KR102570535B1 - 지능형 단조 시스템 및 그 진단 방법 - Google Patents

Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 지능형 단조 시스템은, 적어도 하나 이상의 펀치가 설치되는 펀치 블록과, 상기 펀치와 대응되도록 적어도 하나 이상의 금형이 설치되는 다이 블록과, 상기 펀치로부터 인가되는 하중을 센싱할 수 있도록 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 압력 센서와, 상기 펀치 또는 상기 펀치가 설치된 펀치 조립체에 설치되는 펀치측 압력 센서와, 상기 펀치측 압력 센서의 신호로부터 상기 펀치 또는 펀치 조립체의 이상 유무를 판단하고, 상기 압력 센서의 신호로부터 상기 금형 또는 상기 금형 조립체의 이상 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

지능형 단조 시스템 및 그 진단 방법{Intelligent forging machine and its diagnosis method}

본 발명은 지능형 단조 시스템 및 이의 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형의 이상 음향 신호와 온도 보정된 압력값을 이용하여 볼트나 너트나 각종 핀 등의 피가공물을 일련의 단계들을 통해 다단계로 냉간 단조 성형할 수 있는 금형의 이상 및 수명을 정확하게 판단할 수 있게 하는 지능형 단조 시스템 및 이의 정밀 진단 방법에 관한 것이다.

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.

그러나, 종래의 다단 단조기는, 복수개의 금형들이 다이 블록에 장착되는 것으로서, 장시간의 성형 과정에서 금형소재로 사용되는 공구강, 초경 등에서 소착에 의한 파괴 및 크랙의 전파 등을 통해 피로 파괴현상이 진행될 수 있고, 이러한 현상들에 의해서 금형의 파손이 발생될 수 있다.

이러한 소착 및 피로 파괴에 의한 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.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 각각의 금형 조립체에 압력 센서들 및 온도 센서들을 장착하여 금형의 이상 음향 신호 및 온도값을 보정한 압력값을 기준으로 각각의 금형의 이상을 보다 정확하게 실시간으로 감지할 수 있는 것은 물론이고, 이상 음향 신호 또는 보정된 압력값과 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.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 지능형 단조 시스템은, 적어도 하나 이상의 펀치가 설치되는 펀치 블록과, 상기 펀치와 대응되도록 적어도 하나 이상의 금형이 설치되는 다이 블록과, 상기 펀치로부터 인가되는 하중을 센싱할 수 있도록 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 압력 센서와, 상기 펀치 또는 상기 펀치가 설치된 펀치 조립체에 설치되는 펀치측 압력 센서와, 상기 펀치측 압력 센서의 신호로부터 상기 펀치 또는 펀치 조립체의 이상 유무를 판단하고, 상기 압력 센서의 신호로부터 상기 금형 또는 상기 금형 조립체의 이상 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 있어서, 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 블록이고, 상기 압력 센서는, 상기 1차 금형 또는 상기 1차 금형 조립체에 설치되는 제 1 센서와, 상기 2차 금형 또는 상기 2차 금형 조립체에 설치되는 제 2 센서와, 상기 3차 금형 또는 상기 3차 금형 조립체에 설치되는 제 3 센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력 센서의 측정 압력 신호를 이용하여 상기 금형의 이상 유무를 판단하거나 또는 상기 금형의 수명을 예측할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 있어서, 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 산출하고, 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하고, 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하고, 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 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 금형과, 상기 금형의 압력이 전달되도록 상면이 상기 금형의 상기 서포터의 하면과 상기 부싱의 하면에 접촉되고, 일측에 상기 금형의 압력 방향과 수직 방향으로 형성되는 제 1 수직홈부가 형성되는 스페이서를 포함하고, 상기 압력 센서는, 상기 금형 조립체의 상기 스페이서의 제 1 수직홈부에 삽입될 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템은, 상기 압력 센서에서 측정된 측정 압력 신호의 온도 편차를 보상할 수 있도록 상기 압력 센서 부근에 설치되고, 상기 압력 센서의 압력 측정시 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 온도 센서에서 측정된 측정 온도 신호를 고려하여 상기 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호를 온도 보정 압력 신호로 보정하고, 상기 온도 보정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 금형 소재의 S-N 커브 곡선을 이용하여 상기 온도 보정 압력값의 N회 응력의 상한값을 기준으로 금형의 수명을 예측하거나, 또는 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측부를 포함할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템은, 상기 압력 센서의 하중 측정시, 상기 금형에서 발생되는 이상 음향을 측정할 수 있도록 적어도 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 AE 센서(acoustic emission sensor)를 더 포함할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 압력 센서의 하중 측정시, 상기 AE 센서에서 측정된 금형 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템은, 상기 AE 센서에서 측정된 상기 금형 음향 신호를 외부 음향으로부터 보상할 수 있도록 상기 AE 센서로부터 일정한 거리 이상 이격되게 설치되는 외부 음향 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 있어서, 상기 스페이서에는 제 2 수직홈부가 더 형성되고, 상기 압력 센서에서 측정된 측정 압력 신호의 온도 편차를 보상할 수 있도록 상기 압력 센서 부근에 설치되고, 상기 압력 센서의 압력 측정시 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 온도 센서는, 상기 스페이서의 상기 제 2 홈부에 삽입되고, 상기 스페이서에 전달된 열에너지를 전기적인 형태로 변환하는 접촉식 또는 비접촉식 온도 센서일 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 있어서, 상기 스페이서에는 제 3 수직홈부가 더 형성되고, 상기 압력 센서의 하중 측정시, 상기 금형에서 발생되는 이상 음향을 측정할 수 있도록 적어도 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 AE 센서(acoustic emission sensor)를 더 포함하고, 상기 AE 센서는, 상기 스페이서의 상기 제 3 홈부에 삽입되고, 상기 스페이서에 전달된 음향에너지를 전기적인 형태로 변환하는 마이크 센서일 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템은, 상기 펀치 또는 상기 펀치가 설치된 펀치 조립체에 설치되는 펀치측 압력 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 펀치측 압력 센서의 측정 압력 신호로부터 상기 펀치 또는 펀치 조립체의 이상 유무를 판단할 수 있다.

