深孔加工用数値制御装置の管理および保守技術：経験と実践

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一、数値制御機器の管理
1、数値制御機器の管理モデル
数値制御機器の使用状況は、企業の生産効率や経済的効果に直結しており、管理方法は数値制御機器の利用を直接左右するため、数値制御機器の管理は非常に重要である。数値制御機器が導入された初期には、機器の数が少なく種類も単一で、1、2つの組織に集中していたため、各関連組織は独自に数値制御機器の管理、使用、保守を一体化した閉鎖的な管理モデルを構築しました。 生産の発展に伴い、ますます多くの機器で数値制御技術が利用されるようになり、数値制御機器を一か所に集約することが難しくなった。そのため、多くの製造現場に数値制御機器が設置されている。したがって、上記の管理モデルは適用しにくくなる。上記の方式を採用する場合、各組織がそれぞれ修理機関や人員を設置しなければならず、必然的に人的資源、物的資源、財政的資源の莫大な浪費を招き、現実の状況ではそれも許されない。したがって、現在では数値制御機器の使用と数値制御工程は工場内の各部門が担当し、管理と保守は機械部門が担当するという、現代的な管理方式を採用しています。2、数値制御機器の基礎管理と技術管理について、企業にとって数値制御工作機械を保有することは企業の実力の表れであり、数値制御機器を最大限に活用することは企業の利益に非常に有益である。企業は機器の利用率や最適な機能だけに注目するのではなく、機器のメンテナンスと修理にも重視しなければならない。それは企業の生産における「先導者」であり、数値制御機器が長期にわたって正常に稼働し続けるかどうかを直接左右する鍵となるのである。各種機器の良好な技術的状態を維持し、その機能を十分に発揮させるため、機器の基礎管理および技術管理において、私たちは以下の点に重点を置いています：①整備体制の充実――専門の数控機器修理室を設置し、工場内のすべての数控機器の管理と修理業務を担わせています。彼らは、豊富な経験を持つベテラン技術者と、高い専門知識・責任感、そして一定の実務能力を有する機械・ボールミルおよび電気技術者で構成されています。機器の使用機関は、自社の数値制御機器の日常的なメンテナンスを専門に行う数値制御機器保守員を置く。②数値制御工作機械の特性に応じた規則や制度を策定し、充実させていく。例えば、数値制御装置の管理規程、安全な操作手順、使用上の規則、保守管理体制、技術的な管理方法、メンテナンス手順、電気・機械の修理を行う技術者の職務範囲、電気・機械の修理作業員の職務範囲などである。これにより、装置の管理がより標準化され、体系化される。③完備したメンテナンス記録を作成し、NC機器の保守記録や勤務引き継ぎ記録を整備する。NC機器の運用状況や故障状況を詳細に記録し、特に機器が故障した時間、部位、原因、解決方法、解決過程について詳細に記録・保管しておく。これにより、今後の操作やメンテナンス作業の際に参照や参考にすることができる。④基礎管理情報データベースの構築　数値制御装置の情報データベースを構築し、数値制御装置の基本的な特性を詳細に記述することで、装置の能力に関する基礎データを提供する。これらは、今後の数値制御装置の管理、利用、製品加工、装置の調整および保守のための参考資料となる。⑤新しい機器の品質を確保するため、数値制御機器の検収を強化しました。特に機器の検収という段階においては、厳格なチェック体制を設け、契約書や技術仕様書、国際的・国内的な関連規格、そして検収マニュアルで定められた項目を一つずつ確認しています。受け入れ検査の内容は以下の通りです：出荷時の事前検査（製造工場における組み立て品質の監視検査）、装置の開梱前の包装検査、開梱後の部品の外観および数量の確認、各種付属資料・取扱説明書・保守マニュアル・付属品の説明書・システムソフトウェア及びその説明書などを入念に照合し適切に保管すること。特にシステムソフトウェアについてはバックアップを取る必要があります。こうすることで、今後の装置の付加機能の開発や工作機械の保守・修理が容易になる。工作機械の調整が完了した後、予備としてRS232インターフェースを利用して工作機械のパラメータをデータ転送する。工作機械のファイル（パラメータ）が失われないように。設置調整後には、幾何学的精度、位置決め精度および再現性、NC機能、安全性と騒音、標準部品の加工、顧客が指定する製品やダンス用ワークピースの加工、工作機械の切削出力、工作機械の信頼性など、以下の項目について検査を行う必要があります。