KR102225195B1 - An Outputing Method of Overload Value of Machine Tool and Rotating Body Fault Diagnosis Method using the same - Google Patents

An Outputing Method of Overload Value of Machine Tool and Rotating Body Fault Diagnosis Method using the same Download PDF

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KR102225195B1
KR102225195B1 KR1020190043563A KR20190043563A KR102225195B1 KR 102225195 B1 KR102225195 B1 KR 102225195B1 KR 1020190043563 A KR1020190043563 A KR 1020190043563A KR 20190043563 A KR20190043563 A KR 20190043563A KR 102225195 B1 KR102225195 B1 KR 102225195B1
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이창우
박병희
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창원대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 단계; 상기 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비를 산출하는 단계; 상기 표준편차의 비를 통해, 상기 각 축에 대한, 공구부하값을 산출하는 단계; 및 상기 각 축에 대한, 공구부하값을 통해 전체 공구부하값을 산출하는 단계를 포함하는 공구부하값 산출 방법 및 이를 이용한 회전체 이상 진단 방법에 관한 것으로, 공구의 이상을 진단하기 위한 새로운 방식의 공구부하값 산출방법을 제공하고, 이를 이용하여 회전체의 이상을 진단하기 위한 회전체 이상 진단 방법을 제공할 수 있다.The present invention includes the steps of measuring acceleration data in a steady state and acceleration data in an abnormal state for each axis; Calculating a ratio of a standard deviation for acceleration data in a steady state and a standard deviation for acceleration data in an abnormal state for each of the axes; Calculating a tool load value for each axis through the ratio of the standard deviation; And calculating a total tool load value through the tool load value for each axis, and a method for diagnosing an abnormality in a rotating body using the same. A method for calculating a tool load value may be provided, and a method for diagnosing an abnormality in a rotating body for diagnosing an abnormality in the rotating body may be provided by using this.

Description

공구부하값 산출 방법 및 이를 이용한 회전체 이상 진단 방법{An Outputing Method of Overload Value of Machine Tool and Rotating Body Fault Diagnosis Method using the same}An Outputing Method of Overload Value of Machine Tool and Rotating Body Fault Diagnosis Method using the same}

본 발명은 공구부하값 산출 방법 및 이를 이용한 회전체 이상 진단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 새로운 방식의 공구부하값 산출 방법을 통해 공구의 이상을 진단할 수 있는 공구부하값 산출 방법 및 이를 이용한 회전체 이상 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of calculating a tool load value and a method of diagnosing an abnormality in a rotating body using the same, and more particularly, a method of calculating a tool load value capable of diagnosing an abnormality of a tool through a new method of calculating a tool load value, and using the same. It relates to a method for diagnosing an abnormality in a rotating body.

일반적으로 회전체 기계의 경우 다양한 원인에 의한 이상이 발생되며, 이러한 이상의 발생시 제조 불량이 야기되거나 해당 기계의 손상이 야기됨으로써 신속한 유지 보수가 요구된다.In general, in the case of a rotating machine, an abnormality occurs due to various causes, and when such an abnormality occurs, manufacturing defects are caused or damage to the corresponding machine is caused, requiring rapid maintenance.

이에 따라, 종래에는 회전체 기계의 이상 발생을 감지하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있으며, 이에 관련하여는 국내등록특허 제10-0942287호, 국내등록특허 제10-0199105호, 일본공개특허 제1997-113416호, 일본등록특허 제3449194호 등에 개시된 바와 같다.Accordingly, conventionally, various methods for detecting the occurrence of an abnormality in a rotating body machine have been proposed, and in relation to this, Korean Patent No. 10-0942287, Korean Patent No. 10-0199105, and Japanese Patent Laid-Open No. 1997- 113416, Japanese Patent No. 3449194, etc. are disclosed.

즉, 종래에는 진동데이터 혹은, 음향데이터를 감지한 후 이를 이용하여 회전체 기계의 이상을 진단하는 방법이 주로 사용되었다.That is, in the related art, a method of diagnosing an abnormality of a rotating machine by using the vibration data or sound data after detecting it has been mainly used.

하지만, 전술된 종래의 기술들은 단순히 회전체 기계의 정상 여부나 이상 원인 혹은, 손상 부위를 진단하였을 뿐으로써 해당 회전체 기계의 수명을 진단하여 미연에 대처할 수 있도록 하지는 못하였다.However, the above-described conventional techniques simply diagnose the normality of the rotating body machine, the cause of the abnormality, or the damaged part, and have not been able to diagnose the lifespan of the rotating body machine to cope with the delay.

즉, 종래의 기술은 회전체 기계가 손상되었을 경우에만 이를 확인할 수 있을 뿐 손상이 이루어지기 전에 해당부위의 손상이 발생될 우려를 미연에 예측하지는 못하였기 때문에 손상 발생시의 대처가 느릴 수밖에 없고, 이로써 생산성이 저하될 수밖에 없다는 문제점을 항상 내포하고 있다.In other words, in the conventional technology, it is only possible to confirm this when the rotating body machine is damaged, but it is not possible to predict the risk of damage to the relevant part before the damage is done, so the response in case of damage is inevitably slow. There is always a problem that productivity is inevitably lowered.

특히, 공작기계의 경우 가공 생산성 및 품질향상을 위하여 고속, 고정밀화되고 있으므로 공작기계 및 제품의 최적 상태와 목표 정도 유지가 더욱 필요하게 될 것이며, 원가절감을 고려한다면 회전체(예컨대, 스핀들) 이상 진단 기술이 크게 요구되고 있다.In particular, in the case of machine tools, high speed and high precision are being made in order to improve processing productivity and quality, so it will be more necessary to maintain the optimum state and target accuracy of machine tools and products.If cost reduction is considered, more than a rotating body (e.g., spindle) There is a great demand for diagnostic technology.

한국 등록특허 10-1865897Korean Patent Registration 10-1865897

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공구의 이상을 진단하기 위한 새로운 방식의 공구부하값 산출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object to be solved by the present invention is to provide a new method of calculating a tool load value for diagnosing an abnormality in a tool.

또한, 새로운 방식의 공구부하값 산출방법을 이용하여 회전체의 이상을 진단하기 위한 회전체 이상 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for diagnosing an abnormality in a rotating body for diagnosing an abnormality in a rotating body using a new method of calculating a tool load value.

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 objects mentioned above, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 단계; 상기 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비를 산출하는 단계; 상기 표준편차의 비를 통해, 상기 각 축에 대한, 공구부하값을 산출하는 단계; 및 상기 각 축에 대한, 공구부하값을 통해 전체 공구부하값을 산출하는 단계를 포함하는 공구부하값 산출 방법을 제공한다.In order to solve the above-noted problem, the present invention includes measuring acceleration data in a steady state and acceleration data in an abnormal state for each axis; Calculating a ratio of a standard deviation for acceleration data in a steady state and a standard deviation for acceleration data in an abnormal state for each of the axes; Calculating a tool load value for each axis through the ratio of the standard deviation; And calculating a total tool load value through the tool load value for each axis.

또한, 본 발명은 상기 각 축은 x축, y축 및 z축을 포함하고, 상기 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비는, x축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비인 x축의 표준편차의 비, y축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비인 y축의 표준편차의 비 및 z축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비인 z축의 표준편차의 비를 포함하며, 상기 x축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (1)로 정의되고, 상기 y축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (2)로 정의되며, 상기 z축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (3)으로 정의되는 공구부하값 산출 방법을 제공한다.In addition, in the present invention, each of the axes includes an x-axis, a y-axis, and a z-axis, and the ratio of the standard deviation for acceleration data in a steady state and the standard deviation for acceleration data in an abnormal state for each of the axes is, The ratio of the standard deviation of the x-axis, which is the ratio of the standard deviation of the steady state and the standard deviation of the abnormal state, the ratio of the standard deviation of the y-axis, which is the ratio of the standard deviation of the steady state and the standard deviation of the abnormal state, and the standard deviation of the z-axis, It includes the ratio of the standard deviation of the z-axis, which is the ratio of the standard deviation of the abnormal state, and the ratio of the standard deviation of the x-axis is defined by the following equation (1), and the ratio of the standard deviation of the y-axis is expressed by the following equation (2). It is defined, and the ratio of the standard deviation of the z-axis provides a method of calculating a tool load value defined by Equation (3) below.

Figure 112019038212134-pat00001
... 수학식 (1)
Figure 112019038212134-pat00001
... Equation (1)

(단, 수학식 (1)에서 αx는 x축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σx,n는 x축의 정상 표준편차, σx,f는 x축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (1), α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ x,n is the normal standard deviation of the x-axis, σ x,f Is the ideal standard deviation of the x-axis)

Figure 112019038212134-pat00002
... 수학식 (2)
Figure 112019038212134-pat00002
... Equation (2)

(단, 수학식 (2)에서 αy는 y축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σy,n는 y축의 정상 표준편차, σy,f는 y축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (2), α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ y,n is the normal standard deviation of the y-axis, σ y,f Is the ideal standard deviation of the y-axis)

Figure 112019038212134-pat00003
... 수학식 (3)
Figure 112019038212134-pat00003
... Equation (3)

(단, 수학식 (3)에서 αz는 z축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σz,n는 z축의 정상 표준편차, σz,f는 z축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (3), α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ z,n is the normal standard deviation of the z-axis, σ z,f Is the ideal standard deviation of the z-axis)

또한, 본 발명은 상기 각 축에 대한, 공구부하값은, x축의 공구부하값, y축의 공구부하값 및 z축의 공구부하값을 포함하고, 상기 x축의 공구부하값은 하기 수학식 (4)로 정의되고, 상기 y축의 공구부하값은 하기 수학식 (5)로 정의되며, 상기 z축의 공구부하값은 하기 수학식 (6)으로 정의되는 공구부하값 산출 방법을 제공한다.In addition, in the present invention, the tool load value for each axis includes the tool load value of the x-axis, the tool load value of the y-axis, and the tool load value of the z-axis, and the tool load value of the x-axis is Equation (4) The tool load value of the y-axis is defined by Equation (5) below, and the tool load value of the z-axis provides a method of calculating a tool load value defined by Equation (6) below.