상기 지능형 단조 시스템에 있어서, 상기 제어부는 피가공물들에 대한 성형 시 적어도 상기 제 1 압력 센서, 상기 제 2 압력 센서 및 상기 제 3 압력 센서의 측정 압력 신호에 대한 데이터들을 누적하여, 누적된 상기 데이터를 기초로 인공 지능을 이용한 기계 학습법을 이용하여 상기 1차 금형, 상기 2차 금형 및 상기 3차 금형의 이상 여부를 판단하거나 또는 수명을 예측할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 금형 또는 금형 조립체에 압력 센서들을 장착하여 금형의 이상을 실시간으로 감지할 수 있는 것은 물론이고, 측정 압력과 기준치의 일치율의 변화를 고려하여 금형의 수명을 감지할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 나아가, 온도 센서 및 AE 센서를 부가하여 측정 압력을 보정하고, 감지 효율을 증가시킬 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

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 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법의 온도 보상 압력 신호 산출 단계에서 시간에 따라 측정된 압력값을 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 7의 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법의 온도 보상 압력 신호 산출 단계에서 시간에 따라 측정된 압력값에서 온도값을 상쇄시킨 압력 보정값을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 7의 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법의 금형 수명 예측 단계에서 금형 소재의 S-N 커브 곡선을 이용하여 상기 온도 보정 압력값의 N회 응력의 상한값을 기준으로 금형의 수명을 예측하는 그래프이다.
도 11은 도 1의 지능형 단조 시스템의 금형측 압력 센서에서 감지되는 측정 압력 신호의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12 내지 도 14는 "현상" 사진의 불량 발생시, 압력 센서를 "펀치부"에 설치한 경우(왼쪽 그래프)와, 압력 센서를 "금형부"에 설치한 본 발명의 경우(오른쪽 그래프)의 측정 압력 신호의 검출 상태를 비교하여 나타내는 도표들이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 단조 시스템의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지능형 단조 시스템의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

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.

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.

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.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 지능형 단조 시스템(100)의 단면도이다.

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.

지능형 단조 시스템(100)에서, 제어부(40)는 기본적으로 압력 센서(S1)의 측정값을 기초로 금형(M) 또는 금형 조립(30)에 인가되는 하중을 측정하고, 이러한 하중(측정 압력 신호)을 지속적으로 모니터링함으로써, 금형(M)의 이상 여부를 파악하고 나아가 금형(M)의 수명을 예측할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.

한편, 이 실시예들의 변형된 예들에서, 지능형 단조 시스템(100)은 압력 센서(S1) 외에 부가적인 센서들을 더 포함할 수 있고, 압력 센서(S1) 및 이러한 부가적인 센서들의 측정 값들로부터 금형(M)의 이상 여부와 수명 예측을 보다 고도화할 수도 있다.

예를 들어, 일부 실시예들에서, 지능형 단조 시스템(100)은, 상기 압력 센서(S1)에서 측정된 온도 보상 압력 신호의 온도 편차를 보상할 수 있도록 상기 압력 센서(S1) 부근에 설치되고, 상기 압력 센서(S1)의 압력 측정시 온도를 측정하는 온도 센서(S2)를 더 포함할 수 있다. 제어부(40)는 상기 온도 센서(S2)에서 측정된 측정 온도 신호를 고려하여 상기 압력 센서(S1)로부터 인가된 온도 보상 압력 신호를 온도 보정 압력 신호로 보정하고, 상기 온도 보정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수 있다.

다른 예로, 일부 실시예들에서, 지능형 단조 시스템(100)은, 상기 압력 센서(S1)의 하중 측정시, 상기 금형(M)에서 발생되는 이상 음향을 측정할 수 있도록 적어도 상기 금형(M), 상기 금형(M)이 설치된 금형 조립체(30), 상기 펀치 블록(10) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상에 설치되는 AE 센서(S3)(acoustic emission sensor)를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 지능형 단조 시스템(100)은, 상기 AE 센서(S3)에서 측정된 상기 금형 음향 신호를 외부 음향으로부터 보상할 수 있도록 상기 AE 센서(S3)로부터 일정한 거리 이상 이격되게 설치되는 외부 음향 센서(S4)를 더 포함할 수도 있다. 제어부(40)는 상기 압력 센서(S1)의 하중 측정시, 상기 AE 센서(S3)에서 측정된 금형 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수도 있다.

또 다른 예로, 일부 실시예들에서, 지능형 단조 시스템(100)은, 압력 센서(S1) 외에 온도 센서(S2)와 AE 센서(S3)를 모두 포함할 수도 있다. 제어부(40)는 상기 압력 센서(S1)의 하중 측정시, 상기 AE 센서(S3)에서 측정된 금형 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하고, 상기 온도 센서(S2)에서 측정된 측정 온도 신호를 고려하여 상기 압력 센서(S1)로부터 인가된 온도 보상 압력 신호를 온도 보정 압력 신호로 보정하고, 상기 온도 보정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수 있다.

전술한 실시예들에서, 지능형 단조 시스템(100)은, 볼트나 너트나 각종 핀 등의 피가공물을 일련의 단계들을 통해 다단계로 냉간 단조 성형할 수 있는 장비의 일종일 수 있다. 그러나, 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 수도 있다.

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 1차 내지 금형(M1)(M2)(M3)들이 상기 펀치(P1)(P2)(P3)들과 대응되도록 나란하게 설치되는 냉간 다단 단조형 금형 블록일 수 있다. 이하에서, 1차 금형(M1)이 설치된 금형 조립체(30)는 1차 금형 조립체(30)로 지칭되고, 2차 금형(M2)이 설치된 금형 조립체(30)는 2차 금형 조립체(30)로 지칭되고, 3차 금형(M3)이 설치된 금형 조립체(30)는 1차 금형 조립체(30)로 지칭될 수 있다.

