KR102483414B1 - 실린더용 모니터링 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

실린더용 모니터링 장치 및 그 제어방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 실린더용 모니터링 장치는: 실린더에 연결되는 제1관로에 설치되며 유압을 측정하는 제1압력센서부와, 실린더에 연결되는 제2관로에 설치되며 제1압력센서부와 함께 유압을 측정하는 제2압력센서부와, 제1압력센서부와 제2압력센서부의 측정값을 전달받으며 시간 흐름 대비 유압의 변화를 계산하여 실린더의 이상 유무를 판단하는 제어부 및 제어부의 제어신호로 동작되며 화상을 통해 정보를 출력하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실린더용 모니터링 장치 및 그 제어방법{MONITORING DEVICE FOR CYLINDER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 실린더용 모니터링 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더의 고장이나 이상유무를 측정하여 작업자에게 알리므로 유지보수 비용을 절감할 수 있는 실린더용 모니터링 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건설공사 현장이나 토목공사 현장에서 사용되는 중장비와 특장차와 고소작업차 등 기계장치 전반에 걸쳐서 유압을 사용하는 실린더를 구동장치로 사용한다. 유압 실린더는 유압에 의해 피스톤 또는 플런저를 왕복으로 직선 운동시켜 기계적인 일을 행하게 하는 장치이다.

종래에는 유압을 사용하는 실린더에 이상이 발생될 경우, 이를 감지하는 별도의 장치가 구비되지 못하므로 실린더에 연결된 다른 장치의 작동에도 이상이 발생하므로 유지보수 비용이 증가하는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2008-0021779호(2008.03.07 공개, 발명의 명칭: 복동식 유압 구동 실린더의 제어를 위한 회로)에 게시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 실린더의 고장이나 이상유무를 측정하여 작업자에게 알리므로 유지보수 비용을 절감할 수 있는 실린더용 모니터링 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 실린더용 모니터링 장치는: 실린더에 연결되는 제1관로에 설치되며 유압을 측정하는 제1압력센서부와, 실린더에 연결되는 제2관로에 설치되며 제1압력센서부와 함께 유압을 측정하는 제2압력센서부와, 제1압력센서부와 제2압력센서부의 측정값을 전달받으며 시간 흐름 대비 유압의 변화를 계산하여 실린더의 이상 유무를 판단하는 제어부 및 제어부의 제어신호로 동작되며 화상을 통해 정보를 출력하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 제1압력센서부와 제2압력센서부는 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한 제어부는, 제1압력센서부와 제2압력센서부의 측정값을 바탕으로 유압의 맥동변화, 제1압력센서부와 제2압력센서부의 압력차 변화 및 실린더의 피스톤 이동에 따른 압력변동을 계산하여 실린더의 정상 작동여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 제어부의 제어신호로 동작되며 실린더의 동작이상을 작업자에게 알리는 알림부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 제어부를 통해 전달받은 정보를 출력하며 제어부의 설정값을 변경할 수 있는 원격 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실린더용 모니터링 장치의 제어방법은: 제1압력센서부와 제2압력센서부에서 실린더로 공급되는 유압을 측정하는 단계와, 제1압력센서부와 제2압력센서부의 측정값을 전달받는 제어부에서 시간 흐름 대비 유압의 변화를 계산하여 실린더의 이상 유무를 판단하는 단계 및 제어부에서 나온 결과값을 표시부를 통해 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 제어부는, 제1압력센서부와 제2압력센서부의 측정값을 바탕으로 유압의 맥동변화, 제1압력센서부와 제2압력센서부의 압력차 변화 및 실린더의 피스톤 이동에 따른 압력변동을 계산하여 실린더의 정상 작동여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실린더용 모니터링 장치 및 그 제어방법은, 제어부가 제1압력센서부와 제2압력센서부의 측정값을 바탕으로 실린더의 고장이나 이상유무를 작업자에게 자동으로 알리므로 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더용 모니터링 장치의 주요 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1압력센서부와 제2압력센서부가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에 의해 계산된 맥동 측정 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1압력센서부와 제2압력센서부에서 측정된 압력차를 시간 경과에 따라 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더의 동작으로 압력이 변화되는 상태를 시간 경과에 따라 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더용 모니터링 장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더용 모니터링 장치 및 그 제어방법를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더용 모니터링 장치의 주요 구성을 도시한 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1압력센서부와 제2압력센서부가 설치된 상태를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에 의해 계산된 맥동 측정 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1압력센서부와 제2압력센서부에서 측정된 압력차를 시간 경과에 따라 도시한 그래프이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더의 동작으로 압력이 변화되는 상태를 시간 경과에 따라 도시한 그래프이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더용 모니터링 장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더용 모니터링 장치(1)는, 실린더(10)에 연결되는 제1관로(20)에 설치되며 유압을 측정하는 제1압력센서부(30)와, 실린더(10)에 연결되는 제2관로(22)에 설치되며 제1압력센서부(30)와 함께 유압을 측정하는 제2압력센서부(40)와, 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 측정값을 전달받으며 시간 흐름 대비 유압의 변화를 계산하여 실린더(10)의 이상 유무를 판단하는 제어부(50) 및 제어부(50)의 제어신호로 동작되며 화상을 통해 정보를 출력하는 표시부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실린더(10)는 몸체부(12)와 로드부재(14)와 피스톤(16)을 포함한다. 이러한 실린더(10)는, 피스톤(16)의 일측으로 유압을 공급하는 단동 실린더(10)와, 피스톤(16)의 양측으로 번갈아 가며 유압이 공급되는 복동 실린더(10)가 사용될 수 있다.

