振動診断機のご提案

振動診断機 基本コンセプト
基本 ンセプト
『見せて聞かせて喋る振動診断機』
お客様向け
振動診断機のご提案
２０１４年
◆
見せる…
見せる
…測定・解析結果を表示
http://www.madlabo.com/mad2/KSK/ntsa/
表
◆
示
聞かせる…
聞かせる
…振動を音に変換
振動音
◆
蔵前産業株式会社
開発技術部 大原 康弘
喋る･･･解析結果に基づき警報出力
喋る
･･･解析結果に基づき警報出力
解析結果に基づき警報出力
判
定
0
Photo：橋本勝
振動診断機
目次
振動診断機 用途・特徴
用途 特徴
目
◆
用
○
○
○
工具の摩耗 欠損検知
工具の摩耗・欠損検知
ギアの摩耗・欠損検知
各種設備診断
◆
○
○
○
特
途
徴
リアルタイム・オンライン解析による診断
LAN--ADCによる遠隔操作
LAN
ADCによる遠隔操作
各種解析機能（周波数・時間軸・ARMA
各種解析機能（周波数・時間軸・
ARMA）
）
次
新連携プロジェクト
特許 学会発表
特許・学会発表
私たちの会社（蔵前産業㈱・㈱数理設計研究所）
きっかけと開発経緯
解析システム（New Time Series Analyzer）
周波数解析
時間軸解析（工具破損診断）
ＡＲＭＡ解析（工具摩耗診断）
• 振動診断機について
• 振動診断機事例集
•
•
•
•
•
3
新連携プロジェクト
特許・学会発表
特
異分野連携新事業分野開拓における連携（新連携
異分野連携新事業分野開拓における連携（
新連携）の態様
）の態様
許
『コンソーシアム事業
コンソーシアム事業』
』他による
他による共同特許出願
共同特許出願（蔵前産業㈱・㈱数理設計研究所・群馬県）
（蔵前産業㈱・㈱数理設計研究所・群馬県）
特許出願２００３－５０３５４
連携体
学
技術指導
前橋工科大学
（コア企業）
群馬工業高等専門学校
（特許公開２００４－２５５５３５ ）
技術連携
蔵前産業㈱
特許第４０２４２２３
特許出願２００４－６２５２７
平成２０年度関東地方発明表彰
『機械システムの診断方法及び機械システム診断装置 』
群馬産業技術センター
群馬県支部長賞受賞
（特許公開２００５－２５０９８５ ）
事業化支援
特許出願２００６－３１９７５７
群馬県産業支援機構
装置設計製造販売
特許第３８６９８１１
『切削加工における加工状態診断方法 』
官
審査請求中
『切削加工における異常検出方法 』
（特許公開２００８－１３２５５８ ）
北関東産官学研究会
技術連携
金融支援
金融機関
学会発表
技術連携
群馬銀行
日本機械学会 関東支部10周年記念 ブロック合同講演会
2003.09.05～06
日本機械学会 関東支部ブロック合同講演会
200９.09.26～27
産
㈱数理設計研究所
（連携体企業）
工作機械メーカー
制御ソフト開発メーカー
機械加工メーカー
中小企業金融公庫
論文発表
群馬産業技術センターの宋研究員による論文投稿
International Journal of Machine Tools & Manufacture 45 (2005) 909-921
国際学術雑誌掲載
『 A new approach to cutting state monitoring in end-mill machining 』
4
蔵前産業㈱
会社概要
社
員
３６名
規
模
資本金
敷地
建物
蔵前産業㈱
医用機器部品
（男３１名・女５名：役員・パート含む）
（男
名 女 名 役員
ト含む）
営業品目（主力部品）
弊社売上の約半分
売上の約半分近くを占める医用機器部品。Ｘ線ＴＶ
Ｘ線ＴＶ・Ｃ
Ｃ
Ｔ・ＭＲＩ
ＭＲＩの動力部分の部品を中心に受注
４，８００万円
本社４ ２３２㎡（１２８０坪）
本社４，２３２㎡（１２８０坪）
本社２，３２４㎡（ ７０４坪）
第２工場２ ０９３㎡（６３０坪）
第２工場２，０９３㎡（６３０坪）
第２工場
５４０㎡（１６０坪）
設
立
昭和４４年（1969
昭和４４年（
1969）１月
）１月
年
商
４８，７４８万円（２０１０年）
アドレス
5
東京都日本橋
Ｘ線ＴＶ
工作機械部品
http://www.kuramae.ne.jp/
リニアガイド
6
ＣＴ
ＭＲＩ
工作機械のための新世代ロ ラガイド（リニアガイド
工作機械のための新世代ローラガイド（リニアガイド
リニアガイド）やモノ
モノ
キャリアのリニア軸受部等を受注
キャリア
モノキャリア
7
蔵前産業㈱
営業品目（精密部品）
宇宙関連部品
蔵前産業㈱
人工衛星のパラボラアンテナのジョイント部品や、国際宇宙ス
テーション（ＩＳＳ）の日本の実験モジュール部品
