ＣＮＣ切削加工モニタリング・制御装置

オプティミル

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オプティミル　仕様

CNC統合実績例

オプティミル　Q＆A

商品特長

■リアルタイム適応制御で大幅に加工時間を短縮します。

設定された加工プログラムをベースに、切削負荷に応じ送りオーバーライドを自動切換えします。工具の能力（セットアップ時のパラメーターの入力に基づく）に合わせて負荷が大きい部分では送り速度を下げ、負荷が小さい部分では送り速度を上げます。

特に切削負荷の変動が大きい加工や、負荷が大きい部分があり、送り速度を控えめに設定せざるを得ない加工において、加工時間を大幅に短縮します。（２０％〜２５％以上）また、実際の負荷を検知して制御しますので、ワークのばらつきにも対応可能です。

■エアーカットの時間を短縮します。

オプティミルXLは、切削/非切削を識別します。エアーカット時には無負荷と認識し、設定されたプログラム以上の送り速度にすることが可能です。切削開始までのアプローチが長く設けられている場合や、ワークのばらつきで切り粉を排出していないときは、エアーカットの認識になります。

■工具に無理な負担を掛けません。

基本的な工具・加工条件を入力することで、それぞれの工具能力を演算します。これを基準にリアルタイム適応制御しますので、工具に無理な負担を掛ず、工具保護を図ります。 制御中においては、3ms間隔で主軸負荷を検知し、12ms毎に負荷の変動を見て、切削か非切削かの判断をしています。ここで切削中と認識された場合、インパクトの部分では12ms (オプティターン20ms) の反応速度で、送り速度をプログラム以下まで落とし、切削中においては100ms毎に送り速度を切換えます。 工具がワークに切り込んだ瞬間、またはワークの径が急激に変化する時点等で過負荷状況になると、送り速度は瞬時に下げられ、工具の破損を防止します。

■操作性が簡単です。

工具の基本的な情報（オプティミルの場合、工具タイプ、工具径、刃数、プログラム上の送り速度/回転数、ワーク材質の6つのみ）を入力することにより、その工具における最大許容負荷値（工具にどこまで負荷を掛けることができるか）を独自の演算装置にて計算します。

従来の適応制御とは異なり、上限/下限の設定を作業者が行う必要はありませんので、操作性は極めて簡単です。さらに学習法（加工負荷を学習させ制御させる方法）も利用でき、特殊な工具やワーク材質の加工にも対応可能です。

■あらゆるCNC工作機械に簡単にインストールできます。

取り付けの機械を選びませんので、あらゆるCNC工作機械に後付けが可能です。マシンニングセンター用、CNC旋盤用、ガンドリル用の3タイプがラインナップしており、様々なアプリケーションで効果を発揮します。 また設置・調整まで1日で完了しますので、スムーズに導入頂けます。

フライス加工において、
適応制御システムにてＣＮＣ機の実際に加工している主軸スピンドルのモーターの負荷をリアルタイムに測定します。
負荷に応じて送り速度を瞬時に調節する為、加工時間の短縮や工具保護などに役立ちます。
例えば、加工負荷が小さい時は送り速度を速く、 負荷の大きい時には送り速度を落として最適調整します。　

１.切削時間の短縮化...最大４０％まで短縮した実績があります。
２.工具破損の防止...負荷に応じて送り速度を調節するため工具の破損を防ぎます。
３.工具破損の検出...オプションパラメーターを使用します。（Tool　Break）
　量産加工時に負荷のパターンを覚え込ませます。
４.工具の過負荷検出...オプションパラメーターを使用します。（Overload）
　送りを止めるタイミングを細かく設定出来ます。
５.スピンドルの過負荷検出...オプションパラメーターを使用します。（Overload）
　スピンドルを保護します。
６.工具状態の監視（摩耗検知）...オプションパラメーターを使用します。（Tool　Wear）
　量産加工時に磨耗状態を数値でお知らせします。

＊ ３.工具破損検出（Tool　Break）と６.工具状態の監視（Tool　Wear）はセッティング時に事前に切削して
　　 状況を記憶させる必要があります。
　　 特に６の工具状態を監視させるためには前もって摩耗した工具で加工をし、その加工パターンを記憶させます。

