自動化における持続可能性

自動化における持続可能性はシステムの設計から始まります。適切なドライブテクノロジーを決定することで全作動期間にわたって最もエネルギー効率の高い運営を推進することができます。ドライブテクノロジーを選択する際には基本的に動特性, 推力, 制御性, 負荷の剛性さらに経済性などの基準が重要な役割を果たします。多くの場合、両方のテクノロジーを効果的に組み合わせて使うことで最適なソリューションが実現します。

エレクトロニクス - ダイナミックな動作用途で優れたエネルギー効率を発揮
電動オートメーションテクノロジーは柔軟な構成で高い動特性, リニアやロータリの多軸動作を実現しきわめて精密で高い力を発揮するエネルギー効率の高いソリューションを提供します。

空気圧 - エネルギー効率の高い保持, クランプ, 張力
低価格でローメンテナンスのテクノロジーを用いて保持, 張力, クランプ, プレスなど、2点のエンドポジション間を最高のエネルギー効率で移動することが可能になります。シンプルで堅牢な空気圧システムは自動化技術のほぼすべての分野で適用されています。

Controlled Pneumatics – 流れ、圧力、動きのエネルギー効率の高い制御
圧縮空気を目標に注入することで、エネルギーを節約できる大きな可能性が広がります。あらゆる段階で、必要最小限の圧縮空気要件で最大のパフォーマンスを達成できます。これにより圧縮空気を最大50％節約することができます。Controlled Pneumaticsの詳細については、こちらをご覧ください。

エアサーボ - 高い荷重用途で優れたエネルギー効率を発揮
15kg～300kgの高い質量を位置決めする必要がある場合、エアサーボシステムはエネルギー効率に優れた魅力的な価格のソリューションです。位置制御から力制御への迅速な切換と所定位置への穏やかな後退動作がこれらのドライブパッケージの特徴です。

自動化ガイドにおけるテクノロジー選択に関するさらなるヘルプ(PDF)

またはホワイトペーパー「空気圧または電気システム(PDF)」をお読みください

システムのテクノロジーを選択する前に運転フェーズ中のCO₂消費量を把握し将来的に考慮しなければならない総所有コスト(TCO)を把握する必要があります。

FestoのCO2₂ TCO ガイドを使用するとFestoの製品ポートフォリオの電動アクチュエータと空気圧アクチュエータとを比較できます。このツールはエネルギー消費量, CO₂排出量, 取得コスト, および総所有コスト(TCO)を比べ、最も重要な要素に基づいた貴重な意思決定支援を提供します。

CO2 & TCO Guideをスタートする

インテリジェントなエンジニアリングではコンポーネント寸法の完璧な適合と最適な制御装置の選択を重視しています。

Festoのデジタルエンジニアリングツールを使用することでエネルギー効率の高い方法でシステムを簡単に設計できます。ニーズベースの寸法で空気圧アクチュエータはアプリケーションの空気消費量をたとえば最大で40％削減します。評価マトリックス, コスト算出およびシミュレーションソフトウェアは最初から正しい意思決定を行い、特定のアプリケーションに合わせてシステムを最適化するのに役立ちます。

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エナジーセービング対策は計画の段階から始まります。アプリケーションに最適な駆動タイプの選定は大変重要です。単動シリンダや戻りストローク時に減圧することで圧縮空気の消費量は目に見えて削減されていきます。また圧力制御プレートや圧力レギュレータも活用してください。たとえば長時間のダウンタイムには保持ブレーキ付のサーボ/ステッピングモータをお勧めします。

Festoのエンジニアリングツールはお客様のアプリケーションに適した製品を選択するのに役立ちます。

エネルギー消費量はアクチュエータの設計によって大きく変化します。特にアクチュエータのオーバーサイズは回避する必要があります。アクチュエータが小さければ小さいほど、エネルギー効率は高くなります。

• 安全係数を正確に選択し移動負荷を小さくできるよう配慮してください。このようにして空気圧アクチュエータの使用時にはアプリケーションの空気消費量を最大40％削減できます。
  例：ISOシリンダ DSBCの場合、サイズを40から32にすると約35％のエネルギー節約になります。
• ドライブトレイン全体を設計して最適なサイズにすることで安全係数の累積を回避できます。ここでもFestoエンジニアリングツールはお客様をサポートします。これらは実用的なコンピュータ, シミュレーションソフトウェアおよび設計およびシミュレーションツール Electric Motion Sizing, Solution Finder, Simplified Motion Series, または Handling Guide Online(HGO)などのコンフィグレーションツールです。

