KR101699469B1 - 브레이크 모터 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 브레이크 모터 관리 시스템은 3상 모터와 브레이크 장치를 포함하는 브레이크 모터; 상기 브레이크 모터의 상태 정보를 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환시키는 신호 변환기; 상기 측정부에서 측정된 상기 브레이크 모터의 상태 정보를 저장 및 관리하고, 상기 브레이크 모터의 상태를 일정 주기 간격으로 분석하는 관리 서버; 및상기 브레이크 관리 서버와 네트워크를 통해 연동되어 상기 측정부를 통해 측정된 브레이크 모터의 상태 정보를 소정의 형식을 통해 출력하는 관리자 단말기;를 포함할 수 있다.

Description

브레이크 모터 관리 시스템 {BRAKE MOTOR MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 브레이크 모터 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업 현장에 설치되어 사용되는 브레이크 모터의 상태 정보를 실시간으로 관리하여 브레이크 모터로 인하여 생산 라인의 가동이 중단되는 것을 방지할 수 있는 브레이크 모터 관리 시스템에 관한 것이다.
브레이크 모터는 전자 브레이크를 모터 케이스 내부에 내장한 것으로, 모터에 전기가 차단되면(off 되면) 브레이크가 작동하고, 모터에 전기가 인가되면(on 되면) 브레이크가 풀리도록 설계되어 있는 모터이다.
브레이크 모터는 다양한 산업 현장에서 사용된다. 특히, 자동차 생산 공정의 경우, 프레스 공정, 차체 조립 공정, 도장 공정, 의장 공정, 및 검수 공정 등에서 매우 많은 전자 브레이크 모터가 사용되고 있다.
이러한 브레이크 모터의 파손되는 원인은 매우 다양하다. 크게 브레이크 모터가 파손되는 원인으로는 전기적인 원인과 기계적인 원인으로 구분할 수 있다.
전기적인 원인으로는 정격 전류 범위를 벗어나는 과전류가 발생할 때 줄(Joule) 열이 급격하게 증가하여 권선 온도가 증가하고, 이로 인해 권선간의 절연이 파괴되어 모터의 단락 사고가 발생한다.
또는 모터의 장시간 사용에 따라 축적된 열에 의해 모터 권선 및 인입 선로의 절연이 약화되고, 습기나 부식성 가스로 인해 모터 권선의 절연성이 약화되어 누전이 발생하여 단락 사고가 발생한다.
또 다른 원인인 기계적인 원인으로 브레이크 디스크 마찰판의 마모 또는 브레이크 갭(gap) 스프링의 복원력 상실로 인해 모터 구동이 정지하면서 고장의 원인이된다.
이와 같은 다양한 원인으로 인해 산업 현장에서 사용되는 브레이크 모터가 파손되는 경우, 생산 라인이 중단되고, 중단 원인을 찾아 문제를 해결하는데 매우 많은 시간이 소요되고 있는 현실이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산업 현장에서 사용되는 브레이크 모터의 상태 정보를 실시간으로 관리하여 생산 라인의 가동이 중단되는 것을 방지할 수 있는 브레이크 모터 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 모터 관리 시스템은 3상 모터와 브레이크 장치를 포함하는 브레이크 모터; 상기 브레이크 장치의 상태 정보를 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 상기 브레이크 장치의 상태 정보를 저장 및 관리하고, 상기 브레이크 장치의 상태를 일정 주기 간격으로 분석하는 관리 서버; 및 상기 관리 서버와 네트워크를 통해 연동되어 상기 측정부를 통해 측정된 브레이크 장치의 상태 정보를 소정의 형식을 통해 출력하는 관리자 단말기;를 포함할 수 있다.
상기 측정부는 상기 3상 모터에 공급되는 전류를 측정하는 모터 전류 측정기; 상기 브레이크 장치에 공급되는 교류 전류를 측정하는 교류 전류 측정기; 및 상기 브레이크 장치에 공급되는 직류 전류를 측정하는 직류 전류 측정기;를 포함할 수 있다.
