コラム

機械装置は「動けば完成」ではない

機械装置の組立て方法は、作業者によっても、機械装置メーカーによってもさまざまです。

極端に言えば、機械装置は自動運転を起動し、ワークが流れてしまえば「動いている状態」にはなります。

しかし、動いていることと、機械装置が正しい精度で組み上がっていることは別の話です。

機械装置の品質を考えるうえで重要なのは、組立ての段階で図面寸法や精度を測定し、調整しているかということです。

精度測定を行わず、試運転で合わせる組立て

よくある組立て方法のひとつに、位置決めがあり、取付面も面削加工されている部品だからといって、取り付けただけで精度が出ていると判断し、十分な精度測定を行わないまま組立てを進め、試運転になってからワークの搬送・移載・加工に必要な部分だけを調整し、そのまま出荷する方法があります。

一見すると、ワークが正常に流れていれば問題がないようにも見えます。

しかし、この方法には大きな欠点があります。

それは、機械装置が図面寸法どおりの位置関係と精度で仕上がっている保証がないことです。

• どこが原因なのか判断しにくい
• 不具合対応がその場しのぎの調整になりやすい
• 調整したことで別の部分に影響が出る
• エンドユーザー工場で他社設備との受け渡しに問題が発生する
• 数値によって原因や責任範囲を説明できない

特に複数メーカーの装置を接続する生産ラインでは、装置同士の高さ・位置・姿勢にズレがあった場合、どの設備に原因があるのかを数値で確認できなければ、適切な対応が難しくなります。

本来あるべき機械装置の組立て

機械装置の組立てでは、まず基準を作ることが重要です。

ベースフレームは、水準器やオートレベルを使用して水平に調整し、センターラインや搬送ラインの罫書きをしておきます。

そのうえで、取り付ける部品をユニットごとに組み立てていきます。この工程は、ASSY組立てや部組などと呼ばれます。

ここで重要なのが、ユニットをベースフレームに取り付けてから調整するのではなく、ユニット単体の段階で必要な精度を確認し、調整しておくことです。

ダイヤルゲージ、すき間ゲージ、オートレベル、ハイトゲージなどの測定器を使用し、必要に応じてシムなどで調整します。

いわゆる静的精度を、この段階で作り込んでおきます。

そして、精度が確認されたユニットを水平調整されたベースフレームへ設置していきます。

ユニットの位置関係や高低差は、ベースフレームの基準面や基準ラインをもとに、ユニット単位で図面寸法に合わせて調整します。

この調整は、位置決めがあり、取付面が面削加工されている部品であっても省略せず、実際の位置関係や精度を測定して確認します。

組立て段階で精度を作り込む意味

このような方法で機械装置を組み立てておけば、試運転で必要になる調整を最小限に抑えやすくなります。

また、不具合が発生した場合にも、組立て時の測定値や基準が残っているため、

を数値で確認できます。

これは、エンドユーザー工場で据付・立上げを行う際にも大きな意味があります。

他社メーカーの設備との接続部やワーク受け渡しで問題が発生した場合でも、位置・高さ・レベルなどを測定することで、感覚ではなく数値をもとに原因を整理できます。

機械装置の不具合を、数値から考える

エンドユーザーの工場では、多種多様な機械装置が稼働しています。

長年使われている設備もあれば、新しく導入されたものもあり、そこで起きる不具合も一様ではありません。

異音、振動、位置ズレ、搬送不良、製品不良、繰り返し精度の低下など、日々さまざまなトラブルが発生します。

こうした不具合に対して、エムロジフトが重視しているのは、今、その機械で何が起きているのかを客観的に捉えることです。

レベル、高さ、位置、振れ、隙間、平行度、圧力、バックラッシュ、部品同士の位置関係など、発生している不具合に応じて、関係すると考えられる項目を測定し、数値化して整理します。

目指しているのは、感覚だけに頼るのではなく、数値を根拠として機械装置の状態を判断することです。

これにより、判断の根拠を明確にでき、また、エンドユーザーや機械装置メーカーなど立場の異なる人同士でも、同じ認識で情報を共有できるようになります。

原因ではなく要因で考える

機械装置の状態を測定し数値化したら、まず、本来あるべき状態と現在の状態を比較します。どこに、どの程度の変化があるのかを確認しながら、正常な部分と異常が見られる部分を切り分けていきます。

そのうえで、不具合の要因となり得る項目を一つずつ抽出していきます。ここで大切なのは、見つかった異常をそのまま「原因」と考えないことです。

機械装置の不具合は、部品の摩耗、芯ズレ、据付状態、組立精度、周辺設備との位置関係、負荷条件など、複数の要因が重なって一つの症状として現れることがあります。ある数値が基準から外れていても、その変化が現在の不具合に直接つながっているとは限りません。

そこで、実際に起きている事象と複数の測定結果を照らし合わせながら、どの要因が症状に影響している可能性があるのかを確認していきます。調べた項目に明確なつながりが見られなければ、その結果をもとに確認する箇所や方法を変え、次の調査へ進みます。

こうして確認できた事実を積み重ねながら、要因を少しずつ絞り込んでいきます。その結果、特定の要因と不具合との因果関係が明確になれば、そこで初めて原因として捉え、調整や改善を検討します。

一方で、調査を続けても原因まで特定できない場合もあります。そのときに無理に答えを作るのではなく、何が確認できて、何がまだ分からないのかを整理することも、不具合調査では重要だと考えています。

測定結果を残すことで、その後の判断材料にもなる

測定結果を残しておくことには、調査時の判断だけでなく、その後の比較に使えるという意味もあります。同じ設備で再び不具合が発生したとき、過去の数値と照らし合わせることで、以前と同じ状態なのか、どこかに変化が生じているのかを確認できます。

