この記事でわかること
- 半導体関連工場で発生する工程間搬送の考え方
- 粉体・粒体を設備から別設備へ移す際に発生する人力作業
- 容器・台車・フォークリフトを介した搬送を減らす方法
- 空気搬送によって設備同士をつなぐ考え方
- ジェクターを既存設備へ後付けする方法
- 離れた設備や上階へ粉体・粒体を搬送する考え方
- 工程間搬送を検討する際に必要な対象物・設備条件
- 半導体関連工場で特に注意したい清浄度・コンタミネーション
- 実際の対象物を使った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、製造工程そのものが自動化されていても、
「設備と設備の間」
では人が材料を運んでいることがあります。
例えば、
設備A
↓
粉体・粒体を容器へ排出
↓
容器を取り外す
↓
台車で移動
↓
設備Bへ投入
という工程です。
ほかにも、
設備A
↓
フレコンへ回収
↓
フォークリフトで運搬
↓
設備B
↓
再投入
といった工程も考えられます。
こうした工程では、
- 容器交換
- 袋詰め
- 持ち上げ
- 台車運搬
- フォークリフト搬送
- 次設備への再投入
など、設備間に複数の人力作業が発生します。
そこで検討できる方法の一つが、
空気搬送によって設備Aと設備Bを直接つなぐ
という考え方です。
例えば、
設備A
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
設備B
とすることで、粉体・粒体を中間容器へ受けることなく、そのまま次の場所まで搬送できる可能性があります。
本記事では、半導体関連工場・材料工場などにおける粉体・粒体の工程間搬送を、空気搬送機「ジェクター」によって省力化する考え方について解説します。
なお、半導体関連工場では工程によって清浄度・材質・コンタミネーション・静電気・安全性などの要求が大きく異なります。
そのため、実際の使用可否については対象物と設備環境を確認したうえで個別に検討する必要があります。
工程間搬送とは？
ここでいう工程間搬送とは、
ある設備から排出された粉体・粒体を、次の設備や保管場所まで移動させる工程
を指します。
例えば、
設備A
↓
設備B
だけでなく、
設備
↓
ホッパー
設備
↓
タンク
設備
↓
サイロ
設備
↓
回収設備
といった移送も含めて考えます。
製造設備が自動化されても「設備間」に人が残る
工場では、
加工
混合
計量
その他の製造工程
が設備化されていても、
設備から材料を取り出す
↓
運ぶ
↓
次設備へ入れる
という工程が人力のまま残ることがあります。
例えば中間容器を使った搬送
現在：
設備A
↓
容器
↓
作業員が交換
↓
台車
↓
設備B
↓
投入
という工程です。
中間容器を使うと作業が増える
この場合、
①空容器を準備する
②設備Aから材料を受ける
③満杯になった容器を交換する
④台車へ載せる
⑤設備Bまで運ぶ
⑥設備Bへ投入する
⑦空容器を戻す
といった作業が発生します。
空気搬送なら設備間を直接つなげる可能性
対象物や設備条件が合えば、
設備A
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
設備B
という構成を検討できます。
「材料を容器に入れて運ぶ」から「材料そのものを送る」へ
工程間搬送を省力化するポイントは、
中間容器を人が運ぶ工程をなくせないか
ということです。
改善候補① 設備排出口から次設備へ
例えば、設備下部から粉体・粒体が排出される場合です。
現在：
設備A
↓
排出口
↓
容器
↓
台車
↓
設備B
となっているなら、
設備A
↓
排出口
↓
ジェクター
↓
設備B
という構成を検討できます。
排出口へジェクターを接続する
設備条件によっては、ジェクターを既存設備の排出口へ接続する方法も検討できます。
例えば、
設備排出口
↓
フランジ・継手
↓
ジェクター
という構成です。
吸引ホースを使わない方法もある
ジェクターというと、
床面
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
という使い方をイメージされるかもしれません。
しかし、対象物が既存設備から一定位置へ排出される場合には、
設備排出口とジェクターを直接接続する
