KR101784888B1 - 진동 검출장치 - Google Patents

Abstract

엔진이나 변속기 또는 기어박스 등 구성부품의 가공이나 조립이상 시 발생하는 이상 진동 현상을 검출하는 진동 검출장치에서, 시험장비의 진동이 지지대를 통해 진동검출장치에 전달되거나 지지대의 공진에 의해 과도한 진동이 진동검출장치에 전달되어 시험대상의 유효한 진동 신호에 영향을 주어 진동 분석 결과에 오류를 발생하는 것을 방지하기 위해 진동 센서에 전달되는 진동을 차단할 수 있도록 한 진동 검출장치에 관한 것으로서, 시험장비에 연결되어 진동센서를 시험대상물의 검출 위치로 이동시키는 지지대; 상기 지지대로부터 전달되는 진동이 진동센서에 전달되는 것을 차단하는 진동 차단수단; 시험대상물의 진동을 측정하는 진동센서; 및 상기 진동 차단수단과 상기 진동센서 사이에 개재되며, 상기 시험대상물의 형상에 따라 상기 진동센서를 회전시키는 센서회전수단을 포함하여, 진동 검출장치를 구현한다.

Description

진동 검출장치{Vibration detection device}

본 발명은 진동 검출장치에 관한 것으로, 특히 엔진이나 변속기 또는 기어박스 등 구성부품의 가공이나 조립이상 시 발생하는 이상 진동 현상을 검출하는 진동 검출장치에서, 시험장비의 진동이 지지대를 통해 진동검출장치에 전달되거나 지지대의 공진에 의해 과도한 진동이 진동검출장치에 전달되어 시험대상의 유효한 진동 신호에 영향을 주어 진동 분석 결과에 오류를 발생하는 것을 방지하기 위해 진동 센서에 전달되는 진동을 차단할 수 있도록 한 진동 검출장치에 관한 것이다.

최근 자동차 산업의 발전으로 자동차 엔진 및 변속기의 성능과 관련하여 진동 특성이 주요한 품질기준이 되고 있으며, 자체의 품질뿐만 아니라 관련 부품의 이상 유무를 검사하는데 진동 측정기술이 널리 활용되고 있다.

진동 센서를 시험 대상품에 부착하는 통상적 방법으로 진동센서 바닥면과 측정부위에 접착제로 임시 고정하거나, 철 재질의 경우 자석을 이용하여 고정하는 방법이 있으나, 대량 생산라인에서 검사가 필요한 경우 신속한 측정이 요구되므로 상기와 같은 고정 방법은 부적절하다.

진동센서의 취부 방법은 대상물의 위치에 외부의 지지대를 거치지 않고 일체로 부착시키는 것이 가장 이상적이나 대량 생산라인의 경우처럼 신속한 측정이 요구되는 자동화 시험설비에서는 부적절하다.

일반적으로, 진동 검출장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 검사 대상물(200)의 설정한 위치에 단단히 고정되도록 압착시키는 것이 필요하고, 더불어 지지대(300)로부터의 진동이 진동센서의 유효한 진동신호에 영향을 주지 않도록 설계되어야 한다.

이를 위한 종래의 방법은 도 2에 도시한 바와 같이, 고무재질의 탄성체(103)를 진동센서(101)와 하우징(110) 사이에 개재시켜 대상물로부터의 진동이 하우징으로 전달되거나 지지대로부터의 진동이 진동센서에 전달되는 것을 감소시킨다.

한편, 진동 검출장치가 진동 프로브로부터 하우징에 진동이 전달되는 것을 방지하여 측정오차를 감소시키고자 한 다른 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 도 3에 도시한 바와 같이, 진동 검출 장치의 하우징(110)에 스프링(102)을 개재시켜 적절한 압착력을 제공하면서 진동을 유발하는 장비에 설치되어 있는 지지대의 진동을 다소 감소시켜 주는 진동 검출장치이다.

