KR20180093812A

KR20180093812A - 성형 공구 상의 성형 치형부 구조체의 기능 상태를 모니터링하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180093812A
Application number: KR1020180016320A
Authority: KR
Inventors: 제르조슈아 하인리히스; 데니스 바이호퍼; 미하엘 마레; 마티아스 클루게
Original assignee: 휄쓰 시스템즈 게엠베하
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2018-08-22
Also published as: EP3360622B1; JP2018130767A; US20180229285A1; CN108421837B; CA2992215A1; CA2992215C; CN108421837A; EP3360622A1; US10821491B2

Abstract

성형 공구 상의 성형 치형부 구조체의 기능 상태를 모니터링하기 위한 방법 및 장치가 개시된다.
성형 공구(3) 상의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하는 방법에서, 성형 치형부 구조체(6) 상의 복수 개의 측정 위치(12)에서 서로에 대해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에, 성형 치형부 구조체(6) 및 이 성형 치형부 구조체(6)와 접촉하여 성형될 작업편(2)이 서로에 대해 수행하는 스트로크의 결과로서 성형 치형부 구조체(6) 상에 작용하는 치형부 구조체 힘이 각 경우에 측정된다. 각각의 측정 위치(12)에 대한 각각의 측정 시간에, 순간적인 국소 치형부 구조체 힘이 그에 의해 결정된다. 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘과 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘은 서로 상관되고, 각 측정 위치(12)에 대한 상관에 기초하여, 측정 위치(12)와 관련되면서 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 특정되는 국소 상태 식별 값이 결정된다. 측정 위치(12)와 연관된 국소 상태 식별 값에 기초하여, 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 관한 정보가 얻어진다.
성형 공구(3) 상의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하기 위한 전술한 방법은 제조 방법에 통합된다.
성형 공구(3) 상의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하는 장치는 전술한 방법을 수행하도록 구성된다.
성형 기계(1)에는 이러한 장치가 제공된다.

Description

성형 공구 상의 성형 치형부 구조체의 기능 상태를 모니터링하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE FUNCTIONAL STATE OF A SHAPING TOOTH ARRANGEMENT ON A FORMING TOOL}

본 발명은 양호하게는 금속 작업편을 성형하기 위한 성형 공구 상의 성형 치형부 구조체의 기능 상태를 모니터링하는 방법에 관한 것으로, 여기서 성형 치형부 구조체 및 성형 치형부 구조체와 접촉하며 성형 치형부 구조체에 의해 성형되도록 의도된 적어도 하나의 작업편이 이동 경로를 따라 서로에 대해 수행하게 되는 스트로크 동안, 서로에 관해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에 스트로크의 결과로서 성형 치형부 구조체 상에 작용하는 치형부 구조체 힘이 각각의 경우에 측정된다.

본 발명은 또한, 성형 공구 상에 제공된 성형 치형부 구조체 및 성형 치형부 구조체와 접촉하는 작업편이 이동 경로에 따른 스트로크로 서로에 대해 이동되는 것에 의해 바람직하게는 금속 작업편이 성형되는 제조 방법에 관련된다.

본 발명은 또한 서두에 언급된 방법을 수행하는 장치에 관련되며, 상기 장치는, 성형 치형부 구조체 및 성형 치형부 구조체와 접촉하며 성형 치형부 구조체에 의해 성형되도록 의도된 작업편이 이동 경로를 따라 서로에 대해 수행하게 되는 스트로크 동안, 서로에 관해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에 스트로크의 결과로서 성형 치형부 구조체 상에 작용하는 치형부 구조체 힘이 각각의 경우에 측정될 수 있게 하는 측정 장치를 구비한다.

본 발명은 최종적으로 바람직하게는 금속 작업편을 형성하기 위한 성형 기계에 관한 것으로서, 상기 성형 기계는, 성형 치형부 구조체를 갖는 성형 공구를 가지고, 성형 공구의 성형 치형부 구조체 및 성형 치형부 구조체와 접촉하며 성형 치형부 구조체에 의해 성형되도록 의도된 작업편이 이동 경로를 따른 스트로크로 서로에 대해 이동될 수 있게 하는 성형 구동부를 가지고, 성형 공구 상의 성형 치형부 구조체의 기능 상태를 모니터링하기 위한 전술한 유형의 장치를 갖는다.

관례적으로 공지된 선행 기술의 경우, 성형 다이 상의 성형 치형부 구조체는 치형부 파손 및 치형부 마모에 대해 모니터링된다. 이를 위해, 모니터링되도록 의도된 성형 다이 상에서, 작업편 가공 작업 중에 그에 작용하는 치형부 구조체 힘이 단일 힘 센서에 의해 검출된다. 단일 센서에 의해 측정된 치형부 구조체 힘의 수치해석 평가의 결과로서, 모니터링된 치형부 구조체의 기능 상태에 관한 정보가 얻어진다.

