KR0181665B1 - 프레스장치용 공구류의 사용횟수 관리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 작업기계의 작업부분에 의해 직접 스위치류를 작동시키는 일이 없이 사용횟수를 카운트 할 수 있고, 프레스장치등에의 부착부위나 부착방법에도 제약이 없으며, 수명이 길고, 다수의 공구류의 사용 기간을 관리하는 사용횟수 관리장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 진동압전 변환소자(8), 그 소자에 의한 검출신호로 부터 프레스작업등의 고유진동을 식별하는 검지회로(9), 그 검지회로에 의해 검출한 신호를 계수하는 계수회로, 소정 프레스 작업공정에 사용하는 공구의 데이터를 기억하는 기억장치, 그 공구의 데이터에 대응하는 상기 계수치를 기억하는 기억장치 및 그 공구의 사용횟수를 프린트하는 프린트장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 코킹작업등의 프레스장치용 공구류의 사용횟수 관리장치로 구성하고, 피에조효과를 이용한 압전 변환소자에 의해 프레스작업시의 진동 충격을 고유의 전압변동으로 하여 검출하고, 그 고유의 분압변동 패턴에 의해 프레스장치 작동시의 기계 고유의 진동이나 충격을 식별하여 계수하고, 계수한 공구의 사용횟수를 액정표시기에 의해 표시하고, 혹은 기억하여 필요에 따라 공구마다 프린트 아웃하는 것이다.

Description

프레스장치용 공구류의 사용횟수 관리장치

제1도는 본 발명의 실시예인 압전변환소자에 의해 검출한 프레스 장치에 의한 어플리케이터의 1회의 상하동작으로 부터 발생한 전압파형을 나타내는 관계도.

제2도는 같은 프레스장치에 어플리케이터를 장착한 와이어 하니스 단자의 압착 기구의 정면도.

제3도는 같은 압전변환소자, 검출회로, 계수회로, 리세트, 기억장치, CRT표시기, 프린트장치, 표시회로 및 액정표시로 포함한 시스템 블록도.

제4도는 같은 압전변환소자, 자여형 리미트 엠프회로, 센거검출회로, 리세트회로를 나타내는 회로도.

제5도는 자여형 리미트 앰프부의 등가회로.

제6도는 피에조소자에 일반적인 진동이 가해졌을때의 발생하는 교류전압 변화를 나타내는 도면.

제7도는 자여형 리미트 앰프회로의 작용에 의한 전압파형이 신호처리 내용을 나타내는 도면.

제8도는 검출회로부에 의한 신호처리 타임차트.

제9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사용횟수 관리장치도 개략도.

제10도는 제9도의 사용횟수 관리장치의 어플리케이터에 부착하는 예를 나타내는 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프레스장치 2 : 크랭크 샤프트

3 : 어플리케이터 4 :와이어 하니스 선재의 단말

5 : 단자

6 : 압전변환소자 및 검출회로부 분리타입의 블록도

7 : 케이스 일체화 타입의 불록도

8 : 압전변환소자 9 : 검출회로

10 : 압전변환소자 및 센서검출 회로도

11 : 외부 리세트 수신회로 12 : 외부 리세트 발신회로

13 : 자여형 리미트 앰프회로 14 : 피에조소자 발생전압 파형

15 : 10 밀리초 블록파 16 : 85 밀리초 블록파

17 : 200 밀리초 불록파 18 : 액정표시기

19 : 흡착 마그넷

본 발명은 와이어 하니스(wire harness)단자의 압착작업에 이용하는 어플리케이터등의 프레스장치의 공구나 시어링 가공등에 이용하는 공구류의 사용 횟수를 카운트로 하여 그 공구의 수명에 대응한 사용기간의 관리를 행하는 수단에 관한 것이다.