方法も検討できます。
改善候補② ホッパーから別設備へ
例えば、
ホッパー
↓
材料
↓
容器
↓
次工程
となっている場合です。
これを、
ホッパー
↓
ジェクター
↓
次工程
へ変更できないか検討します。
改善候補③ サイロから別設備へ
粉体・粒体を一時保管するサイロ等から別の設備へ材料を移す場合にも、空気搬送を検討できます。
例えば、
サイロ
↓
排出口
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
別設備
という構成です。
サイロから別サイロへの搬送
条件によっては、
サイロA
↓
ジェクター
↓
配管
↓
サイロB
という設備間搬送も検討できます。
改善候補④ 回収設備から処理設備へ
製造工程で回収された粉体・粒体を、
回収設備
↓
容器
↓
台車
↓
処理設備
へ運んでいる場合です。
これを、
回収設備
↓
ジェクター
↓
処理設備
とできれば、中間運搬を減らせる可能性があります。
改善候補⑤ 1階から上階の設備へ
工程間搬送では、水平距離だけでなく高低差がある場合があります。
例えば、
1階
↓
設備A
2階
↓
設備B
という配置です。
人が階段で材料を運んでいないか？
例えば、
1階
↓
容器
↓
作業員
↓
エレベーター・階段
↓
2階
↓
設備へ投入
という工程です。
空気搬送で高さ方向へ送る
対象物・設備条件が合えば、
1階
↓
ジェクター
↓
配管
↓
2階設備
という構成を検討できます。
条件によって高さ100m程度の搬送が可能なケース
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、すべての対象物を100m搬送できるという意味ではありません。
実際の搬送能力は対象物・搬送量・配管条件などによって変わります。
改善候補⑥ 離れた設備へ
例えば、
設備A
↓
50m
↓
設備B
という工場レイアウトです。
台車・フォークリフトによる往復
現在、
設備A
↓
容器
↓
50m運搬
↓
設備B
なら、1日に何度も往復している可能性があります。
排出側で長距離搬送
ジェクターでは、
設備A
↓
ジェクター
↓
排出ホース・配管
↓
設備B
とします。
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。
そのため、設備同士が離れている場合にも検討できます。
吸引側はできるだけ短くする
ジェクターでは、
吸引側
↓
短く
排出側
↓
長く
するのが基本的な考え方です。
吸引側は5m程度を推奨しています。
現場によっては10m程度で使用するケースもあります。
設備へ直接接続できれば吸引距離を短くできる
例えば、
設備排出口
↓
ジェクター
↓
排出100m
↓
次設備
という構成です。
この場合、ジェクターを排出元の設備付近へ配置します。
工程間搬送を空気搬送にするメリット① 中間容器を減らせる
従来、
設備A
↓
容器
↓
設備B
なら、容器が必要です。
直接搬送できれば容器交換を削減
設備A
↓
ジェクター
↓
設備B
とできれば、
容器を準備する
交換する
運ぶ
戻す
といった作業を減らせる可能性があります。
メリット② 台車運搬を減らせる
設備間を人が台車で移動している場合、その運搬作業を削減できる可能性があります。
メリット③ フォークリフト搬送を減らせる
大量の材料をフレコン等へ受けて、
フォークリフト
↓
次設備
としている場合もあります。
空気搬送で直接送ることができれば、こうした中間物流を減らせる可能性があります。
メリット④ 持ち上げ・再投入を減らせる
容器で運んだ後には、
次設備
↓
容器を持ち上げる
↓
投入
という作業が発生する場合があります。
設備間を直接つなげれば、この再投入工程を削減できる可能性があります。
メリット⑤ 材料の開放状態を減らせる可能性
容器へ排出
↓
運搬
↓
再投入
では、その途中で材料が開放状態になる場合があります。
ホース・配管内部で搬送
空気搬送では、
設備A
↓
ホース・配管
↓
設備B
という経路を取れるため、開放状態での移し替えを減らせる可能性があります。
ただし、設備接続部や排出部を含めたシステム全体での検討が必要です。
メリット⑥ 工場内物流を減らせる可能性
例えば、
製造設備
↓
フォークリフト