본 발명의 목적은 종래 기술에 관한 공구 모니터링의 신뢰성을 향상시키는 것이다.

이 목적은 특허 청구범위 제1항에 따른 방법, 특허 청구범위 제10항에 따른 제조 방법, 특허 청구범위 제11항에 따른 장치, 특허 청구범위 제13항에 따른 성형 기계에 의해 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명의 경우에, 서로에 대해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에, 성형 치형부 구조체 및 성형되도록 의도된 작업편이 서로에 대해 스트로크를 수행할 때 성형 공구의 성형 치형부 구조체 상에 발생하는 치형부 구조체 힘은 성형 치형부 구조체 상의 하나가 아닌 복수 개의 측정 위치에서 결정된다. 본 발명에 따르면, 이에 따라 발생하는 치형부 구조체 힘의 공간적 분해가 생성된다. 측정 위치는 서로에 대해 공간적으로 오프셋되고, 직접적으로 성형 치형부 구조체 상에 배치될 수 있지만, 성형 치형부 구조체로부터 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.

서로 시간적으로 엇갈린 각각의 측정 시간에서의 성형 치형부 구조체 상의 각각의 측정 위치에 대해, 순간적인 국소 치형부 구조체 힘이 결정된다. 측정 위치에 대한 이전의 측정 시간에서 결정된 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘과 이후의 측정 시간에서 동일한 측정 위치에 대해 결정된 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘은 서로 상관된다. 성형 치형부 구조체 상의 각각의 측정 위치에 대한 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘과 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘 사이의 관계에 기초하여, 이 측정 위치와 관련된, 그리고, 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 특정한 국소 상태 식별 값이 결정된다. 측정 시간은 바람직하게는, 성형 치형부 구조체 및 가공될 작업편에 의해 서로에 대해 수행된 스트로크로부터, 특히 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 관한 정보를 제공하는 검출된 하나 이상의 위상이 존재하도록 하는 방식으로 선택되는 것이 바람직하다. 이에 관하여 성형 치형부 구조체 및 작업편의 스트로크의 위상은 예로서 특정 모니터링 공정에 앞서 경험적으로 정립될 수 있다. 특정 국소 상태 식별 값을 결정하기 위해, 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘, 특히 성형 치형부 구조체와 성형될 작업편이 구체적으로 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 관해 정보를 제공하는 스트로크의 일부를 수행하는 시간 범위 동안의 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘은 각 측정 위치에 대해 연속적으로 정립되고 서로 상관된다. 성형 치형부 구조체 상의 상이한 측정 위치에 대해 결정된 국소 상태 식별 값으로부터, 성형 치형부 구조체의 기능 상태가 최종적으로 도출된다. 이 경우, 각각의 측정 위치에 대해 단일 국소 상태 식별 값뿐만 아니라 복수 개의 국소 상태 식별 값도 고려될 수 있다.

치형부 구조체 모니터링을 위한 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 제조 방법에 통합된다.

특허 청구범위 제1항 및 제10항에 따른 방법, 특허 청구범위 제11항에 따른 장치 및 특허 청구범위 제13항에 따른 성형 기계의 구체적 실시예들은 종속 특허 청구범위 제2항 내지 제9항, 제12항, 제14항 및 제15항에 의해 인식될 것이다.

특허 청구범위 제2항에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 성형 치형부 구조체 상의 치형부 파손의 존재 및/또는 성형 치형부 구조체의 마모 상태가 성형 치형부 구조체의 기능 상태로서 모니터링된다.

특허 청구범위 제3항에 따르면, 본 발명의 경우에, 성형 치형부 구조체와 성형될 작업편이 작업 스트로크로 서로에 대해 이동될 때 및/또는 작업 스트로크에 후속하여 성형 치형부 구조체와 성형될 작업편이 서로에 대해, 작업 스트로크에 반대되는, 복귀 스트로크를 수행할 때, 유효한 치형부 구조체 힘을 사용하여 성형 치형부 구조체의 기능 상태가 모니터링된다. 특히, 이 경우, 예로서 구체적으로 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 관해 정보를 제공하는 작업 스트로크 및/또는 복귀 스트로크의 위상, 예로서, 작업 스트로크의 경우에, 가공되는 작업편 상의 재료 유동의 시작으로부터 작업 스트로크의 종료까지, 특별히, 작업 스트로크에 후속한 복귀 스트로크가 개시될 때까지의 위상이 정의될 수 있고 모니터링될 수 있다.

