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[OMRON I-Web : 2024-02-05] 가공기 스핀들 모터에 사용되는 블레이드 파손 감지
글쓴이 : 관리자 날짜 : 2024-02-05 (월) 16:50 조회 : 843

대상 장치・조건

대상 장치머시닝 센터, 밀링 머신
대상 칼엔드밀, 드릴
칼과 공작물의 접촉 시간200ms 이상

도전

블레이드 부서짐으로 인한 제조 공정의 문제

가공중에 칼날 부러짐이 발생하면 공작물 불량이 발생합니다. 감지할 수 없고 그대로 다음의 워크 가공을 계속해 버리지 않도록 칼날 부러짐을 즉시 감지하는 것이 영향을 최소화하기 위해 중요합니다. 공작물의 품질 검사 이전, 즉 날 부러짐 발생시 즉시 감지하고 싶었습니다.

해결책

모터의 전류·전압 등의 전력 품질을 감시하는 것으로 칼날 부러짐을 감지합니다.

상태 모니터링 로직

블레이드 부러짐이 발생하면 회전하는 블레이드에 충격이 발생하여 모터의 토크 값이 순간적으로 상승합니다. 토크값의 변동은 전류가 있는 특징량에 변화가 나타납니다. 이 경우 이하 3개의 케이스로 말하면 (1)에 상당합니다.

모터 설비의 상태 변화를 전력 품질로 감시할 수 있는 로직

모터 설비(모터와 그 부하)의 이상은 모터의 회전축에 영향을 주는 경우가 많습니다. 열화에 의한 로터와 스테이터간의 갭이나 토크의 변화가 전류 전압의 변화로서 나타나 정상적으로 매끄럽게 회전하고 있는 경우와 달리 이상에 의해 불균일하게 회전하고 있는 경우는 파형이 흐트러집니다.

(1) 충격

부하에서 발생한 순간적인 충격을 놓치지 않고 수치화할 수 있습니다.

  • 특징량 예
    전류 파형 피크 + 등
  • 검지할 수 있는 주된 고장 모드
    철분 혼입, 이물 물림, 날구 손상 등

(2) 토크 변동

부하 상태 이상에 의한 미소한 토크의 변동을 파악할 수 있습니다.

  • 특징량 예
    전류 실효치, 유효 전력, 전류 불평형률 등
  • 감지 할 수있는 주요 고장 모드
    블레이드 마모, 캐비테이션, 사행 등

(3) 진동

부하측에서 발생한 진동을 주파수에 따른 고조파로 파악할 수 있습니다.

  • 특징량 예
    전류 63차 고조파 함유율, 전류 종합 고조파 왜곡률 등
  • 감지 할 수있는 주요 고장 모드
    기어 마모, 벨트 마모, 볼 나사 마모 등
고조파란?

모터의 기본 주파수의 차수 배의 주파수 성분을 고조파라고합니다. 모터나 부하측에서 발생한 진동의 주파수마다 성분의 크기를 모니터링함으로써 설비에서 발생한 고장 모드나 이상 부위를 알 수 있습니다.
K7DD에서는 0.5차마다 63차 고조파까지 연산하여 수치화할 수 있습니다.

이 과제를 해결하는 상품

지금까지 어려웠던 가변 속도 의 모터의
실시간 상태 감시로, 예지 보전을 실현

K7DD라면 가동하면서 상태 감시가 가능,
계획적인 보전에 공헌

어드밴스드·모터 상태 감시 기기 K7DD라면, 모터의 전류·전압 등의 전력 품질을 고속으로 데이터화하면서, 모터 설비의 고장 모드나 부위를 특정할 수 있습니다. 이에 따라, 지금까지 이상 특정이 어려웠던 빈번하게 가변속하는 모터의 리얼타임 상태 감시를 실현해, 계획적인 보전 활동이 가능하게 됩니다. 또한 상태 감시 기기의 각종 파라미터의 설정 프로세스를 간소화하여 도입 효과를 즉시 실감할 수 있습니다.

실제로 상태 모니터링을 시작하려면

상태 모니터링의 3가지 포인트

트리거

정확한 상태 모니터링을 위해서는 모니터링할 데이터를 잘라내는 것이 중요합니다. 개시·종료시에는 파형이 흐트러지기 때문에, 오검출이 다발하고, 상태 감시를 할 수 없습니다.

감시 특징량

적절한 특징량을 선택하지 않으면 이상 상태의 놓치기/오검지가 발생합니다. 이상 모드에 대해서는 감시 특징량은 다양하지만, 거기에서 적절한 특징량을 선택해야 합니다.

임계값

감시 특징량을 알고 있어도, 그 수치를 이상이라고 판단하기 위해서는 임계값을 반드시 설정할 필요가 있습니다.

상태 감시를 하기 위해서는 위와 같은 사전 검증을 오실로스코프 등으로 계측하거나, 수많은 데이터 비교를 하면서 스스로 시스템을 구축할 필요가 있었습니다. 또, 이상의 재현이 어려운 것도 상태 감시를 하는데 있어서 장벽이 되고 있었습니다.

Omron은 이러한 정보를 "응용 프로그램 구성 파일"로 준비합니다. 이 어플리케이션 설정 파일을 사용하는 것으로 재현이 어려운 이상 모드에서도 최단으로 상태 감시를 개시할 수 있습니다.

비정상 모드마다 트리거 타이밍, 모니터링해야 할 특징량의 종류, 알람 임계값의 적정치(정상값에 대하여 N배화)의 노하우를 알 수 있습니다.
이상 상태를 티칭하지 않아도 최적 설정이 가능합니다. 수시로 대응하는 이상 모드를 확대 중입니다.



   




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