KR102280602B1 - Smart transformer and its accuracy diagnosis method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼트나 너트나 각종 핀 등의 피가공물을 일련의 단계들을 통해 다단계로 냉간 단조 성형할 수 있게 하는 지능형 단조 시스템 및 이의 정밀 진단 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상의 펀치가 설치되는 펀치 블록; 상기 펀치와 대응되도록 적어도 하나 이상의 금형이 설치되는 다이 블록; 상기 펀치로부터 인가되는 하중을 센싱할 수 있도록 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 금형측 압력 센서; 및 상기 금형측 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 제어부;를 포함할 수 있다.The present invention relates to an intelligent forging system capable of cold forging forming a workpiece such as bolts, nuts, or various pins in multiple steps through a series of steps, and a precise diagnosis method thereof, comprising: a punch block in which at least one punch is installed; a die block in which at least one mold is installed to correspond to the punch; a mold-side pressure sensor installed in the mold or a mold assembly in which the mold is installed so as to sense the load applied from the punch; and a control unit that compares the measured pressure signal applied from the mold-side pressure sensor with a pre-input normal range and outputs an abnormal signal when it deviates from the normal range.

Description

지능형 단조 시스템 및 이의 정밀 진단 방법{Smart transformer and its accuracy diagnosis method}Intelligent forging system and its precise diagnosis method {Smart transformer and its accuracy diagnosis method}

본 발명은 지능형 단조 시스템 및 이의 정밀 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼트나 너트나 각종 핀 등의 피가공물을 일련의 단계들을 통해 다단계로 냉간 단조 성형할 수 있게 하는 지능형 단조 시스템 및 이의 정밀 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an intelligent forging system and a precision diagnosis method thereof, and more particularly, to an intelligent forging system capable of cold forging forming a workpiece such as a bolt, a nut or various pins in multiple steps through a series of steps and a precision thereof It relates to diagnostic methods.

일반적으로, 단조는 압축하중을 가하여 소재를 원하는 형상으로 성형하는 금속 가공방법의 하나로, 이를 위해 사용되는 통상의 단조기는 가공될 소재 등의 피가공물을 지지하기 위한 다이 또는 금형이 장착되는 다이 블록 및 펀치 등의 공구가 장착되는 펀치 블록 등을 구비하고, 상기 펀치를 유압 또는 전동모터를 이용하여 다이 블럭 측으로 왕복 이동시킴으로써 피가공물을 금형의 형상에 대응되는 형태로 성형하는 구조로 이루어진다. 이러한 단조기 중에서 다단 단조기는 다이 블록에 각각 복수의 금형이 장착된 것으로, 상기 금형은 배열 순서에 따라 조금씩 규격이 달라져 최종적으로 얻고자 하는 성형물에 대응되는 금형이 마지막에 배치되며, 상기 다이 블록에는 피가공물을 이송시키는 트랜스퍼가 설치되어 이 트랜스퍼에 의해 피가공물이 각 다이로 순차적으로 전달되면서 상기 금형들에 의해 단계별로 성형되고 최종적으로 마지막 금형에 의해 원하는 형태로 성형되도록 구성된다.In general, forging is one of the metal processing methods for forming a material into a desired shape by applying a compressive load. A conventional forging machine used for this purpose includes a die or a die for supporting a workpiece such as a material to be processed, a die block and It has a structure in which a punch block, etc., on which a tool such as a punch is mounted, is provided, and the punch is reciprocally moved to the die block side using a hydraulic pressure or an electric motor to shape the workpiece into a shape corresponding to the shape of the mold. Among these forging machines, the multi-stage forging machine is one in which a plurality of molds are mounted on a die block, and the molds have slightly different specifications according to the arrangement order, so that the mold corresponding to the molded product to be finally obtained is placed last, and the die block has A transfer for transferring the workpiece is installed, and the workpiece is sequentially transferred to each die by the transfer, and is molded step by step by the molds and finally molded into a desired shape by the last mold.

그러나, 종래의 다단 단조기는, 복수개의 금형들이 다이 블록에 장착되는 것으로서, 장시간의 성형 과정에서 초경팁 등의 금형 내부에 이물질 등이 부착되는 소착 현상이 진행될 수 있고, 이러한 소착 현상 등에 의해서 초경팁의 내면이 떨어져 나가는 금형 파손 현상이 발생될 수 있다.However, in the conventional multi-stage forging machine, a plurality of molds are mounted on a die block, and during a long molding process, a sintering phenomenon in which foreign substances are attached to the inside of the mold such as a carbide tip may proceed, and the carbide tip is The inner surface of the mold may break off, which may occur.

이러한 소착 현상이나 금형 파손 현상은 복수개의 금형들 중 어느 하나의 금형에서 발생되더라도 다단 단조 성형의 특성상 후속 공정에 치명적인 악영향을 줄 수 있는 것으로서, 특히, 너트나 볼트나 고정핀 등의 고정구들에서 불량이 발생되면 이러한 불량 고정구들로 고정되는 차량, 건물, 구조물 등의 안전에도 치명적일 수 있다.Even if this burning phenomenon or mold breakage occurs in any one of the plurality of molds, it can have a fatal adverse effect on the subsequent process due to the characteristics of multi-stage forging molding. In particular, it is defective in fasteners such as nuts, bolts, or fixing pins. When this occurs, it can be fatal to the safety of vehicles, buildings, structures, etc. fixed with these defective fixtures.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 각각의 금형 조립체에 압력 센서들을 장착하여 각각의 금형의 이상을 실시간으로 감지할 수 있는 것은 물론이고, 측정 압력과 기준치의 일치율의 변화를 고려하여 금형의 수명을 감지할 수 있으며, 편차를 누적시켜서 피가공물이 다단 단조 과정에서 받는 변형 에너지의 초과 여부를 감지함으로써 불량품의 발생을 원천적으로 방지할 수 있고, 다이 블록과 펀치 블록 간의 압력 센서의 신호 차이를 감지하여 블록들의 이상까지도 감지할 수 있게 하는 지능형 단조 시스템 및 이의 정밀 진단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to solve various problems including the above problems, and by mounting pressure sensors in each mold assembly, abnormalities of each mold can be detected in real time, and the coincidence rate between the measured pressure and the reference value It is possible to detect the lifespan of the mold by considering the change in , and by accumulating deviations, it is possible to prevent the occurrence of defective products at the source by detecting whether the deformation energy received by the workpiece during the multi-stage forging process is exceeded. An object of the present invention is to provide an intelligent forging system capable of detecting even the abnormality of blocks by detecting a signal difference between the pressure sensors and a precise diagnosis method thereof. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 지능형 단조 시스템은, 적어도 하나 이상의 펀치가 설치되는 펀치 블록; 상기 펀치와 대응되도록 적어도 하나 이상의 금형이 설치되는 다이 블록; 상기 펀치로부터 인가되는 하중을 센싱할 수 있도록 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 금형측 압력 센서; 및 상기 금형측 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 제어부;를 포함할 수 있다.Intelligent forging system according to the spirit of the present invention for solving the above problems, the punch block at least one or more punches are installed; a die block in which at least one mold is installed to correspond to the punch; a mold-side pressure sensor installed in the mold or a mold assembly in which the mold is installed so as to sense the load applied from the punch; and a control unit that compares the measured pressure signal applied from the mold-side pressure sensor with a pre-input normal range and outputs an abnormal signal when it deviates from the normal range.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형과, 상기 예상 기준 파형으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형 및 상기 예상 기준 파형으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형에 대한 정보를 저장하는 예상 파형 저장부; 상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별부; 상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력부; 및 상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력부;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the controller is configured to store information about an expected reference waveform of a normal expected pressure signal, an expected upper limit waveform that is allowed to be high from the expected reference waveform, and an expected lower limit waveform that is allowed to be low from the expected reference waveform. predicted waveform storage; a measured pressure determining unit for determining whether the measured pressure signal is within a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform; a normal determination signal output unit for outputting a normal determination signal when the measured pressure signal falls within a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform; and an abnormality determination signal output unit configured to output an abnormality determination signal when the measured pressure signal is out of a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측부;를 더 포함할 수 있다.Further, according to the present invention, the control unit calculates the coincidence rate or the coincidence rate between the measured pressure signal and the expected reference waveform, and measures the change in the coincidence rate or the change in the coincidence rate to predict the lifespan of the mold. It may further include;