重量を動かすにはエネルギーが必要です。このため寸法設計, コンポーネントの組み合わせそして軽量製品の選択などを正しく行って移動質量を小さく保つよう注意してください。

• アプリケーションにおいて有効負荷やサイクルタイムの観点からそれが許可されている場合は軽量の空気圧 Z軸とテクノロジーを組み合わせた電動ハンドリングシステムが理想的です。
• 空気圧グリッパ は電動グリッパよりも軽量です。このため移動するアプリケーションの重量とエネルギーを節約できます。
• 軽量製品を使用すればエネルギー消費を低減できるだけではありません。これらの製造では必要な材料量も少なくなるためCO₂フットプリントの削減にも貢献します。

摩擦が少なければ少ないほどエネルギー損失も少なくなり耐用年数は長くなります。持続可能な運用には低摩擦のコンポーネントを使用するのが最善です。

• 当社の空気圧ミニスライド DGSLまたはDGSTは最小限の摩擦で高精度に移動します。
• 電動のアクチュエータや軸は摩擦損失を減らすために定期的に整備する必要があります。
• 減速機が必要かどうかを必ず確認してください。

多くのアプリケーションでは電動のアクチュエータは負荷を加速するだけでなく、再び積極的にブレーキをかける必要があります。この制動エネルギーは特定の前提条件下では中間回路結合を使用するなどして電気エネルギーを削減するために使用することができます。

様々なアクチュエータの加速フェーズと減速フェーズが重なるアプリケーションではコントローラの中間回路を結合してそこで制動エネルギーをリザーブできます。ここではモータコントローラ CMMT-ASがサポートします。

一部の作業サイクルではエネルギー供給を一時的に停止してエネルギー消費とリークをゼロにすることが可能です。

• たとえば機械停止時やシフトの終了時, 休憩時など可能な場合は常に空気供給をオフにします。これは当社のシリーズMSE6のエナジーセーブモジュールで自動的に行われます。
• 非製造時のアイドリングを避けるには可能な限りシステム全体, 個々のユニットまたはコンポーネントを遮断することができるようにしてください。On-Offの操作を行うときは安全な手順をとるようご注意ください。

電動オートメーションテクノロジーではフラットな起動ランプを持つ最適なコントローラ設定によりエネルギー消費を削減すると同時に振動を最小限に抑えることができます。

• Festo Configuration Tool FCT 構成および試運転ソフトウェアを使用すると振動やコントローラの介入をほとんど必要とせずに軸システムに適切な制御動作を設定できます。軸とモータの堅固な組み立てがこれに貢献しています。
• モーションターミナル VTEMによるデジタル化された空気圧は接続された空気圧ドライブコンポーネントを可能な限りエネルギー効率よく制御するためのさまざまなモーションアプリを提供します。

真空で物体を安全に保持するのに一定の真空圧は絶対に必要というわけではありません。特に滑らかな表面と非多孔質材料では空気節約回路を使用することで恒久的な空気消費を回避できます。目標は必要な場合にのみ真空にすることです。

真空発生器 OVEM およびインテリジェント真空監視機能を持つ真空発生器 VADMI は必要な場合にのみ真空を生成し自動的にオフにすることができます。以前必要とされた圧縮空気量を約60％も削減できます。

圧力レベルを下げ、それによってエネルギーコストも下げるには様々な方法があります。

• ネットワーク全体の圧力レベルが不要に高いと多くのエネルギーを消費します。ネットワーク内の圧力を1bar下げると最大10％のエネルギー節約を実現することができます。
• 一部の機械では万一の最低限の圧力レベルを常に保持する必要があります。個々のアプリケーションが特定のポイントでより高い圧力レベルを必要とする場合、たとえば、供給ネットワーク全体の圧力を上げる代わりにブースタDPA を使用してこれを分散的に実行することができます。
• アプリケーションで一方向のみの移動でフルパワーを必要とする場合、またはアクチュエータを一般的に低い圧力で運転できる場合は戻りストロークの圧力を半分に削減してもまったく支障ありません。これは垂直スタッキング/レギュレータプレートを組み込んだバルブターミナルでは特に簡単に実装できます。節約量は圧縮空気量の20％以上にもなります。これにはFestoの制御プレートVMPA1とVABFをご利用ください。