Figure 112020130727512-pat00070
... 수학식 (4)
Figure 112020130727512-pat00070
... Equation (4)

(단, 수학식 (4)에서 Fx는 x축의 공구부하값이고, αx는 x축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xx는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터, μx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (4), F x is the tool load value of the x-axis, α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X x is the acceleration data of the abnormal state of the x axis, μ x,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the x axis, and σ x,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the x axis)

Figure 112020130727512-pat00071
... 수학식 (5)
Figure 112020130727512-pat00071
... Equation (5)

(단, 수학식 (5)에서 Fy는 y축의 공구부하값이고, αy는 y축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xy는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터, μy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (5), F y is the tool load value of the y-axis, α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X y is the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, μ y,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, and σ y,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis)

Figure 112020130727512-pat00072
... 수학식 (6)
Figure 112020130727512-pat00072
... Equation (6)

(단, 수학식 (6)에서 Fz는 z축의 공구부하값이고, αz는 z축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xz는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터, μz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (6), F z is the tool load value of the z-axis, α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X z is the acceleration data of the abnormal state of the z axis, μ z,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the z axis, σ z,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the z axis)

또한, 본 발명은 상기 전체 공구부하값은 하기 수학식 (7)로 정의되는 공구부하값 산출 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of calculating a tool load value, wherein the total tool load value is defined by Equation (7) below.

Figure 112019038212134-pat00007
...수학식 (7)
Figure 112019038212134-pat00007
...Equation (7)

(단, 수학식 (7)에서 Ft는 전체 공구부하값이고, Fx는 x축의 공구부하값이며, Fy는 y축의 공구부하값이고, Fz는 z축의 공구부하값임)(However, in Equation (7), Ft is the total tool load value, F x is the tool load value on the x-axis, F y is the tool load value on the y-axis, and F z is the tool load value on the z-axis)

또한, 본 발명은 상기 수학식 (7)에서, x축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fy=0, Fz=0에 해당하여, 상기 전체 공구부하값은 하기 수학식 (8)로 정의되고, 상기 수학식 (7)에서, y축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fx=0, Fz=0에 해당하여, 상기 전체 공구부하값은 하기 수학식 (9)로 정의되며, 상기 수학식 (7)에서, z축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fx=0, Fy=0에 해당하여, 상기 전체 공구부하값은 하기 수학식 (9)로 정의되는 공구부하값 산출 방법을 제공한다. In addition, the present invention corresponds to F y = 0, F z = 0 when only the tool load value of the x-axis is considered in Equation (7), and the total tool load value is defined by Equation (8) below. In Equation (7), when only the tool load value of the y-axis is considered, it corresponds to F x = 0 and F z = 0, and the total tool load value is defined by Equation (9) below, wherein In Equation (7), when only the tool load value of the z-axis is considered, it corresponds to F x = 0 and F y = 0, and the total tool load value is a method of calculating a tool load value defined by Equation (9) below. Provides.

Figure 112019038212134-pat00008
...수학식(8)
Figure 112019038212134-pat00008
...Equation (8)

Figure 112019038212134-pat00009
...수학식(9)
Figure 112019038212134-pat00009
...Equation (9)

Figure 112019038212134-pat00010
...수학식 (10)
Figure 112019038212134-pat00010
...Equation (10)

또한, 본 발명은 단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 단계; 상기 단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비를 산출하는 단계; 및 상기 표준편차의 비를 통해, 상기 단축에 대한, 공구부하값을 산출하는 단계를 포함하는 공구부하값 산출 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of measuring acceleration data in a normal state and acceleration data in an abnormal state for a short axis; Calculating a ratio of a standard deviation for acceleration data in a steady state and a standard deviation for acceleration data in an abnormal state for the short axis; And calculating a tool load value for the short axis through the ratio of the standard deviation.

또한, 본 발명은 상기 단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비인 해당 단축의 표준편차의 비는, 하기 수학식 (10)으로 정의되는 공구부하값 산출 방법을 제공한다.In addition, the present invention relates to the ratio of the standard deviation of the short axis, which is the ratio of the standard deviation of the acceleration data in the steady state and the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state, with respect to the short axis, defined by Equation (10) below. Provides a method of calculating the load value.

Figure 112019038212134-pat00011
... 수학식 (10)
Figure 112019038212134-pat00011
... Equation (10)

(단, 수학식 (10)에서 α는 해당 단축의 표준편차의 비이고, σn는 해당단축의 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차)(However, in Equation (10), α is the ratio of the standard deviation of the corresponding minor axis, σ n is the standard deviation for the steady state acceleration data of the corresponding minor axis, and σ f is the standard for the acceleration data in the abnormal state of the corresponding minor axis. Deviation)

또한, 본 발명은 상기 표준편차의 비를 통해 산출된, 상기 단축에 대한, 공구부하값은 하기 수학식 (11)로 정의되는 공구부하값 산출 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of calculating a tool load value, which is calculated through the ratio of the standard deviation, and the tool load value for the short axis is defined by Equation (11) below.

Figure 112020130727512-pat00073
...수학식(11)
Figure 112020130727512-pat00073
...Equation (11)

(단, 수학식 (11)에서 F는 단축방향의 공구부하값이고, α는 해당 단축의 표준편차의 비이며, X는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터, μf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (11), F is the tool load value in the minor axis direction, α is the ratio of the standard deviation of the minor axis, X is the acceleration data of the abnormal state of the corresponding minor axis, and μ f is the abnormal state of the corresponding minor axis. The average of the acceleration data, σ f is the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of the short axis)

또한, 본 발명은 상기 단축은, x축, y축 또는 z축이며, 상기 x축, 상기 y축 및 상기 z축 중, 어느 축을 기준으로 공구부하값을 산출할 것인지를 선정하는 기준은, 상기 x축, 상기 y축 및 상기 z축 중, 어느 하나의 축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차를 분모로 하고, 나머지 두 축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차를 각각 분자로 하여 각각의 이상 표준편차 비율을 산출하고, 상기 이상 표준편차 비율이 큰 값을 공구부하값을 산출하는 기준으로 선정하는 공구부하값 산출 방법을 제공한다.In addition, in the present invention, the short axis is an x-axis, y-axis, or z-axis, and the criterion for selecting which axis of the x-axis, the y-axis, and the z-axis to calculate the tool load value is, the The standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of any one of the x-axis, the y-axis, and the z-axis is used as the denominator, and the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of the other two axes is used as the numerator. A tool load value calculation method is provided in which a ratio is calculated and a value having a large ideal standard deviation ratio is selected as a criterion for calculating the tool load value.

또한, 본 발명은 하기 수학식 (7)에 따른 전체 공구부하값을 제공한다.In addition, the present invention provides a total tool load value according to Equation (7) below.

Figure 112019038212134-pat00013
...수학식 (7)
Figure 112019038212134-pat00013
...Equation (7)

(단, 수학식 (7)에서 Ft는 전체 공구부하값이고, Fx는 x축의 공구부하값이며, Fy는 y축의 공구부하값이고, Fz는 z축의 공구부하값임)(However, in Equation (7), Ft is the total tool load value, F x is the tool load value on the x-axis, F y is the tool load value on the y-axis, and F z is the tool load value on the z-axis)

또한, 본 발명은 상기 x축의 공구부하값은 하기 수학식 (4)로 정의되고, 상기 y축의 공구부하값은 하기 수학식 (5)로 정의되며, 상기 z축의 공구부하값은 하기 수학식 (6)으로 정의되는 공구부하값을 제공한다.In addition, in the present invention, the tool load value of the x-axis is defined by the following equation (4), the tool load value of the y-axis is defined by the following equation (5), and the tool load value of the z-axis is expressed by the following equation ( Provides the tool load value defined as 6).

Figure 112020130727512-pat00074
... 수학식 (4)
Figure 112020130727512-pat00074
... Equation (4)

(단, 수학식 (4)에서 Fx는 x축의 공구부하값이고, αx는 x축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xx는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터, μx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (4), F x is the tool load value of the x-axis, α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X x is the acceleration data of the abnormal state of the x axis, μ x,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the x axis, and σ x,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the x axis)

Figure 112020130727512-pat00075
... 수학식 (5)
Figure 112020130727512-pat00075
... Equation (5)

(단, 수학식 (5)에서 Fy는 y축의 공구부하값이고, αy는 y축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xy는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터, μy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (5), F y is the tool load value of the y-axis, α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X y is the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, μ y,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, and σ y,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis)

Figure 112020130727512-pat00076
... 수학식 (6)
Figure 112020130727512-pat00076
... Equation (6)

(단, 수학식 (6)에서 Fz는 z축의 공구부하값이고, αz는 z축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xz는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터, μz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (6), F z is the tool load value of the z-axis, α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X z is the acceleration data of the abnormal state of the z axis, μ z,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the z axis, σ z,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the z axis)

또한, 본 발명은 상기 x축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (1)로 정의되고, 상기 y축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (2)로 정의되며, 상기 z축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (3)으로 정의되는 공구부하값을 제공한다.In addition, in the present invention, the ratio of the standard deviation of the x-axis is defined by the following Equation (1), the ratio of the standard deviation of the y-axis is defined by the following Equation (2), and the ratio of the standard deviation of the z-axis is Provides a tool load value defined by Equation (3).