또한, 본 발명에 따르면, 피가공물은 1차 금형에서 1차로 단조 성형된 후, 2차 금형으로 이송되고, 2차 금형에서 2차로 단조 성형된 후, 3차 금형으로 이송될 수 있도록 상기 펀치 블록은 복수개의 상기 펀치들이 일렬로 설치되는 냉간 다단 단조형 펀치 블록이고, 상기 다이 블록은 복수개의 상기 금형들이 상기 펀치들과 대응되도록 나란하게 설치되는 냉간 다단 단조형 금형 블록일 수 있다.In addition, according to the present invention, the workpiece is forged in the primary mold, and then transferred to the secondary mold, and then forged in the secondary mold, and then transferred to the tertiary mold. may be a cold multi-stage forging type punch block in which a plurality of the punches are installed in a line, and the die block may be a cold multi-stage forging type mold block in which a plurality of the molds are installed in parallel to correspond to the punches.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 금형측 압력 센서는, 상기 1차 금형 또는 상기 1차 금형 조립체에 설치되는 제 1 센서; 상기 2차 금형 또는 상기 2차 금형 조립체에 설치되는 제 2 센서; 및 상기 3차 금형 또는 상기 3차 금형 조립체에 설치되는 제 3 센서;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제 1 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 상기 제 3 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하는 편차 누적부; 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하는 누적 압력 판별부; 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하는 정상 누적 신호 출력부; 및 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는 비정상 누적 신호 출력부;를 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the mold-side pressure sensor may include: a first sensor installed in the primary mold or the primary mold assembly; a second sensor installed in the secondary mold or the secondary mold assembly; and a third sensor installed in the tertiary mold or the tertiary mold assembly, wherein the control unit calculates a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the first sensor and the expected reference waveform and calculating a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the second sensor and the expected reference waveform, and a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the third sensor and the expected reference waveform a deviation accumulation unit that calculates , and calculates a cumulative sum of the deviation rates or the deviation degrees; a cumulative pressure determining unit that determines whether the cumulative total value is within a normal range; a normal accumulation signal output unit for outputting a normal accumulation determination signal when the accumulated sum value falls within the normal range; and an abnormal accumulation signal output unit for outputting an abnormal accumulation determination signal when the measured total value is out of the normal range.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 금형 조립체는, 상기 펀치와 대응되도록 내부에 피가공물이 삽입되는 캐비티가 형성되는 초경팁과, 상기 초경팁의 하면을 지지하는 서포터 및 상기 초경팁과 상기 서포터의 외경면을 둘러싸는 부싱을 포함하는 금형; 및 상기 금형의 압력이 전달되도록 상면이 상기 금형의 상기 서포터의 하면과 상기 부싱의 하면에 접촉되고, 일측에 상기 금형의 압력 방향과 수직 방향으로 형성되는 수직홈부가 형성되는 스페이서;을 포함하고, 상기 금형측 압력 센서는, 상기 스페이서의 수직홈부에 삽입되고, 상기 스페이서에 전달된 압력을 전류 형태로 변환하는 피에조 소자;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the mold assembly includes a carbide tip having a cavity into which a workpiece is inserted so as to correspond to the punch, a supporter supporting the lower surface of the carbide tip, and the outer diameter of the carbide tip and the supporter a mold comprising a bushing surrounding the face; and a spacer in which an upper surface of the mold is in contact with a lower surface of the supporter and a lower surface of the bushing so that the pressure of the mold is transmitted, and a vertical groove is formed on one side in a direction perpendicular to the pressure direction of the mold. The mold-side pressure sensor may include a piezo element inserted into the vertical groove of the spacer and converting the pressure transmitted to the spacer into a current form.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 펀치 또는 상기 펀치가 설치된 펀치 조립체에 설치되는 펀치측 압력 센서; 를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 펀치측 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수 있다.In addition, according to the present invention, the punch or the punch side pressure sensor installed in the punch assembly is installed; Further comprising, the control unit may compare the measured pressure signal applied from the punch-side pressure sensor with a pre-input normal range and output an abnormal signal when it is out of this range.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법은, 적어도 하나 이상의 펀치가 설치되는 펀치 블록, 상기 펀치와 대응되도록 적어도 하나 이상의 금형이 설치되는 다이 블록, 상기 펀치로부터 인가되는 하중을 센싱할 수 있도록 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 금형측 압력 센서 및 상기 금형측 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법에 있어서, 정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형과, 상기 예상 기준 파형으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형 및 상기 예상 기준 파형으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형에 대한 정보를 저장하는 예상 파형 저장 단계; 상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별 단계; 상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력 단계; 상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력 단계; 및 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측 단계;를 포함할 수 있다.On the other hand, the precision diagnosis method of the intelligent forging system according to the spirit of the present invention for solving the above problems, a punch block in which at least one punch is installed, a die block in which at least one mold is installed to correspond to the punch, the punch In order to sense the load applied from the mold, the mold side pressure sensor installed in the mold or the mold assembly in which the mold is installed and the measured pressure signal applied from the mold side pressure sensor are compared with the pre-input normal range, and if it deviates from the normal range, abnormal In the precise diagnosis method of an intelligent forging system comprising a control unit for outputting a signal, an expected reference waveform of a normal expected pressure signal, an expected upper limit waveform that is allowed to be high from the expected reference waveform, and an expected lower limit that is allowed to be low from the expected reference waveform an expected waveform storage step of storing information about the waveform; a measured pressure determination step of determining whether the measured pressure signal falls within a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform; a normal determination signal output step of outputting a normal determination signal when the measured pressure signal falls within a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform; an abnormality discrimination signal output step of outputting an abnormality discrimination signal when the measured pressure signal is out of a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform; and a mold life prediction step of calculating a coincidence rate or coincidence rate between the measured pressure signal and the expected reference waveform, and predicting the lifespan of the mold by measuring a change in the coincidence rate or a change in the coincidence rate.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 금형측 압력 센서는, 상기 1차 금형 또는 상기 1차 금형 조립체에 설치되는 제 1 센서; 상기 2차 금형 또는 상기 2차 금형 조립체에 설치되는 제 2 센서; 및 상기 3차 금형 또는 상기 3차 금형 조립체에 설치되는 제 3 센서;를 포함하고, 상기 제 1 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 상기 제 3 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하는 편차 누적 단계; 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하는 누적 압력 판별 단계; 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하는 정상 누적 신호 출력 단계; 및 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는 비정상 누적 신호 출력 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the mold-side pressure sensor may include: a first sensor installed in the primary mold or the primary mold assembly; a second sensor installed in the secondary mold or the secondary mold assembly; and a third sensor installed in the tertiary mold or the tertiary mold assembly, wherein a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the first sensor and the expected reference waveform is calculated, and the second calculating a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the second sensor and the expected reference waveform, and calculating a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the third sensor and the expected reference waveform, a deviation accumulation step of calculating a cumulative sum of the deviation rates or the deviation degrees; a cumulative pressure determination step of determining whether the cumulative total value is within a normal range; a normal accumulation signal output step of outputting a normal accumulation determination signal when the accumulated sum value falls within the normal range; and an abnormal accumulation signal output step of outputting an abnormal accumulation determination signal when the measured total value is out of the normal range.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 금형 조립체에 압력 센서들을 장착하여 각각의 금형의 이상을 실시간으로 감지할 수 있는 것은 물론이고, 측정 압력과 기준치의 일치율의 변화를 고려하여 금형의 수명을 감지할 수 있으며, 편차를 누적시켜서 피가공물이 다단 단조 과정에서 받는 변형 에너지의 초과 여부를 감지함으로써 불량품의 발생을 원천적으로 방지할 수 있고, 다이 블록과 펀치 블록 간의 압력 센서의 신호 차이를 감지하여 블록들의 이상까지도 감지할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention made as described above, by mounting pressure sensors on each mold assembly, abnormalities of each mold can be detected in real time, and changes in the coincidence rate between the measured pressure and the reference value can be detected. It is possible to detect the life of the mold by taking this into account, and by accumulating deviations, it is possible to fundamentally prevent the occurrence of defective products by detecting whether the deformation energy that the workpiece receives during the multi-stage forging process is exceeded, and the pressure sensor between the die block and the punch block. It has the effect of detecting even the abnormality of blocks by detecting the signal difference of Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 지능형 단조 시스템의 단면도이다.
도 3은 도 2의 지능형 단조 시스템의 다이 블록을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 지능형 단조 시스템의 금형 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 지능형 단조 시스템의 금형 조립체를 나타내는 부분 절단 사시도이다.
도 6은 도 2의 지능형 단조 시스템의 금형측 압력 센서에서 감지되는 측정 압력 신호의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 2의 지능형 단조 시스템의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9 및 도 10은 기존의 단조기의 금형에서 발생되는 초경팁 등 소착 현상에 따른 금형의 파손 현상을 나타내는 사진들이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템의 단계별 성형시 수치 해석도 및 하중 그래프들의 일례들을 단계적으로 나타내는 도면들이다.
1 is an external perspective view of an intelligent forging system according to some embodiments of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of the intelligent forging system of Figure 1;
3 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged die block of the intelligent forging system of FIG. 2 .
4 is a perspective view illustrating a mold assembly of the intelligent forging system of FIG. 3 .
FIG. 5 is a partially cut-away perspective view showing a mold assembly of the intelligent forging system of FIG. 4 .
FIG. 6 is a graph illustrating an example of a measured pressure signal detected by a pressure sensor on a mold side of the intelligent forging system of FIG. 2 .
7 is a block diagram illustrating a control unit of the intelligent forging system of FIG. 2 .
8 is a flowchart illustrating a precision diagnosis method of an intelligent forging system according to some embodiments of the present invention.
9 and 10 are photographs showing the breakage of the mold according to the sintering phenomenon, such as a cemented carbide tip generated in the mold of the conventional forging machine.
11 to 15 are diagrams showing step-by-step examples of numerical analysis diagrams and load graphs during step-by-step molding of the intelligent forging system according to some embodiments of the present invention.