↓
材料移動
が頻繁に発生している場合です。
空気搬送によって材料だけを送れれば、人・車両の移動回数を減らせる可能性があります。
工程間搬送では「何kg/h必要か」が重要
清掃用途では、
一定時間で回収できればよい
場合があります。
一方、製造工程をつなぐ場合には、
必要搬送量
が非常に重要です。
例えば設備Bが500kg/h必要なら？
ジェクター側でも、
必要量を安定して搬送できるか
を確認する必要があります。
「吸える」と「製造工程を成立させられる」は別
例えばテストで、
対象物
↓
問題なく吸引
できても、
100kg/hしか搬送できない
一方、
製造設備
↓
500kg/h必要
なら、その条件では工程間搬送設備として成立しません。
必要搬送量を最初に確認する
お問い合わせ時には、
現在何kg/h搬送しているか
あるいは、
1バッチ何kgを何分で移したいか
が分かると検討しやすくなります。
バッチ搬送か連続搬送か
工程間搬送では、
バッチ
連続
のどちらかも重要です。
バッチ搬送
例えば、
500kg
↓
搬送
↓
終了
という工程です。
連続搬送
例えば、
設備A
↓
材料排出
と同時に、
ジェクター
↓
設備B
へ供給し続ける工程です。
前後設備との能力バランスが必要
連続搬送では、
設備Aの排出量
↓
ジェクターの搬送能力
↓
設備Bの受入能力
のバランスを確認します。
ジェクターは高精度な定量供給機ではない
ジェクターは粉体・粒体を搬送する装置です。
そのため、
高精度な計量
高精度な定量供給
そのものを目的とした装置ではありません。
必要なら他設備と組み合わせる
例えば、
設備A
↓
ジェクター
↓
受けホッパー
↓
定量供給装置
↓
設備B
という構成も考えられます。
搬送設備単体ではなく工程全体を見る
工程間搬送では、
ジェクターだけ
を見るのではなく、
排出元
↓
搬送
↓
受入側
を一つのシステムとして考えることが重要です。
排出元の状態を確認
例えば、
設備Aから材料が、
連続して出るのか
一定量ずつ出るのか
一気に落ちるのか
を確認します。
一気に排出される場合
例えば、
通常
↓
0kg
設備排出時
↓
100kgが一気に落ちる
なら、ジェクターへ直接流入させるのではなく、
一時受け
↓
ジェクター
などの構成が必要になる場合があります。
受入側も確認
設備B側が、
空気
＋
材料
をどのように受けるのかを確認します。
空気と材料を分離する必要がある
空気搬送では、
対象物
＋
搬送空気
が排出側へ到達します。
そのため搬送先では、対象物と空気を適切に処理する必要があります。
集粉設備との組み合わせ
対象物や設備条件によっては、
サイクロン
集粉機
回収容器
などを組み合わせます。
ジェクロンとの組み合わせも検討
例えば、
ジェクター
↓
搬送
↓
ジェクロン
↓
材料回収
という構成も、対象物・用途に応じて検討できます。
既存設備への後付け
工程間搬送を改善するために、必ずしも製造設備全体を更新する必要はありません。
排出口だけ変更する
例えば、
既存設備A
↓
既存排出口
↓
ジェクターを追加
↓
設備B
という方法です。
接続方法は設備に合わせて検討
ジェクターは設備条件に応じて、
- フランジ
- ボールジョイント
- ニップル
- その他の継手
などを利用した接続を検討できます。
レイアウト変更にも対応しやすい可能性
固定式コンベヤでは、
設備A
↓
コンベヤ
↓
設備B
という固定レイアウトになります。
ホース・配管で搬送ルートを検討
空気搬送では、
柱
設備
通路
高低差
などを考慮しながら、搬送ルートを検討できます。
曲がりが多い場合には能力確認が必要
例えば、
設備A
↓
90°曲がり
↓
さらに曲がり
↓
設備B
という配管では、直線搬送とは条件が異なります。
搬送距離だけでは判断しない
「50mだから搬送できる」
とは判断できません。
確認するのは、
- 水平距離
- 垂直距離
- 曲がりの数
- 曲がり角度
- ホース・配管径
などです。
対象物の性状も重要
工程間搬送では、
材料そのものの性状
を確認します。
確認① 粒径
細かな粉体なのか、
数mm程度の粒体なのか
などを確認します。
確認② 嵩密度・比重
同じ体積でも重量によって搬送条件が変わります。
確認③ 含水率
水分を含んでいると、
