E-ソリューションがエネルギーコストを削減

米国、欧州、日本、韓国、インド、中国に製造施設を持ち1,000人以上を雇用するメイフランは、世界有数の金属加工業界向けコンベヤ・フィルター施設製造会社です。メイフランは、工作機械稼働中の金属屑やクーラント液の処理では世界をリードするスペシャリストです。特に深穴ドリル加工におけるクーラント液の高圧供給に関するメイフランの専門知識は多くの顧客から認められています。

問題

現在では、深穴ドリル加工にも使用できるように標準CNC加工機でさえも高圧内部冷却機能が付いており、加えて内部クーラント液供給機能や外部金属屑回収機能も装備されています。

標準的な運転では、クーラント液の供給に用いる高圧ポンプはモーターの定速運転により駆動し、これによって一定の流量が得られます。この流量は、工作機械またはツールが要求圧力に対して実際に必要とするクーラント液の量に関係なく一定です。この運転モードはエネルギーを無駄にするだけでなく、深穴ドリル工程で望ましくない悪影響が生じます。例えば、クーラント液が不必要に加熱されたり、泡発生量が増加したりします。

ソリューション

2006年、メイフランはグルンドフォスと共同で一つのプロジェクトを立ち上げました。その目的は、非制御型クーラント液ポンプに見られる前述の欠点を排除する新しい高圧クーラント液供給技術を開発することでした。「ヴァリフロー」と呼ばれるこのプロセス制御は、メイフランの HPCコントローラとグルンドフォスのEソリューション技術に基づいており、 MTSEスクリューポンプと回転数制御型MGEモーターを用いて実現されています。
スピンドル3本を備えた自吸式スクリューポンプは、最大 130barという驚くべき供給圧を誇ります。高効率のこのポンプはその設計上動作音が極めて静かです。また、耐摩耗性に優れたこのシステムは高い信頼性を保証し、振動を最小限に抑えます。

「当社はエネルギー費用の削減、プロセスセキュリティのさらなる向上、そして高プロセス品質の実現という点で利益が得られました。」(アーヘン、メイフラン GmbHの設備建造マネージャー、ルネー・シーベン(Dipl. Ing))

メイフラン製フィルターシステムに統合されたMTSEポンプを含むヴァリフロー技術の詳細

メイフラン製フィルターシステムに統合されたMTSEポンプを含むヴァリフロー技術の詳細


成果

MTSEスクリューポンプに基づく革新的なヴァリフロー・オンライン高圧プロセス制御システムは、異なるドリルでの要求圧力/流量に合わせて自動的に流量を調節します。

運用者に対するこのシステムの最大の利点は、Eソリューションを統合したこのシステム(メイフランの HPCコントローラ+グルンドフォスのGENIbus&MTSE )を使えば、プロセス条件に反応して能動的に流量を調節することで理想的な状態を実現するという適応型システムが得られるという点です。運用者はエネルギー費用の削減、プロセスセキュリティの向上、高プロセス品質の実現といった利益を享受できます。また、プロセスデータを保存することでプロセスの「透明性」が確保できます。つまり、運用者は過去のデータを利用してマシニングプロセスのさらなる最適化を図り、コストの削減が実現できるというわけです。

圧力依存型自動流量調節機能の利点:

ツールの磨耗が減り表面の質(ドリル品質)が改善することによるプロセスセキュリティの向上:オンライン制御ループによって必要なクーラント液圧が実際にドリル先端で発生することを保証します。

自動ツール交換機能を備えたマシン、あるいは複数の加工動作を平行して実行する場合に、複数ツールのプロセス調節がより柔軟に行える:ツール交換後、または続く加工プロセスへの移行後、新しいツールで必要となる正確な流量が自動的に供給されます。

より正確なプロセス制御:クーラント液圧の目標値/実測値を比較することでスクリューの速度が調節できるため、ツールの破損が防止されます。高圧ポンプの磨耗状況も速度制御を通じて適時に認識されます。

この新ヴァリフロー技術はメイフランHPM(High Pressure Machining System=高圧加工システム)製品ラインの全機種に対応しています。HPM 高圧システムはフィルターシステムの拡張モジュール、単独ブースターユニット(フィルターユニットを含む)、あるいは自律制御付き/無し移動型補助装置の形で利用できます。

エネルギー節約と周辺コンポーネントのサイズ縮小:ヴァリフロー技術を利用することで、エネルギー節約効果と自動データ格納・プログラム型分析を通じた加工プロセス最適化効果の両方を通じて、運転費が最大 75%削減できます。また、オンライン高圧制御を利用すれば設計エンジニアはほとんどの場合コンポーネントを縮小できます(例えば高圧ポンプやクーラント液冷却器/コンテナを縮小可能)。

プロセスの統合・合理化

従って、シャルミーが自社製EDM/ワイヤーカッティングシステムに内蔵するポンプに対してグルンドフォスにソリューションを依頼したのもまったく自然なことでした。

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