レーザー切断は英国の製造業に革命をもたらした。ウェスト・ミッドランズの板金加工業者、ブリストル近郊の航空宇宙関連下請け業者、ヨークシャー全域の自動車プレス加工専門業者は皆、25mm厚の軟鋼をピンポイントの精度で切断できるファイバーレーザーシステムを使用している。しかし、驚くべきことに、これらの施設の多くは依然として、切断ヘッドと基本的なインラインフィルターだけで隔てられた、標準的なオイル潤滑式ロータリースクリューコンプレッサーに機械を接続している。この構成は一見すると問題ないように見えるかもしれないが、切断性能は劣る。
物理法則は単純明快です。レーザー切断機の補助ガス（この場合は圧縮空気）は、ノズル先端で3つの役割を同時に果たします。溶融物やスラグを切断溝から吹き飛ばし、熱影響部（HAZ）を冷却し、光学部品をスパッタから保護します。この空気中に残留油分がわずか0.01 mg/m³でも含まれている場合、油分はプラズマプルームと接触すると燃焼し、切断面に炭素質の膜を形成します。ステンレス鋼やアルミニウムの場合、この変色は肉眼でも確認できます。精密な航空宇宙用部品の場合、これは部品全体の廃棄を意味します。
だからこそ、Han's LaserやHymson Laserといった大手CNCレーザーOEMメーカーは、設置マニュアルの中でオイルフリーのスクリュー式エアコンプレッサーを推奨補助機器として指定しているのです。彼らが参照する規格はISO 8573-1クラス0、つまり検出可能な油分がゼロであることです。Ever Powerのオイルフリースクリュー式エアコンプレッサーシリーズはこの規格に準拠して設計されており、この記事では、なぜそれが重要なのか、この技術がどのようにそれを実現するのか、そして英国の一般的な製造現場における実際の生産データがどのようなものなのかを詳しく解説します。
レーザー切断においてオイルフリーコンプレッサーが不可欠な理由
切り口の清潔さ
アシストエア中の油蒸気は、3,000℃を超える高温でレーザープラズマと反応する。その結果生じる炭化残留物が切断面に付着し、表面粗さがRa 3.2μmを日常的に超える。これは、英国市場におけるほとんどの精密板金加工で許容される基準値の2倍に相当する。
光学レンズの寿命
油分による汚染は加工対象物にとどまりません。霧状の油滴は上流へと移動し、フォーカスレンズや保護窓に付着します。たった一度の油膜付着で、400～900ポンドもするレンズカートリッジが破損し、生産ラインが数時間停止してしまう可能性があります。空気供給が完全にオイルフリーであれば、このようなコストは完全に回避できるはずです。
規制遵守
英国の食品グレードおよび医療機器製造業者は、BS EN ISO 8573規格に基づき、圧縮空気の純度を実証する必要があります。オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機を使用することで、高価な下流側のオイル除去フィルター工程が不要になり、顧客監査時のコンプライアンス文書作成も簡素化されます。これは、調達担当者がますます重視する実用的な利点です。
アルミニウムとステンレス鋼の完全性
非鉄金属やステンレス合金は特に影響を受けやすい。304および316ステンレス鋼の表面にある酸化クロム層は、高温下で炭化水素汚染によって破壊され、特徴的な金色または青色の熱変色を引き起こす。つや消しステンレス外装パネルを指定する建築家や医療機器メーカーは、このような変色を到底容認できない。しかし、クラス0のオイルフリーユニットであれば、そのような心配は無用である。
オイルフリースクリュー式エアコンプレッサーの実際の動作原理
従来の回転式スクリューコンプレッサーは、ローターのかみ合い接触部の潤滑、雄ローターと雌ローター間の隙間の密閉、圧縮空気の冷却という3つの目的でオイルを使用します。オイルを取り除くと、これら3つの機能それぞれを同時に満たすためのエンジニアリングソリューションが必要になります。