순간적인 국소 치형부 구조체 힘은 바람직하게는 성형 치형부 구조체 및 성형되도록 의도되는 작업편에 의해 서로에 대해 수행되는 스트로크의 이동 경로에 특히 수직으로 오프셋된 측정 위치에서 결정된다. 특히, 측정 위치는 이 경우 이동 경로 주위에 주연 방향으로 분포된다. 본 발명에 따른 장치의 측정 장치는, 성형 치형부 구조체 상에 측정 위치를 형성하고 그에 따라 배치되는 복수 개의 힘 센서를 갖는다(특허 청구범위 제4항 및 제12항).

본 발명에 따른 성형 기계의 바람직한 실시예의 경우, 측정 위치 또는 힘 센서는 성형 치형부 구조체가 제공되는 성형 공구의 공구 수용 부재 상에 제공된다(특허 청구범위 제14항).

특허 청구범위 제5항에 따르면, 본 발명에 따라서, 성형 치형부 구조체 상의 각각의 측정 위치에 대해, 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘 및 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘은 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값 및 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값을 서로 비교함으로써 서로 상관되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 비교 결과에 기초하여, 성형 치형부 구조체 상의 각각의 측정 위치에 대하여, 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 대한 특정 국소 상태 식별 값으로서, 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 평균 값 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간에 걸친 진행 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간에 걸친 진행의 수학적 미분치 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간에 걸친 진행의 수학적 적분치가 결정된다(특허 청구범위 제6항). 바람직하게는, 각각의 측정 위치에 대해, 국소 상태 식별 값(들)로서 다음, 즉 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 평균 값 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간 의존적 진행의 1차 미분치 및/또는 2차 미분치의 절대 값의 평균 값 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간 의존적 진행의 적분치의 절대 값의 평균 값이 정립된다.

특허 청구범위 제7항에 따르면, 측정 위치와 연관된 국소 상태 식별 값에 기초한 본 발명의 개선형에서, 측정 위치 각각에 대하여 측정 위치와 연계된 국소 기준 상태 식별 값과 측정 위치에 대해 결정된 국소 상태 식별 값을 비교하고 비교 결과를 사용하여, 성형 치형부 구조체의 기능 상태 관한 정보를 얻는 것에 의해 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 관한 정보가 얻어진다.

특히, 특정 모니터링 공정에 앞서, 측정 위치와 관련된 국소 기준 상태 식별 값이 경험적으로 바람직하게 정립된다(특허 청구범위 제8항).

본 발명의 바람직한 실시예에서, 성형 치형부 구조체의 상이한 측정 위치에 대해 결정된 순간적인 국소 치형부 구조체 힘을 평가하기 위해, 뉴런 네트워크가 사용된다(특허 청구범위 제9항). 뉴런 네트워크에서, 특히 상이한 측정 위치와 관련되고 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 특정되는 국소 상태 식별 값은 각각의 경우 하나의 필드(field)로서 입력되고 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 관하여 평가된다 . 예로서, 뉴런 네트워크를 사용하여, 치형부 파손이 성형 치형부 구조체에 존재하는지 및/또는 성형 치형부 구조체가 마모되었는지 여부에 관한 정보가 얻어진다. 이 경우, 특정 성형 공정에 대해 결정된 국소 상태 식별 값은 국소 기준 상태 식별 값과 비교된다. 국소 기준 상태 식별 값을 얻기 위해, 복수 개의 작업편에 대한 성형 작업 중에 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 특정되는 국소 상태 식별 값(들)이 각 측정 위치에 대해 작업편마다 결정된다. 이 경우, 측정 위치에 대해, 예로서, 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 평균 값 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간 의존적 진행의 1차 미분치 및/또는 2차 미분치의 절대 값의 평균 값 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간 의존적 진행의 적분치의 절대 값의 평균 값이 결정된다. 언급된 네 가지 국소 상태 식별 값이 모두 정립되면, 작업편 성형 작업 중에 측정 위치마다 각 작업편에 대해 4개의 평균 값이 얻어지고 결과적으로 예로서 4개의 측정 위치에서 작업편마다 총 16개의 평균 값이 얻어진다.

뉴런 네트워크를 학습시키기 위해, 평균 값이 새로 정립되었을 때 작업편의 성형에 사용된 성형 치형부 구조체가 마모되었거나 파손되었는지 또는 새 것인지 여부에 대한 정보와 함께 작업편마다 16개의 전술한 유형의 평균 값이 소프트웨어에 입력된다. 충분히 많은 수의 작업편이나 데이터를 사용하여 소프트웨어는 뉴런 네트워크를 형성한다. 시스템의 교시에서 중요한 측면은, 개별 측정 위치와 관련된 국소 상태 식별 값이 각 측정 위치에 대한 국소 상태 식별 값(개별 필드)으로서 개별적으로 입력되고 서로 결합되지 않는다는 것이다. 이러한 방식으로 학습된 뉴런 네트워크는 그후 이 성형 과정에서 사용된 성형 치형부 구조체의 기능 상태를 평가하기 위한 후속 성형 공정에 사용된다.