와이어 하니스단자의 압착작업에 이용하는 프레스장치의 어플레케이터나 시어링 가공등에 이용하는 공구류는 장기간 사용하면 마모등이나 변형에 의해 정확한 가공이 불가능해지기 때문에 그 수명에 대응하는 일정 횟수 이상을 사용한 공구는 교환할 필요가 있는데, 이들 사용횟수는 일상 기록으로 취해 체크하는 것은 곤란하며, 게다가 가공부품마다 다른 공구를 사용하여 이것을 작업 스케줄마다 빈번히 교환하여 사용하고 있기 때문에 그 내용 기간의 관리는 곤란하였다.

따라서, 이들의 공구류의 수명 체크수단으로서, 리미트 스위치나 리드 스위치를 이용한 카운터로 사용횟수를 체크하는 것이 일부에서 시도되고 있는데, 이것은 모두 프레스장치의 작동부분에 의해 스위치류를 작동시키는 구조이기 때문에, 부착부, 형상, 및 배선 등의 사양에 일정한 제약이 있고, 또한 기계적 동작에 따르기 때문에 충분한 수명을 갖고 있지 않다.

본 발명은 이들의 과제를 해결하기 위해, 작업기계의 작동부분에 의해 직접 스위치류를 작동시키지 않고 사용횟수를 카운트할 수 있으며, 프레스장치등으로의 부착부위나 부착방법에도 제약이 없으며 수령이 긴 공구류의 사용 기간을 관리하는 사용 횟수 관리장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 , 진동압전 변환소자, 그 소자에 의한 검출신호로 부터 프레스작업등의 고유진동을 식별하는 검지회로, 그 검지회로에 의해 검출한 신호를 계수하는 계수회로, 소징 프레스작업 공정에 사용하는 공구의 데이터를 기억하는 기억장치, 그 공구의 데이터에 대응하여 상기 계수치를 기억하는 기억장치, 및 그 공구의 사용횟수를 프린트하는 프린트장치로 구성되어 코킹작업등에 사용되는 프레스장치용 공구류의 사용횟수를 관리하는 장치로 구성되어있다.

본 발명에 있어서, 피에조효과를 이용한 압전변환소자로 프레스 작업시의 진동. 충격을 고유의 전압변동으로 하여 검출하고, 그 고유의 전압변동 패턴에 의해 프레스장치의 작동시 기계 고유의 진동이나 충격을 식별하여 계수하고, 계수한 공구의 사양횟수를 액정표시기로 표시하여, 혹은 기록하여 필요에 따라 공구마다 프린트 아웃한다.

피에조소자, 혹은 그것과 비슷한 진동압전 소자에는 진동이 가해졌을때, 교류 전압을 발생하는 특징이 있는데, 이 효과를 이용하여 와이어 하니스단자를 압착하는 프레스장치의 어플리케이터를 예로서, 그 어플리케이터가 상하로 작동했을 때의 고유진동을, 진동압전변환소자를 어플리케이터에 부착하여 그 전압변화를 계측하면, 제1a도와 같이 수회의 전압변동의 피크가 있어, 분명히 고유의 특징을 나타내는 것을 알 수 있다.

즉 제1a도의 구간의 파형이 와이어 하니스단자 압착작업시 어플리케이터의 상하 운동에 따르는 전압변화로서, 수회의 피크가 나타나고 명확한 특징으로 가지고 있다.

한편, 통상의 외적인 충격의 경우에는, 제1b도의 구간의 파형과 같이 1회만의 단순한 산모양으로 끝나고, 또한 시간적으로도 짧은 것이다.

따라서 이들의 신호파형을 식별함으로써 제1b도와 같이 장치나 용구류의 운반이나 부착, 분해할 때에 가해질 충격의 신호를 제외하고, 제1a도의 어플리케이터의 상하운동에 의한 압착작업에 의한 것만을 카운트할 수 있다.

이와같이, 피에조소자등의 압전 변환소자를 이용한 센서에 의해 프레스장치등의 공작기계에 따른 고유의 진동을 식별하여 그 작업횟수, 즉 사용공구의 사용횟수를 카운트할 수 있기 때문에, 이와 같은 고유의 진동, 충격을 수반하는 공작기계등의 사용횟수를 기억하여, 그 사용 기관관리에 이용할 수 있다.

