ウィンタートゥール，2020年4月 —— インダストリー4.0とスマートファクトリーを実現するためには、圧電式を用いた測定チェーンのデジタル化が求められます。キスラーは、maXYmos工程監視システムなどの必要コンポーネントを絶えず開発することと並んで、IO-Linkに対応した新しいmICAデジタルチャージアンプなどの革新的な技術を提供します。
多くの産業では、圧力、力、トルク、加速度は、水晶圧電式センサを使用して測定されてきました。これは、1950年のアナログチャージアンプの発明により可能になりました。チャージアンプは水晶圧電素子の微弱な電荷を、一般的な測定信号に変換します。 時代が移り変わり、自動化とデジタル化の進展に伴い、生産工程のセンサはますます重要になり、インダストリー4.0において信頼できるデータ提供は必要不可欠となっています。
圧電式測定チェーンの中心的なコンポーネントとしてチャージアンプも新しい条件や要件に適合させる必要があります。アナログ測定信号をデジタルデータに直接変換することは、Industry4.0でのインテリジェントな測定チェーンへの重要なステップです。チャージアンプのデジタル化は、アナログ技術と比較しても有利です。上位の情報システムと連続的に情報交換ができ、追加のコンポーネントは必要ありません。さらに優れているのは、アナログ信号で発生する誘導結合や静電結合による干渉は、アンプでアナログ信号をデジタル化することにより排除することができます。
キスラーはdICA（デジタル産業用チャージアンプ）により、このようなソリューションを世界で初めて提供しました。デジタルチャージアンプ5074Aは、産業用イーサネット経由で通信し、20～1,000,000pCの非常に広い測定範囲に対応します。最大4チャンネルまで対応し、柔軟で高度な制御を提供します。各チャネルは個別に制御できるため、1つのdICAで異なるプロセスを並行して時間的に正確に制御することができます。とりわけ、このチャージアンプは1チャンネルあたり最高50kSpsのサンプリング速度で動作し、100μsまでのサイクルタイムで測定データをリアルタイムで伝送します。
ロボットアームなどの可動オートメーションテクノロジーでセンサを使用する場合、すべての追加コンポーネントのサイズと重量が付加されることになります。このため、アナログチャージアンプと比較してハードウェアを節約でき、より小型で軽量なデジタルチャージアンプが求められます。 さらに、このようなアプリケーションでは、多くの場合、高い転送速度や、広い測定範囲、多くのチャネルは必須ではありません。 キスラーは、特にこのような用途向けに5074Aの代替として5028Aのチャージアンプを開発しました。1つの測定チャンネルで、コンパクトで軽量であるだけでなく、IO-Linkを介して効率的に通信します。
IO-Linkにより、mICA（産業用小型チャージアンプ）をデジタルアーキテクチャにシームレスに統合できます。 アナログとデジタルの両方のインターフェースを備えており、デジタルを介して直接データにアクセスできます。 IO-Linkにより、システムが変更された場合に新しいパラメーターを直接転送することができます。 測定曲線が歪まないように、チャージアンプのサイクル時間は上位システムのサイクル時間と一致させる必要があることに注意してください。 デジタル動作では、mICAは0.6 msのサイクル時間を達成するため、ほとんどの産業用アプリケーションに十分な速度です。 ユーザーが非常に高速なプロセスを記録または制御するためにより高い伝送速度を必要とする場合、アナログモードでこれを行うことができます。この場合、mICAをリセット/オペレート信号によって制御できます。
2つのデジタルチャージアンプ5074Aおよび5028Aにより、キスラーは新境地を切り開きました。 これにより、これまで技術的・経済的に実現困難であったような多くの分野で測定チェーンのデジタル化を達成できます。 完全なデジタル動作で高速なdICAや、コンパクトで柔軟性のあるmICAにより、未来のスマートファクトリーとインダストリー4.0向けのデジタル測定テクノロジーソリューションを実現します。
そのイメージはセンサデータを用いてプロセスを可視化し、必要に応じて再調整できる測定システムと似ています。キスラーのmaXYmos工程監視システムは、数多くの業界において多様なアプリケーションに対応する標準として位置づけられています。例としてコネクタおよび医療機器の組立、自動車部品の生産などが挙げられます。maXYmosの3つのバリエーション、BL（Basic Level）、TL（Top Level）およびNC（Numeric Control）は、それぞれ手作業によるワークステーションおよび高度に自動化された製造ラインでの使用に適しています。
maXYmosは、2つの変数（XとY – 多くの場合、力／変位または力／時間）を相関させ、ユーザーが選択可能な評価基準を使用して、これらのプロファイルが機械加工または製造プロセスの要件に合致しているかチェックすることができます。この情報によってプロセスの透明性と信頼性が著しく向上します。これはセンサによって提供されるデータに基づき、ユーザーはプロセスを最適化し、（たとえば）良品・不良品の自動選別を設定することができます。メリット：製品品質と資源効率性および費用対効果の向上。
TLおよびNCバリエーションでは、最新バージョンのmaXYmos（1.7）で初めてOPC UAに対応し、データの一貫性と上位システムとのネットワーク接続性が著しく向上しています。1つの製品サイクルに関係するデータは専用のOPC UAイベントに保存されます。これはデータの一貫性を確保するうえで重要な要素です。maXYmosは、機械の制御系と直接通信を行い、不良品の完全自動選別などの機能が可能です。特に高度に自動化された生産セルにmaXYmosを設置した場合に大きなメリットがあります。
キスラーの工程監視システムの開発作業は決してとどまることがありません。最近、医療機器分野向けに特別に設計された新しいバージョンが発表されました。それはmaXYmosTL MLです。このバージョンは小さな力の測定範囲に合わせて特別に最適化されており、FDA準拠のユーザー管理を備え、プロセスに対するすべての変更を追跡することができます。
maXYmosシリーズの最新の工程監視システムならびにdICAおよびmICAデジタルチャージアンプにより、キスラーはお客様の工業生産を最適化する範囲と可能性をより一層押し広げます。現在進めている圧電式センサの測定チェーンのデジタル化が、キスラーの今後の開発の中心となります。工業生産において測定技術を適用することで、より多くの付加価値をもたらすことをひとつの目標としています。