본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치에 의해 얻어지는 성형 공구의 성형 치형부 구조체의 기능 상태에 관한 정보는 본 발명에 따른 성형 기계의 바람직한 실시예에서 성형 공구의 성형 치형부 구조체 및 성형될 작업편을 서로에 대해 상대적인 이동시키는 성형 구동부를 제어하기 위해 사용된다. 이 경우, 예로서, 성형 공구의 성형 치형부 구조체에서 치형부 파손이 확인될 때 성형 공구를 정지시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 치형부 파손이 검출될 때 및/또는 성형 치형부 구조체의 모니터링된 마모가 특정 정도에 도달했을 때 기계 조작자에 대해 경고 통지가 발생되는 것이 고려될 수 있다.

본 발명은 예시적인 개략도를 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 성형 공구를 가지며 성형 공구의 성형 치형부 구조체의 기능 상태를 모니터링하기 위한 장치를 갖는, 재귀적 축선방향 성형을 위한 성형 기계를 도시하며,
도 2는 도 1의 화살표 II 방향에서 본 도 1에 따른 성형 기계의 성형 공구를 도시한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 성형 공구의 성형 치형부 구조체 상에서의 재귀적 축선방향 성형 동안 치형부 구조체 힘이 작용하는 시간에 걸친 치형부 구조체 힘의 예시적인 진행을 도시한다.
도 4는 새로운 성형 치형부 구조체 및 마모된 성형 치형부 구조체를 비교하는, 도 1 및 도 2에 따른 성형 공구의 성형 치형부 구조체 상에서의 재귀적 축선방향 성형 중에 치형부 구조체 힘이 작용하는 시간에 걸친 치형부 구조체 힘의 예시적인 진행을 도시한다.

축선방향 성형은 압출 방법이며, 결과적으로 성형 공구를 사용하여 압력을 가함으로써 작업편을 성형하는 성형 방법이다. 성형 공구에 의해, 가공될 작업편에 가압력이 작용하여, 그 결과로서 성형될 작업편의 재료가 흐르기 시작한다. 재료의 항복점을 초과하면 실제 성형 공정이 작업편에서 시작된다. 성형 공정 중에, 작업편 및 성형 공구가 이동 경로를 따라 서로에 대해 수행하는 작업 스트로크의 결과로서 성형 공구의 기하학적 형상에 의해 미리 결정된 방식으로 작업편의 형상이 변경된다.

재귀적 축선방향 성형은 축선방향 성형의 특정 형태를 나타낸다. 재귀적 축방향 성형에서, 관련 작업편의 원하는 성형은, 단일 연속 작업 스트로크로 생성되지 않고 대신 복수 개의 순차적 작업 스트로크에 의해 생성되며, 작업편에 압력을 가하는 작업 스트로크에는 각 경우마다, 작업 스트로크의 반대 방향으로, 서로에 대해 작업편과 성형 공구가 수행하는 복귀 스트로크가 후속되고, 복귀 스트로크에서 성형 공구는 작업편으로부터 들어올려진다.

도 1에 매우 개략적으로 도시된 성형 기계(1) 상에서 재귀적으로 축선방향으로 성형됨으로써, 샤프트 블랭크(2)의 형태로 성형될 작업편이 종래의 구성 형태의 성형 다이, 특히 도 1에 일점 쇄선으로 도시된 성형 축(4)을 따라 연장되는 치형부를 갖는 외부 치형부 구조체를 구비하는 성형 공구로서 제공되는 종래의 구성 유형의 성형 다이(3)를 사용하여 성형된다. 통상적인 방식으로, 성형 다이(3)는 도 2에서 볼 수 있는 다이 개구(5)를 가지며, 그 축선방향으로 평행한 벽은 성형 치형부 구조체(6)를 전체 둘레에 구비한다. 성형 치형부 구조체(6)는 도 2에 성형 치형부 구조체(6)의 치형부 팁이 그를 따라 배치된 원형 일점 쇄선으로 표시되어 있다. 성형 치형부 구조체(6)의 치형부는 성형 축(4)을 따라 연장된다. 성형 공정 중 성형 치형부 구조체(6)의 중간 치형부 공간에는 샤프트 블랭크(2)의 외부 치형부 구조체가 형성된다.

반경 방향으로의 보강을 위해, 성형 다이(3)에는 보강재(7)에 공지된 방식으로 장착된다. 보강재(7)에 의해, 성형 다이(3)는 성형 기계(1)의 다이 수용 부재(8)에 고정되고, 다이 수용 부재(8)는 공구 수용 부재로서 제공된다. 다이 수용 부재(8)는 차례로 성형 구동부로서 제공되는 유압 피스톤/실린더 구조체(10)의 가압 실린더(9)에 장착된다. 피스톤/실린더 구조체(10)는 성형 기계(1)의 가압 프레임(11) 상에 지지된다.

