KR102562852B1 - 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템 - Google Patents

속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102562852B1
KR102562852B1 KR1020220013833A KR20220013833A KR102562852B1 KR 102562852 B1 KR102562852 B1 KR 102562852B1 KR 1020220013833 A KR1020220013833 A KR 1020220013833A KR 20220013833 A KR20220013833 A KR 20220013833A KR 102562852 B1 KR102562852 B1 KR 102562852B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
teeth
speed sensor
period
rotating body
gear
Prior art date
Application number
KR1020220013833A
Other languages
English (en)
Inventor
신재용
Original Assignee
신재용
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신재용 filed Critical 신재용
Priority to KR1020220013833A priority Critical patent/KR102562852B1/ko
Priority to PCT/KR2023/000825 priority patent/WO2023146200A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102562852B1 publication Critical patent/KR102562852B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/021—Gearings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/025—Test-benches with rotational drive means and loading means; Load or drive simulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템에 관한 것으로, 회전체에 고정된 치차 1, 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서;
각각의 속도 센서로 톱니 간의 주기를 측정하여, 진동에 대한 궤도를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템은 회전체의 운영 상태를 진단 또는 조정하기 위한 모든 장비와 관련이 있다.

Description

속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템{Rotating body diagnostic system using speed sensor}
본 발명은 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전하며 동력을 전달하는 동력 전달 계통(power train)의 이상 유무를, 회전 속도를 감지하는 속도 센서로 회전체에 설치된 치차 톱니 간의 주기를 측정하여 회전체를 진단하는 시스템에 관한 것이다.
기계를 작동하고 관리하는 공정이 자동화, 무인화되면서 회전하며 동력을 전달하는 동력 전달 계통에 대한 고장 진단 수요는 계속 증가하고 있다.
종래의 고장 진단 시스템에 사용되는 센서로는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 가속도 센서(acceleration sensor), 거리를 측정하기 위한 근접 센서(proximity sensor)가 많이 사용되고 있음에도, 가속도 센서와 같은 진동 센서는 회전체를 지지하는 구조물의 표면에 장착되므로 회전체의 회전 이상에 대한 고장 진단이 어렵고, 회전체의 움직임을 감지할 수 있는 근접 센서는 비접촉(non-contacting)으로 거리를 측정하는데 회전체 표면의 가공 오차, 표면의 금(crack)과 같은 여러 요인으로 인해 오차가 발생하므로 이들에 대해 보정 방법이 마련되어 있어야 한다.
또한, 상기 센서와 같은 설비들 또한 피할 수 없는 고장의 대상이 되는데, 이는 시스템 신뢰도와 관련해서 추가적인 문제들을 일으킬 수 있고, 결과적으로 추가적인 작업 및 유지 비용이 소요 된다.
이처럼 종래의 고장 진단 시스템은 운영에 다양한 문제점 및 제한사항을 가지고 있어, 운영 시스템 개선을 통해 장비들의 신뢰성 향상, 안정성 증대, 투자비 및 운영비 절감이 가능한 시스템 개발이 요구되고 있는 실정이다.
한국등록특허 제 10-1667164호(2016.10.11)
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회전하며 동력을 전달하는 동력 전달 계통의 이상 유무를, 회전 속도를 감지하는 속도 센서로 회전체에 설치된 치차 톱니 간의 주기를 측정하여 회전체를 진단하는 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전체에 고정된 치차 1, 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서;
각각의 속도 센서로 톱니 간의 주기를 측정하여, 진동에 대한 궤도를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템을 제공한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전체에 고정된 치차 1, 치차 1과 동일한 모양의 치차 2, 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서;
두 치차의 톱니 간의 주기를 각각의 속도 센서로 측정하여, 비틀림에 대한 궤도를 판단하는 제어부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템을 제공한다.
