この記事でわかること
- 半導体関連工場で粉体・粒体の投入工程を見直すポイント
- 袋・フレコンからホッパーやタンクへ投入する際の人力負担
- 原料供給位置から設備まで空気搬送する考え方
- ジェクターで粉体・粒体を吸引し、そのまま次設備へ送る方法
- 高い位置への投入や離れた設備への搬送を省力化する方法
- 中間容器・台車・フォークリフト搬送を減らす考え方
- 既存設備へジェクターを後付けする際の考え方
- 半導体関連工場で確認したい清浄度・材質・コンタミネーション
- 静電気・粉じん・対象物の危険性などを確認する理由
- 実際の材料による搬送テストの重要性
はじめに
半導体関連工場や材料工場では、製造工程そのものだけでなく、
- 原材料の受入
- 保管
- 設備への供給
- 工程間搬送
- 投入
- 残材回収
など、さまざまな材料ハンドリング作業があります。
その中で粉体・粒体を扱っている場合、
袋
↓
作業員が持つ
↓
設備の投入口へ移動
↓
持ち上げる
↓
ホッパーへ投入
あるいは、
フレコン
↓
別容器へ小分け
↓
台車・フォークリフト
↓
設備
↓
投入
という工程が残っていることがあります。
こうした作業では、
- 袋の持ち上げ
- 開封
- 移し替え
- 中間容器への投入
- 運搬
- 高所への投入
など、複数の人力作業が発生します。
対象物・設備・使用環境などの条件が合えば、
原料供給位置
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
ホッパー・タンク・設備
と、
粉体・粒体を空気搬送によって直接供給する
方法を検討できる可能性があります。
空気搬送機「ジェクター」は圧縮空気を利用して対象物を吸引し、排出側のホース・配管を通じて搬送する装置です。
ただし、半導体関連工場では、
「粉体を搬送できるから、そのまま製造工程へ使用できる」
とは判断できません。
実際の採用には、
- 対象物の性質
- 粒径
- 清浄度
- コンタミネーション
- 接粉部材質
- 静電気
- 粉じん
- 安全要求
- 周辺設備
など、工程ごとの条件確認が必要です。
本記事では、袋・フレコン等からホッパー・タンク・設備へ粉体・粒体を投入する作業を、空気搬送によって省力化する考え方について解説します。
粉体・粒体の投入工程にはどんな作業がある？
粉体・粒体を設備へ供給する方法は、工場や工程によって異なります。
例えば、
- 袋からホッパーへ投入
- 袋から小型容器へ移し替え
- フレコンから設備へ供給
- 原料置場から別設備へ搬送
- 上階のホッパー・タンクへ投入
などです。
「投入」だけではなく前後に作業がある
例えば袋原料なら、
原料置場
↓
袋を運ぶ
↓
設備の近くへ置く
↓
持ち上げる
↓
開封
↓
投入
↓
空袋処理
という工程があります。
一つひとつは短時間でも繰り返される
例えば、
1袋
↓
5分
でも、
1日30袋
扱うなら、
150分/日
です。
持ち上げ作業が多い場合
ホッパーの投入口が床面より高い位置にあると、
袋
↓
腰・胸・肩の高さまで持ち上げる
↓
投入
という作業になる場合があります。
1回の重量より回数が負担になることも
例えば、
1袋20kg
↓
1日1袋
と、
1袋20kg
↓
1日50袋
では作業負担が大きく異なります。
フレコンでも中間作業が残る場合がある
大量の材料をフレコンで扱っていても、
フレコン
↓
小型容器
↓
人が運ぶ
↓
設備へ投入
という工程になっている場合があります。
「フレコンを使っている＝省力化済み」とは限らない
フレコンから先の工程が人力なら、
- 小分け
- 容器交換
- 運搬
- 再投入
などの作業が残ります。
空気搬送でどこを改善できる？
考え方は、
原料供給位置と投入設備を直接つなげられないか
です。
例えば袋からホッパーへ
現在：
袋
↓
作業員
↓
ホッパー
なら、
改善案：
袋・原料供給位置
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
ホッパー
という構成を検討します。
例えばフレコンから設備へ
現在：
フレコン
↓
小型容器
↓
台車
↓
設備
なら、
改善案：
フレコン
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
設備
です。
「人が材料を運ぶ」工程を減らす
