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FAアプリケーションパッケージ工作機械工具摩耗診断iQ Monozukuri

Global Player

リーディング企業として日本の、世界の「ものづくり」を支えます。

三菱電機グループは、「常により良いものを目指し、変革していく」という“Changes for the Better”の理念のもと、活力とゆとりのある社会の実現に取り組んできました。そしていま、時代に応える“eco changes”の精神で、家庭から宇宙まで、あらゆる事業を通じ、環境に配慮した持続可能な社会の実現に向けてチャレンジしています。そのために、社員一人ひとりがお客さまと一体となって、グローバルな視点で、暮らしを、ビジネスを、社会を、より安心・快適に変えてゆきます。三菱電機グループは、技術、サービス、創造力の向上を図り、活力とゆとりある社会の実現に貢献します。

三菱電機グループは、以下の多岐にわたる分野で事業を展開しています。

重電システムタービン発電機、水車発電機、原子力機器、電動機、変圧器、パワーエレクトロニクス機器、遮断器、ガス絶縁開閉装置、開閉制御装置、監視制御、保護システム、大型映像表示装置、車両用電機品、エレベーター、エスカレーター、ビルセキュリティーシステム、ビル管理システム、その他

産業メカトロニクスシーケンサ、産業用ＰＣ、ＦＡセンサー、インバーター、ＡＣサーボ、表示器、電動機、ホイスト、電磁開閉器、ノーヒューズ遮断器、漏電遮断器、配電用変圧器、電力量計、無停電電源装置、産業用送風機、数値制御装置、放電加工機、レーザー加工機、産業用ロボット、クラッチ、自動車用電装品、カーエレクトロニクス、カーメカトロニクス機器、カーマルチメディア機器、その他

情報通信システム無線通信機器、有線通信機器、監視カメラシステム、衛星通信装置、人工衛星、レーダー装置、アンテナ、放送機器、データ伝送装置、ネットワークセキュリティーシステム、情報システム関連機器及びシステムインテグレーション、その他

電子デバイスパワーモジュール、高周波素子、光素子、液晶表示装置、その他

家庭電器液晶テレビ、ルームエアコン、パッケージエアコン、ヒートポンプ式給湯暖房システム、冷蔵庫、扇風機、換気扇、太陽光発電システム、電気温水器、LEDランプ、蛍光ランプ、照明器具、圧縮機、冷凍機、除湿機、空気清浄機、ショーケース、クリーナー、ジャー炊飯器、電子レンジ、IHクッキングヒーター、その他

e-F@ctoryはFA技術とIT技術を活用することで開発･生産･保守の全般にわたるトータルコストを削減し、お客様の改善活動を継続して支援するとともに、一歩先のものづくりを指向するコンセプトです。

複雑化するものづくりの現場では、生産現場の情報を最大限に活用し、「人」と「機械」が協調することがとても重要な考え方です。

生産現場の機器から得られた情報だけで生産性や品質を高めるのではなく、現場の人の気づきなどをキッカケにした改善や、人による柔軟な対応がなければ、生産性や品質を高めることは困難です。また、自動化の推進も同様で、人が感づいた情報をもとに設備を自動調整することが不可欠となります。

三菱電機が提案する「e-F＠ctory」情報の活用と、人・機械の協調による、効率的でフレキシブルなものづくりと生産現場とサプライチェーン・エンジニアリングチェーン全体の最適化により、「次世代のものづくり」を実現します。

情報

機械人

情報の活用により人と機械の協調

e-F@ctory

iQ Monozukur i　2-3

工作機械における変種変量生産には、多くの課題があります。「品質を意識するあまり、工具交換時期の妥当性が分からない」「突発的な工具異常による品質不良が防げない」「多種の工作機械からのデータ収集が難しく、分析方法も分からない」など、現場からは多くの悩みの声があがっています。

