KR101492088B1 - Method For Fault Detection And Fault Diagnosis Of Planet Gear System - Google Patents

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KR101492088B1 KR20130142266A KR20130142266A KR101492088B1 KR 101492088 B1 KR101492088 B1 KR 101492088B1 KR 20130142266 A KR20130142266 A KR 20130142266A KR 20130142266 A KR20130142266 A KR 20130142266A KR 101492088 B1 KR101492088 B1 KR 101492088B1
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Abstract

The present invention relates to a method for detecting a defect and diagnosing an abnormal condition of a planet gear device and, more particularly, to a method for detecting a defect and diagnosing an abnormal condition of a planet gear device, which can calculate defect frequencies of individual gears composing a planet gear device only by inputting facility information of the planet gear device into a computer program, and can evaluate an abnormal condition of the facility by comparing a measured vibration value. To achieve the above purpose, the method for detecting a defect and diagnosing an abnormal condition of a planet gear device comprises: an information input step where a user inputs an input revolutions per minute (RPM) of a planet gear device, the number (Ts·Tr·Tp) of teeth of a sun gear, a ring gear, and a planet gear composing the planet gear device, and the number (M) of planet gear and the type of the planet gear device; a defect detection step which calculates and outputs a defect frequency of each gear according to calculation condition values previously set by types based on the facility information of the planet gear device inputted in the information input step; and an abnormal condition diagnosis step which evaluates the actual abnormal condition of the planet gear device according to preset evaluation standards on abnormal condition diagnosis, by bands of defect frequencies of each gear calculated in the defect detection step or by capacities of the facility of the planet gear device.

Description

유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법 {Method For Fault Detection And Fault Diagnosis Of Planet Gear System}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a planetary gear device,

본 발명은 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유성기어 장치의 설비 정보를 컴퓨터 프로그램에 입력하는 것만으로 유성기어 장치를 구성하는 각 기어의 결함주파수를 계산할 수 있으며, 측정된 진동값을 비교 평가하여 설비의 이상 상태를 평가하는 것이 가능한 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a fault detection and fault diagnosis method of a planetary gear device, and more particularly, it is possible to calculate a fault frequency of each gear constituting the planetary gear device by simply inputting facility information of the planetary gear device into a computer program The present invention relates to a fault detection and fault diagnosis method for a planetary gear set capable of evaluating an abnormal condition of a facility by comparing and evaluating measured vibration values.

유성기어 장치는 중심에 선기어(sun gear)가 고정되어 있고, 선기어와 링기어(ring gear) 중간에 유성기어(planet gear)가 설치되어 있으며, 유성기어를 동일한 간격으로 지지하는 유성기어 캐리어(carrier), 외주에 있는 큰 내면 기어의 링기어로 구성되어, 동력을 전달하는 장치를 말한다.The planetary gear unit has a sun gear fixed to the center thereof, a planetary gear disposed between the sun gear and the ring gear, a planetary gear carrier supporting the planetary gears at equal intervals, ), And a ring gear of a large inner gear on the outer periphery, and means a device for transmitting power.

이러한 유성기어 장치는 선기어와 링기어 및 유성기어를 동시에 구동하는 것과 고정하는 조건으로 감속, 증속, 역전을 기어의 이동이 없이 원활하게 이루어지며, 서로 끊임없이 물려 있기 때문에 동력이 전달되고 있는 상태에서도 기어 비를 바꿀 수 있는 특징이 있다. 자동차의 오버드라이브 장치, 자동 변속기, 종감속 기어 장치 또는 건설 기계 로더의 최종 감속기 등 많은 분야에 사용되고 있어 중요성이 매우 높은 장치이다.In this planetary gear device, since the sun gear, the ring gear, and the planetary gear are simultaneously driven and fixed, the reduction gear, the speed increase and the reverse gear are smoothly carried out without moving the gears, There is a feature that can change the rain. It is a very important device because it is used in many fields such as an overdrive device of an automobile, an automatic transmission, a longitudinal reduction gear device, or a final reduction gear of a construction machine loader.

유성기어 장치는 그 구조가 복잡한 만큼 설비 관리자들이 그 결함을 검출하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 유성기어 장치의 특성상 설계적으로 잘 구성되어 있더라도, 지속적인 하중이 가해지고 마모가 되기 때문에 기어의 각 부분에는 성능 감소와 열화·파손 등이 발생하게 된다. 이렇게 각 부분에서 발생하는 결함을 바로 인지하지 못할 경우 치명적인 손상이 발생한 상태에서 장치의 고장이 나타나므로 보수 시에 많은 시간과 비용을 초래한다.The planetary gear unit has a complicated structure, so that the plant managers have a lot of difficulties in detecting the defect. Due to the nature of the planetary gear unit, even though it is well-designed, it is subject to continuous load and wear, resulting in reduced performance, deterioration, and damage to each part of the gear. Failure to immediately recognize defects occurring in each of these parts leads to a failure of the device in the state where a fatal damage occurs, resulting in a considerable time and cost in maintenance.

때문에 유성기어 장치 설비를 갖춘 공장 등의 현장에서는 설비 상태를 정확하게 점검할 수 있고, 설비에서 결함이 발생할 경우에는 설비 관리자가 컴퓨터와 전문화된 프로그램 등을 이용하여 신속·정확하게 결함 검출 및 이에 대한 이상 정도 판단을 할 수 있게끔 하여, 큰 사고가 발생하기 전에 미리 방지하고 예측할 수 있는 기술이 반드시 필요한 실정이다.
Therefore, it is possible to precisely check the condition of the equipment in a factory equipped with a planetary gear device, and in the event of a defect in the equipment, the facility manager can quickly and accurately detect and detect an abnormality In order to be able to make a judgment, it is necessary to have a technique that can prevent and forecast before a major accident occurs.

한국등록특허 제 1205205호Korea Patent No. 1205205

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유성기어 장치의 설비 정보를 컴퓨터 프로그램에 입력하는 것만으로 유성기어 장치를 구성하는 각 기어의 결함주파수를 계산할 수 있으며, 측정된 진동값을 비교 평가하여 설비의 이상 상태를 평가하는 것이 가능한 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problem, and it is an object of the present invention to calculate a defect frequency of each gear constituting the planetary gear set only by inputting facility information of the planetary gear set into a computer program, And to provide a fault detection and fault diagnosis method for a planetary gear device capable of evaluating an abnormal condition of a facility by comparing and evaluating measured vibration values.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법의 일측면에 따르면, 사용자로부터 유성기어 장치의 입력 회전수(R), 상기 유성기어 장치를 구성하는 선기어·링기어·유성기어의 잇수(Ts·Tr·Tp), 상기 유성기어의 개수(M) 및 상기 유성기어 장치의 유형을 입력받는 정보입력단계; 상기 정보입력단계에서 입력받은 상기 유성기어 장치의 설비 정보에 기초하여, 기 설정된 유형별 계산조건값에 따라 각 기어의 결함주파수를 계산하고 출력하는 결함검출단계; 상기 결함검출단계에서 계산된 각 기어의 결함주파수의 대역별로, 혹은 상기 유성기어 장치의 설비 용량별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준에 따라, 상기 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 평가하는 이상진단단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for detecting and diagnosing faults in a planetary gear set, including: inputting a rotational speed R of a planetary gear set from a user; The number of teeth of the ring gear and the planetary gears (Ts, Tr, Tp), the number (M) of the planetary gears and the type of the planetary gear set; A defect detecting step of calculating and outputting a defect frequency of each gear in accordance with predetermined calculation condition values for each type based on equipment information of the planetary gear set inputted in the information input step; An abnormality diagnosis step of evaluating an actual abnormal state of the planetary gear device in accordance with a fault frequency band of each gear calculated in the defect detection step or according to a predetermined facility abnormality diagnostic evaluation standard for each facility capacity of the planetary gear device; And a control unit.