適切な調質機器はコンポーネントやシステムの耐用年数を延ばすだけでなく、生産性とエネルギー効率も同時に向上させることができます。ここでは慎重な作業が長期的に効果を発揮します。Festoのサービスユニット MSはさまざまなサイズを混合した適切なソリューションを提供します。

• 重要なのはサービスユニットも含めた空気圧調質機器のサイズ設定を適切に行うことです。各フィルタステージではその都度流量が減り圧力損失は増加します。このためフィルタの適切な使用法を確認してください。
• 定期的なメインテナンスと正しく選定された調質クオリティによって調質機器のエネルギー消費を最大20％削減することができます。サービスユニットのフィルタエレメントを適宜交換することで不要な流れ抵抗を防ぎます。
• 配管システム内では流れ抵抗が少ない継手の使用を推奨します。システムやバルブ/バルブターミナルへの供給ラインは圧力損失を回避するために十分に大きくとる必要があります。
• ティー型コネクタをつなぎ合わせる代わりにマルチディストリビュータを使用します。これにより圧力降下が減少します。

サービスデバイスの最適な組み合わせを選択することについての詳細はFestoのホワイトペーパー「空気圧における圧力調質(PDF)」をご覧ください。

バルブとアクチュエータの間のチューブは多くの場合長すぎ、いわゆるデッドボリュームで圧縮空気の消費量が増加しています。この非生産的な空気はシステムのサイクルタイムにも悪影響を及ぼします。チューブのデッドボリュームは特に容積の小さいアクチュエータやグリッパの場合、総消費量の大部分を占めることも珍しくありません。

• チューブ長さができるだけ短くなっておりチューブ取り回しが最適であることを確認してください。そのうえでバルブターミナルを分散配置することが推奨されています。
• 圧縮エアホースを所定の長さに切断する場合はパイプ, ホースカッターZRSなどの適切なツールを使用してしっかりと接続し漏れを防ぎます。

漏れが発見されないと不要なエネルギーコストが一日中発生し続けるということになります。Festoは経験上、既存のシステムの漏れ率を最大20％削減できること把握しています。そのため漏れ検出を含め、圧縮空気システムを定期的に点検することが重要となります。

• 当社のEnergy Saving サービスは漏れを迅速かつ確実に発見し圧縮空気の損失を阻止します。
• 湿気, 汚れ, オイルはコンポーネントのシールと初期潤滑に悪影響を及ぼします。したがって分散型圧縮空気の準備はシステム上で直接行うことをお勧めします。
• 環境に適したチューブ材料を選択してください。このようにして化学的, 物理的, 微生物による損傷を防ぎ、漏れを防ぎます。
• 最新のシーリングリングとサポート機能を持つ継手は密封された再利用可能な接続を保証します。

圧縮空気システムにおけるさらなるエネルギー削減可能性についてはホワイトペーパー「圧縮空気システムのエネルギーコストを最大60％削減(PDF)」でご覧いただけます。

継続的なエネルギー監視装置を設置し圧縮空気の消費量を監視します。原則として各エネルギーの形態はセンサテクノロジーによって監視する必要があります。特に空気圧システムではフローセンサでの監視を行います。

• 流量測定を使用すると最適な状態から逸脱した場合にこれをすばやくかつ簡単に検知できます(漏れまたは圧力損失など)。この知識があれば、正しい省エネ対策を導入することが可能です。
• 継続的な圧縮空気の監視により圧縮空気の消費量を速やかに把握できます。流量値が高すぎる場合、約が可能であることを示しています。
• 空気消費量を監視し誤差が生じた場合に対策を講じることができるようにします。圧縮空気を継続的に監視することで恒久的な安全性が確保されます。
• Predictive Energy Managementを利用しましょう。人工知能を使用するとシステムの状態が将来どのように変化するかを計算することができます。この際、ソフトウェア Festo Automation Experience(Festo AX)が使用されます。