KR20190025133A - 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치 - Google Patents

진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190025133A
KR20190025133A KR1020170109681A KR20170109681A KR20190025133A KR 20190025133 A KR20190025133 A KR 20190025133A KR 1020170109681 A KR1020170109681 A KR 1020170109681A KR 20170109681 A KR20170109681 A KR 20170109681A KR 20190025133 A KR20190025133 A KR 20190025133A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tool
signal
vibration acceleration
acceleration signal
control unit
Prior art date
Application number
KR1020170109681A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102580409B1 (ko
Inventor
방태형
윤여찬
오영교
김원주
Original Assignee
현대위아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대위아 주식회사 filed Critical 현대위아 주식회사
Priority to KR1020170109681A priority Critical patent/KR102580409B1/ko
Publication of KR20190025133A publication Critical patent/KR20190025133A/ko
Priority to KR1020220171438A priority patent/KR102648425B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102580409B1 publication Critical patent/KR102580409B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0957—Detection of tool breakage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0995—Tool life management
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/12—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring vibration
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition

Abstract

가공이 시작되면 주축에 위치한 검출수단에 의해 정상공구의 진동 가속도 신호가 검출되고, 상기 검출수단이 검출한 진동 가속도 신호를 제어부에서 수집하여 변환하는 신호수집 변환단계; 상기 제어부는 복수의 샘플구간을 설정하고, 상기 신호수집 변환단계에서 도출된 주파수 신호 중 공구파손관련 주파수 신호들의 크기값을 샘플구간별로 도출하는 파손영역 설정단계; 및 실시간으로 수집되어 변환된 주파수 신호와 상기 파손영역 설정단계에서 도출된 주파수 신호를 비교하여 기준값 보다 큰 주파수 신호가 발생된 것으로 판단되면 공구에 이상이 발생되었다고 판단하는 공구이상 판단단계;를 포함하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법이 소개된다.

Description

진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치 {THE METHOD AND DEVICE FOR OPTIMIZING MACHINE TOOL CUTTING CONDITIONS USING VIBRATION ACCELERATION}
본 발명은 공작기계에 사용되는 공구의 마모 또는 파손을 감지하는 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절삭 작업을 위해 회전하는 공작기계에 구비된 공구의 진동 가속도 신호를 변환하여 실시간으로 공구의 마모 또는 파손을 감지할 수 있는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치에 관한 것이다.
공작기계 중 특히 공구를 사용하여 절삭 작업을 수행하는 밀링 머신(Milling Machine)의 경우, 가공물의 품질 일관성을 유지하기 위해 절삭공구가 파손되지 않았더라도 소정의 횟수 사용 후 새로운 공구로 교체해서 사용하고 있다. 만약, 절삭 가공 중 공구가 파손되었으나 인지하지 못한 채 계속 파손된 공구를 사용하여 절삭 작업을 수행하게 된다면 가공물의 품질저하, 가공소재의 낭비, 공구의 낭비 및 이상진동에 의한 공작기계의 손상 등 여러가지 문제가 발생된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 작업자가 이상신호가 발생되는 경우를 직접 판단하고 공구를 교체하였으나, 이러한 시점을 정확하게 판단하는 것이 어렵고 하나의 공구로 이루어진 가공마다 하나의 파손감지 설정값이 세팅되어 가공 중에 발생되는 파손과 관련없는 순간적인 크기 변화에 반응하여 허위감지하는 문제가 발생된다. 또한, 작업자가 참조 데이터를 바탕으로 임의로 파손감지 설정값을 입력하면 신뢰성이 낮아 공구가 정상이어도 파손으로 인식하거나 공구가 파손상태이나 공구의 파손을 인지하지 못하는 문제가 발생될 수 있다. 더구나, 진동 가속도 신호의 크기 변화는 가공조건과 환경에 따라 달라지기 때문에 가공 전 작업자가 매번 참조 데이터를 바탕으로 직접 감지영역의 기준값을 설정해야하는 반복적인 작업은 생산성 및 접근성을 저하시키는 단점이 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR10-0204364 (B1)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 공구의 파손감지영역을 자동으로 설정하여 작업자가 개입하지 않더라도 신뢰성 있는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법은 가공이 시작되면 주축에 위치한 검출수단에 의해 정상공구의 진동 가속도 신호가 검출되고, 상기 검출수단이 검출한 진동 가속도 신호를 제어부에서 수집하여 변환하는 신호수집 변환단계; 상기 제어부는 복수의 샘플구간을 설정하고, 상기 신호수집 변환단계에서 도출된 주파수 신호 중 공구파손관련 주파수 신호들의 크기값을 샘플구간별로 도출하는 파손영역 설정단계; 및 실시간으로 수집되어 변환된 주파수 신호와 상기 파손영역 설정단계에서 도출된 주파수 신호를 비교하여 기준값 보다 큰 주파수 신호가 발생된 것으로 판단되면 공구에 이상이 발생되었다고 판단하는 공구이상 판단단계;를 포함한다.