상기 상태 정보는 상기 3상 모터에 공급되는 3상 전류, 상기 브레이크 장치에 공급되는 교류 전류, 및 상기 브레이크 장치에 공급되는 직류 전류를 포함할 수 있다.
상기 관리 서버는 상기 측정부를 통해 측정된 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값 이상인 경우, 상기 관리자 단말기에게 경고를 발생할 수 있다.
상기 관리 서버는 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값에 도달했을 때, 상기 상태 정보가 임계값에 도달 시점에서 임계값의 제곱값이 일정 시간 이전의 상태 정보의 제곱보다 일정 범위 이내인 경우, 상기 관리자 단말기에게 경고를 발생할 수 있다.
상기 관리 서버는 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값에 도달한 시점부터 일정 시간 동안 임계값을 유지하는 경우, 상기 관리자 단말기에게 경고를 발생할 수 있다.
상기 관리 서버는 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값에 도달한 이후, 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값 이상을 유지한 상태에서 상기 브레이크 모터의 상태 정보의 변곡점이 일정 개수 이상이면 상기 관리자 단말기에게 경고를 발생할 수 있다.
상기 관리자 단말기는 상기 관리 서버와 연동하여 상기 브레이크 모터의 상태 정보를 실시간으로 출력할 수 있다.
상기 관리자 단말기는 상기 관리 서버와 연동하여 상기 3상 모터의 각 상으로 공급되는 전류를 통해 상기 3상 모터와 상기 브레이크 장치로 공급되는 순간 전력, 시간당 평균 전력, 일간 평균 전력, 및 주간 평균 전력으로 제공하고, 각 평균 전력을 현재 시간과 이전 시간, 금일과 전일, 금주와 전주로 비교한 결과를 소정의 형식으로 출력할 수 있다.
상기 관리자 단말기는 상기 관리 서버와 연동하여 상기 다수의 브레이크 모터가 구비되는 생산 라인별로 공급되는 전력량을 일정 주기로 분석하여 전력량을 원 단위로 산출하여 제공할 수 있다.
상기 측정부는 외부 이상 상황에 의해 상기 브레이크 모터에서 발생한 누설 전류로부터 상기 측정부를 외부와 차단하기 위한 보호 케이스에 내장될 수 있다.
상기 보호 케이스는 하부 케이스와 상기 하부 케이스의 상부에 구비되는 상부 케이스, 및 상기 브레이크 모터에서 발생한 누설 전류에 의해 상기 상부 케이스가 닫히는 방향으로 자기력을 발생시키는 전자석을 포함할 수 있다.
상기 하부 케이스 또는 상기 상부 케이스에는 환기 구멍(249)이 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 브레이크 모터 관리 시스템에 의하면, 생산 라인에 구비되는 브레이크 모터의 브레이크 장치 및 3상 모터에 공급되는 전류를 실시간으로 측정하여 경고를 발생시킴으로써, 각 브레이크 모터에서 다양한 원인으로 인해 발생하는 문제를 사전에 예방할 수 있고, 재발 사고가 발생하는 대응 방안을 신속하게 수립할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 모터 관리 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측정부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 모터 관리 시스템의 관리자 단말기에 표시되는 측정 화면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터 측정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 측정부의 케이스를 개념적으로 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 브레이크 모터(100) 관리 시스템 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 모터(100) 관리 시스템의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측정부의 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 브레이크 모터(100) 관리 시스템은 생산 라인에 설치되는 브레이크 모터(100)와, 상기 브레이크 모터(100)의 상태 정보를 측정하는 측정부(200), 상기 측정부(200)에서 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환기(300), 측정된 신호를 통해 상기 브레이크 모터(100)를 분석 및 관리하는 관리 서버(400), 및 상기 브레이크 모터(100) 관리 서버에서 분석된 정보를 출력하는 관리자 단말기(500)를 포함한다.
상기 브레이크 모터(100)는 모터와 상기 브레이크 모터(100)에 연결되는 전자 브레이크 장치(120)를 포함한다. 상기 브레이크 모터(100)는 3상 결선된 3상 모터(110)일 수 있다.