여기에, 상기 유성기어 장치의 유형은 상기 각 기어의 입출력축 및 고정부의 역할 분담에 따라 플래너터리 기어(planetary gear), 스타 기어(star gear) 및 솔라 기어(solar gear)로 분류되며, 상기 유형별 계산조건값에서는 상기 각 유형에 있어서 고정부 역할을 수행하는 기어의 회전주파수를 0으로 결정하도록 하되, 상기 유성기어가 고정부일 때는 캐리어의 회전주파수를 0으로 결정하도록 설정되고, 이에 따라 상기 유성기어 장치의 유형이 플래너터리 기어(planetary gear)일 경우 상기 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 1 내지 4에 의해 산출되고, The type of the planetary gear unit is classified into a planetary gear, a star gear, and a solar gear in accordance with the roles of the input and output axes and the stationary portions of the respective gears. In the calculation condition value for each type, the rotational frequency of the gear that performs the role of the stationary part in each of the above types is determined to be 0, and when the planetary gear is the stationary part, the rotational frequency of the carrier is set to be 0, When the type of gear device is a planetary gear, the respective rotation frequencies (Ns, Nr, Np, Nc) of the sun gear, ring gear, planetary gear carrier are calculated by the following equations (1)

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013106140134-pat00001
Figure 112013106140134-pat00001

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112013106140134-pat00002
Figure 112013106140134-pat00002

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112013106140134-pat00003
Figure 112013106140134-pat00003

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112013106140134-pat00004
Figure 112013106140134-pat00004

상기 유성기어 장치의 유형이 스타 기어(star gear)일 경우 상기 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 5 내지 8에 의해 산출되고,When the type of the planetary gear set is a star gear, the rotational frequencies Ns, Nr, Np, and Nc of the sun gear, the ring gear, the planetary gear, and the carrier are calculated by the following equations (5)

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112013106140134-pat00005
Figure 112013106140134-pat00005

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112013106140134-pat00006
Figure 112013106140134-pat00006

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure 112013106140134-pat00007
Figure 112013106140134-pat00007

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure 112013106140134-pat00008
Figure 112013106140134-pat00008

상기 유성기어 장치의 유형이 솔라 기어(solar gear)일 경우 상기 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 9 내지 12에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.When the type of the planetary gear set is a solar gear, the rotational frequencies Ns, Nr, Np, and Nc of the sun gear, the ring gear, the planetary gear, and the carrier are calculated by the following equations (9) to .

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure 112013106140134-pat00009
Figure 112013106140134-pat00009

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure 112013106140134-pat00010
Figure 112013106140134-pat00010

[수학식 11]&Quot; (11) "

Figure 112013106140134-pat00011
Figure 112013106140134-pat00011

[수학식 12]&Quot; (12) "

Figure 112013106140134-pat00012
Figure 112013106140134-pat00012

또한 상기 선기어 또는 상기 링기어의 기어 맞물림 주파수(GMF)는 하기 수학식 13에 의해 산출되고,The gear engagement frequency (GMF) of the sun gear or the ring gear is calculated by the following equation (13)

[수학식 13]&Quot; (13) "

Figure 112013106140134-pat00013
Figure 112013106140134-pat00013

상기 선기어·링기어·유성기어의 각 결함주파수(Fs·Fr·Fp)는 하기 수학식 14 내지 16에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.The defective frequencies Fs, Fr, Fp of the sun gear, the ring gear, and the planetary gear are calculated by the following equations (14) to (16).

[수학식 14]&Quot; (14) "

Figure 112013106140134-pat00014
Figure 112013106140134-pat00014

[수학식 15]&Quot; (15) "

Figure 112013106140134-pat00015
Figure 112013106140134-pat00015

[수학식 16]&Quot; (16) "

Figure 112013106140134-pat00016
Figure 112013106140134-pat00016

또한 상기 이상진단단계에서 상기 각 기어의 결함주파수의 대역별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준은, 결함주파수 대역이 1kHz 미만인 저주파수 대역일 때는 A≤2I가 양호, 2I<A<10I가 주의, A≥10I가 위험 등급으로 평가되고, 결함주파수 대역이 1kHz 이상 4kHz 미만인 중간주파수 대역일 때는 A≤4I가 양호, 4I<A<20I가 주의, A≥20I가 위험 등급으로 평가되고, 결함주파수 대역이 4kHz 이상인 고주파수 대역일 때는 A≤6I가 양호, 6I<A<100I가 주의, A≥100I가 위험 등급으로 평가되며, 여기서 I는 상기 유성기어 장치가 정상적으로 가동이 될 때의 진동주파수 값을 측정하여 평가 기준값으로 사용자가 설정해 놓은 값이고, A는 현재 상태의 상기 유성기어 장치에서 측정된 진동주파수를 의미하며, 상기 설비 이상 진단 평가 기준에 따라 평가된 상기 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 사용자에게 출력하는 것을 특징으로 한다.Also, in the abnormality diagnosis step, the equipment abnormality diagnosis evaluation standard preset for each frequency band of the fault frequencies of the gears is A? 2I is good, 2I <A <10I, and A? 10I is evaluated as a dangerous level and A ≤ 4I is good, 4I <A <20I is caution, A ≥20I is evaluated as a danger level and the fault frequency band is 4kHz A < / = 100 < / RTI &gt; is evaluated as A &gt; 100I, where I is the vibration frequency value at the time when the planetary gear set is normally operated Wherein A is a vibration frequency measured by the planetary gear set in the present state, and A is a vibration frequency measured in the present state of the planetary gear set, And an abnormal state is characterized in that the user output.