空気搬送を使えば、
人
↓
袋・容器
↓
設備
ではなく、
材料
↓
ホース内部
↓
設備
へ移動させることができます。
ジェクターの基本的な搬送方法
ジェクターは圧縮空気を利用して対象物を吸引し、排出側へ搬送します。
基本構成は、
対象物
↓
吸引側
↓
ジェクター
↓
排出ホース・配管
↓
投入先
です。
吸引と搬送を一連の工程にできる
例えば、
原料
↓
ジェクター
↓
30m先のホッパー
とできます。
本体へ材料を溜めてから運ぶ設備ではない
ジェクターは、
吸引
↓
本体満杯
↓
移動
という方式ではなく、
対象物を吸引しながら排出側へ搬送します。
活用候補① 袋からホッパーへの投入
例えば、
袋入り粉体
↓
ホッパー
へ投入している現場です。
投入口まで袋を持っていかなくてもよい可能性
対象物・設備条件が合えば、
原料供給場所
↓
ジェクター
↓
ホッパー
とできます。
高所への持ち上げ作業を減らせる可能性
特に、
ホッパー投入口
↓
高い
場合には、
袋を持ち上げる工程
を減らせる可能性があります。
活用候補② フレコンからホッパーへ
大量原料をフレコンで保管している場合です。
例えば、
フレコン
↓
下部排出口
↓
ジェクター
↓
ホッパー
という構成を検討できます。
フレコン排出口とジェクターの接続
設備条件に応じて、
フレコン下部
↓
接続部
↓
ジェクター
という方法を検討します。
フレコンをホッパーの真上まで持っていかなくてもよい可能性
現在、
フレコン
↓
フォークリフト
↓
投入設備の上部
へ移動している場合でも、
フレコンを別位置に置き、
ジェクター
↓
搬送
とできる可能性があります。
フォークリフト動線を減らせる場合も
例えば、
原料置場
↓
フォークリフト
↓
製造設備
という工程です。
材料だけをホースで送る
原料置場側
↓
ジェクター
↓
設備
とできれば、製造エリアへの車両移動を減らせる可能性があります。
活用候補③ タンクへの投入
粉体・粒体をタンク等へ投入する工程がある場合です。
上部投入口が高い場合
例えば、
床面
↓
タンク上部
↓
数m
という場合には、人力や揚重設備による投入作業が必要になることがあります。
空気搬送で上方向へ送る
対象物・設備条件が合えば、
床面
↓
ジェクター
↓
排出配管
↓
タンク上部
とする方法を検討できます。
活用候補④ 別フロアへの投入
例えば、
1階
↓
原料
2階
↓
製造設備
という工場です。
階段で袋を運ばない
現在、
袋
↓
人
↓
階段
↓
2階
↓
投入
となっている場合には、
1階
↓
ジェクター
↓
2階設備
という方法を検討できます。
高さ方向へ搬送できるケース
ジェクターでは条件によって、
高さ100m程度
の搬送が可能なケースがあります。
ただし100m搬送を保証するものではない
実際の搬送能力は、
- 対象物
- 粒径
- 比重
- 搬送量
- 配管径
- 水平距離
- 高低差
- 曲がり
などによって変わります。
活用候補⑤ 離れた設備への投入
原料置場と製造設備が離れている場合です。
例えば、
原料置場
↓
50m
↓
製造設備
という配置です。
台車で何度も往復している場合
現在、
原料
↓
容器
↓
台車
↓
50m
↓
投入
なら、
ジェクター
↓
排出ホース50m
↓
投入設備
とできる可能性があります。
条件によって排出側200m程度
ジェクターでは条件によって、
排出側200m程度
の長距離搬送が可能なケースがあります。
原料置場と製造エリアを離して配置できる可能性
設備レイアウトによっては、
原料保管場所
↓
ジェクター
↓
離れた製造設備
という構成を検討できます。
吸引側は短くする
ジェクターでは、
吸引側を短くして、長い距離は排出側で搬送する
ことを基本とします。
吸引側は5m程度を推奨
ジェクターでは吸引側5m程度を推奨しています。
現場によっては10m程度で使用されるケースもあります。
例えばフレコンの近くへジェクターを配置
フレコン
↓
吸引側数m
↓
ジェクター
↓
排出50m
↓
製造設備
という構成です。
原料投入で期待できるメリット① 持ち上げ作業の削減
袋原料を高い位置へ投入している場合には、
袋を持ち上げる
という作業を減らせる可能性があります。
メリット② 台車運搬の削減
原料置場と投入設備が離れていれば、
台車による搬送回数