상기 신호수집 변환단계에서 상기 제어부는 상기 검출수단을 통해 검출된 진동 가속도 신호를 고속푸리에변환(FFT)을 수행하여 주파수 신호를 도출할 수 있다.
상기 파손영역 설정단계에서 상기 제어부는 설정된 샘플구간별 소정 개수의 주파수 신호를 저장하는 신호저장단계;를 더 포함하여 수행할 수 있다.
상기 파손영역 설정단계에서 상기 제어부는 하나의 샘플구간에 해당되는 복수의 주파수 신호 중 최소값에 대한 최대값의 비율을 가중치로 산정하고 산정된 가중치를 평균값에 적용하여 정상공구의 주파수 신호의 크기영역을 설정하는 크기영역 설정단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 파손영역 설정단계에서 상기 제어부는 하나의 샘플구간에서 현재의 주파수 신호의 크기값을 이전의 소정 개수의 주파수 신호의 크기값과의 평균값으로 대체하는 이동평균 연산을 수행하는 평탄화단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 평탄화단계에서 상기 제어부는 주파수 신호의 크기값 중 중요 피크값은 유지하고, 유지되는 중요 피크값 전후의 나머지 값들에 대하여 이동평균 연산을 수행할 수 있다.
상기 파손영역 설정단계에서 각 샘플구간별 파손감지영역은 자동으로 설정될 수 있다.
상기 공구이상 판단단계에서 공구에 이상이 발생되었다고 판단되면, 경고장치를 통해 작업자에게 경고를 수행하는 경고단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 공구이상 판단단계에서 공구에 이상이 발생되었다고 판단되면, 상기 제어부가 이송축의 구동을 정지하는 제어를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치는 청구항 1항의 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법을 수행하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치에 있어서, 공구가 결합 또는 결합해제 가능하도록 구비되는 주축; 상기 주축에 구비되어 공구의 진동 가속도 신호를 검출하는 검출수단; 및 상기 검출수단에서 검출된 공구의 진동 가속도 신호를 전달받아 변환하여 상기 공구의 이상 여부를 판단하고, 이상 발생이 감지되면 이송축의 구동을 정지하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치에 따르면, 작업자가 공구파손 감지영역을 설정하기 위한 수동적이고 반복적인 설정 작업들을 공구의 진동 가속도 신호를 이용하여 제어부가 자동으로 설정하는 자동설정방법으로 대체함으로써, 작업자들의 편의성 및 생산성이 증가된다. 또한, 종래 보다 신뢰성 있는 샘플구간별 파손 감지영역 설정으로 가공품의 품질 확보, 공구 사용 횟수 증가 및 가공 소재의 낭비 절감을 통한 원가 절감의 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법의 제어흐름도.
도 3은 도 1의 순서도.
도 4는 샘플구간을 도시한 그래프.
