KR101934705B1 - A lifetime diagnosis system for a spindle of multi-axis machine and a lifetime diagnosis method of the same - Google Patents

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KR101934705B1 KR1020170083314A KR20170083314A KR101934705B1 KR 101934705 B1 KR101934705 B1 KR 101934705B1 KR 1020170083314 A KR1020170083314 A KR 1020170083314A KR 20170083314 A KR20170083314 A KR 20170083314A KR 101934705 B1 KR101934705 B1 KR 101934705B1
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이창우
박병희
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창원대학교 산학협력단
정지백
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Abstract

The present invention relates to a lifetime diagnosis method for a spindle of a multiaxial machine, which comprises: a step of collecting data about operation characteristic factors of the spindle; a step of deriving a root mean square (RMS) value among data values about the operation characteristic factors and classifying data of the RMS value into each stage; a step of multiplying a weight value of each stage to each RMS value classified into each stage; and a step of summing the weight value of each stage and each RMS value classified into each stage to calculate a lifetime of the spindle. According to the present invention, the data of the RMS value is classified into each stage in consideration of characteristics that an effect affecting the lifetime of the spindle is changed in accordance with displacement of vibration generated from the spindle, and the weight value of each stage is multiplied to each RMS value classified into each stage, such that a displacement factor of the vibration generated from the spindle is applied to the lifetime of the spindle, thereby correctly calculating the lifetime of the spindle.

Description

다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템 및 수명 진단 방법{A LIFETIME DIAGNOSIS SYSTEM FOR A SPINDLE OF MULTI-AXIS MACHINE AND A LIFETIME DIAGNOSIS METHOD OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a spindle lifetime diagnosis system and a life span diagnosis method for a spindle of a multi-

본 발명은 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템 및 수명 진단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스핀들의 수명을 사전에 진단할 수 있는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템 및 수명 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a spindle lifetime diagnosis system and a life span diagnosis method for a spindle of a multi-axis processing machine, and more particularly, to a spindle life span diagnosis system and a life span diagnosis method of a multi-axis processing machine capable of diagnosing the spindle life in advance.

일반적으로 다축 가공기는 2축 이상의 구동축을 포함하는 기계 장치를 의미하는 것으로서, 다축 공작 기계, 다축 관절 로봇, CMM 등을 예로 들 수 있다.In general, a multi-axis processing machine means a mechanical device including two or more drive shafts, such as a multi-axis machine tool, a multi-axis joint robot, and a CMM.

이러한 다축 가공기는 일반적으로 하나 이상의 직선축과 하나 이상의 회전축을 포함한다. 대표적인 예로서, 5축 공작 기계, 즉, 5축 가공기를 들 수 있는데, 보통 5축 공작 기계는 3개의 직선축과 2개의 회전축으로 구성되어, 복잡한 곡면이나 형상의 가공을 수행한다.Such a multi-axis processing machine generally includes at least one linear axis and at least one rotation axis. A typical example is a 5-axis machine tool, that is, a 5-axis machining machine. Usually, a 5-axis machine tool is composed of three linear axes and two rotation axes to perform processing of complex curved surfaces and shapes.

즉, 5축 가공기는 3개의 직선 이송축에 2개의 회전 이송축이 추가된 5개의 자유도를 갖는다.That is, the five-axis machining apparatus has five degrees of freedom in which three rotary feed axes are added to three linear feed axes.

특히 2개의 이송축으로 증가된 2개의 자유도는 공구의 자세를 자유롭게 구현하므로 3축 가공기에서 불가능한 Cusp의 감소, Un-cut의 제거 및 Over-cut영역의 가공 등 복잡한 형상이나 자유곡면을 손쉽게 가공할 수 있다.In particular, the two degrees of freedom increased by two feed axes freely implement the posture of the tool, making it possible to easily process complex shapes or free-form surfaces such as reduction of cusp, removal of Un-cut, and over- .

한편, 이러한 다축 가공기에 이상이 발생했을 때, 막대한 경제적 손실이나 인명 피해를 가져올 수 있으므로 다축 가공기에 대한 이상 진단은 매우 중요하다.On the other hand, when an abnormality occurs in such a multiaxial machining apparatus, it is very important to diagnose the abnormality of the multiaxial machining apparatus because it can cause enormous economic loss or injury to persons.

특히 다축 가공기에서 공구가 체결되는 스핀들의 경우, 이상이 발생한 경우 더 큰 문제를 야기시킬 수 있으며, 이러한 이상은 상기 스핀들의 수명이 다했음에도 불구하고, 계속적인 스핀들의 사용시에 과하게 발생할 수 있다.Especially, in the case of a spindle in which a tool is fastened in a multi-axis processing machine, a problem may arise when an abnormality occurs, and this abnormality may occur excessively when the spindle is continuously used even though the spindle has reached the end of its service life.

따라서, 스핀들의 수명을 사전에 진단하여 주기적으로 교체하거나 수리하는 것이 필요한 실정이나, 현재까지는 스핀들의 수명을 사전에 진단하는 방법은 전무한 상황이다.Therefore, it is necessary to diagnose the spindle life beforehand and to periodically replace or repair the spindle. However, until now, there has been no method for diagnosing the spindle life in advance.

한편, 다양한 종류의 다축 가공기에서 발생할 수 있는 여러 가지 이상 현상은 다축 가공기의 용도, 사양, 크기 등에 따라 각기 다른 특성을 가지지만, 다축 가공기라는 구조적 특성 때문에 공통적인 이상 원인과 특성을 가지기도 한다. On the other hand, various abnormal phenomena that may occur in various kinds of multi-axis processing machines have different characteristics depending on the use, specification, size, etc. of multi-axis processing machines, but they have common cause and characteristics due to the structural characteristic of multi-axis processing machine.

이런 일부 공통적인 이상 원인들에 대해 이상 진단을 할 때 많이 이용될 수 있는 것이 진동 신호이다. 진동 신호는 이상 진단을 위해 고려되는 전기적 특성이나, 회전 방향, 온도 등의 다른 자료들에 비해 주변 환경에 영향을 적게 받고 비슷한 구조의 다축 가공기들에 대해 공통적으로 적용될 수 있다는 장점이 있다.A vibration signal is often used to diagnose some common causes. The vibration signal is advantageous in that it is less influenced by surrounding environment than other data such as electrical characteristics, rotation direction, and temperature, which are considered for the diagnosis of abnormality, and can be commonly applied to multi-axis processing machines having a similar structure.

이론적으로는 동일 주기로 회전하는 다축 가공기는 주파수 영역에서 평균적인 진동 스펙트럼을 얻을 수 있고 이러한 진동 스펙트럼의 패턴에 의하여 다축 가공기의 운전 상태를 진단하는 것이 가능하다.Theoretically, a multi-axis processing machine rotating at the same cycle can obtain an average vibration spectrum in the frequency domain, and it is possible to diagnose the operating state of the multi-axis processing machine by the pattern of the vibration spectrum.