또한, 상기 제어부는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서가 동작하는 동안 회전체가 정속도 회전하면, 톱니 간의 주기로 톱니 순서별 가공 오차를 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 톱니 순서별 가공 오차를, 톱니 간의 주기 판단에 보상하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 각각의 속도 센서에서 발생하는 신호 이전에 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서 신호가 인식되지 않을 경우, 이를 경보하고 치차 1의 톱니 수를 기준으로 회전체의 1회전을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 속도 센서 간의 위상 변이를 이용하여, 회전체의 회전 방향을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서로 진동에 대한, 궤도 방향을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서로 측정한 톱니 간의 주기의 차이로, 비틀림 방향을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서가 동작하는 동안 인식되는 톱니 간의 주기로, 톱니 순서별 각속도를 계산하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서가 동작하는 동안 인식되는 치차 1의 톱니 간의 주기와 치차 2의 톱니 간의 주기의 차이로, 톱니 순서별 각속도를 계산하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템에 따르면, 회전 속도를 감지하는 속도 센서로 회전체에 설치된 치차 톱니 간의 주기를 측정하여, 회전체의 이상 유무 및 회전체를 지지하는 구조물의 고정 불량 진단이 가능토록 함으로써 투자비 절감 및 유지 보수 비용이 감소하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템에 있어, 진동을 측정하기 위한 치차 주위의 속도 센서 위치 및 제어부에 연결된 신호의 실시례를 도시한다.
도 2는 회전체의 회전 방향이 시계 방향 회전(clockwise rotation)일 경우, 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서에서 출력되는 신호 S1과 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서에서 출력되는 신호 S2의 위상 변이(phase shift)가 90°인 것을 도시한다.
도 3은 회전체의 회전 방향이 반시계 방향 회전(counterclockwise rotation)일 경우, 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서에서 출력되는 신호 S1과 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서에서 출력되는 신호 S2의 위상 변이가 90°인 것을 도시한다.
도 4는 수평으로 진동 발생시의 회전체의 움직임 a와 수직으로 진동 발생시의 회전체의 움직임 b를 도시한다.
도 5는 사선 방향으로 진동 발생시의 회전체의 움직임 c, d를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템에 있어, 비틀림을 측정하기 위한 치차의 위치, 치차 주위의 속도 센서 위치 및 제어부에 연결된 신호의 실시례를 도시한다.
도 7은 도 6의 A-A를 따라 취한 회전체, 키 홈, 치차, 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서의 단면도이다.
도 8은 도 6의 A-A를 따라 취한 회전체에 비틀림이 발생하였을 경우의, 치차 1과 치차 2의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 수평 방향의 톱니 간의 주기와 수직 방향의 톱니 간의 주기로, 수평 방향의 진동 궤도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 수평 방향의 톱니 간의 주기와 수직 방향의 톱니 간의 주기로, 수직 방향의 진동 궤도를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 치차 1의 톱니 간의 주기와 치차 2의 톱니 간의 주기로, 수평 방향의 비틀림 궤도를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 치차 1의 톱니 간의 주기와 치차 2의 톱니 간의 주기로, 수직 방향의 비틀림 궤도를 도시한다.
이하, 본 발명의 실시례를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시례를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 진동을 측정하기 위해 치차 주위에 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(200)와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210)를 90°로 배치하고 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(220)를 두 속도 센서(200, 210)와 각각 135°로 배치한 것을 도시한다.
도 2 내지 도 3은 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(200)에서 출력되는 신호 S1과 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210)에서 출력되는 신호 S2의 위상 변이 관계를 90°로 도시한 것으로, 제어부(300)에서는 인식되는 S1과 S2의 신호 순서로 회전 방향을 판단한다.
도 4 내지 도 5는 수평으로 진동 발생시의 회전체의 움직임 a, 수직으로 진동 발생시의 회전체의 움직임 b, 사선 방향으로 진동 발생시의 회전체의 움직임 c, d를 도시한다.
도 6 내지 도 7은 비틀림을 측정하기 위한 치차 1(100), 치차 2(110), 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230), 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250)와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260)의 위치를 도시한다.
도 8은 회전체에 비틀림이 발생하였을 경우의, 치차 1(100)과 치차 2(110)의 단면도를 도시한다.
도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(200)로 측정한 수평 방향의 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210)로 측정한 수직 방향의 톱니 간의 주기로, 수평 방향의 진동 궤도와 수직 방향의 진동 궤도를 도시한다.
도 11 내지 도 12는 본 발명에 따른 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250)로 측정한 치차 1의 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260)로 측정한 치차 2의 톱니 간의 주기로, 수평 방향의 비틀림 궤도와 수직 방향의 비틀림 궤도를 도시한다.
비록 자세히 도시되지는 않았으나, 도 1과 도 6을 참조하면, 제어부(300)에는 무선통신용 안테나(301), 톱니 수 정보, 반지름 정보, 무게 정보, 정격 회전 속도 정보, 허용 각속도 정보, 허용 진동 세기 정보, 허용 비틀림 세기 정보가 입력되고 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(200), 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210), 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(220), 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230), 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250), 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260)가 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템의 동작 및 운영 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기에 앞서, 제어부(300)에서 가지는 특징을 먼저 설명한다.