도 5는 가중치 부여 후를 도시한 그래프.
도 6은 이동평균 연산 후를 도시한 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법을 수행하기 위한 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 제어흐름도이며, 도 3은 도 1의 순서도이다. 또한, 도 4는 샘플구간을 도시한 그래프이고, 도 5는 가중치 부여 후를 도시한 그래프이며, 도 6은 이동평균 연산 후를 도시한 그래프이다.
본 발명의 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법은 여러 공작기계에 적용 가능할 수 있으나, 특히 공구(500)를 사용하여 절삭 작업을 수행하는 밀링 머신(Milling Machine)에 적용되는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 본 명세서에서는 밀링 머신(Milling Machine)을 예를 들어 도시하고 설명하나 이러한 제어방법은 특별히 밀링 머신에 한정하는 것은 아님을 밝힌다.
도 1 내지 도 2에 도시한 것처럼, 본 발명은 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법을 수행하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치는 공구(500)가 결합 또는 결합해제 가능하도록 구비되는 주축(100); 상기 주축(100)에 구비되어 공구(500)의 진동 가속도 신호를 검출하는 검출수단(300); 및 상기 검출수단(300)에서 검출된 공구(500)의 진동 가속도 신호를 전달받아 변환하여 상기 공구(500)의 이상 여부를 판단하고, 이상 발생이 감지되면 이송축(미도시)의 구동을 정지하도록 제어하는 제어부(700);를 포함한다. 또한, 상기 제어부(700)에서 상기 공구(500)에 이상이 발생된 것으로 판단되면, 작업자에게 경고하는 경고장치(900)를 더 포함하여 구성된다.
도 3에 도시한 것처럼, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법은 가공이 시작되면 주축(100)에 위치한 검출수단(300)에 의해 정상공구(500)의 진동 가속도 신호가 검출되고, 상기 검출수단(300)이 검출한 진동 가속도 신호를 제어부(700)에서 수집하여 변환하는 신호수집 변환단계(S100); 상기 제어부(700)는 복수의 샘플구간을 설정하고, 상기 신호수집 변환단계(S100)에서 도출된 주파수 신호 중 공구파손관련 주파수 신호들의 크기값을 샘플구간별로 도출하는 파손영역 설정단계(S300); 및 실시간으로 수집되어 변환된 주파수 신호와 상기 파손영역 설정단계(S300)에서 도출된 주파수 신호를 비교하여 기준값 보다 큰 주파수 신호가 발생된 것으로 판단되면 공구(500)에 이상이 발생되었다고 판단하는 공구이상 판단단계(S500);를 포함한다.
본 발명에서는 크게 학습모드(Learning Mode)와 관찰모드(Monitoring Mode)로 구분될 수 있으며, 학습모드가 수행되는 중에도 관찰모드는 실시간으로 계속하여 수행될 수 있다. 상기 학습모드에는 상기 파손영역 설정단계(S300)가 포함되며, 나머지 단계는 관찰모드에 포함될 수 있다. 이때, 학습을 위한 상기 신호수집 변환단계(S100)에서 수집된 신호는 정상공구(500)의 진동 가속도 신호인 것이 바람직할 것이다. 또한, 본 명세서에서 "파손"은 상기 공구(500)가 사용할 수 없을 정도로 파손되는 것 뿐만 아니라, 마모의 의미도 포함될 수 있다.