일 실시예에 따른 실린더(10)는 복동 실린더(10)를 사용하며, 작동유체로 오일을 사용한다. 복동유압실린더(10)가 본 발명에 의한 실린더(10)로 사용되며, 실린더(10)의 몸체부(12)에는 제1관로(20)와 제2관로(22)가 연결된다.

몸체부(12)의 양측에 제1관로(20)가 제2관로(22)가 각각 연결되며, 제1관로(20)와 제2관로(22)의 사이에는 피스톤(16)이 위치한다. 피스톤(16)에 연결된 로드부재(14)는 피스톤(16)과 함께 직선 이동을 한다.

제1관로(20)를 통해 몸체부(12)의 내측으로 공급된 유압은 피스톤(16)을 일측 방향으로 이동시키며, 제2관로(22)를 통해서는 피스톤(16)의 타측에 있는 오일이 몸체부(12)의 외측으로 배출된다. 또는 제2관로(22)를 통해 몸체부(12)의 내측으로 공급된 유압은 피스톤(16)을 타측 방향으로 이동시키며, 제1관로(20)를 통해서는 피스톤(16)의 일측에 있는 오일이 몸체부(12)의 외측으로 배출된다. 이러한 실린더(10)는 제품의 중량을 감소시키기 위해 몸체부(12)와 피스톤(16) 등에 탄소섬유를 사용할 수 있다.

제1압력센서부(30)는 실린더(10)에 연결되는 제1관로(20)에 설치되며, 유압을 측정하여 제어부(50)로 측정값을 전달한다.

그리고 제2압력센서부(40)도 실린더(10)에 연결되는 제2관로(22)에 설치되며, 제1압력센서부(30)와 함께 유압을 측정하여 제어부(50)로 측정값을 전달한다.

제어부(50)는 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 측정값을 전달받으며 시간 흐름 대비 유압의 변화를 계산하여 실린더(10)의 이상 유무를 판단한다. 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)는 제어부(50)와 유선 또는 무선으로 연결된다. 실린더(10)가 복수로 설치된 경우, 각 실린더(10)와 제어부(50)는 무선으로 연결되어 측정값을 전달받으므로 전선 관리 등의 필요가 없으므로 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

또한 제어부(50)는 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 측정값을 바탕으로 실린더(10)의 이상 유무를 자동으로 판단한다. 제어부(50)는 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 측정값을 바탕으로 유압의 맥동변화를 측정하므로 실린더(10)의 이상 유무를 판단한다.

도 3에 도시된 바와 같이 실린더(10)의 맥동을 측정하는 그래프가 일정한 패턴을 형성하는 경우에 제어부(50)는 실린더(10)가 정상 작동을 하는 것으로 판단한다. 그러나 실린더(10)의 맥동을 측정하는 그래프가 일정한 부분에서 변동이 심하게 발생하면, 해당 시간에 실린더(10)의 주요 구성이 변형되거나 파단된 것으로 판단하여 표시부(60)와 알림부(70)와 원격단말기 등을 통해 작업자와 관리자에게 알린다.