Figure 112019038212134-pat00017
... 수학식 (1)
Figure 112019038212134-pat00017
... Equation (1)

(단, 수학식 (1)에서 αx는 x축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σx,n는 x축의 정상 표준편차, σx,f는 x축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (1), α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ x,n is the normal standard deviation of the x-axis, σ x,f Is the ideal standard deviation of the x-axis)

Figure 112019038212134-pat00018
... 수학식 (2)
Figure 112019038212134-pat00018
... Equation (2)

(단, 수학식 (2)에서 αy는 y축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σy,n는 y축의 정상 표준편차, σy,f는 y축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (2), α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ y,n is the normal standard deviation of the y-axis, σ y,f Is the ideal standard deviation of the y-axis)

Figure 112019038212134-pat00019
... 수학식 (3)
Figure 112019038212134-pat00019
... Equation (3)

(단, 수학식 (3)에서 αz는 z축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σz,n는 z축의 정상 표준편차, σz,f는 z축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (3), α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ z,n is the normal standard deviation of the z-axis, σ z,f Is the ideal standard deviation of the z-axis)

또한, 본 발명은 하기 수학식 (11)에 따른 공구부하값을 제공한다.In addition, the present invention provides a tool load value according to the following equation (11).

Figure 112020130727512-pat00077
...수학식(11)
Figure 112020130727512-pat00077
...Equation (11)

(단, 수학식 (11)에서 F는 단축방향의 공구부하값이고, α는 해당 단축의 표준편차의 비이며, X는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터, μf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (11), F is the tool load value in the minor axis direction, α is the ratio of the standard deviation of the minor axis, X is the acceleration data of the abnormal state of the corresponding minor axis, and μ f is the abnormal state of the corresponding minor axis. The average of the acceleration data, σ f is the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of the short axis)

또한, 본 발명은 상기 해당 단축의 표준편차의 비는, 하기 수학식 (10)으로 정의되는 공구부하값을 제공한다.In addition, the present invention provides the ratio of the standard deviation of the corresponding short axis to a tool load value defined by Equation (10) below.

Figure 112019038212134-pat00021
... 수학식 (10)
Figure 112019038212134-pat00021
... Equation (10)

(단, 수학식 (10)에서 α는 해당 단축의 표준편차의 비이고, σn는 해당단축의 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차)(However, in Equation (10), α is the ratio of the standard deviation of the corresponding minor axis, σ n is the standard deviation for the steady state acceleration data of the corresponding minor axis, and σ f is the standard for the acceleration data in the abnormal state of the corresponding minor axis. Deviation)

이상과 같은 본 발명에서는, 공구의 이상을 진단하기 위한 새로운 방식의 공구부하값 산출방법을 제공하고, 이를 이용하여 회전체의 이상을 진단하기 위한 회전체 이상 진단 방법을 제공할 수 있다.In the present invention as described above, a new method of calculating a tool load value for diagnosing an abnormality in a tool can be provided, and a method for diagnosing an abnormality in a rotating body for diagnosing an abnormality in a rotating body can be provided by using this method.

도 1은 일반적인 다축 가공기를 도시하는 사시도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 회전체 이상 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 가속도 데이터의 진동 변위의 평균(mean) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 공구부하값의 산출방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5a는 정상 상태의 가속도 데이터를 도시하는 일예이고, 도 5b는 이상 상태의 가속도 데이터를 도시하는 일예이다.
1 is a perspective view showing a general multi-axis processing machine.
2A is a schematic block diagram illustrating a system for diagnosing an abnormality in a rotating body according to the present invention.
2B is a block diagram showing the configuration of a signal processing module according to the present invention.
3A is a diagram illustrating an example of a Kurtosis graph by a statistical processing module.
3B is a diagram illustrating an example of a mean graph of vibrational displacements of acceleration data by a statistical processing module.
4 is a flowchart showing a method of calculating a tool load value according to the present invention.
5A is an example showing acceleration data in a normal state, and FIG. 5B is an example showing acceleration data in an abnormal state.

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.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to the possessor, 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.With reference to the accompanying drawings below will be described in detail for the implementation of the present invention. Regardless of the drawings, the same reference numerals refer to the same elements, and "and/or" includes each and all combinations of one or more of the recited items.

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, and the like are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea 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 terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements.

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 otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

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. Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in a drawing is turned over, a component described as "below" or "beneath" of another component will be placed "above" the other component. I can. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may be oriented in other directions, and thus spatially relative terms may be interpreted according to the 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 일반적인 다축 가공기를 도시하는 사시도이다.1 is a perspective view showing a general multi-axis processing machine.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 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 Figure 1, a general multi-axis processing machine, for example, a 5-axis processing machine 100 includes a T-bed 110, the T-bed 110 is a first direction bed (110a) And a second direction bed 110b disposed in a vertical direction with the first direction bed 110b.

또한, 일반적인 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.In addition, the general 5-axis processing machine 100 includes an X-base 120 disposed above the first direction bed 110a of the T-bed 110, and the X-base 120, wherein the It includes an X-axis rail 121 disposed on the top of 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.In this case, 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.Meanwhile, for convenience of explanation, the first X-axis rail 121a will be defined as a front rail, and the second X-axis rail 121b will be defined as a back rail.

계속해서, 도 1을 참조하면, 일반적인 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.Subsequently, referring to FIG. 1, a general 5-axis processing machine 100 includes a table 130 disposed on the X-axis rail 121, and the table 130 is a support plate 131 for positioning an object to be processed. ).

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

또한, 일반적인 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.In addition, the general 5-axis processing machine 100 includes a column 140 disposed above the second direction bed 110b of the T-bed 110, and at this time, the Y-axis at the bottom of the column 140 Includes a rail 111.

이때, 상기 Y축 레일(111)은 Y축 제1레일(미도시) 및 상기 Y축 제1레일(미도시)과 평행하여 배치되는 Y축 제2레일(111b)을 포함한다.In this case, the Y-axis rail 111 includes a Y-axis first rail (not shown) and a Y-axis second rail 111b disposed parallel to the 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.Meanwhile, in the above, it has been described that the column 140 includes a Y-axis rail 111 in the lower portion of the column 140, but the Y-axis rail 111 is an upper portion of the second direction bed 110b of the T-bed 110. And the column 140 is disposed on the Y-axis rail 111.

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

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 컬럼(140)의 측면의 일정 영역에는 Z축 레일(141)을 포함한다.In addition, as shown in FIG. 1, a Z-axis rail 141 is included in a certain area 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.In this case, the Z-axis rail 141 includes a Z-axis first rail 141a and a Z-axis second rail 141b disposed parallel to the Z-axis first rail 141a.

계속해서, 도 1을 참조하면, 일반적인 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.Continuing, referring to FIG. 1, a general 5-axis processing machine 100 includes a spindle 150 disposed on the Z-axis rail 141 of the column 140, wherein the spindle 150 is Z It can be moved in the axial 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 processing machine includes a tool, and the tool rotates while being mounted on the spindle 150 to perform cutting processing on the work piece.

이때, 상기 공구는 엔드밀, 밀링공구, 드릴공구, 또는 보링공구일 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 공구의 종류를 제한하는 것은 아니다.In this case, the tool may be an end mill, a milling tool, a drill tool, or a boring tool, but the type of the tool is not limited 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 multi-axis processing machine, if an abnormality occurs, it may cause enormous economic loss or 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 during continuous use of the spindle, even though the life of the spindle has ended, and therefore, it is necessary to diagnose the life of the spindle in advance and replace or repair it periodically.

즉, 상술한 바와 같이, 일반적으로 회전체 기계의 경우 다양한 원인에 의한 이상이 발생되며, 이러한 이상의 발생시 제조 불량이 야기되거나 해당 기계의 손상이 야기됨으로써 신속한 유지 보수가 요구된다.That is, as described above, in general, in the case of a rotating machine, an abnormality occurs due to various causes, and when such an abnormality occurs, manufacturing defects are caused or damage to the corresponding machine is caused, so that rapid maintenance is required.

특히, 공작기계의 경우 가공 생산성 및 품질향상을 위하여 고속, 고정밀화되고 있으므로 공작기계 및 제품의 최적 상태와 목표 정도 유지가 더욱 필요하게 될 것이며, 원가절감을 고려한다면 회전체(예컨대, 스핀들) 수명 진단 기술이 크게 요구되고 있다.In particular, in the case of machine tools, high speed and high precision are being made to improve machining productivity and quality, so it will be more necessary to maintain the optimum state and target accuracy of machine tools and products.If cost reduction is considered, the life of the rotating body (eg, spindle) There is a great demand for diagnostic technology.

이하에서는, 본 발명에 따른 공구부하값 산출방법 및 이를 이용한 회전체 이상 진단 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for calculating a tool load value according to the present invention and a method for diagnosing an abnormality in a rotating body using the same will be described.

도 2a는 본 발명에 따른 회전체 이상 진단 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다.2A is a schematic block diagram illustrating a system for diagnosing an abnormality in a rotating body according to the present invention.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 회전체 이상 진단 시스템(200)은 수명 진단의 대상이 되는 회전체의 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, the rotational body abnormality diagnosis system 200 according to the present invention includes a measurement device 210 provided in a certain area of a rotation body to be diagnosed for life, and a measurement output from the measurement device 210. A signal processing module 220 that performs signal processing of data and a signal analysis module 230 that provides schedule information based on measurement data may be included.

