KR100226277B1 - 가공 공구 손상 및 마모 감시 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 가공 공구의 손상 및 마모된 상태를 감시하는 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에서는 가공물의 가공 소음을 검출하고, 검출 신호를 수신하여 처리하는 데이터 처리하며, 처리된 데이터를 디지털 신호로 변환하고, 가공 단계에 따른 복수를 한계 설정치 수신된 디지털 신호와 비교하여 한계 설정치와 디지털 신호의 관계 및 가공 공구의 제반 조건에 따라 경고 신호를 출력한다.

Description

가공 공구 손상 및 마모 감시 장치 및 방법.

본 발명은 각종 가공 공구의 손상과 마모 상태를 감시하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로 가공 공구에서 가공시 발생되는 소음을 이용하여 공구의 손상과 마모를 감시하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가공 공구의 손상과 마모를 측정하기 위하여 여러 가지 방법이 제안되었으나, 공구의 손상 여부와 마모 정도를 판단하는 직접적인 방법은 아직 실용화되어 있지 못하고, 가공 단계에서 발생하는 소음이나, 진동 등의 주변 요소를 통하여 공구의 손상과 마모를 추정할 따름이다.

이중에서 소음을 통하여 공구의 손상과 마모를 감시하는 방법에서는, 가공품과 공구에 인접하여 설치되어 있는 음향방출신호 센서를 통하여, 가공중의 소음을 감지하고 이를 통하여 가공 공구의 손상, 마모 여부를 판단한다. 이때 가공품과 공구에 가장 인접하게 음향방출신호 센서를 설치하는 것이 바람직하며, 이러한 목적에서 절삭 공구의 손상 상태 감시장치 제하의 대한민국 96년 특허출원 제 44848호가, 회전 및 이동이 있는 가공물에 음향방출신호 센서를 설치하여 소음의 발생을 정확하게 검출하는 절삭 공구의 손상 상태 감시장치를 개시하고 있다.

이러한 장치는 도 1에서 알 수 있듯이, 가공물의 가공 소음을 검출하는 음향 방출신호 센서(1)와 이에 접속되어 센서로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭기(2), 증폭기에서 출력값 중 소정의 대역만을 골라 필터링하는 밴드 패스 필터(3), 밴드 패스 필터(3)의 출력에 대한 실효값(Root Mean Square Value, RMS값)을 구하는 RMS 처리기(4), RMS 처리기의 신호를 수신하여 디지털로 변환시키는 아날로그/디지털 변환기(5) 및 아날로그/디지털 변환기의 신호를 수신하고, 미리 저장된 프로그램에 따라 비교 연산을 행하여 공구의 손상 여부를 판단하는 연산장치(6)로 구성된다.

이러한 종래의 공구손상 감시 방법에서는 음향방출신호를 획득하고(S1)하고 이를 설정치 입력 단계(S2)를 통하여 입력된 단일의 한계 설정치와 전술한 음향방출신호의 측정치와 연산하는 단계를 밟고, 측정치와 한계 설정치의 대소관계에 따라 경고 표시를 하였다.

그러나, 이러한 종래의 방법은 단일의 설정치만을 사용하므로, 여러 가지 가공 단계, 즉 황삭, 중삭, 정삭 등, 다른 가공 단계에서도 한계 설정치가 동일하여 공구의 손상, 마모 여부를 정확히 판단하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명에서는 각 가공 단계별로 다른 한계 설정치를 입력하고, 그 한계 설정치와 음향방출신호 센서로부터의 측정치를 비교하여, 공구의 손상, 마모 여부를 판단하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 종래의 공구 마멸 감시 장치의 개략 구성도;

제2도는 종래의 공구 마멸 감시 방법의 흐름도;

제3도는 본 발명에 따른 공구 마멸 감시 방법의 흐름도; 및

제4도는 본 발명에 따라 다단계 실효값 설정치를 사용했을 경우 시간에 따른 실효값 전압의 변화를 나타내는 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 음향방출 신호 센서 2 : 증폭기

3 : 밴드 패스 필터 4 : RMS 처리기

5 : A/D 변환기 6 : 연산 장치

본 발명의 전술한 목적은, 가공물의 가공 소음을 검출하는 소음 검출 수단; 소음 검출 수단으로부터 검출 신호를 수신하여 처리하는 데이터 처리부; 처리된 데이터를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 디지털 신호를 수신하는 디지털 수신부, 가공 단계에 따른 복수의 한계 설정치를 저장하는 수단, 및 대응 한계 설정치를 저장수단에서 판독하고, 이를 수신된 디지털 신호와 비교하는 수단을 포함하고, 한계 설정치와 디지털 신호의 관계 및 공구의 제반 조건을 고려하여 경고 신호를 출력하는 연산장치를 구비하는 가공 공구 손상 및 마모 감시장치에 의해 달성된다.

바람직하게 데이터 처리부는, 소음 검출 수단에서의 신호를 증폭하는 증폭기; 증폭기와 접속되어 그 출력 신호 중 소정 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 밴드 패스 필터; 및 밴드 패스 필터와 접속되어 실효값을 검출하는 실효값 처리부를 구비한다. 그러나, 본 발명은 반드시 실효값만으로 한정되는 것이 아니며, 기타 다른 기준값을 사용할 수도 있다.