を減らせる可能性があります。
メリット③ フォークリフト搬送の削減
フレコンなどを設備付近まで車両で運んでいる場合には、その移動を減らせる可能性があります。
メリット④ 中間容器の削減
例えば、
フレコン
↓
小型容器
↓
設備
という工程なら、
フレコン
↓
ジェクター
↓
設備
とできる可能性があります。
メリット⑤ 投入場所の自由度
固定式コンベヤを設置する場合には、
搬送ルート
設備スペース
などに制約があります。
ホース・配管でルートを取れる
空気搬送では、
設備
柱
通路
などを考慮しながら、ホース・配管ルートを検討できます。
既存設備へ後付けできる可能性
ジェクターは、
既存ホッパー
既存タンク
既存製造設備
などへの後付けを検討できます。
既存設備を全部交換する必要はない
例えば、
現在のホッパー
↓
そのまま使用
その供給側
↓
ジェクターを追加
という部分改善です。
投入先との接続方法を確認
例えば、
- フランジ
- ニップル
- ボールジョイント
- その他の継手
など、現場設備に応じた接続方法を検討します。
ただし接続できることと工程適合は別
物理的に接続できても、
製造工程として使用可能かどうか
は別に確認する必要があります。
半導体関連工場では材料管理が特に重要
原料投入工程では、
清掃・廃材回収以上に、
搬送した材料そのものが製造へ使用される
可能性があります。
そのため、設備適合性の確認は特に重要になります。
確認① コンタミネーション
搬送設備から、
異物
別材料
摩耗物
などが混入しないかを確認する必要があります。
前回搬送物の残留
複数材料で同じジェクター・ホースを使用する場合には、
前回搬送物
↓
残留
↓
次材料へ混入
する可能性があります。
専用ラインが必要な場合も
工程・品質要求によっては、
材料ごとに専用設備
が必要になる場合があります。
確認② 接粉部材質
搬送物と接触する、
- ジェクター本体
- ホース
- 配管
- 継手
- 排出部
などの材質を確認します。
材質指定がある場合
工程によって、
特定材質のみ使用可能
という条件がある場合には、その要求を満たせるか個別確認します。
確認③ 清浄度
使用場所が、
クリーンルーム
などの管理環境であれば、その環境に求められる清浄度条件を確認します。
「クリーンルームでも使える」と一律には言えない
ジェクターそのものが搬送可能でも、
特定クリーンルームの要求仕様
に適合するかは別問題です。
確認④ 静電気
粉体・粒体の搬送では、
材料
ホース
空気流
などによって静電気が発生する可能性があります。
個別の安全評価が必要
対象物の特性や周辺環境に応じて、
接地
材質
静電気対策
などを検討する必要があります。
確認⑤ 粉じん
袋・フレコンから粉体を投入する工程では、
開封
投入
落下
によって粉じんが発生する場合があります。
密閉性を含めて検討
空気搬送によって、
開放投入
↓
ホース・配管内搬送
へ変更できれば、開放状態で材料を扱う時間を減らせる可能性があります。
ただし、排出部・投入設備側も含めて粉じん対策を検討する必要があります。
確認⑥ 対象物の危険性
対象物によっては、
- 可燃性
- 反応性
- 有害性
- その他の危険性
を考慮する必要があります。
圧縮空気を使ってよいかも確認
ジェクターは圧縮空気を利用するため、
対象物
製造条件
によっては、この搬送方式そのものの適否を確認する必要があります。
原料投入で確認したい対象物条件① 粒径
対象物の粒径を確認します。
細かな粉体と大きな粒体では条件が異なる
例えば、
微細粉
↓
付着・粉じん
粒体
↓
搬送速度・配管径
など、確認ポイントが変わります。
条件② 嵩密度・比重
重量が大きいほど、必要な空気量・機種などが変わる場合があります。
条件③ 含水率
乾燥しているか、
湿っているか
を確認します。
湿った材料は付着する可能性
水分によって、
ホース内壁
配管
ジェクター
へ付着する場合があります。
条件④ 付着性
サラサラ流れる材料なのか、
壁面へ付着しやすい材料なのかを確認します。
条件⑤ 凝集・固結
粉体が、
袋内
フレコン内
で固まっている場合です。
固結物はそのまま搬送できない可能性
大きな塊になっていれば、
ジェクター
↓
吸引口へ入らない
可能性があります。
事前に崩す工程が必要になる場合も
例えば、
固結を崩す
↓
ジェクターで搬送