또한, 제어부(300)는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230)가 동작하는 동안 회전체(10)가 정속도 회전하면, 톱니 간의 주기로 톱니 순서별 가공 오차를 판단하는 기능이 있다.
또한, 제어부(300)는 톱니 순서별 가공 오차를, 톱니 간의 주기 판단에 보상하는 기능이 있다.
또한, 제어부(300)는 각각의 속도 센서에서 발생하는 신호 이전에 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230) 신호가 인식되지 않을 경우, 이를 경보하고 치차 1(100)의 톱니 수를 기준으로 회전체(10)의 1회전을 판단하는 기능이 있다.
또한, 제어부(300)는 속도 센서 간의 위상 변이를 이용하여, 회전체(10)의 회전 방향을 판단하는 기능이 있다.
또한, 제어부(300)는 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(220)로 진동에 대한, 궤도 방향을 판단하는 기능이 있다.
또한, 제어부(300)는 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250)로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260)로 측정한 톱니 간의 주기의 차이로, 비틀림 방향을 판단하는 기능이 있다.
또한, 제어부(300)는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230)가 동작하는 동안 인식되는 톱니 간의 주기로, 톱니 순서별 각속도를 계산하는 기능이 있다.
또한, 제어부(300)는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230)가 동작하는 동안 인식되는 치차 1(100)의 톱니 간의 주기와 치차 2(110)의 톱니 간의 주기의 차이로, 톱니 순서별 각속도를 계산하는 기능이 있다.
이하, 본 발명에 따른 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템의 동작 및 운영 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 8에 도시한 회전체(10)에 고정된 치차 1(100)은 구동체 측에 설치하고 치차 2(110)는 부하 측에 설치한다.
도 1, 도 4 내지 도 5에 도시한 회전체(10)에 고정된 톱니 수가 8개인 치차 1(100)의 회전 중에, 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(200)로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210)로 측정한 톱니 간의 주기가 각각 (2㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (4㎲, 3㎲), (5㎲, 3㎲), (5㎲, 3㎲), (4㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (2㎲, 3㎲)의 시간이면 회전체(10)의 움직임이 도 9와 같은 수평 방향의 진동 궤도 움직임이 있는 것으로 판단하고, 측정한 톱니 간의 주기가 각각 (3㎲, 2㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 4㎲), (3㎲, 5㎲), (3㎲, 5㎲), (3㎲, 4㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 2㎲)의 시간이면 회전체(10)의 움직임이 도 10과 같은 수직 방향의 진동 궤도 움직임이 있는 것으로 판단한다.
회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(200)로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210)로 측정한 톱니 간의 주기가 각각 (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲)으로 동일한 시간이면 회전체(10)에 진동이 없거나 도 5의 c, d와 같은 사선 방향으로 진동 발생시의 회전체(10)의 움직임이 있는 경우인데, 이를 정확히 판단하기 위해 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(220)를 같이 사용하여 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(220)에서 인식되는 톱니 간의 주기가 회전 속도 및 수평 방향의 진동을 측정하기 위한 속도 센서(200)로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210)로 측정한 톱니 간의 주기와 같으면 회전체(10)에 진동이 없는 것으로 판단하고, 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(220)로 측정한 톱니 간의 주기가 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(200)로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210)로 측정한 톱니 간의 주기보다 길면 회전체(10)에 도 5의 c와 같은 사선 방향으로 진동 발생시의 회전체(10)의 움직임이 있는 것으로 판단하고 짧으면 d와 같은 사선 방향으로 진동 발생시의 회전체(10)의 움직임이 있는 것으로 판단한다.
도 6에 도시한 회전체(10)에 고정된 톱니 수가 8개인 치차 1(100), 치차 1(100)과 동일한 모양의 치차 2(110)의 회전 중에, 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250)로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260)로 측정한 톱니 간의 주기가 각각 (3㎲, 3㎲), (2.9㎲, 3㎲), (2.9㎲, 3㎲), (2.9㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3.1㎲, 3㎲), (3.1㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲)의 시간이면 회전체(10)의 치차 1(100)과 치차 2(110) 사이에 도 11과 같은 수평 방향의 비틀림 궤도 움직임이 있는 것으로 판단하고, 측정한 톱니 간의 주기가 각각 (3㎲, 3㎲), (3㎲, 2.9㎲), (3㎲, 2.9㎲), (3㎲, 2.9㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3.1㎲), (3㎲, 3.1㎲), (3㎲, 3㎲)의 시간이면 회전체(10)의 치차 1(100)과 치차 2(110) 사이에 도 12와 같은 수직 방향의 비틀림 궤도 움직임이 있는 것으로 판단한다.