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

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, in the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Throughout the specification, when referring to one component, such as a film, region, or substrate, being located "on," "connected to," "stacked with," or "coupled to," another component, the one component. It may be construed that an element may be directly in contact with, “on,” “connected to,” “stacked with,” or “coupled to,” another element, or that there may be other elements intervening therebetween. On the other hand, when it is stated that one element is located "directly on," "directly connected to," or "directly coupled to," another element, it is construed that there are no other elements interposed therebetween. do. Like numbers refer to like elements. As used herein, the term “and/or” includes any one and any combination of one or more of those listed items.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers and/or parts are limited by these terms so that they It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer or portion discussed below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.Also, relative terms such as "above" or "above" and "below" or "below" may be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the drawings. It may be understood that relative terms are intended to include other orientations of the element in addition to the orientation depicted in the drawings. For example, if an element is turned over in the figures, elements depicted as being on the face above the other elements will have orientation on the face below the other elements. Thus, the term “top” by way of example may include both “bottom” and “top” directions depending on the particular orientation of the drawing. If the element is oriented in a different orientation (rotated 90 degrees relative to the other orientation), the relative descriptions used herein may be interpreted accordingly.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular forms may include the plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, “comprise” and/or “comprising” refers to the presence of the recited shapes, numbers, steps, actions, members, elements, and/or groups of those specified. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically illustrating ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the illustrated shape can be expected, for example depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the inventive concept should not be construed as limited to the specific shape of the region shown in the present specification, but should include, for example, changes in shape caused by manufacturing.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 지능형 단조 시스템(100)의 단면도이다.1 is an external perspective view of an intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the intelligent forging system 100 of FIG. 1 .

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)은, 적어도 하나 이상의 펀치(P)가 설치되는 펀치 블록(10)과, 상기 펀치(P)와 대응되도록 적어도 하나 이상의 금형(M)이 설치되는 다이 블록(20)과, 상기 펀치(P)로부터 인가되는 하중을 센싱할 수 있도록 상기 금형(M) 또는 상기 금형(M)이 설치된 금형 조립체(30)에 설치되는 금형측 압력 센서(S1) 및 상기 금형측 압력 센서(S1)로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 제어부(40)를 포함할 수 있다.First, as shown in FIGS. 1 and 2 , the intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention includes a punch block 10 in which at least one punch P is installed, and the punch ( A die block 20 in which at least one mold M is installed to correspond to P), and the mold M or a mold in which the mold M is installed so as to sense the load applied from the punch P A control unit 40 that compares the mold-side pressure sensor S1 installed in the assembly 30 and the measured pressure signal applied from the mold-side pressure sensor S1 with a pre-input normal range and outputs an abnormal signal when it is out of this range may include.

여기서, 예컨대, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)은, 볼트나 너트나 각종 핀 등의 피가공물을 일련의 단계들을 통해 다단계로 냉간 단조 성형할 수 있는 장비의 일종일 수 있다.Here, for example, the intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention is a kind of equipment that can cold forge a workpiece such as a bolt, a nut, or various pins in multiple steps through a series of steps. can

그러나, 이러한 본 발명은 반드시 다단 냉간 단조 성형에만 국한되지 않는 것으로서, 상술된 상기 펀치 블록(10)과 상기 다이 블록(20)을 갖는 모든 단조 장비에 적용될 수 있다. However, the present invention is not necessarily limited to multi-stage cold forging, and can be applied to all forging equipment having the punch block 10 and the die block 20 described above.

더욱 구체적으로 예를 들면, 피가공물(1)은 1차 금형(M1)에서 1차로 단조 성형된 후, 2차 금형(M2)으로 이송되고, 2차 금형(M2)에서 2차로 단조 성형된 후, 3차 금형(M3)으로 이송될 수 있도록 상기 펀치 블록(10)은 복수개의 상기 펀치(P1)(P2)(P3)들이 일렬로 설치되는 냉간 다단 단조형 펀치 블록이고, 상기 다이 블록(20)은 복수개의 상기 금형(M1)(M2)(M3)들이 상기 펀치(P1)(P2)(P3)들과 대응되도록 나란하게 설치되는 냉간 다단 단조형 금형 블록일 수 있다.More specifically, for example, the workpiece 1 is first forged in the primary mold M1, transferred to the secondary mold M2, and secondarily forged in the secondary mold M2. , the punch block 10 is a cold multi-stage forging type punch block in which a plurality of the punches P1, P2, and P3 are installed in a line so as to be transferred to the tertiary mold M3, and the die block 20 ) may be a cold multi-stage forging mold block in which a plurality of the molds M1, M2, and M3 are installed side by side to correspond to the punches P1, P2, and P3.

그러나, 본 발명의 기술적 사상은 2단 이상의 모든 단조 장비에 모두 적용될 수 있는 것으로서, 도면에서는 3단을 예시하였으나 2단이나 3단 이상의 단조 장비에도 모두 적용될 수 있다.However, the technical idea of the present invention can be applied to all forging equipment of two or more stages, and although three stages are illustrated in the drawings, all of the two stages or more than three stages can be applied to forging equipment.