다이 수용 부재(8)에는 측정 장치(18)를 형성하는 총 4개의 힘 측정 센서(12)가 내장되어 있다. 힘 측정 센서(12)는 성형 다이(3) 상에 공간적으로 분해된 4개의 측정 위치에서, 성형 다이(3) 또는 성형 치형부 구조체(6) 및 성형 치형부 구조체(6)와 접촉하는 샤프트 블랭크(6)가, 이동 경로로서 제공되는 성형 축(4)을 따라 서로에 대해 스트로크(작업 스트로크 또는 복귀 스트로크)를 수행할 때 성형 다이(3)의 성형 치형부 구조체(6) 상에 작용하는 가압 힘 또는 치형부 구조체 힘을 측정한다. 힘 측정 센서(12) 및 이들과 함께 측정 위치는 성형 축(4) 주위에서 성형 축(4)에 수직으로 서로에 대해 오프셋되도록 배치된다. 성형 다이(3)가 보강재(7)에 정확하게 끼워지며, 보강재(7)가 다이 수용 부재(8) 상에 유격 없는 방식으로 지지되기 때문에, 힘 측정 센서(12)를 사용하여 성형 다이(3)의 성형 치형부 구조체(6) 상에 작용하는 가압 힘 또는 치형부 구조체 힘이 정밀하게 얻어질 수 있다.

연결 라인(13)에 의해, 힘 측정 센서(12)는 수치해석 평가 장치(14)에 연결된다. 수치해석 평가 장치(14)는, 힘 측정 센서(12) 또는 측정 장치(18)와 함께, 성형 다이(3) 상의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하기 위한 장치(15)를 형성한다.

수치해석 평가 장치(14)를 통해, 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하는 장치(15)는 성형 기계(1)의 성형 구동부(10)의 수치해석 구동 제어부(16)에 연결된다. 장치(15)의 수치해석 평가 장치(14)와 성형 구동부(10)의 수치해석 구동 제어부(16)는 성형 기계(1)의 수치해석 기계 제어부(17)에 통합되어 있다.

샤프트 블랭크(2)의 재귀적 축선방향 성형을 위해, 제조 공정 중에, 성형 다이(3)는 성형 축(4)을 따라 교번적인 작업 스트로크 및 복귀 스트로크를 갖는 종래의 작업편 클램핑 시스템에 의해 성형 기계(1)의 프레스 테이블 상에 클램핑된 샤프트 블랭크(2)에 대해 도입부에서 설명한 방식으로 이동된다. 수치해석 구동 제어부(16)에 의한 성형 구동부(10)의 대응 제어의 결과로서, 도 1의 화살표(W) 방향으로 수행된 성형 다이(3) 및 성형 치형부 구조체(6)의 각각의 작업 스트로크 다음에 도 1의 화살표(B) 방향으로의 성형 다이(3) 및 성형 치형부 구조체(6)의 복귀 스트로크가 후속된다.

샤프트 블랭크(2)의 재귀적 축선방향 성형 동안 성형 다이(3)의 성형 치형부 구조체(6)에 작용하는 치형부 구조체 힘의 시간에 걸친 진행은 예로서 도 3에 도시된다.

그 종점에서 샤프트 블랭크(2)의 여전히 성형되지 않은 나머지 길이에 관하여 샤프트 블랭크(2)의 이전에 성형된 부분 길이에 걸쳐 성형 치형부 구조체(6)가 후퇴되는, 성형 치형부 구조체(6)의 복귀 스트로크에 후속하여, 지점(I)에서 성형 치형부 구조체(6)는 샤프트 블랭크(2)와 다시 접촉하도록 이동된다. 지점(III)에서, 성형 치형부 구조체(6)는 작업 스트로크의 방향(W)으로 샤프트 블랭크(2)의 아직 가공되지 않은 부분 길이 상으로 진행한다. 그때까지 성형 치형부 구조체(6)에서 발생된 치형부 구조체 힘은, 성형 치형부 구조체(6)가 샤프트 블랭크(2)의 이미 가공된 부분 길이 위로 이동될 때 발생하는 마찰로부터 초래된다. 지점(II)은 이 경우에 정지 마찰(static friction)에서 미끄럼 마찰로의 전이를 표시한다.

성형 치형부 구조체(6)가 연속적인 작업 스트로크 동안 샤프트 블랭크(2)의 아직 처리되지 않은 부분 길이에 대해 작업 스트로크의 방향(W)으로 진행하면(지점 III), 샤프트 블랭크(2)의 재료가 흐르기 시작할 때까지(지점 IV) 샤프트 블랭크(2)에는 상대적으로 크게 증가하는 압력이 성형 치형부 구조체(6)에 의해 작용된다.

