KR101684653B1 - 진단 장치 - Google Patents

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KR101684653B1
KR101684653B1 KR1020150158466A KR20150158466A KR101684653B1 KR 101684653 B1 KR101684653 B1 KR 101684653B1 KR 1020150158466 A KR1020150158466 A KR 1020150158466A KR 20150158466 A KR20150158466 A KR 20150158466A KR 101684653 B1 KR101684653 B1 KR 101684653B1
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박병철
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주식회사 모원
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    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0285—Vibration sensors

Abstract

본 발명은 설비에 장착되며, 서로 다른 3개의 축 방향으로의 상기 설비의 각속도 및 가속도를 측정 가능하고, 상기 설비의 오일러 각도를 측정 가능하며, 상기 각속도 및 가속도를 이용하여 상기 설비의 상기 3개의 축 방향으로의 진동 및 진동 주파수를 측정 가능한 센서 유닛과, 상기 센서 유닛으로부터 상기 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 영상으로 출력 가능하고, 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 이용하여 상기 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단 가능한 컨트롤러를 포함하는 진단 장치로서, 설비에서 발생되는 진동을 측정하여 설비의 이상 여부 및 설비의 이상 발생 위치를 신속하게 진단 가능한 진단 장치가 제시된다.

Description

진단 장치{Diagnostic apparatus}
본 발명은 진단 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정이 진행되는 동안 설비에서 발생되는 진동을 측정하여 설비의 이상 여부 및 설비의 이상 발생 위치를 신속하게 진단 가능한 진단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정은 자동화된 제어 메커니즘에 의하여 실시되는 공정이다. 따라서, 공정 설비에서의 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 등은 다양한 형태의 로봇(Robot)에 의하여 수행되며, 예컨대 등록특허공보 제10-0742091호에는 반도체 웨이퍼 취급용 로봇이 제시되고 있다. 한편, 웨이퍼의 손상을 방지하기 위하여 로봇의 동작은 정밀하게 제어되어야 하며, 이를 위해 로봇의 동작이 실시간으로 진단되어야 함은 자명하다.
종래에는 예컨대 공개특허공보 제10-2006-0114472호에 제시되고 있는 바와 같이, 로봇의 진동을 모니터링하는 방식을 이용하여 로봇의 동작의 이상 여부를 진단하였다. 하지만, 상술한 공개특허공보에 제시되고 있는 종래의 방식으로는 로봇의 이상 발생 여부만을 진단 가능하였으며, 로봇의 세부적인 손상 위치에 대한 정밀하고 신속한 진단은 불가능하였다.
KR 10-0742091 B1 KR 10-2006-0114472 A
본 발명은 공정이 진행되는 동안 설비의 오일러 각도를 측정하여 설비의 자세 및 자세의 틀어짐 여부를 신속하게 진단할 수 있는 진단 장치를 제공한다.
본 발명은 공정이 진행되는 동안 설비의 진동을 측정하여 설비의 이상 여부를 신속하게 진단할 수 있는 진단 장치를 제공한다.
본 발명은 공정이 진행되는 동안 설비의 진동 주파수를 측정하여 설비의 이상 발생 위치를 신속하게 진단할 수 있는 진단 장치를 제공한다.
본 발명은 공정이 진행되는 동안 설비의 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 측정 및 기록하여 설비의 진단 이력을 추적 가능한 진단 장치를 제공한다.
본 발명은 휴대 및 사용이 편리하고, 다양한 설비를 진단 가능한 진단 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 진단 장치는, 설비에 장착되며, 서로 다른 3개의 축 방향으로의 상기 설비의 각속도 및 가속도를 측정 가능하고, 상기 설비의 오일러 각도를 측정 가능하며, 상기 각속도 및 가속도를 이용하여 상기 설비의 상기 3개의 축 방향으로의 진동 및 진동 주파수를 측정 가능한 센서 유닛; 및 상기 센서 유닛으로부터 상기 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 영상으로 출력 가능하고, 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 이용하여 상기 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단 가능한 컨트롤러;를 포함한다.
상기 센서 유닛은, 상기 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 측정 가능한 MEMS 진동 센서; 상기 설비의 방위를 측정 가능한 지자기 센서; 상기 MEMS 진동 센서로부터 상기 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 상기 컨트롤러로 송신 가능하고, 상기 컨트롤러로부터 수신되는 제어 신호를 상기 MEMS 진동 센서로 출력 가능하며, 상기 지자기 센서로부터 상기 방위를 입력받아 상기 컨트롤러로 송신 가능하고, 상기 컨트롤러로부터 수신되는 상기 제어 신호를 상기 지자기 센서로 출력 가능한 무선 통신부 및 유선 통신부;를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 무선 통신부 및 유선 통신부와 각각 통신 가능한 메인 통신부; 및 상기 메인 통신부와 연결되며, 상기 MEMS 진동 센서 및 지자기 센서의 캘리브레이션을 위한 상기 제어 신호를 출력하는 센서 제어부; 상기 메인 통신부로부터 상기 설비의 상기 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장되는 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수 중 적어도 하나를 선택하여 영상으로 출력하는 디스플레이; 및 상기 디스플레이로 출력되는 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수의 출력 방식 및 출력 범위를 결정하는 디스플레이 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 저장부로부터 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 기 설정된 기준 오일러 각도, 기준 진동 및 기준 진동 주파수와 대비하여 상기 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단하는 상태 판단부; 및 상기 상태 판단부로부터 상기 설비의 틀어짐 정보, 이상 상태 정보 및 이상 발생 위치 정보를 입력받아 상기 디스플레이에 위치 틀어짐 신호, 이상 신호 및 이상 발생 위치를 출력하는 알림부;를 포함할 수 있다.
기 설정된 상기 기준 진동은 제1 기준 진동 및 상기 제1 기준 진동보다 큰 값을 가지는 제2 기준 진동을 포함하고, 상기 상태 판단부는 상기 설비의 진동이 상기 제1 기준 진동 이상일 경우 상기 설비를 제1 이상 상태로 판단하여 상기 알림부로 상기 설비의 제1 이상 상태 정보를 출력하고, 상기 설비의 진동이 상기 제2 기준 진동 이상일 경우 상기 설비를 제2 이상 상태로 판단하여 상기 알림부로 상기 설비의 제2 이상 상태 정보를 출력하며, 상기 알림부는 상기 제1 이상 상태 정보를 입력받는 경우 상기 디스플레이에 제1 이상 신호를 출력하고, 상기 제2 이상 상태 정보를 입력받는 경우 상기 디스플레이에 제2 이상 신호를 출력할 수 있다.