상기 측정부(200)가 측정하는 상기 브레이크 모터(100)의 상태 정보는 상기 3상 모터(110)에 공급되는 3상 전류, 상기 브레이크 장치(120)에 공급되는 교류 전류, 및 상기 브레이크 장치(120)에 공급되는 직류 전류를 포함할 수 있다.
이를 위해, 상기 측정부(200)는 상기 3상 모터(110)에 공급되는 전류를 측정하는 모터 전류 측정기(210), 상기 브레이크 장치(120)에 공급되는 교류 전류를 측정하는 교류 전류 측정기(230), 및 상기 브레이크 모터에 공급되는 직류 전류를 측정하는 직류 전류 측정기(220)를 포함한다.
즉, 상기 브레이크 장치(120)(120)에는 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류기가 구비되는데, 상기 측정부(200)는 정류기의 전단과 후단에서 교류 전류와 직류 전류를 측정하게 된다.
상기 측정부(200)에서 측정된 아날로그 신호는 상기 신호 변환기(300)를 통해 디지털 신호로 변환된다. 그리고 변환된 디지털 신호는 상기 관리 서버(400)로 전송된다.
상기 측정부(200)와 상기 신호 변환기(300)는 S-232 혹은 RS-485 통신 중 어느 하나의 시리얼 통신으로 연결될 수 있으며, 시스템의 설계에 따라 다양한 통신방식으로 연결될 수 있다.
상기 신호 변환기(300)는 상기 측정부(200)에서 시리얼 통신으로 제공되는 모터 상태 정보와 관련한 신호를 이더넷 통신을 위한 디지털 신호로 변환한 후, 네트상기 신호 변환기(300)와 네트워크를 통해 연결된 상기 관리 서버(400)로 제공한다.
상기 네트워크는 이더넷 또는 데이터 버스로 구성될 수 있다.
상기 관리 서버(400)는 상기 측정부(200)에서 상기 신호 변환기(300)를 통해 생산 라인별로 구비된 상기 브레이크 모터(100)의 상태를 분석하고, 분석된 정보를 데이터 베이스에 저장하고, 필요에 따라서는 분석된 정보를 상기 관리자 단말기(500)로 전송하여 관리자에게 제공한다.
구체적으로, 상기 관리 서버(400)는 생산 라인 별로 구비된 다수의 브레이크 모터(100)로 공급되는 전력을 순간 전력량, 또는 일정 주기 간격의 평균 전력량 등으로 분석할 수 있다. 여기서 일정 주기 간격의 평균 전력량은 시간당 평균 전력, 일간 평균 전력, 및 주간 평균 전력으로 구분하여 제공할 수 있다.
상기 관리 서버(400)는 상기 다수의 브레이크 모터(100)로 공급되는 순간 전력량을 실시간으로 상기 관리자 단말기(500)로 제공하고, 상기 관리자 단말기(500)는 제공받은 순간 전력량을 실시간으로 소정의 형식(예를 들면, 실시간 그래프)으로 관리자에게 제공한다.
또는, 상기 관리 서버(400)는 상기 다수의 브레이크 모터(100)로 공급되는 시간당 평균 전력, 일간 평균 전력, 및 주간 평균 전력을 상기 관리자 단말기(500)로 제공하고, 상기 관리자 단말기(500)는 제공받은 각 평균 전력을 현재 시간과 이전 시간, 금일과 전일, 금주와 전주로 비교한 결과를 소정의 형식으로 출력함으로써, 관리자에게 제공한다.
또는, 상기 관리 서버(400)는 생산 라인 별로 구비된 상기 다수의 브레이크 모터(100)가 구비되는 생산 라인별로 공급되는 전력량을 일정 주기로 분석하여 전력량을 원 단위로 산출한다.
상기 관리 서버(400)는 각 생산 라인으로 공급되는 전력량을 원 단위로 산출할 때, 각 생산 라인별로 구분하고, 이들을 통합하여 전체 공장에서 소모되는 전력량을 원 단위로 산출한다.
상기 관리 서버(400)는 생산 라인 별로 공급되는 전력량과 원 단위로 산출한 내역을 데이터 베이스에 저장하고, 상기 관리자 단말기(500)로 제공하여 소정의 형식을 통해 관리자에게 제공한다 (도 3 참조).