재료 흐름이 샤프트 블랭크(2)에서 시작된 후에, 성형 치형부 구조체(6)를 통해 샤프트 블랭크(2)로 도입되는 가압력은 먼저 크게 감소한다. 성형 치형부 구조체(6)는 샤프트 블랭크(2)를 성형시키면서 샤프트 블랭크(2)를 따라 이동한다. 한편으로는, 작업 스트로크의 방향(W)으로 이동하는 성형 다이(3)의 성형 치형부 구조체(6)와 다른 한편으로는 샤프트 블랭크(2) 사이의 윤활제 막이 윤활제에 의해 형성되고, 이 윤활제는 샤프트 뱅크(2)에 미리 적용되어 성형 치형부 구조체(6)의 계속적인 운동에 따라 점차 열화된다. 윤활제 막의 열화는 성형 치형부 구조체(6)에 작용하는 치형부 구조체 힘의 증가와 관련된다.

성형 치형부 구조체(6) 상의 치형부 구조체 힘의 값은 궁극적으로, 수치해석 구동 제어부(16)에 미리 정의되어 저장된 한계 값 V 지점에 도달한다. 한계 값에 도달하면, 수치해석 구동 제어 장치(16)는, 성형 치형부 구조체(6)의 작업 스트로크의 화살표(W)의 방향으로의 이동이 중단되고 성형 치형부 구조체(6)가 화살표(B)의 방향으로 샤프트 블랭크(2)의 아직 가공되지 않은 부분에 관하여 복귀 스트로크로 수축되는 방식으로 성형 구동부(10)를 제어한다. 또한, 복귀 스트로크 동안, 그 값이 지점(VI)에서 국소 최대치에 도달하는 마찰력이 성형 치형부 구조체(6) 상에 작용한다. 실질적으로 일정한 마찰력이 성형 치형부 구조체(6)에 작용하고 그 종점이 점(VII)으로 표시되는 복귀 스트로크 부분이 후속된다. 최종적으로 성형 치형부 구조체(6)의 다음 작업 스트로크는 지점(Ia)에서 개시된다.

도 4에서, 성형 다이(3)의 성형 치형부 구조체(6)에 작용하는 치형부 구조체 힘의 시간에 걸친 진행은 새로운 성형 치형부 구조체(6)의 경우에는 점선으로, 그리고 마모된 성형 치형부 구조체(6)의 경우에는 실선으로 예로서 도시되어 있다.

성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태의 특징은

ㆍ 한편으로는 지점(II, II')과, 다른 한편으로는 지점(III, III') 사이의 치형부 구조체 힘의 값,

ㆍ 한편으로는 지점(IV, IV')과, 다른 한편으로는 지점(V, V')사이의 치형부 구조체 힘의 값, 및

ㆍ 한편으로는 점(VI, VI')과 점(VII, VII') 사이의 치형부 구조체 힘의 값

이다.

힘 측정 센서(12)에 의해 정의된 4개의 측정 위치에서 성형 다이(3) 상의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하기 위해 장치(15)의 측정 장치(18)를 사용하여 성형 치형부 구조체(6)에 작용하는 치형부 구조체 힘이 지속적으로 측정된다. 각각의 측정 위치에 대해, 도 3 및 도 4에 도시된 유형의 시간 의존적 힘 진행이 성형 기계(1)의 수치해석 평가 장치(14)에서 생성된다. 힘 진행 라인의 지점들은 각 측정 시간과, 관련 측정 위치에 대해 이 측정 시간에 결정된 순간적인 국소 치형부 구조체 힘을 연관시킨다.

시간에 걸친 치형부 구조체 힘의 진행으로부터, 그 후 각 측정 위치에 대해 지점 II, 지점 III, 지점 IV, 지점 V, 지점 VI 및 지점 VII 또는 지점 II', 지점 III', 지점 IV', 지점 V', 지점 VI' 및 지점 VII'가 취해지고, 서로 쌍(II, III; IV, V; VI, VII; II', III'; IV', V'; VI', VII')으로 연관된다. 지점(II, II'/III, III'; IV, IV'/V, V' 및 VI, VI'/VII')들 사이의 시간 범위 또는 스트로크 부분에 대하여, 측정 위치 각각에 대해 평가 장치(14)를 사용하여, 순간적인 국소 치형부 구조체 힘에 기초한 특정 국소 상태 식별 값으로서, 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 평균 값, 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간 의존적 진행의 1차 미분치 및 2차 미분치의 절대 값의 평균 값 및 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간 의존적 진행의 적분치의 절대값의 평균 값이 결정된다.

