KR101972527B1 - 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템 및 그 작동방법 - Google Patents

Abstract

개시되는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템은 모터와, 상기 모터의 작동으로 유압을 발생하는 유압펌프와, 상기 유압이 입출력하는 유압유입출력부 및, 상기 유압유입출력부를 개폐하는 벨브를 포함하는 유압발생유닛(100); 상기 유압발생유닛(100)과 유압호스로 연결되고, 상기 유압으로 작동하는 실린더 및 상기 실린더에 구비된 피스톤의 왕복작동으로 볼트 또는 너트를 조이는 라쳇를 구비하는 유압토크렌치유닛(200); 작업자로부터 상기 유압발생유닛(100)을 작동하는 작동정보를 입력받는 리모컨입력부 및 상기 작동정보를 무선통신으로 송신하는 리모컨송신부를 포함하는 무선리모컨유닛(300); 상기 작업자로부터 기준압력 및 기준시간을 입력받는 제어입력부와, 상기 작동정보를 수신하는 제어수신부와, 상기 작동정보를 기반으로하여 상기 유압발생유닛(100)의 작동하는 작동부와, 상기 유압유입출력부의 개폐시간을 측정하는 타이머와, 상기 유압호스의 내부압력을 측정하는 유압측정부와, 상기 개폐시간 및 상기 유압호스의 내부압력을 기반으로하여 상기 유압호스 내부의 압력이 상기 기준압력에 도달하는 도달시간을 산출하는 연산부 및, 상기 제어입력부와 상기 제어수신부와 상기 작동부와 상기 타이머와 상이 유압측정부 및 상기 연산부 중에 적어도 하나이상을 제어하여 상기 도달시간과 상기 기준시간을 비교하여 상기 유압펌프의 복동 작동을 제어함으로써 펌핑자동화를 수행하는 중앙처리부를 포함하는 제어유닛(400);으로 구성된다.

Description

무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템 및 그 작동방법{Hydraulic Torque Wrench System having Wireless Remote Control Device and Pumping Automatic Algorithm and Method for Operating the Same}

본 발명(Disclsoure)은, 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템 및 그 작동방법에 관한 것으로서, 유압펌프로부터 이격된 볼팅 작업 현장에서 유압토크렌치를 이용한 볼팅 작업시, 유압펌프의 안정적인 작동을 유지하면서, 작업자의 반복작업을 최소화 할 수 있는, 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템 및 그 작동방법에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

일반적으로 유압토크렌치는, 유압펌프로부터 유압 공급받아서, 볼트 또는 너트를 조이는 볼팅작업이 가능하다. 볼팅작업을 위해서는 유압펌프가 복동 작동이 가능하며, 유압토크렌치에는 복동 실린더가 사용된다. 유압펌프의 작동에 따라 유압유가 전후진을 반복하고, 유압유의 전후진에 따라 유압토크렌치 실린더의 피스톤이 왕복운동한다. 왕복운동하는 피스톤은 볼트 또는 너트와 체결되는 라쳇를 일정한 방향으로 회전시킴으로써 볼팅 작업이 수행 된다.

종래의 유압토크렌치는, 케이블을 이용한 유선통신 방식으로, 유압펌프 및 펌핑에 필요한 에너지를 공급하는 모터의 작동을 제어하였다. 그러나 일반적인 볼팅 작업이 수행되는 건설 현장에서는, 관리 소홀로 케이블의 단선이 종종 발생하는 등, 케이블 관리에 어려움이 많다. 케이블 단선은 유압펌프의 고장을 유발할 수 있어서, 작업중단 등에 따른 손실이 발생 할 수 있다. 또한, 특수한 상황에서는 안정성이 결여된 볼팅작업 현장에서도 케이블을 이용한 볼팅작업을 수행해야 한다. 또한, 유압펌프와 모터의 작동을 관찰하는 작업자와 유압토크렌치로 실제 볼팅작업을 수행하는 작업자 각 1명이 배치되는 것이 일반적이다. 따라서, 볼팅작업에 필요한 작업자가 늘어남으로써, 비용이 증가할 뿐만 아니라, 상술한 바와 같은 문제점으로 인해 작업효율이 악화될 수 있다.