예컨대, 상기 압력 센서(S1)는, 적어도 1차 내지 3차 금형들(M1, M2, M3) 중 어느 하나 이상, 또는 상기 1차 내지 3차 금형 조립체들(30) 중 어느 하나 이상에 설치되고, 상기 AE 센서(S3)는, 상기 압력 센서(S1)가 설치된 적어도 1차 내지 3차 금형들(M1, M2, M3) 중 어느 하나 이상 또는 상기 1차 내지 3차 금형 조립체들(30) 중 어느 하나 이상에 설치될 수 있다. 또한, 상기 온도 센서(S2) 역시, 상기 압력 센서(S1)가 설치된 적어도 1차 내지 3차 금형들(M1, M2, M3) 중 어느 하나 이상, 또는 상기 1차 내지 3차 금형 조립체들(30) 중 어느 하나 이상에 설치될 수 있다.

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.

또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 상기 압력 센서(S1)는, 상기 1차 금형(M1) 또는 상기 1차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 1 압력 센서(S11)와, 상기 2차 금형(M2) 또는 상기 2차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 2 압력 센서(S12) 및 상기 3차 금형(M3) 또는 상기 3차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 3 압력 센서(S13)를 포함할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 상기 온도 센서(S2)는, 상기 1차 금형(M1) 또는 상기 1차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 1 온도 센서(S21)와, 상기 2차 금형(M2) 또는 상기 2차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 2 온도 센서(S22) 및 상기 3차 금형 또는 상기 3차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 3 온도 센서(S23)를 포함할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 상기 AE 센서(S3)는, 상기 1차 금형(M1) 또는 상기 1차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 1 AE 센서(S31)와, 상기 2차 금형(M2) 또는 상기 2차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 2 AE 센서(S32) 및 상기 3차 금형(M3) 또는 상기 3차 금형 조립체(30)에 설치되는 제 3 AE 센서(S33)를 포함할 수 있다.

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.

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.

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 금형(M) 및 상기 금형(M)의 압력이 전달되도록 상면이 상기 금형(M)의 상기 서포터(32)의 하면과 상기 부싱(33)의 하면에 접촉되고, 일측에 상기 금형(M)의 압력 방향과 수직 방향으로 형성되는 제 1 수직홈부(G1)과, 제 2 홈부(G2) 및 제 3 홈부(G3)가 형성되는 스페이서(34)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 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.

또한, 예컨대, 상기 압력 센서(S1)는, 상기 스페이서(34)의 상기 제 1 수직홈부(G1)에 삽입되는 것으로서, 상기 스페이서(34)에 전달된 압력을 전류 형태로 변환하는 피에조(Piezo) 소자가 적용될 수 있다.

또한, 예컨대, 상기 온도 센서(S2)는, 상기 스페이서(34)의 상기 제 2 홈부(G2)에 삽입되고, 상기 스페이서(34)에 전달된 열에너지를 전기적인 형태로 변환하는 접촉식 또는 비접촉식 온도 센서일 수 있다.

또한, 예컨대, 상기 AE 센서(S3)는, 상기 스페이서(34)의 상기 제 3 홈부(G3)에 삽입되고, 상기 스페이(34)서에 전달된 음향에너지를 전기적인 형태로 변환하는 마이크 센서일 수 있다.

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 AE 센서(S3)는 상기 스페이서(34)에 전달된 파단음이나, 파쇄음 등의 이상 음향에너지가 전기적인 형태로 변환되어 상기 제어부(40)로 인가될 수 있고, 상기 외부 음향 센서(S4)는 상기 AE 센서(S3)에서 측정된 상기 금형 음향 신호를 외부 음향으로부터 보상할 수 있도록 외부 음향에너지가 전기적인 형태로 변환되어 상기 제어부(40)로 인가될 수 있으며, 동시에 상기 스페이서(34)에 작용되는 하중을 상기 제 1 압력 센서(S11)가 전기적인 신호, 즉 전류로 변환하여 상기 제어부(40)로 인가할 수 있다.

이 때, 상기 제 1 온도 센서(S21)는 상기 제 1 압력 센서(S31)의 압력값 측정시의 주변의 온도를 나타내는 온도값을 전기적인 신호, 즉 전류로 변환하여 상기 제어부(40)로 동시에 인가할 수 있다.

따라서, 상기 제어부(40)는 상기 압력 센서의 하중 측정시, 상기 AE 센서(S3)에서 측정된 금형 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수 있고, 상기 압력 센서(S1)로부터 인가된 상기 온도 보상 압력 신호에 대한 압력값에서 상기 온도 센서(S2)에서 측정된 측정 온도 신호의 온도값을 상쇄시킨 상기 온도 보정 압력 신호를 산출할 수 있다.

압력 센서(S1), 온도 센서(S2), 및/또는 AE 센서(S3)를 금형(M)에 직접 설치하는 경우 하중 측정 면에서는 용이할 수 있으나 센서들의 설치가 용이하지 않을 수 있다. 예를 들어, 금형(M) 내에 홈을 형성하는 경우 금형의 크랙 등을 유발할 수 있고 금형(M)에 부착하는 경우 금형(M)이 하중을 받을 때 센서들이 파손될 수도 있다. 하지만, 전술한 바와 같이, 압력 센서(S1), 온도 센서(S2), 및/또는 AE 센서(S3)를 금형 조립체(30) 내에, 예를 들어 스페이서(34) 내에 설치하는 경우, 금형(M)에 가해지는 하중을 거의 그대로 측정할 수 있다는 점에서 금형(M)의 변형이 필요하지 않다는 점에서 유리하다.

