ポンプワークス・インダストリアル：先進機械でグローバル競争に打ち勝つ

テキサス州ヒューストンに本社を置くこのメーカーは、鉱業・鉱物から製薬、石油・ガスまで幅広い業界向けのANSIポンプを製造しており、「メイド・イン・USA」の哲学を誇りとしています。競争力を維持するため、その多くが海外から来る競合に先んじるため、ポンプワークス・インダストリアルは常に生産効率の改善に取り組んでいます。同社ジェネラルマネージャーのマイケル・ホーエンスタイン氏によると、先進機械、マシン監視ソフトウェア、最新工具により、サイクルタイムを大幅に短縮でき、それが必要な効率達成に主要な役割を果たしています。その結果、同社は前年比50%の生産性向上を達成しました。

ポンプ設計

2014年創業のポンプワークスは、現在現場で数千台のポンプを稼働させています。ヒューストン拠点は、1978年に遡る他のポンプワークスブランドメーカーの中では最新です。ホーエンスタイン氏によると、ポンプワークスのANSIポンプを競合から差別化しているのは、標準ポンプ提供の一部として組み込まれた多数の設計強化で、顧客への価格上昇なしにポンプの全体的な信頼性と保守性を向上させています。

ANSI製品ラインの設計に組み込まれた多くの機能は、同社がAPI 610ポンプの主要サプライヤーとして長年の経験を持ち、米国石油協会（API）基準を適用してきたことからインスピレーションを得ています。これらのAPI類似機能には、熱放散のためのパワーフレームへのフィン、シャフトのフリンガーディスクで内部オイルをミスト化してポンプの非浸漬ベアリングを冷却、パワーフレーム内部キャビティへのシーラントコーティングスプレーなどが含まれます。

これらの特定機能は、ベアリング温度の低減とパワーフレームのベアリング寿命延長に焦点を当て、信頼性を向上させます。パワーフレームには標準提供としてステンレスシャフトも付属します。さらに、ポンプ構造に使用されるベース材料は、競合のANSIポンプがダクタイル鋳鉄や鋳鉄であるのに対し、耐久性向上のため炭素鋼だとホーエンスタイン氏は説明します。

テストにより、ポンプワークスのパワーフレームは競合のフラッディングオイルタイプよりベアリング動作温度を15〜20°F（約8〜11℃）低く保ち、ベアリング寿命を最大30%延長できることが判明しました。この事実と他のAPI類似機能が相まって、ポンプの信頼性を大幅に向上させます。これは現場で最優先事項です。ポンプ故障はエンドユーザーにとって非常にコストが高くなります。

信頼性向上機能に加え、ポンプワークスのポンプはより簡単なメンテナンス向けに設計されています。側面にマグネット式オイルドレンナットがあり、アクセスが容易です。直径1.00インチ（約25.4mm）のシール・キャップ付きオイルフィルプラグにより、パワーフレームへの汚れや異物混入リスクを排除し、給油時により1/2インチ（約12.7mm）多くアクセスできます。ポンプの両側にサイトグラスがあり、アプリケーション現場でのポンプの向きに関わらず、オイルレベルを遮ることなく確認できます。

ペースを維持する

ショップの効果的なポンプ製造プロセスの鍵は、工作機械技術の進歩に常にペースを合わせることです。そうすることで、セットアップ時間の短縮だけでなく、部品加工に必要なセットアップ回数自体を削減できました。マルチタスキングを含む最新の工作機械能力により、ショップは完成品までのワン・セットアップ加工（ダン・イン・ワン）を達成し、これがサイクルタイム短縮、部品品質と精度の向上につながっています。

すべてのポンプワークス施設/部門はマザックマシンのみを使用しています。ヒューストン施設が開設されたときも同様で、インテグレックス i-400Sマルチタスキングマシン2台、QTN-250ターニングセンター1台、スラント・ターン・ネクサス（STN）550ターニングセンター1台、HCN-6800横形マシニングセンター1台、そして最新のインテグレックス i-630V/6マルチタスキングマシン1台を導入しました。

インテグレックス i-400Sは、40馬力・3,300rpmのメインインテグレートスピンドル/モーターヘッドストックを備え、低速での重切削から高速での炭素鋼やその他合金材料の加工まで幅広い加工能力を提供します。マシンの剛性あるクランプC軸は0.0001度単位でインデックスし高精度を実現。第2の35馬力・4,000rpm旋削スピンドルもインテグレートスピンドル/モーターを備え、二次操作の高効率加工を確保します。追加のマルチタスキング機能として、240度範囲で0.0001度インデキシング単位の回転B軸に搭載された30馬力・12,000rpmフライススピンドルを採用しています。

標準スルーホールチャックパッケージを備えた2軸QTN-250が、ポンプワークス向けに幅広い部品レンジを効率的に処理します。バー・フィーダーと連携し、最大バー・フィード径2.6インチ（約66mm）、最大部品加工径13.780インチ（約350mm）に対応します。

