予知加工で信頼性を高める：MachineMetricsの実ユースケース6選

ボールベアリング故障

エンドミル故障と同様、ベアリング故障も材料と人員の両面で高コストになり得ます。

エンドミル故障と異なり、ベアリング故障はパターン面から全く異なる様相を呈します。

エンドミル故障と同様、同じタイプのリッチモーターデータと収集手法を使用します。

エンドミル故障と異なり、ベアリング故障は長期間（数日〜数週間）にわたり顕在化し、かなり前もって予防可能です。

まず、ベアリング故障直前の機械負荷を、故障2時間前のデータスナップショットで調査しましょう。

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各ラインは特定工具の負荷です。ロケット科学者でなくても、ここで何が起きているかは明らかです。実際のベアリング故障の約15分前から、すべての工具で負荷が急上昇しています。これは、機械が徐々に損なわれるキー コンポーネントからの追加応力を経験しているためと考えられます。

故障前15分の部品ごとの進行を見ると、もう一つ興味深いパターンが現れます。負荷が時間とともに変性（デジェネレート）していくのです。各切削で、指数関数的にスペックアウト方向へ負荷が外れていきます。

同じ部品を作る別機械の別ベアリング故障と比較しても、パターンは驚くほど類似しています。これがベアリング故障固有のシグネチャだからです。後続工具で負荷ジャンプを見せるエンドミル故障とは異なり、ベアリング故障ではすべての工具で著しい変性的負荷増加を示します。

時間経過で見ると、この変性は実際の故障数日前から始まっています。2台の機械で2回ずつ観測されたが、最終的な急激な上昇（故障直前15分）のずっと前から負荷上昇が見られます。ベアリングは突然壊れるものではなく、最終的な自滅の数日前から、誤用やメンテナンス不足で見逃されてきた緩みや亀裂があるはずです。このケースでは、故障ベアリングがスピンドルハウジングも損傷させ、さらに数千ドルの修理費が発生しました。

11月ベアリング故障、故障約2日前から負荷上昇。[フルサイズ画像を見る]

2月ベアリング故障、故障約1週間前から負荷上昇。[フルサイズ画像を見る]

類似故障タイプで見られるこの驚くべき一貫性は、私たちが物理現象を見ており、それが物理法則に支配されているからです。したがって、故障は十分高フィデリティデータから識別可能な決定論的パターンに従います。コツは、このデータを取得し、有用な形にクリーニングすることです。これは我々のIPの大部分を占めます。

このイノベーションは、MachineMetricsチームの特定スキルセットミックスによるものと確信しています。熟練機械オペレーター、サイバーフィジカルプロトコル専門家、CERN出身物理学者、グローバルシンクタンク出身データサイエンティスト、そして「我々が産業の新時代を切り開く」と信じる投資家たちが裏付ける、そんなチームは典型的ではないと。

連鎖的工具故障

工具一列がすべて折損するのは、あらゆるマシニストにとってフラストレーションな経験です。残念ながら、これは業界で非常に一般的です。最初の工具が折れた瞬間を検知し、後続工具が巻き込まれる前に即座に機械を止められたらどうでしょう。

実は可能です。最初の工具が折れた後、後続工具の負荷シグネチャ変化は、まさに「盆に乗って差し出される」レベルで明確です。

ある事例では、最初の工具が機械自体が何か壊滅的な事態を検知して自動停止するより、多くの部品サイクル前に折れていました。自動停止時には他の工具も巻き込まれ、数百ドルの不必要な工具交換コストが発生。最初の工具は摩耗しきって寿命だったため、おそらく救えませんでした。しかしその後の工具、中には新品交換したばかりのものまで巻き込まれる理由はありません。

以下アニメーションで確認できます。オペレーター据え置きの故障部品と機械自動停止がPart 40でしたが、実際にはPart 37あたりからシグネチャが変性し始め、機械自動検知より3サイクル早かったです。この3サイクルで、折れた工具の後続工具が破損しました。

工具使用期間でも分解してみましょう。工具は異なる線種で区別されます。

問題領域をズームイン。少し見にくいですが、T101が折れた工具、T117が直後に高負荷を経験してフラットライン（死亡）しているようです。工具交換後、負荷シグネチャは概ね交換前へ戻ります（新品工具によるわずかなスリッページを考慮）。

このケースのアノテーションは「H1t1 198/200 rougher broke, took out seat.」— 「ヘッド1、工具1、荒加工工具がジョブ中に折れ、200個中198個目で、シート（後続）工具を巻き込んだ」を意味します。

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まさに、これが起きていたのです。

パート2では、工具寿命推定、不正オフセットの帰結、工具故障による不完全切断をレビューします。お楽しみに。