도 6은 도 2의 지능형 단조 시스템(100)의 제어부(40)를 나타내는 블록도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 제어부(40)는, 정상적인 예상 보정 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(41)와, 상기 AE 센서에서 측정된 상기 금형 음향 신호에서 상기 외부 음향 센서에서 측정된 상기 외부 음향 신호를 감쇄시킨 보상 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 금형 이상 음향 판별부(42)와, 상기 압력 센서(S1)로부터 인가된 상기 온도 보상 압력 신호에 대한 압력값에서 상기 온도 센서(S2)에서 측정된 측정 온도 신호의 온도값을 상쇄시킨 상기 온도 보정 압력 신호를 산출하는 온도 보상 압력 신호 산출부(43)와, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 보상 압력 판별부(44)와, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력부(45) 및 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력부(46)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 보상 압력 판별부(44)는 상기 예상 파형 저장부(41)를 이용하여 정상 및 비정상을 판별하거나 수명을 예측하는 것 이외에도, 하중, 음향, 온도 등의 데이터를 딥러닝 방식의 반복적으로 특징데이터 학습 지도하는 인공 지능부가 정상 및 비정상을 판별하거나 수명을 예측하는 것도 가능하고, 유한요소법을 이용하여 금형의 각 부위별 하중을 계산하여 피로 파괴에 의한 수명을 예측하거나, 피드백을 이용하여 현장의 셋팅 조건이나 설계 조건 등을 개선할 수 있다.

예컨대, 센싱값을 활용한 초기 단조 스트로크 설정의 적절성 판단하고, 공정 진행중의 센싱값의 변화 분석을 통한 공정 또는 설비의 상태 진단하거나, 예컨대, 장시간 연속공정시 발생하는 열에 의한 설비온도의 상승이 공정에 미치는 영향 분석할 수 있으며, 생산 초기뿐 아니라, 공정중에 변화하는 데이터까지 고려하여 단조 공정의 설계 및 단조 공정의 공구를 제작하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명의 상기 제어부(40)는, 정상적인 예상 보정 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 저장하고, 상기 AE 센서(S3)에서 측정된 상기 금형 음향 신호에서 상기 외부 음향 센서(S4)에서 측정된 상기 외부 음향 신호를 감쇄시킨 보상 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하고, 상기 압력 센서(S1)로부터 인가된 상기 온도 보상 압력 신호에 대한 압력값에서 상기 온도 센서(S2)에서 측정된 측정 온도 신호의 온도값을 상쇄시킨 상기 온도 보정 압력 신호를 산출하여, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하고, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하거나, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 일련의 단계들을 수행할 수 있다.

그러므로, 각각의 상기 금형 조립체(30)에 복수개의 상기 압력 센서(S11)(S12)(S13)들과 상기 온도 센서(S21)(S22)(S23)들과, 상기 AE 센서(S31)(S32)(S33)들 및 외부 음향 센서(S4)를 장착하여 각각의 상기 금형(M1)(M2)(M3)들의 이상을 기준 음향치 또는 온도 보정된 압력값을 기준으로 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.

또한, 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)는, 금형 소재의 S-N 커브 곡선을 이용하여 상기 온도 보정 압력값의 N회 응력의 상한값을 기준으로 금형의 수명을 예측하거나, 상기 온도 보상 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(47)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 예컨대, 금형 소재의 S-N 커브 곡선에 의하면 온도와는 상관없이 실제 금형에 작용하는 하중과 거의 유사한 상기 온도 보정 압력값으로 N회 응력의 상한값을 기준으로 금형의 수명을 매우 정확하게 예측할 수 있다.

이외에도, 예컨대, 실제 측정치와 예상 기준치의 일치율이 첫일에는 99퍼센트 이상이였지만, 만약, 하루 후에 일치율이 98퍼센트로 1퍼센트가 낮아졌다면 고장시 불일치율 80퍼센트까지 매일 1퍼센트씩 낮아진다면 앞으로 20일 후에는 고장날 가능성이 높다고 볼 수 있기 때문에 20일 이후에는 미리 금형을 준비하는 등 금형의 수명을 미리 예측하여 대응할 수 있다.

그러므로, 측정 압력과 기준치의 일치율의 변화를 고려하여 각각의 금형(M1)(M2)(M3)들의 개별적인 수명을 미리 예상하여 후속 조치를 수행하게 할 수 있다.

또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)는, 상기 제 1 압력 센서(S11)와 상기 제 1 온도 센서(S21)를 이용하여 산출된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 압력 센서(S12)와 상기 제 2 온도 센서(S22)를 이용하여 산출된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 상기 제 3 압력 센서(S13)와 상기 제 3 온도 센서(S23)를 이용하여 산출된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하는 편차 누적부(48)와, 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하는 누적 보상 압력 판별부(49)와, 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하는 정상 누적 신호 출력부(50) 및 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는 비정상 누적 신호 출력부(51)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 상기 제어부(40)는, 상기 제 1 압력 센서(S11)와 상기 제 2 압력 센서(S12) 및 상기 제 3 압력 센서(S13)에서 측정된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 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.

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.

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.

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(S5)를 더 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에서 펀치측 압력 센서(S5)는 하나만 도시되었지만, 이 실시예의 변형된 예에서 펀치측 압력 센서(S5)의 개수는 다양하게 변형될 수 있고, 예컨대 펀치측 압력 센서(S5)는 펀치(P) 또는 펀치 조립체에 각 펀치(P)에 대응되도록 펀치(P)의 개수만큼 설치될 수도 있다.