예를 들면, 상기 관리 서버(400)는 생산 라인별 브레이크 모터(100)의 전력 소모량, 제품별 브레이크 모터(100)의 전력 소모량 등을 통합 관리한다. 이와 같이, 각 브레이크 모터(100) 및 생산 라인별 브레이크 모터(100)에서 소모되는 전력을 체계적으로 관리함으로써, 브레이크 모터(100)에 관한 효율적인 관리 및 브레이크 모터(100)로 인해 발생하는 사고를 미연에 방지할 수 있다.
상기 관리 서버(400)는 상기 측정부(200)를 통해 측정된 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값 이상이면, 상기 관리자 단말기(500)에게 경고를 발생시킨다.
도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 상기 관리 서버(400)는 상기 브레이크 모터(100)의 상태 정보가 임계값에 도달했을 때, 상기 상태 정보가 임계값에 도달한 시점(T0)에서 임계값의 제곱값이 일정 시간(예를 들면, 5초) 이전의 상태 정보의 제곱값보다 일정 범위 이내(예를 들면, 10 % 이내)인 경우, 상기 관리자 단말기(500)에게 경고를 발생할 수 있다.
이와 같이, 상기 상태 정보가 순간적으로 급격하게 상승하는 경우에는, 상기 3상 모터(110)(110) 또는 상기 브레이크 장치(120)(120)의 고장이 아닌 외부 영향에 의해 오작동일 확률이 높기 때문이다.
또는, 상기 관리 서버(400)는 상기 상태 정보가 임계값에 도달한 시점부터 일정 시간(예를 들면, 8초) 동안 임계값을 유지하는 경우, 상기 관리자 단말기(500)에게 경고를 발생할 수 있다.
만약, 상기 상태 정보가 일정 시간 동안 임계값을 유지하지 않는 경우는 상기 3상 모터(110)(110) 또는 브레이크 장치(120)(120)가 일시적인 고장일 가능성이 높기 때문이다.
또는, 상기 관리 서버(400)는 상기 상태 정보가 임계값에 도달한 이후, 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값 이상을 유지한 상태에서, 상기 상태 정보의 변곡점이 일정 개수(예를 들면, 3개) 이상이면 상기 관리자 단말기(500)에게 경고를 발생할 수 있다.
만약, 상기 상태 정보의 변곡점이 발생하지 않는 경우는 상기 3상 모터(110)(110) 또는 브레이크 장치(120)(120)의 고장이 아니라 외부 영향에 의해 상기 측정부(200)가 오작동했을 가능성이 높기 때문이다.
한편, 상기 측정부는 외부 이상 상황에 의해 상기 브레이크 모터에서 발생한 누설 전류로부터 상기 측정부를 외부와 차단하기 위한 보호 케이스(240)에 내장될 수 있다.
도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다. 상기 보호 케이스(240)는 하부 케이스(241)와, 상기 하부 케이스(241)의 상부에 구비되는 상부 케이스(243), 및 상기 상부 케이스(243)가 닫히는 방향으로 자기력을 발생시키는 전자석을 포함한다.
상기 전자석은 상기 브레이크 모터(100)에서 발생한 누설 전류에 의해 상기 상부 케이스(243)가 닫히는 방향으로 자기력을 발생시킨다.