상기 계측기기(210)는 상기 회전체의 진동으로부터 가속도 데이터를 계측하고 이를 송신할 수 있다.The measuring device 210 may measure and transmit acceleration data from the vibration of the rotating body.

예를 들면, 상기 계측기기(210)는 가속도 센서(211)와 데이터 로거를 포함하여 구성될 수 있다. For example, the measuring device 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 the case of the acceleration sensor 211, if the outputted analog data is transmitted to a remote data logger, it may be affected by external noise, so by configuring it as a digital output type, the influence of external noise can be minimized. This is desirable.

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.In addition, the acceleration sensor 211 is a semiconductor type MEMS (Micro Electro Mechanical System) that can be integrated with a CMOS circuit and has excellent low power consumption, temperature characteristics, and DC characteristics; Microelectronic control technology) Acceleration is measured by applying an acceleration sensor, and this MEMS acceleration sensor may be composed of a three-axis acceleration sensor capable of simultaneously measuring 2 horizontal components and 1 vertical component. A differential output method that removes noise that may be induced by can be used.

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 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 acceleration data transmitted from the measurement device 110, analyzes the input acceleration data, and analyzes the input acceleration data to pass and output only components of a required frequency band. Signal processing such as sampling and noise reduction 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 may provide various monitoring information by performing analysis through an analysis algorithm using acceleration data signal-processed by the measuring 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 express PGA (Peak Ground Acceleration) of acceleration data, MMA (Min, Max, Avg) data, power spectrum, response spectrum (acceleration, speed, displacement response spectrum display), etc. It can be configured to perform an analysis function.

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 may select an analysis target time point or target period according to a request command input from the outside, provides analysis data for the selected time point or period, and provides the analysis data of the target spindle based on the analysis data. Vibration evaluation can be performed.

도 2b는 본 발명에 따른 신호 처리 모듈의 구성을 나타내는 블럭도이다.2B is a block diagram showing the 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 of the data prior to analyzing the vibration acceleration data received from the measuring device 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.The filtering unit 221 may apply a digital filter, and the digital filter removes an unwanted frequency band based on the analysis result by performing a Fast Fourier Transform (FFT) when an input signal (acceleration data) is input. Only components of the desired frequency band can be passed and output.

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 Pas Filtering), HPF (High Pass Filtering), and BPF (Band Width Pass Filtering). You can improve the quality.

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 as digital data.

이때, 상기 신호 분석 모듈(230)은 회전체의 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 may be configured to 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 rotating body, and to calculate the response spectrum and compare it with the design spectrum. In addition, it may be configured to calculate a vibration velocity from the acceleration data and also calculate the vibration displacement and the cumulative absolute velocity.

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 to provide the analyzed information as an image including a graph or figure to the user. can do.

계속해서, 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 회전체 이상 진단 시스템(200)은 상기 신호 처리 모듈(220)로부터 전송되는 데이터를 가공하여 통계 처리를 수행하는 통계 처리 모듈(240)을 포함한다.Subsequently, referring to FIG. 2A, the rotational body abnormality diagnosis system 200 according to the present invention includes a statistics processing module 240 that processes data transmitted from the signal processing module 220 to perform 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 statistics processing module 240 may perform statistical processing of the collected data according to a preset period and update the statistics database.

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 statistics processing module 240 may be selectively designated by the user. For example, it is set in minutes, hours, days, weeks, etc., and statistically processed according to the setting period. 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) 중 적어도 하나 이상일 수 있다.On the other hand, the statistical data provided by the statistical processing module 240 is processed data transmitted from the signal processing module 220, as described above, and the average data of the vibration displacement for the acceleration data, the standard deviation, and the kurtosis (Kurtosis) may be at least one or more.

도 3a는 통계 처리 모듈에 의한 첨도(Kurtosis) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.3A is a diagram illustrating an example of a Kurtosis graph by a 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, 일반적으로 통계 처리 모듈(240)은 하기 수학식 1에 의해 첨도를 산출할 수 있다.The kurtosis shown in FIG. 3A represents the degree to which acceleration data collected from the acceleration sensor 211 for a certain period of time is concentrated around the arithmetic mean, and in general, the statistics processing module 240 calculates the kurtosis by Equation 1 below. can do.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019038212134-pat00022
Figure 112019038212134-pat00022

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.However, in Equation 1, K is the kurtosis, X is the signal value, n is the number of samples of the signal, μ is the average of the signal values, and σ is the standard deviation of the signal value (for all samples collected by the acceleration sensor for a certain period of time). Can be defined as

도 3b는 통계 처리 모듈에 의한 가속도 데이터의 진동 변위의 평균(mean) 그래프의 일예를 도시하는 도면이다.3B is a diagram illustrating an example of a mean graph of vibrational displacements of acceleration data by a 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 average of the acceleration data may be calculated by deriving an average value of the vibration displacement for the acceleration data of all samples collected by the acceleration sensor for a certain period of time.

상술한 바와 같이, 일반적으로 통계 처리 모듈(240)은 상기 수학식 1에 의해 첨도를 산출할 수 있다.As described above, in general, the statistics processing module 240 may calculate the kurtosis according to Equation 1 above.

또한, 상술한 수학식 1에 따른 첨도값을 통해 회전체의 이상을 진단할 수 있다.In addition, an abnormality of the rotating body may be diagnosed through the kurtosis value according to Equation 1 described above.

하지만, 상술한 바와 같은 일반적인 방식에 의해 산출되는 첨도값을 통해 회전체의 이상을 진단함에 있어서, 그 정확도가 떨어지며, 회전체에 이상이 발생했음에도 불구하고, 이를 이상으로 진단하지 못하는 실정이다.However, in diagnosing an abnormality of a rotating body through the kurtosis value calculated by the general method as described above, the accuracy is low, and although an abnormality has occurred in the rotating body, it is not possible to diagnose this abnormality.

따라서, 본 발명에서는 공구의 이상을 진단하기 위한 새로운 방식의 공구부하값 산출방법을 제공하고, 이를 이용하여 회전체의 이상을 진단하기 위한 회전체 이상 진단 시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a new method of calculating a tool load value for diagnosing an abnormality in a tool, and to provide a system for diagnosing an abnormality in a rotating body by using the method.

도 4는 본 발명에 따른 공구부하값의 산출방법을 도시하는 흐름도이다.4 is a flowchart showing a method of calculating a tool load value according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 공구부하값의 산출방법은, 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 단계를 포함한다(S100).Referring to FIG. 4, the method of calculating a tool load value according to the present invention includes measuring acceleration data in a steady state and acceleration data in an abnormal state for each axis (S100).

이때, 일반적인 공구는 3축 방향, 즉, x축, y축 및 z축으로 구동하게 되며, 따라서, 본 발명에서, 각 축에 대한 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 단계는, x축, y축 및 z축 방향에 대한, 각각의 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정할 수 있다.At this time, the general tool is driven in the three-axis directions, that is, the x-axis, the y-axis and the z-axis, and thus, in the present invention, the step of measuring acceleration data in a steady state and acceleration data in an abnormal state for each axis is , acceleration data in a normal state and acceleration data in an abnormal state for each of the x-axis, y-axis, and z-axis directions may be measured.

도 5a는 정상 상태의 가속도 데이터를 도시하는 일예이고, 도 5b는 이상 상태의 가속도 데이터를 도시하는 일예이다.5A is an example showing acceleration data in a normal state, and FIG. 5B is an example showing acceleration data in an abnormal state.

상기 정상 상태의 가속도 데이터라 함은, 상술한 바와 같은 회전체에 이상이 발생하지 않은 상태에서의 기준을 제시하는 것으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 정상 상태의 가속도 데이터는 신호값의 피크가 일정함을 확인할 수 있다.The steady-state acceleration data indicates a standard in a state in which no abnormality has occurred in the rotating body as described above, and as shown in FIG. 5A, the acceleration data in the steady state indicates that the peak of the signal value is You can see that it is constant.

또한, 이상 상태의 가속도 데이터라 함은, 현재 구동하는 회전체의 실제 가속도 데이터에 해당하는 것으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 이상 상태의 가속도 데이터는 신호값의 피크가 불안정함을 확인할 수 있다.In addition, the acceleration data in the abnormal state corresponds to the actual acceleration data of the rotating body currently being driven, and as shown in FIG. 5B, the acceleration data in the abnormal state can confirm that the peak of the signal value is unstable. .

물론, 현재 구동하는 회전체의 실제 가속도 데이터가 상술한 도 5a에서와 같은 정상 상태의 가속도 데이터와 유사한 신호값을 나타낼 수 있을 것이다.Of course, the actual acceleration data of the rotating body currently being driven may represent a signal value similar to the acceleration data in the steady state as in FIG. 5A described above.

이러한 경우, 후술하는 공구부하값의 산출에 의한 값을 통해, 공구에 부하가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있을 것이며, 다만, 현재 구동하는 회전체의 실제 가속도 데이터가 상술한 도 5b에서와 같이 불안정한 신호값을 나타낸다면, 후술하는 공구부하값의 산출에 의한 값을 통해, 공구에 부하가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있을 것이다.In this case, it may be determined that no load has occurred on the tool through the value obtained by calculating the tool load value to be described later. However, the actual acceleration data of the currently driven rotating body is unstable as in FIG. 5B described above. If the signal value is indicated, it may be determined that no load has occurred on the tool through a value obtained by calculating a tool load value to be described later.