本パッケージは、IoTデータを三菱電機独自の技術で収集・分析することで、工具運用管理を最適化し、品質不良の早期発見を支援します。

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Use Case

1

Use Case

2

Use Case

3

Use Case

4

Use Case

5

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工具摩耗の課題を解決した5つのユースケース

加工回数（工具使用回数）

加工特徴量（加工負荷）

加工条件別工具寿命線

過去の加工データ実績から設定した閾値到達までの使用可能回数を予測。適切な工具寿命を推定。

工具劣化状態

50回ごとに工具交換

当該加工における過去最大劣化状態

変種変量生産による劣化上昇角度の違い

加工回数（工具使用回数）加工順

加工特徴量（加工負荷）

工具使用時間・回数で工具交換を実施しているが、変種変量生産下での妥当な交換時期が分からない。

変種変量生産でも最適な工具交換時期を予測。工具交換回数および工具コストと作業工数を低減！

工作機械から加工条件と加工IoTデータを同期収集し、同一加工条件のトレンド変化を観える化。

Use Case

1

工具交換頻度の低減により年間工具コスト、交換作業工数DOWN

従来年間工具費233万円/工具

138万円/工具

新品工具価格再研価格

導入後

●工具の最適交換による年間工具費削減(例)

129万円（15，000円×86本） 104万円（6，000円×174本）

61.2万円（6，000円×102本）

76.5万円（15，000円×51本）

95万円削減

●工具を定期交換している時のトレンド ●工具の使用限界（摩耗）で交換した時のトレンド

変種変量生産下での最適な工具寿命を決定し、工具管理をTBM（加工回数）からCBM（摩耗状態）に改善。その結果、工具使用回数が170%UP！

従来はTBM（加工回数）交換のため、本来は工具交換実績の負荷最大値近くまで使用できるはずの工具を寿命より早い段階で交換していたことが判明。

同じ工具で製品A・新製品Bの加工を実施。製品Aの製造が多い時は今までの工具交換運用で製品不良が発生しなかった。しかし、新製品Bの生産割合が増加した際に製品不良が発生したため、仕方なく不良発生時の回数を参考に定期交換タイミングを短く見直し設定した。

こんなことありませんか？

従来導入後

1420

1220

1400

1380

1360

1340

1320

1300

1280

1260

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4000

4540

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4360

4300

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加工順


加工異常検知による品質不良流出防止でロスコスト低減

Use Case

2

突発的な工具異常や、前工程の加工異常による品質不良が発生する。

加工直後に、正常時の加工特徴量との変化から“いつもと違う”異常を検知！

●工具欠損を検知（例） ●金型変形による加工異常検知（例）

加工順

加工異常を検知

加工異常検知

加工特徴量

加工順刃欠け検知

加工特徴量

刃欠けを検知

正常加工時の加工特徴量との変化を捉え、異常加工判定のための診断閾値の抽出を支援

加工異常による加工特徴量の急増を検知。刃欠け発生による加工特徴量の急減を検知。

工具の突発不良によって、品質検査するまで大量の不良品を作りこんでしまった。前工程（鋳造）での金型変形の影響を受け、大量の不良品を作りこんでしまった。


Use Case

3

無駄な稼働時間となっている工具折損検知（折れ検）時間をなくしたい。

●平均負荷/仕事量トレンド ●発生中アラーム

工具折損をリアルタイムに検知。工具折損を検知するとアラームメッセージを出力し、シグナルタワー*1を点灯！*1：工作機械に外部異常入力端子が用意されている場合

11/29 11:55:5611/29 11:55:56

閾値

折損検知時間の短縮により生産性が10%以上UP

プログラム1

プログラム2

プログラム3

プログラム28

プログラム29

プログラム30従来

全加工時間12分

10分30秒

折れ検アリ

工具診断のセンサレス化を実現！

センサレス工具折損診断センサレス工具折損診断

導入後

●工具診断によるタクトタイム改善（例）

90秒短縮

・・・

加工IoTデータを活用することで、大幅なタクト改善を実現！

プログラム28

プログラム29

プログラム30

プログラム1

プログラム2

プログラム3 ・・・

加工IoTデータのみで、センサレスの工具折損検知が可能。


加工ごとに折損検知時間が掛かり、タクトタイムに影響を及ぼしている。

iQ Monozukur i　8-9iQ Monozukur i　8-9

「前工程で異常がある」ことが特定できる

新旧さまざまな工作機械に接続可能

一元管理された加工IoTデータ/製造シリアル/加工プログラム（品種）/加工開始･終了時間を元にトレーサビリティに活用できます。加工に係る切削油吐出圧や切削油温度も同時収集可能。