혹은 상기 이상진단단계에서 상기 유성기어 장치의 설비 용량별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준은, 설비 용량이 10kW 미만인 소형 기계일 때는 A≤1I가 양호, 1I<A<5I가 주의, A≥5I가 위험 등급으로 평가되고, 설비 용량이 10kW 이상 100kW 미만인 중형 기계일 때는 A≤2I가 양호, 2I<A<10I가 주의, A≥10I가 위험 등급으로 평가되고, 설비 용량이 100kW 이상인 대형 기계일 때는 A≤4I가 양호, 4I<A<20I가 주의, A≥20I가 위험 등급으로 평가되며, 여기서 I는 상기 유성기어 장치가 정상적으로 가동이 될 때의 진동주파수 값을 측정하여 평가 기준값으로 사용자가 설정해 놓은 값이고, A는 현재 상태의 상기 유성기어 장치에서 측정된 전체 진동주파수를 의미하며, 상기 설비 이상 진단 평가 기준에 따라 평가된 상기 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 사용자에게 출력할 수 있다.In the abnormality diagnosis step, the equipment abnormality diagnosis evaluation standard predetermined for each facility capacity of the planetary gear set is A? 1I when the machine is smaller than 10kW, 1I <A < If the machine is rated as dangerous and A ≤2I is good for medium-sized machines with a capacity of 10kW or more and less than 100kW, 2I <A <10I is a caution, A≥10I is a dangerous grade, A? 4I is good, 4I < A < 20I is caution, A? 20I is evaluated as a dangerous grade, where I is a vibration frequency value when the planetary gear set is normally operated, A represents a total vibration frequency measured in the planetary gear device in the present state and outputs to the user an actual abnormal state of the planetary gear device evaluated according to the equipment abnormality diagnosis evaluation criterion .

또한 상기 정보입력단계에서 입력받는 상기 유성기어 장치의 설비 정보 중 상기 입력 회전수를 제외한 일부 정보는 기 저장된 공장설비DB에서 검색하여 정보를 불러올 수 있는 것이 가능하다.
Further, among the facility information of the planetary gear set that is input in the information input step, some information excluding the input rotation speed can be retrieved from the pre-stored factory facility DB to recall information.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유성기어 장치의 설비 정보를 컴퓨터 프로그램에 입력하는 것만으로 유성기어 장치를 구성하는 각 기어의 결함주파수를 계산할 수 있고, 측정된 진동값을 비교 평가하여 설비의 이상 상태를 평가하는 것이 가능하기 때문에 경험이 부족하거나 새로 보직을 맡은 기술자라도 용이하게 유성기어 장치의 결함을 검출하고 설비의 이상을 진단할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to calculate the defect frequency of each gear constituting the planetary gear set only by inputting the equipment information of the planetary gear set into the computer program, and to compare the measured vibration values, It is possible to easily detect the defect of the planetary gear device and diagnose the abnormality of the equipment even if a technician who is inexperienced or newly assigned to the position can evaluate the failure.

그리고 본 발명에 따르면, 유성기어 장치의 결함을 신속·정확하게 검출할 수 있기 때문에 설비에 큰 사고가 발생하기 전에 미리 문제점을 해결할 수 있고, 설비의 가동 시간을 예측하고 설비 정지 시간을 최소화할 수 있어 잦은 가동 정지로 인한 생산성 감소를 줄이고 최적의 보수 시기를 결정할 수 있는 효과가 있다.
Further, according to the present invention, it is possible to quickly and accurately detect defects in the planetary gear device, so that problems can be solved in advance before a large accident occurs in the equipment, the operation time of the equipment can be predicted, It is possible to reduce the productivity decrease due to frequent shutdown and determine the optimal maintenance period.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법의 순서도이다.
도 2는 유성기어 장치의 유형이 플래너터리 기어(planetary gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산 모듈의 예시 화면이다.
도 3은 유성기어 장치의 유형이 플래너터리 기어(planetary gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산에 따른 결함 검출 결과 예시 화면이다.
도 4는 실제 결함이 발생한 유성기어의 결함 측정값 그래프이다.
도 5는 유성기어 장치의 유형이 스타 기어(star gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산 모듈의 예시 화면이다.
도 6은 유성기어 장치의 유형이 스타 기어(star gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산에 따른 결함 검출 결과 예시 화면이다.
도 7은 유성기어 장치의 유형이 솔라 기어(solar gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산 모듈의 예시 화면이다.
도 8은 유성기어 장치의 유형이 솔라 기어(solar gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산에 따른 결함 검출 결과 예시 화면이다.
도 9는 설비 용량에 따른 유성기어 장치의 이상진단단계의 순서도이다.
도 10은 결함주파수 대역에 따른 유성기어 장치의 이상진단단계의 순서도이다. 1 is a flowchart of a fault detection and fault diagnosis method for a planetary gear device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary screen of a planetary gear failure frequency calculation module when the type of the planetary gear set is a planetary gear.
3 is an example of a defect detection result screen according to the planetary gear failure frequency calculation when the type of the planetary gear set is a planetary gear.
Fig. 4 is a graph of a defect measurement value of a planetary gear in which an actual defect occurs.
5 is an exemplary screen of the planetary gear failure frequency calculation module when the type of the planetary gear set is a star gear.
6 is an example of a defect detection result screen according to the planetary gear failure frequency calculation when the type of the planetary gear set is a star gear.
7 is an exemplary screen of a planetary gear failure frequency calculation module when the type of the planetary gear set is a solar gear.
8 is an example of a defect detection result according to the planetary gear failure frequency calculation when the type of the planetary gear set is a solar gear.
9 is a flowchart of an abnormality diagnosis step of the planetary gear set according to the facility capacity.
10 is a flow chart of an abnormality diagnosis step of the planetary gear set according to the defect frequency band.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the terminology or words of the present specification and claims should not be construed in an ordinary sense or in a dictionary, and that the inventors shall not be limited to the concept of a term It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법의 순서도, 도 2는 유성기어 장치의 유형이 플래너터리 기어(planetary gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산 모듈의 예시 화면, 도 3은 유성기어 장치의 유형이 플래너터리 기어(planetary gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산에 따른 결함 검출 결과 예시 화면, 도 4는 실제 결함이 발생한 유성기어의 결함 측정값 그래프, 도 5는 유성기어 장치의 유형이 스타 기어(star gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산 모듈의 예시 화면, 도 6은 유성기어 장치의 유형이 스타 기어(star gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산에 따른 결함 검출 결과 예시 화면, 도 7은 유성기어 장치의 유형이 솔라 기어(solar gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산 모듈의 예시 화면, 도 8은 유성기어 장치의 유형이 솔라 기어(solar gear)일 때 유성기어 결함주파수 계산에 따른 결함 검출 결과 예시 화면이다.
FIG. 1 is a flow chart of a method for detecting and diagnosing faults in a planetary gear device according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a planetary gear defect frequency calculation module when the type of the planetary gear device is a planetary gear; FIG. 3 is a graph showing an example of a defect detection result according to the planetary gear failure frequency calculation when the type of the planetary gear set is a planetary gear, FIG. 4 is a graph of a defect measurement value of a planetary gear in which an actual defect occurs, 6 is an example screen of a planetary gear failure frequency calculation module when the type of the planetary gear device is a star gear; Fig. 6 is a view showing a defect according to the planetary gear failure frequency calculation when the type of the planetary gear device is a star gear; Fig. 7 is an exemplary screen of the planetary gear failure frequency calculation module when the type of the planetary gear set is a solar gear, Fig. 8 is a plan view of the planar gear failure frequency calculation module, Air (solar gear) is exemplary fault detection result of the planetary gear defect frequencies calculated when the screen.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법은 크게 정보입력단계(s10), 결함검출단계(s20) 및 이상진단단계(s30)로 이루어진다.
Referring to FIGS. 1 to 8, a fault detection and fault diagnosis method of the planetary gear device according to an embodiment of the present invention includes an information input step s10, a defect detection step s20, and a fault diagnosis step s30 .