実験モジュール部品を受注
国際宇宙ステーション
実験モジュール
試作機１号
船内実験室
ボーイング７８７の中央翼部品
ボ
イング７８７の中央翼部品 ＰＸ ビジネスジェット部品
イング７８７の中央翼部品、ＰＸ、ビジネスジェット部品
等の受注
航空関連部品
ボーイング７８７
診断機事業
ＰＸ
紙容器事業
ビジネスジェット
営業品目（開発事業）
時系列モデルから計算した推定値
推定値と実測値
実測値との残差
残差を評価する
ことで、加工面態
加工面態をリアルタイムに診断
リアルタイムに診断できる
試作機２号
試作機３号
平成６年（1994年）ごろから新分野である環境にやさしい紙
環境にやさしい紙
容器のプレス金型に着手
容器
各種紙容器
おかめ容器
8
㈱数理設計研究所
社
員
１６名
規
模
資本金
会社概要
立
年
商
アドレス
ロ
研究概要
企業精神
（専従４名・非専従１２名）
（専従
名 非専従
名）
できそうでできること 超常現象はその道の専門家に任せ
できそうでできることと超常現象
できそうでできないことやわからないこと
できそうでできないこと
きそ
きな
と わからな
とやわからな
わからないことの研究をしてい
と
究を
ます。
最近は測りにくいものの測定に情熱を燃やしています。
１，０００万円
平成１４年（2002
平成１４年（
2002）７月
）７月
仕切りトレー成型金型
9
㈱数理設計研究所
前橋本部
太田研究室（東毛産業技術センター内）
設
振動診断機
群馬県前橋市
４ １８５万円（２０１０年）
４，１８５万円（２０１０年）
業
http://www.madlabo.com/mad/
http://www madlabo com/mad/
務
電子技術、工学、防災科学の研究
内容１
研究を運営できない他社の研究室
内容２
異分野間をまたぐ接着剤
ゴ
10
11
きっかけと開発経緯
機械加工での問題点
機械加工での
問題点
解析システム（
解析システム
（NewTSA）
NewTSA）
・刃具がダメになると製品が不良
不良になる
・いつ
いつ刃具がダメになるか分からない
・刃具がダメになる時期
時期を知りたい
専用ハードウェア
平成１４年
刃具摩耗 破損検出装置の開発
刃具摩耗・破損検出装置の開発
刃具摩耗・破損検出装置の
破損検出装置の開発
平成１４・１５年度
平成１４
１５年度
地域新生コンソーシアム事業
平成１７年～
大手加工メーカー共同開発
大手加工メーカー
共同開発
振動加速度をリアルタイム
振動加速度を
リアルタイムで測定・解析・診断
で測定・解析・診断
データ測定
・市販品が見つからない
市販
・無いものは作ろう
無いものは作ろう！
時間軸解析
・群馬県立群馬産業技術センター
群馬県立群馬産業技術センタ
・蔵前産業㈱
蔵前産業㈱
・㈱数理設計研究所
㈱数理設計研究所
・前橋工科大学
PC
・新聞記事
新聞記事がきっかけで・・・
・横旋盤用工具摩耗
摩耗診断機（難削材）
・ＮＣ立旋盤用工具破損
破損診断機（難削材）
平成１８年度
新連携認定
新連携
認定
ＡＲＭＡ解析
・事業化
事業化にむけて新たなスタート
事業化にむけて新たなスタ
事業化
ト
・㈱数理設計研究所と２社連携
２社連携
周波数解析
サウンド出力
12
周波数解析
13
周波数解析
周波数
解析
振動加速度をリアルタイム
振動加速度を
リアルタイムで
で周波数解析
周波数解析
（スペクトル判定法）
ＦＦＴ
アナライザー
振動信号（実測信号）のスペクトル
スペクトルの時間変化
時間変化を利用して解析する手法
表示画面
音紋（スペクトログラム）画像
解析画面
周波
数
[Hz]
実測波形
パワー
スペクトル
時間
[sec]
設定画面
音紋
実測信号のパワ
実測信号のパワースペクトル
パワースペクトルをリアルタイムで算出
パワ スペクトルをリアルタイムで算出
スペクトル
パワースペクトルの時間変化を音紋
音紋画像として記録
14
15
時間軸解析
振幅の統計処理
振幅の統計
処理
振動加速度をリアルタイム
振動加速度を
リアルタイムで
で時間軸解析
振幅の統計量で異常診断判定
基本的な
判定法
■平均 (average): データ群を分布で表したときの
グラフの中心位置を表す
表示画面
振幅絶対値平均
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0 3
-0.3
-0.4
0.15
0.1
0.05
0
-0.05
-0.1
-0.15
設定画面
16
時間軸解析
2
0
１ ブロック
振幅解析
（波形判定法）
1
3
4
200
5
6
400
7
