大きな注文が遅れている。チーフプログラマーは病欠。一番の得意先が、先週火曜日に締め切られた見積もりを依頼するテキストメッセージを送ってきた。機械の後ろからゆっくりと滴り落ちる潤滑油を気にする暇などあるだろうか？CNC旋盤または、水平マシニングセンターから聞こえるわずかなブザー音がスピンドルの問題を意味しているのではないかと疑問に思ったことはありませんか?
これは理解できます。誰もが忙しいものですが、機械のメンテナンスを怠ることは、左後輪の空気圧が少し低い状態で通勤するようなものではありません。CNC装置を定期的かつ適切にメンテナンスしないことで発生するコストは、避けられないものの予期せぬ修理費用よりもはるかに高くなります。その結果、部品の精度が低下し、工具寿命が短くなり、海外からの部品を待つ間に数週間に及ぶ計画外のダウンタイムが発生する可能性があります。
これらすべてを避けるには、考えられる最も簡単な作業の一つ、つまりシフト終了時の機械の拭き掃除から始まります。カリフォルニア州サンタフェ・スプリングスにあるChevalier Machinery Inc.の製品・サービスエンジニア、カノン・シュー氏は、この最も基本的な清掃作業を、多くの工作機械所有者がもっときちんと行えていないと嘆きます。「機械を清潔に保たなければ、ほぼ確実に問題が発生します」と彼は言います。
多くの建設業者と同様に、シュヴァリエは自社の旋盤そして加工センターこれらは機械の表面に圧縮空気を吹き付けるのに適しています。圧縮空気は小さな破片や微粒子をチャネルエリアに吹き込む可能性があるためです。このような装置が装備されている場合は、切削片の堆積を防ぐため、加工中はチップコンベアとコンベアベルトを開いたままにしてください。そうしないと、堆積した切削片によってモーターが停止し、再起動時に損傷する可能性があります。フィルターは、オイルパンと切削液と同様に、定期的に清掃または交換する必要があります。
「これらすべてが、最終的に修理が必要になった際に、機械をどれだけ早く再稼働させるかに大きな影響を与えます」とシウ氏は述べた。「現場に到着した際に機器が汚れていると、修理に時間がかかりました。これは、技術者が訪問の前半で問題の診断を始める前に、影響を受けた箇所を清掃してしまう可能性があるためです。その結果、必要なダウンタイムがなくなり、メンテナンスコストが増加する可能性が高くなります。」
シウ氏は、機械のオイルパンから雑油を除去するためにオイルスキマーの使用も推奨しています。ブレント・モーガン氏も同様の見解です。ニュージャージー州ウェインにあるカストロール・ルブリカンツのアプリケーションエンジニアである彼も、スキミング、オイルタンクの定期的なメンテナンス、そして切削液のpH値と濃度の定期的なモニタリングが、クーラントだけでなく、切削工具や機械の寿命を延ばすのに役立つと考えています。
ただし、Morgan は Castrol SmartControl と呼ばれる自動切削液メンテナンス方法も提供しており、集中冷却システムに投資する予定のワークショップの規模に影響を及ぼす可能性があります。
SmartControlの発売は「約1年前」だと彼は説明した。産業用制御機器メーカーのTiefenbachとの共同開発で、主に中央システムを備えた店舗向けに設計されている。2つのバージョンがあり、どちらも切削液を継続的に監視し、濃度、pH、導電率、温度、流量などをチェックし、いずれかの値に注意が必要な場合にユーザーに通知する。より高度なバージョンでは、これらの値の一部を自動的に調整できる。濃度が低い場合、SmartControlは濃縮液を追加し、必要に応じて緩衝液を追加してpHを調整する。
「切削液メンテナンスに伴う手間がかからないため、お客様にはこれらのシステムを高く評価していただいています」とモーガン氏は述べた。「インジケータランプを確認するだけで、異常があれば適切な措置を講じることができます。インターネット接続があれば、ユーザーはリモートで監視できます。また、オンボードハードドライブには、30日間の切削液メンテナンス履歴を保存できます。」
インダストリー4.0と産業用IoT（IIoT）技術のトレンドを踏まえ、こうした遠隔監視システムはますます普及しつつあります。例えば、Chevalier社のKanon Shiu氏は、同社のiMCS（インテリジェント・マシン・コミュニケーション・システム）について言及しました。他のシステムと同様に、このシステムも製造関連の様々な活動に関する情報を収集します。しかし、同様に重要なのは、温度、振動、さらには衝突を検知する機能であり、機械のメンテナンス担当者にとって貴重な情報を提供します。