따라서, 본 발명에서는 상술한 바와 같은 진동 특성을 통하여, 스핀들의 수명을 사전에 진단에 진단하고자 한다.Therefore, in the present invention, the life span of the spindle is to be diagnosed prior to diagnosis through the above-described vibration characteristics.

일본공개특허 제1993-301149호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1993-301149

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스핀들의 수명을 사전에 진단할 수 있는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템 및 수명 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a spindle life diagnosis system and a life span diagnosis method of a multi-axis processing machine capable of diagnosing the service life of a spindle in advance.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 스핀들의 일정 영역에 구비되는 계측기기; 상기 계측기기로부터 출력되는 계측 데이터의 신호 처리를 수행하는 신호 처리 모듈; 계측 데이터를 기반으로 일정 정보를 제공하기 위한 신호 분석 모듈; 및 상기 신호 처리 모듈로부터 전송되는 데이터를 가공하여 통계 처리를 수행하는 통계 처리 모듈을 포함하는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a measuring apparatus comprising: a measuring instrument provided in a predetermined region of a spindle; A signal processing module for performing signal processing of measurement data output from the measuring instrument; A signal analysis module for providing schedule information based on measurement data; And a statistical processing module for processing the data transmitted from the signal processing module and performing statistical processing. The present invention also provides a spindle life diagnosis system for a multi-axis machine.

또한, 본 발명은 상기 통계 처리 모듈에서 제공되는 통계 데이터는, 가속도 데이터에 대한 진동변위의 평균 데이터와 표준편차, 첨도(Kurtosis), 왜도(Skewness), 제곱평균제곱근(RMS) 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템을 제공한다.The statistical data provided by the statistical processing module may include at least one of standard deviation, kurtosis, skewness, and square root mean square (RMS) of the average data of the vibration displacement with respect to the acceleration data And a spindle lifetime diagnosis system for a spindle of a multi-axis processing machine.

또한, 본 발명은 상기 계측기기는 가속도 센서 및 데이터 로거를 포함하는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템을 제공한다.Further, the present invention provides a system for measuring the life span of a spindle of a multi-axis processing machine including an acceleration sensor and a data logger.

또한, 본 발명은 스핀들의 운전특성 인자들에 대한 데이터를 수집하는 단계; 상기 운전특성 인자들에 대한 데이터 값 중 RMS 값을 도출하고, 상기 RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하는 단계; 상기 단계별로 분류된 각각의 RMS 값에 단계별 가중치 값을 곱하는 단계; 및 상기 단계별로 분류된 각각의 RMS 값에 단계별 가중치 값을 곱한 값을 합하여 스핀들의 사용 수명을 계산하는 단계를 포함하는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법을 제공한다.The present invention also relates to a method of operating a spindle, comprising: collecting data on operating characteristic parameters of the spindle; Deriving an RMS value of data values for the operation characteristic factors, and classifying the RMS value data in stages; Multiplying each of the RMS values classified by the step by a stepwise weight value; And calculating a service life of the spindle by summing values obtained by multiplying the RMS values classified by the step by the weight values of the step, and calculating the service life of the spindle.

또한, 본 발명은 상기 스핀들의 사용수명과 상기 스핀들의 한계 수명을 비교하는 단계; 상기 스핀들의 사용수명이 상기 스핀들의 한계 수명에 근접했는지를 판단하는 단계; 및 상기 사용수명이 상기 한계 수명에 근접한 경우에는 사용자에게 스핀들의 수명에 대한 알람을 제공하는 단계를 더 포함하는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법을 제공한다.Further, the present invention is characterized by comprising: comparing the service life of the spindle with the life span of the spindle; Determining whether a service life of the spindle is close to a life span of the spindle; And providing an alarm to the user about the life spindle of the spindle when the service life is close to the life expectancy of the spindle.

또한, 본 발명은 상기 RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하는 단계는, 진동 데이터 변위값의 범위에 따라 RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하는 것인 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법을 제공한다.The present invention further provides a method of diagnosing the life span of a spindle of a multi-axis machine, wherein the data of the RMS value is sorted in stages according to the range of vibration data displacement values.

이상과 같은 본 발명에서는, 스핀들에 발생되는 진동의 변위에 따라 상기 스핀들의 수명에 미치는 영향이 상이해 지는 특성을 고려하여, RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하고, 단계별 가중치 값을 상기 단계별 RMS 값에 곱함으로써, 스핀들의 사용 수명에 스핀들에 발생되는 진동의 변위 요소를 적용하여 보다 정확하게 스핀들의 사용 수명을 계산할 수 있다.In the present invention, the RMS value data is classified into stages, taking into consideration the characteristic that the influence on the life spindle of the spindle is different according to the displacement of the vibration generated in the spindle, and the stepwise weight value is divided into the stepwise RMS value , It is possible to more precisely calculate the service life of the spindle by applying the displacement component of the vibration generated in the spindle to the service life of the spindle.

또한, 본 발명은 이러한 스핀들의 사용 수명을 스핀들 고유의 한계 수명과 비교하여, 스핀들의 사용 수명이 스핀들의 한계 수명에 근접한 경우에, 이러한 스핀들의 수명을 사용자에게 알람을 통해 제공함으로써, 사용자는 스핀들을 교체하는 작업을 진행할 수 있다.The present invention also compares the service life of such a spindle with the spindle's unique life span, so that when the service life of the spindle approaches the limit of service life of the spindle, Can be replaced.

도 1은 본 발명에 따른 다축 가공기를 도시하는 사시도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 신호 처리 모듈의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3a는 통계 처리 모듈에 의한 첨도(Kurtosis) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.
도 3b는 통계 처리 모듈에 의한 제곱평균제곱근(RMS) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.
도 3c는 통계 처리 모듈에 의한 가속도 데이터의 진동 변위의 평균(mean) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 5는 스핀들의 사용 수명이 계산된 상태를 도시하는 일예이다.
1 is a perspective view showing a multi-axis processing machine according to the present invention.
FIG. 2A is a schematic block diagram for explaining a life span diagnosis system of a spindle of a multi-axis processing machine according to the present invention.
2B is a block diagram showing a configuration of a signal processing module according to the present invention.
3A is a diagram showing an example of a kurtosis graph by the statistical processing module.
3B is a diagram showing an example of a root-mean-square root (RMS) graph by the statistical processing module.
3C is a diagram showing an example of a mean graph of the vibration displacement of the acceleration data by the statistical processing module.
4 is a schematic flow chart for explaining a method of diagnosing the life span of a spindle of a multi-axis processing machine according to the present invention.
5 shows an example in which the service life of the spindle is calculated.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. &Quot; and / or "include each and every combination of one or more of the mentioned items. ≪ RTI ID = 0.0 >

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" And can be used to easily describe a correlation between an element and other elements. Spatially relative terms should be understood in terms of the directions shown in the drawings, including the different directions of components at the time of use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as "below" or "beneath" of another element may be placed "above" another element . Thus, the exemplary term "below" can include both downward and upward directions. The components can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 다축 가공기를 도시하는 사시도이다.1 is a perspective view showing a multi-axis processing machine according to the present invention.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다축 가공기, 예를 들면, 5축 가공기(100)는 T-베드(110)를 포함하며, 상기 T-베드(110)는 제1방향 베드(110a) 및 상기 제1방향 베드(110b)와 수직방향으로 배치되는 제2방향 베드(110b)를 포함한다.First, as shown in FIG. 1, a multi-axis processing machine according to the present invention, for example, a five-axis processing machine 100 includes a T-bed 110, (110a) and a second directional bed (110b) arranged in a direction perpendicular to the first directional bed (110b).

