KR101835467B1 - 자가진단 기능을 갖는 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공펌프에 관한 것으로서, IoT 기술을 접목하여 진공펌프의 이상 진단 및 원격제어가 가능하도록 하는 자가진단 기능을 갖는 진공펌프에 대한 기술로서, 일측에 흡입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되는 펌프 하우징; 상기 펌프 하우징 내부에 한 쌍을 이루면서 장착되는 가변피치 스크류; 상기 가변피치 스크류에 회전력을 제공하기 위해 상기 펌프 하우징에 연결되는 전동기; 상기 펌프 하우징에 직간접적으로 연결되게 설치되어 진동 및 온도를 측정하게 되는 복수의 센서; 상기 펌프 하우징의 일측에 장착되어 상기 전동기의 운전을 제어하되, 상기 센서들로부터 전송되는 센싱값을 기준값과 비교 분석하여 이상유무를 진단하고, 상기 전동기의 속도를 제어하게 되는 시스템 콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자가진단 기능을 갖는 진공펌프{vacuum pump with the function of self-detection}

본 발명은 진공펌프에 관한 것으로서, IoT 기술을 접목하여 진공펌프의 이상 진단 및 원격제어가 가능하도록 하는 자가진단 기능을 갖는 진공펌프에 대한 기술이다.

산업적으로 진공펌프는 다양한 분야에 사용되고 있으며, 공기를 제거해야 할 필요가 있는 경우에는 진공펌프를 이용하여 적당한 진공도가 될 때까지 진공펌프를 운전하여야 한다.

일반적으로 진공펌프는 크게 건식과 습식으로 각각 대별되는 기계적 진공펌프와 확산/이온펌프로 분류된다. 확산/이온펌프가 고진공을 실현하기 위해 기름 또는 수은을 사용하는 습식형인 것과 달리 기계적 진공펌프는 상대적으로 진공도가 낮기는 하지만 기름을 사용하지 않는 건식형이므로 상대적으로 구조가 간단하고 내구성이 좋다.

또한, 안정된 진공도를 보여주므로 사용자가 손쉽게 운전할 수 있고 유지하는데 드는 비용이 적게 들어가는 장점이 있다.

도 1은 종래 스크류 진공펌프에 대한 개략적인 구성도이다.

도시된 바와 같이 스크류 진공펌프는 흡입구(11)와 배출구(12)가 구비되어 있으며, 내부에 압축공간이 형성된 하우징(10)과, 상기 하우징(10)을 관통하여 기체를 압축할 수 있도록 각각에 스크류(40)가 구비된 구동축(20)과 종동축(30), 구동축(20)에 동력을 전달하는 구동모터(50) 및 구동축(20)의 구동력을 종동축으로 전달하는 기어들(21,31)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 진공펌프는 구동축(20)에 구비된 구동모터(50)를 구동시키게 되면 구동축(20)이 회전하게 된다. 이 구동축(20)에 설치된 기어(21)와 맞물린 종동축(30)의 기어(31)가 회전하여 종동축이 연동하여 회전된다.

이에 따라 구동축(20)과 종동축(30)에 구비된 스크류(40)가 상호 맞물린 상태에서 회전됨으로써 하우징(10) 내부의 기압은 외부의 기압보다 낮아지게 된다. 따라서 인입구(11)로부터 기체가 내부로 유입되어 압축된 다음 배출구(12)를 통해 배출된다.

스크류 타입의 진공펌프는 정밀하게 스크류를 가공해야 하며, 고진공도를 달성해야 할수록 가공 및 관리에 신경을 써야 한다.

진공펌프는 스크류가 맞물려 회전되면서 기체를 압축하기 때문에 진동이나 소음이 심한 편이며, 어떠한 조건이 맞지 않거나 조립이 잘못되는 경우 등 열이 많이 발생하기도 한다.

진공펌프에 이상이 있음에도 이를 알지 못하여 계속하여 가동하게 되면 결국 진공펌프는 심각한 손상이 초래되어 더 이상 사용이 불가능하게 된다. 즉, 스크류가 파손되거나 축이 부러지기도 한다.