また、調整や改善を行った場合には、作業前後の数値を比較することで、何がどの程度変化したのかを客観的に確認できます。

測定結果を記録として残すことで、現在の状態を判断する材料だけでなく、将来の不具合調査や再調整に使える基準にもなります。

据付の基本

現地で位置やレベルを正確に合わせるためには、機械装置を出荷する前から、その据付を想定した準備が必要になります。現場で迷わず基準を確認できるよう、機械装置のセンターラインにはあらかじめケガキ線を入れ、レベルを測定する場所にはレベルシールを貼っておきます。

輸送のために機械装置を分解する場合も同じです。現地で再び組み立てたときに、分解前の位置関係をできるだけ再現しやすくするため、必要な箇所にはテーパーピンを使用します。

こうした準備は、一つひとつを見ると小さなことかもしれません。ただ、現場へ到着してから「センターはどこなのか」「どこでレベルを測るのか」「分解前はどの位置だったのか」と確認するよりも、出荷前から据付の基準を明確にしておいた方が、現地での作業はずっと分かりやすくなります。

まず、生産ライン全体の基準をつくる

現地では、レイアウト図や工場側の基準をもとにトランシットを使用し、生産ライン全体のセンターラインと装置間のピッチを工場の床へ墨打ちします。

機械装置を一台ずつ個別に見て位置を決めるというよりも、まず生産ライン全体の位置関係を床上に明確にし、その墨をもとに各機械装置の据付位置を確認していきます。

生産ラインでは、一台の機械装置だけを見て位置を決めても、全体として納まりが合うとは限りません。前後の機械装置との関係や、実際の現場にある基準も含めて確認するためです。

機械装置を荒置きし、先にレベルを整える

墨打ちができたら、機械装置を据付位置の近くへ荒置きします。

そこから、出荷前に貼り付けたレベルシールを測定位置として、オートレベルか水準器を使用し、装置の高さと水平を調整します。アジャストボルトやライナーなどを使いながら、まず機械装置の姿勢を整えていく工程です。

機械装置が傾いた状態では、機械側のセンターラインの位置も変わるため、先にレベルを出し、そのあと位置を合わせることを基本としています。

床の墨と機械装置のセンターラインを合わせる

レベルが整ったところで、工場の床に墨打ちされたラインと、出荷前に機械装置へ入れておいたセンターラインのケガキ線を確認します。

センターラインのケガキ線は、工場の床に墨打ちされたラインと機械装置側の位置を合わせるために使用します。位置の調整にはスライディングペーパーを使い、機械装置を少しずつ移動させます。

その際は、下げ振りかレーザー墨出し器を使用して床の墨と機械装置側のセンターラインを確認しながら、位置を合わせていきます。

ただ、ここで見ているのはセンターラインだけではありません。生産ラインとして考えれば、周囲との関係も確認しておきたいところです。

• 搬送芯
• 装置間のピッチ
• 周辺の機械装置との干渉
• ワークの受け渡し位置
• 前後の機械装置との距離

レイアウト図には設計時の位置が示されていますが、現地の機械装置が必ずしもその通りの状態とは限りません。過去に移設や改造がおこなわれていれば、現在の位置や高さが変わっていることもあります。

そのため、図面だけで据付位置を決めるのではなく、現物も確認しながら位置を整えていきます。

これは、図面より現場を優先するということではありません。図面を基準にしながら、実際の生産ラインがどのような状態になっているのかを確認し、その両方を見ながら据付位置を考える、というイメージです。

位置を動かしたら、もう一度レベルを見る

機械装置の位置を合わせるために移動させると、それまで調整したレベルが変化することがあります。

反対に、レベルを調整することでセンターラインの位置がわずかに変わることもあります。

そのため、レベルを一度出して、センターラインを一度合わせれば終わり、というわけではありません。

位置を調整したあとは、オートレベルか水準器でもう一度レベルを確認します。必要に応じて再調整し、下げ振りかレーザー墨出し器でセンターラインも確認します。

こうした確認を何度か繰り返しながら、少しずつ最終的な据付状態へ近づけていきます。

分解して運んだ機械装置は、出荷前の状態へ戻していく

大型の機械装置では、そのままでは輸送できないため、いくつかに分割して出荷することがあります。

その場合、現地で再び連結しただけで、出荷前と同じ状態に戻ったとは考えていません。

分解前に使用したテーパーピンなどをもとに位置関係を復元し、そのうえでレベルやセンターライン、連結部分、機内精度など、必要な箇所を確認します。

機械装置は出荷前の工場で、組立、精度調整、試運転、デバッグなどを経て状態がつくられています。据付では、その状態を現地でもできるだけ再現していくことになります。

そう考えると、据付は単に機械装置を搬入して所定の場所へ置く作業というよりも、出荷前につくり込んだ状態を、エンドユーザーの工場であらためて整えていく工程に近いのかもしれません。

据付した状態を数値として残す

据付時に測定した結果は、できる限り記録として残すようにしています。

レベルや機械装置の位置、装置間の位置関係、搬送レベル、搬送芯などを数値として残しておけば、据付した時点でどのような状態だったのかを後から確認できます。

これは、据付を担当した本人だけが確認するためのものではありません。

エンドユーザーや機械装置メーカーなど、現場に関わる人が同じ測定結果を見ることで、「どの基準に対して、どのような状態になっているのか」を共有しやすくなります。

また、将来その機械装置に不具合が発生したときや、移設・改造をおこなうときにも、据付時の記録が比較するための資料になることがあります。

感覚だけで「問題ない」と判断するのではなく、測定した結果を残しておく。これも、据付で大切にしていることの一つです。