이를 위해, 중공형의 하우징, 상기 하우징에 삽입 설치되는 중공형의 무빙 가이드, 상기 하우징 내에 설치되며 상기 무빙 가이드를 지지하기 위한 무빙 가이드 지지부재, 상기 하우징 내에서 상기 무빙 가이드에 탄성력을 인가하기 위한 탄성 부재, 상기 무빙 가이드의 일측에 설치되는 커넥터, 진동 검출 대상물의 진동을 검출하기 위한 진동 센서, 상기 진동 센서와 상기 커넥터에 연결되는 케이블, 진동 검출 대상물에 접촉되는 프로브, 상기 무빙 가이드에 결합되며 상기 프로브를 수용하기 위한 프로브 하우징, 상기 프로브와 프로브 하우징 사이에 배치되는 프로브 탄성 부재를 포함한다.

이러한 구성을 통해, 하우징 내면과 무빙 가이드 간의 마찰을 감소시키고, 프로브로부터 하우징에 진동이 전달되는 것을 방지하여 측정 오차를 감소시킨다.

아울러, 진동센서에 연결된 케이블이 진동센서와 함께 상대운동 되도록 구성함으로써, 케이블의 연결 내구성을 보다 증대시키게 된다.

대한민국 등록특허 10-1066824호(2011.09.16. 등록)

그러나 상기와 같은 종래기술은 진동검출장치가 하우징과 중공형 구조로 탄성력을 인가하기 위한 스프링으로 지지되어 시험대상물로부터의 진동이나 하우징을 지탱하고 있는 지지대로부터의 진동을 방지하기에는 충분하지 않고, 무빙 가이드의 접촉 면적이 매우 넓고 유격이 없어 지지대로부터 하우징으로 전달되는 진동을 감소시키기에 충분하지 않은 단점이 있다.

또한, 시험대상물을 시험장비에 장착할 때 장착위치 오차가 있기 때문에 시험대상물과의 압착력이 균일하지 않고, 시험대상물과 진동센서의 접촉면이 완전한 면 접촉이 아니라 부분 접촉이 되어 진동센서로의 진동 전달이 부정확해지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 엔진이나 변속기 또는 기어박스 등 구성부품의 가공이나 조립이상 시 발생하는 이상 진동 현상을 검출하는 진동 검출장치에서, 시험장비의 진동이 지지대를 통해 진동 검출장치에 전달되거나 지지대의 공진에 의해 과도한 진동이 진동 검출장치에 전달되어 시험대상의 유효한 진동 신호에 영향을 주어 진동 분석 결과에 오류를 발생하는 것을 방지하기 위해 진동 센서에 전달되는 진동을 차단할 수 있도록 한 진동 검출장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 압력 검출장치를 압착하는 기구는 지지대로부터 진동이 전달되지 않도록 하며, 적절한 압착력을 제공하여 대상물의 진동이 진동센서에 정확히 전달되어 반복성이 확보되도록 한 진동 검출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 시험대상물의 접촉 면이 진동센서의 면과 부분 접촉이 일어나지 않도록 한 진동 검출장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 진동 검출장치는 시험장비에 연결되어 진동센서를 시험대상물의 검출 위치로 이동시키는 지지대; 상기 지지대로부터 전달되는 진동이 진동센서에 전달되는 것을 차단하는 진동 차단수단; 시험대상물의 진동을 측정하는 진동센서; 상기 진동 차단수단과 상기 진동센서 사이에 개재되며, 상기 시험대상물의 형상에 따라 상기 진동센서를 회전시키는 센서회전수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동 차단수단과 상기 지지대 사이에 개재되며, 상기 진동센서를 상기 시험대상물에 압착시키는 압착력을 측정하는 로드셀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 진동 차단수단은 밀폐된 공간에 유입된 공기를 이용하여 방진을 하는 공기 댐퍼, 압착시 상기 공기 댐퍼를 가이딩하는 가이드; 상기 공기 댐퍼를 지지하는 가이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 공기 댐퍼는 고무재질의 탄성체 및 스프링보다 낮은 주파수(3Hz) 범위까지의 진동을 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 공기 댐퍼는 밀폐된 공간에 공기가 유입된 고무 벨로우즈; 압착시 상기 고무 벨로우즈를 가압하는 가압 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 가이드와 가이드 플레이트는 나사 결합에 의해 체결되는 것을 특징으로 한다.