진공펌프에 문제가 있는 경우 대부분 진동이나 소음, 열에 변화가 있게 되며, 이러한 변화를 측정하여 관리한다면 문제 발생 초기에 비교적 수월하게 문제점을 고칠 수 있을 것이다.

대한민국 등록특허 제10-1729849호

따라서 본 발명에서는 진공펌프를 운용함에 있어서 과도한 진동이나 온도 상승 등이 발생될 때 이러한 변화를 이상신호로 입력받아 조기에 대처할 수 있도록 하는 IoT 기반의 자가진단 기능을 갖는 진공펌프를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 진공펌프의 흡입구에 공기 속에 포함된 이물질을 걸러줄 수 있는 기능을 포함시켜서 공기정화 기능이 구현될 수 있도록 하며, 이물질이 진공펌프 내부로 유입되는 것을 차단함으로써 장비의 내구성을 높일 수 있도록 하는 진공펌프를 제공하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 자가진단 기능을 갖는 진공펌프는, 스크류형 진공펌프에 있어서, 일측에 흡입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되는 펌프 하우징; 상기 펌프 하우징 내부에 한 쌍을 이루면서 장착되는 가변피치 스크류; 상기 가변피치 스크류에 회전력을 제공하기 위해 상기 펌프 하우징에 연결되는 전동기; 상기 펌프 하우징에 직간접적으로 연결되게 설치되어 진동 및 온도를 측정하게 되는 복수의 센서; 상기 펌프 하우징의 일측에 장착되어 상기 전동기의 운전을 제어하되, 상기 센서들로부터 전송되는 센싱값을 기준값과 비교 분석하여 이상유무를 진단하고, 상기 전동기의 속도를 제어하게 되는 시스템 콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 펌프 하우징은, 베드 위에 진동흡수패드를 매개로 장착되며, 상기 진동흡수패드에 진동센서가 내장되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 센서 중 온도센서는 상기 펌프 하우징 외면 온도를 측정하는 제1온도센서와, 상기 흡입구로 유입되는 흡기공기의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 토출구로부터 배출되는 배출공기의 온도를 측정하는 제3온도센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 흡입구에는 복수의 입구가 형성되는 매니폴드가 결합되며, 상기 각 입구에는 여과를 위한 필터재가 장착되고, 각 입구의 개폐를 위한 전자변이 마련되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 전동기의 운전을 제어하되, 설정된 프로그램에 따라 운용되도록 하는 제어부; 상기 제어부와 연동하되 상기 센서로부터 센싱값을 받아 기준값과 비교 분석하게 되며, 분석결과를 상기 제어부로 제공하게 되는 연산처리부; 상기 제어부와 단말기를 유/무선으로 연결될 수 있도록 하는 통신모듈; 상기 단말기에 설치되어 상기 제어부로부터 정보를 제공받게 되며, 제어부로 제어명령을 전송하게 되는 앱 또는 관리프로그램;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 앱 또는 관리프로그램은, 진공펌프의 이상신호가 입력되면 상기 이상신호가 발생된 시점을 기준으로 직전 1~10시간 동안의 운전패턴을 추출하여 별도로 저장되도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 이상신호 발생 시점 직전의 운전패턴 분석을 통해 전조현상 패턴을 추출하도록 하고, 추출된 전조현상 패턴을 연산처리부에 연동하도록 전조현상 패턴 저장부를 구성하여 전조현상 패턴과 유사한 운전패턴이 발견되는 경우 제어부에 전조현상이 발생되었다는 신호를 제공하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프는 이상 발생시 조기에 점검을 할 수 있도록 함으로써 진공펌프의 심각한 파손을 방지할 수 있고, 신속한 대응으로 생산라인의 장시간 중단과 같은 문제를 최소화함으로써 생산성을 높이는데 기여할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 진공펌프로의 이물질 유입을 줄여서 진공펌프의 내구성을 높일 수 있게 되며, 실내 공기가 오염되는 것을 방지할 수 있다는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 휴대폰 등과 같은 단말기와 통신이 되어 무선으로도 진공펌프에 대한 개별 제어가 가능하기 때문에 유지관리 및 운용에 편리함을 제공할 수 있다는 효과도 있다.