회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250)로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260)로 측정한 톱니 간의 주기가 각각 (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲)으로 동일한 시간이면 치차 1(100)과 치차 2(110) 사이에는 비틀림이 없는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 각각 (3㎲, 3㎲), (2.9㎲, 3㎲), (2.9㎲, 3㎲), (2.9㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲), (3.1㎲, 3㎲), (3.1㎲, 3㎲), (3㎲, 3㎲)인 톱니 간의 주기에서 두 치차 톱니 간의 주기의 차이는, 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250)로 측정한 톱니 간의 주기에서 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260)로 측정한 톱니 간의 주기를 빼면 된다. 이렇게 계산한 값은 0㎲, -0.1㎲, -0.1㎲, -0.1㎲, 0㎲, 0.1㎲, 0.1㎲, 0㎲가 되는데 값이 음수이면 치차 1(100)을 기준으로 볼 때 치차 2(110)에 발생한 비틀림으로 인해 치차 2(110)의 회전 속도가 느려진 것으로, 양수이면 치차 2(110)에 발생한 비틀림으로 인해 치차 2(110)의 회전 속도가 빨라진 것으로, 이것으로 비틀림 방향을 판단할 수 있고 차이의 크기로 비틀림의 세기를 알 수 있다.
제어부(300)는 구동체의 기동, 회전 속도 변경에 따른 가속 및 감속, 정지 과정에서의 진동 및 비틀림에 대한 진단을, 회전 속도별로 수행한다.
기존의 축에 설치되어 있는 엔코더로는 회전체(10)의 궤도를 그릴 수 없는 한계가 있었으나 상기와 같은 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템에서는 회전체(10)의 진동 및 비틀림에 대한 궤도를 매 회전별 확인할 수 있을 뿐만 아니라 치차의 톱니별로 확인할 수가 있어 회전체(10)의 어느 각도에서 문제가 발생하고 있는지 정확하게 진단할 수 있다.
제어부(300)는 측정된 톱니 간의 주기 또는 계산된 톱니 간의 주기 차이로, 각속도/각가속도 계산, 궤도 판단을 진행하므로 톱니 수가 많을수록 위치별(각도별) 정밀한 진동 및 비틀림 진단을 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시례 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
a: 수평 방향으로 진동 발생시의 회전체의 움직임
b: 수직 방향으로 진동 발생시의 회전체의 움직임
c: 45° 사선 방향으로 진동 발생시의 회전체의 움직임
d: 135° 사선 방향으로 진동 발생시의 회전체의 움직임
10: 회전체
50: 키 홈(key way)
100: 치차 1(gear 1)
110: 치차 2(gear 2)
200: 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서
210: 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서
220: 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서
230: 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서
250: 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서
260: 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서
300: 제어부
301: 무선통신용 안테나
400: 무선단말기

Claims (10)

  1. 회전체(10)에 고정된 치차 1(100), 회전 속도 및 수평 방향의 톱니 간의 주기(period)를 측정하기 위한 속도 센서(200)와 회전 속도 및 수직 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(210);
    각각의 속도 센서로 톱니 간의 주기를 측정하여, 진동에 대한 궤도(orbit)를 판단하는 제어부(300);를 포함하되,
    상기 제어부(300)는 각각의 속도 센서에서 발생하는 신호 이전에 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230) 신호가 인식되지 않을 경우, 이를 경보하고 치차 1(100)의 톱니 수를 기준으로 회전체(10)의 1회전을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
  2. 회전체(10)에 고정된 치차 1(100), 치차 1(100)과 동일한 모양의 치차 2(110), 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250)와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260);
    두 치차의 톱니 간의 주기를 각각의 속도 센서로 측정하여, 비틀림에 대한 궤도를 판단하는 제어부(300);를 포함하되,
    상기 제어부(300)는 각각의 속도 센서에서 발생하는 신호 이전에 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230) 신호가 인식되지 않을 경우, 이를 경보하고 치차 1(100)의 톱니 수를 기준으로 회전체(10)의 1회전을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230)가 동작하는 동안 회전체(10)가 정속도 회전하면, 톱니 간의 주기로 톱니 순서별 가공 오차를 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 톱니 순서별 가공 오차를, 톱니 간의 주기 판단에 보상(compensation)하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 속도 센서 간의 위상 변이를 이용하여, 회전체(10)의 회전 방향을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 회전 속도 및 사선 방향의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(220)로 진동에 대한, 궤도 방향을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 회전 속도 및 치차 1의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(250)로 측정한 톱니 간의 주기와 회전 속도 및 치차 2의 톱니 간의 주기를 측정하기 위한 속도 센서(260)로 측정한 톱니 간의 주기의 차이로, 비틀림 방향을 판단하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230)가 동작하는 동안 인식되는 톱니 간의 주기로, 톱니 순서별 각속도(angular velocity)를 계산하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 회전체의 매 회전별 진단 시작 지점을 감지하기 위한 속도 센서(230)가 동작하는 동안 인식되는 치차 1(100)의 톱니 간의 주기와 치차 2(110)의 톱니 간의 주기의 차이로, 톱니 순서별 각속도를 계산하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템.