상기 상태 판단부는 상기 설비의 진동 주파수가 상기 기준 진동 주파수의 범위 내에 포함되지 않는 경우 상기 기준 진동 주파수의 범위에 포함되지 않는 상기 설비의 진동 주파수의 특정 주파수에 대응되는 상기 설비의 특정 위치를 이상 발생 위치로 판단하여 상기 알림부로 상기 설비의 이상 발생 위치 정보를 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 공정이 진행되는 동안 설비로부터 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 측정 가능하고, 측정되는 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 기준 오일러 각도, 기준 진동 및 기준 진동 주파수와 대비하여 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 신속하게 진단 가능하다. 또한, 설비로부터 측정되는 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 저장 가능하고, 저장된 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 이용하여 설비의 진단 이력을 생성 및 관리 가능하다. 이로부터 설비의 동작특성을 실시간 및 특정 기간별로 용이하게 모니터링 가능하고, 이에 설비의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 진단 장치는 진단하고자 하는 각종 설비에 장착되어 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 측정 가능한 센서 유닛을 구비하고, 상기의 센서 유닛과 무선 및 유선 통신하며 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 선택적으로 디스플레이 가능하고, 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 사용자에게 신속하게 경고할 수 있는 컨트롤러를 구비하여, 사용자의 휴대 및 사용이 편리하고, 설비의 다양한 진단이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 유닛의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러의 디스플레이에서 설비의 진동 및 진동 주파수가 출력되는 상태를 촬영한 사진이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치로 설비의 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치로 설비를 진단하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면은 실시 예를 설명하기 위하여 크기가 과장될 수 있고, 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 유닛의 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러의 블록도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러의 디스플레이에서 설비의 진동 및 진동 주파수가 출력되는 상태를 촬영한 사진이다. 여기서, 도 4(a)는 디스플레이에서 설비의 진동이 시간 영역에서의 그래프로 출력되는 상태를 촬영한 사진이고, 도 4(b)는 디스플레이에서 설비의 진동 주파수가 주파수 영역에서의 그래프로 출력되는 상태를 촬영한 사진이다.
본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치는 공정이 진행되는 동안 설비의 상태를 실시간으로 진단 가능하도록 제공되는 진단 장치이며, 상세하게는 가동 중인 설비의 진동 및 자세(또는 위치)의 이상 여부를 실시간으로 진단 가능하도록 제공되는 장치이다. 여기서, 상기의 설비는 다양한 공정을 수행하는 각종 기계 설비일 수 있고, 예컨대 반도체 제조 공장에 구비되는 기판 이송용 로봇일 수 있다. 물론 설비는 상술한 바에 한정되지 않으며, 다양한 구조의 각종 기계 설비일 수 있다.
상기의 설비가 정상 상태에서 가동되는 동안 설비를 구성하는 각 기계요소 예컨대 부품들은 서로 다른 진동수로 일정하게 진동하나, 설비를 구성하는 각 기계요소들 중 특정 기계요소가 손상되면, 손상된 특정 기계요소에 대응되는 특정 진동수의 진폭이 불규칙하게 변한다. 따라서, 본 실시 예에 따른 진단 장치는 설비의 진동을 측정하고, 측정되는 진동의 주파수를 분석하여 설비의 특정 기계요소의 손상 여부를 정밀하게 진단 가능하다.
또한, 상기의 설비가 정상적으로 가동되는 상태에서는 설비의 동작특성(또는, 설비의 움직임)이 목적하는 동작특성으로 일정하게 제어되나, 설비를 구성하는 각 기계요소들 중 특정 기계요소가 손상되면, 특정 기계요소에 대응하는 설비의 동작특성이 달라지게 되어 설비의 자세(또는 위치)가 불규칙하게 틀어진다. 따라서, 본 실시 예에 따른 진단 장치는 설비의 오일러 각도를 측정하고, 이로부터 설비의 자세 및 자세의 틀어짐 여부를 진단하여 설비의 특정 기계요소의 손상에 따른 설비의 동작특성의 변화를 정밀하게 진단 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치는 설비의 특정 기계요소의 손상 여부를 진단하여 설비의 이상 발생 위치 정보를 제공 가능하고, 설비의 자세 및 자세의 틀어짐 여부를 진단하여 그 정보를 제공 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치는 설비의 진동 및 자세를 함께 진단하고, 그 결과를 함께 제공하여, 진단의 신뢰성 및 진단되는 정보의 활용도를 종래보다 향상시킬 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치의 구성을 설명한다. 진단 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 설비에 장착되어 설비의 각종 움직임을 측정하는 센서 유닛(100) 및 센서 유닛(100)과 무선 통신 및 유선 통신 중 적어도 하나의 통신 방식으로 연결되는 컨트롤러(200)를 포함한다. 이때, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기의 진단 장치는 컨트롤러(200)에 저장된 진단 이력의 백업 및 컨트롤러(200)의 원격 제어가 가능하도록, 설비의 메인 시스템(미도시)과 근거리 통신망 예컨대 이더넷 방식으로 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 센서 유닛(100)은 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 측정 가능한 MEMS 진동 센서(110), 설비의 방위를 측정 가능한 지자기 센서(120), MEMS 진동 센서(110)로부터 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 컨트롤러(200)로 송신 가능하고, 지자기 센서(120)로부터 설비의 방위를 입력받아 컨트롤러(200)로 송신 가능하며, 컨트롤러(200)로부터 수신되는 제어 신호를 MEMS 진동 센서(110) 및 지자기 센서(120)로 출력 가능한 무선 통신부(130) 및 유선 통신부(140)를 포함할 수 있다.