상기에서 센서회전수단은 상기 진동센서의 바닥면 전체가 상기 시험대상물의 측정면에 면접촉되도록 상기 진동센서를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기에서 센서회전수단은 볼 조인트로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 공기 댐퍼를 이용하여 시험대상물의 진동신호에 영향을 줄 수 있는 시험 설비의 진동이 진동검출장치가 취부된 지지대로부터 진동 센서에 전달되는 것을 차단함으로써, 시험대상물의 진동신호가 외부의 진동 잡음의 영향을 받지 않도록 하여, 정확한 진동 측정이 가능하도록 한 장점이 있다.

또한, 압착력을 측정하여 균일한 압착력이 형성되도록 제어하고, 볼 조인트에 의해 진동센서의 바닥면 전체가 항상 시험대상물의 측정부위에 면 접촉이 형성되도록 하여, 시험대상물에 대한 측정 반복성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 진동 검출 시스템의 개략 구성도,
도 2는 종래 진동 검출 장치의 제1 실시 예 구성도,
도 3은 종래 진동 검출 장치의 제2 실시 예 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 진동 검출장치의 실시 예 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진동 검출장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진동 검출장치의 단면도이다.

본 발명에 따른 진동 검출장치는 시험장비에 연결되어 진동센서(111)를 포함하는 진동 검출장치를 시험대상물의 검출 위치로 이동시키는 지지대(118)가 구비되며, 상기 지지대(118)의 하부에는 상기 진동센서(111)를 상기 시험대상물에 압착시키는 압착력을 측정하는 로드셀(117)이 구비된다. 여기서 진동 검출장치를 시험대상물에 압착시킬 때 일정한 하중이 가해지도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 로드셀(117)로 시험대상물에 진동 검출장치를 압착시키는 압착력을 측정하고, 제어장치(도면에는 도시하지 않음)에서는 상기 측정한 압착력을 기초로 시험장비를 제어하여 상기 지지대(118)에서 가하는 압력을 조절하도록 한다. 이러한 제어에 의해 항상 시험대상물에 가하는 압착력을 균일하게 제어할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 진동 검출장치는 상기 지지대(118)와 상기 진동센서(111)의 사이에, 상기 지지대(118)로부터 전달되는 진동이 상기 진동센서(111)에 전달되는 것을 차단하기 위한 진동 차단수단(120)을 설치한다.

여기서 진동 차단수단(120)은 밀폐된 공간에 유입된 공기를 이용하여 방진을 하는 공기 댐퍼(116), 압착시 상기 공기 댐퍼(116)를 안내하는 가이드(115), 상기 공기 댐퍼(116)를 지지하는 가이드 플레이트(113)를 포함한다. 이때, 가이드(115)와 가이드 플레이트(113)는 나사 결합에 의해 체결되는 것이 바람직하다.

상기 공기 댐퍼(116)는 일반적으로 고무재질의 탄성체 및 스프링보다 낮은 주파수(예를 들어, 3Hz) 범위까지의 진동을 차단하여, 엔진 구동시나 장비 가동 시 발생하는 저주파 진동의 영향을 받지 않도록 한다.

이러한 공기 댐퍼(116)는 밀폐된 공간에 공기가 유입된 고무 벨로우즈(114); 압착 시 상기 고무 벨로우즈(114)를 가압하는 가압 부재(116)를 포함할 수 있다. 공기 댐퍼(116)는 공기 스프링이라고도 하며, 기계류의 진동 방지를 위해 주로 사용된다.

