KR101225231B1 - 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨베이어용 롤러의 작동상태를 원격지에서 점검할 수 있도록 하는 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템에 관한 것으로, 컨베이어용 롤러의 내부에 구비되며, 롤러축의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성시키는 발전부와, 발전부로부터 전기에너지를 공급받아 구동되며 베어링의 온도 및 롤러축의 회전수를 측정하는 센서부와, 센서부를 통하여 측정된 온도 및 회전수가 무선으로 전송되도록 하는 제1제어부를 포함하여 이루어진 컨베이어용 롤러 및 컨베이어용 롤러로부터 전송된 온도 및 회전수와 미리 설정된 온도 및 회전수를 비교하여 컨베이어용 롤러의 상태가 표시되도록 하는 제2제어부를 포함하여 이루어진 관제부를 포함한다.
본 발명의 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템에 따르면, 컨베이어용 롤러의 베어링 온도 및 롤러축의 회전수를 측정한 후 원격지의 관제부로 전송하면, 관제부에서 미리 설정된 온도와 회전수를 차등 비교하여 이에 해당하는 컨베이어용 롤러의 작동 상태가 표시되도록 함으로써 고장 여부를 진단할 수 있는 효과가 발휘된다.

Description

컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템{System for remote fault diagnosis of roller for conveyor}

본 발명은 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨베이어용 롤러의 작동상태를 원격지에서 점검할 수 있도록 하는 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템에 관한 것이다.

피 이송물을 이송시키기 위해 산업현장에서 널리 이용되는 캐리어 롤러 컨베이어 장치에는 하나의 단위 유닛으로서의 복수의 컨베이어용 롤러가 설치된다.

도 1은 종래 기술에 따른 컨베이어용 롤러(10)의 구조로써, 롤러축(12)의 양측에서 각 축편(12a)의 내측에 형성된 환상홈에 스토퍼링(12b)을 장착하였고, 스토퍼링(12b)의 외측에는 베어링(13)을 억지 끼움으로 결합시키되, 베어링(13)의 외측에는 롤러관체(11)와 일체로 된 앤드캡(14)을 결합시켰다.

그리고, 롤러관체(11)의 양단을 내측으로 만곡 절곡하여 내륜플랜지(11a)를 형성하였고, 롤러관체(11)의 양단에 형성된 내륜플랜지(11a)의 내측에는 앤드캡(14)을 각각 끼워 결합시키며, 서로 연접되는 내륜플랜지(11a)와 외륜플랜지(11b)의 연접부를 외측에서 용접하여 일체가 되도록 하였다.

또한, 롤러축(12)과 앤드캡(14)의 중심선이 상호 일치하지 않거나 서로 경사지는 현상이 발생하여 베어링(13)에 미스얼라이언트(misalignment)가 생기는 것을 방지하기 위해, 하우징부재(15)가 더 마련되며, 커버(18)와의 관계에서 씰부(19)를 형성하였다.

상술한 바와 같이 이루어진 종래의 컨베이어용 롤러(10)는 베어링(13)의 손상 빈도가 가장 높고 또한 베어링(13)의 손상 발생 시 캐리어 롤러 컨베이어 장치에 미치는 영향이 결정적인 경우가 많다.

베어링의 손상은 대부분 롤러(roller)와 베어링 내륜과 외륜의 레이스(race) 사이의 구름 피로(Rolling Fatigue)에 의해 레이스나 롤러의 표면이 조각으로 떨어져 나가는 박리현상으로 나타난다.

이러한 조그마한 손상이 발생하는 초기에는 베어링(13)의 상태 변화가 외관상 매우 작아 정상적인 상태로 보이지만 컨베이어용 롤러(10)가 회전을 계속하는 경우 베어링(13)은 작은 손상이 발생한 흠집에 충격누적이 발생하게 되어 베어링 내륜과 외륜이 심하게 파손되는 문제점이 있었다.

