KR102511367B1 - A linear transmission device with capability of real-time monitoring of an amount of lubricating oil - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선형 동력 전달 장치에 관한 것으로, 특히 윤활유의 양을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 선형 동력 전달 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a linear power transmission device, and more particularly to a linear power transmission device capable of monitoring the amount of lubricating oil in real time.
볼 스크류 또는 선형 슬라이딩 레일과 같은 선형 동력 전달 장치는, 기계적 전달 효율이 우수하여 정밀한 움직임이 필요한 다양한 기계에 널리 사용된다. 그러나, 선형 동력 전달 장치의 구성 요소 사이에 충분한 윤활이 필요하며, 그렇지 않으면 서로 마찰로 인해 쉽게 마모되어 수명이 단축된다. Linear power transmission devices, such as ball screws or linear sliding rails, have excellent mechanical transmission efficiency and are widely used in various machines that require precise movements. However, sufficient lubrication is required between the components of the linear power transmission device, otherwise they are easily worn due to friction with each other and shorten the life.
대만 특허 제I359237호는 볼 스크류 윤활 감지 장치를 개시하였고, 2개의 전선을 너트에 외부 연결하고, 상기 2개의 전선은 전도성 루프를 구성하고, 상기 2개의 전선은 너트, 롤링 요소 및 스크류를 통해 접촉 저항을 생성하고, 롤링 요소 표면에 부착된 유막(油膜)이 사라지면, 전도성 루프는 통로를 형성하여 경고 장치를 가동하고, 이로써 작업자에게 윤활유를 보충하거나 교체하도록 알림한다. 그러나, 상술한 특허는 주변 기기가 비교적 복잡하고 검출 메커니즘은 절삭제, 칩과 같은 작업 환경의 영향을 받기 쉽고 정확하지 않다. Taiwan Patent No. I359237 discloses a ball screw lubrication detection device, two wires externally connected to a nut, the two wires forming a conductive loop, and the two wires contacting through a nut, a rolling element and a screw. When resistance is created and the oil film adhering to the surface of the rolling element disappears, the conductive loop forms a passage to activate a warning device, thereby reminding the operator to replenish or replace the lubricant. However, in the above-mentioned patents, peripheral devices are relatively complex, and detection mechanisms are easily affected by working environments such as cutting materials and chips and are not accurate.
미국 등록 특허 US 6216821 B1은 볼 스크류 윤활 장치를 개시하였고, 윤활유를 함유한 고분자 부재를 스크류의 외경 부분에 슬라이딩 가능하게 접촉시켜, 스크류에 부착된 나사홈의 윤활유가 스크레이핑되는 것을 방지함으로써, 윤활유가 스크류의 나사홈에 유지될 수 있도록 한다. 그러나, 상술한 특허는 윤활유 잔량을 검출하고 피드백하는 메커니즘이 없고, 윤활유 잔량이 부족하거나 곧 소진될 때, 사용자가 즉시 알 수 없어 유지 보수에 도움이 되지 않는다. US registered patent US 6216821 B1 discloses a ball screw lubricating device, and a polymer member containing lubricating oil is brought into sliding contact with the outer diameter portion of the screw to prevent the lubricating oil of the screw groove attached to the screw from being scraped, Lubricating oil can be maintained in the threaded groove of the screw. However, the above patent does not have a mechanism for detecting and feeding back the remaining amount of lubricating oil, and when the remaining amount of lubricating oil is insufficient or is about to be exhausted, the user cannot immediately know, which is not helpful for maintenance.
반도체나 자동화 산업과 같은 선형 동력 전달 장치가 적용되는 산업이 무인 화학공장 규모로 진입하였거나 진입 중이므로, 무인 환경에서 선형 동력 전달 장치의 윤활유의 양을 효과적으로 모니터링하여, 유지 보수를 적시에 스케줄링 함으로써 윤활 부족으로 인한 선형 동력 전달 장치의 수명 단축을 방지하는 것이 관련 산업의 목표가 되었다.Since industries where linear power transmission devices, such as semiconductors and automation industries, have entered or are entering the unmanned chemical plant scale, effectively monitoring the amount of lubricating oil in linear power transmission devices in an unmanned environment and scheduling maintenance in a timely manner to prevent lack of lubrication. It has become a goal of the industry to prevent the shortening of the life of linear power trains due to
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 선형 동력 전달 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a linear power transmission device for solving the above problems.
본 발명의 실시예에 따르면 장축, 이동 부재, 윤활 장치 및 검출 모듈을 포함하는, 윤활유의 양을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 선형 동력 전달 장치를 제공한다. 이동 부재는 장축의 축방향을 따라 이동 가능한 방식으로 장축에 설치된다. 윤활 장치는 하우징 및 오일 함유 유닛을 포함한다. 하우징은 이동 부재의 일단에 고정 설치되고 제1 수용 공간이 형성된다. 오일 함유 유닛은 제1 수용 공간에 설치되고 장축의 외부면으로 윤활유를 제공하기 위한 것이다. 검출 모듈은 온도 감지 유닛 및 제어 유닛을 포함한다. 온도 감지 유닛은 하우징에 설치되고 오일 함유 유닛에 인접하고, 온도 감지 유닛은 오일 함유 유닛의 현재 온도를 검출하기 위한 것이다. 제어 유닛은 온도 감지 유닛에 연결되고, 제어 유닛은 현재 온도를 수신하는 것; 현재 온도 및 오일 방출 모델에 따라 오일 함유 유닛의 윤활유의 잔량을 계산하는 것; 잔량을 출력하는 것;을 실행하도록 구성된다.According to an embodiment of the present invention, a linear power transmission device capable of monitoring the amount of lubricating oil in real time is provided, including a long shaft, a moving member, a lubricating device, and a detection module. The moving member is installed on the long shaft in a movable manner along the axial direction of the long shaft. The lubricating device includes a housing and an oil containing unit. The housing is fixedly installed to one end of the movable member and a first accommodating space is formed. An oil containing unit is installed in the first accommodating space and is for supplying lubricating oil to the outer surface of the long shaft. The detection module includes a temperature sensing unit and a control unit. A temperature sensing unit is installed in the housing and is adjacent to the oil containing unit, and the temperature sensing unit is for detecting a current temperature of the oil containing unit. The control unit is connected to the temperature sensing unit, and the control unit receives the current temperature; Calculate the remaining amount of lubricating oil in the oil containing unit according to the current temperature and oil discharge model; outputting the remaining amount;
종래 기술에 비해, 본 발명의 선형 동력 전달 장치는 온도에 의해 윤활유의 잔량을 추산하여, 윤활유가 부족하거나 곧 소진될 것을 즉시 알 수 있고, 유지 보수가 적시에 이루어질 수 있어, 사용 수명을 연장하는데 도움이 되고, 무인 화학공장의 적용에 도움이 된다. Compared with the prior art, the linear power transmission device of the present invention estimates the remaining amount of lubricating oil by temperature, so that it is immediately known that the lubricating oil is insufficient or will run out soon, and maintenance can be performed in a timely manner, thereby extending the service life. It is helpful and helpful for the application of unmanned chemical factories.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선형 동력 전달 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 선형 동력 전달 장치의 개략적인 분해도이다.