ガイ・パレントー氏もまた、リモートモニタリングに非常に長けています。マサチューセッツ州サドベリーに本社を置くMethods Machine Tools社のエンジニアリングマネージャーである同氏は、リモートマシンモニタリングによって、メーカーと顧客双方が運用のベースラインを確立し、それを人工知能ベースのアルゴリズムで電気機械の傾向を特定できるようになると指摘しました。そこで、OEE（総合設備効率）を向上させる技術である予知保全が重要になります。
「ますます多くの工場が、加工効率を把握し最適化するために、生産性監視ソフトウェアを活用しています」とパレント氏は述べた。「次のステップは、機械データにおける部品の摩耗パターン、サーボ負荷の変化、温度上昇などを分析することです。これらの値を機械が新品の時の値と比較することで、モーターの故障を予測したり、スピンドルベアリングが外れそうになっていることを知らせたりすることができます。」
彼は、この分析は双方向であると指摘した。ネットワークアクセス権があれば、販売店やメーカーは顧客のCNCファナックがZDT（ゼロダウンタイム）システムを用いてロボットの遠隔ヘルスチェックを実施しているのと同様です。この機能は、メーカーに潜在的な問題を警告し、製品の欠陥を特定して排除するのに役立ちます。
ファイアウォールのポート開放（またはサービス料金の支払い）を望まない顧客は、自らデータを監視することも可能だ。パレント氏は、これ自体は問題ないとしながらも、メーカーは通常、メンテナンスや運用上の問題を事前に把握しやすいと付け加えた。「メーカーは機械やロボットの性能を熟知しています。もし何らかの値が設定値を超えた場合、問題が差し迫っていること、あるいは顧客が機械を過度に酷使する可能性があることを知らせるアラームを簡単に作動させることができます。」
リモートアクセスがなくても、機械のメンテナンスは以前よりも容易になり、より高度な技術が求められるようになりました。ノースカロライナ州シャーロットにあるオークマ・アメリカ社のカスタマーサービス担当副社長、アイラ・バスマン氏は、新車やトラックを例に挙げます。「車のコンピューターがすべてを教えてくれますし、モデルによってはディーラーとの予約まで手配してくれます」と彼は言います。「工作機械業界はこの分野では遅れをとっていますが、ご安心ください。業界も同じ方向に向かっています。」
これは朗報です。なぜなら、この記事のためにインタビューしたほとんどの人が、ある一点において意見が一致しているからです。それは、工場の設備メンテナンス作業は通常、満足のいくものではないということです。この面倒な作業を少しでも楽にしたいオークマの工作機械オーナーのために、バスマン氏は同社のApp Storeを紹介しました。このApp Storeでは、計画メンテナンスのリマインダー、監視・制御機能、アラーム通知機能などのウィジェットを提供しています。同氏によると、ほとんどの工作機械メーカーや販売業者と同様に、オークマも工場の現場での作業をできるだけシンプルにしようと努めています。さらに重要なのは、オークマは現場を「できるだけスマートに」したいと考えていることです。IIoTベースのセンサーがベアリング、モーター、その他の電気機械部品に関する情報を収集するにつれて、前述の自動車機能が製造現場で現実に近づきつつあります。機械のコンピューターは、人工知能を使用してこのデータを継続的に評価し、何か問題が発生したときにそれを判断します。
しかし、他の方も指摘しているように、比較のための基準値を持つことは不可欠です。バスマン氏は次のように述べています。「オークマでは、旋盤やマシニングセンター用のスピンドルを製造する際に、スピンドルの振動、温度、振れなどの特性データを収集しています。そして、コントローラー内のアルゴリズムがこれらの値を監視し、所定の値に達した時点で、コントローラーは機械オペレーターに通知するか、外部システムにアラームを送信して、技術者を呼ぶ必要があることを伝えます。」
オークマのアフターサービス部品事業開発専門家マイク・ハンプトン氏は、最後の可能性である外部システムへの警告は依然として問題があると述べた。「私の推定では、CNCマシン「インターネットに接続されている」と彼は述べた。「業界がデータへの依存度を増すにつれて、これは深刻な課題となるだろう。」
「5Gやその他の携帯電話技術の導入によって状況は改善されるかもしれませんが、特にお客様のITスタッフは、自社の機械へのリモートアクセスを許可することに依然として非常に消極的です」とハンプトン氏は続けた。「オークマをはじめとする企業は、より積極的な機械メンテナンスサービスを提供し、お客様とのコミュニケーションを強化したいと考えていますが、接続性は依然として最大の障害となっています。」