따라서, 상기 제어부(40)는, 상기 펀치측 압력 센서(S5)로부터 인가된 온도 보상 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력할 수 있다. 펀치측 압력 센서(S5)는 주요하게 펀치(P) 또는 펀치 조립체의 이상 여부를 판별하는 데 이용될 수 있다. 이에 따르면, 펀치측 압력 센서(S5)를 통해서 펀치(P) 또는 펀치 조립체의 이상 여부를 판별하면서, 동시에 금형(M) 또는 금형 조립체(30)에 설치되는 금형측 압력 센서(S1)를 통해서 금형(M) 또는 금형 조립체(30)의 이상 여부를 판별할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 제어부(40)는 이러한 상기 다이 블록(20)과 상기 펀치 블록(10) 간의 압력 센서(S1)(S5)의 신호 차이를 감지하여 블록들의 이상까지도 감지할 수 있다.

그러므로, 예컨대, 상기 다이 블록(20)과 상기 펀치 블록(10) 간의 압력 센서(S1)(S5)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.

여기서, 도시하진 않았지만, 상기 펀치측 압력 센서(S5) 근체에 온도 센서를 설치하여 온도 보상된 압력값을 산출하는 것도 가능하다.

한편, 전술한 실시예들에서, 지능형 단조 시스템(100)에서 상기 온도 센서(S2)와, 상기 AE 센서(S3)와, 상기 외부 음향 센서(S4) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상은 생략될 수도 있다.

예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 온도 센서(S2)와 AE 센서(S3) 및 음향 센서(S4)가 모두 생략된 경우, 제어부(40)는 압력 센서(S1)의 정보로부터 단조 시스템(100)의 정상 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 온도 보상 없이 측정 압력 신호가 예상 상한 파형과 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하고, 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하고, 측정 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력할 수 있다.

나아가, 단조 시스템(100)이 다단 단조 금형인 경우, 제어부(40)는 제 1 압력 센서(S11)에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 압력 센서(S12)에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 상기 제 3 압력 센서(S13)에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하고, 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하고, 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하고, 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력할 수 있다.

다른 예로, 도 16에 도시된 바와 같이, AE 센서(S3)와 음향 센서(S4)가 없는 경우, 제어부(40)는 상기 압력 센서(S1)로부터 인가된 상기 측정 압력 신호에 대한 압력값에서 상기 온도 센서(S2)에서 측정된 측정 온도 신호의 온도값을 상쇄시킨 상기 온도 보정 압력 신호를 산출하고, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하고, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하고, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력할 수 있다.

나아가, 단조 시스템(100)이 다단 단조 금형인 경우, 제어부(40)는 상기 제 1 압력 센서(S11)와 상기 제 1 온도 센서(S21)를 이용하여 산출된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 압력 센서(S12)와 상기 제 2 온도 센서(S22)를 이용하여 산출된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하고, 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하고, 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하고, 상기 측정 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력할 수 있다.

전술한 실시예들에서, 단조 시스템(100)을 이용하면, 다단 단조 금형에서 제어부(40)는 각 단에 설치된 센서들을 이용하여 금형들(M1, M2, M3)의 상태를 실시간으로 개별적으로 모니터링할 수 있고, 나아가 이러한 측정 데이터들을 계속해서 누적해서 이러한 누적 데이터를 이용해서 금형들(M1, M2, M3)의 이상 여부를 판단하거나 또는 금형들(M1, M2, M3)의 수명을 예측할 수 있다. 이러한 금형들(M1, M2, M3)의 이상 여부나 수명 예측은 전술한 바와 같이 기준값과 비교를 통해서 판단하거, S-N 커브 곡선을 이용하여 추정하거나, 또는 인공 지능을 이용한 기계학습법 등을 이용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 15에서, 누적 데이터는 제 1 내지 제 3 압력 센서들(S11, S12, S13)의 측정 압력 신호에 대한 데이터들이고, 도 16에서 누적 데이터는 제 1 내지 제 3 압력 센서들(S11, S12, S13)의 측정 압력 신호 및 제 1 내지 제 3 온도 센서들(S21, S22, S23)의 측정 온도 신호에 대한 누적 데이터들이고, 도 2에서 누적 데이터는 제 1 내지 제 3 압력 센서들(S11, S12, S13)의 측정 압력 신호, 제 1 내지 제 3 온도 센서들(S21, S22, S23)의 측정 온도 신호 및 제 1 내지 제 3 AE 센서들(S31, S32, S33)의 측정 음파 신호에 대한 누적 데이터들일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 정밀 진단 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 정밀 진단 방법은, 제 1차 금형(M1)의 진단 과정에서, 정상적인 예상 보정 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(S110)와, 상기 제 1 AE 센서(S31)에서 측정된 상기 금형 음향 신호에서 상기 외부 음향 센서(S4)에서 측정된 상기 외부 음향 신호를 감쇄시킨 보상 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 금형 이상 음향 판별 단계(S120)와, 상기 제 1 압력 센서(S11)로부터 인가된 측정 압력 신호에 대한 압력값에서 상기 제 1 온도 센서(S21)에서 측정된 측정 온도 신호의 온도값을 상쇄시킨 상기 온도 보정 압력 신호를 산출하는 온도 보상 압력 신호 산출 단계(130)과, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별 단계(S140)와, 정상 범위에 속하는 지를 판별하여(S150), 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력 단계(S160)와, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력 단계(S170) 및 상기 제 1차 금형(M1)의 S-N 커브 곡선을 이용하여 상기 온도 보정 압력값의 N회 응력의 상한값을 기준으로 상기 제 1차 금형(M1)의 수명을 예측하거나, 또는 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 제 1차 금형(M1)의 수명을 예측하는 금형 수명 예측 단계(S180)를 포함할 수 있다.