品質規格を外れることがあるが、何が原因か分からない。

各社CNCの通信プロトコルに対応し、粗加工から仕上げ加工まで最大10台の加工データ収集が実現。さまざまな工作機械の工具交換運用の統一化が可能！

接続可能なCNCの機種につきましてはお近くの支社、代理店へお問合せください。

さまざまな工作機械メーカーの新旧機種が混在しているため、データ収集が難しい。

Use Case

4Use Case

5

工作機械

三菱CNC（旧） A社CNC（旧） B社CNC（旧） C社CNC（旧）三菱CNC（新）

プロトコルコンバータ










A社CNC（新）

●同一加工の波形データを重ねることで、　異常加工を明確化！（前工程（粗加工）での過剰切削の原因特定）

・・・正常・・・異常

粗加工仕上げ加工検査

工作機械加工寸法検査装置

診断結果表示

・加工IoTデータ・製造シリアル・加工プログラム（品種）・加工開始/終了時間

GOT2000 MELSEC iQ-R

データ収集・診断加工データの一元管理

収集データ送信

GOT2000 MELSEC iQ-R

各社CNCの通信プロトコルに対応！

最大10台まで接続可能！

加工データの一元管理によるトレーサビリティ活用

確かな工具診断を実現する、データを駆使した多彩な分析技術。

加工負荷の自動抽出

粗加工・仕上げ加工など、さまざまな加工における工具や加工品質をリアルタイムに診断。各種アナログ・ディジタルデータを収集し、収集波形から切削加工負荷に関わるデータのみを自動抽出（データクレンジング）します。さらに、抽出波形から特徴量を自動算出し、診断用統計母集団（学習対象）を生成し、経験値によらない診断閾値の抽出を支援します。統計手法によりデータ収集条件などの設定妥当性も評価できるため、精度の高い診断が可能となります。

従来通りのツールカウンタによる工具交換時の加工特徴量（切削負荷相当）のトレンドから工具ごとの切れ味の違いや摩耗劣化パターンを蓄積しモデル別の工具寿命を決定できます。モデル別の工具寿命を決定することで、工具交換後より当該工具の劣化傾向から、寿命到達までの使用回数を予測し、摩耗状態（CBM）に合わせて寿命まで使い切ることを可能としました。

加工プログラム番号と工具番号の組み合わせを“モデル”とすることで、モデルに含まれる被削材条件やワーク形状、主軸回転数や切込み量・送り量など様々な加工条件下での工具寿命診断を可能とします。そのため、1種類の工具で様々な加工条件で生産されても、モデル別に工具寿命を定め、工具摩耗進行に合わせて劣化予測することで、変種変量生産でも工具診断を可能とします。

工具交換時期の最適化

工具負荷パターン学習

加工特徴量

加工順［TBM（加工回数）］［CBM（摩耗状態）］

加工順

加工特徴量

加工順

工具の摩耗が遅い工具ごとに摩耗が異なる工具の摩耗が早い加工特徴量

加工順加工順

加工特徴量

加工特徴量

・・・同一工具使用期間

・・・工具交換


工作機械の連続収集データ

11：23 11：37 11：39 11：53 15：55 16：09 16：11 16：25 （時間）

・・・不要データ

シリアルA加工

データクレンジングデータクレンジングデータクレンジングデータクレンジングシリアルB加工

シリアルC加工

シリアルD加工

加工負荷電流

工具寿命

使用期間の最適化

従来の使用期間

各データ間の違いが比較できれば、加工異常を即発見！

不要データを除いた加工中データのみを抽出する

工具状態に関係なく使用回数で交換しているため山の高さがバラバラ→寿命まで使用できていない

さまざまな工具摩耗に合わせて最適な工具寿命診断を実施！

工具を寿命まで使用可能となった


シリアルDシリアルCシリアルB

シリアルA

加工負荷電流

加工異常


収集した加工データの短期的な変化を診断

過去の同一モデルの正常加工とエアカットの実績から加工負荷と無負荷を統計的に学習し、異常加工判定のための診断閾値の抽出を支援します。これにより前工程（下地）の変化、設備の変化、被削材（異なるワーク）の変化も含め、”いつもと違う！”を発見してアラーム出力します。

収集したデータ特徴量の短期的なトレンドから工具異常や加工異常を捉え、長期的なトレンドを統計診断することで工作機械の予兆診断を可能とします。工作機械の主軸や送り軸の駆動系が異常の場合、回転制御が不安定化するため、収集した波形形状が安定せず特徴量もバラツキます。そのため、特徴量を一定加工数ごとに標準偏差を求め、偏差値の変化傾向を見ることで、どの軸のバラツキが多くなっているかを確認できるデータを提供します。