도 3은 도 1의 선형 동력 전달 장치의 개략적인 부분 단면도이다.
도 4는 도 1의 윤활 장치의 개략적인 분해도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 검출 모듈 및 신호 수신 유닛의 기능 블록도이다.
도 6은 제어 유닛이 윤활유의 양을 모니터링하는 단계의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오일 방출 모델을 구축하는 단계의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 오일 함유 유닛의 각 기준 온도에 대응하는 단위 시간의 오일 방출율을 계산하는 단계의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기준 온도와 오일 방출율의 관계 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 윤활 장치의 개략적인 분해도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 동력 전달 장치의 개략적인 사시도이다.
도 12는 도 11의 윤활 장치의 개략적인 분해도이다. 1 is a schematic perspective view of a linear power transmission device according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic exploded view of the linear power train of FIG. 1;
3 is a schematic partial cross-sectional view of the linear power transmission device of FIG. 1;
Figure 4 is a schematic exploded view of the lubricating device of Figure 1;
5 is a functional block diagram of a detection module and a signal receiving unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow diagram of the steps of the control unit monitoring the amount of lubricating oil.
7 is a flowchart of steps for building an oil discharge model according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of calculating an oil release rate per unit time corresponding to each reference temperature of an oil containing unit according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing a relationship between a reference temperature and an oil release rate according to an embodiment of the present invention.
10 is a schematic exploded view of a lubricating device according to another embodiment of the present invention.
11 is a schematic perspective view of a linear power transmission device according to another embodiment of the present invention.
Fig. 12 is a schematic exploded view of the lubricating device of Fig. 11;
본 발명의 상기 내용 및 기타 기술 내용, 특징 및 효과와 관련하여, 이하 도면을 참조한 바람직한 실시예의 상세한 설명에서 명확하게 제시될 것이다. 이하 실시예에서 언급되는 상, 하, 좌, 우, 전, 후, 저부, 상단 등 방향 용어는 첨부된 도면을 참조한 방향일 뿐이다. 따라서, 사용된 방향 용어는 설명을 위한 것일 뿐이고, 본 발명을 추가로 제한하기 위한 것은 아니다. 또한, 이하의 각 실시예에서, 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일하거나 유사한 도면 부호를 사용한다. With respect to the above content and other technical content, features and effects of the present invention, the following detailed description of preferred embodiments with reference to the drawings will be clearly presented. Directional terms such as up, down, left, right, front, back, bottom, top, etc. mentioned in the following embodiments refer only to the accompanying drawings. Accordingly, the directional terminology used is for descriptive purposes only and is not intended to further limit the present invention. In addition, in each of the following embodiments, the same or similar components use the same or similar reference numerals.