먼저, 상기 공작기계(밀링 머신)에 상기 공구(500)를 장착하고 가공을 시작한다. 가공의 시작과 동시에 상기 제어부(700)는 상기 신호수집 변환단계(S100)를 수행한다. 따라서, 상기 제어부(700)에는 상기 주축(100)에 구비된 상기 검출수단(300)에 의해 검출되는 상기 공구(500)의 진동 가속도 신호가 입력된다. 상기 제어부(700)는 상기 공구(500)의 진동 가속도 신호가 입력되면 별도의 과정을 통해 변환한다. 이때, 상기 제어부(700)는 검출된 진동 가속도 신호를
고속푸리에변환(FFT; Fast Fourier Transform)을 수행하여 주파수 신호를 도출하게 된다(도 4). 상기 신호수집 변환계(S100)에서 FFT 연산을 수행하여 진동 가속도 신호를 주파수 신호로 변환하여 도출되면, 상기 제어부(700)는 학습을 완료하였는지를 확인하는 학습완료 판단단계(S200)를 수행한다. 상기 학습완료 판단단계(S200)에서 학습이 완료된 것으로 판단되면, 상기 제어부(700)는 상기 공구이상 판단단계(S500)를 수행하고, 학습이 완료되지 않은 것으로 판단되면, 상기 제어부(700)는 상기 파손영역 설정단계(S300)를 수행한다. 상기 학습완료 판단단계(S200)는 과정에 따라 생략할 수 있을 것이다.
상기 파손영역 설정단계(S300)에서 상기 제어부(700)는 먼저 복수의 샘플구간을 설정한다. 상기 제어부(700)는 설정된 샘플구간별 소정 개수(N개)의 주파수 신호를 저장하는 신호저장단계(S310);를 더 포함하여 수행한다. 이때, 상기 제어부(700)는 하나의 샘플구간에 해당되는 복수의 주파수 신호 중 최소값에 대한 최대값의 비율을 가중치로 산정하고 산정된 가중치를 평균값에 적용하여 정상공구의 주파수 신호의 크기영역을 설정하는 크기영역 설정단계(S330);를 더 포함하여 수행한다. 즉, 도 4에 도시한 것처럼, 하나의 샘플구간에는 복수의 주파수 신호의 크기값이 도출되는데, 상기한 크기값들 중 최소값, 최대값의 차이는 정상공구의 신호 크기 변화폭이라고 예상할 수 있으므로, 최소값에 대한 최대값의 비율을 가중치로 산정하여 신호 크기 영역을 설정하는 것이다(도 5). 식으로 나타내면 아래의 수식 1과 같다.
(수식 1)
Figure pat00001
따라서, 도 5에 도시한 것처럼, 정상공구의 주파수 신호들의 평균값과 가중치를 반영한 정상상태영역을 확인할 수 있다. 그러나 샘플구간에 따라 정상공구의 주파수 신호들의 변화폭이 작아 특정 샘플구간에서는 정상상태의 영역이 좁게 나타나는 경우가 발생된다. 정상상태 영역이 좁게 나타나면 허위 감지가 발생될 수 있기 때문에 상기 제어부(700)는 또 다른 연산을 수행하여 데이터를 가공하는 평탄화단계(S350)를 수행한다. 상기 평탄화단계(S350)는 상기 파손영역 설정단계(S300)에서 상기 제어부(700)가 하나의 샘플구간에서 현재의 주파수 신호의 크기값을 이전의 소정 개수의 주파수 신호의 크기값과의 평균값으로 대체하는 이동평균 연산을 수행한다. 특히, 본 발명의 상기 평탄화단계(S350)에서 상기 제어부(700)는 주파수 신호의 크기값 중 중요 피크값은 유지하고, 유지되는 중요 피크값 전후의 나머지 값들에 대하여만 이동평균 연산을 수행한다.
그러한 이유는, 상기한 바와 같이, 통상적인 이동평균이라고 하면, 현재의 주파수 신호를 이전 N개의 주파수 신호와의 평균값으로 대체하는 것을 의미한다. 그러나 진동 가속도 신호에 적용하게 되면, 피크값이 뭉그러져 정상상태영역이 정상적으로 설정되지 않게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 점을 보완하기 위하여 중요 피크값은 유지하고, 중요 피크값의 전후로 나머지 값들의 이동평균값을 구하는 것이다. 식으로 나타내면 아래의 수식 2와 같다.