또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 상기 금형측 압력 센서(S1)는, 상기 1차 금형(M1) 또는 상기 1차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 1 센서(S11)와, 상기 2차 금형(M2) 또는 상기 2차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 2 센서(S12) 및 상기 3차 금형(M3) 또는 상기 3차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 3 센서(S13)를 포함할 수 있다.In addition, for example, as shown in FIGS. 1 and 2 , the mold-side pressure sensor S1 of the intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention is the primary mold M1 or the The first sensor S11 installed in the primary mold assembly 30, the second sensor S12 installed in the secondary mold M2 or the secondary mold assembly 30, and the tertiary mold M3 ) or a third sensor S13 installed in the tertiary mold assembly 30 may be included.

그러나, 본 발명의 기술적 사상은 2개 이상의 센서를 설치한 장비에 모두 적용될 수 있는 것으로서, 도면에서는 3개의 센서를 설치한 것을 예시하였으나 2개나 3개 이상의 센서를 설치한 단조 장비에도 모두 적용될 수 있다.However, the technical idea of the present invention can be applied to all equipment in which two or more sensors are installed, and although three sensors are exemplified in the drawing, it can be applied to all forging equipment in which two or three or more sensors are installed. .

도 3은 도 2의 지능형 단조 시스템(100)의 다이 블록(20)을 확대하여 나타내는 확대 단면도이고, 도 4는 도 3의 지능형 단조 시스템(100)의 금형 조립체(30)를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 지능형 단조 시스템(100)의 금형 조립체(30)를 나타내는 부분 절단 사시도이다.3 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged die block 20 of the intelligent forging system 100 of FIG. 2 , and FIG. 4 is a perspective view showing the mold assembly 30 of the intelligent forging system 100 of FIG. 3 , FIG. 5 is a partially cut-away perspective view showing the mold assembly 30 of the intelligent forging system 100 of FIG. 4 .

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 금형 조립체(30)는, 상기 펀치와 대응되도록 내부에 피가공물(1)이 삽입되는 캐비티가 형성되는 초경팁(31)과, 상기 초경팁(31)의 하면을 지지하는 서포터(32) 및 상기 초경팁(31)과 상기 서포터(32)의 외경면을 둘러싸는 부싱(33)을 포함하는 1차 금형(M1) 및 상기 1차 금형(M1)의 압력이 전달되도록 상면이 상기 1차 금형(M1)의 상기 서포터(32)의 하면과 상기 부싱(33)의 하면에 접촉되고, 일측에 상기 1차 금형(M1)의 압력 방향과 수직 방향으로 형성되는 수직홈부(G)가 형성되는 스페이서(34)를 포함할 수 있다.More specifically, for example, as shown in FIGS. 1 to 5 , the mold assembly 30 has a cemented carbide tip 31 in which a cavity into which the workpiece 1 is inserted to correspond to the punch is formed. And, a supporter 32 for supporting the lower surface of the carbide tip 31 and a primary mold (M1) comprising a bushing 33 surrounding the outer diameter surface of the carbide tip 31 and the supporter 32, and The upper surface of the primary mold M1 is in contact with the lower surface of the supporter 32 and the lower surface of the bushing 33 so that the pressure of the primary mold M1 is transmitted, and the primary mold M1 on one side. It may include a spacer 34 in which a vertical groove (G) formed in a direction perpendicular to the pressure direction is formed.

여기서, 상기 1차 금형(M1)과 상기 서포터(32) 및 상기 스페이서(34)에는 도 2 및 도 3의 이젝트핀(35)이 관통될 수 있는 관통홀이 형성되어 1차 성형후 상기 피가공물(1)을 상기 1차 금형(M1)의 외부로 배출시킬 수 있다.Here, a through hole through which the eject pin 35 of FIGS. 2 and 3 can pass is formed in the primary mold M1, the supporter 32, and the spacer 34, so that after the primary molding, the workpiece (1) may be discharged to the outside of the primary mold (M1).

또한, 상기 제 1 센서(S11)는, 상기 스페이서(34)의 상기 수직홈부(G)에 삽입되는 것으로서, 상기 스페이서(34)에 전달된 압력을 전류 형태로 변환하는 피에조(Piezo) 소자가 적용될 수 있다.In addition, the first sensor S11 is inserted into the vertical groove G of the spacer 34 , and a piezo element that converts the pressure transmitted to the spacer 34 into a current form is applied. can

따라서, 상기 펀치(P)가 상기 피가공물(1)을 성형할 때, 상기 1차 금형(M1)으로 성형 하중이 전달되고, 이는 상기 서포터(32)를 거쳐서 상기 스페이서(34)로 전달되며, 이 때, 상기 스페이서(34)에 작용되는 하중을 상기 제 1 센서(S11)가 전기적인 신호, 즉 전류로 변환하여 상기 제어부(40)로 인가할 수 있다.Therefore, when the punch P molds the workpiece 1, a molding load is transmitted to the primary mold M1, which is transmitted to the spacer 34 through the supporter 32, In this case, the first sensor S11 may convert the load applied to the spacer 34 into an electrical signal, that is, a current, and apply it to the controller 40 .

도 6은 도 2의 지능형 단조 시스템(100)의 금형측 압력 센서(S1)에서 감지되는 측정 압력 신호의 일례를 나타내는 그래프이다.6 is a graph illustrating an example of a measured pressure signal detected by the mold side pressure sensor S1 of the intelligent forging system 100 of FIG. 2 .

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 상기 금형측 압력 센서(S1)들에서 감지되는 측정 압력 신호(WW)는 시간에 따라 점차로 증가하여 피크치를 이루고 다시 점차로 감소하는 패턴을 갖는다.For example, as shown in FIG. 6 , the measured pressure signal WW sensed by each of the mold-side pressure sensors S1 gradually increases over time to achieve a peak value, and has a pattern that gradually decreases again.

그러나, 이러한 패턴들은 금형의 종류나 사용 환경이나 피가공물의 스팩 등에 따라서 다양할 수 있는 것으로서, 도 6은 설명을 돕기 위해서 전체적인 경향을 예시한 것이다.However, these patterns may vary depending on the type of mold, the use environment, the specification of the workpiece, and the like, and FIG. 6 illustrates the overall trend to help the description.

도 7은 도 2의 지능형 단조 시스템(100)의 제어부(40)를 나타내는 블록도이다.7 is a block diagram illustrating the control unit 40 of the intelligent forging system 100 of FIG. 2 .

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 제어부(40)는, 도 6의 정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형(W1)과, 상기 예상 기준 파형으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형(W2) 및 상기 예상 기준 파형으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형(W3)에 대한 정보를 저장하는 예상 파형 저장부(41)와, 도 6의 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별부(42)와, 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력부(43) 및 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력부(44)를 포함할 수 있다.1 to 7 , the controller 40 of the intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention includes an expected reference waveform W1 of the normal expected pressure signal of FIG. 6 and the The expected waveform storage unit 41 for storing information on the expected upper limit waveform W2 allowed to be high from the expected reference waveform and the expected lower limit waveform W3 allowed to be low from the expected reference waveform, and the measured pressure signal of FIG. 6 . A measured pressure determining unit 42 that determines whether (WW) is within a normal range between the expected upper limit waveform W2 and the expected lower limit waveform W3, and the measured pressure signal WW is the expected upper limit waveform ( If it falls within the normal range A between W2) and the expected lower limit waveform W3, the normal discrimination signal output unit 43 that outputs a normal discrimination signal and the measured pressure signal WW are the expected upper limit waveform W2 and an abnormality discrimination signal output unit 44 for outputting an abnormality discrimination signal when it is outside the normal range A between the and the expected lower limit waveform W3 .