도 1 내지 도 5을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선형 동력 전달 장치(10)의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 선형 동력 전달 장치(10)의 개략적인 분해도이고, 도 3은 도 1의 선형 동력 전달 장치(10)의 개략적인 부분 단면도이고, 도 4는 도 1의 윤활 장치(130)의 개략적인 분해도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 검출 모듈(200) 및 신호 수신 유닛(230)의 기능 블록도이다. 선형 동력 전달 장치(10)는 장축(長軸)(110), 이동 부재(120), 2개의 윤활 장치(130) 및 검출 모듈(200)을 포함하고, 복수의 볼(160), 2개의 리턴 소자(170) 및 전자 장치(240)를 선택적으로 포함할 수 있다. 1 to 5, FIG. 1 is a schematic perspective view of a linear
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 선형 동력 전달 장치(10)는 볼 스크류이고, 장축(110)은 스크류이고, 이동 부재(120)는 너트이다. 장축(110)의 외부면(111)에는 복수의 수나사홈(112)이 형성되어 있고, 이동 부재(120)는 장축(110)의 축 방향(A)을 따라 이동 가능한 방식으로 장축(110)에 설치되고, 이동 부재(120)의 내부면(121)에는 복수의 암나사홈(122)이 형성되고, 암나사홈(122)과 수나사홈(112)은 리턴 소자(170)에 맞춰지는 로드 채널을 형성함으로써, 볼(160)은 로드 채널과 리턴 소자(170) 사이에서 순환하면서 롤링될 수 있다. 다른 실시예에서, 선형 동력 전달 장치(10)는 선형 슬라이딩 레일 또는 볼 스플라인일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 선형 동력 전달 장치(10)가 선형 슬라이딩 레일인 경우, 장축(110)은 슬라이딩 레일일 수 있고, 이동 부재(120)는 슬라이딩 블록일 수 있고, 선형 동력 전달 장치(10)가 볼 스플라인인 경우, 장축(110)은 스플라인 축일 수 있고, 이동 부재(120)는 스플라인 너트일 수 있다. 1 and 2, in this embodiment, the linear
도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 윤활 장치(130)는 이동 부재(120)의 양단에 각각 고정 설치된다. 각 윤활 장치(130)는 하우징(140) 및 오일 함유 유닛(150)을 포함한다. 하우징(140)은 이동 부재(120)의 일단에 고정 설치되고 제1 수용 공간(143)이 형성된다. 본 실시예에서, 하우징(140)은 제1 하우징(141) 및 제2 하우징(142)을 포함한다. 제1 하우징(141)은 제1 관통홀(145) 및 링 홈(146)이 형성되어 있고, 제1 관통홀(145)은 장축(110)이 관통 설치되고, 링 홈(146)은 제1 관통홀(145)을 둘러싼다. 제2 하우징(142)는 제1 하우징(141)에 조립 설치되어, 제1 하우징(141)과 제2 하우징(142) 사이에 제1 수용 공간(143)을 형성하고, 제2 하우징(142)은 장축(110)이 관통 설치되는 제2 관통홀(147)이 형성되어 있다. As shown in FIGS. 3 and 4 , two
오일 함유 유닛(150)은 제1 수용 공간(143)에 설치되고 장축(110)의 외부면(111)으로 윤활유를 제공하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 오일 함유 유닛(150)은 고체 윤활재(151) 및 가이드부(152)를 포함한다. 고체 윤활재(151)의 재질은 윤활유 및 윤활유 담체(고분자 재료, 합성수지, 테프론, 파라핀 등)를 포함할 수 있고, 가이드부(152)의 재질은 스펀지나 울 펠트와 같은 윤활유를 흡수할 수 있는 재료이다. 고체 윤활재(151)는 링 홈(146) 내에 설치되고, 가이드부(152)는 고체 윤활재(151)에 인접하고 링 홈(146)을 폐쇄하고, 고체 윤활재(151)에서 방출되는 윤활유는 가이드부(152)를 통해 장축(110)의 외부면(111)으로 전달된다. 본 실시예에서, 가이드부(152)는 오일 시일 기능도 갖는다. The
도 3, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 검출 모듈(200)은 온도 감지 유닛(210) 및 제어 유닛(220)을 포함한다. 온도 감지 유닛(210)은 하우징(140)에 설치되고 오일 함유 유닛(150)에 인접하고, 온도 감지 유닛(210)은 오일 함유 유닛(150)의 현재 온도를 검출하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 온도 감지 유닛(210)의 수는 2개이고, 이는 윤활 장치(130)의 수에 대응하고, 2개의 온도 감지 유닛(210)은 2개의 윤활 장치(130)의 하우징(140)에 각각 설치되고 2개의 오일 함유 유닛(150)의 현재 온도를 각각 측정하고, 즉, 본 발명에 따른 선형 동력 전달 장치(10)는, 복수의 오일 함유 유닛(150)의 윤활유의 잔량을 각각 모니터링할 수 있다. 상기 “온도 감지 유닛(210)은 하우징(140)에 설치되고 오일 함유 유닛(150)에 인접하는 것”은 온도 감지 유닛(210)은 하우징(140)의 외부면, 하우징(140)의 내부면 또는 하우징(140)의 제1 수용 공간(143)에 설치될 수 있음을 의미하고(즉 온도 감지 유닛(210)은 하우징(140)에 고정되는 것이 아니라 기타 소자에 고정될 수 있음), 온도 감지 유닛(210)이 설치된 위치는 오일 함유 유닛(150)에 인접하고, 온도 감지 유닛(210)이 설치된 위치가 오일 함유 유닛(150)에 가까울수록, 검출된 온도는 오일 함유 유닛(150)의 실제 온도에 더 가깝다. 본 실시예에서, 온도 감지 유닛(210)은 하우징(140)의 제1 수용 공간(143)에 설치되고 고체 윤활재(151)에 설치된다. 더 구체적으로, 온도 감지 유닛(210)은 링 홈(146)의 홈 저부(146a)와 고체 윤활재(151) 사이에 설치되고, 온도 감지 유닛(210)의 일면은 홈 저부(146a)를 향하고, 다른 일면은 고체 윤활재(151)를 향한다. As shown in FIGS. 3 , 4 and 5 , the
