KR20160087812A - 산업용 시스템을 모니터링하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 산업용 시스템의 하나 이상의 상태를 결정하여 이를 신호로 변환하고 해당 신호를 전자 평가 장치로 전송하는 센서를 이용하여, 특히 공작 기계, 로봇 등과 같은 산업용 시스템을 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다. 산업용 시스템의 실제 운영 공정에 더하여, 전자 평가 장치 내에서 신호를 수신하여 처리하는 분석 프로그램이 요구되고 실행되어야 한다.

Description

산업용 시스템을 모니터링하기 위한 방법{METHOD FOR MONITORING INDUSTRIAL SYSTEMS}

본 발명은, 산업용 시스템의 하나 이상의 상태를 결정하여 이를 신호로 변환하고 해당 신호를 평가 전자 장치로 전송하는 센서를 이용하여, 특히 공작 기계, 로봇 등과 같은 산업용 시스템을 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다.

많은 산업 분야에는, 모니터링 되어야만 하는 시스템들이 있다. 이들 시스템은 특히 선반(turning machine), 머시닝 센터(machining center), 연삭기, 특수 기계와 같은 공작 기계 뿐만 아니라, 이송 라인, 기계 갠트리(machine gantry), 로봇 및 다른 취급 시스템, 예를 들어 선적 갠트리(loading gantry)도 포함한다. 이것은 단지 모니터링 될 시스템의 작은 선택군에 불과하다. 본 발명은 임의의 활동을 실행하는 모든 산업용 시스템에 관한 것이다.

이들 산업용 시스템에서는, 시스템의 기능이 보장되도록, 모니터링 작업이 수행될 필요가 있다. 이와 같은 경우, 모니터링은 예를 들어 마모 및 균열과 같은 장기적 변화뿐만 아니라, 예를 들어 충돌, 과부하, 불균형 등과 같은 단기적 변화와도 관련이 있어야 한다. 확실하게 모니터링 되어야만 하는 기계 구성 요소들은 운동을 수행하는 구성 요소들이다. 이들 기계 구성 요소는 특히 캐리지, 스핀들 또는 그밖에 이들의 구동 샤프트, 베어링 등과 같은 해당 머시닝 축 상에서 작동하는 유닛들을 포함한다.

예를 들어, US 제6,138,056호는, 기계의 유지 및 보수 시간을 결정하기 위하여 기계 축 모니터링의 목적을 위한 주행 및 통과 시간 데이터가 결정되는 CNC 기계의 유지 및 보수를 위한 시스템 및 방법을 개시한다.

EP-A 0 321 108호는, 절삭 공작 기계에서 공구, 공작물 또는 기계 가공 공정을, 그 공정과 동반하는 방식으로 모니터링하기 위한 모니터링 시스템을 개시한다. 이와 같은 경우에는, 공구 파손, 공구 이탈, 공구 마모 및 파열, 공구와 공작물의 접촉, 요동(rattling) 또는 기계 충돌과 같은 상태가 검출되고, 결과적 손해를 피하기 위해 기계 구동부가 가급적 신속하게 정지된다.

EP-A 0 762 248호는, 공작 기계 구성 요소에서의 결함 상태를 추후에 특정하기 위해, 하나 이상의 진동 센서로부터의 측정 데이터에 기초하여 후 공정 검사를 수행하는 데 이용되는 방법을 개시한다.

본 발명의 목적은, 상술한 산업용 시스템의 모니터링을 개선하고, 특히 고장 검출을 가속하는 것이다.

평가 전자 장치 내에서 신호를 수신하여 처리하는 분석 프로그램이 산업용 시스템의 실제 운영 공정 밖에서 검색되고 실행된다는 사실의 결과로서 상기 목적이 달성된다.

본 발명의 본질적인 특징은, 기계 상태 분석(컨디션 모니터링)이 특정한 시간 간격을 두고 기계 가공 공정 밖에서 이루어진다는 것이다. 예를 들어, 시스템은, 공작 기계가 특수한 유지 프로그램을 호출하고, 특히 실제 기계 가공 없이 일주일에 한 번 또는 하루에 한 번 상이한 스핀들 회전수로 상이한 축 운동을 시작하는 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 진동 측정에 의한 이와 같은 유지 프로그램의 물리적 결과는 모니터링 시스템을 이용하여 측정되고, 분석을 위해 저장된다.