또한, 종래의 유압토크렌치는, 유압의 전후진을 위한 유압 펌프의 반복적 작동을 작업자가 수동으로 수행하였다. 다수개의 볼트에 볼팅작업을 수행할 때는, 작업자의 피로도 상승으로 인한 작업 능률 감소와 집중력 저하로 인한 사고 발생 위험이 상존한다. 그러나, 복잡한 장비와 인력이 얽혀서 작업하는 작업공간에서, 중량(重量)의 유압발생장치를 이동하는 것은 용이하지 않다.

따라서, 유압토크렌치와 이격된 유압펌프 및 모터를 원거리에서 무선으로 제어할수 있으며, 유압펌프의 반복작동을 자동화 함으로써, 작업성의 향상과 사고 발생 가능성을 낮출 수 있는 유압토크렌치시스템에 대한 개발이 요구된다.

한국 공개특허 10-2102-0055257

본 발명(Disclosure)은, 유선케이블 방식의 유압펌프 작동 방식에서 발생하는, 케이블 단선과 유압펌프의 고장 및 케이블 관리의 기술적 곤란성을 개선할 수 있는, 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템의 제공을 일 목적으로 한다.

본 발명(Disclosure)은, 볼팅작업시 반복적으로 수행되는 유압펌프의 전후진 작동작업을, 자동으로 수행하는, 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템 작동방법의 제공을 일 목적으로한다.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템은, 모터와, 상기 모터의 작동으로 유압을 발생하는 유압펌프와, 상기 유압이 입출력하는 유압유입출력부 및, 상기 유압유입출력부를 개폐하는 벨브를 포함하는 유압발생유닛(100); 상기 유압발생유닛(100)과 유압호스로 연결되고, 상기 유압으로 작동하는 실린더 및 상기 실린더에 구비된 피스톤의 왕복작동으로 볼트 또는 너트를 조이는 라쳇를 구비하는 유압토크렌치유닛(200); 작업자로부터 상기 유압발생유닛(100)을 작동하는 작동정보를 입력받는 리모컨입력부 및 상기 작동정보를 무선통신으로 송신하는 리모컨송신부를 포함하는 무선리모컨유닛(300); 상기 작업자로부터 기준압력 및 기준시간을 입력받는 제어입력부와, 상기 작동정보를 수신하는 제어수신부와, 상기 작동정보를 기반으로하여 상기 유압발생유닛(100)의 작동하는 작동부와, 상기 유압유입출력부의 개폐시간을 측정하는 타이머와, 상기 유압호스의 내부압력을 측정하는 유압측정부와, 상기 개폐시간 및 상기 유압호스의 내부압력을 기반으로하여 상기 유압호스 내부의 압력이 상기 기준압력에 도달하는 도달시간을 산출하는 연산부 및, 상기 제어입력부와 상기 제어수신부와 상기 작동부와 상기 타이머와 상이 유압측정부 및 상기 연산부 중에 적어도 하나이상을 제어하여 상기 도달시간과 상기 기준시간을 비교하여 상기 유압펌프의 복동 작동을 제어함으로써 펌핑자동화를 수행하는 중앙처리부를 포함하는 제어유닛(400);으로 구성된다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템에서, 상기 무선리모컨유닛(300)이 상기 유압토크렌치유닛(200)에 탈부착이 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템에서, 상기 제어유닛(400)은 상기 유압발생유닛(100)의 작동상태를 전송하는 제어송신부를 더 구비하고, 상기 무선리모컨유닛(300)은 상기 유압발생유닛(100)의 작동상태를 전송받는 리모컨수신부 및 상기 유압발생유닛(100)의 작동상태를 알림하는 알림부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템에서, 상기 제어수신부와 리모컨송신부는 와이파이(wifi), 블루투스, 적외선 통신, RF 통신 방식 중 어느 하나를 사용하여 통신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템에서, 상기 제어유닛(400)은, 상기 도달시간을 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템에서, 상기 제어유닛(400)은, 상기 유압발생유닛(100) 및 상기 제어유닛(400)중 적어도 하나 이상의 작동 상태를 포함하는 작동상황정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템에서, 상기 제어유닛(400)은, 상기 작동상항정보를 와이파이 신호로 송신하는 제어유닛(400)송신부를 더 포함하고, 상기 작업자는 상기 작동상황정보를 디스플레이하는 프로그램이 설치된 모바일 단말기로 상기 작동상황정보를 확인하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템의 작동방법은, 무선리모컨유닛(300)의 리모컨입력부를 통하여 작업자가 작동정보를 입력하고, 상기 무선리모컨유닛(300)의 리모컨송신부를 통하여 상기 작동정보를 무선통신으로 전송하는 단계(S10); 제어유닛(400)의 제어입력부를 통하여, 상기 작업자가 기준압력 및 기준시간을 포함하는 기준정보를 입력하는 단계(S20); 제어유닛(400)의 제어수신부를 통하여 상기 작동정보를 수신하는 단계(S30); 상기 작동정보를 기반으로 하여, 상기 제어유닛(400)의 작동부가 상기 유압발생유닛(100)을 작동하는 단계(S40); 상기 제어유닛(400)의 타이머가 상기 유압유입출력부의 개폐시간을 측정하는 단계(S50); 상기 유압으로 작동하는 실린더 및 상기 실린더의 왕복작동으로 회전하며 볼트와 체결되는 라쳇를 구비하는 유압토크렌치유닛(200)과 상기 유압발생유닛(100)를 연결하는 유압호스에 상기 유압이 주입되는 단계(S60); 상기 제어유닛(400)의 유압측정부가 상기 유압호스의 내부압력을 측정하는 단계(S70); 상기 제어유닛(400)의 연산부에서, 상기 개폐시간 및 상기 내부압력을 기반으로하여, 상기 유압호스 내부의 압력이 상기 기준압력에 도달하는 도달시간을 산출하는 단계(S80); 상기 제어유닛(400)의 중앙처리부는 상기 도달시간과 상기 기준시간을 비교하여 상기 유압펌프의 복동 작동을 제어함으로써 펌핑자동화를 수행하는 단계(S90);를 포함한다.