Ever Power社のオイルフリースクリューユニットは、±3μm以内の公差で製造された精密研磨PTFEコーティングロータープロファイルによってこれを実現しています。このコーティングは、摩擦係数が約0.04の乾燥潤滑層を形成し、液体潤滑なしでの連続運転を可能にするほど低い摩擦係数を実現しています。ロータータイミングギアは、専用の密閉ハウジングに隔離されており、潤滑が必要な唯一の部品です。そのオイル回路は、トリプルラビリンスシールによって圧縮空気通路から完全に分離されています。中間冷却とアフタークーリングは、アルミニウム製プレートフィン式熱交換器によって行われ、オイルの熱容量を緩衝材として使用することなく、吐出温度を安全な範囲内に保ちます。その結果、出力空気がオイルで汚染される可能性が物理的に不可能な圧縮空気通路が実現されています。
主な素材の選択
性能および技術仕様
| モデル | モーター出力（kW） | 自由空気供給量（m³/分） | 作動圧力（bar） | 騒音レベル dB(A) | 油分含有量 | 寸法（mm） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| EP-OF-7.5 | 7.5 | 0.85～1.10 | 7 / 8 / 10 | 62 | クラス0 | 900 × 620 × 850 |
| EP-OF-11 | 11 | 1.30～1.60 | 7 / 8 / 10 | 64 | クラス0 | 1050 × 720 × 950 |
| EP-OF-15 | 15 | 1.80～2.20 | 7 / 8 / 10 | 65 | クラス0 | 1250 × 800 × 1050 |
| EP-OF-22 | 22 | 2.80～3.30 | 7 / 8 / 10 | 66 | クラス0 | 1400 × 900 × 1150 |
| EP-OF-30 | 30 | 3.80～4.50 | 7 / 8 / 10 | 68 | クラス0 | 1600 × 1050 × 1280 |
| EP-OF-45 | 45 | 5.50～6.80 | 7 / 8 / 10 | 70 | クラス0 | 1900 × 1200 × 1450 |
全モデルともISO 8573-1:2010クラス0の認証を取得しています。FADはISO 1217附属書Cに従って測定されています。ご要望に応じて、カスタム圧力構成も承ります。
オイルフリースクリューコンプレッサーがレーザー切断で優れた性能を発揮する分野
真のオイルフリー空気圧縮機に対するニーズは、英国の製造業者が日々サービスを提供する様々な材料カテゴリーや最終用途分野において特に高まっています。それぞれの具体的な要求を理解することで、調達担当エンジニアは、製造現場で品質問題が発生した後に追加のろ過装置を取り付けるのではなく、最初から適切なユニットを選定することができます。
ステンレス鋼加工
調理器具、医薬品容器、建築パネルなどに使用される304および316ステンレス鋼は、腐食がなく、見た目にも美しい切断面が求められます。切断面に油分が混入すると、不動態クロム酸化物層が破壊され、局所的な腐食の発生源となります。オイルフリーの圧縮空気を使用することで、この問題を完全に解消し、二次洗浄なしでBS EN 10088の表面要件を満たす切断面を実現できます。
航空宇宙用アルミニウム形材
ブリストルおよび南西部回廊に位置する航空宇宙関連の下請け業者は、2024-T3および7075-T6アルミニウムの切断作業において、AS9100品質基準に基づく厳しい炭化水素汚染制限に直面しています。オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機を切断補助ガス源として使用することで、接合面への炭化水素微量汚染のリスクを排除できます。これは、ブラケットやパネルが直接接着接合または陽極酸化処理工程に進む場合に不可欠な要件です。
医療機器部品
英国のクリーンルーム隣接施設で切断された外科用器具のブランク材およびインプラントグレードのチタンおよびコバルトクロム部品は、ISO 13485のトレーサビリティ要件の対象となります。切断ガスを含むすべてのプロセス消耗品は、文書化および管理されなければなりません。クラス0の認証を受けたオイルフリーのスクリュー式空気圧縮機は、規制当局への提出に必要な空気清浄度要件全体を網羅する単一の試験証明書により、最も簡単なコンプライアンス経路を提供します。