도 1은 종래 스크류 진공펌프에 대한 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프의 전체적인 개념도.
도 3은 흡입구에 연결되는 매니폴드의 구성도.
도 4는 바람직한 실시예에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프의 정면도.
도 5는 본 발명의 진공펌프에 사용되는 가변피치 스크류의 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프의 동작 예를 보여주는 플로우 차트.

이하 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프의 전체적인 개념도이며, 도 3은 흡입구에 연결되는 매니폴드의 구성도이며, 도 4는 바람직한 실시예에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 진공펌프에 사용되는 가변피치 스크류의 예시도이며, 도 6은 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프의 동작 예를 보여주는 플로우 차트이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자가진단 기능을 갖는 진공펌프는 스크류형 진공펌프로서, 베드(10) 위에 펌프 하우징(100)이 장착되며, 펌프 하우징(100)의 일측에 흡입구(110)가 형성되고 타측에 배출구(120)가 형성된다.

펌프 하우징(100) 내부에 한 쌍을 이루면서 회전 동작하게 되는 가변피치 스크류(200)가 마련된다. 가변피치 스크류(200)는 도 5와 같이 스크류의 피치가 상이한 2단 가변피치로 이루어지며, 압축효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.

가변피치 스크류(200) 회전될 수 있도록 회전력을 제공하기 위한 전동기(300)가 마련되며, 전동기(300)는 펌프 하우징(100)의 일측에 연결된다. 전동기(300)는 모터로서 한 쌍의 가변피치 스크류(200) 중 구동스크류에 회전력을 전달하게 되고, 이에 따라 종동스크류도 기어들간 치합을 통해 회전이 이루어지게 된다.

바람직하게 전동기(300)는 수냉식 전동기를 사용하며, 전동기의 냉각을 수냉방식으로 함으로써 보다 효과적으로 전동기의 과열을 방지할 수 있다.

바람직하게 전동기(300)로 수냉식 전동기를 사용하는 경우 필요에 따라 수냉식 전동기로 공급되는 냉각라인(310)으로부터 분기되는 분기라인(320)을 형성시키고, 분기라인(320)을 통해 냉각수를 펌프 하우징(100)쪽으로 공급되게 구성할 수 있다.

펌프 하우징(100)은 기본적으로 공냉식으로 이루어질 수 있는데, 이상발생으로 인해 급격하게 펌프 하우징(100)의 온도가 상승되는 경우에 대비하여 펌프 하우징(100)에 냉각수 포켓(130)을 마련하여 냉각수를 공급할 수 있도록 한다.

냉각라인(310)으로 분기되는 분기라인(320)에 전자변(321)을 장착하고, 제어부로부터 신호가 전달되면 전자변(321)이 열려 냉각수의 일부가 냉각수 포켓(130)을 향해 공급될 수 있도록 한다.

물론, 펌프 하우징(100)의 온도가 급격히 상승된다는 것은 진공펌프 내부에 어떠한 문제점이 발생되었다는 것이므로, 냉각수를 이용한 냉각은 일시적인 방편에 해당되고, 운전속도를 낮추면서 점검 내지 교체의 시간을 확보하기 위한 방안이 된다.

펌프 하우징(100)에 마련되는 냉각수 포켓(130)은 펌프 하우징(100)의 내부에 유로를 형성시켜서 유로를 따라 냉각수가 순환될 수 있도록 구성한다.

본 발명의 진공펌프에는 복수의 센서(400)들이 장착되어 진공펌프의 운용에 따른 각종 유의미한 정보를 획득할 수 있도록 한다.

대표적인 센서(400)로는 진동을 측정하기 위한 진동센서(410)나 온도 측정을 위한 온도센서(420)가 있다. 특히, 이들 센서(400)는 기본적으로 펌프 하우징(100)에 직간접적으로 연결 설치되는 것으로 하여 가변피치 스크류(200)가 내장된 펌프 하우징(100)의 진동이나 온도를 측정함으로써 진공펌프의 이상유무를 판단할 수 있는 기본적인 정보를 획득하도록 한다.

진공펌프가 정상적으로 작동되는 경우에 발생되는 진동이나 온도는 일정한 범위내의 측정값을 가지게 된다. 이상 유무 판별을 위한 진동값이나 온도값은 설계시 제시될 수 있는 것이며, 이러한 정상범위 기준값을 정하도록 한다.

