KR20070105593A

KR20070105593A - 음향신호처리에 의한 천공금형의 마모 상태 감시 방법

Info

Publication number: KR20070105593A
Application number: KR1020060037916A
Authority: KR
Inventors: 김용연; 윤승복
Original assignee: 김용연
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-10-31

Abstract

본 발명은 탄성파동 및 음향방출 기술을 이용한 프레스 가공의 금형 연마주기를 결정하는 방법에 관한 것이다. 프레스 가공에서 생산 금형의 상태는 제품 생산 품질에 절대적 영향을 미치기 때문에 금형의 상태를 실시간 감시하는 기술이 요구된다. 프레스 가공시 베드에 설치한 음향센서(진동 감지부)로 가공공정의 진동신호를 측정한다. 측정된 신호는 금형의 상태에 따른 기준 진동신호와 비교를 하여 기준 진동신호보다 큰 경우 금형의 상태 및 연마 시기를 판단한다. 이 발명을 통하여 연마 주기 예측의 오차를 낮춤으로 가공불량을 줄이고, 프레스 공정의 생산 자동화가 가능하여 생산 원가를 절감할 수 있다. 그리고 이 발명은 여러 가공공정에 응용하여 제품의 질을 높일 수 있다.

Description

음향신호처리에 의한 천공금형의 마모 상태 감시 방법{Wear state monitoring of the blanking dies with acoustic signal}

1도는 본 발명의 실시간 감시 시스템 구성 예이다

2도는 본 발명의 진동센서이다

3도는 본 발명의 프레스 블랭킹 가공공정 구체 예이다

4도는 본 발명의 제품 30000만개의 프레스 블랭킹 공정의 음향신호(진동신호)를 해석한 그래프이다.

5도는 본 발명의 제품 90000만개의 프레스 블랭킹 공정의 음향신호(진동신호)를 해석한 그래프이다.

6도는 본 발명의 제품 150000만개의 프레스 블랭킹 공정의 음향신호(진동신호)를 해석한 그래프이다.

<도면의 주요 부호의 설명>

1 :센서부 2: 금형 다이

3 : 베드

11 :음향센서(진동센서) 12 : 하우징

13 : 음향센서 조임세

프레스 가공에서 생산 금형의 상태는 제품 생산 품질에 절대적 영향을 미치기 때문에 금형의 상태를 실시간 감시하는 기술이 요구된다. 하지만 금형의 파손 혹은 마모의 판단 기준은 작업자의 경험에 의한 판단에 의해 일관성이 없으며 또한 정확하지 않다.

본 발명은 탄성파동 및 음향방출 기술을 이용한 프레스 가공의 금형 연마주기를 결정하는 방법에 관한 것이다. 프레스 가공공정에서는 각 공정마다 고유의 진동을 수반하게 된다. 따라서 금형의 마모나 파손 혹은 재료의 파단이 일어날 때, 독특한 이상 신호를 발생한다. 이러한 신호를 측정하기 위해서 프레스기의 베드에 음향센서(진동센서)를 장착하여 프레스 가공시 발생하는 금형의 마모 혹은 파손의 음향신호(진동신호)를 오실로스코프를 이용하여 측정한다. 측정된 음향신호(진동신호)는 고속 푸리에 변환(FFT)법과 저역통과필터(Low-Pass Filter)를 이용한 주파수 분석법을 통하여 금형의 마모 혹은 파손을 실시간으로 감시 할 수 있다.

프레스 가공공정에서 생산 금형의 상태는 제품 생산 품질에 절대적으로 영향을 미치기 때문에 금형 상태를 실시간 감시하는 기술이 절실히 요구되고 있다. 현재는 작업의 경험에 의존하고 있기 때문에 공정을 관리하는데 어려운 점이 많다. 따라서 본 발명은 음향센서(진동센서)를 통해 검출한 신호를 통해서 금형의 상태를 파악하여 금형의 연마 시기 혹은 보수의 시기의 기준을 정하고, 기준에 의해 유지 보수가 가능하도록 하는데 목적이 있다.