도 5에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(220)은 온도 감지 유닛(210)과 연결되고, 제어 유닛(220)과 온도 감지 유닛(210) 사이의 연결은 유선 연결 또는 무선 연결일 수 있다. 제어 유닛(220)은 계산 능력을 갖는다. 예를 들면, 제어 유닛(220)은 CPU(Central Processing Unit) 또는 CPU를 포함하는 컴퓨터, 휴대폰 등 전자 장치일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 동시에 도 1을 참조하면, 본 실시예에서, 선형 동력 전달 장치(10)는 전자 장치(240)를 포함하고, 전자 장치(240)는 윤활 장치(130)의 하우징(140)에 설치되고, 제어 유닛(220)은 전자 장치(240)의 내부에 설치된다. 전자 장치(240)는 신호 수신 유닛(230)을 더 포함한다. 본 실시예에서, 신호 수신 유닛(230)은 디스플레이 화면이고, 신호 수신 유닛(230)은 제어 유닛(220)과 연결되고, 신호 수신 유닛(230)과 제어 유닛(220) 사이의 연결은 유선 연결 또는 무선 연결일 수 있다. 신호 수신 유닛(230)은 제어 유닛(220)에서 전송되는 신호(예를 들면 윤활유의 잔량 또는 경고 신호)를 수신하여 표시하기 위한 것이다. 이에 따라, 선형 동력 전달 장치(10) 주변에 위치한 작업자는, 신호 수신 유닛(230)에서 표시되는 신호에 의해 선형 동력 전달 장치(10)의 윤활유의 양을 모니터링 할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 유닛(220) 및 신호 수신 유닛(230)은 원격 장치일 수 있고, 동일한 전자 장치에 통합될 수 있고, 상이한 전자 장치에 각각 설치될 수 있거나 각각 독립적인 전자 장치일 수 있다. 예를 들면, 선형 동력 전달 장치(10)는 공장 기계에 설치되고, 제어 유닛(220) 및 신호 수신 유닛(230)은 사무실에 위치한 컴퓨터에 통합 설치되어 작업자가 사무실에서 선형 동력 전달 장치(10)를 원격으로 모니터링 할 수 있거나, 제어 유닛(220)은 사무실에 설치된 컴퓨터일 수 있고 신호 수신 유닛(230)은 작업자의 휴대폰일 수 있고, 이로써 작업자가 상이한 위치에서 선형 동력 전달 장치(10)의 윤활유의 양을 원격으로 모니터링하는 것이 편리하다. As shown in FIG. 5 , the
도 6을 참조하면, 제어 유닛(220)이 윤활유의 양을 모니터링하는 단계의 흐름도이고, 제어 유닛(220)은 단계(310) 내지 단계(340)를 실행하도록 구성되고, 단계(350, 360)를 선택적으로 실행할 수 있다. 단계(310)는 오일 방출 모델을 구축하고, 단계(320)는 현재 온도를 수신하고, 단계(330)는 현재 온도 및 오일 방출 모델에 따라 오일 함유 유닛(150)의 윤활유의 잔량을 계산하고, 단계(340)는 잔량을 출력하고, 단계(350)는 잔량이 임계값 미만인지 여부를 판단하고, 단계(360)는 경고 신호를 발송한다. Referring to FIG. 6 , which is a flow diagram of steps in which the
단계(310)와 관련하여, 고체 윤활재(151)는 상이한 온도에서 상이한 오일 방출율을 가지므로, 단계(310)를 통해, 동일한 고체 윤활재(151)의 온도와 오일 방출율의 관련 데이터를 수집하여 오일 방출 모델을 구축할 수 있다. 또한, 상이한 재질/모델/점도의 고체 윤활재(151)는 동일한 온도에서 상이한 오일 방출율을 가지며, 단계(310)를 통해, 상이한 재질/모델/점도의 고체 윤활재(151)에 대해 각각의 오일 방출 모델을 구축할 수 있다. 이하에서는 동일한 고체 윤활재(151)의 온도와 오일 방출율의 관련 데이터를 수집하여 오일 방출 모델을 구축하는 방법을 설명한다. Regarding
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 오일 방출 모델을 구축하는 단계의 흐름도이고, 단계(311, 312)를 포함하고, 단계(313)를 선택적으로 포함할 수 있다. 단계(311)는 서로 상이한 복수의 기준 온도를 미리 설정하고, 단계(312)는 오일 함유 유닛(150)의 각 기준 온도에 대응하는 단위 시간의 오일 방출율을 계산하고, 단계(313)는 복수의 기준 온도 및 복수의 오일 방출율을 피팅하여, 피팅 방정식을 획득한다. Referring to FIG. 7 , it is a flowchart of a step of building an oil discharge model according to an embodiment of the present invention, and includes
단계(311)에서, 기준 온도는 선형 동력 전달 장치(10)의 작동 온도 범위 및 원하는 정확도에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 선형 동력 전달 장치(10)의 작동 온도 범위는 30℃~70℃이고, 해당 온도 범위에서 20도마다의 온도 지점을 기준 온도로 선택할 수 있고, 즉 30℃, 50℃, 70℃등 3개 온도 지점을 기준 온도로 한다. 또 예를 들면, 해당 온도 범위에서 10도마다의 온도 지점을 기준 온도로 선택할 수 있고, 즉 30℃, 40℃, 50℃, 60℃, 70℃ 등 5개 온도 지점을 기준 온도로 한다. 기준 온도 사이의 온도 간격이 작을 수록, 정확도가 높아진다. 본 발명의 실시예에 따른 기준 온도 사이의 온도 간격은 10℃이다. At