본 발명에 따르면, 무선 통신 방식으로 유압펌프의 작동을 제어하므로, 케이블 단선과 이로 인한 유압펌프의 고장 및 케이블 관리의 기술적 곤란성이 개선될 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 유압호스의 압력 도달 시간을 분석하여, 자동으로 유압펌프를 펌핑함으로써, 볼팅작업시 반복적으로 수행되는 유압펌프의 전후진 작동작업을 자동으로 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템의 제1 실시예의 구성과 작동 흐름을 보인 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 펌핑 자동화 알고리즘의 제1 실시예를 보인 도면,
도 2b는 본 발명에 따른 펌핑 자동화 알고리즘의 원리를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템 작동방법의 제1 실시예를 보인 도면.

이하, 본 발명에 따른반도체 제조공정의 배기용 댐퍼를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

다만, 본 발명의 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 본 개시와 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시 형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨을 밝힌다.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 기술적 내용을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템의 제1 실시예의 구성과 작동 흐름을 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 원격제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템은, 유압발생유닛(100)과, 유압토크렌치유닛(200)과, 무선리모컨유닛(300) 및 제어유닛(400)으로 구성된다.

유압발생유닛(100)은, 모터와, 모터의 작동으로 유압을 발생하는 유압펌프와, 유압유가 입출력하는 유압유입출력부 및, 유압유입출력부를 개폐하는 밸브를 포함한다. 유압펌프는 복동식이며, 밸브는 유압유입출부에 형성될 수 있다.

유압토크렌치유닛(200)은, 유압발생유닛(100)과 유압호스로 연결되고, 유압유로 작동하는 실린더 및, 실린더에 구비되는 피스톤과 피스톤의 왕복작동으로 회전하여 볼트 또는 너트를 조이는 라쳇을 포함한다. 유압발생유닛(100)에 구성되는 밸브가 개방됨에 따라서, 유압유가 유압호스에 주입되어 유압토크렌치의 실린더에 유압을 발생시킨다.