(수식 2)
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
여기서, 각 주파수 신호의 크기값의 기울기를 구하면 특정 피크값은 평균 기울기 보다 크다는 것을 알 수 있다. 비정상적으로 큰 기울기를 가진 피크값은 가공이 시작되거나 끝나는 부분의 값이기 때문에 이동평균을 하면 뭉그러져 허위 감지 알람이 발생하므로 이러한 값들은 중요 피크값으로 하여 이동평균을 수행하지 않는 것이다. 따라서, 이러한 변환의 결과를 도 6에 도시하였다. 도 6에서 보면 가공시작과 가공종료를 제외한 부분은 평탄화된 것을 확인할 수 있다.
특히, 이러한 과정을 거치면서 상기 파손영역 설정단계(S300)에서 각 샘플구간별 파손감지영역은 상기 공구(500)에 따라 자동으로 설정되게 되므로, 작업자가 기준값을 별도로 설정하거나, 짐작으로 상기 공구(500)의 마모나 파손을 판단하지 않아도 되므로, 작업 효율성 및 정확도가 증대되는 효과가 있게 된다.
상기 파손영역 설정단계(S300)의 수행 후, 상기 제어부(700)에서는 실시간으로 수집되어 변환된 주파수 신호와 상기 파손영역 설정단계(S300)에서 도출된 주파수 신호를 비교하는 상기 공구이상 판단단계(S500)을 수행한다. 상기 공구이상 판단단계(S500)에서 상기 제어부(700)는 상기 파손영역 설정단계(S300)에서 도출된 주파수 신호와 실시간으로 수집되어 변환된 주파수 신호를 비교하여 기준값 보다 큰 주파수 신호가 발생된 것으로 판단되면 공구(500)에 이상이 발생되었다고 판단한다. 상기 공구이상 판단단계(S500)에서 공구(500)에 이상이 발생되었다고 판단되면, 경고장치(900)를 통해 작업자에게 경고를 수행하는 경고단계(S700);를 더 포함하여 수행하고, 상기 제어부(700)가 상기 공작기계의 이송축(미도시)의 구동을 정지하는 제어를 수행하여 가공이 더 이상 수행되는 것을 방지하여 불량품이 생산되지 않도록 방지한다. 그러나 만약, 상기 공구이상 판단단계(S500)에서 공구(500)에 이상이 발생되지 않았다고 판단되면, 상기 공구(500)가 정상상태라고 판단하여 지속적으로 가공을 수행하고, 지속적으로 모니터링하여 상기 공구(500)가 이상이 발생되는지를 관찰하게 되는 관찰모드를 수행하는 것이다.
따라서, 상기한 바와 같은 본 발명의 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치에 의하면, 작업자가 공구파손 감지영역을 설정하기 위한 수동적이고 반복적인 설정 작업들을 공구의 진동 가속도 신호를 이용하여 제어부가 자동으로 설정하는 자동설정방법으로 대체함으로써, 작업자들의 편의성 및 생산성이 증가된다. 또한, 종래 보다 신뢰성 있는 샘플구간별 파손 감지영역 설정으로 가공품의 품질 확보, 공구 사용 횟수 증가 및 가공 소재의 낭비 절감을 통한 원가 절감의 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 주축 300 : 검출수단
500 : 공구 700 : 제어부
900 : 경고장치
S100 : 신호수집 변환단계
S200 : 학습완료 판단단계
S300 : 파손영역 설정단계
S500 : 공구이상 판단단계
S700 : 경고단계

Claims (10)

  1. 가공이 시작되면 주축에 위치한 검출수단에 의해 정상공구의 진동 가속도 신호가 검출되고, 상기 검출수단이 검출한 진동 가속도 신호를 제어부에서 수집하여 변환하는 신호수집 변환단계;
    상기 제어부는 복수의 샘플구간을 설정하고, 상기 신호수집 변환단계에서 도출된 주파수 신호 중 공구파손관련 주파수 신호들의 크기값을 샘플구간별로 도출하는 파손영역 설정단계; 및
    실시간으로 수집되어 변환된 주파수 신호와 상기 파손영역 설정단계에서 도출된 주파수 신호를 비교하여 기준값 보다 큰 주파수 신호가 발생된 것으로 판단되면 공구에 이상이 발생되었다고 판단하는 공구이상 판단단계;를 포함하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호수집 변환단계에서 상기 제어부는 상기 검출수단을 통해 검출된 진동 가속도 신호를 고속푸리에변환(FFT)을 수행하여 주파수 신호를 도출하는 것을 특징으로 하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 파손영역 설정단계에서 상기 제어부는 설정된 샘플구간별 소정 개수의 주파수 신호를 저장하는 신호저장단계;를 더 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 파손영역 설정단계에서 상기 제어부는 하나의 샘플구간에 해당되는 복수의 주파수 신호 중 최소값에 대한 최대값의 비율을 가중치로 산정하고 산정된 가중치를 평균값에 적용하여 정상공구의 주파수 신호의 크기영역을 설정하는 크기영역 설정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 파손영역 설정단계에서 상기 제어부는 하나의 샘플구간에서 현재의 