단계(312)와 관련하여, 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 오일 함유 유닛(150)의 각 기준 온도에 대응하는 단위 시간의 오일 방출율을 계산하는 단계의 흐름도이고, 단계(316~318)를 포함한다. 단계(316)는 각 기준 온도에서 오일 함유 유닛(150)의 초기 중량을 측정하고, 단계(317)는 소정 시간 경과 후 각 기준 온도에서 오일 함유 유닛(150)의 오일 방출 후 중량을 계산하고, 단계(318)는 초기 중량, 오일 방출 후 중량 및 소정 시간에 따라 각 기준 온도의 단위 시간의 오일 방출율을 계산한다. 예를 들면, 단계(316)에서, 30℃에서 측정된 오일 함유 유닛(150)의 초기 중량은 Wi그램이고, 단계(317)에서, 30℃에서 1시간 경과 후 측정된 오일 함유 유닛(150)의 오일 방출 후 중량은 Wf그램이고, 단계(318)에서, 30℃에서 오일 함유 유닛(150)의 분당 오일 방출율은 (Wf-Wi)/60이고, 단위는 그램/분(g/min)이다. 오일 함유 유닛(150)은 고체 윤활재(151) 및 가이드부(152)를 포함하는 경우, 윤활유는 고체 윤활재(151)에 의해 제공되므로, 가이드부(152) 자체는 소모되지 않고, 오일 함유 유닛(150)의 각 기준 온도에 대응하는 단위 시간의 오일 방출율은 고체 윤활재(151)의 각 기준 온도에 대응하는 단위 시간의 오일 방출율로 간주될 수도 있다. 상술한 계산 방식을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 “오일 방출율”은 단위 시간의 오일 방출율을 의미하고, 간결함을 위해, 간단히 오일 방출율이라고 하는 경우도 있다. 단계(312)를 통해, 오일 함유 유닛(150)의 상이한 기준 온도에 대응하는 단위 시간의 오일 방출율을 얻을 수 있고, 즉 오일 함유 유닛(150)의 기준 온도와 오일 방출율의 데이터 베이스를 구축할 수 있다. Regarding
단계(313)는 단계(312)에서 얻은 데이터를 추가로 처리하여, 피팅 방정식을 획득한다. 피팅 방정식은 다항식, 최소 제곱법, 회귀 분석 등 원리에 따라 계산할 수 있다. 또한, 피팅 방정식은 Excel과 같은 알려진 계산 소프트웨어를 이용하여 계산할 수 있다. Step 313 further processes the data obtained in
다시 말하면, 본 발명에 따른 오일 방출 모델은, 단계(312)에서 얻어진 기준 온도와 오일 방출율의 데이터 베이스일 수 있고, 데이터 베이스의 데이터를 피팅하여 얻은 피팅 방정식일 수도 있다. 오일 방출 모델은 오일 함유 유닛(150)의 윤활유의 잔량을 추산하기 위한 기초로 사용될 수 있다. In other words, the oil release model according to the present invention may be a database of the reference temperature and oil release rate obtained in
다시 도 6을 참조하면, 단계(330)에서, 윤활유의 잔량의 계산 방식은 다음과 같다: 윤활유의 잔량은 W2, 윤활유의 초기 중량은 W1, 기준 온도(t)의 오일 방출율은 Rt, 오일 방출 시간은 T라고 가정하면, 식(I)에 따라 윤활유의 오일 방출량 M을 얻을 수 있고, 식(II)에 따라 윤활유의 잔량을 얻을 수 있다:Referring back to FIG. 6 , in
M = RtХT ......(I);M = R t ХT ......(I);
W2 = (W1-M) ......(II);W2 = (W1-M) ......(II);
여기서, W1, W2, M의 단위는 그램(g)과 같은 중량 단위일 수 있고, Rt의 단위는 그램/분(g/min)과 같은 중량 단위/시간 단위일 수 있고, T의 단위는 분(min)과 같은 시간 단위일 수 있다. Here, the unit of W1, W2, M may be a weight unit such as gram (g), the unit of R t may be a weight unit / time unit such as gram / minute (g / min), and the unit of T is It may be a unit of time such as minutes.
이하, 실제 예를 들어 단계(320, 330)를 설명한다. 표 1을 참조하면, 표 1은 도 1 내지 도 4의 선형 동력 전달 장치(10)를 사용하고, 고체 윤활재(151)의 점도가 68 cst이고, 단계(311, 312)에 따라 얻은 오일 방출 모델이며, 해당 오일 방출 모델은 기준 온도와 오일 방출율의 데이터 베이스이다.Hereinafter, steps 320 and 330 will be described with an actual example. Referring to Table 1, Table 1 shows an oil discharge model obtained according to
도 6의 검출 빈도는 1회/분으로 가정하면, 즉 제어 유닛(220)은 1분 마다 단계(320)를 1회 진행하고, 단계(320)의 현재 온도가 40℃인 경우, 표 1을 통해 알 수 있듯이, 오일 방출율 R40은 3.0141×10-4 g/min이고, 2회 검출되는 시간 간격을 오일 방출 시간으로 하되, 여기서는 1min이고, 식(I), 식(II)에 따라 윤활유의 오일 방출량 M=3.0141×10-4g/min×1min, 윤활유의 잔량 W2=W1-3.0141×10-4g/min×1min을 얻을 수 있다. 윤활유의 최초의 초기 중량은 미리 측정하여 얻을 수 있는데, 예를 들면, 신규 및 미사용 오일 함유 유닛(150)의 중량을 먼저 측정한 다음, 사용되었고 윤활유가 모두 방출된 오일 함유 유닛(150)의 중량을 측정하고, 양자의 차이 값은 윤활유의 최초의 초기 중량(즉 선형 동력 전달 장치(10)가 0분 동안 작동했을 때의 윤활유의 중량)이고, 이를 식(I)의 W1에 대입하면, 선형 동력 전달 장치(10)의 1분 동안 작동한 후의 윤활유의 잔량을 계산할 수 있다. 2차 검출 시(즉 선형 동력 전달 장치(10)의 제2 분 동안의 작동의 시작), 선형 동력 전달 장치(10)가 1분 동안 작동한 후의 윤활유의 잔량을 2차 검출 시 윤활유의 초기 중량으로 한 다음, 식(I), 식(II)에 따라 윤활유의 제2 분 동안에서의 오일 방출량 및 잔량을 각각 계산하면, 선형 동력 전달 장치(10)가 2분 동안 작동한 후의 윤활유의 잔량을 계산할 수 있고, 이러한 방식으로, 선형 동력 전달 장치(10)의 추가 작동 1분 당 윤활유의 잔량을 계산할 수 있다.Assuming that the detection frequency in FIG. 6 is 1 time/minute, that is, the
제어 유닛(220)이 수신한 현재 온도는, 대응하는 오일 방출율이 데이터 베이스에 없다고 가정하면, 내삽법 또는 외삽법을 이용하여 대응하는 오일 방출율을 계산할 수 있다. 예를 들면, 단계(320)의 현재 온도가 42.5℃이면, 내삽법을 이용하여 42.5℃의 오일 방출율 R42.5을 계산할 수 있고, 계산 방법은 식(III)에 표시된 바와 같다:Assuming that the current temperature received by the
(III). (III).