などが発生しやすくなる場合があります。
確認④ 付着性
ホース・配管内部へ付着しやすい材料では、安定搬送できるか確認します。
確認⑤ 固結・凝集
材料が塊になる場合には、
吸引口
ホース
ジェクター
配管
などで閉塞する可能性があります。
確認⑥ 材料の破損
対象物によっては、
空気搬送
↓
衝突
↓
割れ・欠け
などが問題になる場合があります。
製造材料として次工程へ送る場合には、搬送後の材料状態も確認します。
半導体関連工場ではコンタミネーション対策が重要
工程間搬送では、
搬送した材料がそのまま次の製造工程へ入る
可能性があります。
そのため、清掃用途以上にコンタミネーション管理が重要になる場合があります。
接粉部すべてを確認
例えば、
- ジェクター
- ホース
- 配管
- 継手
- 受入設備
などです。
材質要求を確認
製造工程によっては、使用できる材質に指定がある場合があります。
その場合には、
接粉部材質
↓
要求仕様
を個別に確認します。
前回搬送物の残留
同じ設備で複数材料を搬送すると、
材料A
↓
残留
↓
材料Bへ混入
する可能性があります。
材料ごとの専用化も検討
品質要求によっては、
ジェクター
ホース
配管
を材料ごとに専用化する必要がある場合があります。
清浄度も使用場所によって異なる
半導体関連工場といっても、
製造エリア
材料製造エリア
サブファブ
ユーティリティエリア
廃材処理エリア
など、場所によって要求条件は異なります。
「半導体工場だから使用可能」とは判断できない
ジェクターが物理的に対象物を搬送できても、
その環境で使用できるか
は別問題です。
静電気への配慮
粉体・粒体を空気で搬送すると、対象物・設備条件によって静電気が発生する可能性があります。
そのため、
対象物
ホース
配管
接地
周辺環境
などを確認します。
粉じんリスク
微細な粉体では、粉じんについても確認が必要です。
特に、
搬送元
接続部
搬送先
まで含めて、飛散を抑えられる設備構成を検討します。
対象物の危険性も確認
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。
ジェクターの使用可否は個別に判断します。
圧縮空気設備も確認
ジェクターは圧縮空気を動力として使用します。
工場エアーを使用する場合
確認するのは、
- 圧力
- 空気量
- 配管径
- 取り出し位置
- 他設備の使用状況
などです。
必要空気量を供給できるか
工場にコンプレッサーがあっても、
ジェクター使用時に必要な空気量を確保できるとは限りません。
半導体関連工程ではエアー品質も確認
使用環境・製造工程によって圧縮空気に品質要求がある場合には、その条件も確認します。
工程間搬送を省力化すると何が変わる？
例えば現在、
設備A
↓
容器へ排出
↓
容器交換
↓
台車
↓
50m運搬
↓
設備B
↓
投入
とします。
空気搬送へ変更
設備A
↓
ジェクター
↓
配管50m
↓
設備B
です。
削減できる可能性がある作業
例えば、
- 中間容器の準備
- 容器交換
- 台車への積載
- 台車運搬
- 設備Bへの持ち上げ
- 再投入
- 空容器の返却
などです。
人が材料に触れる回数を減らす
工程間搬送では、
搬送速度だけでなく、材料を何回人が扱っているか
を見ることが重要です。
1回の作業が短くても年間では大きい
例えば、
設備間搬送
↓
1回10分
1日
↓
20回
なら、
200分/日
です。
年間では約833時間
年間250日稼働なら、
200分 × 250日
＝50,000分
約833時間/年
です。
※あくまで作業時間を考えるための計算例です。
2人作業なら人時はさらに増える
2人で行っているなら、
約1,666人時/年
となります。
搬送設備導入では現在工数を確認する
そのため、
「ジェクターはいくらか？」
だけではなく、
現在、
何人で
何分
1日何回
材料を運んでいるかを確認すると、省力化効果を判断しやすくなります。
導入前には実際の材料で搬送テスト
工程間搬送では、
実際に使用する材料で搬送できるか
を確認することが重要です。
テストで確認すること
例えば、
- 安定して吸引できるか
- 必要搬送量を確保できるか
- ホース・配管内で閉塞しないか
- 内壁へ付着しないか
- 必要距離を搬送できるか