という方法です。
条件⑥ 搬送量
例えば、
50kg/h
なのか、
1t/h
なのかで必要設備が変わります。
「搬送できる」と「必要量を供給できる」は別
少量テストで吸引できても、
製造設備が要求する供給量
を満たせなければ実用にはなりません。
必要供給量を確認する
例えば、
設備
↓
100kg/h必要
なら、
その条件で安定供給できるかを確認します。
条件⑦ 連続かバッチか
例えば、
一定量ずつ投入
なのか、
連続的に供給
するのかで設備構成が変わります。
バッチ投入
例えば、
100kg
↓
投入
↓
製造
という使い方です。
連続投入
例えば、
製造中
↓
一定量を供給し続ける
場合です。
この場合には、供給量の安定性なども重要になります。
定量供給とは別機能
ジェクターは搬送設備です。
高精度な計量・定量供給そのものを行う装置ではありません。
必要に応じて他設備と組み合わせる
例えば、
原料
↓
計量設備
↓
ジェクター
↓
投入設備
あるいは、
ジェクター
↓
受けホッパー
↓
定量供給装置
など、目的に応じた設備構成を検討します。
半導体関連では投入量管理も確認
製造工程で厳密な投入量が必要な場合には、
搬送機
＋
計量・供給設備
として全体を設計する必要があります。
原料供給工程を「人時」で確認
現在の作業負担を把握するためには、
作業時間を測ります。
例えば
1袋投入
↓
4分
1日
↓
40袋
なら、
160分/日
です。
年間にすると
160分
×
250日
＝40,000分
約667時間/年
です。
※あくまで計算例です。
複数人で作業する場合
例えば、
2人
×
2時間
なら、
4人時/日
です。
空気搬送で何工程減らせるかを見る
例えば、
①袋を運ぶ
②持ち上げる
③投入
④空袋処理
⑤こぼれ粉清掃
という工程があります。
供給方式を変更すると
例えば、
原料供給位置
↓
ジェクター
↓
設備
とすることで、
人が材料を持って移動する工程を減らせる可能性があります。
こぼれ粉の削減にもつながる可能性
開放状態で袋を投入すると、
材料
↓
こぼれる
場合があります。
搬送経路を閉じられる場合
ホース・配管内で搬送できれば、開放状態での材料移し替えを減らせる可能性があります。
ただし排出部まで含めて確認する
投入先で材料が飛散すれば意味がありません。
そのため、
吸引側
搬送路
排出側
まで一連で検討します。
搬送先の空気処理も重要
空気搬送では、対象物と空気が搬送先へ到達します。
そのため、
搬送先で空気と材料をどのように処理するか
を検討する必要があります。
対象物に応じた回収・集粉設備
条件によっては、
- サイクロン
- 集粉設備
- 受け容器
などとの組み合わせを検討します。
ジェクロン等との組み合わせも検討
対象物や設備条件に応じて、集粉機「ジェクロン」などと組み合わせる方法もあります。
既存設備の構造確認
ジェクターを既存設備へ後付けする場合には、
- 投入口
- 排出口
- フランジ径
- 配管径
- 設置スペース
- 周辺設備
などを確認します。
図面があると検討しやすい
例えば、
フレコン位置
↓
30m
↓
ホッパー
高さ
↓
5m
などが分かれば、搬送ルートを考えやすくなります。
図面がなくても初期相談は可能
簡単な手書きでも、
原料
↓
ここ
↓
設備
↓
30m先
という情報があれば初期検討できます。
実物による搬送テストを推奨
粉体・粒体は、
材料名
だけでは搬送性を判断しにくい場合があります。
同じ材料名でも状態が異なる
例えば、
粒径
水分
嵩密度
付着性
が異なれば搬送結果も変わります。
実際に使用する材料で確認
テストでは、
- 吸引できるか
- ホース内で安定搬送できるか
- 必要量を供給できるか
- 付着・閉塞しないか
- 必要な距離・高低差を搬送できるか
- 搬送後の材料状態
- 排出状態
などを確認します。
投入用途では対象物の変化も確認
例えば、
空気搬送
↓
材料が破砕
する可能性がある対象物なら、搬送後の状態確認が重要です。
製造材料として使用する場合はさらに慎重に
テストで、
「搬送できた」
だけで採用するのではなく、
- 品質への影響
- 異物混入
- 材料状態
- 製造仕様
などを確認する必要があります。
半導体関連工場では現場側の評価が不可欠
エコ・ワーク側で搬送可能性を確認できても、
その設備を実際の製造工程へ導入できるかどうかは、