加工品質異常判断

加工データ活用

工具寿命が使用可能回数でわかる

工具交換後、工具の切れ味の違いや変種変量生産の状況から工具寿命まであと何回加工できるかの、使用可能回数を予測残回数として表示します。予測残回数の残り数からユーザが運用しやすいように、注意・警告の２段回で異常出力をするよう設定が可能。異常発生時は、外部にも異常出力が可能で、工作機械等に異常表示することもできます。*1

*1　工作機械に外部異常入力端子が用意されている場合

（回）

-σ 　μ　 σ-σ 　μ　 σ-σ　μ　σ

σ σ σ

600ワーク目のヒストグラム 1200ワーク目のヒストグラム 1800ワーク目のヒストグラム

18001200600機械の“ガタ”で徐々に偏差が大きくなる

特徴量

特徴量

特徴量

600加工ごとの偏差


加工順加工順

加工特徴量

加工特徴量

急激な負荷増

ワーク取付不良やワーク品質不良急激な

負荷減工具欠損

工具寿命を予測残回数で表示！工具ごとの使用状態を一覧で管理できる！

過去の同一モデルの実績から負荷上限超過や負荷下限超過を学習


主軸の劣化傾向

工具状態を正確に把握する「みえる化3」と、効率的なタクトタイム改善支援。

寿命まで使い切る工具交換運用を支援診える化

加工データ波形収集、装置状態・診断結果を可視化見える化

各装置の加工データをリアルタイムで収集し、保存・比較することができます。（劣化工具と新品工具の違いを比較可能）

装置状態画面で診断対象装置の加工状態を素早く確認できます。

各装置での工具使用状態確認や工具交換設定ができます。（工具交換タイミングは、アラームで知らせることができます。）

診断アラームや工具交換履歴の電子化や工具交換タイミングの運用を支援します。

トレンドデータの変化から工具の状態を診断観える化

刃折れを検知

予測残回数表示

劣化を予測摩耗状況から工具寿命を予測し、使用できる

「予測残回数」を知らせます。

加工データより特徴量を自動算出し、トレンドデータの変化から工具の状態を診断します。

工具に異常が発生した場合、即座に検知し、加工不良を防止します。

統計分析手法により、各種特徴量を自動算出し、トレンドデータの表示と診断が可能です。


加工条件最適化によるタクト、工具寿命改善改善

同一工具の加工プログラム間で加工状態を比較することで、切削速度、送り量、切込み量などの加工条件を最適化しタクト改善を支援します。

工具にかかる負荷の時間変化を比較することで、最適な加工条件が確認できます。

ニーズに合わせたさまざまな設定が可能設定

装置ごとに、工作機械との交信手段、データクレンジング条件を設定でき、的確な加工状態のデータ収集を可能とします。

加工モデル（工具と加工プログラムで組み合わせされる加工条件）の設定や、診断対象の特徴量が選択できます。

装置ごとの使用工具と工具寿命算出するための各種設定が実施できます。

加工モデルごとに診断対象の特徴量の判定閾値が設定できます。

システム仕様

*1：診断条件により制限があります。

シーケンサCPU高速データロガーユニットCC-Link IE フィールドネットワークマスタ・ローカルユニット

HUBCC-Link IE フィールドネットワーク用HUB


アナログ-ディジタル変換ユニット

増設アナログ-ディジタル変換ユニット

RS-232C通信ケーブル I/Oユニット出力ケーブル

アラーム外部出力

アナログ出力ケーブル

I/OユニットFTPサーバへ

① ② ③

①②

③

GOT

工作機械

収集インタフェース

ドライブユニット（サーボ・インバータ）

リモートI/Oユニット（工作機械接点入出力）

制御ユニット※(CNC)

システム構成図

※他社CNC接続する場合、当社支社または支店にお問い合わせください。

Ethernet アナログ出力ケーブルI/Oユニット出力ケーブルCC-Link IE フィールドネットワーク

RS-232C通信ケーブル

ソフトウェア

*1：当社支社または支店にお問い合わせください。*2：接続するCNC装置の台数分必要です。 *3：オプションのため、外部の入出力機器と接続する場合は、使用する入出力の点数にあわせて機器および台数を選定してください。*4：接続する機器の電源容量に応じて、適切な電源を選定してください。

