランスミッション機器分野向けのコアトランスミッション部品を専門とする中規模輸出企業です。長年にわたり、欧米のプレミアム産業ブランドへの信頼できるサプライヤーとしての評判を築き上げ、製造、物流、精密エンジニアリングの分野における自動化生産ラインを支える部品を供給してきました。同社の競争力は、輸入品質と同等、あるいはそれ以上の品質でありながら、より高い価値を提供する部品を提供することにかかっています。
既存の標準プーリーでは、顧客のロボットアームシステム（振動、騒音、速度制限に悩まされていた）の高まる需要に対応できなかったため、カスタムソリューションを求めて当社にご相談されました。彼らの目標は明確でした。それは、動作速度の向上、騒音の低減、そしてシステム全体の安定性の向上を実現するプーリー、しかも輸入品に代わるコスト競争力を備えたプーリーでした。
プロジェクト概要: ロボットアームのトランスミッションの問題点の解決
クライアントの中心的なニーズは、産業用ロボットアームの伝動システムでした。これらのロボットアームは高速組立や精密位置決め作業に使用され、わずかな伝動の不一致であっても、生産エラー、機器の摩耗、あるいはダウンタイムにつながる可能性があります。既存の標準プーリーでは、サイクルタイムの高速化に必要な動的バランスとスムーズな動作を実現できませんでした。そこで、これらのギャップを埋めるため、カスタムメイドの高精度ポリVプーリーの開発を依頼されました。
このプロジェクトは単なる部品製造ではなく、EU/米国の顧客への製品提供において、競争上の差別化要因となるコンポーネントの開発でした。クライアントは、コストと納期の目標を満たしつつ、厳格なパフォーマンス基準を満たすソリューションを必要としていました。
製品: 高精度6061-T6アルミニウムポリVプーリー
プーリーのあらゆる細部は、クライアントの特定の伝達課題を解決するために設計されました。
- 材質：6061-T6アルミニウム。軽量性（ロボットアームの機敏性に不可欠）と構造強度（連続トルクに対応）の比類なき組み合わせにより選ばれました。また、機械加工性も高く、厳しい公差の実現に最適です。
- 主な仕様：外径φ150mm、内径φ25mm（確実な取り付けのためのキー溝付き）、ダイナミックバランスグレードG6.3（高速自動化の業界標準）、表面硬度HV≥350（長期耐摩耗性）。
- 製造工程：CNC旋削＋ダイナミックバランス修正＋硬質アルマイト処理。各工程は、精度と耐久性を最適化するために厳選されています。
- コア機能：ロボットアームの伝動システムにおいて、同期位置決め精度を確保しながら動力を伝達します。プーリーのスムーズな動作は、ロボットアームの性能向上と信頼性向上に直結します。
- 市場でのポジション: EU/米国の高級産業オートメーション市場向けの輸入ポリ V プーリーに代わるコスト効率の高い代替品で、「競争力のある価格で輸入レベルのパフォーマンス」を提供するように設計されています。
主な課題：速度、精度、耐久性のバランス
顧客の要件は標準的なプーリー製造の範囲を超えており、成功の妨げとなる 3 つの重大なハードルがありました。
課題1：高速走行時の振動と騒音
ロボットアームの動作サイクルはますます高速化しており、プーリーのわずかなアンバランスでも大きな振動を引き起こす可能性があります。この振動は、不快な騒音を発生させるだけでなく、ベルトやベアリングなどの他の部品の摩耗を加速させ、位置決め精度を低下させます。クライアントの既存の標準プーリーでは、高速動作時にこれらの問題を解消するために必要な動的バランスが不足していました。
課題2：バッチ間で正確かつ一貫した溝プロファイル
ポリVプーリーの溝は動力伝達の「エンジン」であり、滑りや不均一な摩耗を防ぐためにベルトと完璧に噛み合う必要があります。クライアントは、ロボットアームのモデル間での互換性を確保するために、極めて高精度な溝寸法（公差±0.01mm）とバッチ間の一貫性を求めていました。標準的な加工方法（溝切削に複数の工具を使用する）では、しばしばばらつきが生じ、性能上の問題を引き起こします。
課題3：強度を犠牲にしない軽量設計
ロボットアームは、速度とエネルギー効率を最大限に高めるために軽量な部品を必要としますが、軽量化のために強度を犠牲にすることはできません。プーリーは、一定のトルクと負荷に変形することなく耐えなければなりませんでした。さらに、工場の作業場環境（油、埃、湿気にさらされる環境）における腐食や摩耗にも耐える必要がありました。
カスタマイズされたソリューション：パフォーマンスのためのエンジニアリング
当社は、高度な加工技術、カスタムツール、厳格な品質管理を組み合わせた、的を絞った実用的なソリューションで各課題に取り組みました。
解決策1：「研削ではなく旋削」+精密バランス調整
振動と騒音を排除するために、表面の滑らかさと動的バランスに重点を置きました。
- CBN工具による超平滑面：輸入CBN（立方晶窒化ホウ素）工具を用いた「研削加工ではなく旋削加工」という精密旋削工程を採用しました。これらの工具は、6061-T6アルミニウムを非常に鋭い切れ味で切削し、溝面粗さRa < 0.8μmを実現しました。これは、標準的な研削加工よりもはるかに滑らかな加工です。これにより、騒音の大きな原因となるプーリーとベルト間の摩擦を低減しました。