이와 같이 손상의 정도가 큰 경우 베어링(13)의 회전 시 격렬한 진동에 의해 주변부품에까지 손상이 야기되기도 하고 베어링(13) 자체의 소착으로 이어져 결국 캐리어 롤러 컨베이어 장치 전체가 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 컨베이어용 롤러의 베어링 온도 및 롤러축의 회전수를 측정한 후 원격지의 관제부로 전송하면, 관제부에서 미리 설정된 온도와 회전수를 차등 비교하여 이에 해당하는 컨베이어용 롤러의 작동 상태가 표시되도록 함으로써 고장 여부를 진단할 수 있는 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템은, 컨베이어용 롤러의 내부에 구비되며, 롤러축의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성시키는 발전부와, 발전부로부터 전기에너지를 공급받아 구동되며 베어링의 온도 및 롤러축의 회전수를 측정하는 센서부와, 센서부를 통하여 측정된 온도 및 회전수가 무선으로 전송되도록 하는 제1제어부를 포함하여 이루어진 컨베이어용 롤러 및 컨베이어용 롤러로부터 전송된 온도 및 회전수와 미리 설정된 온도 및 회전수를 비교하여 컨베이어용 롤러의 상태가 표시되도록 하는 제2제어부를 포함하여 이루어진 관제부를 포함한다.

발전부는, 롤러축의 외주면에 결합되는 마그넷 브릿지, 마그넷 브릿지의 단부에 구비되는 복수의 마그넷 및 마그넷과 서로 대향 되며, 각각 동일한 거리로 이격 구비된 복수의 코일로 이루어질 수 있다.

컨베이어용 롤러는, 복수로 이루어지며, 각각의 컨베이어용 롤러는 일측의 이웃하는 컨베이어용 롤러로부터 온도 및 회전수를 전송받아 타측의 이웃하는 컨베이어용 롤러로 전달시킬 수 있다.

관제부에는, 회전수의 크기에 따라 컨베이어용 롤러의 상태가 차등 표시되는 표시기가 구비될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템에 따르면, 컨베이어용 롤러의 베어링 온도 및 롤러축의 회전수를 측정한 후 원격지의 관제부로 전송하면, 관제부에서 미리 설정된 온도와 회전수를 차등 비교하여 이에 해당하는 컨베이어용 롤러의 작동 상태가 표시되도록 함으로써 고장 여부를 진단할 수 있는 효과가 발휘된다.

도 1은 종래의 컨베이어용 롤러를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러를 나타낸 분해단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발전부를 나타낸 상세 단면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러를 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템을 나타낸 단면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러를 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러를 나타낸 분해단면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발전부를 나타낸 상세 단면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러를 나타낸 측면도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템은 도 2 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 롤러관체(110), 롤러축(120), 베어링(130), 앤드캡(140), 하우징 부재(150), 커버(180), 씰링부(180a), 발전부(200) 및 발전부(200)에 전기적으로 연결된 제1표시기(310)를 포함하여 이루어진 컨베이어용 롤러(100)와 컨베이어용 롤러(100)의 동작 상태 데이터를 원격지에서 전송받는 관제부(500)를 포함하여 이루어진다.

롤러관체(110)는 본 실시예의 컨베이어용 롤러(100)에서 외관을 형성하는 부분이며, 보통 원통 또는 원기둥 형상을 갖는다. 참고로, 롤러관체(110)는 플라스틱 재질 또는 내부식성을 갖는 금속 재질로 제작될 수 있다.

롤러축(120)은 롤러관체(110) 내에 길이방향으로 회전 가능하게 설치되어 회전축을 형성한다. 따라서, 롤러축(120)은 실질적으로 롤러관체(110)의 정중앙에 배치되는 것이 바람직하며, 강성유지를 위해 금속 재질인 강재 또는 고강성 플라스틱 등으로 제작될 수 있다.

베어링(130)은 롤러축(120)에 체결되어 롤러관체(110)를 회전 가능하게 지지하며, 공지된 여타의 구름베어링, 예를 들어 볼베어링 또는 롤러베어링 등을 사용할 수 있다. 그리고, 내륜(130a)과 외륜(130b)을 포함하여 구성되며, 내륜(130a)의 내경면은 롤러축(120)의 외경면에 접촉되고, 외륜(130b)의 외경면은 하우징 부재(150)에 접촉된다.