또한 이들 압전변환소자를 이용한 센서는 어떤 방향으로부터의 진동이라도 식별하고 대등할 수 있기 때문에 공작기계들에 대한 부착 장소나 부착방법에 각별한 제약이 없고, 게다가 가동부가 없기 때문에 고정한 채로 사용할 수 있어서 수명이 길다.

진동압전 변환소자를 이용한 센서는 공작기계등에 부착할 때 부착부분이나 부착수단에 특별한 제약이 없기 때문에, 이것과는 별개로 그 검출신호의 파형으로부터 그 작업고유의 진동을 식별하는 검출회로 및 계수하는 계수회로를, 공작기계의 제어장치를 설치한 제어실 등의 적당한 부분에 형성하고, 그 사이를 신호선으로 연결하여, 혹은 무선통신으로 공구류의 사용횟수를 제어실측에서 카운트하여, 그 계수치를 작업관리 데이터의 일환으로서 사용하면, 현장의 작업 스케줄에 따라 공구류를 교환하여 사용하는 경우, 이들 공구류마다 그 사용횟수를 CRT 등의 표시장치에 표시하고, 혹은 프린트 아웃하여 그 사용기간의 관리를 용이하게 행할 수 있다.

혹은, 상기 센서의 특성을 이용하여 진동압전 변환소자, 자여형 리미트 앰프부를 포함한 검출회로와 계수회로를 일체화하여 콤팩트한 케이스에 넣고, 사용횟수를 표시하는 액정표시기 및 마그넷 등의 적당한 부착수단을 형성함으로써 임의의 공작기계의 적당한 부분에 부착하여 공구류의 사용횟수를 관리를 행할 수 있다.

여기에서는 일예로서 와이어 하니스의 와이어 단부에 단자를 압착하여 코킹하기 위한 프레스장치용 전용공구(어플리케이터)로 설명한다.

제 2도는 와이어 하니스의 와이어 단부에 단자를 압착하여 코킹하기 위한 프레스장치로서, (1)은 프레스장치 전체를 나타내며, 크랭크(2)로 어플리케이터(3)를 상하운동시키고, 아래쪽의 와이어 하니스선재(4)의 단부에 단자(5)를 압착하여 코킹함으로써 부착한한다.

제3도는 구체적인 시스템의 블록도를 나타낸다.

블록(6)은 원격관리시에 진동압전 변환소자(8)만, 혹은 본 진동압전 변환소자(8)와 검출회로부(9)만을 어플리케이터측에 부착하고, 그 이후로 신호선으로 연결하고, 혹은 무선통신으로 기억장치, CRT 표시장치, 프린트장치를 사용하여 제어실측에서 사용공구의 데이터 및 작업 스케줄을 복수 일괄 관리하는 경우를 나타내며, 블록(7)은 모든 장치를 케이스에 일체로 넣고, 마그넷 혹은 나사로 고정하는 것을 나타낸다.

제4도는 압전변환소자(8) 및 검출회로부(9)에 대한 구체예를 도시한 것이며, (10)은 센서검출회로, (11)은 외부리세트 수신회로, (12)는 외부 리세트 발신회로, (13)은 자여형 리미트 앰프부를 나타낸다.

이하에 상기 검출회로부의 구체적 특징으로 나타낸다.

제5도는 피에조소자를 캐패시터(콘덴서용량)를 내장한 교류전압 발생기로 가정했을때의 자여형 리미트 앰프부를 포함한 등가회로를 나태나고, 트린지스터(Tr)가 온(ON)되었을 때에 다음 단의 센서 검출회로에 신호를 보내는데, 이 회로구성에 의해 진동레벨이 다른 프레스장치 및 어플리케이터에 대응할 수 있는 동시에, 대기시의 전류를 수십 나노암페어 정도라고 하는 극히 작은 소비전류로 억제할 수 있어 케이스 일체형 전지 구동시에 상당히 적합하다.