또한 제어부(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)에서 측정된 압력차를 시간 흐름에 따라 그래프를 형성한 것이다. 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 압력차를 형성하는 그래프가 일정한 패턴을 형성하는 경우에 제어부(50)는 실린더(10)가 정상 작동을 하는 것으로 판단한다. 그러나 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 압력차를 형성하는 그래프가 어느 부분에서 급격히 변화될 때, 제어부(50)는 로드부재(14)가 파단되었거나 실린더(10)에 이상이 생긴 것으로 판단하여 표시부(60)와 알림부(70)와 원격단말기 등을 통해 작업자와 관리자에게 알린다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(50)는 로드부재(14)의 스트로크에 대한 압력변동을 측정하여 그래프로 표현하며, 정상범위의 압력변동이 아닌 이상범위의 압력변동이 발생하면, 실린더(10)에 구비된 오일실 등의 마모로 판단하여 표시부(60)와 알림부(70)와 원격단말기 등을 통해 작업자와 관리자에게 알린다.

또한 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 실린더용 모니터링 장치(1)는 표시부(60)와 알림부(70)와 원격 단말기(80)를 더 포함할 수 있다. 표시부(60)는 제어부(50)의 제어신호로 동작되며, 화상을 통해 정보를 출력하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 표시장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 표시부(60)는 모니터를 포함하며, 제어부(50)의 제어신호로 동작된다.

알림부(70)는 제어부(50)의 제어신호로 동작되며 실린더(10)의 동작이상을 작업자에게 알리는 기술사상 안에서 다양한 종류의 알림장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 알림부(70)는 복수의 불빛이나 경고음 등을 통해 작업자에게 실린더(10)의 동작 이상을 알린다.

원격단말기는 제어부(50)와 양방향 통신이 가능하며, 제어부(50)를 통해 전달받은 정보를 출력하며, 제어부(50)의 설정값을 변경할 수 있다. 이러한 원격단말기는 제어부(50)와 무선으로 통신이 이루어지는 전용 단말기나 스마트폰 등이 사용될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더용 모니터링 장치(1)의 제어방법을 상세히 설명한다.

도 1과 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더용 모니터링 장치(1)의 제어방법은, 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)에서 실린더(10)로 공급되는 유압을 측정하는 단계를 갖는다.(S10)

제1압력센서부(30)는 제1관로(20)를 통해 실린더(10)로 이동되는 유압이나 제1관로(20)를 통해 실린더(10)에서 배출되는 유압을 측정한다. 또한 제2압력센서부(40)도 제2관로(22)를 통해 실린더(10)로 이동되는 유압이나 제2관로(22)를 통해 실린더(10)에서 배출되는 유압을 측정한다.

그리고 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 측정값을 전달받는 제어부(50)에서 시간 흐름 대비 유압의 변화를 계산하여 실린더(10)의 이상 유무를 판단하는 단계를 갖는다.(S20) 제어부(50)는 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 측정값을 바탕으로 시간에 따른 맥동과, 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)에서 측정한 압력차 및 로드부재(14)의 스트로크에 대한 압력변동을 계산한다.

그리고 제어부(50)에서 나온 결과값을 표시부(60)를 통해 출력하는 단계를 갖는다.(S30) 제어부(50)는, 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 측정값을 바탕으로 유압의 맥동변화, 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 압력차 변화 및 실린더(10)의 피스톤(16) 이동에 따른 압력변동을 계산하여 실린더(10)의 정상 작동여부를 판단한다.

따라서 실린더용 모니터링 장치(1)는 실린더(10)의 부품에 이상이 생겨서 스트로크의 이상이 발생하는 경우, 로드부재(14)가 부러지는 현상이 발생하는 경우, 오일씰의 마모로 인한 누설이 발생하는 경우 및 실린더(10)의 동작에 이상이 발생할 경우 작업자에게 알려주므로 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제어부(50)가 제1압력센서부(30)와 제2압력센서부(40)의 측정값을 바탕으로 실린더(10)의 고장이나 이상유무를 작업자에게 자동으로 알리므로 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1: 실린더용 모니터링 장치
10: 실린더 12: 몸체부
14: 로드부재 16: 피스톤
20: 제1관로 22: 제2관로
30: 제1압력센서부 40: 제2압력센서부
50: 제어부 60: 표시부
70: 알림부 80: 원격 단말기

Claims (7)