또한, 본 발명에 따른 5축 가공기(100)는 상기 T-베드(110)의 제1방향 베드(110a)의 상부에 배치되는 X-베이스(120)를 포함하며, 상기 X-베이스(120)는, 상기 X-베이스(120)의 상부에 배치되는 X축 레일(121)을 포함한다.The 5-axis processing machine 100 according to the present invention includes an X-base 120 disposed on a first directional bed 110a of the T-bed 110, and the X- Includes an X-axis rail (121) disposed on the X-base (120).

이때, 상기 X축 레일(121)은 X축 제1레일(121a) 및 상기 X축 제1레일(121a)과 평행하여 배치되는 X축 제2레일(121b)을 포함한다.The X-axis rail 121 includes an X-axis first rail 121a and an X-axis second rail 121b disposed in parallel with the X-axis first rail 121a.

한편, 설명의 편의를 위하여, 상기 X축 제1레일(121a)을 프런트(Front) 레일로 정의하고, 상기 X축 제2레일(121b)을 백(Back) 레일로 정의하기로 한다.For convenience of explanation, the X-axis first rail 121a is defined as a front rail, and the X-axis second rail 121b is defined as a back rail.

계속해서, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 5축 가공기(100)는 상기 X축 레일(121)에 배치되는 테이블(130)을 포함하며, 상기 테이블(130)은 가공 대상물을 위치시키기 위한 지지판(131)을 포함한다.1, a five-axis machining apparatus 100 according to the present invention includes a table 130 disposed on the X-axis rail 121. The table 130 is a table for positioning an object to be processed And a support plate 131.

이때, 상기 테이블(130)은 상기 X축 레일(121) 상에 배치되어, X축 방향으로 이동할 수 있다.At this time, the table 130 is disposed on the X-axis rail 121 and can move in the X-axis direction.

또한, 본 발명에 따른 5축 가공기(100)는 상기 T-베드(110)의 제2방향 베드(110b)의 상부에 배치되는 컬럼(140)을 포함하며, 이때, 상기 컬럼(140)의 하부에는 Y축 레일(111)을 포함한다.The 5-axis processing machine 100 according to the present invention includes a column 140 disposed above the second directional bed 110b of the T-bed 110. At this time, Axis rail 111. The Y-

이때, 상기 Y축 레일(111)은 Y축 제1레일(미도시) 및 상기 Y축 제1레일(미도시)과 평행하여 배치되는 Y축 제2레일(111b)을 포함한다.The Y-axis rail 111 includes a Y-axis second rail 111b disposed in parallel with a Y-axis first rail (not shown) and a Y-axis first rail (not shown).

다만, 설명의 편의를 위하여, 상기 Y축 제1레일(미도시)을 레프트(Left) 레일로 정의하고, 상기 Y축 제2레일(111b)을 라이트(Right) 레일로 정의하기로 한다.However, for convenience of explanation, the Y-axis first rail (not shown) is defined as a left rail, and the Y-axis second rail 111b is defined as a right rail.

한편, 상기에서는 상기 컬럼(140)의 하부에는 Y축 레일(111)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 상기 Y축 레일(111)은 상기 T-베드(110)의 제2방향 베드(110b)의 상부에 배치되고, 상기 Y축 레일(111)의 상부에 상기 컬럼(140)이 배치되는 것으로도 이해될 수 있다.In the above description, the Y-axis rail 111 is included in the lower portion of the column 140. However, the Y-axis rail 111 may be formed on the upper portion of the second directional bed 110b of the T- Axis column 111 and the column 140 is disposed on the Y-axis rail 111. As shown in FIG.

이때, 상기 컬럼(140)은 상기 Y축 레일(111) 상에 배치되어, Y축 방향으로 이동할 수 있다.At this time, the column 140 is disposed on the Y-axis rail 111 and can move in the Y-axis direction.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 컬럼(140)의 측면의 일정 영역에는 Z축 레일(141)을 포함한다.Also, as shown in FIG. 1, the Z-axis rail 141 is included in a certain region of the side surface of the column 140.

이때, 상기 Z축 레일(141)은 Z축 제1레일(141a) 및 상기 Z축 제1레일(141a)과 평행하여 배치되는 Z축 제2레일(141b)을 포함한다.At this time, the Z-axis rail 141 includes a Z-axis first rail 141a and a Z-axis second rail 141b disposed in parallel with the Z-axis first rail 141a.

계속해서, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 5축 가공기(100)는 상기 컬럼(140)의 상기 Z축 레일(141)에 배치되는 스핀들(150)을 포함하며, 이때, 상기 스핀들(150)은 Z축 방향으로 이동할 수 있다.1, a five-axis machining apparatus 100 according to the present invention includes a spindle 150 disposed on the Z-axis rail 141 of the column 140, wherein the spindle 150 ) Can move in the Z-axis direction.

또한, 상기 5축 가공기는 공구를 포함하며, 상기 공구는 상기 스핀들(150)에 장착된 상태에서 회전하여, 공작물에 대해 절삭 가공을 수행할 수 있다.In addition, the 5-axis machining apparatus includes a tool, and the tool rotates while mounted on the spindle 150 to perform a cutting operation on the workpiece.

이때, 상기 공구는 엔드밀, 밀링공구, 드릴공구, 또는 보링공구일 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 공구의 종류를 제한하는 것은 아니다.At this time, the tool may be an end mill, a milling tool, a drill tool, or a boring tool, but does not limit the kind of the tool in the present invention.

한편, 상술한 바와 같이, 다축 가공기에서, 공구가 체결되는 스핀들의 경우, 이상이 발생한 경우에는 막대한 경제적 손실이나 인명 피해를 가져올 수 있다.On the other hand, as described above, in the case of a spindle to which a tool is fastened in a multiaxial machining apparatus, if an abnormality occurs, it can lead to enormous economic loss and personal injury.