MEMS(microelectromechanical systems) 진동 센서(110)는 예컨대 MEMS 자이로 센서, MEMS 가속도 센서 및 각종 논리 회로 칩이 내장되어 형성된 진동 센서일 수 있다. MEMS 진동 센서(110)는 MEMS 자이로 센서 및 MEMS 가속도 센서를 이용하여 설비의 각속도 및 가속도를 측정할 수 있다. 이때, 측정되는 설비의 각속도는 설비의 동작이 특정되는 임의의 공간에서의 직교 좌표계의 서로 다른 3개의 축 예컨대 x축, y축 및 z축 방향으로의 회전 예컨대 x축 회전(R), Y축 회전(P) 및 z축 회전(Y) 각각에 대한 각속도일 수 있다. 그리고, 측정되는 설비의 가속도는 상술한 직교 좌표계의 서로 다른 3개의 축 예컨대 x축, y축 및 z축 각각에 대한 가속도일 수 있다. MEMS 진동 센서(110)는 다양한 필터 예컨대 확장 칼만 필터(extended kalman filter, EKF)가 내장된 각종 논리 회로 칩을 이용하여 예컨대 설비의 각속도를 적분하여 얻어지는 설비의 자세 값을 설비의 가속도를 적분하여 얻어지는 자세값으로 보정하는 방식으로 설비의 오일러 각도를 측정 가능하다. 또한, MEMS 진동 센서(110)는 내장된 각종 논리 회로 칩을 이용하여 설비의 각속도 및 가속도를 적분하여 상술한 설비의 서로 다른 3개의 축 방향으로의 회전운동 및 병진운동 각각에 대한 진동을 측정 가능하다. 마지막으로 MEMS 진동 센서(110)는 고속 푸리에 변환(FFT) 알고리즘이 내장된 각종 논리 회로 칩을 이용하여 측정되는 설비의 진동으로부터 설비의 진동 주파수를 측정 가능하다.
MEMS 진동 센서(110)에 의하여 측정되는 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수는 컨트롤러(200)로 전송되어 설비의 진단 및 관리에 활용될 수 있다. 한편, MEMS 진동 센서(110)는 후술하는 센서 제어부(220)로부터 캘리브레이션을 위한 제어 신호를 입력받을 수 있고, 이에 MEMS 진동 센서(110)의 MEMS 자이로 센서 및 MEMS 가속도 센서는 캘리브레이션될 수 있다.
지자기 센서(120)는 설비에 대한 지자기의 방향을 측정하여 설비의 방위를 측정하는 센서로서, 지자기 센서(120)로부터 측정되는 설비의 방위를 이용하여 측정하는 대상 예컨대 설비의 수평 및 수평 각을 획득 가능하다. 즉, 본 실시 예에서는 센서 유닛(100)에 지자기 센서(120)가 구비됨으로써, 측정하고자 하는 설비 로봇의 레벨(또는, 수평)을 측정 가능하다.
한편, 지자기 센서(120)는 후술하는 센서 제어부(220)로부터 캘리브레이션을 위한 제어 신호를 입력받을 수 있고, 이에 지자기 센서(120)는 캘리브레이션될 수 있다.
무선 통신부(130) 및 유선 통신부(140)는 표준화된 통신 프로토콜에 따른 무선 통신 및 유선 통신 기능을 각각 수행하는 구성부이다. 무선 통신부(130) 및 유선 통신부(140)는 MEMS 진동 센서(110) 및 지자기 센서(120)로부터 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동, 진동 주파수 및 방위를 입력받아 컨트롤러(200)로 전달 가능하다. 또한, 컨트롤러(200)로부터 센서 캘리브레이션을 위한 제어신호를 입력받아 MEMS 진동 센서(110) 및 지자기 센서(120)로 전달 가능하다. 이를 위해, 무선 통신부(130)에는 소정 주파수 대역 예컨대 2.4GHz 대역의 무선 안테나 및 무선 안테나와 연결되어 송수신되는 신호를 변조, 복조, 변환 및 증폭하는 송수신기가 구비될 수 있으며, 유선 통신부(140)에는 마이크로유에스비(Micro USB) 커넥터 및 마이크로유에스비 커넥터와 연결되어 송수신되는 신호를 변조, 복조, 변환 및 증폭하는 송수신기가 구비될 수 있다. 한편, 유선 통신부(140)의 마이크로유에스비 커넥터는 센서에서 측정되는 값들을 컨트롤러(200)로 전송하는 접속 단자로서 이용될 뿐만 아니라, 후술하는 전원 공급부에 연결되어 전원 공급부에 외부 전원을 공급하는 충전 단자로서 이용될 수 있다.
한편, 센서 유닛(100)에는 소정의 회로 기판(미도시) 및 케이스(미도시)가 구비될 수 있으며, 상술한 MEMS 진동 센서(110), 지자기 센서(120), 무선 통신부(130) 및 유선 통신부(140)는 회로 기판에 장착되고, 회로 기판은 케이스(미도시)에 내장되어 보호될 수 있다. 또한, 센서 유닛(100)의 회로 기판에는 센서 유닛(100)의 각 구성부로 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시) 예컨대 리튬 폴리머 전지가 장착될 수 있고, 전원 공급부는 유선 통신부(140)의 마이크로유에스비 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 센서 유닛(100)의 회로 기판에는 센서 유닛(100)의 각 구성부들에 연결되어 각 구성부들의 작동 상태를 표시하는 작동 상태 표시부 예컨대 발광다이오드(LED)가 마련될 수 있다. 상세하게는 회로 기판에는 전원 공급부에 연결되어 전원 공급부의 충전 및 작동 상태를 표시하는 제1 작동 상태 표시부가 마련될 수 있고, 무선 통신부(130)와 연결되어 무선 통신 상태를 표시하는 제2 작동 상태 표시부가 마련될 수 있다.
상술한 바와 같이 형성되는 센서 유닛(100)은 설비에 장착되어 서로 다른 3개의 축 방향으로의 설비의 각속도 및 가속도를 각각 측정하고, 설비의 각속도 및 가속도로부터 설비의 오일러 각도를 측정하며, 측정된 각속도 및 가속도를 이용하여 서로 다른 3개의 축 방향으로의 설비의 진동 및 진동 주파수를 측정하고, 측정된 값들을 컨트롤러(200)로 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치의 컨트롤러(200)로 설비의 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 여기서, 도 5는 설비에서 측정되는 진동과 진단 장치에 기 입력된 기준 진동들 사이의 관계를 살펴보기 위한 그래프이며, 도 6(a)는 설비에서 측정되는 각 축 방향으로의 진동들 중 어느 하나의 진동 주파수를 도시한 그래프이고, 도 6(b)는 설비에서 측정되는 상술한 진동 주파수에 대응하는 설비의 기준 주파수와 설비에서 측정되는 진동 주파수를 대비하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여, 컨트롤러(200)를 설명한다. 컨트롤러(200)는 센서 유닛(100)으로부터 출력되는 측정 값들을 이용하여 설비를 진단하고 그 결과를 출력하도록 제공되는 예컨대 단말기기로서, 상세하게는, 센서 유닛(100)으로부터 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 영상으로 출력하고, 설비의 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 이용하여 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단할 수 있다. 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치에 대한 판단 결과는 컨트롤러(200)에 구비된 디스플레이(240)에 출력되며, 이로부터 설비의 상태를 실시간으로 진단 및 관리 가능하다.