예를 들면, 상기 전자석은 누설 전류에 의해 자기력을 발생시키는 코일 전자석(245)과 상기 코일 전자석(245)의 내부에 구비되어 자기력이 발생하면 상기 상부 케이스(243)가 닫히는 방향(아래쪽 방향)으로 이동시키는 이동 바(247)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 외부 이상 상황(예를 들면, 홍수 또는 기타 액체 등)에 의해, 상기 브레이크 모터(100)에서 누설 전류가 발생하면, 상기 코일 전자석(245)은 상기 상부 케이스(243)가 닫히는 방향으로 자기력을 발생시키고, 이러한 자기력에 의해 상기 이동 바(247)가 상기 상부 케이스(243)를 아래쪽 방향으로 이동시킴으로써, 상기 측정부(200)를 보호할 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스(241) 또는 상기 상부 케이스(243)에는 환기 구멍(249)이 형성됨으로써, 평소에는 상기 측정부(200)에서 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 브레이크 모터
110: 3상 모터
120: 브레이크 장치
200: 측정부
210: 모터 전류 측정기
220: 직류 전류 측정기
230: 교류 전류 측정기
240: 보호 케이스
241: 하부 케이스
243: 상부 케이스
245: 코일 전자석
247: 이동 바
249: 환기 구멍
300: 신호 변환기
400: 관리 서버
500: 관리자 단말기

Claims (13)

  1. 3상 모터와 브레이크 장치를 포함하는 브레이크 모터;
    상기 브레이크 장치의 상태 정보를 측정하는 측정부;
    상기 측정부에서 측정된 상기 브레이크 장치의 상태 정보를 저장 및 관리하고, 상기 브레이크 장치의 상태를 일정 주기 간격으로 분석하는 관리 서버; 및
    상기 관리 서버와 네트워크를 통해 연동되어 상기 측정부를 통해 측정된 브레이크 장치의 상태 정보를 소정의 형식을 통해 출력하는 관리자 단말기;
    를 포함하고,
    상기 측정부는 상기 3상 모터에 공급되는 전류를 측정하는 모터 전류 측정기; 상기 브레이크 장치에 공급되는 교류 전류를 측정하는 교류 전류 측정기; 및 상기 브레이크 장치에 공급되는 직류 전류를 측정하는 직류 전류 측정기;를 포함하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상태 정보는 상기 3상 모터에 공급되는 3상 전류, 상기 브레이크 장치에 공급되는 교류 전류, 및 상기 브레이크 장치에 공급되는 직류 전류를 포함하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 관리 서버는
    상기 측정부를 통해 측정된 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값 이상인 경우, 상기 관리자 단말기에게 경고를 발생하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 관리 서버는
    상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값에 도달했을 때, 상기 상태 정보가 임계값에 도달한 시점에서의 임계값의 제곱값이 상기 상태 정보가 임계값에 도달한 시점에서부터 일정 시간 이전의 상태 정보의 제곱값보다 일정 범위 이내인 경우, 상기 관리자 단말기에게 경고를 발생하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 관리 서버는
    상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값에 도달한 시점부터 일정 시간 동안 임계값을 유지하는 경우, 상기 관리자 단말기에게 경고를 발생하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 관리 서버는
    상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값에 도달한 이후, 상기 브레이크 모터의 상태 정보가 임계값 이상을 유지한 상태에서 상기 브레이크 모터의 상태 정보의 변곡점이 일정 개수 이상이면 상기 관리자 단말기에게 경고를 발생하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 관리자 단말기는 상기 관리 서버와 연동하여 상기 브레이크 모터의 상태 정보를 실시간으로 출력하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 관리자 단말기는 상기 관리 서버와 연동하여 상기 3상 모터의 각 상으로 공급되는 전류를 통해 상기 3상 모터와 상기 브레이크 장치로 공급되는 순간 전력, 시간당 평균 전력, 일간 평균 전력, 및 주간 평균 전력으로 제공하고,
    각 평균 전력을 현재 시간과 이전 시간, 금일과 전일, 금주와 전주로 비교한 결과를 소정의 형식으로 출력하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 관리자 단말기는 상기 관리 서버와 연동하여 다수의 브레이크 모터가 구비되는 생산 라인별로 공급되는 전력량을 일정 주기로 분석하여 전력량을 원 단위로 산출하여 제공하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는
    외부 이상 상황에 의해 상기 브레이크 모터에서 발생한 누설 전류로부터 상기 측정부를 외부와 차단하기 위한 보호 케이스에 내장되는 브레이크 모터 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보호 케이스는
    하부 케이스와
    상기 하부 케이스의 상부에 구비되는 상부 케이스, 및
    상기 브레이크 모터에서 발생한 누설 전류에 의해 상기 상부 케이스가 닫히는 방향으로 자기력을 발생시키는 전자석을 포함하는 브레이크 모터 관리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하부 케이스 또는 상기 상부 케이스에는 환기 구멍(249)이 형성되는 브레이크 모터 관리 시스템.
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