즉, 본 발명에 따른 공구부하값의 산출방법은, 현재 구동하는 회전체의 실제 가속도 데이터가 정상 상태인지 또는 이상 상태인지 여부를 확인할 수 없는 상태에서, 현재 구동하는 회전체의 실제 가속도 데이터를 통해, 후술하는 공구부하값을 산출하게 되며, 상기 공구부하값을 통해 회전체의 정상/비정상을 판단할 수 있다.That is, the method for calculating the tool load value according to the present invention is in a state in which it is not possible to determine whether the actual acceleration data of the currently driven rotating body is in a normal state or an abnormal state, through the actual acceleration data of the currently driven rotating body. , A tool load value to be described later is calculated, and normal/abnormal of the rotating body may be determined through the tool load value.

이러한 상황에서, 본 발명은 공구부하가 발생한 경우에서의 공구부하값을 산출하는 것이 목적이므로, S100 단계에서는 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 것으로 정의하였다.In this situation, since the object of the present invention is to calculate a tool load value when a tool load occurs, it is defined as measuring acceleration data in an abnormal state in step S100.

즉, "이상 상태"의 가속도 데이터라 함은, 기준이 되는 "정상 상태"의 가속도 데이터와 구분하기 위해 용어를 정의한 것으로, "이상 상태"의 가속도 데이터는, 본 발명에 따른 공구부하값을 산출하기 위한, 현재 구동하는 회전체의 실제 가속도 데이터로 판단할 수 있다.That is, the term "abnormal state" acceleration data is a term defined to distinguish it from the reference "normal state" acceleration data, and the acceleration data of the "abnormal state" calculates the tool load value according to the present invention. For this purpose, it can be determined by actual acceleration data of the currently driven rotating body.

다음으로, 본 발명에 따른 공구부하값의 산출방법은, 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비를 산출하는 단계를 포함한다(S110).Next, the method of calculating a tool load value according to the present invention includes calculating a ratio of a standard deviation for acceleration data in a steady state and a standard deviation for acceleration data in an abnormal state for each axis (S110). ).

이하 설명의 편의를 위하여, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차를 "정상 표준편차", 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차를 "이상 표준편차"로 정의하기로 한다.For convenience of explanation, the standard deviation of acceleration data in a steady state is defined as "normal standard deviation", and the standard deviation of acceleration data in an abnormal state is defined as "ideal standard deviation".

한편, 상술한 바와 같이, 정상 상태의 가속도 데이터는 회전체에 이상이 발생하지 않은 상태에서의 기준을 제시하는 것으로, 따라서, 상기 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차, 즉, 정상 표준편차는 기 측정된 값에 해당한다.On the other hand, as described above, the acceleration data in the steady state presents a standard in a state in which no abnormality has occurred in the rotating body. Therefore, the standard deviation of the acceleration data in the steady state, that is, the normal standard deviation is Corresponds to the measured value.

이때, 상술한 바와 같이, 일반적인 공구는 3축 방향, 즉, x축, y축 및 z축으로 구동하게 되며, 따라서, 본 발명에서, 정상 표준편차와 이상 표준편차의 비를 산출하는 것은, x축, y축 및 z축 방향에 대한, 각각의 비를 측정할 수 있다.At this time, as described above, the general tool is driven in the three-axis directions, that is, the x-axis, the y-axis, and the z-axis, and thus, in the present invention, calculating the ratio of the normal standard deviation and the ideal standard deviation is x It is possible to measure the respective ratios for the axis, y axis and z axis directions.

즉, 본 발명에서는 x축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비(이하, "x축의 표준편차의 비"라 함), y축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비(이하, "y축의 표준편차의 비"라 함) 및 z축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비(이하, "z축의 표준편차의 비"라 함)를 산출할 수 있으며, 이들은 각각 하기 수학식 (1) 내지 수학식 (3)으로 정의될 수 있다.That is, in the present invention, the ratio of the standard deviation of the normal state of the x-axis and the standard deviation of the abnormal state (hereinafter referred to as "the ratio of the standard deviation of the x-axis"), the ratio of the standard deviation of the normal state of the y-axis and the standard deviation of the abnormal state (Hereinafter referred to as "the ratio of the standard deviation of the y-axis") and the ratio of the standard deviation of the normal state of the z-axis and the standard deviation of the abnormal state (hereinafter referred to as "ratio of the standard deviation of the z-axis") can be calculated. Each of these can be defined by the following equations (1) to (3).

Figure 112019038212134-pat00023
... 수학식 (1)
Figure 112019038212134-pat00023
... Equation (1)

(단, 수학식 (1)에서 αx는 x축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σx,n는 x축의 정상 표준편차, σx,f는 x축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (1), α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ x,n is the normal standard deviation of the x-axis, σ x,f Is the ideal standard deviation of the x-axis)

Figure 112019038212134-pat00024
... 수학식 (2)
Figure 112019038212134-pat00024
... Equation (2)

(단, 수학식 (2)에서 αy는 y축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σy,n는 y축의 정상 표준편차, σy,f는 y축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (2), α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ y,n is the normal standard deviation of the y-axis, σ y,f Is the ideal standard deviation of the y-axis)

Figure 112019038212134-pat00025
... 수학식 (3)
Figure 112019038212134-pat00025
... Equation (3)

(단, 수학식 (3)에서 αz는 z축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σz,n는 z축의 정상 표준편차, σz,f는 z축의 이상 표준편차임)(However, in Equation (3), α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ z,n is the normal standard deviation of the z-axis, σ z,f Is the ideal standard deviation of the z-axis)

다음으로, 본 발명에 따른 공구부하값의 산출방법은, 상기 표준편차의 비를 통해, 각 축에 대한, 공구부하값을 산출하는 단계를 포함한다(S120).Next, the method of calculating a tool load value according to the present invention includes calculating a tool load value for each axis through the ratio of the standard deviation (S120).

상술한 바와 같이, 일반적인 공구는 3축 방향, 즉, x축, y축 및 z축으로 구동하게 되며, 본 발명에서, 정상 표준편차와 이상 표준편차의 비를 산출하는 것은, X축, Y축 및 Z축 방향에 대한, 각각의 비를 측정할 수 있다.As described above, a general tool is driven in three directions, that is, the x-axis, y-axis and z-axis, and in the present invention, calculating the ratio of the normal standard deviation and the ideal standard deviation is the X-axis, Y-axis And each ratio with respect to the Z-axis direction can be measured.

따라서, 본 발명에 따른 공구부하값은 x축, y축 및 z축의 각각에 대한 공구부하값을 측정할 수 있으며, 즉, x축의 공구부하값, y축의 공구부하값 및 z축의 공구부하값을 산출할 수 있으며, 이들은 각각 하기 수학식 (4) 내지 수학식 (6)으로 정의될 수 있다.Accordingly, the tool load value according to the present invention can measure the tool load value for each of the x-axis, y-axis and z-axis, that is, the tool load value of the x-axis, the tool load value of the y-axis, and the tool load value of the z-axis. It can be calculated, and these can be defined by the following equations (4) to (6), respectively.

Figure 112020130727512-pat00078
... 수학식 (4)
Figure 112020130727512-pat00078
... Equation (4)

(단, 수학식 (4)에서 Fx는 x축의 공구부하값이고, αx는 x축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xx는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터, μx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (4), F x is the tool load value of the x-axis, α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X x is the acceleration data of the abnormal state of the x axis, μ x,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the x axis, and σ x,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the x axis)

Figure 112020130727512-pat00079
... 수학식 (5)
Figure 112020130727512-pat00079
... Equation (5)

(단, 수학식 (5)에서 Fy는 y축의 공구부하값이고, αy는 y축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xy는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터, μy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (5), F y is the tool load value of the y-axis, α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X y is the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, μ y,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, and σ y,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis)

Figure 112020130727512-pat00080
... 수학식 (6)
Figure 112020130727512-pat00080
... Equation (6)

(단, 수학식 (6)에서 Fz는 z축의 공구부하값이고, αz는 z축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xz는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터, μz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (6), F z is the tool load value of the z-axis, α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X z is the acceleration data of the abnormal state of the z axis, μ z,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the z axis, σ z,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the z axis)

다음으로, 본 발명에 따른 공구부하값의 산출방법은, 각 축에 대한, 공구부하값을 통해 전체 공구부하값을 산출하는 단계를 포함한다(S130).Next, the method of calculating the tool load value according to the present invention includes calculating the total tool load value through the tool load value for each axis (S130).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공구부하값은 x축, y축 및 z축의 각각에 대한 공구부하값을 측정할 수 있으며, 즉, x축의 공구부하값, y축의 공구부하값 및 z축의 공구부하값을 산출할 수 있으며, 이들은 각각 상기 수학식 (4) 내지 수학식 (6)으로 정의될 수 있다.As described above, the tool load value according to the present invention can measure the tool load value for each of the x-axis, y-axis, and z-axis, that is, the tool load value of the x-axis, the tool load value of the y-axis, and the tool of the z-axis. The load value can be calculated, and these can be defined by Equations (4) to (6), respectively.

이때, 본 발명에 따른 전체 공구부하값은 하기 수학식 (7)로 정의될 수 있다.At this time, the total tool load value according to the present invention may be defined by Equation (7) below.

