Abstract
A new method for measuring the 3-axis cutting forces of a pick cutter by substituting costly 3-D load cells is proposed in this paper. The proposed cutting force measurement method is capable of estimating the 3-axis cutting forces through mechanical constraints using four single-axis compressive load cells and shoulder bolts. The feasibility of the proposed method was verified by finite element analysis, and the accuracy of the force measurement of the developed force measurement device was investigated by conducting linear rock cutting tests. The tests showed that the new cutting force measurement method is able to measure 3-axis cutting forces with a relative error of approximately 6%. These results imply that the new method could be a suitable alternative to conventional 3-D load cells. In addition, it will allow a significant reduction of approximately 20-30% in the costs required for measuring the cutting force when compared to conventional 3-D load cells.
본 연구에서는 고가의 3-D 로드셀을 대체하기 위해 1축 압축 로드셀 배열을 사용한 새로운 픽 커터 3축 절삭력 측정방법을 제안하였다. 제안한 절삭력 측정방법은 4개의 1축 압축 로드셀과 숄더 볼트를 통해 기계적 구속을 만들어 3축 절삭력을 측정할 수 있다. 유한요소해석을 통해 제안한 새로운 절삭력 측정방법을 타당성을 확인하였으며, 최종적으로 실제 선형 암반절삭 시험을 통해 제안한 새로운 측정방법의 3축 힘 측정 정확도를 확인하였다. 시험 결과 새로운 절삭력 측정방법은 상대오차가 약 6% 이내이므로, 기존의 3-D 로드셀을 대체할 수 있음을 확인하였다. 더불어, 기존 고가의 3-D 로드셀 대비 약 20-30%의 비용만으로 구축 가능하므로 절삭력 측정에 사용되는 비용을 크게 줄일 수 있다.