무선리모컨유닛(300)은, 리모컨입력부와 리모컨송신부를 포함한다. 리모컨 입력부는 작업자로부터 유압발생유닛(100)을 작동하는 작동정보를 입력받고, 리모컨송신부는 작동정보를 무선통신으로 송신한다. 무선리모컨유닛(300)은 작업자가 한손으로 휴대할 수 있으며, 리모컨입력부가 상면에 구성될 수 있다. 또한, 무선리모컨유닛(300)은 유압토크렌치유닛(200)에 탈착 가능하도록 체결됨으로써, 볼팅 작업시 작업자의 장비 핸들링을 용이하게 할 수 있다.

제어유닛(400)은, 제어입력부와, 작동부와, 타이머와, 제어수신부와, 유압측정부와, 연산부 및 중앙처리부를 포함하여 구성된다.

제어입력부는, 작업자로부터 기준압력 및 기준시간을 입력받고, 제어수신부는 작동정보를 수신한다. 작동부는 작동정보를 기반으로하여 유압발생유닛(100) 작동을 제어하고, 타이머는 유압유입출력부의 개폐시간을 측정한다. 유압측정부는 유압호스의 내부압력을 측정하고, 연산부는 개폐시간 및 유압호스의 내부압력을 기반으로하여 유압호스 내부 압력이 기준압력에 도달하는 도달시간을 산출한다. 중앙처리부는 도달시간과 기준시간을 비교하여, 유압펌프의 복동 작동을 제어함으로써 유압펌프의 펌핑 자동화를 수행한다.

유압호스의 내부압력은, 유압호스와 유압토크렌치의 실린더 및 실린더에 구비되는 피스톤의 왕복 이동에 따라 변하는 공간을, 모두 포함하는 유압공간의 압력이다. 유압공간 내부의 압력이 증가하여 피스톤이 슬라이등 이동하면, 유압공간은 그 만큼 체적이 증가하고, 유압공간의 압력이 감소한다. 유압공간에 주입되는 유압유의 총량에서, 증가한 유압공간 체적만큼, 유압공간 즉, 유압호스 내부의 압력이 상승한다.

볼팅 작업이 수행되는 도중에, 볼트 또는 너트가 조여짐에 따라서 저항력이 증가한다. 피스톤의 이동이 느려지며, 유압공간의 체적 증가도 느려진다. 유압공간의 체정 증가 속도가 느려지면, 단위 시간당 유압공간의 체적 증가량도 감소한다. 따라서, 유압공간 즉, 유압호스 내부의 압력 상승 속도는 감소한다.

결론적으로, 볼팅작업이 진행됨에 따라 유압호스 내부의 유압상승 속도는 점점 증가하고, 특정한 압력에 도달하는 시간은 점차 짧아진다.

기준압력은, 특정한 볼팅작업에서 유압토크렌치의 라쳇에 인가되어야하는 토크값에 대응하는 유압호스 내부 압력을 기반으로 산출된다. 기준시간은 유압펌프에서 유압호스로 유압유가 주입되어, 기준압력 이하의 특정한 압력에서 기준압력에 도달할때까지의 시간을 기반으로 산출된다.

상술한 바와 같이, 하나의 볼트 또는 너트에 볼팅작업이 지속되면, 유압호스의 내부 압력이 상승하는 속도가 빨라진다. 따라서, 작업자가 기준시간을 설정하고, 볼팅 작업중에 측정된 도달 시간과 비교하여, 볼팅 작업에 필요한 토크값에 도달하였는지를 판단할 수 있다.

또한, 제어유닛(400)은 유압발생장치에 일체형으로 구성될 수 있으며, 탈착가능하도록 체결될 수 있다.

제어수신부와 리모컨송신부는 와이파이(wifi), 블루투스, 적외선 통신 및 RF 통싱 방식중 어느 하나를 이용하여 통신할 수 있다.