이러한 이상은 상기 스핀들의 수명이 다했음에도 불구하고, 계속적인 스핀들의 사용시에 과하게 발생할 수 있으며, 따라서, 스핀들의 수명을 사전에 진단하여 주기적으로 교체하거나 수리하는 것이 필요한 실정이다.Such an abnormality may occur excessively at the time of using the spindle continuously even though the spindle has reached the end of its service life. Therefore, it is necessary to diagnose and periodically replace or repair the service life of the spindle.

이하에서는, 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템 및 수명 진단 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a spindle life span diagnosis system and a life span diagnosis method of a multi-axis machining apparatus according to the present invention will be described.

도 2a는 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다.FIG. 2A is a schematic block diagram for explaining a life span diagnosis system of a spindle of a multi-axis processing machine according to the present invention.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템(200)은 수명 진단의 대상이 되는 스핀들의 일정 영역에 구비되는 계측기기(210)와, 상기 계측기기(210)로부터 출력되는 계측 데이터의 신호 처리를 수행하는 신호 처리 모듈(220) 및 계측 데이터를 기반으로 일정 정보를 제공하기 위한 신호 분석 모듈(230)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2A, a spindle life span diagnosis system 200 of a multi-axis machine according to the present invention includes a measurement instrument 210 provided in a predetermined region of a spindle to be subjected to a life span diagnosis, A signal processing module 220 for performing signal processing of the measurement data and a signal analysis module 230 for providing schedule information based on the measurement data.

상기 계측기기(210)는 상기 스핀들의 진동으로부터 가속도 데이터를 계측하고 이를 송신할 수 있다.The measuring instrument 210 can measure acceleration data from the vibration of the spindle and transmit it.

예를 들면, 상기 계측기기(210)는 가속도 센서(211)와 데이터 로거를 포함하여 구성될 수 있다. For example, the measuring instrument 210 may include an acceleration sensor 211 and a data logger.

이때, 상기 가속도 센서(211)의 경우 출력되는 아날로그 형태의 데이터를 원격지의 데이터 로거에 송신하게 되면 외부 잡음의 영향을 받을 수 있기 때문에 디지털 출력형으로 구성함으로써 외부 잡음의 영향을 최소화할 수 있도록 함이 바람직하다.At this time, in case of the acceleration sensor 211, if the analog type data to be outputted is transmitted to a remote data logger, it can be influenced by external noise, so that it can be configured as a digital output type so that the influence of external noise can be minimized .

또한, 상기 가속도 센서(211)는 CMOS 회로와 집적화가 가능하고 낮은 전력 소비, 온도 특성 그리고 DC 특성이 우수한 반도체형 MEMS(Micro Electro Mechanical System) ; 미세전자제어기술) 가속도 센서를 적용하여 가속도를 측정하게 되며, 이러한 MEMS 가속도 센서는 수평 2 성분, 수직 1 성분을 동시에 측정할 수 있는 3축 가속도 센서로 구성될 수 있는 한편, 바람직하게는 케이블에 의해 유도될 수 있는 잡음을 제거하는 differential output 방식을 사용할 수 있다.Also, the acceleration sensor 211 may be a semiconductor type MEMS (Micro Electro Mechanical System) capable of being integrated with a CMOS circuit and having low power consumption, temperature characteristics, and DC characteristics; Microelectronic control technology) Acceleration sensor is applied to measure the acceleration. Such a MEMS acceleration sensor can be configured as a three-axis acceleration sensor capable of simultaneously measuring horizontal two-component and vertical one component, You can use a differential output scheme that removes the noise that can be induced.

상기 데이터 로거는 상기 가속도 센서(211)에서 계측된 가속도 데이터를 정의된 통신 프로토콜에 따라 상기 신호 처리 모듈(220)로 송신할 수 있다.The data logger may transmit the acceleration data measured by the acceleration sensor 211 to the signal processing module 220 according to a defined communication protocol.

상기 신호 처리 모듈(220)은 상기 계측기기(110)로부터 송신한 가속도 데이터를 입력받고, 입력된 가속도 데이터를 FFT(Fast Fourier Transform) 분석하여 요구되는 주파수 대역의 성분만을 통과시켜 출력하도록 하며, 이에 대한 샘플링과 잡음 제거 등의 신호처리를 수행할 수 있다.The signal processing module 220 receives the acceleration data transmitted from the measuring instrument 110 and performs FFT (Fast Fourier Transform) analysis on the input acceleration data to pass only the components of the required frequency band and output the data. Signal processing such as sampling and noise cancellation can be performed.

상기 신호 분석 모듈(230)은 상기 계측기기(210) 또는 신호 처리 모듈(220)에서 신호 처리된 가속도 데이터를 이용하여 분석 알고리즘을 통해 분석 수행함으로써 다양한 모니터링 정보를 제공할 수 있다.The signal analysis module 230 can provide various monitoring information by performing analysis through an analysis algorithm using the acceleration data processed by the measurement device 210 or the signal processing module 220.

예를 들면, 신호 분석 모듈(230)은 가속도 데이터의 PGA(Peak Ground Acceleration) 표출, MMA(Min, Max, Avg) 데이터 표출, 파워 스펙트럼, 응답 스펙트럼(가속도ㆍ속도ㆍ변위 응답 스펙트럼 표출) 등의 분석 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.For example, the signal analysis module 230 may analyze the PGA (Peak Ground Acceleration), the MMA (Min, Max, Avg) data presentation, the power spectrum, and the response spectrum (acceleration / Analysis function. ≪ / RTI >

이러한 신호 분석 모듈(230)은 외부로부터 입력되는 요청 명령에 따라 분석 대상 시점 또는 대상 기간을 선정할 수 있으며, 선택된 시점 또는 기간에 대한 분석 데이터를 제공하게 되며, 분석 데이터를 기반으로 하여 대상 스핀들의 진동 평가를 수행할 수 있다.The signal analysis module 230 can select an analysis target time point or a target time point according to a request command inputted from the outside and provide analysis data for a selected time point or a time period, Vibration evaluation can be performed.

도 2b는 본 발명에 따른 신호 처리 모듈의 구성을 나타내는 블럭도이다.2B is a block diagram showing a configuration of a signal processing module according to the present invention.

도 2b를 참조하면, 상기 신호 처리 모듈(220)은 상기 계측기기(210)로부터 수신된 진동 가속도 데이터를 분석하기에 앞서 데이터에 대한 필터링(Filtering) 및 샘플링(Sampling) 등을 포함한 데이터 가공을 수행할 수 있다.2B, the signal processing module 220 performs data processing including filtering and sampling on data before analyzing vibration acceleration data received from the measuring instrument 210 can do.

보다 구체적으로, 상기 신호 처리 모듈(220)은 필터링부(221)와 샘플링부(222)를 포함할 수 있다.More specifically, the signal processing module 220 may include a filtering unit 221 and a sampling unit 222.