또 예를 들면, 단계(320)의 현재 온도가 74℃이면, 외삽법을 이용하여 74℃의 오일 방출율 R74을 계산할 수 있고, 계산 방법은 식(IV)에 표시된 바와 같다:Also, for example, if the current temperature in
(IV). (IV).
오일 방출율을 계산한 후, 식(I), 식(II)에 대입하여 윤활유의 잔량을 계산할 수 있다. After calculating the oil release rate, the remaining amount of lubricating oil can be calculated by substituting into equations (I) and (II).
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기준 온도와 오일 방출율의 관계 그래프이고, 표 1의 데이터를 도면으로 도시한 것으로, 관찰법으로 상기 오일 방출율과 온도 곡선이 2차 근사 다항식인지 판단하고, 단계(313)에 따라 식(V)와 같은 피팅 방정식을 얻을 수 있다. 먼저 로 가정하고, 30, 50, 70도를 순차적으로 대입했을 때의 온도 지점은 다음과 같고,Referring to FIG. 9, it is a graph of the relationship between the reference temperature and the oil release rate according to an embodiment of the present invention, and the data in Table 1 is shown as a drawing. , according to
a, b, c를 구하여 다음 피팅 방정식을 얻는다:Find a, b, and c to get the following fitting equation:
y=1.1451×10-6 x2 - 6.1049Х10-5 x + 9.1827Х10-4............(V);y=1.1451×10 -6 x 2 - 6.1049Х10 -5 x + 9.1827Х10 -4 ...........(V);
식(V)에서, y는 오일 방출율이고, x는 기준 온도/현재 온도이다. 단계(320)에서 얻은 현재 온도를 식(V)의 x에 대입하여, 현재 온도에 대응하는 오일 방출율을 얻을 수 있고, 다음 식(I), 식(II)에 대입하여 윤활유의 잔량을 계산할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 식(V)의 피팅 방정식에 따라 계산된 오일 방출율은 1.502%이고, 실제 오일 방출율은 1.15%이고, 양자의 차이 값은 0.352%이다. 본 발명은 오일 방출율을 정확하게 추산할 수 있어, 윤활유의 잔량을 정확하게 추산할 수 있으므로, 선형 동력 전달 장치(10)의 윤활유의 양을 효과적으로 모니터링할 수 있음을 보여준다. In equation (V), y is the oil release rate, and x is the reference temperature/current temperature. The oil release rate corresponding to the current temperature can be obtained by substituting the current temperature obtained in
다시 도 6을 참조하면, 단계(340)는 잔량을 출력하고, 즉 제어 유닛(220)은 신호 수신 유닛(230)로 잔량을 전송한다. 단계(350)는 잔량이 임계값 미만인지 판단하고, 임계값은 미리 설정되고, 예를 들면 임계값은 0그램 또는 윤활유의 최초의 초기 중량의 10%일 수 있다. 잔량이 임계값 미만이면, 윤활유가 소진되었거나 곧 소진될 것을 나타내고, 이때 단계(360)를 진행하여, 제어 유닛(220)은 경고 신호를 발송하고, 경고 신호는 음성 신호 및/또는 광 신호일 수 있고, 이때, 신호 수신 유닛(230)는 소리 신호 및/또는 광 신호를 발송하는 음성 모듈 및/또는 광 모듈로 구성될 수 있고, 잔량이 임계값 이상이면, 윤활유가 충분함을 나타내고, 단계(320)로 돌아가, 계속하여 검출을 진행한다. 단계(350) 및 단계(360)는 선택적인 단계이며, 다른 실시예에서, 단계(350, 360)가 포함되지 않은 경우, 단계(340)를 실행한 후 단계(320)로 돌아간다. 또한, 오일 방출 모델을 미리 구축할 수 있고, 오일 방출 모델이 구축되면, 후속 검출은 단계(320)에서 직접 시작될 수 있다. Referring back to FIG. 6 , step 340 outputs the remaining amount, that is, the
상술한 내용을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 선형 동력 전달 장치(10)는 윤활유의 양을 즉시 모니터링할 수 있고, 오일 방출 모델 및 오일 함유 유닛(150)의 현재 온도를 검출하는 것에 의해, 윤활유의 잔량을 추산할 수 있어, 윤활유가 소진되었는지 또는 곧 소진될 것인지 즉시 알 수 있다.As can be seen from the foregoing, the linear
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 윤활 장치(130')의 개략적인 분해도이다. 제1 하우징(141')은 제1 관통홀(145') 및 링 홈(146')이 형성되어 있고, 윤활 장치(130)와의 차이점은, 내부 링 벽(148')에 제2 수용공간(144')이 형성되어 있고, 제2 수용공간(144')과 제1 수용 공간(143')은 연통하고, 온도 감지 유닛(210)은 제2 수용공간(144')에 설치되고, 온도 감지 유닛(210)의 일면은 내부 링 벽(148')을 향하고, 다른 일면은 고체 윤활재(151)를 향하고, 제2 수용공간(144')은 온도 감지 유닛(210)이 내장될 수 있도록 온도 감지 유닛(210)의 형상에 맞출 수 있다. 이로써, 온도 감지 유닛(210)의 위치 결정 효과가 향상될 수 있다. 윤활 장치(130')의 다른 세부사항과 관련하여, 상충되지 않는 한, 윤활 장치(130)의 관련 설명을 참조할 수 있다. Referring to FIG. 10, it is a schematic exploded view of a lubricating device 130' according to another embodiment of the present invention. The first housing 141' is formed with a first through hole 145' and a ring groove 146', and the difference from the