또한, 제어유닛(400)은 제어송신부를 더 포함하고, 무선리모컨유닛(300)은 리모컨수신부 및 알림부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 제어송신부가 유압발생유닛(100)의 작동상태를 전송하고, 리모컨수신부가 송신된 작동상태를 수신한다. 수신된 유압발생유닛(100)의 작동상태에 따라서 알림부가 작업자에게 알림한다. 유압발생유닛(100)의 작동상태는 모터 및 유압펌프의 작동여부 및 유압호스 내부 압력의 이상여부 등으로 구분될 수 있다. 알림부는 시각과 청각 및 촉각 정보로 유압발생유닛(100)의 작동상태를 알림할 수 있다. 시각정보는 LED를 포함하는 발광장치를 이용한 점멸신호를 포함할 수 있으며, 청각정보는 알람음을 이용할 수 있다. 또한, 진동소자를 내장하여, 작업자가 무선리모컨유닛(300)을 휴대 또는 파지하고 있을때 진동 정보로서 알림할 수 있다.

또한, 제어송신부와 리모컨수신부는 특정한 간격으로 미리 정해진 신호를 송수신함으로써, 리모컨송신부와 제어수신부 사이의 신호 연결 상태가 정상인지 아닌지를 실시간으로 확인할수 있다. 리모컨수신부에서 수신되는 미리 정해진 신호에 이상이 있을 경우에, 상술한 알람부에서 알림함으로써, 작업자는 무선리모컨유닛(300)을이용한 유압발생유닛(100)의 작동에 문제가 발생했음을 인지할 수 있다. 작업자는 볼팅작업을 일시 중지하여, 무선리모컨유닛(300)과 제어유닛(400)과의 안정적인 무선 통신 상태를 확보한후 작업을 재진행 할 수 있다.

또한, 제어유닛(400)은, 도달시간을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다. 일반적으로 플랜지의 볼팅작업은, 동일한 볼트 또는 너트 다수개에 대해 반복적으로 수행된다. 이미 수행되어 획득된 도달시간을 이용하여, 이후에 수행되는 볼팅작업의 도달시간을 분석함으로써, 반복작업 시간 및 효율성을 개선할 수 있다.

제어유닛(400)은, 유압발생유닛(100) 및 제어유닛(400)중 적어도 하나 이상의 작동 상태를 포함하는 작동상황정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다. 작동상황정보는, 기준압력 또는 유압호스의 내부압력, 밸브의 개폐상태 및, 무선리모컨유닛(300)과의 무선 통신 연결 상태를 포함할 수 있다.

또한, 제어유닛(400)은 작동상황정보를 송신하는 제어송신부를 더 포함하고, 작업자는 작동상황정보를 디스플레이하는 프로그램이 설치된 모바일 단말기로 작동상황전보를 수신하여 확인할 수 있다. 제어송신부는 wifi 통신 방식을 이용하고, 모바일 단말기는 스마트폰을 포함할 수 있다. 또한, 작동상황정보를 디스플레이하는 프로그램은, 작업자로부터 이상발생기준정보를 미리 입력받을 수 있다. 수신된 작동상황정보를 분석하여 미리 입력된 이상발생기준정보에 미달 또는 초과하는 상황발생시 작업자에게 알람할 수 있다.

한편, 일반적인 유압토크렌치는 볼트 또는 너트에 전달된 토크값을 알 수 없다. 유압펌프의 압력 게이지에 표시된 수치와 유압호스의 길이를 포함한 모든 유압설비의 정보를 이용하여 토크를 환산한다. 즉, 현재의 유압토크렌치는 사용되는 유압값을 기반으로 해서 라쳇에 인가되는 토크를 "계산"하여 제시함으로써 정확한 볼팅 품질 유지를 어렵게 한다. 또한 적절하지 못한 토크값으로 볼팅 작업된 설비에 대형 사고의 원인을 제공할 수 있다. 지금까지는 이동식 또는 고정식 전용측정기를 이용하여, 작업토크를 측정하였다. 그러나 별도 장치를 이용한 확인 작업 자체는 작업효율성을 저하시킴을 물론이고, 불필요한 시간 소모를 야기하는 문제가 있다.

