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アドバンスド・モータ状態監視機器 K7DD
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エンドミル加工の
刃具摩耗検知
対象装置・条件
| 対象装置 | 縦型マシニングセンタ |
|---|---|
| モータ種類 | 誘導モータ、サーボモータ |
| 使用刃具 | エンドミル、ドリル |
| 刃具とワークの接触時間 | 200ms以上 |
課題
摩耗した刃具がもたらす
加工品質の低下防止
刃具の摩耗が進むと、加工品質が低下し、加工表面の質が悪化します。これにより、製品の寸法や仕上がりに影響が生じる可能性があります。同時に、摩耗した刃具は、加工速度が制限されるため、作業効率が低下します。
解決策
モータの電流・電圧などの
電力品質を監視することで
刃具の摩耗を検知します。
状態監視のロジック
同一切削条件であれば、刃具の摩耗が進行するほど、切削抵抗が大きくなると言われています。切削抵抗が増加すると、主軸モータのトルクが増加します。この場合以下3つのケースでいうと（2）に相当します。
モータ設備の状態変化を電力品質で監視できる
ロジック
モータ設備（モータとその負荷）の異常はモータの回転軸に影響する場合が多く見られます。劣化によるロータとステータ間のギャップやトルクの変化が電流電圧の変化として現れ、正常に滑らかに回転している場合と異なり、異常により不均一に回転している場合は波形が乱れます。
（1）衝撃
負荷で発生した瞬間的な衝撃を取り逃さずに数値化できます。
- 特徴量例
電流波形ピークなど - 検知できる主な故障モード
鉄粉混入、異物噛み込み、刃具損傷など
（2）トルク変動
負荷の状態異常による微小なトルクの変動を把握できます。
- 特徴量例
電流実効値、有効電力、電流不平衡率など - 検知できる主な故障モード
刃具摩耗、キャビテーション、蛇行など
（3）振動
負荷側で発生した振動を周波数に応じた高調波で把握できます。
- 特徴量例
電流63次高調波含有率、電流総合高調波歪み率など - 検知できる主な故障モード
ギア摩耗、ベルト摩耗、ボールねじ摩耗など
高調波とは？
モータの基本周波数の次数倍の周波数成分を高調波といいます。モータや負荷側で発生した振動の周波数ごとの成分の大きさをモニタリングすることで、設備で発生した故障モードや異常部位を知ることができます。
K7DDでは0.5次ごとに63次高調波まで演算し、数値化することが可能です。
この課題を解決する商品
これまで難しかった可変速する
モータの
リアルタイム状態監視で、
予知保全を実現
K7DDなら稼働しながら状態監視が可能、
計画的な保全に貢献
アドバンスド・モータ状態監視機器K7DDなら、モータの電流・電圧などの電力品質を高速にデータ化しながら、モータ設備の故障モードや部位を特定することができます。それにより、これまで異常特定が難しかった頻繁に可変速するモータのリアルタイム状態監視を実現し、計画的な保全活動が可能になります。また、状態監視機器の各種パラメータの設定プロセスを簡単化し、導入効果をすぐに実感できます。
アドバンスド・モータ状態監視機器
K7DD
実際に状態監視を
はじめるためには
状態監視の3つのポイント
トリガ
正確な状態監視には監視すべきデータを切り出すことが重要です。開始・終了時は波形が乱れるため、誤検知が多発し、状態監視ができません。
監視特徴量
適切な特徴量を選ばないと異常状態の取り逃し／誤検知が発生します。異常モードに対して監視特徴量はさまざまですが、そこから適切な特徴量を選ぶ必要があります。
しきい値
監視特徴量が分かっても、その数値を異常と判断するためにはしきい値を必ず設定する必要があります。
状態監視をするためには上記のような事前検証をオシロスコープなどで計測したり、数多くのデータ比較をしながら自らシステムを構築する必要がありました。また、異常の再現が難しいことも状態監視をやるにあたって障壁となっていました。
オムロンではこれらの情報を「アプリケーション設定ファイル」として準備しています。このアプリケーション設定ファイルを使用することで再現の難しい異常モードでも最短で状態監視が開始ができます。
異常モードごとに、トリガのタイミング、監視すべき特徴量の種類、警報しきい値の適正値（正常値に対してN倍化）のノウハウが分かります。
異常状態をティーチングしなくても最適設定が可能です。随時、対応する異常モードを拡大中です。
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