피에조소자를 프레스장치의 어플리케이터에 부착하고, 프레스장치의 어플리케이터가 상하로 움직였을 때에 발생하는 전압과형은 앞에 제1도에 나타낸 바와 같은데, 이것은 어디까지나 실제의 프레스장치 및 어플리케이터로 계측했을 때의 일예에 지나지 않으며, 실제로 가공현장에서 사용될 때에는 프레스장치, 어플리케이터, 와이어 선형, 단자형상 및 단자 두께 등, 여러가지의 조합을 생각할 수 있으며, 이것에 의해 구동레벨, 크기가 일정하지 않고, 즉 전압파형의 파의 높이가 일정하기 않아 여러 레벨을 생각할 수 있기 때문에, 단지 단순한 한계 레벨을 형성하고, 그 이상의 전압이 가해졌을때의 트랜지스터를 온, 오프시키는 것만으로는 진동 레벨이 클 때에는 온(ON)이 되며, 또한 진동 레벨이 작을때에는 모두 온(ON)하지 않는 상태가 되어, 이것에 의해 검출은 거의 어렵다고도 할 수 있다.

자여형 리미트 앰프부에 있어서는 가해지는 진동 레벨에 따라, 즉 피에조소자에 발생하는 전압 레벨에 따라 자동적으로 트랜지스터를 온(ON)시키는 레벨을 변통시키면서 전압파형의 특징이 있는 부분을 포착할 수 있으며, 그 사이의 노이즈 성분이나 아주 가까운 파를 제거할 수 있는데 이유를 이하에 나타낸다.

일반적으로 피에조소자에 층격이 가해졌을 때에는, 제6도로 나타내는 바와 같이 교류의 전압을 발생시키는데, 자여형 리미트 앰프회로에서의 동작은 우선 피에조소자에 플러스전압이 발생했을때, 즉 제5도의 Vpl에 플러스진압이 발생했을 때의 발생전압을 가령 3볼트로 하면, Vpl에 의해 트랜지스터를 온시키는데, 트랜지스터를 동작시키기 위한 전압 VB는, 다이오드 D2에 의존하므로, VB는 0.6볼트로 클램프되고, 0.6볼트 이상은 되지 않기 때문에, 그 때문에 Vcl은 0.6볼트로 부터 본3볼트 낮은 전압치가 되며, 즉 Vcl의 전위는 0.6-3=-2.4 볼트가 되고, 그것에 의해 콘덴서 C1은 접지에서 보아 마이너스로 차지되고, 시간경과와 함께 R2를 통해 VCl에 의해 서서히 방진되어 접지 레벨에 가까워진다. (제7A)

이어서 피에조 소자 Vpl에 마이너스접압 3볼트가 발생했을때, VP2에 의해 Vpl에는 3볼트의 전위차가 발생하기 때문에 Vp2와 Vcl를 동전위로 간주하면 VB는 Vcl과 Vpl를 합한 값, 즉(-2.4)+(-3)=-5.4 볼트가 되고, 시간경과와 함께 역시 R2를 통해 서서히 접지 레벨에 가까워진다. (제7B도)

다시, 다음의 플러스전압이 발생했을 때에는 일단 R2에 의한 방전은 거의 없다고 생각하면 Vpl에 6볼트 이상의 전압이 발생하지 않는 한, VB는 0.6V까지 달하지 않고, 따라서 트랜지스터는 온하지 않음으로써, 아주 가까운 두번째 파 이후에는 온하기 어렵게 된다.

그러나 이 상태중에서도 마이너스에 차지된 C1은, R2을 통해 Vcl에 의해 방전을 계속하고 있고 시간경과와 함께, 또한 발생전압이 작아지는 동시에 VB가 접지 레벨에 접근하도록 작용하고 있는데, 이 접지 레벨에 접근하는 시간은 Vcl에 흐르는 전류에 의존하고 있으며, 또한 이 Vcl은 R2에 의존하고 있기 때문에, 이 R2의 정수설정에 의해 아주 가까운 가는 파형을 제거하는 한편, 다음의 산모양의 전압파형에 준비하는 움직임을 하고 있다.