検収時の品質に関するクレームについては、事実に基づいた根拠が必要であり、工作機械の重要な性能や精度に関わる指標については厳格にチェックし、入念に確認しなければならない。例えば、当社がドイツ製のマシニングセンターを購入した際、精度検査を行ったところ、5つの座標の位置決め精度がすべて基準値を超えていることが判明しました。工作機械のNCシステムプログラムを確認すると、その機械は出荷時に位置決め精度の誤差補正が行われていなかったことが分かりました。事実を前にしてメーカーも否定できず、その後彼らは2度にわたって技術者を派遣してくれ、ようやく座標精度を規定値まで調整・補正してくれました。⑥メンテナンスチームの強化 数値制御機器は機械、電気、液体（ガス）、光を一体化した高度な技術製品であり、技術的な複雑さが高く、操作やメンテナンスも困難である。したがって、設備のメンテナンスニーズに対応するため、高い質を持つメンテナンスチームを構築しなければならない。私たちはさまざまな形で研修を行っています。一つ目は、機器の設置や調整を活用し、製造元が操作、保守、プログラミング、管理スタッフに対して現場で研修を行う方法です。二つ目は、外部に出向いたり、専門家を招いて学んだり、見学したり、実践したりする方法です。三つ目は、社内で講座を開くことによって研修を行い、迅速に機器の操作技術や保守管理技術を習得できるようにする方法です。⑦NC機器の連携ネットワークを構築するにあたり、NC機器は多種多様であり、そのハードウェアやソフトウェアの構成も一律ではないため、修理作業に多くの困難が生じている。このため、私たちは同種のNC機器を使用している企業と良好な関係を築き、管理やメンテナンスに関する経験を頻繁に交換し、情報を共有することで、NC工作機械の利用促進に一定の役割を果たしています。二、数値制御機器の予防保守
ご存知の通り、予防保守とは、機器の故障を引き起こす可能性がある要因や、故障が発生した後に解決が困難になる要因を、故障が起こる前に取り除くことを意味します。一般的には、機器の選定、正しい使用法、および運用中の巡回点検が含まれるべきである。①メンテナンスの観点から見た数値制御機器の選定において、機器選定の調査においては、機器の利用可能性に関するパラメータに加え、そのメンテナンス性に関するパラメータとして、機器の先進性、信頼性、メンテナンス性に関する技術指標が含まれるべきである。先進性とは、機器が時代の発展水準に見合った技術的な内容を備えていることを指します。信頼性とは、機器の平均無故障時間や平均故障率、特に制御システムが**権威ある機関による品質検査をパスしているかどうかです。保守性とは、修理が容易であるか、適切な予備部品が市場で入手可能か、各種修理に必要な技術資料が整っているか、優れたアフターサービスが提供されているか、修理技術の能力が十分か、そして機器の性能と価格のバランスが適切かどうかを指します。ここでは、図面資料の完全性、システムディスクのバックアップ、PLCプログラムソフトウェア、システム転送ソフトウェア、伝送手段、操作コマンドなどに特に注意が必要で、どれか一つでも欠けてはなりません。利用者向けの技術トレーニングは形式的なものであってはならず、これらはすべて発注契約に明記し、真剣に実施しなければならない。さもなければ、今後の業務に支障をきたすことになる。また、特別な事情がない限り、できるだけ同じメーカーの同じシリーズのNCシステムを選ぶようにしましょう。そうすれば、部品や図面、資料も…プログラミングや操作には利点があり、同時に装置の管理や保守にも役立ちます。②機器の正しい使用を徹底することは、数値制御機器の故障を減らし、使用寿命を延ばすための鍵であり、予防保守において非常に重要な役割を果たします。統計によると、故障の3分の1は人為的な要因によって引き起こされており、また一般的なメンテナンス（オイル交換、清掃、点検など）はオペレーターによって行われている。その解決策としては、設備の管理や使用・保守に対する意識を高め、業務や技術に関する研修を強化し、オペレーターの資質を向上させて彼らができるだけ早く工作機械の性能を習得させること、そして設備の操作規程や保守規程を厳格に守り、設備が適切な状態で稼働し続けるようにすることが挙げられる。③設備運転中の巡回点検を徹底する CNC装置は先進性・複雑性・知能化度が高いという特徴から、その保守・整備作業は一般の設備よりも複雑で、はるかに高い水準が求められる。保守点検員は、定期的な巡回点検を通じて、例えばCNCシステムの排気ファンの動作状況、制御盤やモーターが過熱していないか、異常な音や異臭がないか、圧力計の指示値が正常か、各配管や接続部に漏れや潤滑状態の不良がないかなどを確認し、故障や事故の予防に努めるべきである。異常を発見した場合は速やかに対処することで、問題を初期段階で解決することが可能となり、回避可能なあらゆる損失を減らすことができるのである。三、数値制御機器の修理事例