ユーザー側の品質・設備・安全基準による評価
が必要です。
こんな作業なら検討してみる
例えば、
「袋からホッパーへ毎日大量に投入している」
「高い投入口まで粉体を持ち上げている」
「フレコンから小型容器へ何度も移し替えている」
「原料置場から設備まで台車で運んでいる」
「1階から2階へ袋を運んでいる」
「フォークリフトで原料を設備横まで搬送している」
という作業です。
「設備を入れたい」ではなく「この作業をなくしたい」から相談できる
例えば、
「20kg袋を1日50袋投入している」
「原料供給に2人必要」
「30m離れた設備まで材料を運んでいる」
などの情報だけでも構いません。
現在工程を書き出すと改善案が見える
例えば、
現在：
フレコン
↓
容器
↓
台車
↓
ホッパー
↓
手投入
改善案：
フレコン
↓
ジェクター
↓
ホッパー
です。
すべてをジェクターへ置き換える必要はない
例えば、
計量
↓
人・既存装置
搬送
↓
ジェクター
という役割分担もあります。
最適な工程を組み合わせる
重要なのは、
現在の人力工程のどこを搬送設備へ置き換えると効果が大きいか
です。
空気搬送機「ジェクター」の詳細
ジェクターの機種・構造・搬送能力・活用事例については製品ページでも紹介しています。
→ 空気搬送機「ジェクター」の詳細はこちら
まとめ
半導体関連工場・材料工場などで粉体・粒体を扱う場合、
袋
フレコン
容器
から、
ホッパー
タンク
製造設備
へ材料を投入する工程が発生することがあります。
現在、
袋を運ぶ
↓
持ち上げる
↓
投入
あるいは、
フレコン
↓
小型容器
↓
台車
↓
設備
としている場合には、空気搬送による省力化を検討できる可能性があります。
ジェクターを利用すれば、
原料供給位置
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
ホッパー・タンク・設備
と、
粉体・粒体を吸引しながら投入先まで搬送
する方法を検討できます。
これによって、
- 袋の持ち上げ
- 中間容器への小分け
- 台車運搬
- フォークリフト搬送
- 設備への再投入
- こぼれ粉清掃
などを減らせる可能性があります。
またジェクターでは条件によって、
排出側200m程度の長距離搬送、高さ100m程度の搬送
が可能なケースがあります。
そのため、
原料置場
↓
離れた製造設備
1階
↓
上階のホッパー
などの搬送も検討できます。
ただし実際の搬送能力は、
- 粒径
- 嵩密度・比重
- 含水率
- 付着性
- 凝集・固結
- 必要搬送量
- 搬送距離
- 高低差
- ホース・配管径
- 曲がり
などによって変わります。
さらに半導体関連の製造工程へ材料を供給する場合には、
搬送できること以上に、工程要求へ適合できることが重要です。
特に、
- 清浄度
- コンタミネーション
- 接粉部材質
- 静電気
- 粉じん
- 圧縮空気の条件
- 材料品質への影響
- 対象物の危険性
などについて個別確認が必要です。
「袋からホッパーへの投入を省力化したい」
「フレコンから設備へ直接搬送したい」
「高所への粉体投入を減らしたい」
「原料置場から製造設備まで人が材料を運んでいる」
「既存ホッパーへジェクターを後付けできるか知りたい」
「実際の原料を空気搬送できるかテストしたい」
という場合には、お気軽にエコ・ワークまでお問い合わせください。
対象物・現在の投入方法・必要搬送量・搬送距離・高低差・使用環境・設備仕様などを確認し、必要に応じて実物による搬送テストを行いながら、ジェクターを活用できるかを含めて現場に適した原料供給・搬送方法をご提案いたします。
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半導体関連工場の設備下・狭所に残る粉体・粒体をどう回収する？空気搬送による清掃の省力化
→ 設備下や装置周辺に堆積した粉体・粒体の清掃・回収を省力化する方法を紹介しています。
既存設備に後付けできる粉体・粒体搬送設備とは？ジェクターを使った工程改善を解説
→ 既存のホッパー・タンク・製造設備へジェクターを組み込む方法を紹介しています。
粉体・粒体搬送設備のデモはできる？導入前に確認したいポイントを解説
→ 実際の対象物を使って、搬送量・付着・閉塞・搬送後の状態などを確認する方法を紹介しています。