앤드캡(140)은 롤러관체(110)의 내측에 설치되며, 금속 재질인 강재로 제작되는 것이 바람직하다. 이러한 앤드캡(140)은 일측으로 편심되게 변형된 대략 'ㄷ' 자 형상을 갖는다.

하우징 부재(150)는 원통부(151), 내측 환원부(152) 및 외측 환원부(153)를 포함하여 이루어지는데, 원통부(151)는 하우징 부재(150)의 몸체를 이루는 부분이며, 하면은 베어링(130)의 외륜(130b)에 접촉되고, 상면은 앤드캡(140)에 접촉된다.

아울러, 하우징 부재(150)는 플라스틱 재질 또는 합성수지 재질로 제작될 수 있다. 따라서, 롤러축(120)과 앤드캡(140)의 중심선이 상호 일치하지 않거나 서로 경사지는 현상이 발생할 수 있는데, 이때 플라스틱 재질이나 합성수지로 된 하우징 부재(150)가 자체적으로 일부 변형되면서 베어링(130)에 발생한 미스얼라인먼트(misalignment)를 보상할 수 있다.

외측 환원부(153)는 원통부(151)를 기준으로 내측 환원부(152)의 대향측에 반지름 방향으로 내향 연장되게 형성되어 커버(180)와의 관계에서 씰링부(180a)인 래비린스(labylinth) 씰을 형성한다.

참고로, 커버(180)가 외측 환원부(153)에 체결되는 방식은 다양하게 구현될 수 있지만, 본 실시예에서는 요철 맞물림 결합의 방식을 적용하고 있다.

발전부(200)는 컨베이어용 롤러(100)의 내부에서 베어링(130)의 내측으로 구비되는데, 롤러축(120)의 외주면으로 끼움 결합되는 마그넷 브릿지(magnet bridge)(210), 마그넷 브릿지(210)의 단부에 구비되는 복수의 마그넷(magnet)(250) 및 마그넷(220)과 서로 대향되며, 각각 동일한 거리로 이격 구비된 복수의 코일(250)로 이루어진다.

본 발명에서는 마그넷(220)으로 페라이트 마그넷(ferrite magnet)을 사용할 수 있으며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 마그넷 브릿지(210)의 외주면에 균등하게 복수로 구비된다.

그리고, 코일(250)은 컨베이어용 롤러(100)의 내측면에 마그넷(220)과 대응되도록 균등하게 복수로 구비된다.

제1표시기(310)는 전선(320)을 통하여 발전부(200)에 전기적으로 연결되어 컨베이어용 롤러(100)의 외부에 구비되는데, 상세하게는 도 6에 나타낸 바와 같이, 앤드캡(140)을 관통시켜 형성된 삽입구에 제1표시기(310)가 구비되도록 한다.

발전부(200)로부터 생성된 전기에너지는 교류 성분의 전기에너지로써 이를 정류시키는 정류부(미도시)가 포함된 회로기판(300)이 구비되며, 제1표시기(310) 및 발전부(200)는 회로기판(300)에 전기적으로 연결된다.

아울러, 컨베이어용 롤러(100)에는 발전부(200)로부터 전기에너지를 공급받아 구동되며 베어링(130)의 온도 및 롤러축(120)이 회전수를 측정하는 센서부(350)가 구비되며, 회로기판(300)에는 센서부(350)를 통하여 측정된 온도 및 회전수가 무선으로 전송되도록 하는 제1제어부(305)가 구비된다.

센서부(350)는 베어링(130)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(302), 롤러축(120)의 회전수를 측정할 수 있는 회전센서(303)일 수 있다.

그리고, 제1제어부(305)에는 센서부(350)를 통하여 측정된 베어링(130)의 온도 및 롤러축(120)의 회전수 데이터를 무선으로 전송시키기 위하여 제1안테나(330)가 연결된 제1송수신부(301)가 구비되며, 제1표시기(310)를 구동시키는 제1표시기 구동부(306)가 구비된다.