본 발명에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템은, 유압토크렌치유닛(200)에 일체형으로 장착되는 토크측정기를 이용함으로써, 볼팅작업시 볼트에 전달되는 토크를 실시간으로 확인하면서, 작업이 가능하게 한다.

유압토크렌치는 실린더와 라쳇 사이에 배치되는 로드셀을 더 구비하고, 로드셀과 신호연결도는 토크산출부를 포함하는 토크측정기와 결합함으로써, 볼트에 인가되는 노크를 실시간으로 확인할 수 있다. 로드셀은 실린더와 라쳇 사이의 접촉압력을 측정하여 토크산출부로 전송한다. 토크산출부는 접촉압력을 이용하여 라쳇의 토크정보를 산출한다. 산출된 토크정보는 토크디스플레이부에 디스플레이됨으로써, 작업자가 볼팅작업중인 볼트에 인가되는 토크를 실시간 확인 할 수 있다.

또한, 토크측정기는, 토크정보를 송신하는 측정기송신부를 더 구비하고, 작업자는 기준정보에 라쳇의 기준토크값을 더 포함하여 입력한다. 제어부는 토크정보를 기반으로하여 기준토크값에 맞는 기준압력을 보정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 유압호스 내부의 압력을 이용하여 라쳇에 인가되는 토크값으로 "계산" 작업자가 기준토크값으로 입력할 수 있다. 그러나 유압호스의 길이, 작업 현장 및 유압유의 온도를 포함하는 볼팅작업환경은 매우 다양하며, "계산"에 필요한 정확한 정보를 확보하는 것은 불가능하다. 따라서, 유압호스 내부의 압력을 이용하여, 볼트에 인가되는 토크값을 환산할때 오차가 발생할 수 있다.

상술한 바와 같이, 플랜지 볼팅작업은 다수개의 볼트 및 너트에 대해 반복 되는 상황이 일반적이다. 토크측정기에서 측정된 실측 토크정보와 작업자가 유압호스 내부 압력을 이용하여 미리 예측한 토크값을 비교, 보정함으로써, 이후 시행되는 볼팅작업에서 토크제어의 정밀도를 향상할 수 있다 .

도 2a는 본 발명에 따른 펌핑 자동화 알고리즘의 제1 실시예를 보인 도면이다.

도 2a를 참조하면, 유압펌프가 작동하고 밸브가 개방되면 개방시간과 유압호스의 내부압력을 측정한다. 유압호스 내부 압력이 작업자가 입력한 기준압력에 도달하는 도달시간을 측정하여 작업자가 입력한 기준시간과 비교한다.

상술한 바와 같이, 볼트 또는 너트가 조여짐에 따라서, 유압호스의 내부 압력이 상승하는 속도는 상승한다. 따라서, 작업자가 볼팅작업 조건을 기반으로 특정한 기준시간을 설정하고, 측정된 도달 시간과 비교하여, 볼팅 작업에 필요한 토크에 도달하였는지를 판단할 수 있다.

실측된 밸브의 개폐 시간과 유압호스 내부유압을 기반으로 산출된 도달시간을 기준시간과 비교한다. 기준시간보다 도달시간이 길면, 유압토크렌치의 실린더 피스톤이동이 빠른 것으로서, 볼트 또는 너트가 덜 조여진 것을 의미한다. 반면에 기준시간보다 짧으면 피스톤의 이동이 느리며 볼트 또는 너트가 많이 조여져서, 기준 압력에 근접한 것으로 판단 될 수 있다.

볼트가 덜 조여진 상태로 판단되면 밸브를 폐쇠하고 유압펌프가 펌핑 후진하고 다시 밸브를 개방함으로써, 유압토크렌치의 실린더 내부 피스톤이 후진과 전진을 반복한다.

도 2b는 본 발명에 따른 펌핑 자동화 알고리즘의 원리를 설명하는 도면이다.