주파수 신호의 크기값을 이전의 소정 개수의 주파수 신호의 크기값과의 평균값으로 대체하는 이동평균 연산을 수행하는 평탄화단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 평탄화단계에서 상기 제어부는 주파수 신호의 크기값 중 중요 피크값은 유지하고, 유지되는 중요 피크값 전후의 나머지 값들에 대하여 이동평균 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 파손영역 설정단계에서 각 샘플구간별 파손감지영역은 자동으로 설정되는 것을 특징으로 하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 공구이상 판단단계에서 공구에 이상이 발생되었다고 판단되면, 경고장치를 통해 작업자에게 경고를 수행하는 경고단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 공구이상 판단단계에서 공구에 이상이 발생되었다고 판단되면, 상기 제어부가 이송축의 구동을 정지하는 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법.
  10. 청구항 1항의 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법을 수행하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치에 있어서,
    공구가 결합 또는 결합해제 가능하도록 구비되는 주축;
    상기 주축에 구비되어 공구의 진동 가속도 신호를 검출하는 검출수단; 및
    상기 검출수단에서 검출된 공구의 진동 가속도 신호를 전달받아 변환하여 상기 공구의 이상 여부를 판단하고, 이상 발생이 감지되면 이송축의 구동을 정지하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치.
KR1020170109681A 2017-08-29 2017-08-29 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치 KR102580409B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170109681A KR102580409B1 (ko) 2017-08-29 2017-08-29 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치
KR1020220171438A KR102648425B1 (ko) 2017-08-29 2022-12-09 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170109681A KR102580409B1 (ko) 2017-08-29 2017-08-29 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220171438A Division KR102648425B1 (ko) 2017-08-29 2022-12-09 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190025133A true KR20190025133A (ko) 2019-03-11
KR102580409B1 KR102580409B1 (ko) 2023-09-21

Family

ID=65758435

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170109681A KR102580409B1 (ko) 2017-08-29 2017-08-29 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치
KR1020220171438A KR102648425B1 (ko) 2017-08-29 2022-12-09 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220171438A KR102648425B1 (ko) 2017-08-29 2022-12-09 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102580409B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109940460A (zh) * 2019-04-10 2019-06-28 哈尔滨理工大学 一种振动作用下铣削已加工表面几何误差分布特性的检测方法
CN111069083A (zh) * 2019-12-12 2020-04-28 广东和胜工业铝材股份有限公司 工业用铝型材缩尾、焊合缺陷后工序消除方法
CN112238367A (zh) * 2019-07-19 2021-01-19 福建省嘉泰智能装备有限公司 一种利用传感器监测数据实时监测报警方法
CN112757053A (zh) * 2020-12-25 2021-05-07 清华大学 基于功率和振动信号的模型融合刀具磨损监测方法及系统