따라서, 본 발명의 상기 제어부(40)는, 정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형(W1)과, 상기 예상 기준 파형으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형(W2) 및 상기 예상 기준 파형으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형(W3)에 대한 정보를 저장하고, 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하고, 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)에 속하면 정상 판별 신호를 출력하거나, 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 일련의 단계들을 수행할 수 있다.Accordingly, the control unit 40 of the present invention includes an expected reference waveform W1 of a normal expected pressure signal, an expected upper limit waveform W2 that is allowed to be high from the expected reference waveform, and an expected lower limit that is allowed to be low from the expected reference waveform. Storing information on the waveform W3, determining whether the measured pressure signal WW falls within a normal range between the expected upper limit waveform W2 and the expected lower limit waveform W3, and the measured pressure signal WW ) is within the normal range (A) between the expected upper limit waveform (W2) and the expected lower limit waveform (W3), output a normal determination signal, or the measured pressure signal (WW) is the expected upper limit waveform (W2) and If it is out of the normal range A between the expected lower limit waveform W3, a series of steps of outputting an abnormality determination signal may be performed.

그러므로, 각각의 상기 금형 조립체(30)에 복수개의 상기 금형측 압력 센서(S11)(S12)(S13)들을 장착하여 각각의 상기 금형(M1)(M2)(M3)들의 이상을 실시간으로 감지하여 이들 상기 금형(M1)(M2)(M3)들 중 어느 하나 이상의 금형에 이상이 발생되면 이를 사용자 또는 작업자에게 신속하게 알림으로써 금형의 이물질 소착 현상이나 금형의 파손 현상 등이 발생하면 후속 공정에 악영향을 끼치기 전에 즉시 후속 조치를 취할 수 있다.Therefore, by mounting a plurality of the mold-side pressure sensors S11, S12, and S13 in each of the mold assemblies 30, abnormalities in each of the molds M1, M2, and M3 are detected in real time. When an abnormality occurs in one or more of the molds M1, M2, and M3, the user or operator is promptly notified of the occurrence of an abnormality in the mold. You can take immediate follow-up action before it causes any harm.

또한, 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)는, 상기 측정 압력 신호(WW)와 상기 예상 기준 파형(W1)의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측부(45)를 더 포함할 수 있다.In addition, for example, as shown in FIG. 7 , the control unit 40 calculates a coincidence rate or degree of coincidence between the measured pressure signal WW and the expected reference waveform W1, and determines the change in the coincidence rate or the coincidence degree. It may further include a mold life prediction unit 45 for predicting the life of the mold by measuring the change.

따라서, 예컨대, 실제 측정치와 예상 기준치의 일치율이 첫달에는 99퍼센트 이상이였지만, 만약, 한달 후에 일치율이 98퍼센트로 1퍼센트가 낮아졌다면 고장시 불일치율 80퍼센트까지 매달 1퍼센트씩 낮아진다면 앞으로 10달 후에는 고장날 가능성이 높다고 볼 수 있기 때문에 10달 이후에는 미리 금형을 준비하는 등 금형의 수명을 미리 예측하여 대응할 수 있다.Therefore, for example, if the coincidence rate between the actual measured value and the expected reference value was 99% or more in the first month, but if the coincidence rate decreased by 1% to 98% after one month, if the discrepancy rate at failure decreases by 1% every month to 80%, after 10 months Since the possibility of failure is high, it is possible to respond by predicting the life of the mold in advance, such as preparing the mold in advance after 10 months.

그러므로, 측정 압력과 기준치의 일치율의 변화를 고려하여 각각의 금형(M1)(M2)(M3)들의 개별적인 수명을 미리 예상하여 후속 조치를 수행하게 할 수 있다.Therefore, it is possible to predict the individual lifespans of each of the molds M1, M2, and M3 in advance in consideration of the change in the coincidence rate between the measurement pressure and the reference value, and perform follow-up measures.

또한, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)는, 상기 제 1 센서(S11)에서 측정된 상기 측정 압력 신호(WW)와 상기 예상 기준 파형(W1)의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 센서(S12)에서 측정된 상기 측정 압력 신호(WW)와 상기 예상 기준 파형(W1)의 편차율 또는 편차도(K)를 산출하며, 상기 제 3 센서(S13)에서 측정된 상기 측정 압력 신호(WW)와 상기 예상 기준 파형(W1)의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하는 편차 누적부(46)와, 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하는 누적 압력 판별부(47)와, 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하는 정상 누적 신호 출력부(48) 및 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는 비정상 누적 신호 출력부(49)를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 1 to 7 , the control unit 40 includes a deviation rate or deviation between the measured pressure signal WW measured by the first sensor S11 and the expected reference waveform W1 . and calculating a deviation rate or deviation K between the measured pressure signal WW measured by the second sensor S12 and the expected reference waveform W1, and the third sensor S13 a deviation accumulator 46 for calculating a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal WW and the expected reference waveform W1 measured at , a cumulative pressure determining unit 47 that determines whether the cumulative total value is within a normal range, a normal cumulative signal output unit 48 that outputs a normal cumulative discrimination signal when the cumulative total value falls within the normal range, and the measured total value It may further include an abnormal accumulation signal output unit 49 for outputting an abnormal accumulation determination signal when is out of the normal range.

따라서, 본 발명의 상기 제어부(40)는, 상기 제 1 센서(S11)와 상기 제 2 센서(S12) 및 상기 제 3 센서(S13)에서 측정된 상기 측정 압력 신호(WW)와 상기 예상 기준 파형(W1)의 편차율 또는 편차도를 각각 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하며, 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하여 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하거나 또는 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는 일련의 단계들을 수행할 수 있다.Accordingly, the control unit 40 of the present invention includes the measured pressure signal WW and the expected reference waveform measured by the first sensor S11, the second sensor S12, and the third sensor S13. Calculate the deviation rate or degree of deviation of (W1), respectively, calculate the cumulative sum of these deviation rates or the degree of deviation, determine whether the cumulative sum value is within a normal range, and the cumulative total value falls within the normal range A series of steps of outputting a normal accumulation determination signal or outputting an abnormal accumulation determination signal when the measured total value is out of the normal range may be performed.

그러므로, 각각의 금형들에서 발생되는 실제치와 이상치 간의 편차를 누적시켜서 피가공물이 다단 단조 과정에서 받는 변형 에너지의 초과 여부를 감지함으로써 불량품의 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.Therefore, it is possible to fundamentally prevent the occurrence of defective products by accumulating the deviation between the actual value and the ideal value generated in each mold and detecting whether the deformation energy received by the workpiece in the multi-stage forging process is exceeded.

만약, 상기 피가공물(1)이 다단 단조 과정에서 받는 변형 에너지의 총량이 정상치를 초과하는 경우에는 상기 피가공물(1)이 이를 이기지 못하고 내외부에 크랙이 가거나 파손되거나 각종 충격 하중에 쉽게 파손되는 등의 불량품이 발생될 수 있다. 본 발명은 금형은 물론이고 이러한 피가공물의 불량까지도 미연에 방지할 수 있다.If the total amount of deformation energy that the workpiece 1 receives in the multi-stage forging process exceeds the normal value, the workpiece 1 does not overcome it and cracks or breaks inside and outside, or is easily damaged by various impact loads, etc. defective products may occur. The present invention can prevent in advance not only the mold, but also such defects of the workpiece.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)은, 상기 펀치(P) 또는 상기 펀치(P)가 설치된 펀치 조립체에 설치되는 펀치측 압력 센서(S2)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, as shown in Figures 1 and 2, the intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention, the punch (P) or the punch side installed in the punch assembly in which the punch (P) is installed It may further include a pressure sensor (S2).

따라서, 상기 제어부(40)는, 상기 펀치측 압력 센서(S2)로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수 있다.Accordingly, the control unit 40 may compare the measured pressure signal applied from the punch side pressure sensor S2 with a pre-input normal range, and output an abnormal signal when it is out of this range.