ポンプワークスの重工業用STN 550は、10.8インチ（約274mm）径ボアの堅牢なヘッドストックと、1,000rpm・60馬力の旋削スピンドルを備え、最大5,163フィートポンド（約7,000Nm）のトルクを発生します。マシンのスピンドルは21インチ（約533mm）チャックサイズにも対応します。

STN 550と連携してセルを構成するHCN-6800 IIは、50馬力・10,000rpm・CAT50スピンドルを装備。自動工具チェンジャーは最大43工具を格納し、最大工具径10.24インチ（約260mm）に対応。マシンのNCロータリーテーブルは1.9秒で90度回転し、精密な4軸インデキシングと加工のために0.001度の最小インクリメントを備えます。

ポンプワークスで最新のマザックであるインテグレックス i-630V/6は、C軸制御付き50馬力・550rpm旋削スピンドルと、剛性あるCAT50・10,000rpmフライススピンドル（B軸チルト-30/+120度）を搭載。自動工具チェンジャーがフライススピンドルに最大160工具を供給し、連続切削操作を可能にします。

STN 550とHCN-6800 IIのセルは、ホーエンスタイン氏によると残念ながらダン・イン・ワン加工が不可能な特定の部品ファミリーを生産します。しかし、このマザックセルにより、部品がマシン間を移動し、社内製造のカスタム治具がゼロ点で部品を位置決めするためタッチオフ不要で、セットアップによるタイムロスをほぼ排除できています。治具がマシン用に部品を位置決めするため、オペレーターがその作業を行う必要がありません。

「マザックマシンが製造で重要な役割を果たす一方で、社内設計のカスタム治具と連携して機能します」とオペレーションマネージャーのチャールズ・ハービー氏。「この革新的な治具により、3〜4操作をしばしば1操作に削減でき、治具は重切削に耐える強度と安定性も提供し、さらなるサイクルタイム短縮に貢献します。」

ポンプワークスはインテグレックス i-400Sで自動化を稼働させています。しかし、それ以外の鍵はマザックによるダン・イン・ワン生産です。「他のショップが3〜4台のマシンを列べて行っていることを、私たちは1台のマルチタスキング・マザックでやっています」とハービー氏。

彼によると、ショップは決まった基準に基づいてマシンを探すのではなく、製品ニーズに基づいて決定します。「部品から始め、サイクルタイムと部品品質の観点から加工を最適化するマシンの獲得に向けて逆算します」と彼。「マザックがそのマシンレンジで提供する能力は、私たちのニーズに十分以上で、競争優位性を与えてくれます。」

幅広い要求

ショップは年間約3,600台のポンプを生産しています。加工に加え、水圧試験、塗装、組立、梱包を行います。ベアリングやガスケットなど一部コンポーネントは購入しますが、それ以外はポンプのすべてのコンポーネントを自社製造しています。

部品サイズは直径6インチ（約152mm）から30インチ（約762mm）以上まで多岐にわたります。公差は0.0004インチ（約0.01mm）まで厳しく設定されます。ポンプのコンポーネントには、ケーシング、インペラ、インペラを囲むカバー/スタッフィングボックス、ポンプの「ウェットエンド・コンポーネント」として知られるケース/シールがあります。ポンプのパワーエンドには、中心を通るシャフト、ベアリング、ハウジングがあります。これらの様々なコンポーネントは顧客要求に従って組み立てられ、顧客の既存配管とプラグ・アンド・プレイで接続可能です。

用途により、ポンプの冶金は大きく異なります。猛毒や致死性の化学薬品を汲み上げる場合、ハステロイCなどの高合金材料でポンプを製造します。他のポンプでは100%ニッケル材料が必要な場合もありますが、石油・ガス用なら炭素鋼やステンレス鋼で対応可能です。加工観点からは、炭素鋼は鋳鉄やダクタイル鋳鉄部品より少し切削が難しくなります。幅広い用途の結果、ショップはマザック加工技術に多額の投資を行ってきました。

ショップは工具サプライヤーと密接に連携し、様々な難削材の加工について彼らの助言を頼りにしています。常に改善を目指し、定期的に工具ベンダーを招いて評価と新しい工具について学び、加工プロセスの最適化とさらなるサイクル短縮を図っています。「新しいインサートや切削工具のタイプに関わらず、私たちのマザックのパワーと能力がそれらを最大限に活用させてくれます」とハービー氏は付け加えます。

ホーエンスタイン氏によると、ショップの目標の一つは、ANSIポンプ製造の市場リーダーになることで、その道を順調に進んでいると信じています。営業・マーケティングからマシン・工具技術まで、持続的な社内投資であらゆる面での継続的改善に取り組んでいます。既存および新市場向けに、異なるタイプのポンプと製品ラインの開発・製造を予見しています。その新しい仕事と既存製品ラインの増産のために、ポンプワークスは必要な製造技術を提供するためマザックを頼りにするでしょう。

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