KR1020220013833A 2022-01-31 2022-01-31 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템 KR102562852B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220013833A KR102562852B1 (ko) 2022-01-31 2022-01-31 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템
PCT/KR2023/000825 WO2023146200A1 (ko) 2022-01-31 2023-01-17 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220013833A KR102562852B1 (ko) 2022-01-31 2022-01-31 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102562852B1 true KR102562852B1 (ko) 2023-08-01

Family

ID=87471866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220013833A KR102562852B1 (ko) 2022-01-31 2022-01-31 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102562852B1 (ko)
WO (1) WO2023146200A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07253375A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Toshiba Corp 偏心検出方法および装置
JP2004245716A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Kubota Corp 回転検出装置
KR101172377B1 (ko) * 2011-02-15 2012-08-08 주식회사 만도 휠 속도 측정 장치 및 휠 속도의 오차보정방법
KR101667164B1 (ko) 2015-10-02 2016-10-17 경북대학교 산학협력단 회전체 속도 기반의 베어링 고장 진단 방법
WO2020263104A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 Kongsberg Maritime As Drive shaft monitoring system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120006807A (ko) * 2010-07-13 2012-01-19 한국항공우주산업 주식회사 헬기 로터의 안전 진단 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07253375A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Toshiba Corp 偏心検出方法および装置
JP2004245716A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Kubota Corp 回転検出装置
KR101172377B1 (ko) * 2011-02-15 2012-08-08 주식회사 만도 휠 속도 측정 장치 및 휠 속도의 오차보정방법
KR101667164B1 (ko) 2015-10-02 2016-10-17 경북대학교 산학협력단 회전체 속도 기반의 베어링 고장 진단 방법
WO2020263104A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 Kongsberg Maritime As Drive shaft monitoring system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023146200A1 (ko) 2023-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8215905B2 (en) Methods and apparatus for error reduction in rotor loading measurements
US8453518B2 (en) Inductive torque sensor
US11920995B2 (en) Drive shaft monitoring system
CN112577413A (zh) 一种斗轮式堆取料机堆场定位系统及定位方法
KR20130065411A (ko) 모터의 홀센서 고장 판단방법
KR102562852B1 (ko) 속도 센서를 이용한 회전체 진단 시스템
US4757458A (en) Zero point adjusting robot control method
CN113091609B (zh) 一种转炉钢包车的位置检测方法及装置
KR20160100013A (ko) 레이저트레이서를 이용한 회전축의 오차측정 및 보상을 위한 시스템 및 방법
JP2012247346A (ja) 長尺材の測長方法及び装置
JP6947524B2 (ja) 角度を測定するための装置及び方法
US11959780B2 (en) Method and system for determining shifts in position
JP4634481B2 (ja) タービンロータの軸曲がり算出システム
CN109874394A (zh) 利用角度传感器在电机中对转子的角度的监控和补偿
CN109404227B (zh) 叶片位置校准方法、系统以及风力发电机组
JPS59102103A (ja) 回転軸センサの監視装置
TWI805978B (zh) 雙迴路力矩感知系統及其感知方法
CN117550489A (zh) 一种起重设备抓梁的保护方法、系统及起重机
JP5014197B2 (ja) 変位量検出装置及びそれを利用した装置、変位量検出方法
CN213396933U (zh) 一种斗轮式堆取料机堆场定位系统
CN117073522B (zh) 作业机械的回转角度检测装置及作业机械
JPS61178628A (ja) 軸馬力計
JP7221152B2 (ja) 旋回角度検出装置
CN211916853U (zh) 旋转角度测量准确的机器人
WO2019203250A1 (ja) 機械装置の異常診断方法及び異常診断装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant