CNC精密加工における工具・主軸の予兆保全システムを構築し、生産効率向上とコスト削減を実現

パートナー企業：imCloud CO., LTD.（インクラウド社）

対象地域： 台湾

背景

　精密加工製品は製造コストが高く、加工中に予期せぬ工具の欠けや破損が発生した場合、品質低下を招くだけでなく、生産ロット全体の製品が不良品として廃棄処分になるリスクがあります。これは生産性に大きな悪影響を及ぼし、多大な追加コストを発生させる要因となります。

　また、機械部品が故障する確率は比較的低いものの、万が一故障が発生した場合、交換部品の配送に数日から数週間かかることもあります。その結果生じる生産停止による損失は計り知れません。こうした問題の根本的な原因は、異常を事前に、かつタイムリーに検知できていないことにあります。

システム要件

　精密CNCマシニングセンタは、今日の精密製造業において極めて一般的なシステムとなっています。しかし、主軸や工具の予期せぬ故障は、生産ラインの停止、加工対象物の損傷、製品品質の不安定化を招きます。安定性と信頼性の高い精密加工を維持するためには、予兆保全（Predictive Maintenance）システム と故障予測・健康管理（PHM）ソリューションの導入が不可欠であり、以下の課題を解決することが求められていました。

• 工具交換タイミングの最適化と品質不良の防止：切削工具の単価は比較的安価ですが、工具交換のために生産ラインが4〜6時間停止することがあります。従来の工具交換のタイミングは、加工対象物のバリの発生具合や工具の動作音などを頼りに、熟練技術者の経験や慎重な判断に依存していました。工具の異常を事前に検知できずに発生した品質不良は、出荷後の製品回収に発展する恐れがあります。そのため、出荷後の回収コストを最小限に抑える、あるいは回避するために、工具の健全性をリアルタイムで監視することが極めて重要でした。
• 高価な素材加工時の工具寿命の最大化：複合材、高価な航空宇宙用金属、チタン合金などの難削材を加工する際、工具は激しく摩耗します。しかし、工具の有効寿命が切れる前に交換してしまうと、目に見えない高い隠れたコスト（機会損失）が発生します。これを避けるため、工具の健全性をリアルタイムで監視して最適な交換時期を特定し、工具寿命の無駄を最小限に抑える必要がありました。
• 主軸異常の早期検知によるダウンタイムの短縮：主軸に問題が発生した場合、技術者が測定、修理、テストを行う間、機械が数日間にわたりメンテナンスのために停止することがあります。納期の厳しい大量注文において、長期のダウンタイムは致命的です。そのため、オペレーターが主軸を監視して初期段階の異常を検知できる環境が必要でした。これにより、必要に応じてサプライヤーへ事前に交換部品の手配を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・レディ・パッケージ
• iFactory PHM I.App：PHM サービス・レディ・プラットフォーム

システム構成図

システム概要

まとめ

　本CNC精密主軸・工具健全性評価システムは、さまざまな機械の動作条件に適応可能です。主軸と工具の両方に対するリアルタイムの健全性評価と故障診断により、異常発生時には関連担当者へ即座に警告を送り、迅速な対応を促すことができます。

• 工具健全性監視のメリット：実際の工具寿命を定量化することで、不要な早期交換を避け、工具寿命を最大限に活用できます。同時に、高度な予兆警告機能が最適な工具交換時期を提案するため、過度な工具摩耗によるワークの品質低下を防ぎます。
• 主軸健全性監視のメリット：主軸の劣化による故障の兆候を初期段階で警告し、予期せぬライン停止を回避します。

顧客のコメント

「アドバンテックのPHMソリューションを導入したことで、生産効率が向上し、不要な工具交換によって生じていた目に見えない隠れたコストを削減することができました。」