メカニカルシールのパイオニア。3次元設計に本格的に取り組み設計・製造の一気通貫を実現

導入事例の概要

株式会社タンケンシールセーコウは、ポンプや撹拌機などの回転機械の軸隙間に装着して内部流体の漏れを防ぐメカニカルシールのパイオニア企業である。同社では、3次元CAD『Autodesk Inventor』を導入し、3次元設計にも本格的に着手。部品データの流用で設計時間を軽減し、3次元モデルの構造解析で設計品質の向上を実現。さらにリアルな3次元イメージの共有によって顧客との打ち合わせ時間を大幅に短縮し、CAMとのデータ連携や他部門への3次元データの有効利用を図るなどさまざまな面で大きな成果を上げている。

カーボンを自社生産する世界唯一のシールメーカー

機械用カーボン製品の研究開発を目的に1955年に発足した株式会社炭素研究所が、株式会社タンケンシールセーコウの前身である。同年には、メカニカルシールの主要部品であるカーボンリングの国産化に成功。外国製品に遜色ない加工精度を実現すると共に、丈夫で長持ちすると評判となった。販売後のメンテナンスにも迅速に対応することで、工業用メカニカルシールの専業メーカーへの飛躍を果たした。

以来、カーボンはもちろん、メカニカルシール技術やその取り扱い方法ついて独自ノウハウを蓄積。カーボンを自社生産する世界唯一のメカニカルシールメーカーとして、多くの企業1株式会社タンケンシールセーコウから高い信頼を得てきた。

同社のメカニカルシールは、石油精製、化学薬品、医薬品、食品、水処理などあらゆる産業分野で利用されている。
「カーボンは、潤滑性や耐熱性などに優れており、気体、液体、粉体などあらゆる形態の物質の漏れ防止に利用できます。そのうえ、当社はカーボンを自社生産しているので、配合の割合を変更することにより、鉛筆の芯のように堅いものから軟らかいものまで、さまざまなグレードのカーボンを供給することが可能です。それが当社の大きな強みになっています」と取締役製造部長 兼 研究開発部長（製品開発課長兼務）の山内 祐二氏は語る。

また、メカニカルシールからの流体漏れなどが発生すると、そのラインは生産停止になってしまうことも珍しくないためメンテナンスが極めて重要になる。同社では、全国11カ所に直営のサービスステーションを開設し、高品質なアフターサービスを提供するとともに、緊急時に即座に対応できる体制を整えている。中国をはじめとするアジア各国への生産拠点のシフトが続く中、それに合わせる形で同社では近々、上海・シンガポールにサービス拠点を開設する予定である。

さらに同社では、カーボンの特性を活かした新製品分野の開拓にも積極的に取り組んでいる。その一つが、カーボン製精密吸着盤「ポーラスカーボンパッド」（Porous Carbon Pad）だ。
カーボンには細かな気孔が存在する。メカニカルシールの製造ではそれをなくす必要があったが、カーボン製精密吸着盤ではその気孔を通気孔として利用する。メカニカルシール製造で培った同社の高度な製造技術をもって作られる、カーボン製多孔体が持つ気孔径は平均5μm。同製品は主に、半導体ウェハーや液晶ガラス、高機能フィルムなどの薄いワークの吸着や浮上搬送に活用されているという。

2次元CADとの連携が容易な『Autodesk Inventor』を採用

設計者以外も導入研修に参加全社で3次元データ活用を推進

同社では、『Autodesk Inventor』を実業務で運用するにあたり、事前にトレーニング期間を設けた。その際、大塚商会のCADスクールを効果的に活用している。
「CADスクールには、設計者だけではなく、製造部門や加工部門などのスタッフにも参加してもらい、延べ37名の社員が受講しています。その理由は、将来的に3次元データを製造・加工部門にも受け渡して、設計から生産まで一気通貫で活用し、それによって業務のスピードアップや製品の品質向上につなげたいと考えたからです。そのためにも、より多くの社員に、3次元CADの基本的な使い方やデータの活用方法などを学んでおいてほしかったのです」と製造部管理課 係長の大畑一夫氏は語る。