1. 실린더에 연결되는 제1관로에 설치되며 유압을 측정하는 제1압력센서부;
   상기 실린더에 연결되는 제2관로에 설치되며 상기 제1압력센서부와 함께 유압을 측정하는 제2압력센서부;
   상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부의 측정값을 전달받아, 유압의 맥동 변화, 상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부의 압력차 변화, 상기 제1관로와 상기 제2관로의 사이에 위치되는 피스톤의 이동에 따른 압력변동을 계산하여 상기 실린더의 정상 작동여부를 판단하는 제어부; 및
   상기 제어부의 제어신호로 동작되며 화상을 통해 정보를 출력하는 표시부;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제1압력센서부의 측정값과 상기 제2압력센서부의 측정값이 제1설정패턴을 형성하면 상기 실린더가 정상 작동하는 것으로 판단하고, 상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부에서 측정된 압력 패턴의 변동이 발생하면 상기 실린더의 부품에 이상이 생긴 것으로 판단하는 제1판단기준;
   상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부간의 압력차가 제2설정패턴을 형성하면 상기 실린더가 정상 작동하는 것으로 판단하고, 압력차 패턴의 변동이 발생하면 상기 피스톤에 연결된 로드부재를 포함한 상기 실린더의 부품에 이상이 생긴 것으로 판단하는 제2판단기준; 및
   상기 로드부재의 스트로크에 대한 상기 제1압력센서부의 측정값과 상기 제2압력센서부의 측정값의 변동이 기설정된 정상범위 이내이면 정상 작동하는 것으로 판단하고, 상기 정상범위 외의 압력변동이 발생하면 상기 실린더에 구비된 오일실의 마모로 판단하는 제3판단기준;에 따라 상기 실린더의 정상 작동여부를 판단하고,
   상기 표시부는, 상기 제1판단기준, 상기 제2판단기준, 상기 제3판단기준에 따른 상기 제어부의 판단 결과를 각각 표시하는 것을 특징으로 하는 실린더용 모니터링 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부는 상기 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 실린더용 모니터링 장치.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부의 제어신호로 동작되며, 상기 실린더의 동작이상을 작업자에게 알리는 알림부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더용 모니터링 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부를 통해 전달받은 정보를 출력하며, 상기 제어부의 설정값을 변경할 수 있는 원격 단말기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더용 모니터링 장치.
   
6. 실린더에 연결되는 제1관로와 제2관로에 각각 설치되는 제1압력센서부와 제2압력센서부에서 상기 실린더로 공급되는 유압을 측정하는 단계;
   상기 제1압력센서부와 제2압력센서부의 측정값을 전달받는 제어부에서 시간 흐름 대비 유압의 변화를 계산하여 상기 실린더의 이상 유무를 판단하는 단계; 및
   상기 제어부에서 나온 결과값을 표시부를 통해 출력하는 단계;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부의 측정값을 전달받아, 유압의 맥동 변화, 상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부의 압력차 변화, 상기 제1관로와 상기 제2관로의 사이에 위치되는 피스톤의 이동에 따른 압력변동을 계산하여 상기 실린더의 정상 작동여부를 판단하되,
   상기 제1압력센서부의 측정값과 상기 제2압력센서부의 측정값이 제1설정패턴을 형성하면 상기 실린더가 정상 작동하는 것으로 판단하고, 상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부에서 측정된 압력 패턴의 변동이 발생하면 상기 실린더의 부품에 이상이 생긴 것으로 판단하는 제1판단기준;
   상기 제1압력센서부와 상기 제2압력센서부간의 압력차가 제2설정패턴을 형성하면 상기 실린더가 정상 작동하는 것으로 판단하고, 압력차 패턴의 변동이 발생하면 상기 피스톤에 연결된 로드부재를 포함한 상기 실린더의 부품에 이상이 생긴 것으로 판단하는 제2판단기준; 및
   상기 로드부재의 스트로크에 대한 상기 제1압력센서부의 측정값과 상기 제2압력센서부의 측정값의 변동이 기설정된 정상범위 이내이면 정상 작동하는 것으로 판단하고, 상기 정상범위 외의 압력변동이 발생하면 상기 실린더에 구비된 오일실의 마모로 판단하는 제3판단기준;에 따라 상기 실린더의 정상 작동여부를 판단하고,
   상기 표시부는, 상기 제1판단기준, 상기 제2판단기준, 상기 제3판단기준에 따른 상기 제어부의 판단 결과를 각각 표시하는 것을 특징으로 하는 실린더용 모니터링의 제어방법.
   
7. 삭제

Images