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解決事例 食品加工機メーカーH社(従業員数:約250名)繁忙期に合わせて食品機械の加工速度を上げたい! サイズ1/5,重さ1/10で高速化を実現したモータとは?

課題・問題

食品メーカーでは,季節やトレンドに合わせて商品の生産量を調整しています。そのため,食品加工機には品質を確保しながら,繁忙期の生産量増加に対応できる柔軟性と高速性が求められています。

食品加工機を高速化したい

食品加工機メーカーのH社では,食品メーカーから加工機を高速化できないかという相談を受けていました。H社開発部のE氏はこう語ります。
「当社の食品加工機は,お客さまの食品の加工対象に合わせて,専用機としてカスタマイズしています。オプション機構をつけることで複数品目の食品加工に対応できるので,これまでは,加工機を複数台稼働して生産量を調整する場合が多かったのです。しかし,繁忙期など生産量の増加に柔軟に対応できるように,加工スピードをアップして段取り替えの工数を減らしたいというご要望をいただいておりました。また,狭い場所にも置けるように,装置の小型化も検討課題でした。」

モータ選定が難航。モータのサイズアップは避けたい。

これらの要望にこたえるにはいくつかの技術的な課題がありました。
「一番の問題はモータでした。現行機ではインダクションモータを搭載していました。トルク不足を補うために減速機を使い,インバータで速度を制御していました。
材料の性質から,休憩時間にラインを停止させると材料が乾燥して硬くなります。再始動する際に大きなトルクが必要になりますが,この再始動時に確実に動作することをモータ選定の条件にしていました。
しかし,インダクションモータは定格回転数のときにトルクが最大になり,低速域ではトルクが出にくいという特性があることから,低速域での必要トルクに合わせると,トルク的に余裕のある大きなモータ選ぶ必要がありました。」(E氏)

E氏は解決策を模索していました。
「はじめに,現行モータのまま減速機を変更して速度を上げるための試作機を作りました。しかし,減速機の比率を下げると低速域のトルク不足から再始動できないことがあり,モータ容量を上げる必要がありました。モータサイズが大きくなるだけでなく,発熱も増加する結果になりました。発熱は食品の品質に影響を及ぼすことから,この案は見送りとなりました。

次に,装置の加工ライン数を増やして並列動作させる案を考えました。しかし,メカ機構が複雑になりコストアップにつながることから,これも見送りとなりました。なかなか解決策が見つからず困りました。」(E氏)

H社では,複数の顧客より同様の課題が寄せられており,早急な対応が求められていました。

課題
  • 繁忙期の生産量増加に対応できるよう食品加工機を高速化したい。
  • 狭い場所でも置けるように小型化したい。
  • 食材品質に影響を与える発熱を抑えたい。
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