1. 数値制御システムの故障診断
① システム自己診断
一般的にCNCシステムには十分な自己診断システムが備わっており、ファナックシステムであれシーメンスシステムであれ、電源を入れて初期化する際や動作中に、自身やインターフェースについて限定的な自己診断を行うことができる。 メンテナンス担当者は、システムの自己診断による各種アラーム情報に精通していなければならない。取扱説明書に基づき分析し、故障範囲を特定する。 故障部品の位置を特定するには、輸入されたNCシステムの場合、一般的には基板レベルまでしか特定できない。②数値制御システムのソフト障害とは、制御システムのシステムソフトウェアやPLCプログラムを指します。 一部のシステムでは、それらがEPROMに書き込まれてマザーボードに挿入されており、また一部はハードディスクに保存されている。これらのソフトウェアに問題が発生すると、システムは全体または部分的に混乱する。ソフトウェアの故障であると判明した場合は、予備のソフトウェアや予備のEPROMに交換し、厳密な手順に従って初期化した後に試験運用を行うべきである。この種の障害は、バックアップファイルがあれば、通常は復元しやすい。その難しさは、バックアップソフトウェアが不完全であったり、専用の転送装置がなかったり、製造元の操作手順にパスワードによる秘密保持が設定されていたりすることで、復元できなくなる点にある。③PLCプログラムを利用して工作機械とCNCシステムのインターフェース障害を特定する。現在、ほとんどのCNC制御システムにはPLCコントローラーが搭載されており、その多くが内蔵型PLC制御である。メンテナンス担当者は、ラダーダイアグラムに基づいて工作機械の制御電気機器を分析し、CRT上でCNCシステムのI/O状態を直感的に確認する必要がある。PLCプログラムの論理解析により、問題の存在箇所を容易に確認できます。例えば、FANUC-OTシステムの自己診断ページや、FANUC-7MシステムのT命令など。2.トラブルシューティング手順①　運転者に原因を尋ねる
トラブルが発生した際、修理担当者はすぐに手を下そうとせず、トラブルが起きたタイミング、工作機械の動作状態、症状、引き起こされた結果、誤操作かどうかなどを丁寧に尋ねるべきである。故障が再発するかどうかなど。②表面および基本給電の点検では、テープコンベヤーの機械的な詰まり、モーターの焼損、ヒューズの溶断など、装置に異常がないかを主に確認します。まず、AC/DC電源が正常かを確認し、故障範囲をできるだけ狭めます。③図面を分析し、故障箇所を特定する。図面のPLCラダーダイアグラムを分析して、故障が機械的なものか、電気的なものか、油圧式なのか、空気圧式なのかを判断する。④思考の幅を広げ、経験に基づいて分析することが重要です。絶対に思考の幅を広げ、修理説明書の範囲にとどまらないようにしましょう。修理資料はあくまで一つの考え方を示すに過ぎず、時には非常に限定的なものになることもあります。当社のFANUCのOT型数値制御旋盤の場合、起動後にCRTに画像が表示されず、電源モジュールのアラームランプが点灯しました。修理マニュアルに従って調べたところ、CRTとI/Oインターフェースで共通に使用されている24EDC電源の正極と直流グラウンド間の抵抗値が1～2Ωしかなく、同種の機器では155Ωの抵抗が使われていることが分かりました。資料によれば、このような故障は通常マザーボードの問題であり、メーカーに送って修理してもらうしかありません。しかし私たちは発想を広げ、まずM18ケーブルのプラグを抜いてみましたが、故障は依然として続きました。その後、C-S14プラグを抜くと短絡現象が見られ、それを解消すると旋盤は正常に戻りました。3.トラブルシューティング例①当社のXH716数値制御加工センターは、FANUC OMシステムを採用しています。初めに408というエラーが発生しましたが、これはサーボシステムのエラーであり、フィードバック情報に問題があることを意味していました。