基本的に荒加工、中仕上げ加工に使用します。
逆に仕上げ加工で使用した場合は負荷が小さいため時間短縮のメリットも無く、 面粗度にも悪影響がでます。

｢ＯｐｔｉＭｉｌ」の操作方法には｢Ｐｒｅｓｅｔ（自動）」及び｢Ｔｅａｃｈｉｎｇ（ティーチング）」の２つがあります。

（１）｢Ｐｒｅｓｅｔ（自動）」方式は｢ＯｐｔｉＭｉｌ」の標準的な操作方法でパラメーターに沿って入力していきます。
１. 工具のタイプエンドミル、フェイスミル、ドリルなどの形状や工具の材質、ソリッドかインサートかなどを入力
２.工具の直径
３.工具の刃数
４.送り速度ＮＣプログラムに入力されている送り速度
５.主軸速度ＮＣプログラムに入力されている主軸速度
６.被削材

上記以外の特殊な工具、被削材の加工には｢Ｔｅａｃｈｉｎｇ（ティーチング）」によって｢ＯｐｔｉＭｉｌ」に学習させます。

（２）｢Ｔｅａｃｈｉｎｇ（ティーチング）」方式はユーザー入力のパラメーターに加え、
　　　実際の切削状態を記憶させて制御を行う方法です。
　　　まず｢Ｌｅａｒｎｉｎｇ（学習）」モードで一度、実際に加工し、切削工程の負荷パターンを監視し、記憶させます。
　　　記憶させた情報は｢Ｂｙ　Ｌｅａｒｎｉｎｇ（学習による運転）」モードで応用されます。

＊　スローアウェイドリルやガンドリルなどは学習モードでの運転になります。
　　また、治具がワークをしっかりと固定できない場合にも使用して下さい。

通常、電圧の負荷信号で読み取ります。それが出来ない場合は電流から取ります。
（普通、制御盤に取りつけてあるロードセンサーから取ります。）

個々の機械に対するキャリブレーションは、｢ＯｐｔｉＭｉｌ」を設置するときに指定された被削材（アルミか鉄の生材）と
工具で指定された加工条件で行います。
これにより、各機械特有の係数を読み取り、記憶するので、どのようなＣＮＣ機でも対応出来ます。

ほとんどのユーザーは機械や刃具の安全を考えて送り速度を設定してあるので｢ＯｐｔｉＭｉｌ」を使用することで加工時間は短縮されます。 ただ、現状が非常に高い送りで加工している場合はその限りではありません。

工作機械メーカーのシステムは機械の保護を考えているため、最大負荷を設定し、それを超えると止まる様になっています。
また｢ＯｐｔｉＭｉｌ」の様に｢Ｐｒｅｓｅｔ（自動）」方式が無く、例えばφ１０とφ１００との違いが無いものもあります。
負荷の設定もひとつひとつ加工し条件を出す必要があります。

ほとんど｢Ｐｒｅｓｅｔ」モードの入力で対応出来ます。
学習（Ｔｅａｃｈｉｎｇ）させる場合には典型的な加工を１パス（穴あけなら１つの穴）を加工すればＯＫです。

通常ＬＥＤランプを点灯させますがオプションパラメーターの｢Ｏｖｅｒｌｏａｄ｣の設定によって送り速度の停止も可能です。

メーカーであるオ−マット社は１９９３年に設立されましたが現在までにヨーロッパ、アメリカを中心に
１０００台以上の販売実績があります。
ユーザーは（米）キャタピラー、ロッキード（欧）ベンツ、ロールスロイス、フォルクスワーゲン、オペル、イスカル、
航空機関係です。

ワークに当たった瞬間に、ＮＣにプログラムされている送り速度より下がり、刃物径の半径分ほど削ってから
徐々に送りが上がっていきます。
エアーカット中の送り速度の上限値もそれぞれの工具に対して設定が可能です。

一概には言えません。
（大きなパワーのモーターと小さなパワーのモーターでは小径の刃具のとらえ方は違ってくるため）基本的には小径の工具は
負荷が小さいため、とらえにくいと考えて下さい。

加工プログラムの中で工具別に｢ＯｐｔｉＭｉｌ」の作動をＯＮ、ＯＦＦ可能なので仕上げ加工時にはＮＣプログラムのまま
送り速度で加工出来ます。

オペレーション・データ・ベース（Ｏ.Ｄ.Ｂ.）を使用すればパソコンベースのプログラムを使用し
｢ＯｐｔｉＭｉｌ｣との間でデータの入力、保存及び通信を行うことが出来ます。
ただし、この方法には別売オプション（データ・ロガ・モジュール）のロガか、RS232C経由でデータ送受を行います。