また、3次元設計では、新たな運用上のルール作りが必要になるため、当初はかなり苦労したという。しかし、大塚商会のサポートにより、そうした問題も解消している。
「3次元設計用のテンプレートの準備を含め、効率的な3次元データの作成方法やファイル管理の仕方、さらにはファイル名や属性の付け方まで事細かにアドバイスしていただきました。当社では、2次元図面を少しでも分かりやすくするために、構成部品などを詳しく記入していたのですが、大塚商会さんは、そうした当社のやり方を踏襲しながら、いろいろな助言をしてくれました。3次元CADを導入してから実運用までに1年くらいかかったのですがその間、根気よくサポートしてくれたことに感謝しています」と技術部技術課 主任の長妻 忠浩氏は語る。「大塚商会さんはこまめに足を運び、2次元CADならびに3次元CADの運用ルール作りのためのディスカッションに多くの時間を割いてくれました。例えば、ファイル名の付け方でも、さまざまなケースを紹介したうえで、当社に合った方法を提案してくれるので、とても参考になりました。おかげで3次元データの運用がスムーズに行えるようになりました」と山内氏は語る。

設計業務の時短や品質向上を図りCAMとのデータ連携なども実現

同社では、新規製品であるカーボン製精密吸着盤の開発から3次元設計の取り組みを本格的にスタートさせた。2次元データの蓄積がない新分野の方が、制約は少ないと判断してのことだ。
「導入当初は1日がかりだった3次元設計が、現在では標準化された部品データをうまく流用することで、わずか2、3時間で仕上げることができるようになりました。3次元CADが、流用設計に強いことをあらためて実感しました」と長妻氏は語る。

『Autodesk Inventor』は、試作品の構造解析にも活用されている。
「当社のカーボンは機械用で高強度ですが、使用条件によっては、両端に力がかかることでたわむ可能性があります。しかし、構造解析を行い事前にシミュレーションすることで、形状の最適化が簡単に図れるようになりました」と藤本氏は言う。

その結果、手戻りも減少したという。取引先で新製品のプレゼンテーションを実施する際にも、全体のイメージが一目で分かる3次元データが大きな効果を上げている。
「3次元データを使ったアニメーションを作成し、実際にお客様の前でプレゼンテーションを行ったところ、とても分かりやすいと好評でした。おかげで商談もスムーズに運ぶようになりました。また、お客様とリアルな3次元イメージを共有しながら打ち合わせができるので、以前よりもコミュニケーションの密度が濃くなったと感じています」と長妻氏は語る。サイズの変更などもその場で行えるため、打ち合わせ時間の大幅な短縮につながっているという。

メカニカルシールの新製品開発では3次元モデルを使って組み立て手順と組み立て性を確認した後、大学の協力のもとRP（ラピッドプロトタイピング）による試作にもチャレンジした。それにより、試作とテストを繰り返していた従来の方法に比べ、開発期間を大幅に短縮できることを実感したという。3次元CADデータを製造プロセスでも活用するという目標の具現化も進んでいる。「工場にも『Autodesk Inventor』を導入し、担当者がそれを使って3次元データに置き換えてからCAMへデータを流すケースも、日々増加しています。多少手間はかかりますが、仕事は確実にやりやすくなりました」と山内氏は語る。

同社では、データ管理ソフト『Autodesk Vault』を有効活用し、図面管理の効率化も進めている。「当社では、お客様ごとに仕様が異なる一品一様の図面を描くことが多いので、大量の図面を管理しなければなりません。その点、『AutodeskVault』は、誰かがデータを上書きしたり、消してしまったりすることを抑制する効果があります」と長妻氏は語る。2ライセンスで運用を開始した『Autodesk Inventor』は、現在26ライセンスにまで増えた。作成した3次元モデルを製品カタログや取り扱い説明書に掲載するなど、同社は3次元データをあらゆる部門でフル活用していく。

株式会社タンケンシールセーコウ