導入事例

風力タービンの超大型鋳物製造において、時間とコストを半減

風力タービンの超大型鋳物製造において、時間とコストを半減
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風力をはじめとする自然エネルギーに対する需要は近年増加の一途をたどります。
アメリカエネルギー省(DOE)は、2020年までにアメリカ国内における電力需要の少なくとも5%を風力でまかなうという目標を定めています。
ミシガン州アルペナのATI Casting Service社は、アメリカ風力エネルギー協会(AWEA)のメンバーとして15年以上にわたり急成長する風力業界に携わってきました。
同社の得意分野は、風力発電などに使われる大型鋳物。鋳鉄鋳造およびフルサービス機械の生産現場で、風力タービン用部品、タービンハブ、歯車箱などの鋳物を生産しています。
最新の科学技術と製造方式を取り入れ、高品質を維持しているのです。

「風力エネルギーは、石炭・天然ガス・核燃料とは異なり環境に優しく、原価は無料で変動することはありません。」
同社社長David Neil氏はこう語ります。
「さらにDOEの2020年目標が文字通り『追い風』となり、風力タービンの生産・稼働・エネルギー生成の需要が急激に増加しました。当社の顧客基盤は拡大し、既存顧客からの需要も拡大しています。」

製造工程においては、風車に使われる長いブレードのタービンハブ用鋳物を測定する必要があります。
タービンの大きさが異なるため、鋳物のサイズは90kgを下回るものから22トンを超えるものまで、非常に広範囲にわたります。
商業用風車はタービンハブだけで16トンを超える重量になり、大きさは大人が歩いて通り抜けられるほどです。
このように大規模部品の鋳造力を持つ有数の企業であるATI社も、ある問題を抱えていました。

大型鋳物では、幾つかの段階を経て製造を行います。
まず、タービンハブをシリカ砂型を用いるところから始め、融解した鉄金属を鋳造し、冷却して成形します。
形成されたタービンハブを型から抜き出した後、ショットブラスト機を使い清浄を行います。
その他の多数の工程を経てできあがったタービンハブは、仕様に正確に合致しているかどうかの最終検査を行います。

ATI Casting Service社では、かつて約2.4mの風力タービンハブの測定に、据置型三次元測定機、レーザーキャリブレーションシステム、干渉計といったツールを併用し測定していました。
このような手法は複雑になり、迅速に行うことができず、現代の技術において必要とされるレポートの作成もできません。
同社が手がけるパーツのなかには、そもそも据置型三次元測定機で測定できない大型のものもあります。

ATI Casting Service社が求めたのは、使いやすく、レポート作成機能ができる3次元測定器でした。
もちろん必要な情報が詳細にキャプチャできることも重要です。
同社の条件を満たす測定器は、FaroARM®(ファローアーム)とFARO Laser Tracker(ファローレーザートラッカー)でした。両者ともレポート機能を備え、同社が求めるスピードをクリアするポータブルタイプの3次元測定器です。

タービンハブのサイズと仕様によって、ファローアームとファローレーザートラッカーを使い分け、あるいは両方を併用して測定を行います。
内寸データの測定にはファローアームを利用し、タービンハブ内部に設置します。3.7mというファローアームの測定範囲を考えれば、同社のあらゆる鋳物に最適な測定器だといえます。
ファローレーザートラッカーは測定範囲が直径70mと広く、同社最大の部品も難なく測定が可能です。
ATI Casting Service社ではタービンハブの外側のトレースに、ファローアームのハードプローブ、またはファローレーザートラッカーのSMR(球状リフレクター)を使用しています。
これにより、ドリル穴の類似パターンに対する寸法や表面の平面度を検証することができるようになりました。

FARO製品導入に際して、そのテクノロジーはすぐに作業者全員に受け入れられました。
ファローアームとファローレーザートラッカーが使いやすく、理解しやすいためです。
トレーニングは2週間足らずで完了し、実践的な応用力はすぐに身に付きました。

タービンハブ適格性確認プロセスおよびアライメントの認定においては、ファローアームとファローレーザートラッカーの両方を使用します。
社内で超大型機械のレベリングが行えるようになったことで、同社は検証用および顧客向けに、完成した加工物のリードアウト・レポートが提供できるようになりました。

ファローアームとファローレーザートラッカーの導入によって得られた最大の価値は、時間とコストの両方が削減できたことだといいます。
機械の適格性確認を行うために、以前は外部業者に委託し、2日の時間と数千ドルの経費を費やしていました。それが今では、同等の作業が社内で半分の時間で完了するようになったのです。

この事例で使用されている3次元測定器は、FARO社製アーム型3次元測定器です。

FARO社ホームページで「FaroArm」の最新モデルを見る

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