도 11, 도 12를 참조하면, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 동력 전달 장치(40)의 개략적인 사시도이고, 도 12는 도 11의 윤활 장치(430)의 개략적인 분해도이다. 선형 동력 전달 장치(40)는 장축(410), 이동 부재(420), 2개의 윤활 장치(430) 및 검출 모듈(미도시)을 포함하고, 전자 장치(540)를 선택적으로 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 선형 동력 전달 장치(40)는 선형 슬라이딩 레일이고, 장축(410)은 슬라이딩 레일이고, 이동 부재(420)는 슬라이딩 블록이다. 이동 부재(420)는 장축(410)의 축 방향(A)을 따라 이동 가능한 방식으로 장축(410)에 설치된다. Referring to FIGS. 11 and 12 , FIG. 11 is a schematic perspective view of a linear
2개의 윤활 장치(430)는 이동 부재(420)의 양단에 각각 고정 설치되고, 각 윤활 장치(430)는 하우징(440) 및 2개의 오일 함유 유닛(450)을 포함한다. 하우징(440)은 이동 부재(420)의 일단에 고정 설치된다. 본 실시예에서, 하우징(440)은 제1 하우징(441) 및 제2 하우징(442)을 포함하고, 제1 하우징(441)은 단부 커버이고, 제2 하우징(442)은 오일 스크레이퍼이다. 제1 하우징(441)은 제1 슬롯(445) 및 2개의 제1 수용 공간(443)이 형성되고, 제1 슬롯(445)은 장축(410)이 관통 설치되기 위한 것이고, 2개의 제1 수용 공간(443)은 제1 슬롯(445)의 양측에 설치되고 제1 슬롯(445)과 연통한다. 제2 하우징(442)은 제1 하우징(441)에 조립되고, 제2 하우징(442)은 장축(410)이 관통 설치되기 위한 제2 슬롯(447)이 형성된다. Two
오일 함유 유닛(450)은 장축(410)의 외부면(411)으로 윤활유를 제공하기 위한 것이다. 각 오일 함유 유닛(450)은 고체 윤활재(451) 및 가이드부(452)를 포함하고, 오일 함유 유닛(450)은 제1 수용 공간(443)에 설치되고, 가이드부(452)는 고체 윤활재(451)에 인접하고, 가이드부(452)는 제1 수용 공간(443)에서 제1 슬롯(445)으로 돌출 연장되고, 돌출 연장 길이는 장축(410) 상의 레일(412)의 함몰 깊이에 대응되며, 고체 윤활재(451)에서 방출된 윤활유가 가이드부(452)를 통해 장축(410)의 외부면(411)으로 전달되도록 할 수 있다. The
검출 모듈은 온도 감지 유닛(510) 및 제어 유닛(미도시)을 포함한다. 온도 감지 유닛(510)은 하우징(440)에 설치되고 오일 함유 유닛(450)에 인접한다. 본 실시예에서, 온도 감지 유닛(510)의 수는 4개이고, 각 윤활 장치(430)는 2개의 온도 감지 유닛(510)을 포함하고, 2개의 온도 감지 유닛(510)은 제1 하우징(441)의 2개의 제1 수용 공간(443)에 각각 설치되어 2개의 오일 함유 유닛(450)의 현재 온도를 각각 측정한다. 제어 유닛은 전자 장치(540)의 내부에 설치된다. 전자 장치(540)는 신호 수신 유닛(530)을 더 포함하고, 본 실시예에서, 신호 수신 유닛(530)은 디스플레이 화면이다. The detection module includes a
선형 동력 전달 장치(40)의 다른 세부사항과 관련하여, 상충되지 않는 한, 선형 동력 전달 장치(10)의 관련 설명을 참조할 수 있다. Regarding other details of the
종래 기술에 비해, 본 발명의 선형 동력 전달 장치는 온도에 의해 윤활유의 잔량을 추산하여, 윤활유가 부족하거나 곧 소진될 것을 즉시 알 수 있고, 유지 보수가 적시에 이루어질 수 있어, 사용 수명을 연장하는데 도움이 되고, 무인 화학공장의 적용에 도움이 된다. Compared with the prior art, the linear power transmission device of the present invention estimates the remaining amount of lubricating oil by temperature, so that it is immediately known that the lubricating oil is insufficient or will run out soon, and maintenance can be performed in a timely manner, thereby extending the service life. It is helpful and helpful for the application of unmanned chemical factories.
이상 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명의 특허출원 범위에 따라 진행한 등가적 변화 및 수정은 모두 본 발명의 범위에 속한다. The above are only preferred embodiments of the present invention, and all equivalent changes and modifications made according to the scope of the patent application of the present invention belong to the scope of the present invention.