도 2b를 참조하여 펌핑 자동화 알고리즘의 작동 원리를 상세히 설명하고자 한다. 밸브의 개방시간이 길어짐에 따라서, 유압호스 내부 압력은 상승한다. 압력 상승 속도가 서로다른 압력상승0, 압력상승1, 압력상승2는 각각 도달시간1, 기준시간, 도달시간2가 소요되면 기준압력에 도달한다.

압력상승0을 기준으로 하여, 압력상승1과 압력상승2를 구분할 수 있다. 예를 들어, 볼트 또는 너트가 기준압력으로 완전히 조여진 상태라면, 유압토크렌치유닛의 피스톤은 더 이상 왕복 스트로크 작동을 하지 않는다. 따라서, 상술한 유압공간에 유압유가 공급되더라도, 유압공간이 증가하지 않으므로, 유압호스 내부 압력 상승 속도는 증가한다. 이러한 상태를 압력상승1의 상태로 가정하고, 압력상승1 기울기이하인 압력상승0을 기반으로 하여 기준시간을 설정할 수 있다.

반면에, 기준시간보다 완만한 압력상승2는, 볼트 또는 너트가 기준압력 이하로 조여지고 있는 상태임을 알 수 있다. 결론적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기준압력을 기반으로 기준시간을 설정하고, 볼팅 작업중에 실시간으로 압력 상승 속도를 또는 도달시간을 측정하여, 기준시간과 비교함으로써, 펌핑 자동화를 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템을 이용한 작동방법 순서도의 제1 실시예를 보인 도면이다.

도 3을 참조하면, 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템을 이용한 작동방법은 우선, 무선리모컨유닛(300)의 리모컨입력부를 통하여 작업자가 작동정보를 입력하고, 리선리모컨유닛의 리모컨송신부를 통하여 작동정보를 무선통신으로 전송한다.

다음으로, 제어유닛(400)의 입력부를 통하여, 작업자가 기준압력 및 기준시간을 포함하는 기준정보를 입력한다.

다음으로, 제어유닛(400)의 제어수신부를 통하여 작동정보를 수신하고, 수신된 작동정보를 기반으로 하여, 제어유닛(400)의 작동부가 유압발생유닛(100)의 작동한다. 유압발생유닛(100)은, 모터와, 모터의 작동으로 유압을 발생하는 유압펌프와, 유압유가 입출력하는 유압유입출력부 및, 유압유입출력부를 개폐하는 벨브가 유기적으로 작동함으로써, 유압호스로 유압유를 주입할 수 있다.

다음으로, 제어유닛(400)의 타이머는 유압유입출력부의 개폐시간을 측정하고, 유압으로 작동하는 실린더 및 실린더에 구비된 피스톤의 왕복작동으로 회전하며, 볼트와 체결되는 라쳇를 구비하는 유압토크렌치유닛(200)과 유압발생유닛(100)를 연결하는 유압호스에 유압류가 주입된다.

다음으로, 제어유닛(400)의 유압측정부가 유압호스의 내부압력을 측정하는 하고, 제어유닛(400)의 연산부에서, 개폐시간 및 내부압력을 기반으로하여, 유압호스 내부의 압력이 기준압력에 도달하는 도달시간을 산출한다.

다음으로 제어유닛(400)의 중앙처리부는 도달시간과 기준시간을 비교하여 유압펌프의 작동을 제어함으로써 펌핑자동화를 수행한다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

100. 유압발생유닛
200. 유압토크렌치유닛
300. 무선리모컨유닛
400. 제어유닛

Claims (8)

