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CNC 스핀들 및 공구 상태 평가 시스템으로 안정적인 생산 보장

2023-02-27

파트너: imCloud CO., LTD.

지역: 대만

배경

정밀 가공 제품은 고가입니다. 가공 중에 예기치 않은 공구 조각 및 파손이 발생할 경우 품질 문제가 발생할 수 있으며 전체 제품 배치를 거부해야 합니다. 이는 생산성에 영향을 미치고 추가 비용이 발생한다는 것을 의미합니다. 


또한 부품 고장의 확률은 상대적으로 낮지만, 이러한 상황이 발생할 경우 예비 부품의 납품이 며칠 또는 심지어 몇 주까지 지연될 수 있으므로 생산 손실을 예측하기 어렵습니다. 이러한 문제는 이상 징후를 사전에 감지하지 못해 발생합니다. 

요구 사항

정밀 CNC 기계 센터는 정밀 제조에 사용되는 매우 일반적인 시스템이 되었습니다. 그러나 예상치 못한 스핀들 또는 공구 고장으로 인해 생산 라인이 정지되거나, 공작물이 손상되거나, 제품 품질이 불안정해집니다. 안정적이고 신뢰할 수 있는 정밀 가공을 유지하려면 예지 및 건강 관리(PHM) 솔루션을 갖춘 예측 유지보수 시스템이 다음 문제를 해결하는 열쇠가 됩니다. 

  • 절삭공구의 단가는 상대적으로 낮지만, 공구교환으로 인해 생산라인이 4~6시간 정지됩니다. 공구 교체 시기 결정은 공작물 버 또는 공구에서 발생하는 소음과 같은 단순한 수준에 의존할 수 있는 숙련된 엔지니어의 신중한 판단과 경험을 기반으로 이루어집니다. 문제가 발생하기 전에 도구 이상을 감지하지 못하여 발생하는 품질 결함은 배송 후 제품을 다시 불러와야 하는 결과를 초래합니다. 따라서 나중에 콜백 비용을 최소화하거나 방지하기 위해 도구 상태를 실시간으로 모니터링하는 것이 중요합니다. 
  • 복합 재료, 값비싼 항공우주 금속 또는 티타늄 합금과 같이 가공하기 어려운 재료를 가공할 때 공구가 심하게 마모됩니다. 그러나 공구의 유효 수명이 끝나기 전에 공구를 변경하면 숨겨진 비용이 높아집니다. 이를 방지하려면 공구 상태를 실시간으로 모니터링하여 최적의 공구 교체 시기를 결정하고 공구 수명 낭비를 최소화해야 합니다. 
  • 스핀들 문제가 발생하면 엔지니어가 측정, 수리 및 테스트를 수행하는 동안 기계가 유지 보수를 위해 며칠 동안 중단됩니다. 긴 가동 중지 시간은 배송 시간이 촉박한 대량 주문의 경우 문제가 되므로 운영자는 스핀들을 모니터링하여 초기 단계의 이상을 감지할 수 있어야 합니다. 이렇게 하면 필요에 따라 예비 부품의 필요성을 사전에 공급자에게 알립니다. 

프로젝트 구현

시스템 다이어그램

시스템 설명

진동 및 전류 센서는 CNC 기계의 스핀들 및 공구 홀더에 장착되어 진동 및 전류 데이터를 수집한 다음 MIC-770 V2 산업용 컴퓨터에 입력합니다. 내장된 AI 모델을 통해 PHM 분석에서 스핀들 및 공구의 상태 지표를 제공하여 다음 목표를 달성하기 위한 초기 단계 경고를 제공합니다. 

  • 예기치 않은 기계 가동 중지 시간을 방지하기 위해 상태 및 가능한 이상 현상의 예후를 실시간으로 모니터링합니다.
  • 최적화된 유지보수 일정은 불필요한 유지보수 비용과 생산 중단 시간을 최소화합니다.
  • 안정적인 생산을 보장하기 위해 일정 유지보수 및 예비 부품의 가용성을 위한 대기 시간을 단축합니다. 
  • 내장된 스마트 장치가 클라이언트 컴퓨터의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 합니다. 지속적인 데이터 분석 및 추적을 통해 시기 적절하고 포괄적인 유지보수 서비스가 가능합니다. 

결론

  • CNC 정밀 스핀들 및 공구 상태 평가 시스템은 다양한 기계 작동 조건에 적용합니다. 스핀들과 공구 모두에 대한 실시간 상태 평가 및 결함 진단을 통해 이상 발생 시 대응을 위해 관련 담당자에게 즉각적인 경고를 제공합니다. 
  • 공구 상태 모니터링: 실제 공구 수명을 정량화하고 불필요한 조기 공구 교체를 방지하며 공구 수명을 최대한 활용합니다. 동시에 사전 경고 기능은 과도한 공구 마모로 인한 공작물 품질 문제를 방지하기 위해 공구 교체를 위한 최적의 타이밍을 제안합니다. 
  • 스핀들 상태 모니터링을 통해 임박한 고장에 대한 조기 경고를 통해 스핀들 성능 저하로 인한 예기치 않은 가동 중지 시간을 방지합니다. 

고객 추천사

"어드밴텍 PHM 솔루션의 구현은 생산 효율성을 개선하고 불필요한 도구 변경으로 인한 숨겨진 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다." 

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어드밴텍 와이즈-아이팩토리: 예측 분석

PHM은 최종 고객이 초기 단계에서 기계 이상을 감지하고 상태 예측을 제공할 수 있도록 지원하는 기계 중심 솔루션입니다. 이 정보는 스마트 기계 관리의 목표를 달성하기 위해 유지 보수 일정을 최적화하기위한 의사 결정으로 사용 가능합니다. 


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