IoTがCNC工作機械の監視を高精度・高効率化する方法

CNC工作機械は、製造業における主要な技術革新の一つです。これらの機械により、企業は±0.00127mmという極めて高い精度で、複雑な設計の製品を迅速に製造できるようになりました。

さらに、CNC工作機械は日々価格が手頃になっているため、機械加工工場での標準的な設備となりつつあります。CNC工作機械の市場は成長を続け、2027年末までに市場価値1,171.4億米ドルに達すると予測されています。これは7%以上のCAGR（年平均成長率）であり、複雑な部品・コンポーネントの製造におけるCNC製造の不可欠な役割を示しています。

名称が示す通り、コンピュータ数値制御（CNC）工作機械の大半の作業はコンピュータによって実行されます。コンピュータにコードを入力すると、工具が様々な軸で移動・回転し、ワークの表面を削って目的の部品を作り出します。

しかし、産業用IoT（IIoT）の機能を活用することで、機械工場や大規模工場はCNC工作機械を標準的な能力を超えて活用できるようになります。

CNCとIIoTが連携するとどうなるか？

IoTの導入は、現場レベルではCNC工作機械監視ソリューションの利用を可能にし、より大規模では機械間通信（M2M）を実現し、自動化オペレーションと手動介入の削減をもたらします。

CNC工作機械に組み込まれたセンサーが様々なパラメータを測定し、プラットフォームにデータを送信することで、機械の状態と稼働を効果的に監視できます。さらに、CNC工作機械はセンサーから収集したデータを読み取り、工具の自動交換、自由度の変更、その他のアクションを自動実行できます。

ここでは、CNCとIIoTの融合によって企業が享受できるメリットを紹介します。

1) 保守スケジューリングの最適化

IIoTにより、オペレーターや機械担当者はスマートフォンやタブレットを通じて、CNC工作機械と多様な形でやり取りできるようになります。IoTベースのCNC工作機械監視により、遠隔地から常時機械の状態を把握できます。

このリモート・リアルタイム監視により、担当者はCNC工作機械の点検や修理を計画的にスケジュールできます。あるいは、機械自身が調整やメンテナンスの時期になると、オペレーターにアラートや通知を送るよう設定することも可能です。つまり、温度上昇、振動増大、工具損傷などの問題を機械が自ら警告します。

2) 稼働率監視によるダウンタイム削減

IoTベースのCNCソリューションの機能は、リモート監視と計画保守に留まりません。IoTシステムとリアルタイムアラート機能を活用することで、工場は機械のダウンタイムを削減し、総合設備効率（OEE）を向上できます。機械から送られるアラートを用いて、工具やCNC工作機械のその他コンポーネントの突然の故障に対して予防的な対策を講じられます。

当社はあるクライアントに対し、IoTエネルギー監視ソリューションをCNC工作機械向けに構成し、同等の解決策を提供しました。導入前は、クライアントは機械の相次ぐ故障に悩んでいました。当社のIoTソリューションにより、CNC工作機械の稼働時間を明確に把握でき、生産時間の活用状況を正確に理解できるようになりました（詳細はこちら）。

同様に、複数のCNC工作機械に稼働率監視ソリューションを導入すれば、個々の機械の機能向上だけでなく、工場内の機械間同期を改善し、運用の卓越性を達成できます。

3) 作業者の安全性向上

大規模導入では、IIoT技術を用いて手作業を削減し、工場作業における作業者の怪我リスクを排除できます。

ここで鍵となるのが、機械間の同期と相互通信です。異なる電気機械デバイス間の相互通信により、それらの理解が深まり、工場内で自動駆動・少人数依存のオペレーションが実現します。

多くの企業が、CNC工作機械の継続的なニーズに応じて事前プログラムされたタスクを実行し、手作業の負担を軽減するスマートロボットや機械の開発を進めています。これらのロボットは、CNC工作機械のチャック開閉や、切れ味低下時の工具交換など、専門的で繊細な作業を実行できます。

作業現場での怪我を減らすだけでなく、材料廃棄物の削減とCNC工作機械の効率向上にも寄与し、結果としてより短時間で精密な部品を多く生産できるようになります。

結論

CNC工作機械は、コンピュータプログラムによる指示に基づき、複数の軸で工具を高精度に操作して部品を製造する電気機械デバイスです。手動操作の機械より高速で稼働し、あらゆる設計から高精度な製品を大量生産できます。

CNC工作機械単体でも製造現場を飛躍的に向上させますが、産業用IoT技術を活用すれば、企業の能力をさらに拡張できます。CNC工作機械監視ソリューションは、IoTベースのCNCソリューションの可能性を示す好例です。

Biz4Intelliaは、エンドツーエンドのIoTソリューションを提供し、工場やワークショップがCNC工作機械をIoTソリューションと統合できるよう支援しています。デモをリクエストし、貴社の工場でIoTをどう活用できるかご確認ください。