상기 필터링부(221)는 디지털 필터가 적용될 수 있는 바, 상기 디지털 필터는 입력 신호(가속도 데이터)가 입력되면 FFT(Fast Fourier Transform)을 수행하여 분석한 결과를 바탕으로 원하지 않는 주파수 대역을 제거하고 원하는 주파수 대역의 성분만을 통과하여 출력할 수 있다.A digital filter can be applied to the filtering unit 221. When the input signal (acceleration data) is input, the digital filter removes an undesired frequency band based on a result of performing an FFT (Fast Fourier Transform) It is possible to output only the component of the desired frequency band.

예를 들면 필터링부(221)는 LPF(Low Pas Filtering), HPF(High Pass Filtering), BPF(Band Width Pass Filtering) 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 필터링 과정에서 노이즈(Noise)를 제거하여 데이터의 질을 향상시킬 수 있다.For example, the filtering unit 221 may use any one of LPF (Low Pass Filtering), HPF (High Pass Filtering), and BPF (Band Width Pass Filtering) The quality can be improved.

상기 샘플링부(222)는 입력 신호(가속도 데이터)에 대한 샘플링을 수행할 수 있다.The sampling unit 222 may perform sampling on an input signal (acceleration data).

신호 처리에서의 샘플링은 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 추출하는 것을 의미한다. Sampling in signal processing means extracting analog data into digital data.

이때, 상기 신호 분석 모듈(230)은 스핀들의 진동 신호의 진폭으로부터, 최대 진폭, 고유 주기를 분석하여 대상물의 동특성을 해석하고, 응답 스펙트럼을 산출하여 설계 스펙트럼과 비교할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 가속도 데이터로부터 진동 속도를 산출하고 그 진동 변위와 누적 절대 속도도 산출하도록 구성될 수 있다.At this time, the signal analysis module 230 can analyze the dynamic characteristics of the object by analyzing the maximum amplitude and the natural period from the amplitude of the vibration signal of the spindle, calculate the response spectrum, and compare the response spectrum with the design spectrum. Further, the vibration velocity may be calculated from the acceleration data, and the vibration displacement and the absolute absolute velocity may be calculated.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 신호 분석 모듈(230)은 분석된 정보를 출력하기 위한 출력 인터페이스가 구비되며, 디스플레이 장치와 연결되어 사용자에게 상기 분석된 정보를 그래프 또는 도형 등을 포함한 이미지로 제공할 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, the signal analysis module 230 is provided with an output interface for outputting the analyzed information, and is connected to a display device so that the analyzed information is provided as an image including a graph or graphic form can do.

계속해서, 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템(200)은 상기 신호 처리 모듈(220)로부터 전송되는 데이터를 가공하여 통계 처리를 수행하는 통계 처리 모듈(240)을 포함한다.2A, a spindle life span diagnosis system 200 of a multi-axis machine according to the present invention includes a statistical processing module 240 for processing data transmitted from the signal processing module 220 and performing statistical processing, .

즉, 상기 통계 처리 모듈(240)은 기 설정된 주기에 따라 수집한 데이터의 통계 처리를 수행하여 통계 데이터베이스에 업데이트할 수 있다. That is, the statistical processing module 240 may update the statistical database by performing statistical processing on the collected data according to a predetermined period.

이때, 상기 통계 처리 모듈(240)의 설정 주기는 사용자에 의해 선택적으로 지정될 수 있는 것으로, 예를 들면, 분 단위, 시간 단위, 일 단위, 주 단위 등으로 설정되어 설정 주기에 따라 통계 처리된 정보들을 제공할 수 있다.At this time, the setting period of the statistical processing module 240 can be selectively designated by the user. For example, the setting period is set in minutes, hours, days, weeks, Information can be provided.

한편, 상기 통계 처리 모듈(240)에서 제공되는 통계 데이터는, 상술한 바와 같이, 신호 처리 모듈(220)로부터 전송되는 데이터를 가공한 것으로, 가속도 데이터에 대한 진동변위의 평균 데이터와 표준편차, 첨도(Kurtosis), 왜도(Skewness), 제곱평균제곱근(RMS) 중 적어도 하나 이상일 수 있다.As described above, the statistical data provided by the statistical processing module 240 is obtained by processing the data transmitted from the signal processing module 220. The statistical data provided by the statistical processing module 240 includes average data of the vibration displacement with respect to the acceleration data, A kurtosis, a skewness, and a square root mean square (RMS).

도 3a는 통계 처리 모듈에 의한 첨도(Kurtosis) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.3A is a diagram showing an example of a kurtosis graph by the statistical processing module.

도 3a에 도시되는 첨도는 상기 가속도 센서(211)로부터 일정 시간 동안 수집되는 가속도 데이터가 산술 평균 주위에 밀집한 정도를 나타내는 것으로, 통계 처리 모듈(240)은 하기 수학식 1에 의해 첨도를 산출할 수 있다.The kurtosis shown in FIG. 3A indicates the degree of convergence of the acceleration data collected for a predetermined time from the acceleration sensor 211 around the arithmetic mean. The statistical processing module 240 can calculate the kurtosis according to the following equation have.

(수학식 1)(1)

Figure 112017062970781-pat00001
Figure 112017062970781-pat00001

단, 상기 수학식 1에서 K는 첨도, X는 신호값, n는 신호의 Sample 수, μ는 신호값의 평균, σ는 신호값의 표준 편차(가속도 센서가 일정시간 동안 수집한 전체 Sample 대상)로 정의될 수 있다.In Equation (1), K is the kurtosis, X is the signal value, n is the number of samples of the signal, μ is the mean of the signal values, and σ is the standard deviation of the signal values . ≪ / RTI >

도 3b는 통계 처리 모듈에 의한 제곱평균제곱근(RMS) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.3B is a diagram showing an example of a root-mean-square root (RMS) graph by the statistical processing module.

상기 제곱평균제곱근은 가속도 센서(211)로부터 일정 시간 동안 수집되는 가속도 데이터를 제곱하여 평균한 것으로, 변화하는 값의 크기에 대한 통계적 척도로 사인(sine) 함수처럼 변수들이 음과 양을 오고 갈 때에 유용하다.The root-mean-square (RMS) square is a squared average of the acceleration data collected from the acceleration sensor 211 for a predetermined period of time. It is a statistical measure of the magnitude of the changing value. When the variables come and go, such as a sine function useful.

상기 통계 처리 모듈(240)은 하기 수학식 2에 의해 제곱평균제곱근을 산출할 수 있다.The statistical processing module 240 may calculate the root-mean-square (root-mean-square) by the following equation (2).

(수학식 2)(2)

Figure 112017062970781-pat00002
Figure 112017062970781-pat00002

단, 상기 수학식 2에서 RMS는 제곱평균제곱근, a는 신호값, n는 신호의 Sample 수(가속도 센서가 일정 동안 수집한 전체 Sample 대상)로 정의될 수 있다.In Equation (2), RMS is a root-mean-square root, a is a signal value, and n is the number of samples of the signal (the entire sample object collected during the predetermined period by the acceleration sensor).

