エネルギー部品製造の新世界

気候変動と世界的な二酸化炭素レベルに関する懸念により、近年、グリーン エネルギーが主導権を握っています。国際エネルギー機関 (IEA) のグローバル エネルギー レビューによると、ほとんどの専門家は、2021 年には再生可能エネルギーが全電力の 30% 近くを生産し、風力発電と太陽光発電がそれぞれ 17% と 18% 増加すると予想しています。

この目覚ましい成長にもかかわらず、化石燃料は引き続き市場を支配しており、IEA は、石炭の需要だけで、すべての再生可能エネルギーを合わせたよりも 60 パーセント多くなると予測しています。その結果、エネルギー関連の CO₂ 排出量は、これまでで 2 番目に大きい年間増加に達する態勢が整っており、パンデミックによる温室効果ガス濃度の減少を一掃します。

確かにダイナミックな業界ですが、1 つ確かなことがあります。世界のエネルギー消費は、その形態が何であれ、機械工場やその他のディスクリート メーカーに新たな機会をもたらし続けるということです。ポンプとタービンのハウジング、ギアボックス、風車のルート セクション、坑口と掘削コンポーネント - これらは、エネルギー OEM とそのティア サプライヤーによって毎日生産される部品のほんの一部にすぎません。その多くは非常に大きく、重く、インコネルや二相鋼。

大きくなるか、家に帰るか

大きな部品には、大きな機械、大きな工作物保持具、大きな切削工具が必要であり、これらすべてに多額の投資が必要です。オハイオ州ロレインにある Absolute Machine Tools Inc. の販売担当副社長である Klaus Miller は、これらの最初の作業を喜んでお手伝いします。彼は、エネルギーと航空宇宙の市場は過去 2 年間低迷していると指摘しましたが、最悪のパンデミックが過ぎ去ったことを願って、どちらも回復しているように見えます.

「私たちは You Ji やその他のブランドの CNC 機械の輸入業者です」と Miller 氏は述べています。 「You Ji は、大型機器の一部に静圧テーブル ベアリングを装備しており、エネルギー部品メーカーに非常に人気があります。これは、これらの工作機械が、この分野や他の分野で遭遇する非常に重い負荷を処理でき、この機能により優れた長期精度を提供できるためです。」

最近の一例として、Absolute は 4 m のテーブルを備えた You Ji 垂直タレット旋盤 (VTL) を設置しました。それを購入した会社は、2006 年の期間中のクリーン エネルギーへの投資の増加に続いて、Miller 氏によると、大型のエネルギー ワークピースを機械加工していますが、製造が中国、ルーマニア、およびその他の低コストのサプライヤーにオフショアで移動したため、約 10 年後には減少し始めました。 .この新しいインスタレーションは、長年の傾向の逆転を示している可能性があります。

Absolute はまた、今年初めに地元の顧客向けに大容量のボーリング ミルを設置しました。店の管理者は特定のアプリケーションを開示していませんでしたが、ミラーにそれはエネルギー作業を目的としており、35,000 lbf (155.7 kN) の負荷容量が必要であると伝えました. 「彼らはすでにジョンフォード橋工場を持っていましたが、もっと大きなものが必要でした」と彼は言いました。 「ここでも静圧ベアリングとマシンの膨大な質量 (130,000 ポンド (58,967 kg)) の間で、これが適切なソリューションであることが証明されました。」

重いほど良い

重切削を行い、ピックアップ トラックよりも大きな部品の精度を求める場合、機械の質量は明らかに重要です。 Miller らは、今日では「昔のように作る」工作機械メーカーはほとんどなく、そのため多くの工作機械工場が Lucas、Giddings &Lewis、およびその他の古い鉄を CNC 制御で改造することを選択していると示唆しています。これは確かに多額の投資であったものの寿命を延ばすための優れた方法ですが、最高の機器でさえ、何度更新しても最新の同等品に比べて不十分な場合があります.