서로 다른 측정 위치에 대해 이렇게 얻어진 국소 상태 식별 값은 각각의 경우에 필드로서 수치해석 평가 장치(14)의 뉴런 네트워크에 공급되고, 이전에 획득된 국소 기준 상태 식별 값과 비교된다. 국소 기준 상태 식별 값은 이전의 뉴런 네트워크의 학습에 의해 이미 정의되어 있다.

뉴런 네트워크를 학습시키기 위해, 충분히 많은 수의 작업편 성형 작업으로 얻어진 관련 국소 상태 식별 값이, 사용되는 성형 치형부 구조체의 마모 상태에 관한 정보와 함께 뉴런 네트워크에 공급되고, 마모 상태는 얻어진 국소 상태 식별 값과 연계된다. 학습 작동의 결과로서, 뉴런 네트워크는, 성형 프로세스 중에 얻어진 국소 상태 식별 값을 사용한 후속 실행 동안, 뉴런 네트워크가, 높은 수준의 확률로 성형 공정 동안 사용된 성형 치형부 구조체의 마모 상태에 대한 정확한 선언을 제공하는 판정 경로를 선택하는 방식으로 구성된다. 수치해석 평가 장치(14)를 위한 대응 소프트웨어는 예로서 IBM 사에 의해 IBM SPSS Modeler이라는 이름으로 제공된다.

대응하는 방법은 치형부 파손의 존재에 대해 성형 치형부 구조체(6)를 모니터링할 때 사용된다.