도 3을 참조하면, 컨트롤러(200)에는 메인 통신부(210), 센서 제어부(220), 저장부(230), 디스플레이(240), 디스플레이 제어부(250), 상태 판단부(260) 및 알림부(270)가 구비될 수 있다.
메인 통신부(210)는 센서 유닛(100)의 무선 통신부(130) 및 유선 통신부(140)와의 통신 기능을 수행하며, 무선 통신부(130) 및 유선 통신부(140)에 대응되도록 구성될 수 있다. 예컨대 메인 통신부(210)에는 무선 안테나, 마이크로유에스비 커넥터 및 송수신기가 구비될 수 있다.
센서 제어부(220)는 메인 통신부(210)와 연결되며, MEMS 진동 센서(110) 및 지자기 센서(120)의 캘리브레이션을 위한 제어 신호를 출력하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 상술한 캘리브레이션은 MEMS 진동 센서(110)와 지자기 센서(120)를 측정하고자 하는 설비 또는 대상을 위해 기준점 예컨대 0점을 조정 해주는 것을 의미하며, MEMS 진동 센서(110) 및 지자기 센서(120)는 캘리브레이션됨에 따라 기준점 또는 시작점이 조정되어 측정하는 대상의 상기의 측정값들을 정확히 알게 될 수 있다. 이를 위하여 센서 제어부(220)에는 센서 제어 어플리케이션이 내장된다. 센서 제어 어플리케이션은 예컨대 MEMS 진동 센서(110) 및 지자기 센서(120)의 캘리브레이션을 위한 각각의 명령어가 입력될 수 있는 센서 설정 페이지를 포함할 수 있다. 센서 설정 페이지는 디스플레이(240)에 출력 가능하며, 이를 위해 센서 제어 어플리케이션과 후술하는 디스플레이 제어부(250)의 설비 진단 어플리케이션은 서로 연동될 수 있다. 센서 제어 어플리케이션의 센서 설정 페이지에 상술한 캘리브레이션을 위한 각각의 명령어가 입력되는 경우, 각각의 명령어에 대응하는 제어 신호가 각각 생성될 수 있다. 생성된 제어 신호는 메인 통신부(110)로 출력되고, 이어서, 센서 유닛(100)으로 송신될 수 있다. 여기서, 상기의 캘리브레이션을 위한 각각의 명령어는 MEMS 자이로 센서의 x-y-z축에 대한 캘리브레이션 실시를 위한 제1 명령어, MEMS 가속도 센서의 x-y-z축에 대한 캘리브레이션 실시를 위한 제2 명령어, MEMS 자이로 센서 및 MEMS 가속도 센서(120)의 x-y-z축에 대한 캘리브레이션을 함께 실시하기 위한 제3 명령어, 지자기 센서(120)의 x-y축에 대한 캘리브레이션 실시를 위한 제4 명령어, 지자기 센서(120)의 z축에 대한 캘리브레이션 실시를 위한 제5 명령어를 포함할 수 있다.
저장부(230) 예컨대 메모리 칩은 메인 통신부(210)로부터 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수 정보를 입력받아 저장한다. 또한, 저장부(230)는 후술하는 상태 판단부(240)에서 판단되는 설비의 비틀림 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치 정보를 입력받아 저장한다. 저장부(230)에 저장되는 상술한 정보들은 설비의 진단 이력 데이터베이스를 형성하며, 디스플레이 제어부(250)의 제어에 의하여 선택적으로 디스플레이(240)에 출력된다. 이에 따라, 진단 장치는 설비의 진단 이력을 용이하게 생성 및 관리 할 수 있으며, 생성된 설비의 진단 이력은 설비의 예방 정비에 활용된다.
디스플레이(240)는 디스플레이 제어부(250)를 통하여 센서 제어부(220), 저장부(230) 및 상태 판단부(260)와 연결되며, 디스플레이 제어부(250)의 제어에 의하여 저장부(230)에 저장되는 설비의 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수 중 적어도 하나를 선택하여 영상으로 출력한다. 이때, 출력되는 영상은 그래프 형태로 출력될 수 있다. 예컨대 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 디스플레이(240)는 설비로부터 측정되는 서로 다른 복수의 축 방향으로의 진동을 시간 영역에서의 그래프로 출력할 수 있다. 이때 출력되는 진동은 설비의 각속도로부터 측정되는 설비의 회전 움직임에 대한 각각의 축 방향으로의 진동일 수 있고, 설비의 가속도로부터 측정되는 설비의 병진 움직임에 대한 각 축 방향으로의 진동일 수 있다. 또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 디스플레이(240)는 설비로부터 측정되는 서로 다른 복수의 축 방향으로의 진동 주파수를 주파수 영역에서의 그래프로 출력할 수 있다. 또는, 출력되는 영상은 텍스트의 형태로 출력될 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 디스플레이(240)는 설비로부터 측정되는 서로 다른 복수의 축 방향으로의 설비의 진동을 각각 소정의 데시벨 값 즉, 소정의 숫자로 출력할 수 있고, 설비의 자세를 소정의 오일러 각도 값 즉, 숫자로 출력할 수 있다. 이와 같이 디스플레이(240)에 설비의 진단 결과가 출력됨에 따라 설비의 상태를 용이하게 모니터링 할 수 있어 설비를 안정적으로 운용할 수 있다.
디스플레이 제어부(250)는 디스플레이(240)로 출력되는 설비의 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수의 출력 방식 및 출력 범위를 결정한다. 여기서 출력 방식은 설비의 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수 중 선택되는 어느 하나가 그래프 형태 또는 텍스트 형태로 출력되는 것을 의미한다. 또한, 출력 범위는 그래프 형태로 출력되는 설비의 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수 각각의 그래프 축의 스케일을 의미한다.