또한, 본 발명에 따른 진동 검출장치는 시험대상물의 진동을 측정하는 진동센서(111)가 마련되고, 상기 진동 차단수단(120)과 상기 진동센서(111) 사이에는 상기 시험대상물의 형상에 따라 상기 진동센서(111)를 회전시키는 센서회전수단(112)이 구비된다.

여기서 센서회전수단(112)은 상기 진동센서(111)의 바닥면(111a) 전체가 상기 시험대상물의 측정 면에 면 접촉되도록 상기 진동센서(111)를 자유롭게 회전시키는 것이 바람직하다. 상기 센서회전수단(112)은 볼 조인트(ball joint)로 형성할 수 있으며, 볼 조인트 이외에 진동센서(111)를 자유롭게 회전시킬 수 있는 다양한 장치를 이용하는 것도 가능하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진동 검출장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시험장비에 연결되어 진동센서(111)를 포함하는 진동 검출장치를 시험대상물의 검출 위치로 이동시키는 지지대(118)를 통해. 진동 검출장치를 시험대상물의 검출 위치로 이동시킨다.

이어, 적절한 검출 위치로 진동 검출장치가 이동하면, 지지대(118)를 가압하여 진동센서(111)의 바닥면(111a)을 시험대상물의 측정 면에 접촉시킨다. 이때, 로드셀(117)은 진동센서(111)를 시험대상물에 압착시키는 압착력을 측정하여 제어장치에 전달한다. 여기서 진동 검출장치를 시험대상물에 압착시킬 때 일정한 하중이 가해지도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 로드셀(117)로 시험대상물에 진동 검출장치를 압착시키는 압착력을 측정하고, 제어장치(도면에는 도시하지 않음)에서는 상기 측정한 압착력을 기초로 시험장비를 제어하여 상기 지지대(118)에서 가하는 압력을 조절한다. 이러한 제어에 의해 항상 시험대상물에 가하는 압착력을 균일하게 제어할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 진동 검출장치를 시험대상물에 압착시킬 때, 시험대상물의 측정 면에 진동센서(111)의 바닥면(111a) 전체가 항상 면 접촉해야, 시험대상물의 진동 측정에 정확성을 도모할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 진동 검출장치는 상기 진동 차단수단(120)과 상기 진동센서(111) 사이에 시험대상물의 형상에 따라 상기 진동센서(111)를 자유롭게 회전시키는 센서회전수단(112)을 구비시켜, 시험대상물의 형상에 따라 진동센서(111)의 바닥면(111a)이 시험대상물의 측정 면에 최대 면접촉이 이루어지도록 한다.

예컨대, 센서회전수단(112)은 볼 조인트(ball joint)와 같은 구성 요소를 이용하여, 진동 검출장치를 시험대상물의 측정 면에 접촉시킬 때 자연스럽게 진동센서(111)의 바닥면(111a)이 측정 면에서 미끄러지듯이 움직여 바닥면(111a) 전체가 상기 시험대상물의 측정 면에 면 접촉시킨다.

이렇게 함으로써, 시험대상물의 형상과 무관하게 항상 시험대상물의 측정 면과 진동센서(111)의 바닥면(111a)이 최대 면 접촉을 하여, 진동센서(111)에서 정확하게 시험대상물의 진동을 측정할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 상기와 같이 진동센서(111)의 바닥면(111a)을 시험대상물의 측정 면에 면 접촉시킨 상태에서, 시험장비에서 발생하는 진동이 지지대(118)를 통해 상기 진동센서(111)에 전달되는 것을 원천적으로 차단하여, 시험대상물의 진동신호가 외부의 진동 잡음에 영향을 받는 것을 방지하게 된다.