<정보입력단계 - s10><Information input step - s10>

정보입력단계(s10)는 사용자로부터 유성기어 장치의 입력 회전수(R), 유성기어 장치를 구성하는 선기어·링기어·유성기어의 잇수(Ts·Tr·Tp), 유성기어의 개수(M) 및 유성기어 장치의 유형을 컴퓨터 프로그램 상에서 입력받는 단계이다. 이렇게 입력받는 유성기어 장치의 설비 정보는 모두 유성기어의 결함주파수를 계산하는데 필요한 팩터 정보이다. 이 때, 설비 정보 중에서 입력 회전수를 제외하고 일부 정보는 직접 입력을 통해서가 아니라 기 저장된 공장설비DB에서 검색하여 정보를 불러오게 하는 것이 가능하다.The information input step s10 includes inputting the number of rotations R of the planetary gear set from the user, the number of teeth of the sun gear, ring gear, and planetary gears constituting the planetary gear set (Ts, Tr, Tp) And receiving the type of the planetary gear device on a computer program. The facility information of the planetary gear device thus input is all the factor information necessary for calculating the defect frequency of the planetary gear. At this time, it is possible to retrieve some information from the facility information, not the input information, through the direct input, but also retrieve information from the pre-stored factory facility DB.

공장설비DB에는 관리대상이 되는 설비들을 미리 데이터베이스에 저장하게 되는데, 예를 들면 회사명, 공장명, 공정명, 설비명, 설비 사양 및 유성기어 장치의 유형 등의 설비 정보가 포함되는 것이다. 도 2, 5 및 7에 도시된 실시예와 같이 유성기어 결함주파수 계산 모듈에서 '대상설비 검색' 섹션을 통해 사용자가 대상 설비를 검색하면, 공장설비DB에 해당 설비에 대한 정보가 저장되어 있었을 경우에는 해당 정보가 화면에 표시된다. 그 후 사용자로부터 표시가 완료된 설비 정보를 제외한 나머지 설비 정보를 '입력 조건1', '입력 조건2' 및 '유성기어 형식' 섹션 등에 직접 입력받는 절차가 필요하다.In the factory facility DB, facilities to be managed are stored in advance in a database. For example, facility information such as a company name, a factory name, a process name, a facility name, a facility specification, and a type of the planetary gear device is included. When the user searches for the target facility through the 'target facility search' section in the planetary gear fault frequency calculation module as in the embodiment shown in FIGS. 2, 5 and 7, if the information about the facility is stored in the factory facility DB The corresponding information is displayed on the screen. Thereafter, a procedure is required for directly inputting the remaining facility information excluding the facility information whose display has been completed from the user, such as 'input condition 1', 'input condition 2' and 'planetary gear type' section.

이 중 '유성기어 형식' 섹션에서는 유성기어 장치의 유형 정보를 입력받는다. 유성기어 장치의 유형은, 유성기어 장치를 구성하는 선기어·링기어·유성기어가 어떻게 입출력축 및 고정부의 역할을 분담했느냐에 따라 플래너터리 기어(planetary gear), 스타 기어(star gear) 및 솔라 기어(solar gear)로 분류될 수 있다. 플래너터리 기어는 입력축이 선기어, 출력축이 유성기어이며 링기어는 고정부이다. 그리고 스타 기어는 입력축이 선기어, 출력축이 링기어이고 유성기어가 고정부가 된다. 또한 솔라 기어는 입력 축이 링기어, 출력축은 유성기어가 되며 이때 고정부는 선기어가 된다. 이들의 선정은 유성기어 장치의 감속 비율에 따라 정해지게 된다.In the 'Planetary gear type' section, type information of the planetary gear unit is input. The type of the planetary gear set includes planetary gears, star gears, and solar gears, depending on how the sun gear, ring gear, and planetary gears of the planetary gear unit share the roles of the input / (solar gear). The planetary gear is an input shaft of a sun gear, an output shaft of a planetary gear, and a ring gear of a planetary gear. In the star gear, the input shaft is a sun gear, the output shaft is a ring gear, and the planetary gear is a fixed portion. In addition, the input shaft of the solar gear is a ring gear, and the output shaft is a planetary gear. The selection of these is determined by the deceleration ratio of the planetary gear set.

도 2에 도시된 실시예에서는, 입력 회전수(R)가 268RPM, 선기어의 잇수(Ts)가 21개, 유성기어의 잇수(Tp)가 75개, 링기어의 잇수(Tr)가 171개이고 유성기어의 개수(M)은 3개이며, 그 유형은 플래너터리 기어인 관리대상 설비에 대한 정보가 입력되어 있는 상태임을 알 수 있다.
2, the input rotation speed R is 268RPM, the number of teeth Ts of the sun gear is 21, the number of teeth Tp of the planetary gear is 75, the number of teeth Tr of the ring gear is 171, The number of gears M is three, and it can be understood that the type of the gear M is a state in which information about a management subject facility as a planetary gear is inputted.

<결함검출단계 - s20>&Lt; defect detection step-s20 >

결함검출단계(s20)는 정보입력단계(s10)에서 입력받은 유성기어 장치의 설비 정보에 기초하여, 기 설정된 유성기어 장치의 유형별 계산조건값에 따라 각 선기어·링기어·유성기어의 결함주파수를 계산하고 출력하는 단계이다. 유형별 계산조건값에서는 유성기어의 각 유형마다 고정부 역할을 수행하는 기어의 회전주파수를 0으로 결정하도록 하되, 유성기어가 고정부 역할을 하는 스타 기어일 때는 캐리어의 회전주파수를 0으로 결정하도록 설정된다. 유성기어의 경우는 자전 및 공전을 모두 하기 때문인데, 유성기어가 고정부일 경우에는 공전은 이루어지지 않는 상태라 유성기어를 지지하는 캐리어의 회전주파수는 0이 되지만, 자전은 계속해서 이루어지기 때문에 유성기어의 회전주파수 자체는 0이 아닌 것이다. The defect detection step s20 is a step of determining a defect frequency of each of the sun gear, the ring gear, and the planetary gear according to the type-specific calculation condition value of the predetermined planetary gear device, based on the facility information of the planetary gear device inputted in the information input step s10 And calculating and outputting. In the calculation condition value for each type, the rotation frequency of the gear that plays the role of the fixed part for each type of the planetary gear is determined as 0, and when the planetary gear is a star gear serving as the fixed part, the rotation frequency of the carrier is set to be 0 do. When the planetary gear is a fixed part, the idle gear is not rotated. Therefore, the rotation frequency of the carrier supporting the planetary gear is 0, but since the rotation is continuously performed, The rotation frequency of the gear itself is not zero.