또한, 상기 제어부(40)는 이러한 상기 다이 블록(20)과 상기 펀치 블록(10) 간의 압력 센서(S1)(S2)의 신호 차이를 감지하여 블록들의 이상까지도 감지할 수 있다.In addition, the control unit 40 can detect even the abnormality of the blocks by detecting a signal difference between the pressure sensors S1 and S2 between the die block 20 and the punch block 10 .

그러므로, 예컨대, 상기 다이 블록(20)과 상기 펀치 블록(10) 간의 압력 센서(S1)(S2)의 신호 차이가 정상치를 벗어나면 둘 중 어느 하나에서는 비정상적인 이상 현상이 발생되었거나 압력이 불균일하게 작용된 것으로 판단되어 사용자나 작업자로 하여금 후속 조치를 취하게 할 수 있다.Therefore, for example, when the signal difference of the pressure sensors S1 and S2 between the die block 20 and the punch block 10 is out of normal value, an abnormal abnormality has occurred in either one or the pressure acts non-uniformly. It can be determined that the user or operator has taken follow-up action.

도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 정밀 진단 방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a precision diagnosis method of the intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 정밀 진단 방법은, 제 1 금형의 진단 과정에서, 상기 제 1 센서(S11)에서의 정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형(W1)과, 상기 예상 기준 파형(W1)으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형(W2) 및 상기 예상 기준 파형(W1)으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형(W3)에 대한 정보를 저장하는 예상 파형 저장 단계(S110)와, 상기 제 1 센서(S11)에서 측정된 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별 단계(S120)와, 정상 범위에 속하는 지를 판별하여(S130), 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력 단계(S140)와, 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력 단계(S150) 및 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형(W1)의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측 단계(S160)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 8 , the precision diagnosis method of the intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention, in the diagnosis process of the first mold, is normally performed in the first sensor S11. Information on the expected reference waveform W1 of the expected pressure signal, the expected upper limit waveform W2 that is allowed to be high from the expected reference waveform W1, and the expected lower limit waveform W3 that is allowed to be low from the expected reference waveform W1 The expected waveform storage step (S110) of storing, and the measured pressure signal (WW) measured by the first sensor (S11) is a normal range between the expected upper limit waveform (W2) and the expected lower limit waveform (W3) ( The measured pressure determination step (S120) to determine whether it belongs to A), and to determine whether it belongs to the normal range (S130), and the measured pressure signal (WW) is the expected upper limit waveform (W2) and the expected lower limit waveform (W3) A normal discrimination signal output step (S140) of outputting a normal discrimination signal if it belongs to the normal range (A) between the, and the measured pressure signal (WW) is between the expected upper limit waveform (W2) and the expected lower limit waveform (W3) When out of the normal range (A) of the abnormality discrimination signal output step (S150) of outputting an abnormality discrimination signal, and calculating the agreement rate or degree of agreement between the measured pressure signal and the expected reference waveform (W1), the change in the agreement rate or the It may include a mold life prediction step (S160) of predicting the life of the mold by measuring the change in coincidence.

또한, 예컨대, 제 2 금형의 진단 과정에서, 상기 제 2 센서(S12)에서의 정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형(W1)과, 상기 예상 기준 파형(W1)으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형(W2) 및 상기 예상 기준 파형(W1)으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형(W3)에 대한 정보를 저장하는 예상 파형 저장 단계(S210)와, 상기 제 2 센서(S12)에서 측정된 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별 단계(S220)와, 정상 범위에 속하는 지를 판별하여(S230), 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력 단계(S240)와, 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력 단계(S250) 및 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형(W1)의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측 단계(S260)를 포함할 수 있다.In addition, for example, in the diagnosis process of the second mold, the expected reference waveform W1 of the normal expected pressure signal from the second sensor S12 and the expected upper limit waveform W2 allowed to be high from the expected reference waveform W1 ) and an expected waveform storage step (S210) of storing information on an expected lower limit waveform (W3) that is allowed to be low from the expected reference waveform (W1), and the measured pressure signal (WW) measured by the second sensor (S12) ) of the measured pressure determination step (S220) to determine whether it belongs to the normal range (A) between the expected upper limit waveform (W2) and the expected lower limit waveform (W3), and to determine whether it belongs to the normal range (S230), the When the measurement pressure signal WW falls within the normal range A between the expected upper limit waveform W2 and the expected lower limit waveform W3, a normal discrimination signal output step S240 of outputting a normal discrimination signal; When the pressure signal WW is out of the normal range A between the expected upper limit waveform W2 and the expected lower limit waveform W3, an abnormality discrimination signal output step S250 of outputting an abnormality discrimination signal and the measured pressure signal and a mold life prediction step (S260) of calculating the coincidence rate or the coincidence degree of the expected reference waveform W1, and predicting the lifespan of the mold by measuring the change in the coincidence rate or the change in the coincidence degree.

또한, 예컨대, 제 3 금형의 진단 과정에서, 상기 제 3 센서(S13)에서의 정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형(W1)과, 상기 예상 기준 파형(W1)으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형(W2) 및 상기 예상 기준 파형(W1)으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형(W3)에 대한 정보를 저장하는 예상 파형 저장 단계(S310)와, 상기 제 3 센서(S13)에서 측정된 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별 단계(S320)와, 정상 범위에 속하는 지를 판별하여(S330), 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력 단계(S340)와, 상기 측정 압력 신호(WW)가 상기 예상 상한 파형(W2)과 상기 예상 하한 파형(W3) 사이의 정상 범위(A)를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력 단계(S350) 및 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형(W1)의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측 단계(S360)를 포함할 수 있다.In addition, for example, in the diagnostic process of the third mold, the expected reference waveform W1 of the normal expected pressure signal from the third sensor S13 and the expected upper limit waveform W2 allowed to be high from the expected reference waveform W1 ) and an expected waveform storage step (S310) of storing information on an expected lower limit waveform (W3) that is allowed to be low from the expected reference waveform (W1), and the measured pressure signal (WW) measured by the third sensor (S13) ) is measured pressure determination step (S320) to determine whether it belongs to the normal range (A) between the expected upper limit waveform (W2) and the expected lower limit waveform (W3), and to determine whether it belongs to the normal range (S330), the When the measurement pressure signal WW falls within the normal range A between the expected upper limit waveform W2 and the expected lower limit waveform W3, a normal discrimination signal output step (S340) of outputting a normal discrimination signal; When the pressure signal WW is out of the normal range A between the expected upper limit waveform W2 and the expected lower limit waveform W3, an abnormality discrimination signal output step S350 of outputting an abnormality discrimination signal and the measured pressure signal and a mold life prediction step (S360) of calculating the coincidence rate or the coincidence degree of the expected reference waveform W1, and predicting the lifespan of the mold by measuring the change in the coincidence rate or the change in the coincidence rate.

이어서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 정밀 진단 방법은, 상기 제 1 센서(S11)과 상기 제 2 센서(S12) 및 상기 제 3 센서(S13)에서 측정된 상기 측정 압력 신호(WW)와 상기 예상 기준 파형(W1)의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하는 편차 누적 단계(S410)와, 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하는 누적 압력 판별 단계(S420)와, 상기 누적 합계치가 정상 범위에 속하는 지를 판별하여(S430), 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하는 정상 누적 신호 출력 단계(S440) 및 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는 비정상 누적 신호 출력 단계(S450)를 포함할 수 있다.Next, the precision diagnosis method of the intelligent forging system 100 according to some embodiments of the present invention is measured by the first sensor S11, the second sensor S12, and the third sensor S13. a deviation accumulation step (S410) of calculating a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal WW and the expected reference waveform W1, and calculating a cumulative sum of the deviation rates or the deviation degrees; A normal cumulative pressure determination step (S420) of determining whether is within a normal range, determining whether the cumulative total value is within a normal range (S430), and outputting a normal cumulative determination signal if the cumulative total value is within the normal range The step of outputting the accumulated signal ( S440 ) and the step of outputting an abnormal accumulation signal ( S450 ) of outputting an abnormal accumulation determination signal when the measured sum is out of the normal range may be included.