600
10
20
30
40
9
800
10
1000
絶対値の
平均
絶対値
0
8
50
60
70
80
90
100
17
ＡＲＭＡ解析
振動加速度をリアルタイム
振動加速度を
リアルタイムで
でＡＲＭＡ解析
振動
アナライザー
振動信号（実測信号）の絶対値
絶対値を基に２種類の移動平均
２種類の移動平均を利用して解析する手法
表示画面
特
警報出力
長
振動振幅（振動レベル）の長期移動平均
長期移動平均
を基準とし、それに対する短期移動平均
短期移動平均
の相対変化量で切削加工中の工具破損
相対変化量で切削加 中 工具破損を
具破損を
具破損
リアルタイムに捉える
リアルタイム
長期移動平均と短期移動平
均の差が大きくなったら
工具破損と判断
設定画面
青：短期移動平均
赤：長期移動平均
18
19
ＡＲＭＡ解析 part１
part１
ＡＲＭＡ解析 part２
part２
ＡＲＭＡ解析の概要
ＡＲＭＡモデル
アナライザー
ＡＲＭＡ解析
（モデル判定法）
動
力
部
振動信号（実測信号）を基にモデルから生成された信号（推定信号）
モデルから生成された信号（推定信号）を利用して解析する手法
特
時系列モデル
ARMA(ｐ
ARMA(
ｐ,ｑ)
入
力
長
切削加工部
ε (t )
ŷ(t)
測定時
異常検出
実測信号
y(t)
y ((t )
yˆ ( t )
推定信号
残差
振動信号をＡＲＭＡモデルにより表現し実測信号とのズレ
ズレに着目
することで測定中の状態変化
状態変化をリアルタイム
リアルタイムに捉えられる
ε ( t ) = y ( t ) − yˆ ( t )
実測信号と推定信号のズレ（残差）
ズレ（残差）を監視する
ＡＲＭＡ（４，３）モデル
・切削加工の力学モデル
力学モデルに対応する時系列モデルを数学的に証明
・実測値を基にＡＩＣ法
ＡＩＣ法（赤池情報量規準）による導出
測定時の状態変化
測定時
状態変化を判断
状態変化
20
ＡＲＭＡ（４,,３）モデル
ＡＲＭＡ（４
残差の統計処理
残差の統計
処理
残差の統計量で異常診断判定
時系列モデル(ARMA(4,3)モデル)を用いて残差を求める方法
,
残
￭ 残差
＝
実測値
－
21
推定値
線形な信号
非線形な信号
2
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0 3
-0.3
-0.4
2
４つの信号から
次を予測
1
残差の平均
1
予測誤差＝残差
予測誤差＝残差
0
0
-1
-1
-2
5
10
線形な信号＝小さな残差
15
0
5
10
15
非線形な信号＝大きな残差
22
1
2
0
１ ブロック
-2
0
基本的な
判定法
■平均 (average): データ群を分布で表したときの
グラフの中心位置を表す
0.15
0.1
0.05
0
-0.05
-0.1
-0.15
3
4
200
5
6
400
7
600
10
20
30
40
9
800
10
1000
絶対値の
平均
絶対値
0
8
50
60
70
80
90
100
23
無線振動センサの開発
振動診断機について
振動診断機に
平成20
平成
20・２１年度新連携対策補助金実施状況
20
・２１年度新連携対策補助金実施状況
２１年度新連携対策補助金実施状況
開発内容と販売価格
平成20年１２月
工作機械の電磁環境調査
電磁環境調査
◇
振動センサについて
振動センサ
について
平成2１年
１月
送信機試作（第１次）
送信機試作
◇
LAN--ADC
LAN
ADCについて
について
平成2１年
２月
微弱電波による通信実験
通信実験
◇
解析ソフトについて
解析ソフト
析
について
平成2２年
１月
送信機試作（第２次）
送信機試作
◇
振動診断機について
振動診断機
について
◇
運用形態について
運用形態
について
微弱電波送信機（第１次試作）
蔵前産業本社工場 電磁環境調査
微弱電波送信機（第２次試作）
通信実験（電波暗室）
25
振動センサの価格
加速度ピックアップ
LAN--ADC
LAN
ADCの開発
の開発
㈱小野測器製（市販品）
ネットワーク計測制御モジュール
プリアンプ内蔵型加速度検出器
ＮＰ ３３３１Ｂ
ＮＰ－３３３１Ｂ
データ収集
デ
タ収集
７５ ０００円
７５，０００円
信号ケーブル（５ｍ）
信号ケ
ブ （
）
ＮＰ－０１４３
データ制御
デ
タ制御
２０，０００円
パソコン
LAN--ADC
LAN
振動センサ
マグネットベース
ＮＰ－０１００
金
◇
◇
◇
◇
１３，０００円
額：１０８，０００円
LAN/インターネット対応
LAN/インターネット対応