Figure 112019038212134-pat00029
...수학식 (7)
Figure 112019038212134-pat00029
...Equation (7)

(단, 수학식 (7)에서 Ft는 전체 공구부하값이고, Fx는 x축의 공구부하값이며, Fy는 y축의 공구부하값이고, Fz는 z축의 공구부하값임)(However, in Equation (7), Ft is the total tool load value, F x is the tool load value on the x-axis, F y is the tool load value on the y-axis, and F z is the tool load value on the z-axis)

상술한 바와 같이, 공작기계의 경우 가공 생산성 및 품질향상을 위하여 고속, 고정밀화되고 있으므로 공작기계 및 제품의 최적 상태와 목표 정도 유지가 더욱 필요하게 될 것이며, 원가절감을 고려한다면 회전체(예컨대, 스핀들) 이상 진단 기술이 크게 요구되고 있다.As described above, in the case of machine tools, high speed and high precision are being made in order to improve processing productivity and quality, so it will be more necessary to maintain the optimum state and target accuracy of machine tools and products, and if cost reduction is considered, a rotating body (e.g., Spindle) abnormality diagnosis technology is in great demand.

따라서, 본 발명에서는 상술한 바와 같은 전체 공구부하값을 통하여, 상기 전체 공구부하값이 일정 수치이상인 경우는 공구의 이상상태로 판단하고, 상기 전체 공구부하값이 일정 수치 이하인 경우는 공구의 정상상태로 판단할 수 있다. 이때, 일정 수치는 사용자의 필요에 의해 설정할 수 있다.Therefore, in the present invention, through the total tool load value as described above, when the total tool load value is more than a certain value, it is determined as an abnormal state of the tool, and when the total tool load value is less than a certain value, the normal state of the tool. It can be judged as. At this time, a certain value can be set according to the needs of the user.

결국, 본 발명에서는, 공구의 이상을 진단하기 위한 새로운 방식의 공구부하값 산출방법을 제공할수 있으며, 또한, 새로운 방식의 공구부하값 산출방법을 이용하여 회전체의 이상을 진단하기 위한 회전체 이상 진단 방법을 제공할 수 있다.After all, in the present invention, a new method of calculating a tool load value for diagnosing an abnormality of a tool can be provided, and also, an abnormality of a rotating body for diagnosing an abnormality of a rotating body using a new method of calculating a tool load value. A diagnostic method can be provided.

한편, 상술한 바와 같은 전체 공구부하값의 경우, x축, y축 및 z축에 대한 모든 공구부하값을 고려하여 산출하였다.Meanwhile, in the case of the total tool load value as described above, it was calculated by considering all the tool load values for the x-axis, y-axis, and z-axis.

x축, y축 및 z축에 대한 모든 공구부하값을 고려하는 경우, 수치의 정확성은 높아지나, 각 축에 대한 모든 데이터를 고려해야 하므로, 데이터의 양이 방대해 질 수 있다.When all the tool load values for the x-axis, y-axis, and z-axis are considered, the accuracy of the numerical value is high, but since all data for each axis must be considered, the amount of data can be enormous.

따라서, 본 발명에서는 x축, y축 및 z축 중 어느 하나의 축에 대한 공구부하값을 통해 공구의 이상 상태를 판단할 수 있다.Accordingly, in the present invention, the abnormal state of the tool can be determined through the tool load value for any one of the x-axis, y-axis, and z-axis.

즉, 상술한 수학식 (7)에서, x축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fy=0, Fz=0에 해당하므로, 본 발명에 따른 전체 공구부하값은 하기 수학식 (8)로 정의될 수 있다.That is, in the above-described equation (7), when only the tool load value of the x-axis is considered, it corresponds to F y = 0 and F z = 0, so the total tool load value according to the present invention is expressed by the following equation (8). Can be defined.

Figure 112019038212134-pat00030
...수학식(8)
Figure 112019038212134-pat00030
...Equation (8)

또한, 상술한 수학식 (7)에서, y축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fx=0, Fz=0에 해당하므로, 본 발명에 따른 전체 공구부하값은 하기 수학식 (9)로 정의될 수 있다.In addition, in the above-described equation (7), when only the tool load value of the y-axis is considered, it corresponds to F x = 0 and F z = 0, so the total tool load value according to the present invention is expressed by the following equation (9). Can be defined.

Figure 112019038212134-pat00031
...수학식(9)
Figure 112019038212134-pat00031
...Equation (9)

또한, 상술한 수학식 (7)에서, z축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fx=0, Fy=0에 해당하므로, 본 발명에 따른 전체 공구부하값은 하기 수학식 (10)으로 정의될 수 있다.In addition, in the above-described equation (7), when only the tool load value of the z-axis is considered, it corresponds to F x = 0 and F y = 0, so the total tool load value according to the present invention is expressed by the following equation (10). Can be defined.

Figure 112019038212134-pat00032
...수학식 (10)
Figure 112019038212134-pat00032
...Equation (10)

즉, 상술한 수학식 (7)의 공구부하값이 3축 방향의 공구부하를 고려한 값이라고 한다면, 상기 수학식 (8) 내지 수학식 (10)은 단축 방향의 공구부하를 고려한 값에 해당한다.That is, if the tool load value of Equation (7) described above is a value considering the tool load in the three-axis direction, the Equations (8) to (10) correspond to values considering the tool load in the short axis direction. .

이상의 내용을 참조하였을 때, 단축 방향의 공구부하를 고려한 경우의 공구부하값은 다음의 수학식 (10)과 같이 산출될 수 있으며, 이때, 상기 단축 방향은, x축, y축 또는 z축일 수 있다.When referring to the above, the tool load value in the case of considering the tool load in the short axis direction can be calculated as in Equation (10) below, and in this case, the short axis direction may be an x-axis, a y-axis, or a z-axis. have.

Figure 112020130727512-pat00081
...수학식(11)
Figure 112020130727512-pat00081
...Equation (11)

(단, 수학식 (11)에서 F는 단축방향의 공구부하값이고, α는 해당 단축의 표준편차의 비이며, X는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터, μf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)(However, in Equation (11), F is the tool load value in the minor axis direction, α is the ratio of the standard deviation of the minor axis, X is the acceleration data of the abnormal state of the corresponding minor axis, and μ f is the abnormal state of the corresponding minor axis. The average of the acceleration data, σ f is the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of the short axis)

또한, 상기 수학식 (11)에서 해당 단축의 표준편차의 비 α는 하기 수학식 (11)과 같이 정의될 수 있다.In addition, the ratio α of the standard deviation of the corresponding short axis in Equation (11) may be defined as in Equation (11) below.

Figure 112020130727512-pat00034
... 수학식 (12)
Figure 112020130727512-pat00034
... Equation (12)

(단, 수학식 (12)에서 α는 해당 단축의 표준편차의 비이고, σn는 해당단축의 정상 표준편차, σf는 해당 단축의 이상 표준편차)(However, in Equation (12), α is the ratio of the standard deviation of the corresponding short axis, σ n is the normal standard deviation of the corresponding short axis, and σ f is the ideal standard deviation of the corresponding short axis)

따라서, 상술한 도 4 및 관련 설명을 참조하여, 본 발명에 따른 단축 방향의 공구부하값을 산출하는 방법을 정리하면, 단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 단계; 단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비를 산출하는 단계; 및 상기 표준편차의 비를 통해, 단축에 대한, 공구부하값을 산출하는 단계를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.Accordingly, referring to FIG. 4 and the related description, the method of calculating the tool load value in the short axis direction according to the present invention is summarized, the steps of measuring acceleration data in a normal state and acceleration data in an abnormal state for the short axis. ; Calculating a ratio of a standard deviation for acceleration data in a normal state and a standard deviation for acceleration data in an abnormal state for the short axis; And calculating the tool load value for the short axis through the ratio of the standard deviation.

이때, 단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비는, 상술한 수학식 (11)로 정의될 수 있고, 또한, 상기 표준편차의 비를 통해 산출된, 단축에 대한, 공구부하값은 상술한 수학식 (10)으로 정의될 수 있다.In this case, the ratio of the standard deviation to the acceleration data in the steady state and the standard deviation to the acceleration data in the abnormal state may be defined by Equation (11) above, and the ratio of the standard deviation The tool load value calculated through, for the short axis, may be defined by Equation (10) described above.

한편, 상술한 바와 같이, 단축 방향의 공구부하를 고려한 경우의 공구부하값은 상기 수학식 (10)과 같이 산출될 수 있으며, 이때, 상기 단축 방향은, x축, y축 또는 z축일 수 있다.Meanwhile, as described above, when considering the tool load in the short axis direction, the tool load value may be calculated as in Equation (10), and in this case, the short axis direction may be an x-axis, a y-axis, or a z-axis. .

이때, x축, y축 및 z축 중, 어느 축을 기준으로 단축 방향 공구부하를 측정할 것인지는 다음과 같이 선정할 수 있다.In this case, among the x-axis, y-axis, and z-axis, which axis to measure the tool load in the short axis direction may be selected as follows.

즉, x축, y축 및 z축 중, 어느 축을 기준으로 단축 방향 공구부하를 측정할 것인지를 결정함에 있어서, 어느 하나의 축의 이상 표준편차를 분모로 하고, 나머지 두 축의 이상 표준편차를 각각 분자로 하여, 이상 표준편차 비율이 큰 값을 단축 방향 공구부하를 측정하는 기준으로 선정할 수 있다.That is, in determining which axis of the x-axis, y-axis, and z-axis to measure the tool load in the minor axis direction, the ideal standard deviation of one axis is the denominator, and the ideal standard deviation of the other two axes is the numerator, respectively. As a result, a value with a large ideal standard deviation ratio can be selected as a standard for measuring the tool load in the short axis direction.

