ネジの製造品質を確保し、金型の損傷を予防するには?
実績|ネジの製造品質を確保し、金型の損傷を予防するには?ネジの連続金型と設備の稼働率は、ネジ製造工場の生産能力に大きく影響を与えます。ネジの製造品質を確保し、金型の損傷を予防するにはどうすればよいのでしょうか?
ネジと金型
小さな部品、大きな役割
目立たない小さなネジですが、日常のさまざまな物や機械に広く使用されています。工場内では、小型機械から大型設備までネジが不可欠であり、ネジの品質は多くの業界や用途において重要な役割を果たします。見た目は小さいものの、製造プロセスの効率、製品性能、最終的な安全性に大きな影響を与えます。
ネジを製造するための連続金型と設備の稼働率は、ネジ製造工場の生産能力に深く関わっています。金型の状態はネジの品質にも影響を与えるため、ネジの製造品質を確保し、金型の損傷を予防し、不良品の発生や再加工のリスクを低減するにはどうすればよいのでしょうか?
ネジのねじ山(スレッド)
ネジのねじ山(スレッド)は、物体同士を固定するための構造であり、ボルト、ナット、ネジ穴の接続に用いられます。ねじ山の設計と品質は、締結の強度、トルク伝達、および密閉性に直接影響を与えます。また、ねじ山の品質は、トルクの分散と伝達にも関係します。機械的な用途では、ネジは異なる程度のねじれ力を受けるため、力を均等に分散させることが重要です。適切なねじ山設計は、破損や変形を防ぎ、構造の安定性と信頼性を確保します。
ネジのねじ山を加工する方法はさまざまで、旋削、フライス加工、転造、押出し、タップ加工、ダイス加工、研削などがあります。今回の監視対象は、ネジの転造加工におけるローリング加工法です。
ネジの転造加工
ネジの転造加工(ローリング加工)とは、塑性変形の原理を利用し、材料に圧力を加えてねじ山を成形する工法です。通常、ネジやボルトなど大量生産が必要な製品の製造に適用されます。この工法では、塑性変形により材料が無駄なく活用され、加工時に切り屑が発生しません。そのため、高強度・高精度のネジが得られ、大量生産にも適しています。
解決策と監視方法
VMS-ML 機械学習インテリジェント監視システム
センサーを金型に近い位置に設置し、VMS-ML 機械学習インテリジェント監視システムを活用して、正常な動作の振動信号を学習し、評価・比較を行います。このシステムを活用することで、金型の状態を把握し、長期的な測定データをトレンド化することで、金型の摩耗や交換の適切なタイミングを特定します。これにより、大量の不良品の発生を防ぎ、再加工のリスクを低減できます。
測定状況
正確な動作信号を学習基準として確立

加工時の動的信号の類似度変化による異常検出

特性トレンドグラフ

類似度トレンドグラフ、赤線は摩耗した金型の交換時点。

周波数超過回数トレンドグラフ、赤線は摩耗した金型の交換時点。

SOA値トレンドグラフ、赤線は摩耗した金型の交換時点。

周波数類似度トレンドグラフ、赤線は摩耗した金型の交換時点。
測定結論
この連続プレス設備は、1日最大で 43,200 本のネジを高効率で生産することが可能です。1本あたりの加工単価は約 0.3 NTD であるため、1日の生産価値は約 12,960 NTD になります。2週間(10日)ごとの出荷価値は約 129,600 NTD で、約 10 台の連続プレス機が稼働しています。各金型の価値は約 120 万~150 万 NTD に相当し、1日の総生産価値は 1,296,000 NTD を超えます。
最適化項目 | 説明 | KPI 効果 |
---|---|---|
手動検査の削減 | アラームによる振り分けを導入し、検査員を 3 名から 1 名に削減 | 2 名分の人件費、年間約 1,250,000 NTD 削減 |
生産ラインの稼働率向上 | 正常な刃具は摩耗した刃具に比べて良品率が 2.69 倍向上 | 5 日間のバッチ生産価値:約 400,000 NTD |
金型損傷の予防 | 軽微な損傷時に修復を行うことで金型の延命を図る | 1 回の修理で防げる損害額:約 1,200,000 NTD |
予期しない停止の防止 | 設備の修復には約 2~3 日かかる | 稼働停止による生産損失:約 400,000 NTD |
システム監視は、トレンドグラフを通じて金型の交換時期を把握するだけでなく、設備の損傷を防ぎ、良好な稼働率を維持することで、工場全体に大きな利益をもたらします。
VMS-ML 機械学習