도 2, 5 및 7에 도시된 실시예에는 유형별 계산조건값의 예시가 표시되어 있다. 본 실시예에서는 각 유형 별로 입력축을 1, 출력축을 3, 고정부를 -1로 코드화하는 방식을 통해 프로그램이 인식하게끔 구성되었다. 정보입력단계(s10)에서 사용자로부터 유성기어 장치의 유형을 입력받으면, 해당 유형에 맞게 각 기어의 정보가 코드화되고 -1(고정부)을 부여받은 기어의 회전주파수가 0으로 결정되도록 계산조건값이 미리 설정되어 있는 것이다.
In the embodiment shown in Figs. 2, 5 and 7, an example of the type-specific calculation condition value is shown. In this embodiment, the program is configured to recognize the input shaft by 1, the output shaft by 3, and the fixed shaft by -1, for each type. When the type of the planetary gear set is inputted from the user in the information input step s10, the information of each gear is coded according to the type, and the calculation condition value Is set in advance.

이에 따라 각 기어의 결함주파수를 구하기 위해 먼저 회전주파수를 각각 계산하게 되는데, 이 계산식은 유성기어 장치의 각 유형에 따라 다르다. 유성기어 장치의 유형이 플래너터리 기어일 경우 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 1 내지 4에 의해 산출된다. 플래너터리 기어는 링기어가 고정부이기 때문에, 링기어의 회전주파수인 Nr은 당연히 0으로 결정된다.Accordingly, in order to obtain the defect frequency of each gear, the rotation frequency is calculated first, which is different depending on each type of planetary gear device. When the type of the planetary gear set is a planetary gear, the rotational frequencies (Ns, Nr, Np, Nc) of the sun gear, the ring gear, the planetary gear, and the carrier are calculated by the following equations (1) to (4). Since the planetary gear is a fixed portion of the ring gear, the rotation frequency Nr of the ring gear is naturally determined to be zero.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013106140134-pat00017
Figure 112013106140134-pat00017

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

Figure 112013106140134-pat00018
Figure 112013106140134-pat00018

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

Figure 112013106140134-pat00019
Figure 112013106140134-pat00019

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

Figure 112013106140134-pat00020

Figure 112013106140134-pat00020

그리고 유성기어 장치의 유형이 스타 기어일 경우 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 5 내지 8에 의해 산출된다. 스타 기어는 유성기어가 고정부이기 때문에, 유성기어의 공전주파수이자 캐리어의 회전주파수인 Nc가 0으로 결정된다.When the type of the planetary gear set is a star gear, the rotational frequencies Ns, Nr, Np, and Nc of the sun gear, the ring gear, the planetary gear, and the carrier are calculated by the following equations (5) to (8). Since the star gear is a fixed portion of the planetary gear, the revolution frequency of the planetary gear and the rotation frequency Nc of the carrier are determined to be zero.

[수학식 5]&Quot; (5) &quot;

Figure 112013106140134-pat00021
Figure 112013106140134-pat00021

[수학식 6]&Quot; (6) &quot;

Figure 112013106140134-pat00022
Figure 112013106140134-pat00022

[수학식 7]&Quot; (7) &quot;

Figure 112013106140134-pat00023
Figure 112013106140134-pat00023

[수학식 8]&Quot; (8) &quot;

Figure 112013106140134-pat00024

Figure 112013106140134-pat00024

마지막으로 유성기어 장치의 유형이 솔라 기어일 경우 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 9 내지 12에 의해 산출된다. 솔라 기어는 선기어가 고정부이기 때문에, Ns가 0으로 결정된다.Finally, when the type of the planetary gear set is a solar gear, the rotational frequencies (Ns, Nr, Np, Nc) of the sun gear, the ring gear, the planetary gear, and the carrier are calculated by the following equations (9) to (12). Since the sun gear is the fixed part of the sun gear, Ns is determined to be zero.

[수학식 9]&Quot; (9) &quot;

Figure 112013106140134-pat00025
Figure 112013106140134-pat00025

[수학식 10]&Quot; (10) &quot;

Figure 112013106140134-pat00026
Figure 112013106140134-pat00026

[수학식 11]&Quot; (11) &quot;

Figure 112013106140134-pat00027
Figure 112013106140134-pat00027

[수학식 12]&Quot; (12) &quot;

Figure 112013106140134-pat00028

Figure 112013106140134-pat00028

상기와 같이, 유성기어의 세가지 유형에 따라 주어진 수학식에 의해 각 기어 및 캐리어의 회전주파수가 구해지게 되면, 각 기어의 결함주파수를 구하기 위한 수학식은 공통적으로 적용된다. 먼저 선기어 또는 링기어의 기어 맞물림 주파수(GMF)가 하기 수학식 13에 의해 산출된다.As described above, when the rotational frequencies of the gears and the carriers are found by the given equations according to the three types of the planetary gears, the equations for obtaining the defect frequencies of the gears are commonly applied. First, the gear engagement frequency (GMF) of the sun gear or the ring gear is calculated by the following equation (13).

[수학식 13]&Quot; (13) &quot;

Figure 112013106140134-pat00029
Figure 112013106140134-pat00029

이에 따라 유성기어 장치를 구성하는 선기어·링기어·유성기어에서 각각 결함이 발생했을 때 나타나는 결함주파수(Fs·Fr·Fp)는 하기 수학식 14 내지 16에 의해 산출이 가능해진다.Accordingly, the defect frequency (Fs · Fr · Fp) that appears when a defect occurs in each of the sun gear, the ring gear, and the planetary gears constituting the planetary gear device can be calculated by the following equations (14) to (16).

[수학식 14]&Quot; (14) &quot;

Figure 112013106140134-pat00030
Figure 112013106140134-pat00030

[수학식 15]&Quot; (15) &quot;

Figure 112013106140134-pat00031
Figure 112013106140134-pat00031

[수학식 16]&Quot; (16) &quot;

Figure 112013106140134-pat00032
Figure 112013106140134-pat00032

이렇게 계산된 각 기어의 결함주파수 값은 도 3, 6 및 8에 도시된 실시예와 같이, 앞서 계산한 각 기어의 회전주파수 값 및 기어 맞물림 주파수와 함께 사용자에게 출력하는 것이 가능하다.
The calculated defective frequency values of the gears can be output to the user together with the rotational frequency values and the gear engaging frequencies of the respective gears calculated above as in the embodiment shown in Figs. 3, 6 and 8.