- 高低差へ対応できるか
- 搬送後に材料が変化しないか
- 排出状態は安定しているか
などです。
実際の搬送条件に近づける
例えば実際の現場が、
水平50m
＋
垂直10m
＋
45°曲がり4か所
なら、可能な範囲でそれに近い条件を想定してテスト・機種選定を行います。
「搬送できた」で終わらせない
工程間搬送では、
搬送可能
↓
必要量
↓
材料状態
↓
設備への供給
↓
品質・安全要求
まで確認する必要があります。
半導体関連工場では現場側の適合確認も必要
搬送テストでジェクターによる搬送が可能でも、
- 清浄度
- コンタミネーション
- 材質
- 静電気
- 粉じん
- 品質管理
- 安全基準
などについて、実際の工程へ導入可能か別途評価する必要があります。
こんな工程があれば空気搬送を検討
例えば、
「設備から出た粉体を容器で受けている」
「容器を台車で次設備まで運んでいる」
「フレコンへ一度回収してからフォークリフトで運んでいる」
「設備Aと設備Bが50m離れている」
「1階から2階へ材料を運んでいる」
「次工程へ投入するために人が材料を持ち上げている」
「設備排出口と次工程を直接つなぎたい」
といった作業です。
まず現在の搬送工程を書き出す
例えば、
設備A
↓
容器
↓
作業員
↓
台車
↓
設備B
↓
再投入
です。
次に「どこまで直接つなげられるか」を考える
設備A
↓
ジェクター
↓
設備B
です。
すべてを一度に自動化する必要はない
例えば、
設備A
↓
ジェクター
↓
中間ホッパー
までを空気搬送し、
その先は既存設備
という方法もあります。
部分的な省力化から検討できる
既存設備を活かしながら、
人が材料を運んでいる部分だけをジェクターへ置き換える
という考え方です。
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・導入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
半導体関連工場や材料工場では、製造設備そのものが自動化されていても、
設備A
↓
容器
↓
台車・フォークリフト
↓
設備B
↓
再投入
という工程間搬送が人力で残っている場合があります。
こうした工程では、
設備A
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
設備B
と、
粉体・粒体を空気搬送によって直接次工程へ送る
方法を検討できる可能性があります。
これによって、
- 中間容器への排出
- 容器交換
- 袋詰め
- 台車運搬
- フォークリフト搬送
- 持ち上げ
- 次設備への再投入
などを減らせる場合があります。
またジェクターでは条件によって、
排出側200m程度の長距離搬送や、高さ100m程度の搬送
が可能なケースがあります。
そのため、
離れた設備
別フロア
上階のホッパー
などへの工程間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
- 水平距離
- 高低差
- 配管径
- 曲がり
などによって変わります。
さらに半導体関連工場では、
「物理的に搬送できること」と「製造工程へ導入できること」を分けて考える必要があります。
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
- 工場・工程ごとの安全基準
などを確認したうえで、使用可否を個別に検討します。
「設備間を容器で何度も運んでいる」
「台車・フォークリフトによる材料搬送を減らしたい」
「設備排出口から次工程まで直接つなげたい」
「1階から上階の設備へ粉体を送りたい」
「既存設備へジェクターを後付けできるか確認したい」
「実際に使用している材料で長距離搬送できるか試したい」
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・現在の工程・必要搬送量・搬送距離・高低差・既存設備・使用環境などを確認し、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工程間搬送方法をご提案いたします。
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