예를 들어, x축, y축 및 z축의 각각의 이상 표준편차를 각각, σx, σy, σz 라고 할때, 어느 하나의 축의 이상 표준편차, 즉, σz 를 분모로 하고, 나머지 두 축의 이상 표준편차, 즉, σx, σy를 분자로 하여, 이상 표준편차의 비율, 즉,

Figure 112019038212134-pat00035
,
Figure 112019038212134-pat00036
이 큰 값을 단축 방향 공구부하를 측정하는 기준으로 선정할 수 있다.For example, when the ideal standard deviation of each of the x-axis, y-axis and z-axis is σ x , σ y , σ z , respectively, the ideal standard deviation of any one axis, that is, σ z is the denominator, and the remainder Ideal standard deviation of two axes, that is, σ x and σ y as the numerator, the ratio of the ideal standard deviation, that is,
Figure 112019038212134-pat00035
,
Figure 112019038212134-pat00036
This large value can be selected as a criterion for measuring the tool load in the minor axis direction.

예를 들어,

Figure 112019038212134-pat00037
의 값이 0.7이고,
Figure 112019038212134-pat00038
의 값이 0.3인 경우, 이상 표준편차의 비율은
Figure 112019038212134-pat00039
의 값이
Figure 112019038212134-pat00040
이 크므로, 단축 방향 공구부하를 측정하는 기준으로 x축을 선정하여, x축과 관련된 값을 단축 방향 공구부하 값으로 선정할 수 있다.E.g,
Figure 112019038212134-pat00037
Is the value of 0.7,
Figure 112019038212134-pat00038
If the value of is 0.3, the ratio of the ideal standard deviation is
Figure 112019038212134-pat00039
The value of
Figure 112019038212134-pat00040
Therefore, it is possible to select the x-axis as a reference for measuring the tool load in the minor axis direction, and select a value related to the x-axis as the tool load value in the minor axis direction.

따라서, 본 발명에서는, 공구의 이상을 진단하기 위한 새로운 방식의 공구부하값 산출방법을 제공하고, 이를 이용하여 회전체의 이상을 진단하기 위한 회전체 이상 진단 방법을 제공할 수 있다.Accordingly, in the present invention, a method for calculating a tool load value of a new method for diagnosing an abnormality in a tool may be provided, and a method for diagnosing an abnormality in a rotating body using the same can be provided.

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.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You can understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects.

Claims (14)