또한, 예컨대, 제 2차 금형(M2)의 진단 과정에서, 정상적인 예상 보정 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(S210)와, 상기 제 2 AE 센서(S32)에서 측정된 상기 금형 음향 신호에서 상기 외부 음향 센서(S4)에서 측정된 상기 외부 음향 신호를 감쇄시킨 보상 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 금형 이상 음향 판별 단계(S220)와, 상기 제 2 압력 센서(S12)로부터 인가된 측정 압력 신호에 대한 압력값에서 상기 제 2 온도 센서(S22)에서 측정된 측정 온도 신호의 온도값을 상쇄시킨 상기 온도 보정 압력 신호를 산출하는 온도 보상 압력 신호 산출 단계(230)과, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별 단계(S240)와, 정상 범위에 속하는 지를 판별하여(S250), 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력 단계(S260)와, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력 단계(S270) 및 상기 제 2차 금형(M2)의 S-N 커브 곡선을 이용하여 상기 온도 보정 압력값의 N회 응력의 상한값을 기준으로 상기 제 2차 금형(M2)의 수명을 예측하거나, 또는 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 제 2차 금형(M2)의 수명을 예측하는 금형 수명 예측 단계(S280)를 포함할 수 있다.

또한, 예컨대, 제 3차 금형(M3)의 진단 과정에서, 정상적인 예상 보정 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(S310)와, 상기 제 3 AE 센서(S33)에서 측정된 상기 금형 음향 신호에서 상기 외부 음향 센서(S4)에서 측정된 상기 외부 음향 신호를 감쇄시킨 보상 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는 금형 이상 음향 판별 단계(S320)와, 상기 제 3 압력 센서(S13)로부터 인가된 측정 압력 신호에 대한 압력값에서 상기 제 3 온도 센서(S23)에서 측정된 측정 온도 신호의 온도값을 상쇄시킨 상기 온도 보정 압력 신호를 산출하는 온도 보상 압력 신호 산출 단계(330)과, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하는 지를 판별하는 측정 압력 판별 단계(S340)와, 정상 범위에 속하는 지를 판별하여(S350), 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위에 속하면 정상 판별 신호를 출력하는 정상 판별 신호 출력 단계(S360)와, 상기 온도 보상 압력 신호가 상기 예상 상한 파형과 상기 예상 하한 파형 사이의 정상 범위를 벗어나면 비정상 판별 신호를 출력하는 비정상 판별 신호 출력 단계(S370) 및 상기 제 3차 금형(M3)의 S-N 커브 곡선을 이용하여 상기 온도 보정 압력값의 N회 응력의 상한값을 기준으로 상기 제 3차 금형(M3)의 수명을 예측하거나, 또는 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 제 3차 금형(M3)의 수명을 예측하는 금형 수명 예측 단계(S380)를 포함할 수 있다.

이어서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 정밀 진단 방법은, 상기 제 1 압력 센서(S11)와 상기 제 1 온도 센서(S21)를 이용하여 산출된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 압력 센서(S12)와 상기 제 2 온도 센서(S22)를 이용하여 산출된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 상기 제 3 압력 센서(S13)와 상기 제 3 온도 센서(S23)를 이용하여 산출된 상기 온도 보상 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 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 보상 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.

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.

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.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 온도 센서(S2)와, 상기 AE 센서(S3)와, 상기 외부 음향 센서(S4) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상은 생략될 수 있는 것으로서, 상기 예상 파형 저장 단계는, 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 단계일 수 있다.

도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법의 온도 보상 압력 신호 산출 단계(S130)에서 시간에 따라 측정된 압력값을 나타내는 그래프이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 압력 센서가 온도 의존성을 가질 수 있기 때문에 상기 온도 보상 압력 신호 산출 단계(S130)에서 시간에 따라 측정된 압력값(파란색)은, 불규칙적인 파동 형상이나 전체적으로 처음엔 급격하게 높아지다가 시간이 지날수록 완만해지는 특성이 있음을 알 수 있다.

도 9는 도 7의 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법의 온도 보상 압력 신호 산출 단계(S130)에서 시간에 따라 측정된 압력값에서 온도값을 상쇄시킨 압력 보정값을 나타내는 그래프이다.

이어서, 도 9의 상방 그래프에 도시된 바와 같이, 상기 온도 보상 압력 신호 산출 단계(S130)에서 시간에 따라 측정된 온도값(빨간색)은, 전체적으로 상기 압력값과 유사한 형태로서, 처음엔 급격하게 높아지다가 시간이 지날수록 완만해지는 특성이 있음을 알 수 있다.

따라서, 도 9의 하방 그래프에 도시된 바와 같이, 도 8의 압력값(파란색)에서 도 9의 온도값(빨간색)을 상쇄시켜서 보상한 후 추세도를 살펴보면, 일정한 범위, 즉 상한선과 하한선 사이에서 파동 형태로 변동되는 것을 알 수 있다.

그러므로, 이러한 측정된 압력값에서 온도값을 상쇄시킴으로써 온도와 상관없이 매우 정확한 실제 하중치를 측정할 수 있고, 이를 실시간 모니터링할 수 있음은 물론이고, 더 나아가서 이를 토대로 매우 정확한 실제 수명을 예측할 수 있다.

도 10은 도 7의 지능형 단조 시스템의 정밀 진단 방법의 금형 수명 예측 단계에서 금형 소재의 S-N 커브 곡선을 이용하여 상기 온도 보정 압력값의 N회 응력의 상한값을 기준으로 금형의 수명을 예측하는 그래프이다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 기존 금형 소재의 S-N 커브 곡선을 이용하더라도 상기 온도 보정 압력값을 기준으로 실제로 작용된 N회 응력의 상한값을 기준으로 수명을 적확하게 예측할 수 있다.

따라서, 실시간으로 현재 금형의 사용량을 온도 보정 압력값을 기준으로 매우 정확하게 예측할 수 있고, 이를 토대로 금형 장착일을 예상할 수 있기 때문에 금형 파손으로 인한 제품 불량과 생산 중단 사태를 사전에 예방할 수 있다.

기존의 다단 단조기에서는 이물질들이 금형 내에 소착되어 초경팁이 파손되거나 떨어져 나가는 것을 확인할 수 있었으나, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템은 예컨대, 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.

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.

도 11은 도 1의 지능형 단조 시스템(100)의 금형측 압력 센서(S1)에서 감지되는 측정 압력 신호의 일례를 나타내는 그래프이다.