여기서, 제1안테나(330)는 앤드캡(140)과 하우징 부재(150) 사이에 구비되며, 도 6에 나타낸 바와 같이, 컨베이어용 롤러(100)의 측면으로 돌출될 수가 있다.

관제부(500)에는 컨베이어용 롤러(100)로부터 전송된 온도, 회전수에 따른 데이터를 전송받는 제2송수신부(501)와 제2송수신부(501)에 연결된 제2안테나(530)가 구비되며, 컨베이어용 롤러(100)의 상태를 표시하는 제2표시기(510) 및 제2표시기(510)를 구동시키는 제2표시기 구동부(506)가 구비된다.

그래서, 롤러축(120)이 회전하면 마그넷 브릿지(210) 및 마그넷(220)이 회전하게 되고, 마그넷(220)과 코일(250)이 자기적으로 상호 작용을 일으키면서 전기에너지를 생성하게 된다.

발전부(200)에서 생성된 전기에너지는 제1표시기(310)로 전달되면서, 미리 설정된 임계치를 넘으면 제1표시기(310)가 구동된다.

여기서, 제1표시기(310)는 전기에너지를 전달받아 발광을 하는 발광다이오드(LED) 또는 전구일 수 있으며, 그 외의 전기에너지를 전달받아 발광을 할 수 있는 부재이면 제1표시기(310)로 사용할 수가 있다.

따라서, 본 발명에서 미리 설정된 임계치는, LED가 빛을 발하기 시작할 때의 전기에너지 또는 전구가 빛을 발하기 시작할 때의 전기에너지의 크기가 될 수 있겠다.

따라서, 컨베이어용 롤러(100) 사용자는 제1표시기(310)가 구동되면, 컨베이어용 롤러(100)의 작동이 잘 이루어진다는 것을 멀리서도 알 수 있다. 반면에, 제1표시기(310)가 구동되지 않으면, 컨베이어용 롤러(100)의 작동이 잘 이루어지지 않는 등 고장이 발생하였다고 판단하여, 컨베이어용 롤러(100)의 작동을 중단시키고 수리하는 등의 조치를 취할 수 있다.

아울러, 센서부(350)를 통하여 측정된 베어링(130)의 온도, 롤러축(120)의 회전수 데이터는 제1송수신부(301) 및 제1안테나(330)를 통하여 관제부(500)로 전송되며, 관제부(500)에서는 제2안테나(530) 및 제2송수신부(501)를 통하여 베어링(130)의 온도, 롤러축(120)의 회전수 데이터를 전송받은 후 미리 설정된 온도 및 회전수를 제2제어부(505)를 통하여 비교되도록 한 후 컨베이어용 롤러(100)의 작동 상태가 제2표시기(510)에 차등 표시되도록 한다.

예를 들어, 컨베이어용 롤러(100)가 정상적으로 작동할 수 있는 베어링(130)의 온도범위가 80도 이하라고 설정되었다면, 센서부(350)를 통하여 측정되어 제2제어부(505)로 전달된 베이링(130)의 온도가 80도를 넘게 되면, 제2제어부(505)는 제2표시기(510)를 통하여 이를 알릴 수가 있다.

또한, 롤러축(120)의 회전수가 분당 200rpm 내지 300 rpm 일 때가 정상상태, 롤러축(120)의 회전수가 분당 100rpm 내지 200 rpm 일 때가 비 정상상태, 롤러축(120)의 회전수가 분당 100rpm 이하 일 때 컨베이어용 롤러(100)를 교체를 해야하는 상태라고 한다면, 센서부(350)를 통하여 측정되어 제2제어부(505)로 전달된 롤러축(120)의 회전수가 분당 200rpm 내지 300 rpm 일 때 제2제어부(505)는 제2표시기부(510)를 통하여 컨베이어용 롤러(100)가 정상상태라고 표시하고, 회전수가 분당 100rpm 내지 200 rpm 일 때 컨베이어용 롤러(100)가 비 정상상태라고 표시하고, 회전수가 분당 100rpm 이하 일 때 컨베이어용 롤러(100)를 교체해야 하는 상태라고 표시할 수가 있다.