ショップがこれらの投資を最大化するもう 1 つの方法は、大規模な部品加工機能を使用してエネルギー市場を超えて拡大することです。たとえば、防衛産業は、鉱業、農業、建設産業と同様に、超大型部品の重要なユーザーです。ただし、このような作業に取り組むことは、さまざまな部品に簡単に適応でき、ダウンタイムを最小限に抑える機能を備えた柔軟な工作機械に投資する必要があることを意味します。

マサチューセッツ州サドベリーにある Methods Machine Tools Inc. の Kiwa Japan および OKK Japan 製品のテクニカル サポート ディレクター兼プロダクト マネージャーである Bernard Otto 氏は、それを実現する方法についていくつかの推奨事項を提示しています。彼は、多数のメソッドの顧客がフラッキング業界をサポートし、ポンプ、ハウジング、および同様の大型コンポーネントを製造していると述べました。ここで競争力を持つということは、鋼の鋳物や鍛造品から大量の材料を効率的に除去するだけでなく、スピンドルを常に回転させ続けることも意味します。

「スピンドルの使用率を高くするには、機械を操作する人が 17,000 ポンド (7,711 kg) の部品を機械に素早く、正確に、そして何よりも安全に出し入れできる必要があります」と彼は言いました。 「ほとんどの場合、これはパレット チェンジャーで行うのが最適です。」

深く掘り下げる

Otto 氏はまた、幅広いスピンドル速度を持つことで同様の柔軟性が得られることも指摘しました。彼によると、この分野のマシニング センターの多くは、高速と低速の 2 つの範囲しかなく、最大 3,600 rpm の 50 テーパー ギア付き主軸台を誇っています。これにより、所有者が小さなドリルやフライスを使用したり、アルミニウム合金を機械加工したりする能力が制限されます。

「OKK は、3 つのギア範囲と最大 6,000 rpm を提供する数少ないビルダーの 1 つです。これにより、顧客は、例えば大きな正面フライスで非常に積極的に切削でき、必要に応じて小さな切削工具も使用できます」と Otto 氏は述べています。 「これにより、さまざまなワークピースを生産しなければならないショップにとって、より汎用性が高くなります。」

探すべきその他の機能には、重度の穴あけ作業のための高い Z 軸推力、自動化された油圧ワーク保持のための統合された配管、およびボーリング ミルでは、クイル (W 軸) を所定の位置にロックする機能があり、深く荒加工する際の剛性が大幅に向上します。ポケット。 Otto が Absolute の Miller に同意する理由は、現在の工作機械技術に遅れずについていくことが、可能な限り競争力を維持したい工場にとって明確な道であるということです。

しかし、需要が変動するエネルギー メーカーやその他の企業にとっておそらく最も重要な推奨事項は、機械の電源を入れたまま完全に稼働させることです。これは特に、非常に周期的な石油およびガス セクターや、長い間支払われていて仕事の合間にアイドル状態になる傾向がある機械資産を持つ企業に当てはまります。

Otto 氏は次のように述べています。 .そのため、ショップに機械を定期的に循環させるように指示し、さらに良いことに、正規代理店による予防保守スケジュールに入れます。そうすることで、機械のブランド、サイズ、作業の種類に関係なく、不愉快な驚きを避けることができます。」

一貫して握る

Braden Damman は、油圧式ワークホールディングの必要性を支持しましたが、前述の統合された配管は前提条件ではないことをすぐに指摘しました。カンザス州エンポリアのワークホールディング コンポーネント サプライヤである Vektek LLC のアプリケーション エンジニアは、いくつかの追加の構成オプションが利用可能であると述べました。これには、ワークホールディング フィクスチャ自体が油圧用に配管され、外部の「アキュムレータ」 (圧力を維持するデバイス) によって電力が供給されるものも含まれます。加工中のシステム上。

アプローチに関係なく、一貫性と信頼性の点では油圧式ワークホールディングが明らかに優れていますが、価格はそうではありません。 「ほとんどのアプリケーションでは、油圧が最も高価なソリューションですが、初期コストは生産性の向上によってすぐに相殺されます」と Damman 氏は言います。 「手動のクランプ方法で見られる変動を排除し、自動化されたプロセスには必須です。」

皮肉なことに、Damman が支援を求められている大規模なエネルギー部分のワークホールディングの多くは、二次的な操作のためのものです。 「かなりの数のガスタービンコンポーネントが、非常に厳しい公差である種の細かいディテールを持っていることがわかります」と彼は言いました。 「これらのアプリケーションでは、顧客は多くの場合、仕上げのために部品を CNC 研削盤に取り付けたいと考えており、さらに自動化する必要があります。油圧式ワーク保持は、再現性が高いため、ほとんどの場合に好まれる方法です。」