도 2에 도시된 실시예와 같이, 입력 회전수(R)가 268RPM, 선기어의 잇수(Ts)가 21개, 유성기어의 잇수(Tp)가 75개, 링기어의 잇수(Tr)가 171개이고 유성기어의 개수(M)은 3개이며, 그 유형은 플래너터리 기어일 때 회전주파수, 기어 맞물림 주파수 및 결함주파수를 상기 수학식들에 적용해 산출해 보겠다.2, the input rotation speed R is 268RPM, the number of teeth Ts of the sun gear is 21, the number of teeth Tp of the planetary gear is 75, and the number of teeth Tr of the ring gear is 171 The number (M) of the planetary gears is three, and it is calculated by applying the rotation frequency, the gear engagement frequency and the defect frequency to the above equations when the planetary gear is a planetary gear.

Ns = 286 / 60 = 4.47 HzNs = 286/60 = 4.47 Hz

Nr = 0 HzNr = 0 Hz

Nc = (21 x 4.47) / (21 + 171) = 0.49 HzNc = (21 x 4.47) / (21 + 171) = 0.49 Hz

Np = [{21 x (171 - 75)} / {75 x (171 + 21)}] x 4.47 = 0.63 HzNp = [{21 x (171 - 75)} / {75 x (171 + 21)}] x 4.47 = 0.63 Hz

GMF = 21 x (4.47 - 0.49) = 83.58 HzGMF = 21 x (4.47 - 0.49) = 83.58 Hz

Fs = 3 x (4.47 - 0.49) = 11.94 HzFs = 3 x (4.47 - 0.49) = 11.94 Hz

Fp = (83.58 / 75) x 2 = 2.23 HzFp = (83.58 / 75) x2 = 2.23 Hz

Fr = 3 x (0 - 0.49) = -1.47 HzFr = 3 x (0 - 0.49) = -1.47 Hz

이 때 마이너스값인 Fr은 반대방향의 회전을 의미하며, 이러한 모든 계산 결과값들을 도 3에 도시된 실시예와 같이 테이블 형태로 출력할 수 있는 것이다. 사용자는 이렇게 유성기어 장치의 설비 정보를 컴퓨터 프로그램에 입력하는 것만으로 유성기어 장치를 구성하는 각 기어의 결함주파수를 알 수 있게 된다. 또한 도 4는 도 2 및 도 3에 적용한 관리대상 설비에 실제 결함이 발생하였을 때 출원인이 측정한 유성기어의 결함 측정값 그래프인데, 프로그램에서 상기 수학식들에 의해 예측된 선기어의 결함주파수와 실제 결함이 발생한 선기어의 결함주파수가 거의 일치하고 있음을 알 수 있어, 본 발명에 따른 유성기어 장치의 결함 검출 방법의 신뢰성을 나타내 준다.
In this case, a negative value Fr means a rotation in the opposite direction, and all the calculation result values can be output in the form of a table as in the embodiment shown in FIG. The user can know the defect frequency of each of the gears constituting the planetary gear set only by inputting the facility information of the planetary gear set to the computer program. FIG. 4 is a graph showing a defect measurement value of a planetary gear measured by the applicant when an actual defect occurs in the management target equipment applied to FIG. 2 and FIG. 3. In the program, the defect frequency of the sun gear predicted by the equations It can be seen that the fault frequencies of the defective sun gears are almost coincident with each other, thereby showing the reliability of the defect detection method of the planetary gear set according to the present invention.

<이상진단단계 - s30><Abnormality diagnosis step - s30>

도 9는 설비 용량에 따른 유성기어 장치의 이상진단단계의 순서도이고, 도 10은 결함주파수 대역에 따른 유성기어 장치의 이상진단단계의 순서도이다.
FIG. 9 is a flow chart of an abnormality diagnosis step of the planetary gear set according to the facility capacity, and FIG. 10 is a flowchart of an abnormality diagnosis step of the planetary gear set according to a fault frequency band.

도 9를 참조하면, 마지막 단계인 이상진단단계(s30)는 결함검출단계(s20)에서 계산된 각 기어의 결함주파수의 대역별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준에 따라, 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 평가하는 단계이다. 각 기어의 결함주파수의 대역별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준은 하기 표 1과 같다.Referring to FIG. 9, the fault diagnosis step s30, which is the last step, is performed in accordance with a predetermined abnormality diagnosis evaluation criterion for each of the fault frequency bands of each gear calculated in the fault detection step s20, . Table 1 below shows the evaluation criteria of the abnormality of equipment which is previously set according to the frequency band of the fault frequency of each gear.

결함주파수 대역Defective frequency band 양호Good 주의caution 위험danger 저주파수 대역
(1kHz 미만)Low frequency band
(Less than 1 kHz) A ≤ 2IA? 2I 2I < A < 10I2I < A < 10I A ≥ 10IA ≥ 10I 중간주파수 대역
(1kHz 이상 4kHz 미만)Intermediate frequency band
(1 kHz or more and less than 4 kHz) A ≤ 4IA? 4I 4I < A < 20I4I < A < 20I A ≥ 20IA ≥ 20I 고주파수 대역
(4kHz 이상)High frequency band
(4kHz or higher) A ≤ 6IA ≤ 6I 6I < A < 100I6I < A < 100I A ≥ 100IA ≥ 100I

여기서 I는 유성기어 장치가 정상적으로 가동이 될 때의 진동주파수 값을 측정하여 평가 기준값으로 사용자가 설정해 놓은 값이다. 즉, 유성기어 장치 새 제품이나 보수 후 가장 안정적인 상태에서 운전 중인 유성기어 장치의 각 부위에서 측정한 진동량을 평가 기준값으로 정해 놓는 것이다. 그리고 A는 현재 상태의 상기 유성기어 장치에서 측정된 전체 진동주파수를 의미하며, 유성기어 장치의 입력축과 출력축의 베어링 하우스에서 수평, 수직 및 축 방향에서 측정한 진동주파수 중 가장 높은 진동주파수값을 평가에 사용한다.Here, I is a value set by the user as the evaluation reference value by measuring the vibration frequency value when the planetary gear set is normally operated. That is, the amount of vibration measured at each part of the planetary gear set in operation under the most stable condition after the maintenance of the new planetary gear set or the repair is set as the evaluation reference value. And A is the total vibration frequency measured in the present planetary gear set. The highest vibration frequency value measured in the horizontal, vertical and axial directions is measured in the bearing house of the input shaft and the output shaft of the planetary gear set .