본 발명은 제 1도에서 볼 수 있듯이 베드에 부착한 센서에서 프레스 가공공정 중에 발생하는 음향신호(진동신호)를 검출한다. 음향센서(진동센서)(1)는 제 2도에서 보는 것과 같다. 음향 센서(진동신호)는 프레스기의 베드에 고정홈을 파서 하우징(12)를 고정한다. 그리고 센서(11)를 하우징(12)안에 삽입 후 조임나사(13)로 조여준다. 음향센서(진동센서)(1)에서 받은 음향신호(진동신호)를 실시간 감시 모니터에서 고속 푸리에 변환(FFT)법과 저역통과필터(Low-Pass Filter)를 이용한 주파수 분석법을 통하여 금형의 마모 혹은 파손을 실시간으로 감시한다.

제 3도는 프레스 블랭킹 가공공정이다. (a)프레스의 펀치가 소재에 닿는 시점이다. (b)프레스 펀치에 의해 소재의 소성변형이 일어나는 시점이다. (c)프레스 펀치에 의해 소재의 전단이 일어나는 시점이다. 블랭킹 공정은 제품의 품질에 절대적 영향을 줄 수 있는 공정으로 이 공정의 관측 및 감시를 통해 금형의 연마주기를 알 수 있다.

제 4도 제품 30000만개의 프레스 블랭킹 공정의 음향신호(진동신호)를 해석한 그래프이다. (a)시간에 따른 진동신호의 크기를 나타낸다. 프래프를 통해 소재변형이 일어나는 구간에서 가장 큰 신호를 나타낸다. (b)시간에 따른 진동신호를 일정시간에 대하여 고속 푸리에 변환(FFT)법으로 변환한 주파수-Amplitude 그래프이다. (c)시간에 따른 진동신호를 일정시간에 대하여 고속 푸리에 변환(FFT)법으로 변환한 주파수 스펙트럼이다.

제 5도 제품 90000만개의 프레스 블랭킹 공정의 음향신호(진동신호)를 해석한 그래프이다. (a),(b),(c)는 제 4도와 같다.

제 6도 제품 150000만개의 프레스 블랭킹 공정의 음향신호(진동신호)를 해석한 그래프이다. (a),(b),(c)는 제 4도와 같다.

본 발명은 블랭킹 공정의 특성 주파수 영역을 확인하여 금형의 마모가 증가하며 특성 주파수 이외의 잡음영역이 증가하여 재료의 파괴 유형이 변화함을 확인 할 수 있다. 즉 가공 동작에서 일정한 음향신호(진동신호)를 측정함으로써 금형의 마모, 파손의 기준을 정할 수 있으며, 가공중 이상신호 발생시 작업자에게 알리고, 프레스의 작동을 멈추어 제품의 불량을 막을 수 있다.

본 발명의 프레스 가공공정의 금형 연마시기 감지 방법은 상술한 바와 같이 가공공정중 금형의 마모,파손에 의해 이상 음향신호(진동신호)를 관측된다. 이러한 음향신호(진동신호)를 감지함으로써 작업자에게 연마의 필요성을 알리고, 프레스의 작동을 멈추어 신속, 정확한 조취를 취할 수 있게 된다. 이로 인하여 제품의 생산과 동시에 품질을 평가 받을 수 있으며, 검사 공정의 정확성은 물론 자동화 공정 수립에 유용하게 되고, 신뢰성 있는 생산 계획을 수립 할 수 있다.

또한 이 발명은 프레스 뿐만 아니라 각종 공작기계에도 적용할 수 있다.

Claims

프레스 가공공정시 음향신호(진동신호)를 감지할 수 있는 센서를 프레스의 베드에 설치하여 가공공정의 음향신호(진동신호)를 실시간 감시 시스템을 통하여 프레스의 제어와 작업자에게 정보를 제공하는 것을 특징으로 금형 및 공구 제품의 이상을 감지하는 방법