펌프 하우징(100)은 베드(10) 위에 진동흡수패드(20)를 매개로 장착되는데, 이러한 특성을 고려하여 본 발명에서는 진동센서(410)를 진동흡수패드(20)에 내장되게 하여 진동을 측정하도록 한다.

진동흡수패드(20)는 탄성을 갖는 고무재를 이용하여 제작되며, 진동흡수패드(20) 내부에 진동센서(410)를 내장하게 되면, 진동흡수패드(20)에 의한 감쇠된 진동치가 측정된다는 특징이 있다. 따라서 이상 유무 판단을 위한 기준값이 되는 허용 진동값은 진동흡수패드(20)에 설치된 진동센서(410)에서 측정되는 진동값을 사용하도록 한다.

진동흡수패드(20)는 감쇠를 하는 기능을 하지만, 시간이 경과함에 따라 진동흡수패드(20)의 성능은 점차 떨어지게 되며, 바람직하게는 진동흡수패드(20)를 교체해주어야 한다. 하지만, 진동흡수패드(20)의 정확한 교체시기를 알 수 없어 폐기될 때까지 사용하는 경우가 많으며, 이로 인해 진공펌프의 성능에 악영향을 주게 된다.

이에 본 발명에서는 진동흡수패드(20)에 진동센서(410)가 내장되게 하여 진동흡수패드(20)에 의한 감쇠가 이루어진 후의 진동을 진동센서(410)가 측정하도록 함으로써 보다 신뢰성 높은 측정 진동값을 구할 수 있도록 한다. 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 발생되면 진동센서(410)가 이를 감지하게 되며, 후술될 시스템 콘트롤러(500)로 센싱된 진동값을 전송하여 이상유무가 진단된다.

진동센서(410)에 의해 측정되는 진동값이 기준값을 초과한다는 것은 진공펌프 자체의 손상이나 진동흡수패드(20)의 기능 저하에 기인할 것이므로 이들에 대한 점검이 필요하게 된다.

한편, 온도 측정을 위한 온도센서(420)가 진공펌프에 장착될 수 있으며, 온도센서(420)는 펌프 하우징(100)의 온도를 측정하도록 설치된다. 온도센서(420)에 의해 측정되는 온도값은 기준 온도값과 비교되어 이상유무를 판정하는 자료로 활용된다.

회전되는 가변피치 스크류(200)에 이상이 있는 경우 회전이 원활치 못함에 따라 급격하게 온도가 상승하게 되며, 이로 인해 진동도 발생될 것이고 온도도 상승하게 된다.

한편, 온도센서(420)는 복수개가 사용될 수 있는데, 기본적으로 펌프 하우징(420)의 외면 온도를 측정하는 제1온도센서(420a)를 설치하도록 하며, 흡입구(110)로 유입되는 흡기공기의 온도를 측정하는 제2온도센서(420b)를 둘 수 있고, 토출구(120)에서 배출되는 배출공기의 온도를 측정하는 제3온도센서(420c)를 둘 수 있다.

진공펌프가 정상적인 상태로 운전되는 경우라면 제1온도센서(420a)에 의해 측정되는 온도값은 일정한 범위내에 있을 것이며, 제2온도센서(420b)와 제3온도센서(420c)에 의해 측정되는 온도값 역시 일정한 범위내에 있게 된다.

특히, 제2온도센서(420b)는 압축되기 전의 공기 온도를 측정하게 되며, 제3온도센서(420c)는 압축되어 배출되는 공기의 온도를 측정하게 되는데, 공기는 압축됨에 따라 온도가 상승하게 되며, 일정한 범위내의 온도차를 나타내게 된다.

따라서 진공펌프에 이상이 있는 경우에는 제2온도센서(420b)와 제3온도센서(420c)에서 측정되는 온도값의 차이는 많이 발생될 것이며, 정상 운전시의 제2온도센서(420b)와 제3온도센서(420c)에 의해 측정되는 온도차 값과 비교하여 진공펌프의 이상유무를 판단할 수 있게 된다.