高精度アナログ計測
高精度
アナログ計測
高耐圧接点入出力
高耐圧
接点入出力
多機能シーケンス制御
多機能
シーケンス制御
LAN-ADC 基板設計
（消費税別途）
26
27
LAN--ADC
LAN
ADCの価格
の価格
解析ソフト（
解析
ソフト（NewTSA
NewTSA）
）
振動加速度をリアルタイム
振動加速度を
リアルタイムでオンライン解析
でオンライン解析
LAN--ADC
LAN
ADC／
／KSK
ネットワーク計測制御モジュール
（ポート選択可能）
１ポートタイプ
詳細は
別途ご相談
周波数解析
解析画面
PC
時間軸解析
２５０，０００円
サウンド出力
設定画面
金
LANLAN
-ADC
ＡＲＭＡ解析
額：２５０，０００円
（消費税別途）
28
解析ソフトの価格
解析ソフト
の価格
29
振動診断機の販売
振動診断機
NewTSA／
NewTSA
／Standard
モジュール構造解析ソフト
（カスタマイズ可能）
標準価格
詳細は
別途ご相談
工作機械
５００，０００円
振動センサ
解析ソフト
・時間軸解析 ・時系列解析
・周波数解析 ・画面出力 ・警報判定
・警報出力 ・音声変換 ・サウンド出力 等
LANLAN
-ADC
・フィルタ機能
金
プラント
プラ ト
額：５００，０００円
（消費税別途）
30
自動車
解析ソフト
パソコン
31
振動診断機の価格
振動診断機運用形態 part
part１
１
ローカル接続･･･携帯測定可能
ローカル接続
･･･携帯測定可能
振動診断機／Standard
振動診断機／
Standard
振動センサ
LAN--ADC
LAN
解析ソフト
その他付属品
合計金額：８３０，０００円
７２０，０００円
パソコン
２．２万円
（消費税別途）
詳細につきましては、別途ご相談
＊詳細につきましては、別途ご相談
32
振動診断機運用形態 part2
33
振動診断機
リモート接続･･･集中管理可能
リモート接続
･･･集中管理可能
実
例
振動診断機
34
集
事例１：社内～コンソーシアム事業
事例１：社内～コンソーシアム
事業 part
part１
１
事例１：社内～コンソーシアム事業
事例１：社内～コンソーシアム
事業 part2
ＳＰＳＳ：残差の分散を適用
面粗さと残差の関係
＜工具：エンドミル刃先＞
危険(逃げ面摩耗量4mm)
2.1
散
残差の分散
1.8
仕上げ加工
使用不可(逃げ面摩
耗量0.04mm)
➴
工具：φ20
φ20エンドミル
エンドミル
材質：ＳＫＤ１１
1.5
摩耗大
(刃具交換)
1.2
寸法：W200×D200
➴
0.9
1.0
1.0
新品工具
摩耗工具
0. 8
0. 8
*仕上げ加工
使用不可(逃げ面摩
耗量0.04mm)
0. 6
残差の
の分散
加工内容：側面仕上げ
加工条件：メ カ 推奨条件
加工条件：メーカー推奨条件
回転数：470rpm
回転数：
470rpm
送り量：240mm/min
送り量：
240mm/min
切込：径=0.1mm
切込：径
=0.1mm・
・Z=30.0mm
残差の
の分散
×10-11
2.4
0. 4
0. 2
新品工具
摩耗工具
0. 6
0. 4
0. 2
0.6
0.3
0. 0
新品工具
0. 0
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0.0
0
5
10
15
20
25
切削距離(mm)
8
10
時系列解析による残差（分散）の変化を監視することで
時系列解析による残差（分散）の変化を監視することで
加工初期段階での加工面粗さ状態が把握できる
36
事例２：社内～チタン加工
事例２：社内～チタン
加工 part
part１
１
37
事例２：社内～チタン加工
事例２：社内～チタン
加工 part
part２
２
試作機３号：残差の平均を適用
試作機３号：残差の平均を適用
切込量：0.5mm ピックフィード：
切込量：0.5mm
ピックフィード：1.5mm
1.5mm
回転数：5800rpm
回転数：
5800rpm 送り速度：
送り速度：1480mm/min
1480mm/min
切込量：1.0mm ピックフィード：
切込量：1.0mm
ピックフィード：1.5mm
1.5mm
回転数：2000rpm
回転数：
2000rpm 送り速度：
送り速度：740mm/min
740mm/min
工具：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳ）
※１
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