먼저 결함검출단계에서 계산된 결함주파수가 어느 대역에 있는 지에 따라 다른 진단 평가 기준을 적용하는 것인데, 예를 들어 결함주파수가 503 Hz일 경우는 1kHz 미만인 저주파수 대역에 해당하겠다. 이 경우 표 1에 따라, 현재 측정된 진동주파수가 미리 설정해 놓은 평가 기준값의 2배 이하를 유지하고 있으면 "양호" 등급으로 평가하고, 평가 기준값의 2배를 초과하나 10배 미만인 경우는 "주의" 등급, 평가 기준값의 10배 이상으로 측정되면 "위험" 등급으로 평가하게 된다.
For example, if the defect frequency is 503 Hz, it corresponds to a low frequency band of less than 1 kHz. In this case, according to Table 1, if the currently measured vibration frequency is kept at twice or less than the preset reference value, it is evaluated as "good". If the vibration frequency is more than 2 times but less than 10 times, If it is measured to be more than 10 times the rating and the reference value, it will be rated as "dangerous".

도 10을 참조하면, 이상진단단계(s30)는 유성기어 장치의 설비 용량별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준에 따라, 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 평가하는 것도 가능하다. 유성기어 장치의 설비 용량별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준은 하기 표 2와 같다.Referring to FIG. 10, the abnormality diagnosis step (s30) can also evaluate the actual abnormal state of the planetary gear device in accordance with the abnormality diagnosis evaluation criterion predetermined for each facility capacity of the planetary gear device. Table 2 shows the evaluation criteria of the abnormality diagnosis of the predetermined equipment according to the capacity of the planetary gear device.

설비 용량Facility Capacity 양호Good 주의caution 위험danger 소형 기계
(10kW 미만)Small machine
(Less than 10 kW) A ≤ 1IA? 1I 1I < A < 5I1I < A < 5I A ≥ 5IA ≥ 5I 중형 기계
(10kW 이상 100kW 미만)Medium machine
(10kW or more and less than 100kW) A ≤ 2IA? 2I 2I < A < 10I2I < A < 10I A ≥ 10IA ≥ 10I 대형 기계
(100kW 이상)Large machine
(Over 100kW) A ≤ 4IA? 4I 4I < A < 20I4I < A < 20I A ≥ 20IA ≥ 20I

마찬가지로 A는 현재 상태의 유성기어 장치에서 측정된 전체 진동주파수를 의미한다. 이러한 기준에 따라 실제 유성기어 장치 설비의 용량에 맞는 이상 진단 평가를 실시할 수 있게 되는 것이다. 이렇게 2가지 종류로 마련된 설비 이상 진단 평가 기준에 따라 평가된 상기 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 사용자에게 출력함으로써, 설비의 이상 상태를 신속·정확하게 파악하는 것이 가능하여 설비에 큰 사고가 발생하기 전에 미리 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
Similarly, A means the total vibration frequency measured in the present state of the planetary gear set. According to this criterion, an abnormality diagnosis evaluation can be carried out according to the capacity of the actual planetary gear device. By outputting to the user the actual abnormal state of the planetary gear set evaluated in accordance with the two-kind facility abnormality evaluation evaluation standard, it is possible to quickly and accurately grasp the abnormal state of the equipment, The problem can be solved in advance.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the appended claims should include all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention.

Claims (6)

사용자로부터 유성기어 장치의 입력 회전수(R), 상기 유성기어 장치를 구성하는 선기어·링기어·유성기어의 잇수(Ts·Tr·Tp), 상기 유성기어의 개수(M) 및 상기 유성기어 장치의 유형을 입력받는 정보입력단계;
상기 정보입력단계에서 입력받은 상기 유성기어 장치의 설비 정보에 기초하여, 기 설정된 유형별 계산조건값에 따라 각 기어의 결함주파수를 계산하고 출력하는 결함검출단계;
상기 결함검출단계에서 계산된 각 기어의 결함주파수의 대역별로, 혹은 상기 유성기어 장치의 설비 용량별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준에 따라, 상기 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 평가하는 이상진단단계;를 포함하되,
상기 유성기어 장치의 유형은 상기 각 기어의 입출력축 및 고정부의 역할 분담에 따라 플래너터리 기어(planetary gear), 스타 기어(star gear) 및 솔라 기어(solar gear)로 분류되며,
상기 유형별 계산조건값에서는 상기 각 유형에 있어서 고정부 역할을 수행하는 기어의 회전주파수를 0으로 결정하도록 하되, 상기 유성기어가 고정부일 때는 상기 유성기어를 동일한 간격으로 지지하는 수단인 캐리어의 회전주파수를 0으로 결정하도록 설정되고,
이에 따라 상기 유성기어 장치의 유형이 플래너터리 기어(planetary gear)일 경우 상기 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 1 내지 4에 의해 산출되고,
[수학식 1]
Figure 112015006901354-pat00033

[수학식 2]
Figure 112015006901354-pat00034

[수학식 3]
Figure 112015006901354-pat00035

[수학식 4]
Figure 112015006901354-pat00036

상기 유성기어 장치의 유형이 스타 기어(star gear)일 경우 상기 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 5 내지 8에 의해 산출되고,
[수학식 5]
Figure 112015006901354-pat00037

[수학식 6]
Figure 112015006901354-pat00038

[수학식 7]
Figure 112015006901354-pat00039

[수학식 8]
Figure 112015006901354-pat00040

상기 유성기어 장치의 유형이 솔라 기어(solar gear)일 경우 상기 선기어·링기어·유성기어·캐리어의 각 회전주파수(Ns·Nr·Np·Nc)는 하기 수학식 9 내지 12에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법.
[수학식 9]
Figure 112015006901354-pat00041

[수학식 10]
Figure 112015006901354-pat00042

[수학식 11]
Figure 112015006901354-pat00043

[수학식 12]
Figure 112015006901354-pat00044

The input rotation speed R of the planetary gear set from the user, the number of teeth (Ts, Tr, Tp) of the sun gear, ring gear, and planetary gears constituting the planetary gear set, the number M of the planetary gears, An information input step of inputting the type of the information;
A defect detecting step of calculating and outputting a defect frequency of each gear in accordance with predetermined calculation condition values for each type based on equipment information of the planetary gear set inputted in the information input step;
An abnormality diagnosis step of evaluating an actual abnormal state of the planetary gear device in accordance with a fault frequency band of each gear calculated in the defect detection step or according to a predetermined facility abnormality diagnostic evaluation standard for each facility capacity of the planetary gear device; , &Lt; / RTI &
The type of the planetary gear unit is classified into a planetary gear, a star gear, and a solar gear in accordance with the roles of the input and output shafts and the fixed portions of the respective gears,
The rotational frequency of the gear that plays a role of a fixed portion in each type is determined to be 0, and when the planetary gear is a fixed portion, the rotation frequency of the carrier, which is means for supporting the planetary gears at the same interval, Is set to be 0,
Accordingly, when the type of the planetary gear set is a planetary gear, the rotational frequencies Ns, Nr, Np, and Nc of the sun gear, the ring gear, and the planetary gear carrier are expressed by the following equations (1) to Lt; / RTI &gt;
[Equation 1]
Figure 112015006901354-pat00033