그리고 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프에는 시스템 콘트롤러(500)가 포함되며, 시스템 콘트롤러(500)는 기본적으로는 전동기(300)의 동작을 제어하게 되며, 더불어 센서(400)들로부터 전송되는 센싱값을 기준값과 비교 분석하여 이상유무를 진단하게 되고 전동기(300)의 속도 제어 또는 동작 정지를 제어하도록 한다.

구체적으로 시스템 콘트롤러(500)는 제어부(510), 연산처리부(520), 통신모듈(530), 앱 또는 관리프로그램(540)으로 구성될 수 있다.

제어부(510)는 진공펌프의 운용을 위한 각종 스위치가 연결되며, PLC 나 PCB 기판을 통해 기본적인 동작로직이 프로그램되어 있다.

제어부(510)와 연동하는 연산처리부(520)가 마련되며, 연산처리부(520)에서는 센서(400)로부터 입력되는 센싱값을 받아 기준값과 비교분석하여 분석결과를 제어부(510)로 제공하게 된다. 즉, 진동센서(410)에 의해 측정되는 측정값이 입력되면, 기준값으로 설정된 기준 진동값의 범위를 실제 측정값이 벗어나는지를 판단하게 된다.

진동센서(410)나 온도센서(420)에 의해 측정되는 측정값이 기준값의 범위에 들게 되면 정상신호를 제어부(510)로 제공하며, 기준값의 범위를 벗어나면 이상신호를 제어부(510)로 제공하게 된다. 연산처리부(520)에서 제공되는 정상신호 혹은 이상신호를 받아 제어부(510)는 이에 맞는 로직에 따라 진공펌프가 운전될 수 있도록 제어하게 된다.

한편, 시스템 콘트롤러(500)는 통신모듈(530)을 포함하게 되며, 제어부(510)와 단말기(550)를 유/무선으로 연결하여 각종 데이터를 주고 받을 수 있도록 한다. 제어부(510)는 통신모듈(530)을 통해 센서(400)들에 의해 측정되는 진동이나 온도값을 단말기(550)로 전송하게 되며, 단말기(550)의 제어명령 신호를 제어부(510)로 전달할 수도 있다.

단말기(550)는 스마트폰이나 PC와 같은 것들을 의미하며, 단말기(550)에는 앱 또는 관리프로그램(540)이 설치되어 제어부(510)로부터 정보를 제공받거나 제어부(510)로 제어명령을 전송할 수 있도록 한다.

단말기(550)의 앱 또는 관리프로그램(540)을 이용하여 진공펌프를 원격제어할 수 있게 되는 장점이 있고, 진공펌프에 이상이 발생되는 경우 즉시 이상신호를 관리자의 단말기(550)로 전송함으로써 신속한 대응이 가능하게 된다.

바람직하게 앱 또는 관리프로그램(540)에서는 진공펌프의 이상신호가 발생되면 이상신호가 발생된 시점을 기준으로 직전 1~10시간 동안의 운전패턴을 추출하여 별도로 저장 관리될 수 있도록 한다.

진공펌프에 이상이 발생되면, 이상신호 발생 전에 어떠한 전조현상이 있게 된다. 예를 들어 정상 동작시와 다른 진동의 패턴이나 온도의 변화가 발생하게 된다. 진동의 경우 어떠한 주기를 이루면서 진폭이 급격히 변화하기도 하는데, 이상신호 발생되기 직전의 운전패턴을 모아서 분석하게 되면 이상 발생 전 전조현상을 찾을 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프는 앱 또는 관리프로그램(540)을 통해 이상발생 전 전조현상을 수집하여 분석할 수 있는 툴을 제공하게 되며, 이상 발생전 직전의 운전패턴을 누적적으로 수집 분석하면 전조현상에 대한 패턴을 얻을 수 있다.

따라서 이러한 전조현상 패턴을 통해 보다 선제적으로 진공펌프의 이상에 대응할 수 있음으로 조기에 점검을 하거나 생산라인이 멈출 때 수리를 함으로써 갑작스런 진공펌프의 고장으로 인해 생산라인 전체에 심각한 손실을 유발시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프는 이러한 전조현상에 대한 데이터를 축적하여 제어부(510)에 전조현상 패턴 유형을 저장되게 하여 전조현상과 비슷한 운전패턴이 발생하는 경우 전조현상이 발생했음을 알려줄 수 있도록 구성될 수 있다는 장점이 있다.