여기서, 이러한 상기 편차율들이나 상기 편차도들은 센서의 개수만큼 합산할 수 있고, 중간 단계 또는 최종 단계의 이론적인 합계치와 실제 합계치를 비교하여 변형 에너지 누적량이 정상 범위 내에 속하는 지를 단계별로 판별할 수 있다.Here, the deviation rates or the deviation degrees can be summed up by the number of sensors, and by comparing the theoretical sum of the intermediate or final stage with the actual sum, it can be determined step by step whether the accumulated strain energy falls within the normal range. .

예컨대, 상기 피가공물(1)이 1차, 2차에서 각각은 정상 범위 이내지만 조금씩 변형량이 부족하다면 3차에서 변형량이 정상 범위를 넘어 조금 초과하더라도 불량품이 발생되지 않을 것으로 판별할 수 있고, 반대로, 상기 피가공물(1)이 1차, 2차, 3차에서 모두 각각의 변형량이 정상 범위 이내지만 각 단계마다 초과 에너지가 축적되어 최종 변형 에너지의 총 합계치가 합계 정상 범위를 넘었다면 불량품이 발생될 확률이 높을 것으로 예측할 수 있다.For example, if the workpiece 1 is within the normal range in the first and second steps, but the amount of deformation is insufficient, it can be determined that no defective product is generated even if the amount of deformation slightly exceeds the normal range in the third step, and vice versa , If the amount of deformation of the workpiece 1 is within the normal range in the first, second, and third orders, but excess energy is accumulated at each step, and the total sum of the final deformation energy exceeds the total normal range, a defective product is generated. It can be predicted that the probability of

도 9 및 도 10은 기존의 단조기의 금형에서 발생되는 초경팁 등 소착 현상에 따른 금형의 파손 현상을 나타내는 사진들이다.9 and 10 are photographs showing the breakage of the mold according to the sintering phenomenon, such as a cemented carbide tip generated in the mold of the conventional forging machine.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 기존의 단조기에서는 이물질들이 금형 내에 소착되어 초경팁이 파손되거나 떨어져 나가는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 9 and 10 , in the conventional forging machine, it can be confirmed that foreign materials are sintered in the mold so that the cemented carbide tip is damaged or falls off.

도 11 내지 도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템의 단계별 성형시 수치 해석도 및 하중 그래프들의 일례들을 단계적으로 나타내는 도면들이다.11 to 15 are diagrams showing step-by-step examples of numerical analysis diagrams and load graphs during step-by-step forming of an intelligent forging system according to some embodiments of the present invention.

도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, STEP1에서 STEP5까지 총 5 단계를 거치면서 각각의 금형에 작용하는 하중들의 최고 예상 하중들과 실제 압력 측정 그래프들이 모두 다르고, 각 단계별 형상에 따라 수치 해석된 바와 같이, 압력 분포들이 모두 다르기 때문에 이러한 반복적인 실험과 수치 해석을 통해서 이론적인 정상 그래프들을 추출할 수 있고, 본 발명은 이러한 정상 그래프들의 정상 범위를 벗어난 실제 압력 수치들 또는 이들의 누적 합계치를 실시간으로 감지하여 각각의 금형들 또는 피가공물들의 이상 상태를 즉시 확인할 수 있는 것이다.11 to 15, the maximum expected loads and actual pressure measurement graphs of the loads acting on each mold through a total of 5 steps from STEP1 to STEP5 are different, and numerical analysis is performed according to the shape of each step. As shown, since the pressure distributions are all different, theoretical normal graphs can be extracted through these repeated experiments and numerical analysis, and the present invention provides real-time pressure values outside the normal range of these normal graphs or their cumulative sum in real time. It is possible to immediately check the abnormal state of each mold or work piece by detecting it.

여기서, 각각의 하중 그래프들의 피크치는 실제 금형의 형태나 피가공물의 스팩 등에 따라 달라질 수 있고, 수치 해석들 역시 수치 해석 방법이나 수치 등에 따라 달라질 수 있다.Here, the peak value of each load graph may vary depending on the shape of the actual mold or the specification of the workpiece, and the numerical analysis may also vary depending on the numerical analysis method or numerical value.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

1: 피가공물
10: 펀치 블록
P: 펀치
P1: 제 1 펀치
P2: 제 2 펀치
P3: 제 3 펀치
20: 다이 블록
M: 금형
M1: 1차 금형
M2: 2차 금형
M3: 3차 금형
30: 금형 조립체
31: 초경팁
32: 서포터
33: 부싱
34: 스페이서
35: 이젝트핀
G: 수직홈부
S1: 금형측 압력 센서
S11: 제 1 센서
S12: 제 2 센서
S13: 제 3 센서
S2: 펀치측 압력 센서
40: 제어부
W1: 예상 기준 파형
W2: 예상 상한 파형
W3: 예상 하한 파형
WW: 측정 압력 신호
A: 정상 범위
41: 예상 파형 저장부
42: 측정 압력 판별부
43: 정상 판별 신호 출력부
44: 비정상 판별 신호 출력부
45: 금형 수명 예측부
46: 편차 누적부
47: 누적 압력 판별부
48: 정상 누적 신호 출력부
49: 비정상 누적 신호 출력부
100: 지능형 단조 시스템
1: Workpiece
10: punch block
P: punch
P1: 1st punch
P2: 2nd punch
P3: 3rd Punch
20: die block
M: mold
M1: Primary mold
M2: secondary mold
M3: 3rd mold
30: mold assembly
31: carbide tip
32: supporter
33: bushing
34: spacer
35: eject pin
G: vertical groove
S1: mold side pressure sensor
S11: first sensor
S12: second sensor
S13: third sensor
S2: Punch side pressure sensor
40: control unit
W1: Expected reference waveform
W2: Expected upper limit waveform
W3: Expected lower limit waveform
WW: Measured pressure signal
A: normal range
41: expected waveform storage
42: measurement pressure determination unit
43: normal determination signal output unit
44: abnormal determination signal output unit
45: mold life prediction part
46: deviation accumulation part
47: cumulative pressure determination unit
48: normal accumulation signal output unit
49: abnormal accumulation signal output unit
100: intelligent forging system

Claims (9)