연산 장치에는 조작을 편리하게 하기 위해 여러 가지 부수적인 장치가 제공 될 수 있으며, 특히 한계 설정치를 입력하고 수정할 수 있는 키보드 등의 입력 수단이 제공될 수 있으며, 경고 신호를 출력하는 수단, 즉 모니터나 스피커 등의 수단과 접속될 수 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 가공물의 가공 소음을 검출하는 소음 검출 단계; 상기 소음 검출 단계에서 검출된 신호를 처리하는 데이터 처리 단계; 상기 처리된 데이터를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환단계; 및 상기 변환된 디지털 신호를 수신하고, 미리 저장된 복수의 한계 설정치중 대응 설정치와 비교하고, 그결과에 따라 경고 신호를 출력하는 연산 단계를 포함하는 가공 공구손상 및 마모 감시 방법에 의해서도 달성된다.

본 방법에 있어서, 상기 데이터 처리 단계는 바람직하게 검출된 신호를 증폭시키는 단계; 상기 증폭된 신호의 일정한 주파수 대역만 필터링하는 필터 단계; 및 상기 필터된 신호의 실효값을 구하는 실효값 처리 단계로 구성된다. 여기서도 장치의 경우와 마찬가지로 실효값 대신 여러 가지 다른 기준값이 사용될 수도 있다.

이하 첨부 도면과 관련하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하지만, 본 발명이 이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 장치에 있어서도 장치의 구성은 도 1 과 동일하며 이는 전술 한 바 있으므로, 생략하도록 한다. 연산장치에는 4개의 한계 설정치를 저장할 수 있는 ROM이 있으며, 황삭, 중삭, 정삭 및 최종절삭의 가공단계마다 각 한계 설정치를 판독하여, 음향방출신호 센서(1)에서 입력되고 증폭기(2), 필터(3), RMS처리기(4) A/D 변환기를 통해 입력된 디지털 신호와 비교한다. RMS처리기에서는 적절한 수만큼 샘플링을 하고 그에 대한 실효값을 구하여 A/D 변환기로 입력시킨다.

여기서 한계 설정치는 키보드의 수단을 통하여 입력되며, 가공물이나 가공공구에 따라 자동적으로 대응 데이터가 ROM으로 로드시키는 보조기억장치를 구비할 수도 있다. 디지털 신호가 각 대응 한계가 설정치보다 크다면 다른 제반 조건을 고려하여 가공 공구에 손상에 발생여부 및 마모의 정도를 판단하고 경보음을 내면서, 가공을 중지하게 된다.

본 발명의 따른 방법을 도 3 과 관련하여 설명하면, 단계(S10)에서 음향방출 신호를 얻고 처리하여 소정의 신호를 얻으며, 단계(S11)에서 가공 단계별로 한계설정치를 입력한다. 단계(S12)에서는 이 소정의 신호와 한계 설정치와 비교하여 그 결과 신호의 측정치보다 한계 설정치가 크면 단계(S14)로 넘어가 공구가 수명이 다됐는지를 종합적으로 판단하고, 공구수명이 도달되지 않았다고 판단되면 단계(S12)로 돌아간다. 반면, 공구 수명이 다 됐다고 판단되면 경고표시를 낸다(S15).

도 4 는 본 발명에 따라, 4 개의 단계를 갖는 실시예에서 측정치의 시간에 대한 경과를 나타내었다. 여기서, 초기의 한계 설정치가 가장 낮게 설정되어 있으며, 정삭 단계에서 한계 설정치가 가장 높게 설정되어 있다. 만약, 초기의 단일 설정치만으로 설정되어 있으면, 그 다음 단계에서는 공구에 손상이 발생하지 않았음에도 계속 경고 표시가 나오며, 반대로, 정삭 단계의 한계 설정치로만 설정되어 있다면, 손상에 따른 소음이 적은 황삭 등의 단계에서도 공구의 손상을 감지하지 못한다. 그러나, 본 발명과 같이 여러 단계마다 한계 설정치를 두면, 각 단계마다 공구의 손상 여부를 정확히 판단할 수 있다.

본 발명에서는 가공시 발생되는 소음을 적절히 처리하고, 그 처리된 신호를 가공 단계에 대응되는 복수의 한계 설정치와 비교하여, 단일의 한계치만을 기준으로 판단하던 장치나 방법에 비하여, 가공 공구의 손상과 마모에 대한 진단을 더욱 정확하게 한다.

그에 따라, 가공물의 가공시간을 단축하고, 불량품의 발생률을 줄여 가공시 생산성을 높이는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 가공물의 가공 소음을 검출하는 소음 검출수단; 상기 소음 검출수단에서의 신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기와 접속되어 그 출력신호중 소정 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 밴드 패스필터; 상기 밴드 패스필터와 접속되어 실효값을 검출하는 실효값 처리기; 상기 처리된 데이터를 수신하여 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 상기 디지털신호를 수신하는 디지털 수신부, 가공단계에 따라 4개의 한계설 정치를 저장하는 수단 및 대응 한계 설정치를 상기 저장수단에서 판독하고, 이를 수신된 디지털 신호와 비교하는 수단을 포함하며, 한계 설정치와 디지털 신호의 관계 및 공구의 제반 조건을 고려하여 경고신호를 출력하는 연산장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 가공 공구 손상 및 마모 감시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연산장치는 경고신호를 수신하여 경고음을 출력하는 스피커에 접속된 것을 특징으로 하는 가공 공구 손상 및 마모 감시장치.
3. 가공물의 가공 소음을 검출하는 소음 검출단계; 상기 검출된 신호를 증폭시키는 단계; 상기 증폭된 신호의 일정한 주파수 대역만 필터링하는 필터단계; 상기 필터링된 신호의 실효값을 구하는 실효값 처리단계; 상기 처리된 데이터를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환단계; 상기 변환된 디지털 신호를 수신하고, 미리 저장된 복수의 한계 설정치중 대응 설정치와 비교하는 단계; 및 비교단계와 가공 공구의 제반조건을 고려하여 경고신호를 출력하는 연산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 공구 손상 및 마모 감시방법.

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