ケーブルの信号線を測定したところ正常でしたが、接続するとパルスエンコーダーの+5V電源が供給されませんでした。サーボシステム自体の+5V電源は正常でしたが、接続しても同様の状態でした。その後、ケーブルのプラグとサーボ側のコネクタの接続が悪いのではないかと疑い、それを修正すると工作機械は正常に戻りました。この工作機械は加工中に頻繁に過負荷警報が発生し、警報番号は434です。その症状としては軸モーターの電流が過大になり、モーターが発熱します。約40分間停止すると警報は消えますが、再び作業を続けると同様の警報が出現します。検査分析の結果、電気サーボシステムに不具合はないと判断され、負荷が過重で駆動できなかったことが原因と推定されます。電気的な故障が再発しないように区別するためです。これにより、機械式スクリューや動作部の過度な締め付けが原因であることが確認された。調整用の軸スクリュー防松ナットを調整しても効果は見られず、その後軸ガイドの斜めブロックを調整したところ、工作機械の負荷が大幅に軽減し、この故障は解消された。②FAUNC-7M型数値制御4軸フライス盤において、起動後に05番および07番の警報が発生した。さらに調査したところ、B軸の位置に異常があることが判明した。分析の結果、位置制御ループのフィードバック部分に問題があると判断された。7M内部の位置制御基板を点検したところ、集積型フィルターが開路しており、これがフィードバック情報の途絶を引き起こしていた。フィルターを交換したところ、機械は正常に動作するようになった。③当社ではC6140A型の数値制御旋盤を自社で改造しました。システムは台湾製のHUSTですが、起動後に原点を見つけることができません。分析の結果、リセットの原理とは、リセット処理中にゼロ位置スイッチを押して減速し、反対方向に移動してパルスエンコーダーのグリッドゼロパルスが検出されたら停止するというものである。それまでの動作はすべて正常だったが、減速して戻る際にゼロ点が見つからず、パルスエンコーダーのゼロパルスがないか、またはその信号線が切断されていると推測された。その後、別のパルスエンコーダーに交換すると、工作機械は正常に動作するようになった。④SAJO HMC 630-P型横形マシニングセンターで、数値制御システムはシーメンス840Cです。初回起動後にB軸が動かなくなりました。点検の結果、B軸の電磁弁は作動しているものの、PLC上ではB軸が解放されていない状態と表示されていました。圧力スイッチに問題があると判断し、取り外して点検したところ、そのスイッチの接点が破損していることがわかった。別の圧力スイッチに交換すると、その不具合は解消された。四、数値制御装置の管理および保守に関するいくつかの心得　1.数値制御装置は、高度な機械加工装置であり、機械工学、電子工学、コンピュータ科学など多岐にわたる学問分野が統合されている。そのため、数値制御装置の専門的な管理がますます求められている。現在、数値制御装置における主な課題は、管理、保守、そして性能向上である。つまり、科学的な管理方法を実施し、数値制御装置の最大限の性能を引き出すことです。また、保守体制を強化し、機械、電気、動力、コンピュータのソフトウェア・ハードウェアなどに関する専門的な保守チームを編成し、保守担当者の理論的・技術的水準を向上させる必要があります。特に、故障の判断能力や故障対処能力を高めることが重要です。同時に、オペレーターやプログラマーの技術水準も向上させる必要があります。2. 数値制御機器の修理は、実際には非常に複雑で高度な技術を要する作業です。数値制御機器は通常の機器と大きく異なるため、修理を行う人材の技術レベルも非常に高いものが求められます。電気系統の知識だけでなく、機械、油圧、光学などの分野の知識も必要です。なぜなら、数値制御機器は機械と電子が一体化したものだからです。例えば、数値制御型フライスヘッドにはセンサーやA/D変換機能のほか、機械的な移動装置も備わっており、これらが一体となっているのです。そのため、幅広い知識がなければこの仕事をこなすことはできません。真剣さ、細心さ、大胆さ、責任感、そして高度な技術力が最も基本的な要求事項です。数値制御管理は、非常に幅広い総合的な工学であり、先進的な設備だけでなく、優れた設備のメンテナンス、さらには科学的な設備管理も必要とされる。長年にわたり、当社のNC機器の特徴や実務経験に基づき、研究開発や生産により一層貢献できるよう、NC機器の新たな管理手法をさらに探求してまいります。