- 個々のプーリーをダイナミックバランシング：機械加工後、すべてのプーリーは高精度ダイナミックバランシングマシン（0.1g·mmという微小なアンバランスを検出可能）で検査されました。アンバランスは、内壁の特定の位置にマイクロドリルで微細な穴を開けることで修正され、すべてのプーリーがG6.3バランス基準を満たしていることが確認されました。これにより、最高速度でも振動の発生源を排除しました。
解決策2：カスタムフォームツール + 厳格な検査プロトコル
一貫性のある正確な溝を実現するために、機械加工プロセスを合理化し、品質チェックの層を追加しました。
- カスタム工具によるワンパス溝切削：プーリー溝をワンパスで加工できるカスタム成形工具を設計・製造しました。これにより、複数回の工具交換やセットアップ調整によるばらつきがなくなり、すべての溝の形状、深さ、間隔がお客様の仕様に正確に準拠します。
- 「初回三重検査＋バッチサンプリング」 ：一貫性を保証するために、厳格な検査システムを導入しました。生産ロットごとに、最初のプーリーは3つの検査を受けました。座標測定機（CMM）による寸法測定、専用の鋼板テンプレートによる溝形状の検証、デジタルプロジェクターによる目視検査です。その後、各バッチから5%のサンプルを抜き取り、同様の検査を実施しました。これにより、コストのかかるバッチの問題となる前に、あらゆる逸脱を検出しました。
ソリューション3: FEA最適化設計+ハード陽極酸化処理
軽さと強度のバランスをとるために、構造工学と高度な表面処理を組み合わせました。
- FEAによる軽量化：有限要素解析（FEA）を用いて、補強リブを追加することでプーリーのスポーク設計を最適化しました。これにより、最大負荷下でも構造的な完全性を維持しながら、余分な材料を15%削減（強度を損なうことなく軽量化）することができました。
- 耐久性を高める硬質アルマイト処理：プーリー表面に50～80μmのセラミック層を形成する硬質アルマイト処理を施しました。これにより、表面硬度はHV≥350（お客様の要件を上回る）に向上し、優れた耐腐食性も実現しました。過酷な作業環境にも最適です。また、滑らかで低摩擦の表面を実現することで、ベルトの摩耗も低減しました。
プーリーの製造方法：厳密で追跡可能なワークフロー
一貫性と品質には合理化されたプロセスが必要です。ここでは、プーリーを原材料から完成品にする方法を説明します。
- 材料調達と準備：認証済みの6061-T6アルミニウム棒材を調達し、プーリーの強度を低下させる可能性のある内部欠陥（気孔など）がないか、各部品を検査しました。その後、棒材を適切な長さのブランクに切断しました。
- 荒削り：CNC旋盤を用いて、外径、内径、キー溝をほぼ最終寸法まで加工しました。精密仕上げのために材料をわずか0.1mm残すだけで済みました。これにより、仕上げ加工時の材料へのストレスを軽減しました。
- 精密旋削：輸入CBN工具を使用してプーリーの溝と合わせ面を加工し、低騒音に必要な超滑らかな仕上がりを実現しました。
- ダイナミックバランシング：各プーリーをダイナミックバランシングマシンに取り付け、動作速度（1,500 RPM）で回転させ、必要に応じてマイクロドリルで修正しました。各プーリーのバランス証明書を作成しました。
- 硬質アルマイト処理：プーリーは洗浄、エッチング処理後、アルマイト処理槽に浸漬されました。均一なコーティングを確保するために温度（20±2℃）と電流値を調整し、耐久性を高めるために120℃で硬化処理を行いました。
- 最終品質管理：すべてのプーリーは最終検査を受けました。寸法はCMM、表面硬度は硬度計、動バランスの再チェック、溝形状の検証を行いました。すべての検査結果はトレーサビリティのために記録しました。これは、お客様がEU/米国の顧客にとって非常に重要視していた点です。
結果：期待を超え、長期的なパートナーシップを確立
最初の500個のプーリーを予定通り納品し、クライアントのテストでは画期的な結果が得られました。当社のプーリーをロボットアームシステムに取り付けた後、クライアントからは次のような報告がありました。
- 動作騒音が 40% 削減されます (工場現場の EU/米国の騒音規制遵守にとって重要です)。
- 振動が 30% 減少し、ベルトとベアリングの寿命が 25% 延びました。
- 位置決め精度を犠牲にすることなく、ロボットアームを 15% 高速で動作させる機能。
最初の納入以来、お客様は年間2,000個以上のプーリーをリピート注文いただいています。さらに、次世代ロボットアーム用のカスタムギアとシャフトの開発においてもパートナーシップを拡大しており、これは実績を通じて築き上げてきた信頼の証です。
カスタムプーリー、ギア、その他のトランスミッション部品など、お客様の成功を後押しする高精度な製品を提供する専門知識を豊富に揃えています。プロジェクトについてご相談いただくには、ぜひお問い合わせください。3Dモデルをアップロードしていただければ、価格、リードタイム、DFMフィードバックを即座にご確認いただけます。
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