예컨대, 도 11에 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.

그러나, 이러한 패턴들은 금형의 종류나 사용 환경이나 피가공물의 스팩 등에 따라서 다양할 수 있는 것으로서, 도 11은 설명을 돕기 위해서 전체적인 경향을 예시한 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 지능형 단조 시스템(100)의 제어부(40)는, 정상적인 예상 압력 신호(예상 보정 압력 신호)의 예상 기준 파형(W1)과, 상기 예상 기준 파형(예상 보정 기준 파형)으로부터 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.

도 12 내지 도 14는 "현상" 사진의 불량 발생시, 압력 센서를 "펀치부(펀치 또는 펀치 조립체)"에 설치한 경우(왼쪽 그래프)와, 압력 센서를 "금형부(금형 또는 금형 조립체"에 설치한 본 발명의 경우(오른쪽 그래프)의 측정 압력 신호의 검출 상태를 비교하여 나타내는 도표들이다.

예컨대, 도 12는 "현상" 사진에 나타낸 바와 같이, 원자재 또는 금형의 표면흠에 의한 외관 불량 현상(왼쪽 점선 부분)이 실제로 발생된 경우, 압력 센서를 "펀치부"에 설치한 경우, 왼쪽 그래프에 도시된 바와 같이, 측정 압력 신호(전체적으로 M자 형상의 중심선)가 그 주변에 두꺼운 영역으로 표시된 정상 범위 이내에 속하기 때문에 불량 현상이 "미검출"로 잘못 판별되었으나, 반면에, 본 발명의 경우, 압력 센서(S1)를 "금형부"에 설치하기 때문에, 측정 압력 신호(전체적으로 M자 형상의 중심선)가 그 주변에 두꺼운 영역으로 표시된 정상 범위를 중간 피크부분(오른쪽 점선 부분)에서 벗어나서 불량 현상이 "검출"로 정확하게 판별될 수 있음을 알 수 있었다.

또한, 예컨대, 도 13은 "현상" 사진에 나타낸 바와 같이, 공정에서 제품이 비스듬이 금형에 진입되어 단조된 형상 불량이 실제로 발생된 일례의 경우, 압력 센서를 "펀치부"에 설치한 경우, 왼쪽 그래프에 도시된 바와 같이, 측정 압력 신호(전체적으로 M자 형상의 중심선)가 그 주변에 두꺼운 영역으로 표시된 정상 범위 이내에 속하기 때문에 불량 현상이 "미검출"로 잘못 판별되었으나, 반면에, 본 발명의 경우, 압력 센서(S1)를 "금형부"에 설치하기 때문에, 측정 압력 신호(전체적으로 M자 형상의 중심선)가 그 주변에 두꺼운 영역으로 표시된 정상 범위를 중간 피크부분(오른쪽 점선 부분)에서 벗어나서 불량 현상이 "검출"로 정확하게 판별될 수 있음을 알 수 있었다.

또한, 예컨대, 도 14 역시, "현상" 사진에 나타낸 바와 같이, 공정에서 제품이 비스듬이 금형에 진입되어 단조된 형상 불량(왼쪽 점선 부분)이 실제로 발생된 다른 일례의 경우, 압력 센서를 "펀치부"에 설치한 경우, 왼쪽 그래프에 도시된 바와 같이, 측정 압력 신호(전체적으로 M자 형상의 중심선)가 그 주변에 두꺼운 영역으로 표시된 정상 범위 이내에 속하기 때문에 불량 현상이 "미검출"로 잘못 판별되었으나, 반면에, 본 발명의 경우, 압력 센서(S1)를 "금형부"에 설치하기 때문에, 측정 압력 신호(전체적으로 M자 형상의 중심선)가 그 주변에 두꺼운 영역으로 표시된 정상 범위를 후단부(오른쪽 점선 부분)에서 벗어나서 불량 현상이 "검출"로 정확하게 판별될 수 있음을 알 수 있었다.

그러므로, 본 발명은, 1회 사이클 진행으로 하나의 제품에 대한 단조 공정이 완료되는 일반적인 프레스와는 다른 것으로서, 다수의 금형 및 펀치 세트 들이 상호 대응되게 삽입되어 1개의 제품에 대하여 연속적인 공정을 통해 다단 단조공정이 진행될 수 있다. 따라서, 센서의 장착 위치가 프레스 금형과는 구별되어야 하는 것으로서, 각각의 금형에 대하여 모니터링할 수 있게 하여 개별 금형의 이상을 실시간으로 판별할 수 있고, 압력 센서를 펀치블록에만 장착하는 종래의 경우에는 각 단에서 발생한 신호가 약화되거나 중첩되어 정확성이 떨어질 수 있다.

그러므로, 본 발명에 의하면, 다단 단조 공정에서는 개별 금형 각각에 해당하는 스페이서나, 케이스나, 웨지 등에 각각 압력 센서들이나, 온도센서들이나, AE 센서들을 설치하여 센싱의 정확도와, 민감도를 향상시키고, 비용을 절감하면서 현장 운영을 원활하게 할 수 있다. 이외에도 도시하지 않았지만, 광학 센서나, 자기 센서 등로 추가로 설치될 수 있다.

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.