또한 상기 회로의 구체예로 피에조소자의 발생전압이 3볼트라고 가정했는데, 이것이 1볼트나 20볼트라도 마찬가지의 동작을 할 수 있으며, 측 진동레벨의 대소에 맞추어 그것에 알맞은 동작을 할 수 있다.

이상과 같은 작용에 의해 진동레벨의 대소를 불문하고 그 진동레벨에 따라 트랜지스터의 동작의 레벨을 변동시키면서 제1b도의 통상 충격파로 간주되는, 아주 가까운 강한 파형의 덩어리를 제거하는 동시에, A의 어플리케이터의 고유진동으로 보여지는 어느 정도는 떨어진 파형의 피크를 검출 할 수 있다.

또한 상기 동작은 피에조 소자의 접안이 발생했을 때, 즉 센서에 진동이 가해졌을 때에만 트랜지스터가 작용하는 구조로 되어있고, 센서 대기상태에는 트랜지스터의 누설전류만의, 수십 나노암페어라는 극히 작은 대기전류로 할 수 있다.

상기 동작과 같은 작용을 하는 회로로서 오토 게인 콘트롤회로(AGC)가 사용되는 것이 일반적인데, 다이나믹 레이지가 한정되어 있기 때문에, 모든 진동레벨을 커버하는 것은 어렵고, 진동이 클 때에는 트랜지스터는 온이 되고 진동이 작을 때에는 모두 온하지 않는 것이 발생한다 라고 생각되며, 또한 무작위로 발생하는 전압레벨을 모니터하여 피드백시켜야 하므로 그를 위해 대기시에도 최저 3 마이크로 암페어의 전류를 필요로 하여 전지 구동에는 어렵다고 판단된다.

이상과 같이 자여형 리미트 앰프부를 형성함으로써 진동 레벨이 다른 여러가지 프레스장치, 및 어플리케이터에 대응할 수 있으며, 또한 극히 작은 대기시 소비전류에 의해 케이스 일체형의 전지구동제품에 매우 적합하다.

외부 리세트 수신부(11)를 형성함으로써, 어느 임의의 시점에서 외부로 부터 외부 리세트 발신부(12)를 사용하여 카운트 리세트할 수 있고, 이것에 의해 누구라도 부주의로 리세트장치에 접촉할 위험이 없어서, 그 관리상 신뢰성을 유지할 수 있다.

제8도는 센서 검출회로부(10)의 신호처리 타임차트를 나타낸다. 처리방법으로서, 14피에조 소자로부터 발생한 신호를 자여형 리미트 앰프부를 중계하여, 15, 10밀리초마자 블록화하고, 이 10밀리초 블록이 상승하는 동시에, 16, 85 밀리초 블록을 상승시키고, 이 85밀리초 동안에 다시 또 하나의 10 밀리 블록파가 상승했을 때의 비로서 17.200밀리초 블록파를 상승시키고, 이 신호가 계속회로에 보내어짐으로써 하나의 카운트 업을 하게 된다.

이 알고리즘에 대해서는 이하에 나타낸다.

15, 10밀리초에 블록파는 앞의 자여형 리미트 앰프회로의 트랜지스터가 온하는 동시에 상승하고, 10밀리초간 온상태를 계속하는데, 이 10밀리초 사이에 다시 트랜지스터가 온했을 때에는 그곳으로 부터 다시 한번 10밀리초간 계속시키고, 그 이후로 같은 작용을 계속하며, 도면에 있는 바와 같이 10밀리초라고 하나 일정시간이 되지 않는데, 이것에 의해 이곳에서도 자여형 리미트 앰프부와 같이 통상파로 보여지는 아주 가까운 파형을 하나의 덩어리로 정리하여 블록화함으로써 노이즈 성분으로서 제거할 수 있다.