디스플레이(240)로 출력되는 설비의 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수의 출력 방식 및 출력 범위를 결정하기 위하여, 디스플레이 제어부(250)에는 설비 진단 어플리케이션이 내장될 수 있다. 설비 진단 어플리케이션은 메인 페이지, 메인 페이지에 연결된 복수개의 설정 페이지 및 정보 출력 페이지를 포함할 수 있다. 메인 페이지는 도면으로 도시하지는 않았으나, 출력 방식 설정 버튼과, 통신 채널 설정 버튼과, 진단 이력 관리 버튼과, 시간 및 요일 설정 버튼과, 정보 출력 페이지 전환 버튼을 포함할 수 있고, 추가하여, 터치 감도 조절 버튼을 포함할 수 있다.
메인 페이지의 출력 방식 설정 버튼을 클릭하면 제1 출력 방식 설정 페이지로 전환된다. 제1 출력 방식 설정 페이지는 자이로스코프 모드 버튼과, 가속도 모드 버튼과, 오일러 각도 모드 버튼과, 페스트 푸리에 트렌스퍼 모드 버튼을 포함한다. 각각의 버튼을 클릭하면 제2 출력 방식 설정 페이지로 전환되고, 제2 출력 방식 설정 페이지는 그래프 모드 버튼과 텍스트 모드 버튼을 포함한다. 예를 들어 설명하면, 제1 출력 방식 설정 페이지에서 가속도 모드 버튼을 클릭한 후, 제2 출력 방식 설정 페이지에서 그래프 모드 버튼을 클릭하는 경우, 후술하는 정보 출력 페이지에는 서로 다른 복수의 축 방향으로의 설비의 가속도로부터 측정되는 설비의 실시간 또는 특정 시간대의 진동 정보가 그래프로 출력된다. 이때, 그래프의 각 간선은 예컨대 도 4(a)에 도시된 바와 같이 서로 다른 색으로 구분되어 출력된다. 메인 페이지의 통신 채널 설정 버튼을 클릭하면 센서 유닛(100)과 컨트롤러(200) 간의 통신 채널 값을 입력 가능한 통신 채널 설정 페이지로 전환된다. 입력되는 통신 채널 값은 사용자가 목적하는 채널 값에 대응하여 다양할 수 있다.
메인 페이지의 진단 이력 관리 버튼을 클릭하면 제1 진단 이력 관리 페이지로 전환되며, 제1 진단 이력 관리 페이지는 전체 데이터 삭제 버튼과, 진단 이력 보기 버튼을 포함할 수 있다. 전체 데이터 삭제 버튼을 클릭하면, 저장부(230)에 입력된 진단 이력 데이터베이스 정보가 삭제된다. 즉, 사용자는 필요에 따라 저장부(230)를 초기화 시킬 수 있다. 진단 이력 보기 버튼을 클릭하면 진단 이력 출력 페이지로 전환된다. 이때, 진단 이력 출력 페이지의 하부 영역에는 시간 및 날짜 입력 버튼이 활성화되며, 시간 및 날짜 입력 버튼을 이용하여 설비의 진단 이력을 보고자 하는 특정 날짜 및 시간의 진단 정보를 볼 수 있다. 한편, 진단 이력 출력 페이지에서 출력되는 정보는 상술한 제1 및 제2 출력 방식 설정 페이지에서 설정된 출력 방식에 따라 출력된다. 메인 페이지의 시간 및 요일 설정 버튼을 클릭하면 컨트롤러(200)의 기준 시간 및 요일을 사용자가 목적하는 시간 및 요일로 설정 가능한 시간 및 요일 설정 페이지로 전환된다. 입력되는 시간 및 요일은 사용자가 요구하는 시간 및 요일에 대응하여 다양할 수 있다.
메인 페이지의 정보 출력 페이지 전환 버튼을 클릭하면 정보 출력 페이지로 전환되며, 정보 출력 페이지에는 상술한 상술한 제1 및 제2 출력 방식 설정 페이지에서 설정된 출력 방식에 따라 설비의 진단 정보가 실시간으로 출력된다. 이때, 정보 출력 페이지에 그래프 형태의 정보가 출력되는 경우 정보 출력 페이지의 하단에는 그래프 축의 스케일을 조절 가능한 스케일 조절 버튼이 활성화될 수 있다. 스케일 조절 버튼은 가로 축 스케일 조절 버튼과 세로 축 스케일 조절 버튼을 포함할 수 있다. 예컨대 가로 축 조절 버튼을 이용하여 출력되는 그래프의 시간 축 또는 주파수 대역 축의 스케일을 조절할 수 있고, 세로 축 조절 버튼을 이용하여 출력되는 그래프의 진폭 축 또는 각도 축의 스케일을 조절할 수 있다. 또한, 정보 출력 페이지의 일측에는 정보 입력 버튼이 활성화될 수 있다. 정보 입력 버튼을 클릭하면, 제1 및 제2 기준 진동을 입력할 수 있는 정보 입력 페이지로 전환될 수 있고, 정보 입력 페이지를 통하여 입력되는 제1 및 제2 기준 진동은 상태 판단부(260)의 설비 진단에 활용된다.
메인 페이지의 터치 감도 조절 버튼을 클릭하면 터치 감도 조절 페이지로 전환되며, 터치 감도 조절 페이지를 소정 시간 동안 설정된 횟수로 터치하는 방식으로 터치 감도를 조절할 수 있다. 한편, 터치 감도를 조절하는 방식은 현재 다양하게 구현되어 있으므로 그 설명을 생략한다.
상술한 복수개의 설정 페이지 및 정보 출력 페이지에는 메인 페이지로 전환될 수 있는 복귀 버튼이 활성화되어 있고, 메인 페이지에는 센서 설정 페이지로 전환될 수 있는 센서 제어 버튼이 활성화 되어 있어 그 조작이 편리하다.
상태 판단부(260)는 저장부(230)로부터 설비의 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 기 설정된 기준 오일러 각도, 기준 진동 및 기준 진동 주파수와 대비하여 상기 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단할 수 있으며, 상세하게는 다음과 같다.