その日が来る前に、作業場はキュースティックやレーザー較正システムを使用して定期的に装置のヘルスチェックを実施することで、稼働時間と部品の品質を向上させることができます。これは、イリノイ州ウェストダンディーレニショーの工業計測部門ゼネラルマネージャー、ダン・スクラン氏が述べたことです。彼は、工作機械のライフサイクルの早い段階でベースラインを確立することが、あらゆる予防保守計画の重要な部分であるという、この記事のためにインタビューした他の人々の意見に同意しています。このベースラインからの逸脱は、摩耗または損傷したコンポーネントやレベル外の状態を特定するために使用できます。「工作機械の位置決め精度が低下する第一の理由は、安全に設置されておらず、正しくレベル調整されておらず、定期的にチェックされていないことです」とスクラン氏は言います。「これにより、高品質の機械のパフォーマンスが低下します。それどころか、平凡な機械がはるかに高価な機械のように動作します。レベル調整が最も費用対効果が高く、実行しやすい方法であることは間違いありません。」
注目すべき事例として、インディアナ州の工作機械ディーラーが挙げられます。アプリケーションエンジニアは、立形マシニングセンターの設置時に、設置位置が間違っていることに気づきました。そこでSkulan社に連絡し、同社のQC20-Wボールバーシステムを導入してもらいました。
「X軸とY軸の偏差は約0.004インチ（0.102mm）でした。水準器で簡単に確認したところ、機械が水平ではないという疑いが正しかったことが分かりました」とスクラン氏は述べた。ボールバーをリピートモードに設定した後、2人が交互に各エジェクタロッドを徐々に締め込み、機械が完全に水平になり、位置決め精度が0.0002インチ（0.005mm）以内になるまで作業を行った。
ボールバーは垂直度などの問題を検出するのに非常に適していますが、空間測定機械の精度に関連する誤差補正には、レーザー干渉計または多軸キャリブレータが最適な検出方法です。レニショーは様々なシステムを提供しており、Skulanは機械の設置直後から使用し、その後は加工の種類に応じて定期的に使用することを推奨しています。
「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡用のダイヤモンド旋盤部品を製造していて、公差を数ナノメートル以内に抑える必要があるとしましょう」と彼は言った。「この場合、各カットの前にキャリブレーションチェックを行うかもしれません。一方、スケートボードの部品を±5個のピースに加工する工場は、最小限の費用でやっていけるでしょう。私の意見では、機械が安定して一定のレベルに維持されている限り、少なくとも年に1回は維持できるでしょう。」
ボールバーは使いやすく、少しのトレーニングでほとんどの工場が自社の機械のレーザーキャリブレーションを実施できるようになります。特に新しい機械では、CNCの内部補正値の設定が重要となるため、これは大きなメリットです。多数の工作機械や複数の設備を保有する工場では、ソフトウェアでメンテナンスを追跡できます。Skulan社の場合、このソフトウェアはRenishaw Centralであり、同社のCARTOレーザー計測ソフトウェアからデータを収集・整理します。
時間やリソースが不足している、あるいは機械のメンテナンスに消極的な工場のために、オハイオ州ロレーヌにあるAbsolute Machine Tools Inc.のシニアバイスプレジデント、ヘイデン・ウェルマンがチームを編成し、メンテナンスを代行します。多くの代理店と同様に、Absolute社はブロンズからシルバー、そしてゴールドまで、幅広い予防保守プログラムを提供しています。また、ピッチエラー補正、サーボチューニング、レーザーベースのキャリブレーションとアライメントといった個別サービスも提供しています。
「予防保守プランをお持ちでない工場には、油圧オイルの交換、エア漏れのチェック、隙間の調整、機械の水平確認といった日常的な作業を実施します」とウェルマン氏は述べた。「これらの作業を自力で行う工場には、お客様の投資を設計通りに稼働させるために必要なレーザーやその他のツールをすべてご用意しています。年に1回実施する工場もあれば、それよりも少ない頻度で実施する工場もありますが、重要なのは、頻繁に実施することです。」
ウェルマン氏は、オイルフローリストリクターの詰まりによる道路損傷や、オイルの汚れやシールの摩耗によるスピンドル故障など、いくつかの悲惨な状況を挙げました。こうしたメンテナンスの失敗が最終的にどのような結果をもたらすかは容易に想像できます。しかし、彼はショップオーナーをしばしば驚かせる状況を指摘しました。それは、機械オペレーターがメンテナンスの行き届いていない機械を補い、アライメントや精度の問題を解決するようにプログラムしてしまうことです。「最終的には状況が悪化し、機械が動かなくなるか、最悪の場合、オペレーターが辞めてしまい、誰も良い部品を作る方法を見つけられなくなってしまいます」とウェルマン氏は言います。「いずれにせよ、ショップはこれまで常に適切なメンテナンス計画を立ててきたにもかかわらず、最終的にはより多くのコストを負担することになります。」
投稿日時: 2021年7月22日