CN116175281A (zh) * 2023-04-26 2023-05-30 成都瑞雪丰泰精密电子股份有限公司 一种加工中心主轴系统振动异常检测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100204364B1 (ko) 1996-12-31 1999-06-15 곽정환 공작 기계의 공구 파손 검출 장치
JP2016135511A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 三菱電機株式会社 加工異常検出装置及び加工異常検出方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100204364B1 (ko) 1996-12-31 1999-06-15 곽정환 공작 기계의 공구 파손 검출 장치
JP2016135511A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 三菱電機株式会社 加工異常検出装置及び加工異常検出方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109940460A (zh) * 2019-04-10 2019-06-28 哈尔滨理工大学 一种振动作用下铣削已加工表面几何误差分布特性的检测方法
CN112238367A (zh) * 2019-07-19 2021-01-19 福建省嘉泰智能装备有限公司 一种利用传感器监测数据实时监测报警方法
CN111069083A (zh) * 2019-12-12 2020-04-28 广东和胜工业铝材股份有限公司 工业用铝型材缩尾、焊合缺陷后工序消除方法
CN112757053A (zh) * 2020-12-25 2021-05-07 清华大学 基于功率和振动信号的模型融合刀具磨损监测方法及系统
CN116175281A (zh) * 2023-04-26 2023-05-30 成都瑞雪丰泰精密电子股份有限公司 一种加工中心主轴系统振动异常检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230005064A (ko) 2023-01-09
KR102580409B1 (ko) 2023-09-21
KR102648425B1 (ko) 2024-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190025133A (ko) 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지 영역 자동설정 방법 및 진동 가속도 신호를 활용한 공구 파손감지장치
US11614728B2 (en) Machine tool management system that obtains a next maintenance period from a maintenance period model and a refinement algorithm
CN109909804B (zh) 基于主轴驱动电流和工步的刀具磨损破损在线监测方法
CN110587377B (zh) 一种在线监测铣削加工刀具缺损的方法
KR101957711B1 (ko) 가공좌표계상 가공시간에 따라 가공위치와 물리적 가공절삭 특성값을 매핑하는 절삭특성맵을 활용하여 절삭상태를 지능적으로 감시 및 진단하고, 절삭조건을 제어할 수 있는 지능형 cnc공작기계 제어시스템
US20200089191A1 (en) Method for monitoring cutting-tool abrasion
JP2008097363A (ja) 異常診断方法及びその装置
WO2008142386A1 (en) Machining process monitor
JPS5890445A (ja) 工具の摩損監視方法及び装置
CN101354578A (zh) 机床的数值控制装置
JP2002530768A (ja) 診断ルールベースツール状態モニタシステム
CN114375430A (zh) 在制齿机中的自动过程控制
CN113613820A (zh) 用于在连续的磨齿加工中进行自动的过程监控的方法
KR20190000815A (ko) 진동 특성 분석을 이용한 공구 수명 예측 방법
JPH05329748A (ja) 工具寿命予知装置
JP6629672B2 (ja) 加工装置
KR20140010317A (ko) 공작 기계의 공구상태 감시시스템 및 그 방법
JP7387368B2 (ja) 工作機械の主軸監視装置及び主軸監視方法
US20160259320A1 (en) Numerical controller capable of avoiding overheat of spindle
CN108115206B (zh) 利用切削刀具对工件进行加工的方法、控制装置和系统
US8380462B2 (en) System and method for setting machine limits
CN112241144A (zh) 机床的诊断模型的再学习与否判定方法及装置、可读存储介质
KR20190043710A (ko) 수치제어 공작기계의 이상상태 검출장치
JP7271872B2 (ja) 異常判定装置、異常判定システムおよび異常判定方法
US20230008435A1 (en) Tool Wear Monitoring Device, Tool Wear Monitoring System, and Program

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right