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
G1: 제 1 수직홈부
G2: 제 2 홈부
G3: 제 3 홈부
S1: 압력 센서
S11: 제 1 압력 센서
S12: 제 2 압력 센서
S13: 제 3 압력 센서
S2: 온도 센서
S21: 제 1 온도 센서
S22: 제 2 온도 센서
S23: 제 3 온도 센서
S3: AE 센서
S31: 제 1 AE 센서
S32: 제 2 AE 센서
S33: 제 3 AE 센서
S4: 외부 음향 센서
S5: 펀치측 압력 센서
40: 제어부
41: 예상 파형 저장부
42: 금형 이상 음향 판별부
43: 온도 보상 압력 신호 산출부
44: 보상 압력 판별부
45: 정상 판별 신호 출력부
46: 비정상 판별 신호 출력부
47: 금형 수명 예측부
48: 편차 누적부
49: 누적 보상 압력 판별부
50: 정상 누적 신호 출력부
51: 비정상 누적 신호 출력부
100: 지능형 단조 시스템

Claims (13)

1. 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 압력 센서;
   상기 펀치 또는 상기 펀치가 설치된 펀치 조립체에 설치되는 펀치측 압력 센서; 및
   상기 펀치측 압력 센서의 신호로부터 상기 펀치 또는 펀치 조립체의 이상 유무를 판단하고, 상기 압력 센서의 신호로부터 상기 금형 또는 상기 금형 조립체의 이상 여부를 판단하는 제어부; 를 포함하고,
   상기 압력 센서에서 측정된 측정 압력 신호의 온도 편차를 보상할 수 있도록 상기 압력 센서 부근에 설치되고, 상기 압력 센서의 압력 측정시 온도를 측정하는 온도 센서;를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 온도 센서에서 측정된 측정 온도 신호를 고려하여 상기 압력 센서로부터 인가된 측정 압력 신호를 온도 보정 압력 신호로 보정하고, 상기 온도 보정 압력 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하고,
   상기 제어부는,
   금형 소재의 S-N 커브 곡선을 이용하여 상기 온도 보정 압력 신호의 N회 응력의 상한값을 기준으로 금형의 수명을 예측하거나, 또는 상기 온도 보정 압력 신호와 정상적인 예상 압력 신호를 나타내는 예상 기준 파형의 일치율 또는 일치도를 산출하고, 상기 일치율의 변화 또는 상기 일치도의 변화를 측정하여 상기 금형의 수명을 예측하는 금형 수명 예측부;
   를 포함하는, 지능형 단조 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   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 블록이고,
   상기 압력 센서는,
   상기 1차 금형 또는 1차 금형 조립체에 설치되는 제 1 압력 센서;
   상기 2차 금형 또는 2차 금형 조립체에 설치되는 제 2 압력 센서; 및
   상기 3차 금형 또는 3차 금형 조립체에 설치되는 제 3 압력 센서;를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 압력 센서의 측정 압력 신호를 이용하여 상기 금형의 이상 유무를 판단하거나 또는 상기 금형의 수명을 예측하는,
   지능형 단조 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제 1 압력 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 정상적인 예상 압력 신호를 나타내는 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 상기 제 2 압력 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하며, 상기 제 3 압력 센서에서 측정된 상기 측정 압력 신호와 상기 예상 기준 파형의 편차율 또는 편차도를 산출하고, 이들 상기 편차율들 또는 상기 편차도들의 누적 합계치를 산출하고, 상기 누적 합계치가 정상 범위 이내인 지를 판별하고, 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위에 속하면 정상 누적 판별 신호를 출력하고, 상기 누적 합계치가 상기 정상 범위를 벗어나면 비정상 누적 판별 신호를 출력하는, 지능형 단조 시스템.
4. 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 제 1 수직홈부가 형성되는 스페이서;을 포함하고,
   상기 압력 센서는,
   상기 금형 조립체의 상기 스페이서의 제 1 수직홈부에 삽입되는,
   지능형 단조 시스템.
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8. 제 1 항에 있어서,
   상기 압력 센서의 하중 측정시, 상기 금형에서 발생되는 이상 음향을 측정할 수 있도록 적어도 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 AE 센서(acoustic emission sensor);
   를 더 포함하는, 지능형 단조 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 압력 센서의 하중 측정시, 상기 AE 센서에서 측정된 금형 음향 신호와 미리 입력된 정상 범위를 비교하여 이를 벗어나면 비정상 신호를 출력하는, 지능형 단조 시스템.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 AE 센서에서 측정된 상기 금형 음향 신호를 외부 음향으로부터 보상할 수 있도록 상기 AE 센서로부터 일정한 거리 이상 이격되게 설치되는 외부 음향 센서;
    를 더 포함하는, 지능형 단조 시스템.
11. 제 4 항에 있어서,
    상기 스페이서에는 제 2 수직홈부가 더 형성되고,
    상기 압력 센서에서 측정된 측정 압력 신호의 온도 편차를 보상할 수 있도록 상기 압력 센서 부근에 설치되고, 상기 압력 센서의 압력 측정시 온도를 측정하는 온도 센서;를 더 포함하고,
    상기 온도 센서는, 상기 스페이서의 상기 제 2 수직홈부에 삽입되고, 상기 스페이서에 전달된 열에너지를 전기적인 형태로 변환하는 접촉식 또는 비접촉식 온도 센서인, 지능형 단조 시스템.
12. 제 4 항에 있어서,
    상기 스페이서에는 제 3 수직홈부가 더 형성되고,
    상기 압력 센서의 하중 측정시, 상기 금형에서 발생되는 이상 음향을 측정할 수 있도록 적어도 상기 금형 또는 상기 금형이 설치된 금형 조립체에 설치되는 AE 센서(acoustic emission sensor);를 더 포함하고,
    상기 AE 센서는, 상기 스페이서의 상기 제 3 수직홈부에 삽입되고, 상기 스페이서에 전달된 음향에너지를 전기적인 형태로 변환하는 마이크 센서인, 지능형 단조 시스템.
13. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 피가공물들에 대한 성형 시 적어도 상기 제 1 압력 센서, 상기 제 2 압력 센서 및 상기 제 3 압력 센서의 측정 압력 신호에 대한 데이터들을 누적하여, 누적된 상기 데이터를 기초로 인공 지능을 이용한 기계 학습법을 이용하여 상기 1차 금형, 상기 2차 금형 및 상기 3차 금형의 이상 여부를 판단하거나 또는 수명을 예측하는,
    지능형 단조 시스템.

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