즉, 연산처리부(520)에 전조현상 패턴 저장부(520a)를 마련하여 다양한 전조현상 패턴을 저장되게 하며, 업데이터가 이루어지게 한다. 센서(400)들로부터 데이타들이 연산처리부(520)로 입력되며, 전조현상 패턴 저장부(520a)에 저장된 어느 하나의 전조현상 패턴과 유사한 운전패턴이 발견되면 연산처리부(520)에서는 제어부(510)로 전조현상 패턴이 발생되었음을 알려주게 되고, 제어부(510)에서는 전조현상이 발생했음을 앱이나 관리프로그램(540)으로 전송하도록 한다.

전조현상 패턴이 발생되면 관리자는 해당 진공펌프의 점검 내지 수리 일자를 잡아 선제적인 조치를 취할 수 있다.

한편, 보다 바람직하게 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프에 있어서, 도 3과 같이 흡입구(110)에는 복수의 입구를 갖는 매니폴드(140)가 설치되게 할 수 있고, 각 입구(141)에는 여과를 위한 필터재(142)가 장착되도록 하고, 각 입구는 전자변(143)에 의해 개폐제어가 가능하도록 구성할 수 있다.

흡입구(110)에 매니폴드(140)를 설치하여 공기가 흡입되는 복수의 입구(141)를 두도록 하고, 각 입구(141)는 전자변(143)을 통해 개폐될 수 있도록 함으로써, 필요에 따라 선택적으로 어느 하나 이상의 입구(141)를 닫히도록 하거나 열리도록 할 수 있고, 각 입구(141)마다 필터재(142)가 장착됨으로써 흡입되는 공기에 포함된 이물질을 걸러줄 수 있다.

필터재(142)를 통과함으로써 이물질이 걸러진 공기가 진공펌프 내부로 유입되기 때문에 이물질로 인한 가변피치 스크류(200)의 손상이나 고장을 방지할 수 있다.

한편, 매니폴드(140)에 복수의 입구(141)가 형성됨으로써 필터재(142)의 교체가 필요한 경우 해당 입구(141)는 닫아서 필터재(142)를 교체할 수 있기 때문에 중단없이 진공펌프를 운전할 수 있다는 장점도 있다.

이러한 이유로 각 입구(141)에는 전자변(143)을 설치하여 필터재(142)의 교체시나 흡입되는 공기의 양을 조절할 필요가 있을 때 선택적으로 복수의 입구(141) 중 어느 하나 혹은 그 이상을 개폐제어하도록 한다.

도 6은 본 발명에 의한 자가진단 기능을 갖는 진공펌프의 동작을 보여주는 플로우 차트이다.

도시된 바와 같이, 진공펌프가 가동되면 흡입구(110)로부터 공기가 흡기되어 가변피치 스크류(200)에 의해 압축 이송되면서 토출구(120)로 배출되고 이러한 과정으로 흡입구(110)와 연결된 대상체의 내부는 진공이 이루어지게 된다.

진공펌프가 운전되는 중에 진동센서(410)나 온도센서(420)들은 진동 및 온도 정보를 시스템 콘트롤러(500)로 전송하게 되며, 전송된 센싱값은 연산처리부(520)에 의해 기준값과 비교 분석되어 진공펌프의 이상유무에 대한 판정이 이루어지게 된다.

센싱값이 기준값을 초과하는 경우에는 진공펌프의 이상으로 판정하여 제어부(510)로 이상신호를 보내게 되고, 제어부(510)에서는 기설정된 프로그램에 따라 진공펌프의 운전모드를 변경하거나 정지되게 할 수 있고, 통신모듈(530)을 통해 이상신호가 발생되었음을 관리자의 단말기(550)로 전송하게 된다.

관리자는 단말기(550)를 통해서 제어부(510)로 제어명령을 전송할 수 있다.

한편, 이상신호가 발생되면 이상신호 발생시점부터 직전 적정 시간 동안의 운전패턴을 추출하여 저장되도록 하며, 이러한 이상신호 발생 직전의 운전패턴을 축적하여 보다 조기에 진공펌프에 대한 점검을 할 수 있도록 한다.