振幅の移動平均
振幅
移動平
DATA:2008/1/11 09:09
6
30
×103
時系列解析による残差（分散）の変化を監視することで
加工初期段階での微小な振動信号から工具の初期摩耗検出可能
100×100の切削
4
断面曲線の最大高さ,Pz(μm)
粗さ曲線の算出平均高さ,Ra(μm)
100×100の切削
振幅の移動平均
工具： φ１０ＢＥ（ＣＳ）
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
寸法：W100×D100×H75
寸法：W100×D100×H75
・低トルク・高回転
・振幅と残差が次第に
増加
・振幅の変動幅も次第
に増加
・９サイクル目の終り
際（図中※
※１）に大
きな変化有り
・高トルク・低回転
・振幅と残差が次第に
増加
・振幅の変動幅も次第
に増加
・チタン加工part１と
比べて振動は小さい
が、急変点は無い
残差の平均
残差の平均
DATA:2008/1/22 14:25
38
39
事例２：社内～チタン加工
事例２：社内～チタン
加工 part
part３
３
事例２：社内～チタン加工
事例２：社内～チタン
加工 part
part４
４
試作機３号：残差の平均を適用
切削条件比較：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳコート）使用
切込量：1.0mm ピックフィード：
切込量：1.0mm
ピックフィード：1.5mm
1.5mm
回転数：2000rpm
回転数：
2000rpm 送り速度：
送り速度：740mm/min
740mm/min
100×100の切削
切込量：0.5mm ピックフィード：
切込量：0.5mm
ピックフィード：1.5mm
1.5mm
回転数：5800rpm
回転数：
5800rpm 送り速度：
送り速度：1480mm/min
1480mm/min
振幅の移動平均
切込量：1.0mm ピックフィード：
切込量：1.0mm
ピックフィード：1.5mm
1.5mm
回転数：2000rpm
回転数：
2000rpm 送り速度：
送り速度：740mm/min
740mm/min
工具： φ１０ＢＥ（ＴＨ）
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
100×100の
切削
100×100の
切削
振幅の移動平均
寸法：W100×D100×H75
残差の平均
・高トルク・低回転
・振幅と残差がほぼ一
定で安定している
・振幅の変動幅は小さ
く、安定している
・チタン加工part２と
比べて振動も残差の
平均も少ない
DATA:2008/1/31 13:28
振幅の移動平均
残差 平均
残差の平均
残差の平均
機械の最大トルクを利用し切込量を増加させた方が
機械の最大トルクを利用し切込量を増加させた方が、
工具も安定し摩耗量も少なく、切削除去量も増大（200%）した
40
41
事例２：社内～チタン加工
事例２：社内～チタン
加工 part
part５
５
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part１
１
切削工具比較：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳコート・ＴＨコート）使用
振動診断機：振幅移動平均を適用
切込量：1.0mm ピックフィード：
切込量：1.0mm
ピックフィード：1.5mm
1.5mm
回転数：2000rpm
回転数：
2000rpm 送り速度：
送り速度：740mm/min
740mm/min
100×100の
切削
振幅の移動平均
切込量：1.0mm ピックフィード：
切込量：1.0mm
ピックフィード：1.5mm
1.5mm
回転数：2000rpm
回転数：
2000rpm 送り速度：
送り速度：740mm/min
740mm/min
100×100の
切削
振幅の移動平均
切込量：0.5mm
切込量：0.5mm
ピックフィード：1.5mm
ピックフィード：
ピックフィ
ド 1.5mm
回転数：5800rpm
回転数：
5800rpm
送り速度：1480mm/min
送り速度：
1480mm/min
１回転の切込量：０．２５mm
１回転の切込量：０．２５
転
込
mm
切削速度：１８０m/min
切削速度：１８０
m/min
残差
残差の平均
均
残差の平均
同条件下でφ１０
１０超硬
超硬ボールエンドミルＴＨコートの方が
超硬ボールエンドミルＴＨコートの方が、