센서는 바람직하게 3축 센서이지만, 이는 단지 진단 및 분석이 특히 산업용 시스템의 축과 관련되는 경우의 일례에 불과하다. 이 센서의 신호는 상태 검출을 위한 특수 알고리즘을 포함하는 전자 장치 평가 유닛으로 전송된다. 그 다음에 이와 같은 평가 유닛은 바람직하게 필요하다면 기계에 대한 통신 인터페이스를 또한 구비하며, 그 결과로 기계 제어가 영향을 받을 수 있다.

이와 같은 방식으로 스핀들, 안내 레일, 선형 롤러 베어링 등과 관련된 기계 관련 문제뿐만 아니라, 구동 문제, 윤활 문제 등도 검출된다. 그러나 특히 진동이 모니터링 된다. 진동은 상이한 알고리즘을 이용하여 분석되고 평가된다. 평가는 전형적인 진동 패턴에 따라, 다시 말해 기계 진단으로부터의 장기간의 경험 값을 이용하여 수행된다.

기계의 지문은 특히 본 발명에 따른 진단이 시작될 때에 생성된다. 다시 말해, 기계에 대한 모든 결정된 값이 전체 그림을 형성한다. 정기적인 간격으로, 이 기계 지문이 현재 상태와 비교되고 분석되며, 지문은 조정될 수도 있다(학습 공정).

바람직한 예시적 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 또한 산업용 시스템을 사용 동안 지속적으로 모니터링하기 위한 시스템에 연결된다. 다시 말해, 한편으로는 하드웨어 전자 장치, 특정 소프트웨어, 센서 및 가능하다면 시각화 PC로 구성되는 정기적인 공구 모니터링, 즉 공정 모니터링이 이루어지며, 다른 한편으로는 새로운 시스템을 이용한 컨디션 모니터링이 이루어진다.

예를 들어, 충돌 모니터링은 공정 모니터링과 함께 이루어질 가능성이 더 많으며, 그 후에는 이와 같은 충돌 모니터링이 컨디션 모니터링을 이용해서 분석된다. 그러나 두 모니터링 공정 모두 바람직하게는 다른 모니터링 공정의 부분들을 또한 담당한다. 예를 들어, 새로운 방법은 충돌 모니터링 및 전술된 공정 외 작업(out-of-process task) 모두를 담당할 수 있다. 특히, 충돌 모니터링에 대하여, 이와 같은 상황은 발생 가능한 충돌의 검출에 대한 응답이 1 ㎳까지 가속되는 것을 의미한다. 유사한 상황은 또한 진동 과부하의 검출 및 진동 과부하에 대한 응답에도 적용된다.

본 발명은 또한 실질적으로 센서, 특히 가속도 센서, 평가 유닛 및 바람직하게는 기계 제어에 대한 인터페이스로 구성되는 상응하는 장치도 포함한다.

Claims (9)

1. 산업용 시스템의 하나 이상의 상태를 결정하여 이를 신호로 변환하고 해당 신호를 평가 전자 장치로 전송하는 센서를 이용하여, 특히 공작 기계, 로봇 등과 같은 산업용 시스템을 모니터링하기 위한 방법에 있어서,
   평가 전자 장치 내에서 신호를 수신하여 처리하는 분석 프로그램이 산업용 시스템의 실제 운영 공정 밖에서 검색되고 실행되는 것을 특징으로 하는, 산업용 시스템을 모니터링하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 산업용 시스템이 분석 프로그램에 의한 분석 결과를 이용하여 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산업용 시스템의 축들 또는 축 운동이 모니터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 가속도 센서가 모니터링을 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 산업용 시스템의 진동 모니터링이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 산업용 시스템의 충돌 모니터링이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 신호가 알고리즘에 의해 분석되고 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 산업용 시스템의 지문(기대 값)이 한 번 이상, 그러나 바람직하게는 시간 간격을 두고 생성되며, 각각의 경우에 현재 신호와 비교되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 산업용 시스템이 또한 공정 모니터링을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.