10, 40: 선형 동력 전달 장치
110, 410: 장축
111, 411: 외부면
112: 수나사홈
120, 420: 이동 부재
121: 내부면
122: 암나사홈
130, 130', 430: 윤활 장치
140, 440: 하우징
141, 141', 441: 제1 하우징
142, 442: 제2 하우징
143, 143', 443: 제1 수용 공간
144': 제2 수용 공간
145, 145': 제1 관통홀
146, 146': 링 홈
146a: 홈 저부
147: 제2 관통홀
148': 내부 링 벽
150, 450: 오일 함유 유닛
151, 451: 고체 윤활재
152, 452: 가이드부
160: 볼
170: 리턴 소자
200: 검출 모듈
210, 510: 온도 감지 유닛
220: 제어 유닛
230, 530: 신호 수신 유닛
240, 540: 전자 장치
310, 311, 312, 313, 316, 317, 318, 320, 330, 340, 350, 360: 단계
412: 레일
445: 제1 슬롯
447: 제2 슬롯
A: 축 방향10, 40: linear power train
110, 410: long axis
111, 411: outer surface
112: male screw groove
120, 420: moving member
121: inner surface
122: female screw groove
130, 130', 430: lubricating device
140, 440: housing
141, 141', 441: first housing
142, 442: second housing
143, 143', 443: first accommodation space
144 ': second accommodation space
145, 145': first through hole
146, 146': ring groove
146a groove bottom
147: second through hole
148': inner ring wall
150, 450: oil containing unit
151, 451: solid lubricant
152, 452: guide unit
160: ball
170: return element
200: detection module
210, 510: temperature sensing unit
220: control unit
230, 530: signal receiving unit
240, 540: electronic device
310, 311, 312, 313, 316, 317, 318, 320, 330, 340, 350, 360: steps
412: rail
445: first slot
447: second slot
A: Axial
Claims (5)
장축(長軸), 이동 부재, 윤활 장치, 및 검출 모듈을 포함하고,
상기 이동 부재는 상기 장축의 축 방향을 따라 이동 가능한 방식으로 상기 장축에 설치되고,
상기 윤활 장치는,
상기 이동 부재의 일단에 고정 설치되고, 제1 수용 공간이 형성된 하우징; 및
상기 제1 수용 공간에 설치되고, 상기 장축의 외부면으로 윤활유를 제공하기 위한 것인 오일 함유 유닛;을 포함하고,
상기 검출 모듈은,
상기 하우징에 설치되고 상기 오일 함유 유닛에 인접하고, 상기 오일 함유 유닛의 현재 온도를 검출하기 위한 것인 온도 감지 유닛; 및
상기 온도 감지 유닛에 연결되고,
상기 현재 온도를 수신하는 것;
상기 현재 온도 및 오일 방출 모델에 따라 상기 오일 함유 유닛의 상기 윤활유의 잔량을 계산하는 것;
상기 잔량을 출력하는 것;을 실행하도록 구성되는 제어 유닛;을 포함하는,
윤활유의 양을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 선형 동력 전달 장치. In the linear power transmission device capable of monitoring the amount of lubricating oil in real time,
Including a long shaft, a moving member, a lubricating device, and a detection module,
The movable member is installed on the long shaft in a movable manner along the axial direction of the long shaft,
The lubricator is
a housing fixed to one end of the movable member and having a first accommodating space; and
An oil-containing unit installed in the first accommodating space and configured to provide lubricant to the outer surface of the long shaft;
The detection module,
a temperature sensing unit installed in the housing, adjacent to the oil containing unit, and configured to detect a current temperature of the oil containing unit; and
connected to the temperature sensing unit;
receiving the current temperature;
calculating the remaining amount of the lubricating oil in the oil containing unit according to the current temperature and oil discharge model;
Including, a control unit configured to execute; outputting the remaining amount;
Linear powertrain capable of real-time monitoring of the amount of lubricating oil.
상기 제어 유닛은,
상기 잔량이 임계값 미만인지 판단하고, 상기 잔량이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 제어 유닛은 경고 신호를 발송하도록 더 구성되는, 윤활유의 양을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 선형 동력 전달 장치.According to claim 1,
The control unit,
The linear power transmission device capable of monitoring the amount of lubricating oil in real time, wherein the linear power transmission device capable of monitoring the amount of lubricating oil in real time is configured to determine whether the remaining amount is less than a threshold value, and if the remaining amount is less than the threshold value, the control unit is further configured to send a warning signal.
상기 제어 유닛은,
서로 상이한 복수의 기준 온도를 미리 설정하는 것;
상기 오일 함유 유닛의 각 상기 기준 온도에 대응하는 단위 시간의 오일 방출율을 계산하는 것;을 포함하는 상기 오일 방출 모델의 구축을 실행하도록 더 구성되는, 윤활유의 양을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 선형 동력 전달 장치. According to claim 1,
The control unit,
presetting a plurality of reference temperatures that are different from each other;
calculating an oil release rate per unit time corresponding to the reference temperature of each of the oil containing units; linear power capable of real-time monitoring of an amount of lubricating oil delivery device.
상기 오일 방출 모델의 구축은,
상기 복수의 기준 온도 및 상기 복수의 오일 방출율을 피팅하여, 피팅 방정식을 획득하는 것을 더 포함하는, 윤활유의 양을 실시간으로 모니터링할 수 있는 선형 동력 전달 장치.According to claim 3,
Construction of the oil release model,
The linear power transmission device capable of monitoring the amount of lubricating oil in real time, further comprising obtaining a fitting equation by fitting the plurality of reference temperatures and the plurality of oil release rates.
상기 오일 함유 유닛의 각 상기 기준 온도에 대응하는 단위 시간의 상기 오일 방출율을 계산하는 것은,
각 상기 기준 온도에서 상기 오일 함유 유닛의 초기 중량을 측정하는 것;
소정 시간 경과 후 각 상기 기준 온도에서 상기 오일 함유 유닛의 오일 방출 후 중량을 측정하는 것; 및
상기 초기 중량, 상기 오일 방출 후 중량 및 상기 소정의 시간에 따라 각 상기 기준 온도의 단위 시간의 상기 오일 방출율을 계산하여 얻는 것;을 포함하는, 윤활유의 양을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 선형 동력 전달 장치.According to claim 3,
Calculating the oil release rate in unit time corresponding to each of the reference temperatures of the oil-containing unit,
measuring an initial weight of the oil containing unit at each of the reference temperatures;
measuring the weight of the oil-containing unit after discharge of oil at each of the reference temperatures after a lapse of a predetermined time; and
Linear power transmission capable of monitoring the amount of lubricating oil in real time, including; calculating and obtaining the oil release rate of each unit time of the reference temperature according to the initial weight, the weight after oil discharge and the predetermined time Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210153017A KR102511367B1 (en) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | A linear transmission device with capability of real-time monitoring of an amount of lubricating oil |
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Publication Number | Publication Date |
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KR102511367B1 true KR102511367B1 (en) | 2023-03-16 |
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ID=85985626
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2021
- 2021-11-09 KR KR1020210153017A patent/KR102511367B1/en active IP Right Grant
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