ボールエンドミルＴＨコートの方が
ボールエンドミルＴＨコートの方が、
工具も安定し摩耗量も少なく、切削除去量も増大（130%）した
100×100の切削
工具：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳ）
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
寸法：W100×D100×H75
振幅の移動平均
DATA:2009/7/27 09:33
42
43
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part２
２
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part３
３
振動診断機：振幅移動平均を適用
振動診断機：振幅移動平均を適用
切込量：1.0mm
切込量：1.0mm
ピックフィード：1.5mm
ピックフィード：
ピックフィ
ド 1.5mm
回転数：3820rpm
回転数：
3820rpm
送り速度：1184mm/min
送り速度：
1184mm/min
１回転の切込量：０．３１mm
１回転の切込量：０．３１
転
込
mm
切削速度：１２０m/min
切削速度：１２０
m/min
切込量：1.0mm
切込量：1.0mm
ピックフィード：1.5mm
ピックフィード：
ピックフィ
ド 1.5mm
回転数：1910rpm
回転数：
1910rpm
送り速度： 706mm/min
工具：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳ）
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
１回転の切込量：０．３７mm
１回転の切込量：０．３７
転
込
mm
切削速度： ６０
６０m/min
m/min
寸法：W100×D100×H75
100×100の切削
振幅の移動平均
DATA:2009/7/27 11:16
工具：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳ）
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
寸法：W100×D100×H75
100×100の切削
振幅の移動平均
DATA:2009/7/27 13:28
44
45
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part４
４
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part５
５
振動診断機：振幅移動平均を適用
振動診断機：振幅移動平均を適用
切込量：0.5mm
切込量：0.5mm
ピックフィード：1.5mm
ピックフィード：
ピックフィ
ド 1.5mm
回転数：5800rpm
回転数：
5800rpm
送り速度：1480mm/min
送り速度：
1480mm/min
１回転の切込量：０．２５mm
１回転の切込量：０．２５
転
込
mm
切削速度：１８０m/min
切削速度：１８０
m/min
100×100の切削
切込量：1.0mm
切込量：1.0mm
ピックフィード：1.5mm
ピックフィード：
ピックフィ
ド 1.5mm
回転数：3820rpm
回転数：
3820rpm
送り速度：1184mm/min
送り速度：
1184mm/min
工具：φ
φ１０ＢＥ（ＴＨ）
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
１回転の切込量：０．３１mm
１回転の切込量：０．３１
転
込
mm
切削速度：１２０m/min
切削速度：１２０
m/min
寸法：W100×D100×H75
振幅の移動平均
DATA:2009/7/28 08:38
100×100の切削
工具：φ
φ１０ＢＥ（ＴＨ）
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
寸法：W100×D100×H75
振幅の移動平均
DATA:2009/7/28 13:01
46
47
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part６
６
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part７
７
振動診断機：振幅移動平均を適用