&Quot; (2) &quot;
Figure 112015006901354-pat00034

&Quot; (3) &quot;
Figure 112015006901354-pat00035

&Quot; (4) &quot;
Figure 112015006901354-pat00036

When the type of the planetary gear set is a star gear, the rotational frequencies Ns, Nr, Np, and Nc of the sun gear, the ring gear, the planetary gear, and the carrier are calculated by the following equations (5)
&Quot; (5) &quot;
Figure 112015006901354-pat00037

&Quot; (6) &quot;
Figure 112015006901354-pat00038

&Quot; (7) &quot;
Figure 112015006901354-pat00039

&Quot; (8) &quot;
Figure 112015006901354-pat00040

When the type of the planetary gear set is a solar gear, the rotational frequencies Ns, Nr, Np, and Nc of the sun gear, the ring gear, the planetary gear, and the carrier are calculated by the following equations (9) to And detecting a fault in the planetary gear unit.
&Quot; (9) &quot;
Figure 112015006901354-pat00041

&Quot; (10) &quot;
Figure 112015006901354-pat00042

&Quot; (11) &quot;
Figure 112015006901354-pat00043

&Quot; (12) &quot;
Figure 112015006901354-pat00044

 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 선기어 또는 상기 링기어의 기어 맞물림 주파수(GMF)는 하기 수학식 13에 의해 산출되고,
[수학식 13]
Figure 112015006901354-pat00045

상기 선기어·링기어·유성기어의 각 결함주파수(Fs·Fr·Fp)는 하기 수학식 14 내지 16에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법.
[수학식 14]
Figure 112015006901354-pat00046

[수학식 15]
Figure 112015006901354-pat00047

[수학식 16]
Figure 112015006901354-pat00048

The method according to claim 1,
The gear engagement frequency (GMF) of the sun gear or the ring gear is calculated by the following equation (13)
&Quot; (13) &quot;
Figure 112015006901354-pat00045

Wherein the defect frequencies (Fs, Fr, Fp) of the sun gear, the ring gear, and the planetary gear are calculated by the following equations (14) to (16).
&Quot; (14) &quot;
Figure 112015006901354-pat00046

&Quot; (15) &quot;
Figure 112015006901354-pat00047

&Quot; (16) &quot;
Figure 112015006901354-pat00048

 제 1항에 있어서,
상기 이상진단단계에서 상기 각 기어의 결함주파수의 대역별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준은,
결함주파수 대역이 1kHz 미만인 저주파수 대역일 때는 A≤2I가 양호, 2I<A<10I가 주의, A≥10I가 위험 등급으로 평가되고,
결함주파수 대역이 1kHz 이상 4kHz 미만인 중간주파수 대역일 때는 A≤4I가 양호, 4I<A<20I가 주의, A≥20I가 위험 등급으로 평가되고,
결함주파수 대역이 4kHz 이상인 고주파수 대역일 때는 A≤6I가 양호, 6I<A<100I가 주의, A≥100I가 위험 등급으로 평가되며,
여기서 I는 상기 유성기어 장치가 정상적으로 가동이 될 때의 진동주파수 값을 측정하여 평가 기준값으로 사용자가 설정해 놓은 값이고, A는 현재 상태의 상기 유성기어 장치에서 측정된 진동주파수를 의미하며,
상기 설비 이상 진단 평가 기준에 따라 평가된 상기 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 사용자에게 출력하는 것을 특징으로 하는 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the abnormality diagnosing step comprises the steps of:
If the fault frequency band is lower than 1kHz, A? 2I is good, 2I <A <10I is caution, A?
A ≤ 4I is good, 4I <A <20I, and A ≥20I are considered to be in the danger level when the fault frequency band is an intermediate frequency band of 1kHz to less than 4kHz,
If the fault frequency band is higher than 4kHz, A≤6I is good, 6I <A <100I is a caution, A≥100I is rated as a dangerous level,
Wherein I is a value measured by the user as an evaluation reference value by measuring a vibration frequency value when the planetary gear set is normally operated, A is a vibration frequency measured in the present state of the planetary gear set,
And outputting the actual abnormal state of the planetary gear set evaluated according to the equipment malfunction diagnosis evaluation standard to the user.
제 1항에 있어서,
상기 이상진단단계에서 상기 유성기어 장치의 설비 용량별로 기 설정된 설비 이상 진단 평가 기준은,
설비 용량이 10kW 미만인 소형 기계일 때는 A≤1I가 양호, 1I<A<5I가 주의, A≥5I가 위험 등급으로 평가되고,
설비 용량이 10kW 이상 100kW 미만인 중형 기계일 때는 A≤2I가 양호, 2I<A<10I가 주의, A≥10I가 위험 등급으로 평가되고,
설비 용량이 100kW 이상인 대형 기계일 때는 A≤4I가 양호, 4I<A<20I가 주의, A≥20I가 위험 등급으로 평가되며,
여기서 I는 상기 유성기어 장치가 정상적으로 가동이 될 때의 진동주파수 값을 측정하여 평가 기준값으로 사용자가 설정해 놓은 값이고, A는 현재 상태의 상기 유성기어 장치에서 측정된 전체 진동주파수를 의미하며,
상기 설비 이상 진단 평가 기준에 따라 평가된 상기 유성기어 장치의 실제 이상 상태를 사용자에게 출력하는 것을 특징으로 하는 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the abnormality diagnosing step includes a step of, in the abnormality diagnosis step,
For small machines with a capacity of less than 10 kW, A≤1I is good, 1I <A <5I is caution, A≥5I is evaluated as a hazard class,
For medium-sized machines with a capacity of 10kW or more and less than 100kW, A? 2I is good, 2I <A <10I, A?
For large machines with a capacity of 100kW or more, A ≤ 4I is good, 4I <A <20I is a caution, A ≥20I is a danger grade,
Wherein I is a value set by the user as an evaluation reference value by measuring a vibration frequency value when the planetary gear set is normally operated, A is a total vibration frequency measured in the present state of the planetary gear set,
And outputting the actual abnormal state of the planetary gear set evaluated according to the equipment malfunction diagnosis evaluation standard to the user.
제 1항에 있어서,
상기 정보입력단계에서 입력받는 상기 유성기어 장치의 설비 정보 중 상기 입력 회전수를 제외한 일부 정보는 기 저장된 공장설비DB에서 검색하여 정보를 불러올 수 있는 것을 특징으로 하는 유성기어 장치의 결함 검출 및 이상 진단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the information of the planetary gear set is input to the planetary gear set, and the information of the planetary gear set is input to the planetary gear set, Way.
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