Claims

바람직하게는 금속 작업편(2)을 성형하기 위한 성형 공구(3)상의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하는 방법으로서,
성형 치형부 구조체(6) 및 이 성형 치형부 구조체(6)와 접촉하며 성형 치형부 구조체(6)에 의해 성형되도록 의도된 적어도 하나의 작업편(2)이 이동 경로(4)를 따라 서로에 대해 수행하게 되는 스트로크 동안, 서로에 관해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에 스트로크의 결과로서 성형 치형부 구조체(6) 상에 작용하는 치형부 구조체 힘이 각각 측정되며,
성형 치형부 구조체(6) 상의 복수 개의 측정 위치(12)에서 서로에 대해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에 치형부 구조체 힘이 측정되어, 각각의 측정 위치(12)에 대한 각각의 측정 시간에 순간적인 국소 치형부 구조체 힘이 결정되고,
측정 위치(12) 각각에 대해, 이전의 측정 시간에서 결정된 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘과 이후의 측정 시간에서 결정된 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘이 서로 상관되고,
측정 위치(12) 각각에 대하여, 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘과 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘 사이의 관계에 기초하여, 측정 위치(12)와 관련되고 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 특정되는 국소 상태 식별 값이 결정되고,
측정 위치(12)와 관련된 국소 상태 식별 값에 기초하여 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 관한 정보가 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 성형 치형부 구조체(6) 상의 치형부 파손의 존재 및/또는 성형 치형부 구조체(6)의 마모 상태가 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태로서 모니터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 성형 치형부 구조체(6) 및 성형될 작업편(2)에 의해 서로에 대해 수행되는 작업 스트로크 동안 및/또는 작업 스트로크에 후속하여 작업 스트로크 반대 방향으로, 성형 치형부 구조체(6) 및 성형될 작업편(2)에 의해 서로에 대해 수행되는 복귀 스트로크 동안, 성형 치형부 구조체(6) 상의 복수 개의 측정 위치(12)에서 서로에 대해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에서 치형부 구조체 힘이 각각의 경우에 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 치형부 구조체 힘은 각각의 경우에 성형 치형부 구조체(6) 상의 복수 개의 측정 위치(12)에서 서로에 대해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에, 성형 치형부 구조체(6)와 성형될 작업편(2)의 상대적인 이동의 이동 경로(4)에 대해 수직으로 서로에 대해 오프셋되어 있는 측정 위치(12)에서, 측정된 치형부 구조체 힘에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 성형 치형부 구조체(6) 상의 각각의 측정 위치(12)에 대해, 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘 및 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘은, 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값 및 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값을 서로 비교함으로써 서로 상관되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 성형 치형부 구조체(6) 상의 각각의 측정 위치(12)에 대해, 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값과 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 비교 결과에 기초하여, 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 평균 값 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간적 전개 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간적 전개의 수학적 미분치 및/또는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘의 값의 시간적 전개의 수학적 적분치가 국소 상태 식별 값으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 측정 위치(12)와 관련된 국소 상태 식별 값에 기초하여, 측정 위치(12) 각각에 대해 측정 위치와 연계된 국소 기준 상태 식별 값과 측정 위치에 대해 결정된 국소 상태 식별 값을 비교하고, 비교 결과를 사용하여 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 관한 정보를 얻는 것에 의해 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 관한 정보가 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 측정 위치와 관련된 국소 기준 상태 식별 값은 경험적으로 정립되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 뉴런 네트워크에 의해, 성형 치형부 구조체(6) 상의 측정 위치들(12) 각각에 대해, 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘 및 후속하는 순간적인 치형부 구조체 힘(6)이 서로 상관되고 및/또는 뉴런 네트워크에 의해, 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘과 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘 사이의 관계에 기초하여, 성형 치형부 구조체(6) 상의 각각의 측정 위치(12)에 대해, 측정 위치(12)와 연계된 그리고 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 특정된 국소 상태 식별 값이 결정되고, 및/또는 뉴런 네트워크에 의해, 국소 상태 식별 값에 기초하여 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 관한 정보가 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
성형 공구(3) 상에 마련된 성형 치형부 구조체(6)와 이 성형 치형부 구조체(6)와 접촉하는 작업편(2)이 이동 경로(4)를 따른 스트로크로 서로에 대해 이동되는 것에 의해 바람직하게는 금속 작업편(2)이 성형되는 제조 방법에 있어서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태가 모니터링되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
바람직하게는 금속 작업편(2)을 성형하기 위한 성형 공구(3) 상의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하기 위한 장치로서, 측정 장치(18)를 가지며, 측정 장치에 의해, 성형 치형부 구조체(6)와 이 성형 치형부 구조체(6)에 의해 성형되고 성형 치형부 구조체와 접촉하는 작업편(2)이 이동 경로(4)를 따라 서로에 대해 수행하는 스트로크 동안, 서로에 관해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에, 치형부 구조체 힘이 측정될 수 있고, 치형부 구조체 힘은 스트로크의 결과로서 성형 치형부 구조체(6) 상에 작용되며,
측정 장치(18)에 의해, 성형 치형부 구조체(6) 상의 복수 개의 측정 위치(12)에서 각각의 경우에 서로에 대해 시간적으로 엇갈린 측정 시간에 치형부 구조체 힘이 측정될 수 있어, 각각의 측정 위치(12)에 대해 측정 시간 각각에서 순간적인 국소 치형부 구조체 힘이 결정될 수 있고,
평가 장치(14)가 제공되며, 평가 장치에 의해,
ㆍ 각각의 측정 위치(12)에 대해, 이전의 측정 시간에서 결정된 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘과 후속하는 측정 시간에서 결정된 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘이 서로 상관될 수 있고,
ㆍ 측정 위치(12) 각각에 대하여, 이전의 순간적인 국소 치형부 구조체 힘과 후속하는 순간적인 국소 치형부 구조체 힘 사이의 관계에 기초하여, 측정 위치(12)와 관련되고 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 특정되는 국소 상태 식별 값이 결정될 수 있고,
ㆍ 측정 위치(12)와 관련된 국소 상태 식별 값에 기초하여, 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 관한 정보가 얻어질 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서, 측정 장치(18)는, 성형 치형부 구조체(6) 상의 측정 위치(12)를 형성하고 성형 치형부 구조체(6)와 성형될 작업편(2)의 상대적인 이동의 이동 경로(4)에 수직으로 서로에 대해 오프셋된 복수 개의 힘 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
바람직하게는 금속 작업편을 형성하기 위한 성형 기계로서, 성형 치형부 구조체(6)를 갖는 성형 공구(3)를 가지고, 성형 공구(3)의 성형 치형부 구조체(6) 및 이 성형 치형부 구조체(6)와 접촉하며 성형 치형부 구조체(6)에 의해 성형되도록 의도된 작업편(2)이 이동 경로(4)를 따른 스트로크로 서로에 대해 이동될 수 있게 하는 성형 구동부(10)를 가지며, 성형 공구(3)의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하기 위한 장치(15)를 갖고,
제11항 또는 제12항에 따른 장치(15)가 성형 공구(3)의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하기 위한 장치(15)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 성형 기계.
제13항에 있어서, 성형 치형부 구조체(6) 상의 측정 위치(12)는 성형 치형부 구조체(6)가 제공되는 성형 공구(3)의 공구 수용 부재(8) 상에 적어도 부분적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 성형 기계.
제13항 또는 제14항에 있어서, 바람직하게는 수치해석 구동 제어부(16)를 가지고, 수치해석 구동 제어부에 의해 성형 구동부(10)가 제어되며, 성형 구동부(10)의 구동 제어부(16) 및 성형 공구(3)의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하기 위한 장치(15)는 서로 연결되고, 성형 구동부(10)는, 성형 공구(3)의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태를 모니터링하기 위한 장치(15)에 의해 정립되는, 성형 공구(3)의 성형 치형부 구조체(6)의 기능 상태에 따라 구동 제어부(16)에 의해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 성형 기계.