상태 판단부(260)는 설비의 오일러 각도가 기준 오일러 각도의 범위 내에 포함되지 않는 경우 설비를 틀어짐 상태로 판단하여 알림부(270)로 상기 설비의 틀어짐 정보를 출력할 수 있다. 또한, 상태 판단부(260)는 설비의 오일러 각도가 기준 오일러 각도의 범위 내에 포함되는 경우 설비를 정위치 상태로 판단하여 상기 알림부로 상기 설비의 정위치 정보를 출력할 수 있다. 여기서, 기 설정된 기준 오일러 각도는 설비가 정상 상태에서 동작 중일 때의 설비의 목적하는 자세에 따른 오일러 각도를 의미하며, 소정의 범위로 주어질 수 있다. 예컨대 설비로 기판 이송용 로봇이 예시되는 경우의 기준 오일러 각도는 기판 이송용 로봇을 제어하는 공정 제어 시스템 상에 프로그램된 기판 이송용 로봇의 자세에 따른 오일러 각도의 소정 범위일 수 있다.
상태 판단부(260)는 설비의 진동이 제1 기준 진동 미만일 경우 설비를 정상 상태로 판단하여 알림부(270)로 설비의 정상 상태 정보를 출력하며, 설비의 진동이 제1 기준 진동 이상 제2 기준 진동 미만일 경우 설비를 제1 이상 상태로 판단하여 알림부(270)로 설비의 제1 이상 상태 정보를 출력하고, 설비의 진동이 제2 기준 진동 이상일 경우 설비를 제2 이상 상태로 판단하여 알림부(270)로 설비의 제2 이상 상태 정보를 출력할 수 있다.
예컨대 설비가 가동되는 동안, 설비의 특정 기계요소가 손상되거나, 또는 설비에 가해지는 외부 충격 등의 외란에 의하여 도 5에 도시된 바와 같이, 설비로부터 측정되는 진동이 t0 시점에서의 진동보다 증가되어 t1 시점에서 제1 기준 진동보다 커질 수 있고, 진동 증가 원인이 해결되지 않는 경우 설비로부터 측정되는 진동이 t2 시점에서 제2 기준 진동보다 커질 수 있다. 이와 같은 경우, 상태 판단부(260)는 t1 시점에서 알림부(270)로 제1 이상 상태 정보를 출력하고, t2 시점에서 제2 이상 상태 정보를 출력한다.
여기서 제1 기준 진동은 설비가 정상 상태에서 반복 운용 시에 설비로부터 측정되는 정상 진동 값의 범위보다 큰 소정의 값을 가지는 진동이며, 제1 기준 진동과 설비의 정상 상태에서의 정상 진동의 차이는 설비의 특성에 대응하여 작업자가 적절하게 설정 및 입력할 수 있다. 설비가 제1 기준 진동 이상으로 진동되는 경우에는 설비의 운용에 주의가 요구된다. 그리고, 제2 기준 진동은 제1 기준 진동보다 큰 소정의 값을 가지는 진동이며, 제2 기준 진동과 제1 기준 진동의 차이는 설비의 특성에 대응하여 작업자가 적절하게 설정 및 입력할 수 있다. 설비가 제2 기준 진동 이상으로 진동되는 경우에는 설비의 운용 시 설비의 손상 또는 마모가 정상 상태에서의 설비의 손상 또는 마모의 진행 속도보다 빠르게 진행될 수 있어 설비의 신속한 정비가 요구된다.
상태 판단부(260)는 설비의 진동 주파수의 진폭이 기준 진동 주파수의 기준 진폭 범위 내에 포함되지 않는 경우 기준 진동 주파수의 범위에 포함되지 않는 설비의 진동 주파수의 특정 주파수(또는 특정 진동수)에 대응되는 설비의 특정 위치를 이상 발생 위치로 판단하여 알림부(270)로 설비의 이상 발생 위치 정보를 출력할 수 있다. 여기서, 기준 진동 주파수는 설비가 정상 상태에서 운용 시에 설비로부터 측정되는 진동의 주파수이며, 소정 범위의 진폭을 가지는 주파수들로 주어질 수 있다. 이때, 설비의 기준 진동 주파수들에 포함되는 각각의 주파수는 각각 설비의 특정 기계요소에 대응되며, 이는 각 기계요소의 물성, 형상 및 구조로부터 계산되어지거나, 진동 실험을 통하여 획득 가능한 정보이다. 상술한 기준 진동 주파수 및 각 기준 진동 주파수의 주파수 대역(또는, 진동수)에 각각 대응되는 설비의 기계요소에 관한 정보는 센서 유닛이 장착된 설비를 제어하는 메인 시스템으로부터 전송받아 저장부(230)에 저장될 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여, 설비의 진동 주파수로부터 설비의 이상 발생 위치를 판단하는 과정을 설명한다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이 설비로부터 측정되는 진동 주파수는 예컨대 진동수(f)별로 다양한 진폭(A)을 가진다. 설비의 특정 기계요소의 손상 또는 설비에 가해지는 불규칙한 외력 등의 외란에 의하여 설비의 동작이 달라지는 경우 이에 대응하는 특정 진동수의 진폭이 달라지게 된다. 도 6(b)를 보면, 실선으로 도시되고 있는 설비에서 측정된 진동 주파수와, 점선으로 도시되고 있는 기준 진동 주파수가 특정 주파수(또는 진동수)(fa)에서 진폭이 달라지는 것을 볼 수 있다. 이때 특정 주파수(fa)에 대응하는 설비의 특정 기계요소가 손상되었다고 판단하여, 특정 기계요소의 위치 정보를 설비의 이상 발생 위치정보로서 출력한다.
알림부(270)는 상태 판단부(260)로부터 설비의 틀어짐 정보, 이상 상태 정보 및 이상 발생 위치 정보를 입력받아 디스플레이(240)에 위치 틀어짐 신호, 이상 신호 및 이상 발생 위치를 출력한다. 여기서, 설비의 틀어짐 정보는 서로 다른 복수의 축 방향 각각에 대한 설비의 틀어짐 정보를 의미한다. 예를 들면, 설비의 틀어짐 정보는 x축 방향으로 병진 이동하는 설비의 x축 방향에 대한 위치 틀어짐 정보일 수 있고, z축 방향을 중심으로 회전 이동하는 설비의 z축 방향에 대한 위치의 틀어짐 정보일 수 있다. 또한, 상술한 이상 신호는 단계적으로 출력되는 복수개의 이상 신호일 수 있고, 본 실시 예에서는 제1 이상 신호와 제2 이상 신호를 포함하는 이상 신호를 예시한다. 즉, 알림부(270)는 상태 판단부(260)로부터 제1 이상 상태 정보를 입력받는 경우 디스플레이(240)에 제1 이상 신호를 출력하고, 제2 이상 상태 정보를 입력받는 경우 디스플레이(240)에 제2 이상 신호를 출력한다. 한편, 알림부(270)는 디스플레이(240)에 상술한 신호들을 출력함과 동시에, 각 신호들에 각각 대응되는 신호음을 생성하여 출력할 수 있으며, 이를 위해 알림부(270)에는 음성 형태의 안내 정보를 출력 가능한 오디오 처리부(미도시) 예컨대 스피커가 구비될 수 있다.