한편, 이상신호 발생 직전의 운전패턴을 분석하여 전조현상 패턴을 추출할 수 있으며, 전조현상 패턴을 이용하여 이상신호 발생 전에 전조현상 패턴과 유사한 운전패턴이 발견되는 경우에는 곧 이상신호가 발생될 개연성이 높으므로 진공펌프에 대한 점검 내지 운전정지를 하거나, 생산라인이 멈추는 시간을 선택하여 조기에 점검을 할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명은 진공펌프에 IoT 기술을 접목함으로써 보다 관리가 용이하며, 생산라인의 안정적 운용을 가능하게 하므로 각종 산업분야에 필요한 진공펌프로 제공될 수 있는 것이다.

10 : 베드 20 : 진동흡수패드
100 : 펌프 하우징 110 : 흡입구
120 : 토출구 130 : 냉각수 포켓
140 : 매니폴드 141 : 입구
142 : 필터재 143 : 전자변
200 : 가변피치 스크류
300 : 전동기 310 : 냉각라인
320 : 분기라인 321 : 전자변
400 : 센서 410 : 진동센서
420 : 온도센서 420a: 제1온도센서
420b: 제2온도센서 420c: 제3온도센서
500 : 시스템 콘트롤러 510 : 제어부
520 : 연산처리부 520a: 전조현상 패턴 저장부
530 : 통신모듈 540 : 앱 또는 관리프로그램
550 : 단말기

Claims (7)

1. 스크류형 진공펌프에 있어서,
   일측에 흡입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되되, 베드 위에 진동흡수패드를 매개로 장착되는 펌프 하우징;
   상기 진동흡수패드에 내장되는 진동센서;
   상기 펌프 하우징 내부에 한 쌍을 이루면서 장착되는 가변피치 스크류;
   상기 가변피치 스크류에 회전력을 제공하기 위해 상기 펌프 하우징에 연결되는 전동기;
   상기 펌프 하우징에 직간접적으로 연결되게 설치되어 진동 및 온도를 측정하게 되는 복수의 센서;
   상기 펌프 하우징의 일측에 장착되어 상기 전동기의 운전을 제어하되, 상기 센서들로부터 전송되는 센싱값을 기준값과 비교 분석하여 이상유무를 진단하고, 상기 전동기의 속도를 제어하게 되는 시스템 콘트롤러;를 포함하되,
   상기 시스템 콘트롤러는,
   상기 전동기의 운전을 제어하되, 설정된 프로그램에 따라 운용되도록 하는 제어부와, 상기 제어부와 연동하되 상기 센서로부터 센싱값을 받아 기준값과 비교분석하게 되며, 분석결과를 상기 제어부로 제공하게 되는 연산처리부와, 상기 제어부와 단말기를 유/무선으로 연결될 수 있도록 하는 통신모듈과, 상기 제어부로부터 정보를 제공받으며 상기 제어부로 제어명령을 전송하게 되는 앱이 설치되는 상기 단말기를 포함하고,
   상기 단말기의 앱은 진공펌프의 이상신호가 입력되면 상기 이상신호가 발생된 시점을 기준으로 직전 1~10시간 동안의 운전패턴을 추출하여 별도로 저장하도록 하되,
   상기 이상신호 발생 시점 직전의 운전패턴 분석을 통해 전조현상 패턴을 추출하도록 하고, 추출된 전조현상 패턴을 연산처리부에 연동하도록 전조현상 패턴저장부를 구성하여 전조현상 패턴과 유사한 운전패턴이 발견되는 경우 상기 제어부에 전조현상이 발생되었다는 신호를 제공하도록 하고,
   상기 센서 중 온도센서는 상기 펌프 하우징 외면 온도를 측정하는 제1온도센서와, 상기 흡입구로 유입되는 흡기공기의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 배출구로부터 배출되는 배출공기의 온도를 측정하는 제3온도센서를 포함하게 되며,
   상기 흡입구에는 복수의 입구가 형성되는 매니폴드가 결합되며, 상기 각 입구에는 여과를 위한 필터재가 장착되고, 각 입구의 개폐를 위한 전자변은 개별적으로 제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 진공펌프.
   
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