도 3c는 통계 처리 모듈에 의한 가속도 데이터의 진동 변위의 평균(mean) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.3C is a diagram showing an example of a mean graph of the vibration displacement of the acceleration data by the statistical processing module.

상기 가속도 데이터의 평균(mean)은 가속도 센서가 일정 동안 수집한 전체 Sample의 가속도 데이터를 대상으로 진동 변위의 평균값을 도출하여 산출할 수 있다.The mean of the acceleration data can be calculated by deriving an average value of the vibration displacement with respect to the acceleration data of all the samples collected during the predetermined time by the acceleration sensor.

이상과 같은 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템에 의하여, 스핀들의 진동특성에 의하여, 스핀들의 운전특성 인자들에 대한 데이터를 수집할 수 있다.According to the spindle lifetime diagnosis system of the multi-axis machining apparatus, data on the operating characteristic factors of the spindle can be collected by the vibration characteristics of the spindle.

도 4는 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.4 is a schematic flow chart for explaining a method of diagnosing the life span of a spindle of a multi-axis processing machine according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법은 스핀들의 운전특성 인자들에 대한 데이터를 수집하는 단계를 포함한다(S110).Referring to FIG. 4, a method for diagnosing the life span of a spindle of a multiaxial machining apparatus according to the present invention includes collecting data on operation characteristic factors of a spindle (S110).

이때, 상기 운전특성 인자들은 상기 공작기계의 진동 변위의 평균, 표준편차, 왜도(skewness), 첨도(kurtosis), RMS값(root-mean-square)일 수 있다.In this case, the operating characteristic factors may be mean, standard deviation, skewness, kurtosis, root-mean-square (RMS) of the vibration displacement of the machine tool.

상술한 바와 같이, 이러한 운전특성 인자들은 상기 신호 처리 모듈(220)로부터 전송되는 데이터를 가공하여 통계 처리를 수행하는 통계 처리 모듈(240)에서 제공될 수 있다.As described above, the operation characteristic factors may be provided in the statistical processing module 240 that processes the data transmitted from the signal processing module 220 and performs statistical processing.

계속해서, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법은 상기 운전특성 인자들에 대한 데이터 값 중 RMS 값을 도출하고, 상기 RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하는 단계를 포함한다(S120).3, a method for diagnosing the service life of a spindle of a multi-axis processing machine according to the present invention includes deriving an RMS value of data values for the operation characteristic factors, and classifying the RMS value data in stages (S120).

즉, 상술한 통계 처리 모듈(240)에서 제공된, 진동 변위의 평균, 표준편차, 왜도(skewness), 첨도(kurtosis), RMS값(root-mean-square) 등의 데이터 값에서, RMS값을 도출하고, 본 발명에서는, 상기 RMS값을 통하여, 다축 가공기의 스핀들의 수명을 진단하고자 한다.That is, the RMS value is calculated from the data values such as mean, standard deviation, skewness, kurtosis, and root-mean-square of the vibration displacement provided by the statistical processing module 240 In the present invention, the life of the spindle of the multi-axis processing machine is diagnosed through the RMS value.

이때, 본 발명에서는 진동 데이터 변위값에 대한 RMS 값을 여러 진동 데이터 구간별로 분류한다.In the present invention, the RMS value of the vibration data displacement value is classified according to various vibration data sections.

예를 들면, 제1구간 RMS값 내지 제7구간 RMS값으로 단계별로 RMS 값의 데이터를 분류할 수 있다.For example, the data of the RMS value may be classified into the first section RMS value to the seventh section RMS value step by step.

이러한 구간의 분류는, 스핀들에 발생되는 진동의 변위에 따라 상기 스핀들의 수명에 미치는 영향이 상이해지기 때문에, RMS값의 데이터를 단계별로 분류함으로써, 각 단계별 상대적인 가중치를 부여하기 위함이다.Since the influence of the vibration on the spindle varies depending on the displacement of the spindle due to the displacement of the spindle, classification of the interval is performed to classify the data of the RMS value step by step so as to assign a relative weight to each step.

예를 들면, 진동 데이터 변위값이 0.01~0.02mm의 범위인 경우는 제1구간 RMS값으로 정의하고, 진동 데이터 변위값이 0.02~0.05mm의 범위인 경우는 제2구간 RMS값으로 정의하는 방법 등에 의하여, 단계별로 RMS 값의 데이터를 분류할 수 있으며, 다만, 본 발명은 상기 진동 데치터 변위값의 범위에 대한 예시에 제한되는 것은 아니며, 사용자가 각각의 다축 가공기에 적합하게 RMS 값을 단계별로 분류할 수 있다.For example, when the vibration data displacement value is in the range of 0.01 to 0.02 mm, it is defined as the first section RMS value, and when the vibration data displacement value is in the range of 0.02 to 0.05 mm, it is defined as the second section RMS value However, the present invention is not limited to the example of the range of the displacement value of the vibrating decker, and it is also possible that the user sets the RMS value for each multi- .

계속해서, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법은 상기 단계별로 분류된 각각의 RMS 값에 단계별 가중치 값을 곱하는 단계를 포함한다(S130).Referring to FIG. 4, the method for diagnosing the service life of the spindle of the multiaxial machining apparatus according to the present invention includes multiplying each of the RMS values classified by the step by a stepwise weight value (S130).

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 스핀들에 발생되는 진동의 변위에 따라 상기 스핀들의 수명에 미치는 영향이 상이해지기 때문에, RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하였다. As described above, in the present invention, the influence of the vibration on the spindle on the life of the spindle varies depending on the displacement of the spindle, so the data of the RMS value is sorted in stages.

이후, 상이한 가중치, 즉 단계별 가중치를 단계별 RMS 값에 곱함으로써, 스핀들에 발생되는 진동이 스핀들의 수명에 미치는 영향을 단계별 RMS 값 별로 파악할 수 있다.Then, by multiplying the stepwise RMS values by the different weights, i.e., the stepwise weights, the influence of the vibration generated on the spindle on the spindle life can be grasped according to the RMS values for each step.

예를 들면, 제1구간 RMS 값에는 제1가중치를 곱하고, 제2구간 RMS 값에는 제2가중치를 곱하며, 제7구간 RMS 값에는 제7가중치를 곱하는 방식에 해당하는 것이다.For example, the first interval RMS value is multiplied by the first weight, the second interval RMS value is multiplied by the second weight, and the seventh interval RMS value is multiplied by the seventh weight.