한편, 진단 장치는 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 입력부는 센서 제어부(220)의 센서 제어 어플리케이션 및 디스플레이 제어부(250)의 설비 진단 어플리케이션의 각 설정 페이지에 숫자 또는 문자 정보(또는, 명령어)를 입력 가능하고, 각 설정 페이지의 기능 버튼을 클릭 가능하다. 이로부터 센서 제어 어플리케이션 및 설비 진단 어플리케이션의 각종 기능들을 설정 가능하다. 예컨대 입력부는 숫자 키, 문자 키 및 터치 패드를 포함하는 다양한 입력 장치(input device)일 수 있으며, 컨트롤러(200)와 일체형으로 구성될 수 있고, 별도로 구성되어 메인 통신부(210)를 통하여 컨트롤러(200)와 연결될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 입력부와 디스플레이(240)가 결합되어 일체형으로 형성되는 터치 패널 방식의 디스플레이(240) 및 입력부를 예시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치로 설비를 진단하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 이하에서는, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치가 적용되는 설비의 진단 방법을 설명하며, 이때, 상술한 진단 장치의 상세한 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간단히 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치를 이용하여 설비를 진단하는 진단 방법은 정지된 설비에 센서 유닛(100)을 장착한 후, 설비가 작동되는 동안 센서 유닛을 이용하여 설비의 동작을 측정하는 과정과, 설비로부터 측정되는 값들을 입력받아 영상으로 출력하는 과정과, 설비로부터 측정되는 값들을 이용하여 설비의 상태를 진단하고, 진단되는 설비의 상태를 영상 또는 신호음 중 적어도 하나로 출력하는 과정을 포함한다. 여기서, 설비로부터 측정되는 값들은 설비의 서로 다른 복수의 축 방향으로의 각속도 및 가속도, 설비의 오일러 각도, 서로 다른 복수의 축 방향으로의 설비의 진동 및 진동 주파수를 포함할 수 있다. 또한, 설비로부터 측정되는 값들을 이용하여 진단되는 설비의 상태는 설비의 자세(또는 위치) 틀어짐 여부, 설비의 진동 이상 여부 및 설비의 이상 발생 위치 정보를 포함할 수 있다. 이때, 설비의 동작은 설비가 작동되는 동안 센서 유닛(100)에 의하여 실시간으로 측정되고, 설비의 상태는 컨트롤러(200)에 의하여 실시간으로 진단되며, 설비의 동작 및 상태는 컨트롤러(200)의 디스플레이(240)에 선택적으로 출력될 수 있다.
먼저, 정지된 설비에 센서 유닛(100)을 장착한 후 설비를 작동시키고, 설비가 작동되는 동안 센서 유닛을 이용하여 설비의 동작을 측정한다(S100).
상기의 동작을 측정하는 과정은, 정지된 설비에 센서 유닛(100)을 장착하기 전에 센서 유닛(100)을 캘리브레이션하는 과정을 더 포함할 수 있으며, 그 상세한 과정은 다음과 같다. 센서 유닛(100)이 지표면(또는 수평면)에 대하여 수평을 유지하며 정지된 상태에서, MEMS 자이로 센서 및 MEMS 가속도 센서를 캘리브레이션한다. 이때, 각각의 센서를 순차적으로 캘리브레이션 할 수 있고, 동시에 캘리브레이션할 수 있다. 이어서, 센서 유닛(100)이 수평을 유지한 상태에서, 센서 유닛(100)을 일정 속도로 회전 예컨대 원 운동시키며, 지자기 센서(120)의 x-y축에 대한 캘리브레이션을 실시한다. 마지막으로 센서 유닛(100)이 수평면에 대하여 수직을 유지하는 상태에서, 센서 유닛(100)을 일정 속도로 회전 예컨대 원 운동시키며 캘리브레이션을 실시한다. 상기와 같은 과정으로 MEMS 진동 센서(110) 및 지자기 센서(120)의 출력 값을 초기화한 후에 설비에 장착한다.
다음으로, 센서 유닛(100)에 의하여 획득되는 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 컨트롤러(200)의 저장부(230)에 저장하고, 이를 디스플레이(240)에서 선택적으로 입력받아 영상으로 출력한다(S200). 이때, 디스플레이 제어부(250)에 구비되는 설비 진단 어플리케이션에 의하여 설비의 진동, 오일러 각도 및 진동 주파수의 출력 범위 및 출력 방식이 제어될 수 있다.
이어서, 설비로부터 측정되는 값들을 이용하여 설비의 상태를 진단하고, 진단되는 설비의 상태를 영상 또는 신호음 중 적어도 하나로 출력한다. 상기의 과정은 컨트롤러(200)의 상태 판단부(260), 알림부(270), 디스플레이(240) 및 디스플레이 제어부(250)에 의하여 수행되며, 이의 세부 과정은 다음과 같다.