각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 단계;
상기 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비를 산출하는 단계;
상기 표준편차의 비를 통해, 상기 각 축에 대한, 공구부하값을 산출하는 단계; 및
상기 각 축에 대한, 공구부하값을 통해 전체 공구부하값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 각 축은 x축, y축 및 z축을 포함하고,
상기 각 축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비는, x축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비인 x축의 표준편차의 비, y축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비인 y축의 표준편차의 비 및 z축의 정상상태의 표준편차와 이상상태의 표준편차의 비인 z축의 표준편차의 비를 포함하며,
상기 x축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (1)로 정의되고, 상기 y축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (2)로 정의되며, 상기 z축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (3)으로 정의되며,
상기 각 축에 대한, 공구부하값은, x축의 공구부하값, y축의 공구부하값 및 z축의 공구부하값을 포함하고,
상기 x축의 공구부하값은 하기 수학식 (4)로 정의되고, 상기 y축의 공구부하값은 하기 수학식 (5)로 정의되며, 상기 z축의 공구부하값은 하기 수학식 (6)으로 정의되는 공구부하값 산출 방법.
Figure 112020130727512-pat00041
... 수학식 (1)
(단, 수학식 (1)에서 αx는 x축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σx,n는 x축의 정상 표준편차, σx,f는 x축의 이상 표준편차임)
Figure 112020130727512-pat00042
... 수학식 (2)
(단, 수학식 (2)에서 αy는 y축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σy,n는 y축의 정상 표준편차, σy,f는 y축의 이상 표준편차임)
Figure 112020130727512-pat00043
... 수학식 (3)
(단, 수학식 (3)에서 αz는 z축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σz,n는 z축의 정상 표준편차, σz,f는 z축의 이상 표준편차임)
Figure 112020130727512-pat00082
... 수학식 (4)
(단, 수학식 (4)에서 Fx는 x축의 공구부하값이고, αx는 x축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xx는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터, μx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)
Figure 112020130727512-pat00083
... 수학식 (5)
(단, 수학식 (5)에서 Fy는 y축의 공구부하값이고, αy는 y축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xy는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터, μy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)
Figure 112020130727512-pat00084
... 수학식 (6)
(단, 수학식 (6)에서 Fz는 z축의 공구부하값이고, αz는 z축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xz는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터, μz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)
Measuring acceleration data in a normal state and acceleration data in an abnormal state for each axis;
Calculating a ratio of a standard deviation for acceleration data in a steady state and a standard deviation for acceleration data in an abnormal state for each of the axes;
Calculating a tool load value for each axis through the ratio of the standard deviation; And
Including the step of calculating a total tool load value through the tool load value for each of the axes,
Each of the axes includes an x-axis, a y-axis and a z-axis,
For each of the above axes, the ratio of the standard deviation of the acceleration data in the steady state and the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state is the ratio of the standard deviation of the x-axis, which is the ratio of the standard deviation of the steady state of the x-axis and the standard deviation of the abnormal state. , the ratio of the standard deviation of the y-axis, which is the ratio of the standard deviation of the normal state of the y-axis and the standard deviation of the abnormal state, and the ratio of the standard deviation of the z-axis, which is the ratio of the standard deviation of the normal state and the standard deviation of the z-axis,
The ratio of the standard deviation of the x-axis is defined by the following Equation (1), the ratio of the standard deviation of the y-axis is defined by the following Equation (2), and the ratio of the standard deviation of the z-axis is the following Equation (3) Is defined as,
For each of the axes, the tool load value includes a tool load value of the x-axis, a tool load value of the y-axis, and a tool load value of the z-axis,
The x-axis tool load value is defined by the following equation (4), the y-axis tool load value is defined by the following equation (5), and the z-axis tool load value is defined by the following equation (6). How to calculate the tool load value.
Figure 112020130727512-pat00041
... Equation (1)
(However, in Equation (1), α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ x,n is the normal standard deviation of the x-axis, σ x,f Is the ideal standard deviation of the x-axis)
Figure 112020130727512-pat00042
... Equation (2)
(However, in Equation (2), α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ y,n is the normal standard deviation of the y-axis, σ y,f Is the ideal standard deviation of the y-axis)
Figure 112020130727512-pat00043
... Equation (3)
(However, in Equation (3), α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ z,n is the normal standard deviation of the z-axis, σ z,f Is the ideal standard deviation of the z-axis)
Figure 112020130727512-pat00082
... Equation (4)
(However, in Equation (4), F x is the tool load value of the x-axis, α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X x is the acceleration data of the abnormal state of the x axis, μ x,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the x axis, and σ x,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the x axis)
Figure 112020130727512-pat00083
... Equation (5)
(However, in Equation (5), F y is the tool load value of the y-axis, α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X y is the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, μ y,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, and σ y,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis)
Figure 112020130727512-pat00084
... Equation (6)
(However, in Equation (6), F z is the tool load value of the z-axis, α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X z is the acceleration data of the abnormal state of the z axis, μ z,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the z axis, σ z,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the z axis)
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전체 공구부하값은 하기 수학식 (7)로 정의되는 공구부하값 산출 방법.
Figure 112020130727512-pat00047
...수학식 (7)
(단, 수학식 (7)에서 Ft는 전체 공구부하값이고, Fx는 x축의 공구부하값이며, Fy는 y축의 공구부하값이고, Fz는 z축의 공구부하값임)
The method of claim 1,
The total tool load value is a method of calculating a tool load value defined by Equation (7) below.
Figure 112020130727512-pat00047
...Equation (7)
(However, in Equation (7), Ft is the total tool load value, F x is the tool load value on the x-axis, F y is the tool load value on the y-axis, and F z is the tool load value on the z-axis)
제 4 항에 있어서,
상기 수학식 (7)에서, x축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fy=0, Fz=0에 해당하여, 상기 전체 공구부하값은 하기 수학식 (8)로 정의되고,
상기 수학식 (7)에서, y축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fx=0, Fz=0에 해당하여, 상기 전체 공구부하값은 하기 수학식 (9)로 정의되며,
상기 수학식 (7)에서, z축의 공구부하값만을 고려하는 경우, Fx=0, Fy=0에 해당하여, 상기 전체 공구부하값은 하기 수학식 (10)로 정의되는 공구부하값 산출 방법.
Figure 112020130727512-pat00048
...수학식(8)
Figure 112020130727512-pat00049
...수학식(9)
Figure 112020130727512-pat00050
...수학식 (10)
The method of claim 4,
In Equation (7), when only the tool load value of the x-axis is considered, it corresponds to F y = 0 and F z = 0, and the total tool load value is defined by Equation (8) below,
In Equation (7), when only the tool load value of the y-axis is considered, it corresponds to F x = 0 and F z = 0, and the total tool load value is defined by Equation (9) below,
In Equation (7), when only the tool load value of the z-axis is considered, it corresponds to F x = 0 and F y = 0, and the total tool load value is calculated by the tool load value defined by Equation (10) below. Way.
Figure 112020130727512-pat00048
...Equation (8)
Figure 112020130727512-pat00049
...Equation (9)
Figure 112020130727512-pat00050
...Equation (10)
단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터와 이상 상태의 가속도 데이터를 측정하는 단계;
상기 단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비를 산출하는 단계; 및
상기 표준편차의 비를 통해, 상기 단축에 대한, 공구부하값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 단축에 대한, 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차와 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차의 비인 해당 단축의 표준편차의 비는, 하기 수학식 (12)으로 정의되며,
상기 표준편차의 비를 통해 산출된, 상기 단축에 대한, 공구부하값은 하기 수학식 (11)로 정의되는 공구부하값 산출 방법.
Figure 112020130727512-pat00051
... 수학식 (12)
(단, 수학식 (12)에서 α는 해당 단축의 표준편차의 비이고, σn는 해당단축의 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차)
Figure 112020130727512-pat00085
...수학식(11)
(단, 수학식 (11)에서 F는 단축방향의 공구부하값이고, α는 해당 단축의 표준편차의 비이며, X는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터, μf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)
Measuring acceleration data in a normal state and acceleration data in an abnormal state for the short axis;
Calculating a ratio of a standard deviation for acceleration data in a steady state and a standard deviation for acceleration data in an abnormal state for the short axis; And
Comprising the step of calculating a tool load value for the short axis through the ratio of the standard deviation,
The ratio of the standard deviation of the short axis, which is the ratio of the standard deviation of the acceleration data in the steady state and the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state, with respect to the short axis, is defined by the following equation (12),
The tool load value calculated through the ratio of the standard deviation, for the short axis, is defined by Equation (11) below.
Figure 112020130727512-pat00051
... Equation (12)
(However, in Equation (12), α is the ratio of the standard deviation of the corresponding minor axis, σ n is the standard deviation for the steady state acceleration data of the corresponding minor axis, and σ f is the standard for the acceleration data in the abnormal state of the corresponding minor axis. Deviation)
Figure 112020130727512-pat00085
...Equation (11)
(However, in Equation (11), F is the tool load value in the minor axis direction, α is the ratio of the standard deviation of the minor axis, X is the acceleration data of the abnormal state of the corresponding minor axis, and μ f is the abnormal state of the corresponding minor axis. The average of the acceleration data, σ f is the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of the short axis)
삭제delete 삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 단축은, x축, y축 또는 z축이며,
상기 x축, 상기 y축 및 상기 z축 중, 어느 축을 기준으로 공구부하값을 산출할 것인지를 선정하는 기준은,
상기 x축, 상기 y축 및 상기 z축 중, 어느 하나의 축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차를 분모로 하고, 나머지 두 축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차를 각각 분자로 하여 각각의 이상 표준편차 비율을 산출하고, 상기 이상 표준편차 비율이 큰 값을 공구부하값을 산출하는 기준으로 선정하는 공구부하값 산출 방법.
The method of claim 6,
The short axis is the x-axis, y-axis, or z-axis,
A criterion for selecting which axis of the x-axis, y-axis, and z-axis to calculate the tool load value is,
The standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of any one of the x-axis, the y-axis, and the z-axis is used as the denominator, and the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of the other two axes is used as a numerator. A method of calculating a tool load value in which a deviation ratio is calculated and a value having a large ideal standard deviation ratio is selected as a criterion for calculating a tool load value.
전체 공구부하값의 산출방법에 있어서,
상기 전체 공구부하값의 산출방법은 하기 수학식 (7)에 의해 산출되고,
x축의 공구부하값은 하기 수학식 (4)로 정의되고, y축의 공구부하값은 하기 수학식 (5)로 정의되며, z축의 공구부하값은 하기 수학식 (6)으로 정의되는 전체 공구부하값의 산출방법.
Figure 112021500628817-pat00053
...수학식 (7)
(단, 수학식 (7)에서 Ft는 전체 공구부하값이고, Fx는 x축의 공구부하값이며, Fy는 y축의 공구부하값이고, Fz는 z축의 공구부하값임)
Figure 112021500628817-pat00086
... 수학식 (4)
(단, 수학식 (4)에서 Fx는 x축의 공구부하값이고, αx는 x축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xx는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터, μx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σx,f는 x축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)
Figure 112021500628817-pat00087
... 수학식 (5)
(단, 수학식 (5)에서 Fy는 y축의 공구부하값이고, αy는 y축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xy는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터, μy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σy,f는 y축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)
Figure 112021500628817-pat00088
... 수학식 (6)
(단, 수학식 (6)에서 Fz는 z축의 공구부하값이고, αz는 z축의 표준편차의 비이며, X는 가속도 데이터, μ는 가속도 데이터의 평균, σ는 가속도 데이터의 표준편차로, Xz는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터, μz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σz,f는 z축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)
In the method of calculating the total tool load value,
The method of calculating the total tool load value is calculated by the following equation (7),
The tool load value of the x-axis is defined by Equation (4) below, the tool load value of the y-axis is defined by Equation (5) below, and the tool load value of the z-axis is the total tool load defined by Equation (6) below. How to calculate the value.
Figure 112021500628817-pat00053
...Equation (7)
(However, in Equation (7), Ft is the total tool load value, F x is the tool load value on the x-axis, F y is the tool load value on the y-axis, and F z is the tool load value on the z-axis)
Figure 112021500628817-pat00086
... Equation (4)
(However, in Equation (4), F x is the tool load value of the x-axis, α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X x is the acceleration data of the abnormal state of the x axis, μ x,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the x axis, and σ x,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the x axis)
Figure 112021500628817-pat00087
... Equation (5)
(However, in Equation (5), F y is the tool load value of the y-axis, α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X y is the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, μ y,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis, and σ y,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the y-axis)
Figure 112021500628817-pat00088
... Equation (6)
(However, in Equation (6), F z is the tool load value of the z-axis, α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, X is the acceleration data, μ is the average of the acceleration data, and σ is the standard deviation of the acceleration data. , X z is the acceleration data of the abnormal state of the z axis, μ z,f is the average of the acceleration data of the abnormal state of the z axis, σ z,f is the standard deviation of the acceleration data of the abnormal state of the z axis)
삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 x축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (1)로 정의되고, 상기 y축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (2)로 정의되며, 상기 z축의 표준편차의 비는 하기 수학식 (3)으로 정의되는 전체 공구부하값의 산출방법.
Figure 112020130727512-pat00057
... 수학식 (1)
(단, 수학식 (1)에서 αx는 x축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σx,n는 x축의 정상 표준편차, σx,f는 x축의 이상 표준편차임)
Figure 112020130727512-pat00058
... 수학식 (2)
(단, 수학식 (2)에서 αy는 y축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σy,n는 y축의 정상 표준편차, σy,f는 y축의 이상 표준편차임)
Figure 112020130727512-pat00059
... 수학식 (3)
(단, 수학식 (3)에서 αz는 z축의 표준편차의 비이고, σn는 정상 표준편차, σf는 이상 표준편차로, σz,n는 z축의 정상 표준편차, σz,f는 z축의 이상 표준편차임)
The method of claim 10,
The ratio of the standard deviation of the x-axis is defined by the following Equation (1), the ratio of the standard deviation of the y-axis is defined by the following Equation (2), and the ratio of the standard deviation of the z-axis is the following Equation (3) The method of calculating the total tool load value defined as.
Figure 112020130727512-pat00057
... Equation (1)
(However, in Equation (1), α x is the ratio of the standard deviation of the x-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ x,n is the normal standard deviation of the x-axis, σ x,f Is the ideal standard deviation of the x-axis)
Figure 112020130727512-pat00058
... Equation (2)
(However, in Equation (2), α y is the ratio of the standard deviation of the y-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ y,n is the normal standard deviation of the y-axis, σ y,f Is the ideal standard deviation of the y-axis)
Figure 112020130727512-pat00059
... Equation (3)
(However, in Equation (3), α z is the ratio of the standard deviation of the z-axis, σ n is the normal standard deviation, σ f is the ideal standard deviation, σ z,n is the normal standard deviation of the z-axis, σ z,f Is the ideal standard deviation of the z-axis)
하기 수학식 (11)에 따라 산출되는 공구부하값의 산출방법.
Figure 112020130727512-pat00089
...수학식(11)
(단, 수학식 (11)에서 F는 단축방향의 공구부하값이고, α는 해당 단축의 표준편차의 비이며, X는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터, μf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 평균, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터의 표준편차임)
A method of calculating a tool load value calculated according to Equation (11) below.
Figure 112020130727512-pat00089
...Equation (11)
(However, in Equation (11), F is the tool load value in the minor axis direction, α is the ratio of the standard deviation of the minor axis, X is the acceleration data of the abnormal state of the corresponding minor axis, and μ f is the abnormal state of the corresponding minor axis. The average of the acceleration data, σ f is the standard deviation of the acceleration data in the abnormal state of the short axis)
제 13 항에 있어서,
상기 해당 단축의 표준편차의 비는, 하기 수학식 (12)으로 정의되는 공구부하값의 산출방법.
Figure 112020130727512-pat00061
... 수학식 (12)
(단, 수학식 (12)에서 α는 해당 단축의 표준편차의 비이고, σn는 해당단축의 정상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차, σf는 해당 단축의 이상 상태의 가속도 데이터에 대한 표준편차)
The method of claim 13,
The ratio of the standard deviation of the corresponding short axis is a method of calculating a tool load value defined by Equation (12) below.
Figure 112020130727512-pat00061
... Equation (12)
(However, in Equation (12), α is the ratio of the standard deviation of the corresponding minor axis, σ n is the standard deviation for the steady state acceleration data of the corresponding minor axis, and σ f is the standard for the acceleration data in the abnormal state of the corresponding minor axis. Deviation)
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