1. 모터와, 상기 모터의 작동으로 유압을 발생하는 유압펌프와, 상기 유압이 입출력하는 유압유입출력부 및, 상기 유압유입출력부를 개폐하는 벨브를 포함하는 유압발생유닛(100);
   상기 유압발생유닛(100)과 유압호스로 연결되고, 상기 유압으로 작동하는 실린더 및 상기 실린더에 구비된 피스톤의 왕복작동으로 볼트 또는 너트를 조이는 라쳇를 구비하는 유압토크렌치유닛(200);
   작업자로부터 상기 유압발생유닛(100)을 작동하는 작동정보를 입력받는 리모컨입력부 및 상기 작동정보를 무선통신으로 송신하는 리모컨송신부를 포함하는 무선리모컨유닛(300);
   상기 작업자로부터 기준압력 및 기준시간을 입력받는 제어입력부와, 상기 작동정보를 수신하는 제어수신부와, 상기 작동정보를 기반으로하여 상기 유압발생유닛(100)의 작동하는 작동부와, 상기 유압유입출력부의 개폐시간을 측정하는 타이머와, 상기 유압호스의 내부압력을 측정하는 유압측정부와, 상기 개폐시간 및 상기 유압호스의 내부압력을 기반으로하여 상기 유압호스 내부의 압력이 상기 기준압력에 도달하는 도달시간을 산출하는 연산부 및, 상기 제어입력부와 상기 제어수신부와 상기 작동부와 상기 타이머와 상이 유압측정부 및 상기 연산부 중에 적어도 하나이상을 제어하여 상기 도달시간과 상기 기준시간을 비교하여 상기 유압펌프의 복동 작동을 제어함으로써 펌핑자동화를 수행하는 중앙처리부를 포함하는 제어유닛(400);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 무선리모컨유닛(300)이 상기 유압토크렌치유닛(200)에 탈부착이 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어유닛(400)은 상기 유압발생유닛(100)의 작동상태를 전송하는 제어송신부를 더 구비하고,
   상기 무선리모컨유닛(300)은 상기 유압발생유닛(100)의 작동상태를 전송받는 리모컨수신부 및 상기 유압발생유닛(100)의 작동상태를 알림하는 알림부를 더 포함하는 것을 특징으로하는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어수신부와 리모컨송신부는 와이파이(wifi), 블루투스, 적외선 통신, RF 통신 방식 중 어느 하나를 사용하여 통신하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어유닛(400)은,
   상기 도달시간을 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어유닛(400)은,
   상기 유압발생유닛(100) 및 상기 제어유닛(400)중 적어도 하나 이상의 작동 상태를 포함하는 작동상황정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제어유닛(400)은,
   상기 작동상황정보를 와이파이 신호로 송신하는 제어유닛(400)송신부를 더 포함하고,
   상기 작업자는 상기 작동상황정보를 디스플레이하는 프로그램이 설치된 모바일 단말기로 상기 작동상황정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템.
8. 무선리모컨유닛(300)의 리모컨입력부를 통하여 작업자가 작동정보를 입력하고, 상기 무선리모컨유닛(300)의 리모컨송신부를 통하여 상기 작동정보를 무선통신으로 전송하는 단계(S10);
   제어유닛(400)의 제어입력부를 통하여, 상기 작업자가 기준압력 및 기준시간을 포함하는 기준정보를 입력하는 단계(S20);
   제어유닛(400)의 제어수신부를 통하여 상기 작동정보를 수신하는 단계(S30);
   상기 작동정보를 기반으로 하여, 상기 제어유닛(400)의 작동부가 유압발생유닛(100)을 작동하는 단계(S40);
   상기 제어유닛(400)의 타이머가 유압유입출력부의 개폐시간을 측정하는 단계(S50);
   유압으로 작동하는 실린더 및 상기 실린더의 왕복작동으로 회전하며 볼트와 체결되는 라쳇를 구비하는 유압토크렌치유닛(200)과 상기 유압발생유닛(100)를 연결하는 유압호스에 상기 유압이 주입되는 단계(S60);
   상기 제어유닛(400)의 유압측정부가 상기 유압호스의 내부압력을 측정하는 단계(S70);
   상기 제어유닛(400)의 연산부에서, 상기 개폐시간 및 상기 내부압력을 기반으로하여, 상기 유압호스 내부의 압력이 상기 기준압력에 도달하는 도달시간을 산출하는 단계(S80);
   상기 제어유닛(400)의 중앙처리부는 상기 도달시간과 상기 기준시간을 비교하여 유압펌프의 복동 작동을 제어함으로써 펌핑자동화를 수행하는 단계(S90);를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 제어 장치 및 펌핑 자동화 알고리즘을 구비한 유압토크렌치시스템의 작동방법.

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