切削条件比較：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳコート）使用
No.3
No.2
No.1
切込量：1.0mm
切込量：1
ピックフィード：1
ピックフィード：
ピックフィ
ド 1.5mm
回転数：1910
回転数：
1910rpm
rpm
送り速度： 706
706mm/min
mm/min
１回転の切込量：０．
１回転の切込量：０
転
込
．３７mm
３７mm
切削速度： ６０
６０m/min
m/min
１回転の切込量：０．２５mm
１回転の切込量：０．２５mm
切削速度：１８０
切削速度：１８０m/min
速
m/min
工具：φ
φ１０ＢＥ（ＴＨ）
材質：チタン合金(Ti-6Al-4V)
寸法：W100×D100×H75
100×100の切削
１回転の切込量：０．３１mm
１回転の切込量：０．３１mm
切削速度：１２０m/min
切削速度：１２０
m/min
振幅の移動平均
１回転の切込量：０．３７mm
１回転の切込量：０．３７mm
切削速度： ６０m/min
６０m/min
高切込 低切削速度の方が 工具も安定し摩耗量も少ない
高切込・低切削速度の方が、工具も安定し摩耗量も少ない
DATA:2009/7/28 10:00
48
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part８
８
切削条件比較：φ
φ１０ＢＥ（ＴＨコート）使用
49
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part９
９
切削工具比較：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳコート・ＴＨコート）使用
No.6
No.5
No.4
１回転の切込量：０．２５mm
１回転の切込量：０．２５mm
切削速度：１８０
切削速度：１８０m/min
速
m/min
１回転の切込量：０．３１mm
１回転の切込量：０．３１mm
切削速度：１２０m/min
切削速度：１２０
m/min
１回転の切込量：０．３７mm
１回転の切込量：０．３７mm
切削速度： ６０m/min
６０m/min
同条件下でＴＨコートの方が 工具も安定し摩耗量も少ない
同条件下でＴＨコートの方が、工具も安定し摩耗量も少ない
高切込 低切削速度の方が 工具も安定し摩耗量も少ない
高切込・低切削速度の方が、工具も安定し摩耗量も少ない
50
51
事例３：社内～チタン加工
事例３：社内～チタン
加工 part
part１０
１０
事例４：大手自動車部品メーカー～研削加工
ＴＨコート
ＣＳコート
切削条件
時間[sec]
No.5
No.2
良
品
60
No.4
No.1
・良品はスペクトル
が集中し、不良品はスペ
クトルが分散する
自動車部品のミゾ研削加工時の振動を測定・解析
加工後のワークの良品・不良品を判定
No.6
No.3
・良品と不良品で、音紋
のパターンが異なる
振動診断機：音紋を適用
切削工具摩耗比較：φ
φ１０ＢＥ（ＣＳコート・ＴＨコート）
通過周波数範囲
パワー
境界摩耗
１回転の切込量：０．２５mm
１回転の切込量：０．２５mm
切削速度：１８０m/min
切削速度：１８０
m/min
境界摩耗
0
周波数
不良品
刃先欠損
刃先欠損
正常摩耗
１回転の切込量：０．３１mm
１回転の切込量：０．３１mm
切削速度：１２０m/min
切削速度：１２０
m/min
１回転の切込量：０．３７mm
１回転の切込量：０．３７mm
切削速度： ６０m/min
６０m/min
正常摩耗
通過周波数範囲
60
パワー
周波数[kHz]
0
0
DATA : 2009/06/18
周波数
20
10
52
事例６：大手加工メーカー～旋盤加工 part
part１
１
事例５：自動車部品メーカー～ＮＣ旋盤加工
試作機１号：残差の波形率を適用
製品（アッパーシャフト）の加工部クラック
クラックを検知
製品８０本目（１サイクル）で工具交換
スペクトル判定法
（周波数解析）
振幅の移動平均
工具：住友電工
赤：長期移動平均
35
学習した基準値
36
37
38
39
(本)
基準値×
基準値
×130%
・正常な加工で基準値
を学習
・基準値×130%を一
定時間越える信号を
異常として検出
・３５・３８・３９本
目が不良品（ＮＧ）
不良品（ＮＧ）
DATA:2007/12/21 11:10
54
モデル判定法
（残差解析）
材質：工具鋼
回 数
波形判定法
（振幅解析）
寸法：－
波形率
診断
青：短期移動平均
１
加工内容：外径
