高生産性を実現する4コールド4ホットヒール成形機

ヒール成形機は、熱間成形と冷間成形を 1 つの位置で組み合わせたシングルステーション ユニットから、大量生産向けに設計されたマルチステーション機械まで、いくつかのステーション構成で利用できます。 4 コールド 4 ホット構成は、この範囲の高出力端を表します。 4 つのホット ステーションと 4 つのコールド ステーションを使用して複数のアッパーを並行して処理し、シングル ステーションまたはデュアル ステーションのマシンでは達成できないスループットを実現します。

この記事では、4 コールド 4 ホット構成とは何か、その仕組み、より高い出力が得られる理由、および工場でこのタイプのマシンを評価する際に考慮すべき点について説明します。

4コールド4ホットヒール成形機とは

4冷間4ホットヒール成形機は、熱成形用のホットステーション4台と冷間固定用のコールドステーション4台の計8台の成形ステーションを備えたヒール成形機です。ステーションは複数のアッパーを同時に処理できるように配置されており、各アッパーはホット ステーションを通過し、次にコールド ステーションを通過します。

この構成は、履物を大量に生産し、残りの生産ラインと歩調を合わせるためにかかと成形作業を必要とする工場向けに設計されています。複数のアッパーを並行して処理することにより、マシンはステーション数の少ないマシンと比較して実効出力を倍増します。

「4 コールド 4 ホット」という用語は、マシンの物理的なサイズだけを表すのではなく、ステーション数を表します。この構成の機械は単一ステーションのユニットよりも大きくなる可能性がありますが、床面積を比例的に増加させることなく、スループットを最大化するように追加のステーションが配置されています。設計哲学は、大量生産ラインのニーズに対応できる 1 台の機械に生産能力を集中させることです。

4 コールド 4 ホット構成の仕組み

各ステーションの動作原理は他のヒール成形機と同じです。ホット ステーションは熱と圧力を加えてヒール シートを成形し、コールド ステーションは熱を加えずに圧力を加えて形状を設定します。違いは、4 つのホット ステーションと 4 つのコールド ステーションを備え、マシンはホット ステージで一度に 4 つのアッパーを処理し、コールド ステージで一度に 4 つのアッパーを処理できることです。

通常、シーケンスは次のパターンに従います。

読み込み中。4 つのアッパーは、1 人のオペレーターまたは並行して作業する複数のオペレーターによって 4 つのホット ステーションにロードされます。エアバッグラッピングを備えたマシンでは、各アッパーのラストがエアバッグで包まれているため、シューズバッグが靴型に対してよりしっかりと均一に密着します。

熱間成形。4 つのホット ステーションすべてで熱と圧力を同時に加え、4 つのアッパーのヒール シートを成形します。加工する材料に合わせて温度と圧力を調整できます。熱間成形ステージでは、機械の設計に応じて、接触加熱、赤外線加熱、または蒸気補助加熱を使用できます。

移行。4 つのアッパーはホット ステーションから 4 つのコールド ステーションに転送されます。一部のマシンでは転送は手動です。他のものでは、それは自動化されます。転送時間はサイクル全体の一部であり、スループットを維持するには最小限に抑える必要があります。

コールド設定。4 つのコールド ステーションはすべて、熱を加えずに圧力を加え、材料が冷えている間に形状を設定します。冷却システムは、機械の構成に応じて、環境に優しい冷凍システム、非凍結液体循環冷却システム、または対流空気リサイクルを使用する場合があります。

荷降ろし中。形成された 4 つのアッパーはコールド ステーションから取り出され、このサイクルが繰り返されます。 2 人のオペレーターが並行して作業することで、積み込みと積み下ろしを迅速に完了し、機械を設計されたサイクル速度に維持できます。

ホットステージとコールドステージは並行して動作するため、機械の有効サイクルタイムは、ホット時間とコールド時間の合計ではなく、単一ステージの最長時間によって決まります。これにより、より高い出力が得られます。

ステーションが増えるほど出力が高くなる理由

ステーション数と出力の関係は単純です。シングルステーションの機械は、高温段階と低温段階の両方でアッパーを一度に 1 つずつ処理します。デュアルステーション マシンは一度に 1 つのアッパーを処理しますが、ホット ステージとコールド ステージをオーバーラップさせることができるため、コールド ステーションが前のアッパーを設定している間にホット ステーションをロードできます。

4 コールド 4 ホット マシンは、この並列性をさらに進化させたものです。アッパー 4 人はホット ステージを一緒に移動し、アッパー 4 人はコールド ステージを一緒に移動します。この機械のサイクルあたりの出力は単一ステーションの機械の 4 倍であり、ホット ステージとコールド ステージがオーバーラップしているため、サイクル タイムは個々のステージ時間の合計よりも短くなります。