이어서, 16.85밀리초 블록파는 첫번째의 10밀리초 블록이 상승되는 동시에 상승하고, 85밀리초후에 오프상태가 되는데 이 85밀리초 사이에 10밀리초 블록의 두번째 상승구간이 확인되는 동시에, 17.200밀리초 블록을 상승시키고, 이 신호가 계수회로에 보내어져 하나의 카운트 업을 하는데, 이 85밀리초라고 하는 시간간격의 이유로서, 제1도의 어플리케이터를 상하로 움직였을 때의 압전변환소자의 전압파형으로 간주되도록, 특징이 있는 수회의 전압파형의 피크의 간격은 약50-70밀리초 정도이기 때문에 이 200밀리초 사이에 앞의 8 밀리초 사이에서의 10밀리초 블록의 두번 이상의 상승이 있었다고 해도 신호로서 받아 들이지 않아 오동작을 막고 있다.

이상의 알고리즘에 의해 통상 충격파형의 제거와 오동작의 제거를 행함과 동시에, 0.3초 피치라는 짧은 간격으로 압착하는 프레스장치도 대응할 수 있다.

또한, 본 검출회로는 논리회로이기 때문에 마이크로 프로세서로 치환할 수 있으며, 자여형 리미트 앰프부의 부품정수 변경과 조합하면 다른 여러가지 진동 검출에도 응용할 수 있다.

제9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사용횟수 관리장치의 전체도이며, 내부에는 피에조소자, 자여형 리미트 앰프부를 포함한 검출회로, 계수회로, 리세트 수신부, 전기를 수납하고, 표면측에는 액정표시기(18)를 형성하여, 이면에는 흡착용 마그넷(19)을 형성하고, 프레스장치 및 이플리케이터에 부착 가능하게 된다.

그 사용횟수 관리장치는 부착부위나 부착방법에 특별한 제약이 없고, 표면측의 사용횟수를 표시부가 보기 쉽고 또한 작업상의 방해가 되지 않을 부분을 선택하면 되며, 제10도에 그 부착예를 나타낸다.

이와같이, 본 발명의 프레스장치용 공구류의 사용횟수 관리장치에 의하면 부착수단이나 부착위치에 제약이 없고, 정확히 사용횟수를 카운트할 수 있으며, 또한 그 수명도 길고, 공구유류의 사용횟수 관리를 용이하게 행할 수 있다.

표시된 카운트수가 어플리케이터의 압착날의 수명에 상당하는 일정횟수 이상이 되면 이것을 새로운 것으로 교환하고, 또한 일정횟수가 되기 이전에 이미 어플리케이터의 압착날을 교환하여 사용하는 경우에는 교환시의 표시 카운트수를 그 어플리케이터의 관리데이터로 하여 기록하고, 새로운 압착날을 교환한 후, 외부 리세트 발신부에 의해 표시 카운트를 리세트하여 사용할 수 있다.

또한 현장의 작업 스케줄에 따라, 프레스장치의 공구류를 교환하여 사용할 때에도 이를 공구류의 사용횟수에 의한 사용기간의 관리를 용이하게 행할 수 있다.

Claims (2)

1. 진동압전 변환소자, 그 소자에 의한 검출신호로 부터 프레스작업등의 고유진동을 식별하는 검지회로, 그 검지회로에 의해 검출한 신호를 계수하는 계수회로, 소정프레스 작업공정에 사용하는 공구의 데이터를 기억하는 기억장치, 그 공구의 데이터에 대응하여 상기 계수치를 기억하는 기억장치, 및 그 공구의 사용횟수를 프린트하는 프린트장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 프레스장치용 공구류의 사용횟수 관리장치.
2. 진동압전 변환소자, 그 소자에 의한 검출신호로 부터 프레스작업등의 고유진동을 식별하는 자여형 리미트 앰프회로를 포함한 검출회로, 그 검출회로에 의해 검출한 신호를 계수하는 계수회로, 그 계수치를 표시하는 하는 표시기, 및 이들을 일체로 수납하는 케이스로 구성되고, 그 케이스를 작업기계의 적당한 부분에 부착하는 부착구로 구성되는 것을 특징으로 하는 프레스장치용 공구류의 사용횟수 관리장치.