※立ち上げに利用するソフトウェアです。

機器


パッケージ構成品

FAアプリケーションパッケージ

製品に同梱されている「ライセンスキー申請手順書」を参照ください。

製品に同梱されている「プロダクトID」と、ご使用になるシーケンサCPUの「シリアル番号」を入力してください。

1営業日以内をめどに、メールにて送付されます。

GOTの“ライセンスキー登録”ウィンドウから、ライセンスキーの登録を行います。

発行されたライセンスキーは、申請時に入力されたシリアル番号のハードウェアでのみ使用できます。(他のハードウェアでは使用できませんのでご注意ください)

＊１：ライセンスの対応最大接続数

ライセンスキー認証の流れ

パートナー製品（CNC接続用プロトコルコンバータ）


海外向けFANUC CNC対応ゲートウェイ三菱電機CNC対応ゲートウェイ

●機器設置、配線●装置パラメータ（交信手段、データ収集条件など）設定、診断モデルの登録●データ収集準備のための試運転確認●診断閾値抽出のためのデータ収集（5回～10回の工具交換を含むデータ収集：約1ケ月）

●診断対象装置、加工、工具の選定●システム構成の決定、設置環境の確保

●収集データから設定妥当性の確認●トレンドデータから診断閾値を算出●算出閾値の設定

●運用開始（装置状態の確認）●工具摩耗診断、工具欠損診断●診断結果アラームに応じて工具交換●閾値の見直し●タクト改善支援機能による加工プログラムの最適化

導入までの流れ

三菱電機システムサービス株式会社

三菱電機エンジニアリング株式会社

SIパートナー


e-F@ctory、iQ Monozukuri、MELSEC、MELSOFT、GOT、CC-Link IE は三菱電機株式会社の日本およびその他の国における商標、

または登録商標です。

用語説明

●ご使用の前に取扱説明書をよくお読みの上、　正しくお使いください。

安全に関するご注意

三菱電機株式会社名古屋製作所は、環境マネジメントシステム ISO14001、及び品質システム ISO9001の認証取得工場です。

2020年3月作成

本品のうち、外為法に定める規制品（貨物・技術）を輸出する場合は、経済産業大臣の許可が必要です。When exporting any of the products or related technologies described in this catalogue, you must obtain an export license if it is subject to Japanese Export Control Law.

GLOBAL PARTNER. LOCAL FRIEND お問い合わせは下記へどうぞ本社機器営業部〒110-0016東京都台東区台東1-30-7(秋葉原アイマークビル)

(03)5812-1470

北海道支社〒060-8693札幌市中央区北二条西4-1(北海道ビル)

（011）212-3794

東北支社〒980-0013仙台市青葉区花京院1-1-20(花京院スクエア)

（022）216-4546

関越支社〒330-6034さいたま市中央区新都心11-2(明治安田生命さいたま新都心ビル)

（048）600-5835

新潟支店〒950-8504新潟市中央区東大通1-4-1(マルタケビル)

（025）241-7227

神奈川支社〒220-8118横浜市西区みなとみらい2-2-1(横浜ランドマークタワー)

（045）224-2624

北陸支社〒920-0031金沢市広岡3-1-1(金沢パークビル)

（076）233-5502

中部支社〒450-6423名古屋市中村区名駅3-28-12(大名古屋ビルヂング)

（052）565-3385

豊田支店〒471-0034豊田市小坂本町1-5-10(矢作豊田ビル)

（0565）34-4112

関西支社〒530-8206大阪市北区大深町4-20(グランフロント大阪タワーA)

（06）6486-4125

九州支社〒810-8686福岡市中央区天神2-12-1(天神ビル)

（092）721-2247

中国支社〒730-8657広島市中区中町7-32(ニッセイ広島ビル)

（082）248-5348

四国支社〒760-8654高松市寿町1-1-8(日本生命高松駅前ビル)

（087）825-0055

この印刷物は、2020年3月の発行です。なお、この印刷物に掲載した内容は、改善のために予告なく変更する場合がありますので、ご採用の節には、事前に弊社までお問い合わせください。本パッケージは量産加工向けで、金型製造での単品加工など刃先の劣化が確認できない場合があります。導入効果は社内実績で、効果を保証するものではありません。データ収集に際して工作機械にシステムを接続する際は工作機械メーカに確認ください。本製品は接続を保証するものではありません。

L（名）16070-A 2003（IP）

faアプリケーションパッケージ iq monozukuri 工作機械工具...

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