피가공물이 1차 금형에서 1차로 단조 성형된 후, 2차 금형으로 이송되고, 2차 금형에서 2차로 단조 성형된 후, 3차 금형으로 이송되면서 냉간 다단 단조될 수 있도록, 복수개의 펀치가 일렬로 설치되는 펀치 블록;
상기 펀치들과 대응되도록 복수의 금형이 나란하게 설치되는 다이 블록;
상기 펀치로부터 인가되는 하중을 센싱할 수 있도록 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 금형측 압력 센서; 및
상기 금형측 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 제어부;를 포함하고,
상기 금형측 압력 센서는,
상기 1차 금형 또는 상기 1차 금형 조립체에 설치되는 제 1 센서;
상기 2차 금형 또는 상기 2차 금형 조립체에 설치되는 제 2 센서; 및
상기 3차 금형 또는 상기 3차 금형 조립체에 설치되는 제 3 센서;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제 1 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 상기 제 3 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하는 편차 누적부;
상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하는 누적 압력 판별부;
상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하는 정상 누적 신호 출력부; 및
상기 누적 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는 비정상 누적 신호 출력부;
를 포함하는, 지능형 단조 시스템.
A plurality of punches are arranged in a row so that the workpiece is forged in the primary mold, transferred to the secondary mold, forged in the secondary mold, and then transferred to the tertiary mold for cold multi-stage forging Punch blocks installed with;
a die block in which a plurality of molds are installed side by side to correspond to the punches;
a mold-side pressure sensor installed in the mold or a mold assembly in which the mold is installed so as to sense the load applied from the punch; and
A control unit that compares the measured pressure signal applied from the mold-side pressure sensor with a pre-input normal range and outputs an abnormal signal when it is out of this range;
The mold side pressure sensor,
a first sensor installed in the primary mold or the primary mold assembly;
a second sensor installed in the secondary mold or the secondary mold assembly; and
Including; a third sensor installed in the tertiary mold or the tertiary mold assembly;
The control unit is
The deviation rate or degree of deviation between the expected reference waveform of the measured pressure signal measured by the first sensor and the normal expected pressure signal is calculated, and the deviation rate between the measured pressure signal measured by the second sensor and the expected reference waveform, or A deviation accumulation unit that calculates a degree of deviation, calculates a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the third sensor and the expected reference waveform, and calculates a cumulative sum of the deviation rates or the degree of deviation ;
a cumulative pressure determining unit that determines whether the cumulative total value is within a normal range;
a normal accumulation signal output unit for outputting a normal accumulation determination signal when the accumulated sum value falls within the normal range; and
an abnormal accumulation signal output unit for outputting an abnormal accumulation determination signal when the accumulated total value is out of the normal range;
Including, intelligent forging system.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 예상 기준 파형과, 상기 예상 기준 파형으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형 및 상기 예상 기준 파형으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형에 대한 정보를 저장하는 예상 파형 저장부;
상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별부;
상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력부; 및
상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력부;
를 포함하는, 지능형 단조 시스템.
The method of claim 1,
The control unit is
a predicted waveform storage unit configured to store information on the predicted reference waveform, an expected upper limit waveform that is allowed to be high from the predicted reference waveform, and an expected lower limit waveform that is allowed to be low from the expected reference waveform;
a measured pressure determining unit for determining whether the measured pressure signal is within a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform;
a normal determination signal output unit for outputting a normal determination signal when the measured pressure signal falls within a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform; and
an abnormality discrimination signal output unit for outputting an abnormality discrimination signal when the measured pressure signal is out of a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform;
Including, intelligent forging system.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측부;
를 더 포함하는, 지능형 단조 시스템.
3. The method of claim 2,
The control unit is
a mold life prediction unit calculating a matching rate or degree of agreement between the measured pressure signal and the expected reference waveform, and predicting a lifespan of the mold by measuring a change in the coincidence rate or a change in the coincidence degree;
Further comprising, an intelligent forging system.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 금형 조립체는,
상기 펀치와 대응되도록 내부에 피가공물이 삽입되는 캐비티가 형성되는 초경팁과, 상기 초경팁의 하면을 지지하는 서포터 및 상기 초경팁과 상기 서포터의 외경면을 둘러싸는 부싱을 포함하는 금형; 및
상기 금형의 압력이 전달되도록 상면이 상기 금형의 상기 서포터의 하면과 상기 부싱의 하면에 접촉되고, 일측에 상기 금형의 압력 방향과 수직 방향으로 형성되는 수직홈부가 형성되는 스페이서;을 포함하고,
상기 금형측 압력 센서는,
상기 스페이서의 수직홈부에 삽입되고, 상기 스페이서에 전달된 압력을 전류 형태로 변환하는 피에조 소자;
를 포함하는, 지능형 단조 시스템.
The method of claim 1,
The mold assembly,
A mold comprising: a carbide tip having a cavity into which a workpiece is inserted to correspond to the punch, a supporter supporting a lower surface of the carbide tip, and a bushing surrounding the carbide tip and an outer diameter of the supporter; and
and a spacer having an upper surface in contact with a lower surface of the supporter and a lower surface of the bushing of the mold to transmit the pressure of the mold, and having a vertical groove formed on one side in a direction perpendicular to the pressure direction of the mold.
The mold side pressure sensor,
a piezo element inserted into the vertical groove of the spacer and converting the pressure transmitted to the spacer into a current form;
Including, intelligent forging system.
제 1 항에 있어서,
상기 펀치 또는 상기 펀치가 설치된 펀치 조립체에 설치되는 펀치측 압력 센서;
를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 펀치측 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는, 지능형 단조 시스템.
The method of claim 1,
a punch-side pressure sensor installed in the punch or a punch assembly in which the punch is installed;
further comprising,
The control unit is
An intelligent forging system that compares the measured pressure signal applied from the punch side pressure sensor with a pre-input normal range and outputs an abnormal signal when it is out of this range.
적어도 하나 이상의 펀치가 설치되는 펀치 블록, 상기 펀치와 대응되도록 적어도 하나 이상의 금형이 설치되는 다이 블록, 상기 펀치로부터 인가되는 하중을 센싱할 수 있도록 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 금형측 압력 센서 및 상기 금형측 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법에 있어서,
정상적인 예상 압력 신호의 예상 기준 파형과, 상기 예상 기준 파형으로부터 높게 허용되는 예상 상한 파형 및 상기 예상 기준 파형으로부터 낮게 허용되는 예상 하한 파형에 대한 정보를 저장하는 예상 파형 저장 단계;
상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별 단계;
상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력 단계;
상기 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력 단계; 및
상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측 단계;를 포함하고,
상기 금형측 압력 센서는,
1차 금형 또는 상기 1차 금형 조립체에 설치되는 제 1 센서;
2차 금형 또는 상기 2차 금형 조립체에 설치되는 제 2 센서; 및
3차 금형 또는 상기 3차 금형 조립체에 설치되는 제 3 센서;를 포함하고,
상기 제 1 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 상기 제 3 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하는 편차 누적 단계;
상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하는 누적 압력 판별 단계;
상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하는 정상 누적 신호 출력 단계; 및
상기 누적 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는 비정상 누적 신호 출력 단계;
를 더 포함하는, 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법.
A punch block in which at least one punch is installed, a die block in which at least one mold is installed to correspond to the punch, and a mold side installed in the mold or a mold assembly in which the mold is installed so as to sense a load applied from the punch In the precision diagnosis method of an intelligent forging system, comprising: a pressure sensor and a control unit that compares the measured pressure signal applied from the mold side pressure sensor with a pre-input normal range and outputs an abnormal signal when it is out of the normal range,
a predicted waveform storing step of storing information on an expected reference waveform of a normal expected pressure signal, an expected upper limit waveform that is allowed to be high from the expected reference waveform, and an expected lower limit waveform that is allowed to be low from the expected reference waveform;
a measured pressure determination step of determining whether the measured pressure signal falls within a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform;
a normal determination signal output step of outputting a normal determination signal when the measured pressure signal falls within a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform;
an abnormality discrimination signal output step of outputting an abnormality discrimination signal when the measured pressure signal is out of a normal range between the expected upper limit waveform and the expected lower limit waveform; and
A mold life prediction step of calculating a coincidence rate or coincidence rate between the measured pressure signal and the expected reference waveform, and predicting the lifespan of the mold by measuring a change in the coincidence rate or a change in the coincidence rate;
The mold side pressure sensor,
a first sensor installed in the primary mold or the primary mold assembly;
a second sensor installed in the secondary mold or the secondary mold assembly; and
Including; a third sensor installed in the tertiary mold or the tertiary mold assembly;
A deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the first sensor and the expected reference waveform is calculated, and a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the second sensor and the expected reference waveform is calculated. a deviation accumulation step of calculating a deviation rate or degree of deviation between the measured pressure signal measured by the third sensor and the expected reference waveform, and calculating a cumulative sum of the deviation rates or the degree of deviation;
a cumulative pressure determination step of determining whether the cumulative total value is within a normal range;
a normal accumulation signal output step of outputting a normal accumulation determination signal when the accumulated sum value falls within the normal range; and
an abnormal accumulation signal output step of outputting an abnormal accumulation determination signal when the accumulated sum value is out of the normal range;
Further comprising, a precision diagnostic method of an intelligent forging system.
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