보다 구체적으로, 제1가중치는 1s, 제2가중치는 2s, 제7가중치는 10s와 같은 방식으로 단계별 가중치를 선정하여, 예를 들어, 다축 가공기의 작동 중, 현재 스핀들에 발생되는 진동의 변위가 0.01~0.02mm의 범위인 경우는 제1구간 RMS 값에 해당하므로 제1가중치를 곱하고, 현재 스핀들에 발생되는 진동의 변위가 0.02~0.05mm의 범위인 경우는 제2구간 RMS 값에 해당하므로 제2가중치를 곱하는 방식에 해당한다.More specifically, stepwise weights are selected in such a manner that the first weight is 1s, the second weight is 2s, and the seventh weight is 10s. For example, during operation of the multi-axis machine, In the case of the range of 0.01 to 0.02 mm, since it corresponds to the first section RMS value, the first weight is multiplied, and when the displacement of the vibration generated in the current spindle is in the range of 0.02 to 0.05 mm, it corresponds to the second section RMS value. 2 Weights are multiplied.

다만, 본 발명은 상기 단계별 가중치 값에 대한 예시에 제한되는 것은 아니며, 사용자가 각각의 다축 가공기에 적합하게 가중치 값을 단계별로 설정할 수 있다.However, the present invention is not limited to the example of the stepwise weight value, and the user can set the weight value stepwise for each multi-axis machine.

계속해서, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법은 상기 단계별로 분류된 각각의 RMS 값에 단계별 가중치 값을 곱한 값을 합하여 스핀들의 사용 수명을 계산하는 단계를 포함한다(S140).4, the method for diagnosing the service life of a spindle of a multiaxial machining apparatus according to the present invention includes calculating the service life of the spindle by summing values obtained by multiplying the RMS values classified by the above step by the stepwise weight values (S140).

즉, 다축 가공기의 작동 중, 현재 스핀들에 발생되는 진동의 변위에 따라 단계별 RMS값을 선정하고, 이에 따른 단계별 가중치 값을 곱한 후, 이들의 값을 모두 합하여, 다축 가공기의 작동에 따른 사용 수명을 계산할 수 있다.That is, during the operation of the multi-axis machine, the RMS value for each step is selected according to the displacement of the vibration generated in the current spindle, and the result is multiplied by the weight value for each step. Can be calculated.

이러한 사용 수명은 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.This service life can be expressed as Equation (3) below.

Figure 112017062970781-pat00003
Figure 112017062970781-pat00003

단, 수학식 3에서 w1, w2, …, wn(n은 정수)은 단계별 가중치 값, y1, y2, …, yn(n은 정수)은 단계별 RMS 값으로 정의할 수 있다.In Equation (3), w1, w2, ... , wn (n is an integer) is a step weight value, y1, y2, ... , and yn (n is an integer) can be defined as a stepwise RMS value.

이상과 같은 방법에 의하여, 본 발명에서는 다축 가공기의 작동에 따른 현재까지의 사용 수명을 계산할 수 있다.According to the above-described method, in the present invention, the service life up to the present according to the operation of the multi-axis processing machine can be calculated.

한편, 이러한 사용 수명을 계산함에 있어서, 스핀들에 발생되는 진동의 변위에 따라 상기 스핀들의 수명에 미치는 영향이 상이해 지는 특성을 고려하여, RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하고, 단계별 가중치 값을 상기 단계별 RMS 값에 곱함으로써, 스핀들의 사용 수명에 스핀들에 발생되는 진동의 변위 요소를 적용하여 보다 정확하게 스핀들의 사용 수명을 계산할 수 있다.In calculating the useful life of the spindle, the data of the RMS value may be classified in stages, taking into consideration the characteristic that the influence on the life of the spindle varies depending on the displacement of the vibration generated in the spindle, By multiplying the stepwise RMS value, the service life of the spindle can be calculated more accurately by applying the displacement component of the vibration generated in the spindle to the service life of the spindle.

도 5는 스핀들의 사용 수명이 계산된 상태를 도시하는 일예이다.5 shows an example in which the service life of the spindle is calculated.

도 5에 도시된 바와 같이, 진동의 변위에 따라 단계별 RMS 값을 선정하고, 이에 따른 단계별 가중치 값을 곱한 후, 이들의 값을 모두 합하여, 다축 가공기의 작동에 따른 사용 수명을 계산할 수 있다.As shown in FIG. 5, it is possible to calculate the service life according to the operation of the multiaxial machining apparatus by selecting the stepwise RMS value according to the displacement of the vibration, multiplying the stepwise weight value by the value, and summing the values.

계속해서, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법은 상기 스핀들의 사용수명과 상기 스핀들의 한계 수명을 비교하는 단계를 포함한다(S150).Referring to FIG. 4, a method for diagnosing the life span of a spindle of a multi-axis processing machine according to the present invention includes comparing the service life of the spindle with the life span of the spindle (S150).

즉, 상술한 S110 단계 내지 S140 단계에 의하여, 현재까지의 스핀들의 사용 수명을 계산하고, 이러한 사용 수명을, 스핀들의 고유의 한계 수명과 비교함으로써, 현재의 스핀들의 사용 수명이 어느 정도까지 스핀들의 고유 수명에 근접하였는지를 확인할 수 있다.That is, by calculating the service life of the spindle up to the present time by the above-described steps S110 to S140 and comparing the service life with the inherent service life of the spindle, It can be confirmed whether or not it is close to the natural life.

계속해서 도 4를 참조하면, 상기 스핀들의 사용수명이 상기 스핀들의 한계 수명에 근접했는지를 판단하는 단계를 포함하며(S160), 상기 사용수명이 상기 한계 수명에 근접한 경우에는 사용자에게 스핀들의 수명에 대한 알람을 제공하는 단계를 포함한다(S170).Referring to FIG. 4, it is determined whether or not the service life of the spindle is close to the service life of the spindle (S160). If the service life is close to the service life of the spindle, (S170).

즉, 상기 스핀들의 사용수명이 상기 스핀들의 한계 수명에 근접한 경우, 스핀들의 교체시기가 왔음을 의미하는 것이므로, 이러한 스핀들의 수명을 사용자에게 알람을 통해 제공함으로써, 사용자는 스핀들을 교체하는 작업을 진행할 수 있다.That is, when the service life of the spindle is close to the limited service life of the spindle, it means that the replacement time of the spindle has come. Therefore, by providing the service life of the spindle to the user through an alarm, the user can proceed to replace the spindle .

또한, 상기 스핀들의 사용수명이 상기 스핀들의 한계 수명에 근접하지 않은 경우에는, 상술한 S110 단계 내지 S140 단계를 계속적으로 진행함으로써, 지속적으로 현재까지의 스핀들의 사용 수명을 계산할 수 있다.In addition, when the service life of the spindle is not close to the limit service life of the spindle, the service life of the spindle up to the present can be continuously calculated by continuously performing steps S110 to S140.

상술한 바와 같이, 다축 가공기에서, 공구가 체결되는 스핀들의 경우, 이상이 발생한 경우에는 막대한 경제적 손실이나 인명 피해를 가져올 수 있다.As described above, in the case of a spindle to which a tool is fastened in a multiaxial machining apparatus, if an abnormality occurs, it can lead to enormous economic loss and personal injury.