シフトごとに数千足を生産する工場では、この並行性が、ラインと歩調を合わせるかかと成形作業とボトルネックとなるかかと成形作業の違いとなります。算術を考えてみましょう。単一ステーションのマシンが 30 秒ごとに 1 つのアッパーを処理する場合、同様のアッパーあたりのサイクル タイムを持つ 4 コールド 4 ホットのマシンは 30 秒ごとに 4 つのアッパーを処理します。積み込みと積み下ろしがペースを維持できると仮定すると、1 時間あたりの有効生産量は 4 倍になります。

実際には、出力ゲインは、ロードおよびアンロード操作がどの程度適切に構成されているかによって決まります。 1 人のオペレーターが 8 つのステーションに積み降ろしを行うと、機械のサイクルに追いつくのは困難です。 2 人のオペレーターが並行して作業すると、ステーションへのロードとアンロードをより効率的に行うことができます。これが、多くの 4 コールド 4 ホット マシンがデュアル オペレーターで使用できるように設計されている理由です。

より高い出力をサポートする主な機能

4 コールド 4 ホット ヒール成形機には通常、高出力設計をサポートするいくつかの機能が含まれています。

独立したホットヘッドとコールドヘッド制御。各ヘッドは個別に制御できるため、オペレータは処理される材料の温度と圧力を設定できます。これは、同じ機械で複数の種類の靴を生産する工場にとって重要です。たとえば、厚い革のアッパーには、薄い合成アッパーよりも高い熱間成形温度と長い冷間固定時間が必要な場合があります。独立した制御により、オペレーターは材料に合わせて各ステーションを最適化できます。

エアバッグのラッピング。エアバッグラッピング法は、靴型をエアバッグで包み、靴型に対して靴袋をより均一に密着させます。均一な圧力によりハイスポットが除去され、シワのリスクが軽減されます。これは、複数のアッパーを並行して加工する場合に特に重要です。 1 つのステーションでヒール シートにしわが生じると、バッチ全体が影響を受ける可能性があります。エアバッグのラッピングは、圧力をかかと座面全体に均等に分散することでこのリスクを軽減します。

デュアルオペレーター機能。4冷4温機は2人で同時に作業できるものが多く、作業効率が上がります。ロードおよびアンロードを行うステーションが 4 つあるため、2 人のオペレーターが並行して作業することで、設計されたサイクル速度で機械を稼働させることができます。 1 人のオペレータがホット ステーションをロードし、もう 1 人のオペレータがコールド ステーションをアンロードすることで、アイドル時間を最小限に抑える連続的なフローを生み出すことができます。

スマートなコンピューター画面制御。制御システムは、すべてのステーションの温度、圧力、成形時間を管理します。スマートコンピュータ画面によりパラメータの設定と監視が簡単になり、機械はスタンバイモードで自動的にスリープしてエネルギーを節約します。また、コンピューター画面を使用すると、オペレーターがさまざまな靴のスタイルの設定を保存したり呼び出すことができるため、切り替え時間を短縮できます。

温度、圧力、硬化時間の調整が可能です。これらのパラメーターは、さまざまなアッパー素材や必要なさまざまな温度設定に合わせて調整できます。この柔軟性により、機械は機械的な切り替えを行わずにさまざまなタイプの靴を加工できます。同じラインで複数のスタイルを生産する工場にとって、この調整機能は、さまざまな生産実行にわたってスループットを維持するために不可欠です。

安定した走行と高いパフォーマンス。この機械は、安定した動作、高効率、高性能を実現するように設計されています。これは、頻繁に停止したり調整したりすることなく、生産シフトを通じて機械が継続的に稼働できることを意味します。安定した稼働は、単一の停止が生産ライン全体の遅延につながる高出力機械にとって特に重要です。

生産能力

4 コールド 4 ホット ヒール成形機の出力はサイクル タイムに依存し、サイクル タイムは材料と必要な成形および硬化時間に依存します。一般的な履物生産の場合、この構成の機械は約8時間シフトあたり2,500～3,000足、靴の種類と使用条件によって異なります。

この能力は、8 時間あたり 1,500 ～ 2,000 ペアと定格されるシングルステーション マシンよりも大幅に高く、同様の定格のデュアルステーション マシンよりも高くなります。ゲインは、各ステージでの 4 つのアッパーの並列処理から得られます。

2 シフトで 1 日あたり 10,000 足を生産する工場の場合、実際のサイクル タイムと積み下ろしの効率に応じて、1 シフトあたり 2,500 ～ 3,000 足の 4 冷間 4 温機でヒール成形作業を 1 台の機械で処理できます。

エネルギー効率に関する考慮事項

8 つのステーションを備えたマシンは、ステーションが少ないマシンよりも多くの電力を消費しますが、マシンはより多くのペアを同時に処理するため、ペアあたりのエネルギー コストは低くなる可能性があります。いくつかの機能がエネルギー消費量の削減に役立ちます。