1 サイクル時間の最小化

OMATIVE ACM によって、従来のようにCNC 工作機械が最悪の負荷条件に想定して
あらかじめプログラムされた送り速度に縛られるといった必要がなくなります。
OMATIVEACMのユニークなエキスパートシステムが実際のスピンドル負荷を監視し、
それぞれの切削工具と被切削材料に応じた最適な送り速度を計算し、リアルタイムで切削送りを調整します。
スピンドル負荷が小さければ送り速度を速め、スピンドル負荷が大きければ速度を下げます。
その結果、特に負荷変動の激しい荒加工と中仕上げ加工において、
スピンドル、工具およびワークの破損を防止すると同時にサイクル時間が大幅に短縮されます。

2 工具破損防止

OMATIVE ACMはリアルタイムに工具負荷と切削条件に応じた切削送り速度に自動調整します。
工具の過負荷時には自動的にシステム内部のエキスパートシステムによって計算された工具許容負荷まで送り速度を下げ、
必要があれば｢フィードホールド｣を作動させます。
過負荷状態が過ぎるとシステムは再び許容最大レベルまで送り速度を上げます。
また、工具過負荷状態の時に自動的に工作機械を停止するようにシステムをカスタマイズするも可能です。

3　スピンドルドライブ保護

オプティミル、オプティドリル及びオプティモニターはスピンドル負荷が工具の最大許容値に近づくと、
そのことを検知して工作機械を停止させ、主軸と工作機械の破損を防止しアラームを表示します。
オプティターンは切削負荷が主軸の最大許容負荷値に達した場合、それを検知し、
送りを切削負荷が許容範囲の中に収まるまで下げます。
切削負荷が許容範囲内の場合は、オプティターンは最大許容負荷値に達するまで送り速度を上げます。

4 工具磨耗補正のための自動送り調整

工具が磨耗するにしたがってスピンドル負荷は増大するため、OMATIVE ACMのリアルタイム送り制御機能が自動的に工具磨耗による負荷の増大を補正した送り速度に調整します。
OMATIVE ACMを使用するに当たって、NCプログラマーは送り速度を控えめにプログラムする必要はありません。新品の工具と同じ条件で送り速度のプログラムをすることが可能です。実際の切削において、適応制御は加工経過を通じて自動的に工具磨耗を補正します。工具磨耗のためにサイクル時間の短縮を妥協することはありません。

5 　工具磨耗のモニター

OMATIVE ACM は最初のワークを切削する間に生産工程での工具磨耗をモニターし学習します。OMATIVE ACMはその後のワークを加工する間継続的に切削工具の状態をモニタリングし、工具磨耗の程度を最大許容磨耗に対するパーセンテージとして表示します。現在の加工の終りにオペレータは磨耗した工具を交換する必要について注意を促されます。オプティドリルも同様に、現在実行中の.穴あけ加工サイクルの最後に工具を交換するようにオペレータの注意を促すことができます。

6 工具破損検知

量産品における最初のワークの加工時に、工具破損を検知する為に必要な正常な負荷状態を学習します。それ以後のワークの加工中に工具が破損した場合、OMATIVE ACMは即座に工具破損アラームで反応し、工作機械の動作を停止させます。

7 工具過負荷検知

切削中に使用している工具負荷が過負荷「警告」上限値に達した時、OMATIVE ACM はOverload LED を点灯することによるアラームを発します。これにより、適時な工具交換、送り速度の補正などの是正措置を可能にしてくれます。
オプティモニターを使用している時に、「過負荷警告」レベルについては処置を行わず、実際の工具負荷が「過負荷停止」に達した場合、オプティモニターは工作機械の動作を停止させます。

8 工具寿命延長

OMATIVE ACM は過剰な負荷条件下では送り速度を引き下げますが、そのことによって余分な工具磨耗をなくし、その結果多くの用途において工具寿命を延ばします。

9 切削パワーのモニタリング

OMATIVE ACM は常に実際の切削状態のパワーを表示します。表示されている切削パワーはスピンドルモーターのパワーのパーセンテージで示されます。PCベースのユーザーインターフェイスのバージョンでは動的に変化するパワーをグラフで表示します。

