CNC機械のスピンドルと工具の健康チェックで生産ラインを最適化
30.12.2022
パートナー企業：imCloud CO., LTD.
地域：台湾
背景
精密加工製品は高価です。加工中に予期しない工具の欠けや破損が発生すると、品質問題が生じ、一度に多くの製品を廃棄しなければならない可能性があります。これにより生産性が影響を受け、追加コストが発生することになります。
また、部品故障の確率は比較的低いものの、万が一そのような事態が発生した場合、予備部品の納入が数日から数週間遅れることがあり、生産損失の推定が難しくなります。このような問題は、異常を事前に検出できないことによって引き起こされます。
システム要件
精密CNCマシンセンターは、精密製造において非常に一般的なシステムとなっています。しかし、スピンドルや工具の予期しない故障は、生産ラインの停止、加工物の損傷、さらには不安定な製品品質を引き起こす可能性があります。安定した信頼性のある精密加工を維持するためには、予知保全システムとプロgnostic and Health Management（PHM）ソリューションが、以下の問題に対処するための鍵となります：
- 切削工具の単価は比較的低いですが、工具の交換には生産ラインを4～6時間停止させる可能性があります。工具の交換タイミングの決定は、熟練エンジニアの慎重な判断と経験に基づいて行われ、作業物のバリのレベルや工具が発生する音といったシンプルな要素に依存することがあります。工具の異常を問題が発生する前に検出できないことで生じる品質不良は、出荷後に製品のリコールにつながる可能性があります。そのため、後のリコールコストを最小限に抑えたり回避したりするために、工具の健康状態をリアルタイムでモニタリングすることが重要です。
- 加工の難しい材料、具体的には複合材や高価な航空宇宙金属、チタン合金などを加工すると、工具は大幅に摩耗します。しかし、工具の有効寿命が終了する前に交換すると、高額な隠れコストが発生することがあります。この問題を避けるためには、工具の健康状態をリアルタイムで監視し、適切な交換時期を判断することが求められます。
- スピンドルに問題が発生すると、エンジニアが測定、修理、テストを行うため、機械が数日間メンテナンスで停止することになります。長時間のダウンタイムは、納期が厳しい大量注文には大きな問題となるため、オペレータはスピンドルをモニタリングし、初期段階の異常を検出できる必要があります。これにより、必要に応じて予備部品の必要性を事前にサプライヤーに通知することが可能になります。
導入製品
- IFS-PHM-MIC770W5A：iFactory PHMエッジソリューション用パッケージ
- iFactory PHM I.App：PHMサービス対応プラットフォーム
システム構成図
システム導入
CNC機械のスピンドルおよび工具ホルダーには振動センサと電流センサが取り付けられており、振動と電流データを収集します。このデータは、産業用コンピュータ「MIC-770 V2」に入力されます。PHM（予知保全管理）分析によって内蔵AIモデルからスピンドルと工具の健康インデックスが提供され、早期警告を行うことで以下の目的を達成します：
- 機械の突発的なダウンタイムを防ぐため、健康状態をリアルタイムでモニタリングし、異常の予兆を予測します。
- 最適化されたメンテナンススケジュールにより、不要なメンテナンスコストと生産ダウンタイムを最小限に抑えます。
- メンテナンスのスケジュール調整やスペアパーツの入手にかかる待機時間を短縮し、安定した生産を実現します。
- ボックス型スマートデバイスにより、クライアントの機械の健康状態をリアルタイムでモニタリングします。
- 継続的なデータ分析とトラッキングにより、タイムリーで包括的なメンテナンスサービスを提供します。
導入結果
- CNC精密スピンドルおよび工具健康評価システムは、さまざまな機械運転条件に適用可能です。スピンドルと工具のリアルタイム健康評価と故障診断により、異常が発生した際に関係者に即座に警告を通知し、迅速な対応が可能になりました。
- 工具健康モニタリング機能によって、実際の工具寿命が定量化され、不要な早期の工具交換を避けることで、工具寿命が最大限に活用されています。また、事前警告機能が過度の工具摩耗によるワークピースの品質問題を回避するための最適な工具交換タイミングを提案しています。
- スピンドル健康モニタリングにより、劣化したスピンドルによる予期しないダウンタイムを回避するために、故障の兆候に対する早期警告が可能となります。
お客様の声
「アドバンテックのPHMソリューションの導入により、生産効率が向上し、不要な工具交換による隠れコストを削減できました。」
アドバンテックWISE-iFactory：予測分析
PHMは機械中心のソリューションで、エンドユーザーが機械の異常を早期に検出し、健康状態の予測を提供します。この情報は、メンテナンススケジュールの最適化における意思決定に活用され、スマートな機械管理の目標を達成することを提供します。
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