설비의 오일러 각도를 기준 오일러 각도와 대비한다(S310). 설비의 오일러 각도가 기준 오일러 각도에 포함되지 않는 경우, 설비의 위치(또는 자세) 틀어짐을 판단하고, 위치 틀어짐 신호를 출력한다(S320). 설비의 오일러 각도가 기준 오일러 각도에 포함되는 경우 후술하는 설비의 진동과 제1 기준 진동을 대비하는 과정을 수행한다. 이어서, 설비의 진동과 제1 기준 진동을 대비한다(S410). 설비의 진동이 제1 기준 진동 이상일 경우 설비를 제1 이상 상태로 판단하고, 제1 이상 신호를 출력한다(S420). 설비의 진동이 제1 기준 진동 미만일 경우 후술하는 설비의 진동 주파수와 기준 진동 주파수를 대비하는 과정을 수행한다. 이어서, 설비의 진동과 제2 기준 진동을 대비한다(S430). 설비의 진동이 제2 기준 진동 이상일 경우 설비를 제2 이상 상태로 판단하고, 제2 이상 신호를 출력한다(S440). 설비의 진동이 제2 기준 진동 미만일 경우 후술하는 설비의 진동 주파수와 기준 진동 주파수를 대비하는 과정을 수행한다. 이어서, 설비의 진동 주파수와 기준 진동 주파수를 대비한다(S510). 설비의 진동이 기준 진동 주파수에 포함되지 않는 경우, 설비의 이상 발생 위치를 진단(또는 판단)하여, 이상 발생 위치 정보를 출력한다(S520). 설비의 진동이 기준 진동 주파수에 포함되는 경우, 설비를 진단하여 그 결과를 출력하는 상술한 과정을 종료한다. 이어서, 설비를 진단하여 그 결과를 출력하는 상술한 일련의 과정을 설비가 가동되는 동안 반복하여 실시한다.
한편, 상기의 과정들 중 설비의 오일러 각도를 기준 오일러 각도와 대비하는 과정과, 설비의 진동을 제1 및 제2 기준 진동과 대비하는 과정과, 설비의 진동 주파수와 기준 진동 주파수를 대비하는 과정은 그 순서가 상술한 순서에 한정되지 않으며 다양하게 변경 가능하다.
본 실시 예에서는 상술한 바와 같이 형성되는 진단 장치 및 이에 적용되는 진단 방법을 이용하여 설비를 실시간으로 진단 가능하고, 설비 진단 이력의 생성 및 관리가 가능하다. 따라서, 설비를 안정적으로 운용할 수 있고, 설비의 예방 정비를 효과적으로 실시할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 기판 이송용 로봇의 경우가 예시되었으나, 이외의 다양한 설비의 진단에도 적용될 수 있다. 한편, 본 발명의 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 센서 유닛 200: 컨트롤러

Claims (6)

  1. 설비에 장착되며, 서로 다른 3개의 축 방향으로의 상기 설비의 가속도를 측정 가능하고, 상기 3개의 축 방향으로의 상기 설비의 축 회전 각각에 대한 각속도를 측정 가능하고, 상기 설비의 오일러 각도를 측정 가능하며, 상기 각속도 및 가속도를 이용하여 상기 설비의 상기 3개의 축 방향으로의 진동 및 진동 주파수를 측정 가능한 센서 유닛; 및
    상기 센서 유닛으로부터 상기 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 영상으로 출력 가능하고, 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 이용하여 상기 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단 가능한 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 센서 유닛은, 상기 각속도 및 가속도를 이용하여 상기 오일러 각도를 측정 가능한 논리 회로 칩을 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 오일러 각도 및 진동 주파수를 입력받아 상기 설비의 틀어짐 상태 및 이상 발생 위치를 판단 가능한 상태 판단부를 포함하는 진단 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 유닛은,
    상기 설비의 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 측정 가능한 MEMS 진동 센서;
    상기 설비의 방위를 측정 가능한 지자기 센서;
    상기 MEMS 진동 센서로부터 상기 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 상기 컨트롤러로 송신 가능하고, 상기 컨트롤러로부터 수신되는 제어 신호를 상기 MEMS 진동 센서로 출력 가능하며, 상기 지자기 센서로부터 상기 방위를 입력받아 상기 컨트롤러로 송신 가능하고, 상기 컨트롤러로부터 수신되는 상기 제어 신호를 상기 지자기 센서로 출력 가능한 무선 통신부 및 유선 통신부;를 포함하는 진단 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 무선 통신부 및 유선 통신부와 각각 통신 가능한 메인 통신부; 및
    상기 메인 통신부와 연결되며, 상기 MEMS 진동 센서 및 지자기 센서의 캘리브레이션을 위한 상기 제어 신호를 출력하는 센서 제어부;
    상기 메인 통신부로부터 상기 설비의 상기 각속도, 가속도, 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 저장하는 저장부;
    상기 저장부에 저장되는 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수 중 적어도 하나를 선택하여 영상으로 출력하는 디스플레이; 및
    상기 디스플레이로 출력되는 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수의 출력 방식 및 출력 범위를 결정하는 디스플레이 제어부;를 포함하는 진단 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상태 판단부는, 상기 저장부로부터 상기 오일러 각도, 진동 및 진동 주파수를 입력받아 기 설정된 기준 오일러 각도, 기준 진동 및 기준 진동 주파수와 대비하여 상기 설비의 틀어짐 여부, 이상 여부 및 이상 발생 위치를 판단하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 상태 판단부로부터 상기 설비의 틀어짐 정보, 이상 상태 정보 및 이상 발생 위치 정보를 입력받아 상기 디스플레이에 위치 틀어짐 신호, 이상 신호 및 이상 발생 위치를 출력하는 알림부;를 포함하는 진단 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    기 설정된 상기 기준 진동은 제1 기준 진동 및 상기 제1 기준 진동보다 큰 값을 가지는 제2 기준 진동을 포함하고,
    상기 상태 판단부는 상기 설비의 진동이 상기 제1 기준 진동 이상일 경우 상기 설비를 제1 이상 상태로 판단하여 상기 알림부로 상기 설비의 제1 이상 상태 정보를 출력하고, 상기 설비의 진동이 상기 제2 기준 진동 이상일 경우 상기 설비를 제2 이상 상태로 판단하여 상기 알림부로 상기 설비의 제2 이상 상태 정보를 출력하며,
    상기 알림부는 상기 제1 이상 상태 정보를 입력받는 경우 상기 디스플레이에 제1 이상 신호를 출력하고, 상기 제2 이상 상태 정보를 입력받는 경우 상기 디스플레이에 제2 이상 신호를 출력하는 진단 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 상태 판단부는 상기 설비의 진동 주파수가 상기 기준 진동 주파수의 범위 내에 포함되지 않는 경우 상기 기준 진동 주파수의 범위에 포함되지 않는 상기 설비의 진동 주파수의 특정 주파수에 대응되는 상기 설비의 특정 위치를 이상 발생 위치로 판단하여 상기 알림부로 상기 설비의 이상 발생 위치 정보를 출력하는 진단 장치.
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