イリノイ州ホイーリングにある工作物保持のスペシャリストである SMW Autoblok Corp. の社長である Larry Robbins 氏は、繰り返し可能なクランプの大ファンですが、大きな部品はばらつきがあるため、頻繁に再配置する必要があると述べています。 「鍛造であろうと鋳造であろうと、直径が 1 メートル程度を超えると、ほとんどの場合、チャック内の位置を調整する方法が必要になります」と彼は言いました。 「私たちはおそらく 25 年間、手動チャックと油圧チャックで独立したジョー調整を提供してきましたが、過去数年間でその機能を電気的に作動するワーク保持製品ラインに拡張しました。」

エネルギッシュなワークホールディング

Robbins 氏によると、同社の MM e-motion チャックには特許取得済みのリニア ポジショニング システム (LPS) が搭載されており、オペレーターは自動またはその他の方法で、タッチ プローブを介して機械内のパーツの位置を測定し、位置情報をコントローラーに送信して、チャックはそれに応じてパーツを中心に配置します。各ジョーは、誘導カプラーによって駆動される独自の「eモーター」によって駆動および制御されるため、システムを固定または回転アプリケーションで使用できます。 1,250 mm までのあらゆる形状とサイズの部品に対応し、部品の加工中でも把持力を変更できます。

ここで他の何人かが述べているように、Robbins と SMW Autoblok は過去 2 年間にエネルギーと航空宇宙部門で減速を経験しましたが、どちらも最近は上昇傾向にあります。興味深いことに、彼は石油およびガス産業から、これまで以上に大きなパイプをつかむことができるチャックの需要を見始めています。これは、工作物保持と工作機械の両方の観点から困難な要求です.

「過去に、マスタージョーを再設計して既存のチャックの容量を増やしましたが、24 インチ (610 mm) のスルーホールの要求を考慮して、完全に新しい製品設計に直面しています」と彼は言いました。このような大きな直径はまた、旋盤のスピンドル ベアリングに大きな負荷をかけます.これは、振れ止めを使用することで多少軽減できますが、ここでも、既存のワーク保持技術の限界に近づいています.まったく新しい市場を創造します。」

自動化への同意

オートメーション システム プロバイダーの Fastems LLC USA (米国、オハイオ州ウエスト チェスター) も、新しいテクノロジに対する同様の需要を見出しています。リージョナル セールス マネージャーの Loy McEldowney 氏は、エネルギー部門は伝統的に自動化された部品処理の採用に遅れをとっていましたが、熟練労働者の継続的な不足により、その考え方は変わり始めていると述べました。 「多くの業界と同様に、彼らは専門知識を失いつつあり、可能な限り自動化するしかありません。」

これにはいくつかのことが必要です。前述のパレット交換マシニング センターの 1 つは、開始するのに適した場所であり、その後に自動化されたワーク保持が続きます。すでに説明した油圧式および電子式固定具の他に、空気式または機械式のゼロ点位置決めシステムも利用できます。 McEldowney 氏によると、このようなシステムのリテンション ノブは、多くの場合、大きなワークピースに直接取り付けられ、嵌合レシーバーがパレットに取り付けられています。

おそらく最も重要なのは、安定した予測可能なプロセスの開発です。この作業は、機械加工された部品では困難な場合がありますが、エネルギー製造に一般的な少量多品種の作業では特に困難です。それでも、ますます多くの石油およびガス部品サプライヤーがまさにそれを行っています.

「自動化とその後のプロセス開発への投資を正当化するには、かなり繰り返し可能な注文ほど大量の注文は必要ありません」と McEldowney 氏は述べています。 「顧客と長期的な契約を結んでおり、今後 18 ～ 24 か月で何が起こるかを予測できる企業にとっては、専用の器具、それらを載せるためのパレット、自動化された、または半自動の自動保管システム。注文が来たら、パレットに積み込み、プログラムを呼び出して部品を実行するだけです。また、当社の MMS (製造管理ソフトウェア) システムと統合セル コントローラーを使用すれば、完全自動で行うことができます。いずれにせよ、少量生産でも非常に効率的になります。」