10 工具性能の統計

OMATIVE ACMは全ての使用された工具についての加工結果データを蓄積します。これらのデータには最適化による場合とそうでない場合での切削時間、切削中に計測された工具磨耗と最低送り速度オーバーライドなどが含まれます。これらのデータは全ての完了した操作について、現在進行中の操作を中断すること無くいつでも画面に表示することができます。PCベースのユーザーインターフェイスのバージョンでは、工具磨耗以外は、全て現在実行中の操作に対してもリアルタイムで表示されます。
より詳細な生産統計はPCベースのOMATIVE-Pro ソフトウェア製品によって取得することができます。

11 クーラントフローのモニタリング

工作機械が適切なクーラントフローセンサー（多くの場合、工作機械メーカーから入手可能です）に適合していれば、OMATIVE ACM が継続的にクーラントフロー状態をモニタリングするように設定することができます。ユーザーは切削操作中に維持したいクーラントフローの状態を設定することができます。クーラントフローがモニタリング中に中止されればシステムは工作機械を停止します。　

12 代替工具ステーション

工具が磨耗した場合、システムはアラームを表示することに加えてこの状態を示すインフォメーションを出力します。自動工具交換が望ましい場合、工作機械メーカーによりその出力されたインフォメーションを使用してCNCにある代替工具ステーションを稼動させることができます。

13　最適化、モニタリング、またはイベントロギングのみ

ユーザーはここで各工具の制御について、最適化（リアルタイムでの送り調整）、モニタリング（保護のみを提供）または後でPCにアップロードするためのイベントロギングのみを実行することを選択することができます。この機能でシステムは常に以下の ような加工の向上に貢献することができます。
・荒削り及び中仕上げ加工における時間の短縮と工具保護
・仕上げ加工における工具保護及び加工モニタリング
・全ての加工を通じてのイベントロギング　

14 ジョブ／操作

操作は定義されたジョブにまとめることができるので、各NCプログラムにマッチした各々の操作の組み合わせについて独自の設定をすることが認められます。システムは２つの階層で構成されます。
・ ジョブ
・ 操作
必要な工具と操作に基づく別のジョブが定義された場合、工作機械のオペレータは該当するジョブナンバーを呼び出しを行うのみとなります。

■どうしてオプティミルという適応制御装置が必要なのか？

最近では「適応制御」という言葉をよく耳にする方もいらっしゃるかと思います。ＣＮＣ工作機のオプションや先読み機能、ＣＡＭによる上適応制御機能など様々です。これら多種多様の機能を既にお使いの方の中には、オプティミルは必要ではないとお考えになる方もいらっしゃいます。そこで最初に、オプティミルとそれら適応制御機能の違いを説明しなければならないかと思います。

■工作機のオプション機能とオプティミル

まずＮＣ工作機メーカーの適応制御は「機械を保護すること」が最大の目的で開発されていると言えます。あらかじめ設定した負荷の最大許容値を上回る状態の過負荷（オーバーロード）時に、機械を中断させる訳です。この最大許容値も今までの経験から割り出したものとなり、どうしても工作機を最優先した過保護的な設定になりがちです。それに対してオプティミルは「工具能力を最大限まで引き出すこと」をねらいとしています。

■先読み機能とオプティミル

先読み機能はあくまでも形状からの最適化にすぎません。また機能としてもコーナー部において減速させることを目的として作られたものが多く、オプティミルのようにリアルタイムで検知した加工負荷は全く考慮されません。

■ＣＡＭによる適応制御機能とオプティミルXL

上記の先読み機能との比較と類似しますが、ＣＡＭの場合もあくまでも形状を予測した最適化にすぎず、実負荷での最適化は行なっていません。 つまり、同一ツール、同一ワーク、同一加工であれば、突発的な負荷変動に全く対応出来ないのです。

オプティミルXLではあくまでも、検知する実負荷をベースに制御しますので、工具磨耗状態、ワーク硬度のばらつきにも柔軟に対応し、継続的な制御を行なっています。また工具磨耗状態のモニタリング、工具破損防止などＣＡＭ最適化機能には含まれない機能をオプティミルXLは持っています。

■適応制御装置とは

NCによる機械加工において、その負荷に応じて「送り速度」をリアルタイムに最適化し、工具と機械の能力を最大限に発揮させる制御です。

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