이러한 이상은 상기 스핀들의 수명이 다했음에도 불구하고, 계속적인 스핀들의 사용시에 과하게 발생할 수 있으며, 따라서, 스핀들의 수명을 사전에 진단하여 주기적으로 교체하거나 수리하는 것이 필요한 실정이다.Such an abnormality may occur excessively at the time of using the spindle continuously even though the spindle has reached the end of its service life. Therefore, it is necessary to diagnose and periodically replace or repair the service life of the spindle.

하지만, 본 발명에서는 스핀들에 발생되는 진동의 변위에 따라 상기 스핀들의 수명에 미치는 영향이 상이해 지는 특성을 고려하여, RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하고, 단계별 가중치 값을 상기 단계별 RMS 값에 곱함으로써, 스핀들의 사용 수명에 스핀들에 발생되는 진동의 변위 요소를 적용하여 보다 정확하게 스핀들의 사용 수명을 계산할 수 있다.However, in the present invention, data of the RMS value is classified into stages, considering the characteristic that the influence on the life of the spindle differs according to the displacement of vibration generated in the spindle, and the step weight value is multiplied by the stepwise RMS value , It is possible to more precisely calculate the service life of the spindle by applying the displacement element of the vibration generated in the spindle to the service life of the spindle.

또한, 이러한 스핀들의 사용 수명을 스핀들 고유의 한계 수명과 비교하여, 스핀들의 사용 수명이 스핀들의 한계 수명에 근접한 경우에, 이러한 스핀들의 수명을 사용자에게 알람을 통해 제공함으로써, 사용자는 스핀들을 교체하는 작업을 진행할 수 있다.In addition, by comparing the service life of such a spindle with the spindle specific life span, if the service life of the spindle is close to the limit of life of the spindle, by providing the user with such a service life of the spindle via an alarm, You can proceed.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (7)

다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템에 있어서,
상기 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템은,
스핀들의 일정 영역에 구비되는 계측기기;
상기 계측기기로부터 출력되는 계측 데이터의 신호 처리를 수행하는 신호 처리 모듈;
계측 데이터를 기반으로 일정 정보를 제공하기 위한 신호 분석 모듈; 및
상기 신호 처리 모듈로부터 전송되는 데이터를 가공하여 통계 처리를 수행하는 통계 처리 모듈을 포함하고,
상기 통계 처리 모듈에서 제공되는 통계 데이터는, 가속도 데이터에 대한 진동변위의 RMS 값을 포함하며,
상기 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템은,
상기 RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하고, 상기 단계별로 분류된 각각의 RMS 값에 단계별 가중치 값을 곱한 후, 상기 단계별로 분류된 각각의 RMS 값에 단계별 가중치 값을 곱한 값을 합하여 스핀들의 사용 수명을 계산하며,
상기 스핀들의 사용 수명은 하기의 수학식 3으로 표현되는 것인 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템.
(수학식 3)
Figure 112018068073142-pat00013

(단, 수학식 3에서 w1, w2, …, wn(n은 정수)은 단계별 가중치 값, y1, y2, …, yn(n은 정수)은 단계별 RMS 값으로 정의됨.)
In a spindle life diagnosing system for a multi-axis processing machine,
The spindle life span diagnosis system of the multi-
A measuring instrument provided in a predetermined region of the spindle;
A signal processing module for performing signal processing of measurement data output from the measuring instrument;
A signal analysis module for providing schedule information based on measurement data; And
And a statistical processing module for processing the data transmitted from the signal processing module and performing statistical processing,
The statistical data provided by the statistical processing module includes an RMS value of the vibration displacement for the acceleration data,
The spindle life span diagnosis system of the multi-
The RMS value data is classified into stages, and each RMS value classified by the step is multiplied by a step weight value. Then, the RMS values classified by the step are multiplied by the stepwise weight values, Lt; / RTI >
Wherein the service life of the spindle is expressed by the following equation (3).
(3)
Figure 112018068073142-pat00013

W2, ..., wn (n is an integer) in the equation (3) is defined as a stepwise weight value, y1, y2, ..., yn (n is an integer) defined as a stepwise RMS value.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 계측기기는 가속도 센서 및 데이터 로거를 포함하는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the measuring instrument includes an acceleration sensor and a data logger.
스핀들의 운전특성 인자들에 대한 데이터를 수집하는 단계;
상기 운전특성 인자들에 대한 데이터 값 중 RMS 값을 도출하고, 상기 RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하는 단계;
상기 단계별로 분류된 각각의 RMS 값에 단계별 가중치 값을 곱하는 단계; 및
상기 단계별로 분류된 각각의 RMS 값에 단계별 가중치 값을 곱한 값을 합하여 스핀들의 사용 수명을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하는 단계는,
진동 데이터 변위값의 범위에 따라 RMS 값의 데이터를 단계별로 분류하는 것이고,
상기 스핀들의 사용 수명은 하기의 수학식 3으로 표현되는 것인 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법.
(수학식 3)
Figure 112018068073142-pat00014

(단, 수학식 3에서 w1, w2, …, wn(n은 정수)은 단계별 가중치 값, y1, y2, …, yn(n은 정수)은 단계별 RMS 값으로 정의됨.)
Collecting data on operating characteristic parameters of the spindle;
Deriving an RMS value of data values for the operation characteristic factors, and classifying the RMS value data in stages;
Multiplying each of the RMS values classified by the step by a stepwise weight value; And
Calculating a service life of the spindle by summing values obtained by multiplying the respective RMS values classified by the step by the stepwise weight value,
The step of classifying the data of the RMS value stepwise comprises:
The data of the RMS value is classified in stages according to the range of the vibration data displacement value,
Wherein the service life of the spindle is expressed by the following equation (3): " (3) "
(3)
Figure 112018068073142-pat00014

W2, ..., wn (n is an integer) in the equation (3) is defined as a stepwise weight value, y1, y2, ..., yn (n is an integer) defined as a stepwise RMS value.
제 4 항에 있어서,
상기 스핀들의 사용수명과 상기 스핀들의 한계 수명을 비교하는 단계;
상기 스핀들의 사용수명이 상기 스핀들의 한계 수명에 근접했는지를 판단하는 단계; 및
상기 사용수명이 상기 한계 수명에 근접한 경우에는 사용자에게 스핀들의 수명에 대한 알람을 제공하는 단계를 더 포함하는 다축 가공기의 스핀들의 수명 진단 방법.
5. The method of claim 4,
Comparing the service life of the spindle with the service life of the spindle;
Determining whether a service life of the spindle is close to a life span of the spindle; And
Further comprising the step of providing the user with an alarm on the life spindle of the spindle if the service life is close to the life expectancy.
삭제delete 삭제delete
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