自動車関連のプレスワーク
DP800やMS1500などの高強度鋼から切り出されるEVバッテリートレイ部品やホワイトボディブランクは、後工程のプレス加工において一貫した切削幅形状が求められます。アシストエアに油分が混入することで切削品質が不安定になると、ブランクのエッジ形状にばらつきが生じ、成形工具の寿命が短くなり、不良率も上昇します。オイルフリーの圧縮空気を使用することで、ティア1およびティア2の自動車部品サプライヤーがIATF 16949品質システムの下で必要とするプロセス安定性を実現できます。
当社のオイルフリーユニットが他社製品と一線を画す6つの利点
二段階インタークーラー圧縮
中間空冷を備えた2段圧縮方式は、各圧縮段階を最適な熱力学的効率に維持し、同等の吐出圧力における単段式オイルフリー設計と比較して、比エネルギー消費量を12～18%削減します。
可変周波数ドライブを標準装備
IE3 PMモーターと内蔵VFDにより、コンプレッサーの出力はレーザーカッターの要求サイクルに正確に適合し、厚板切断時の圧力変動にも対応します。全負荷範囲で±0.1バール以内の圧力安定性を実現することで、切断面下部へのドロス付着の原因となるアシストガスの変動を防ぎます。
5,000時間延長メンテナンス間隔
PTFEローターコーティングは、再コーティングなしで5,000時間の使用間隔に対応し、フィルターとカップリングの点検は2,000時間ごとに行います。年間4,000時間稼働する2交代制の英国の製造施設の場合、これは、2,000～3,000時間ごとにオイルとセパレーターの交換が必要なオイルインジェクション方式の代替品と比較して、計画的なメンテナンス停止回数を減らし、ライフサイクルサービスコストを大幅に削減できることを意味します。
統合型スマートコントローラー
EP-Touch 7インチカラータッチスクリーンコントローラーは、圧力、温度、消費電力、稼働時間を12ヶ月間記録します。RS485 Modbus出力により、工場のSCADAシステムやERPプラットフォームとの統合が可能になり、複数の機械を稼働させる生産現場の管理者は、切断作業ごとの圧縮空気コストをリアルタイムで把握できます。
廃油処理費用なし
プロセスからコンプレッサーオイルを排除することで、英国環境許可（イングランドおよびウェールズ）規則2016に基づき認可された廃棄処分を必要とする油汚染凝縮水が発生しなくなります。大量の金属を切断する施設では、年間で相当量の油性凝縮水が発生する可能性がありますが、オイルフリーユニットを使用することでこのコストが解消され、総所有コストの大幅な削減につながります。
製造現場での設置に適した低騒音設計
EP-OFシリーズのユニットは、モデルによって62～70dB(A)の遮音性能を発揮する防音エンクロージャーを備えているため、レーザー切断セルに隣接して設置した場合、小規模施設では追加の防音エンクロージャーや遠隔機械室を必要とせず、2005年英国労働騒音規制第2アクションレベルの閾値を十分に満たします。
本物の職人による本物の成果
以下の事例研究は、レーザー切断の補助ガス源として、油潤滑式スクリュー式空気圧縮機からオイルフリー式スクリュー式空気圧縮機に移行した英国の板金加工業者から報告された導入成果を代表するものです。
ミッドランズ・プレシジョン・シートメタル社 — 英国ウェスト・ブロムウィッチ
自動車部品ティア2サプライヤー · ファイバーレーザー切断セル3台 · EP-OF-22設置
ミッドランズ・プレシジョン社は、自動車ティア1顧客向けに6kWファイバーレーザー切断セルを3台稼働させており、3台すべてが22kWのオイル噴射式ロータリースクリューコンプレッサー1台と下流の凝縮フィルター群を共有していた。1,000時間ごとにフィルターエレメントを交換していたにもかかわらず、品質監視の結果、あるパターンが繰り返し発生していた。予定されていたフィルター交換の直前2時間に切断されたステンレス鋼のブランクには、測定可能な変色が見られ、Ra値は2.1～3.4μmの範囲で、顧客との契約で定められたRa 1.6μmの仕様をはるかに上回っていた。