スタンバイモードでは自動スリープ。マシンは、アクティブな生産が行われていないときは自動的にスリープし、アイドル期間中の電力消費を削減します。これは、休憩を挟んで複数のシフトを実行する工場や、材料の変更やその他の作業によって生産が中断される工場では特に有益です。

独立したヘッドコントロール。ホットヘッドとコールドヘッドは個別に制御できるため、オペレーターは加工される材料に必要な温度と圧力のみを設定できます。これにより、素材に関係なく両方のヘッドを最大設定で実行することによるエネルギーの無駄が回避されます。

効率的な冷却システム。この機械は、構成に応じて、環境に優しい冷凍システム、非凍結液体循環冷却、または対流空気リサイクルを使用する場合があります。各方法には異なるエネルギー特性があり、正しい選択は工場の生産プロファイルによって異なります。冷凍システムは最速の冷却を実現しますが、より多くのエネルギーを消費します。対流空気システムはエネルギー効率が高くなりますが、冷却時間が長くなる可能性があります。非凍結液体循環システムは中間点を提供し、凍結システムのような複雑さを伴うことなく安定した冷却を提供します。

これらの省エネ機能により、1 年間の生産期間にわたって機械の運用コストが目に見える程度削減され、設備投資の収益率が向上します。

アプリケーション

4 コールド 4 ホットのヒール成形機は、特に次のような靴を大量生産する工場に適しています。

紳士靴の生産ラインヒールシートの形成は、ラスティングと組み立てに合わせて行う必要があります。紳士靴では、より高い成形温度とより長い硬化時間を必要とする厚い革のアッパーが使用されることがよくあります。 4 コールド 4 ホット構成により、複数のアッパーを並行して処理できるため、成形されたアッパーをラインに供給し続けることができます。

婦人靴の生産ラインパンプス、フラットシューズ、ブーツを大量生産します。女性の靴には、見た目が重要なヒールカウンターが付いていることがよくあります。エアバッグのラッピング方法と均一な圧力分布により、これらのスタイルに必要な滑らかでシワのないヒールシートが実現します。

ブーツの製造アンクルブーツ、乗馬ブーツ、トールブーツではヒールシートを形成する必要があります。ブーツのアッパーは靴のアッパーよりも大きく、厚い場合が多いため、一足あたりの成形時間が長くなります。 4 コールド 4 ホット構成では、複数のアッパーを並行して処理することで、より長い成形時間を補います。

安全靴の製造一貫したヒールシートの形成が履物の全体的な保護性能をサポートします。安全靴では、靴が必要な保護を確実に提供できるように、かかとのシートがつま先のキャップおよび靴底と正しく位置合わせされている必要があります。 4 冷間 4 熱間マシンによる一貫した成形により、生産バッチ全体にわたってこの調整が維持されます。

この機械は、パラメータを調整できるため、機械を改造せずにスタイルを切り替えることができるため、同じラインで複数の種類の靴を生産する工場にも適しています。

4 コールド 4 ホット マシンを評価する際に考慮すべきこと

工場向けに 4 コールド 4 ホット ヒール成形機を検討する場合、いくつかの要素を評価する必要があります。

床面積。8 つのステーションを持つ機械は、単一ステーションの機械よりも多くの床面積を必要とします。機械の寸法が利用可能な生産エリアに適合していることを確認してください。このクラスの機械の一般的な寸法は約 2,200 × 1,030 × 2,000 mm ですが、寸法はモデルによって異なります。

電力と空気の要件。この構成のマシンは通常、380V/50HZ の電力、5.50kW ～それ以上の最大消費電力、および 0.5 ～ 0.6 MPa の空気圧入力を必要とします。工場のユーティリティがアップグレードせずにこれらの要件を満たせることを確認してください。

オペレーターの対応状況。4 コールド 4 ホット マシンは、デュアル オペレーターで使用することでメリットが得られます。機械に対して 2 人のオペレーターが対応できること、または機械が 1 人のオペレーターによってサイクル レートを下げて効果的に操作できることを確認します。

素材の互換性。工場が生産する靴の種類とアッパー素材を機械が処理できることを確認してください。靴のサイズ、アッパー素材、カウンターの種類の範囲を考慮してください。

メンテナンスアクセス。ステーションが 8 つあると、メンテナンスへのアクセスがより複雑になります。機械の設計が、洗浄、検査、摩耗部品の交換のためにすべてのステーションにアクセスできることを確認します。

まとめ

4 コールド 4 ホットのヒール成形機は、専用のホットステーションとコールドステーションで複数のアッパーを並行して加工することで、より高い生産量を実現します。履物を大量生産する靴工場にとって、この構成は、残りの生産ラインが依存する一貫したヒールシートの品質を維持しながら、かかとの成形作業がボトルネックにならないようにするために必要なスループットを提供します。重要なのは、機械の能力を実際の生産量に一致させ、積み込みと積み下ろしが効率的に行われていることを確認し、機械の調整機能、冷却システム、エネルギー機能が生産プロファイルと一致していることを確認することです。