예컨대, 상기 지지대(118)와 상기 진동센서(111)의 사이에, 상기 지지대(118)로부터 전달되는 진동이 상기 진동센서(111)에 전달되는 것을 차단하기 위한 진동 차단수단(120)을 설치한다. 이렇게 설치된 진동 차단수단(120)은 압착시 밀폐된 공간에 유입된 공기를 이용하여 방진을 하는 고무 벨로우즈(114)를 포함하는 공기 댐퍼(116)가 가이드(115)를 따라 이동한다. 이어, 지지대(118)에서 발생한 진동은 상기 고무 벨로우즈(114)에 의해 흡수되어, 지지대(118)에서 발생한 진동이 진동센서(111)로 전달되는 것을 차단한다. 이때, 고무 벨로우즈를 이용한 공기 댐퍼는 통상 고무재질의 탄성체 및 스프링보다 낮은 주파수(예를 들어, 3Hz) 범위까지의 진동을 차단하게 되므로, 엔진 구동시나 장비 가동 시 발생하는 저주파 진동의 영향을 받지 않고 정확하게 진동을 검출할 수 있다.

따라서 시험장비 등에서 발생한 진동이 진동센서(111)로 전달되는 것을 거의 전부 차단하여, 진동센서(111)에서 시험대상물의 진동 측정에 정확성을 도모할 수 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 진동을 측정하는 진동 검출장치에서 검출장치의 지지대로부터 진동 센서에 전달되는 진동을 차단하고, 진동센서의 바닥면과 시험대상물의 측정 면이 최대로 면 접촉하도록 하는 기술에 적용된다.

100: 진동 검출장치
111: 진동 센서
111a: 바닥면
112: 센서회전수단(볼 조인트)
113: 가이드 플레이트
114: 고무 벨로우즈
115: 가이드
116: 가압 부재
117: 로드셀
118: 지지대
120: 진동차단수단

Claims (8)

1. 엔진이나 변속기 또는 기어박스 등 구성부품의 가공이나 조립이상 시 발생하는 이상 진동 현상을 검출하는 진동 검출장치로서,
   시험장비에 연결되어 진동센서를 시험대상물의 검출 위치로 이동시키는 지지대;
   상기 지지대로부터 전달되는 진동이 진동센서에 전달되는 것을 차단하는 진동 차단수단;
   시험대상물의 진동을 측정하는 진동센서;
   상기 진동 차단수단과 상기 진동센서 사이에 개재되며, 상기 시험대상물의 형상에 따라 상기 진동센서를 회전시키는 센서회전수단; 및
   상기 진동 차단수단과 상기 지지대 사이에 개재되며, 상기 진동센서를 상기 시험대상물에 압착시키는 압착력을 측정하는 로드셀을 포함하며,
   상기 진동 차단수단은 밀폐된 공간에 유입된 공기를 이용하여 방진을 하는 공기 댐퍼; 압착시 상기 공기 댐퍼를 가이딩하는 가이드; 상기 공기 댐퍼를 지지하는 가이드 플레이트를 포함하고,
   상기 센서회전수단은 상기 진동센서의 바닥면 전체가 상기 시험대상물의 측정 면에 면 접촉되도록 상기 진동센서를 회전시키며,
   상기 공기 댐퍼는 고무재질의 탄성체 및 스프링보다 낮은 주파수를 차단하는 것을 특징으로 하는 진동 검출장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에서, 상기 공기 댐퍼는 밀폐된 공간에 공기가 유입된 고무 벨로우즈; 압착시 상기 고무 벨로우즈를 가압하는 가압 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 검출장치.
   
6. 청구항 1에서, 상기 가이드와 가이드 플레이트는 나사 결합에 의해 체결되는 것을 특징으로 하는 진동 검출장치.
   
7. 삭제
8. 청구항 1에서, 상기 센서회전수단은 볼 조인트로 형성된 것을 특징으로 하는 진동 검출장치.
   

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