2023年11月にEP-OF-22オイルフリースクリュー式空気圧縮機を稼働させた後、同一ステンレス鋼グレード（2mm厚316L）の表面粗さ測定値は、稼働期間を通してRa 0.9～1.1μmで安定しました。レンズ交換頻度は、設置後約11週間ごとから8ヶ月で1回に減少しました。また、油汚染凝縮水の収集・処分契約も廃止し、認可廃棄物処理費用を年間約1,200ポンド削減することができました。
お客様の声
数ヶ月ごとにレンズカートリッジが紛失し、機械の供給元を責めていました。しかし、根本原因は空気中のオイルの持ち越しだったことが判明しました。EP-OF-22を導入したことで、この問題は完全に解決し、ステンレス鋼加工の切断品質も全体的に著しく向上しました。
医療機器の受託製造業者として、当社は切断面の汚染を一切許容しません。Ever Power社のオイルフリーユニットは、追加の下流ろ過を必要とせずに、当社の品質システムに必要なISO 8573クラス0認証を取得できました。試運転は簡単で、Ever Power社のアプリケーションチームは当社の技術的な質問に数時間以内に回答してくれました。
当社では、建築外装材のお客様向けに5005および6082アルミニウムを大量に切断しています。切断面が綺麗でないものはすべて返品となります。ファイバーレーザー加工機にEver Power社のオイルフリーコンプレッサーを取り付けて以来、切断面の仕上がりに関するお客様からの苦情は一切なくなりました。また、VFD（可変周波数駆動装置）の導入により、従来の固定速度オイル式コンプレッサーと比較して、当該加工機の電気代が約15%削減されました。
Ever Power Factory：お客様のレーザー切断仕様に完全対応
Ever Power社の製造施設は、ISO 9001:2015およびISO 14001:2015の認証を取得した生産ラインを備え、オイルフリーのスクリュー圧縮装置のみを製造しています。工場内には、ローター形状を±1.5μmの公差で加工できるCNC研削盤、オイルフリーローターペアの組み立て専用のクリーンルーム、そして出荷前に各ユニットが4時間の負荷運転テストを受ける100%工場試験ベイが設置されています。
Ever Powerが英国のレーザー切断機OEMおよびシステムインテグレーターにとって際立っている点は、製品のカスタマイズ能力の高さです。当社のエンジニアリングチームは、初期仕様から最終受入試験まで、お客様の技術チームと直接連携して作業を進めます。当社は、6～13バールの非標準吐出圧力、狭い工場レイアウトに合わせたカスタム設置寸法、高可用性レーザー切断ライン向けのデュアルコンプレッサーマスタースレーブ制御方式、お客様の施設基準に合わせた特注キャノピーカラーなど、様々な仕様のコンプレッサーを日常的に提供しています。圧縮空気をCNCレーザー切断機のスキッドパッケージに直接組み込む機械メーカー向けには、お客様のブランドロゴと、CANopen、Profibus、またはEtherNet/IPプロトコルを使用して機械のPLCと通信するための変更されたコントローラファームウェアを備えたOEM仕様のユニットを提供できます。
カスタマイズオプションをご利用いただけます
イングランド、スコットランド、ウェールズ全域でレーザー切断サービスを提供しています。
Ever Powerは、英国全土のレーザー切断施設向けに、オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機を供給・設置しています。英国の物流パートナーネットワークにより、工場から5～8営業日以内に標準配送が可能で、在庫のある標準モデルについては48時間以内の速達配送も承ります。技術的な設置作業やオペレーター研修は、英国の主要産業地域をカバーする認定サービスエンジニアのネットワークを通じて手配可能です。
よくある質問
レーザー切断工程における油汚染を排除する準備はできていますか？
Ever Powerのアプリケーションエンジニアに今すぐご相談ください。一般的なパンフレットではなく、英国におけるお客様のレーザー切断設備に最適なオイルフリースクリュー式エアコンプレッサーについて、経験に基づいた的確なアドバイスをご提供いたします。
gzlによる編集