加工条件：黒皮荒加工
切削速度：－
送り量：－
切込：－
最
最大振幅
試作機３号：振幅の移動平均を適用
学習
53
時間（分）
摩耗
摩耗
重切削加工
時系列解析による残差（波形率）の変化を監視することで
工具の摩耗や工具の最適交換時期の判断可能
55
事例６：大手加工メーカー～旋盤加工 part
part２
２
事例７：大手加工メーカー～
事例７：
大手加工メーカー～旋盤加工
旋盤加工
試作機１号：試験結果及び診断結果
結
試作機３号：残差の平均を適用
加工内容：外径 加工条件：黒皮荒加工
切削速度：－ 送り量：－ 切込：－
論
残差の平均
振動加速度を測定・解析し、基準値に対
振動加速度を測定
解析し 基準値に対
して設定した閾値により約８０％
約８０％の精度
でチップ摩耗を検出
摩耗を検出（破損前にアラーム
出力）
）
工具：住友電工
材質
材質：工具鋼
具鋼
スペクトル最大値
寸法：－
振幅の移動平均
・残差、スペクトル、
振幅による複合診断
新品状態を基準とし、
・新品状態を基準とし、
基準からの相対変化
(%)で警報を出力
的中率９割を目指す
・的中率９割を目指す
DATA:2008/1/23 08:30
56
事例８：大手加工メーカー～旋盤加工
試作機３号：振幅の移動平均を適用
振幅の移動平均
刃具破損発生
57
事例９：大手加工メーカー～立旋盤
事例９：大手加工メーカー～
立旋盤 part
part１
１
加工内容
加工内容：外径
加工条件：黒皮荒加工
切削速度：－
送り量：－
切込：－
端面加工：断続重切削(鍛造肌）
工具：住友電工
材質：工具鋼
寸法：－
青：短期移動平均
赤：長期移動平均
外径加工：断続重切削(鍛造肌）
差が拡大
・工具破損が発生する
と、長期移動平均と
短期移動平均との間
に顕しい差が出る
工具破損をリアルタ
・工具破損をリアルタ
イムに検出可能
穴明加工：複合ドリル(φ70）
診断装置（試作機３号）
重切削加工
58
59
事例９：大手加工メーカー～立旋盤
事例９：大手加工メーカー～
立旋盤 part
part２
２
事例９：大手加工メーカー～立旋盤
事例９：大手加工メーカー～
立旋盤 part
part３
３
試作機３号：残差の平均を適用
加工内容：端面 加工条件：黒皮断続
切削速度：50m/min
切削速度：
50m/min 送り量：
送り量：0.63mm/rev
0.63mm/rev
試作機３号：残差の平均を適用
加工内容：端面 加工条件：黒皮断続
切削速度：42m/min
切削速度：
42m/min 送り量：
送り量：0.63mm/rev
0.63mm/rev
切込：７
切込：７mm
mm
切込：
切込：7mm
7mm
工具：CNMM190616
振幅の移動平均
工具：CNMM190616
残差の平均
材質：ＳＮＣＭ
チップ破損
寸法：φ1472
材質：ＳＮＣＭ
寸法：φ1472
食い き
食いつき
チップ交換
残差の平均
ＮＧ：チップ摩耗
ＮＧ
チップ摩耗
・グラフ中央：切込の
増加 振幅増加する
増加⇒振幅増加する
が残差は追従しない
・チップ摩耗が進んで
NG領域に入ると残差
が急増する
チップ破損部
食いつき部
刃具摩耗の進み
DATA:2008/1/14 14:38
・チップ破損時、残差
が急変
・食いつき部も残差が
急変するが、ここは
無信号⇒有信号の
変化点なので、チッ
プ破損と判別可能
破損 判別可能
DATA:2008/1/15 10:06
60
事例９：大手加工メーカー～立旋盤
事例９：大手加工メーカー～
立旋盤 part
part４
４
61
事例１０：振動センサ取り付け位置
試作機３号：残差の平均を適用
振動センサ：小野測器製：ＮＰ－３３３１Ｂ（
振動センサ：小野測器製：ＮＰ
－３３３１Ｂ（市販品）
市販品）
加工内容：穴明 加工条件：φ70
加工条件：φ70
切削速度：13m/min
切削速度：
13m/min 送り量：
送り量：0.2mm/rev
0.2mm/rev
切粉噛み込み
工具：BCカッター
工具：BCカッタ
残差の平均
異常時のスペクトル
正常時のスペクトル
材質：ＳＮＣＭ
寸法：φ1248
刃具摩耗の進み
4.3
110
2.9
73
1.4
36
・工具摩耗の進みにと
な 残
ゆ や
もない残差はゆるや
かに増加
・切粉噛み込み時、残
差が急変し、スペク
トルにも変化が現れ
る
DATA:2008/1/10 13:49
62
マシニングセンタ：治具（バイス）
ＮＣ旋盤：刃具（バイトホルダ）
旋盤：刃具（バイトホルダ治具）
マシニングセンタ：製品（ワーク）
ＮＣ旋盤：芯押台（平坦部）
立旋盤：ラム（主軸）
63