관제부(500)에는 스피커(512) 및 스피커구동부(511)가 더 구비되며, 제2제어부(505)를 통하여 컨베이어용 롤러(100)가 비정상 상태로 작동하거나 또는 교체해야 할 상태라는 판단을 하게 되면 이를 스피커(512)를 통하여 경보음으로 출력되도록 할 수도 있다.

아울러, 컨베이어용 롤러(100)는 실질적으로 복수로 구비되어, 운송물이 적재되어 무한궤도 운동하는 벨트(600)의 하부에서 벨트(10)가 쳐지지 않도록 받쳐 주게 된다.

따라서, 각각의 컨베이어용 롤러(100)는, 제1송수신부(301)와 제1안테나(330)를 통하여 일측의 이웃하는 컨베이어용 롤러(100)로부터 온도 및 회전수를 전송받아 타측의 이웃하는 컨베이어용 롤러(100)로 전달시킬 수가 있으며, 이때, 바로 이웃하는 컨베이어용 롤러(100)와 데이터를 송수신할 뿐만 아니라, 하나 건너서까지도 즉, 이웃의 이웃하는 컨베이어용 롤러(100)와도 데이터를 송수신할 수 있다.

따라서, 바로 이웃하는 컨베이어용 롤러(100)가 고장 등의 이유로 데이터 전달이 불가능하게 되면, 이웃의 이웃하는 컨베이어용 롤러(100)를 통하여 데이터 전달이 가능해지는 것이다.

이렇게 하여, 각각의 컨베이어용 롤러(100)는 중계기 역할을 하면서 최종적으로 원격지의 관제부(500)로 데이터 전달이 되는 것이다.

참고로, 복수로 구비되는 컨베이어용 롤러(100)는 각각의 고유번호를 가질 수 있으며, 관제부(500)에서는 이 고유번호를 통하여, 어느 컨베이어용 롤러(100)가 작동 상태가 정상인지, 비정상인지 또는 교체해야 할 상태인지를 알 수가 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 컨베이어용 롤러 120: 롤러축
130: 베어링 200: 발전부
305: 제1제어부 350: 센서부
500: 관제부 505: 제2제어부

Claims (4)

1. 컨베이어용 롤러(100)의 내부에 구비되며, 롤러축(120)의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성시키는 발전부(200)와, 발전부(200)로부터 전기에너지를 공급받아 구동되며 베어링(130)의 온도 및 롤러축(120)의 회전수를 측정하는 센서부(350)와, 센서부(350)를 통하여 측정된 온도 및 회전수가 무선으로 전송되도록 하는 제1제어부(305)와, 상기 발전부(200)에 전기적으로 연결된 제1표시기(310)를 포함하여 이루어진 컨베이어용 롤러(100); 및 컨베이어용 롤러(100)로부터 전송된 온도 및 회전수와 미리 설정된 온도 및 회전수를 비교하여 컨베이어용 롤러(100)의 상태가 표시되도록 하는 제2제어부(505)를 포함하여 이루어진 관제부(500)를 포함하며;
   상기 발전부(200)는 롤러축(120)의 외주면에 결합되는 마그넷 브릿지(210), 마그넷 브릿지(210)의 단부에 구비되는 복수의 마그넷(220), 마그넷(220)과 서로 대향되며 각각 동일한 거리로 이격 구비된 복수의 코일(250)로 이루어지며; 제1표시기(310)는 전선(320)을 통하여 발전부(200)에 전기적으로 연결되며 앤드캡(140)을 관통시켜 형성된 삽입구에 구비되며; 컨베이어용 롤러(100)는 복수로 이루어지며, 각각의 컨베이어용 롤러(100)는 일측의 이웃하는 컨베이어용 롤러(100)로부터 온도 및 회전수를 전송받아 타측의 이웃하는 컨베이어용 롤러(100)로 전달시키며; 관제부(500)에는 회전수의 크기에 따라 컨베이어용 롤러(100)의 상태가 차등 표시되는 표시기(510)가 구비된 것을 특징으로 하는 컨베이어용 롤러의 원격고장진단 시스템.
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