KR19990080098A - 회전체의 밸런싱 측정 장치 - Google Patents

Abstract

회전체의 밸런싱 측정 장치에 관하여 개시한다. 이 장치는, 소정의 회동수단에 의하여 회전하는 축을 지지하고 상기 회전축의 진동에 대응하여 진동하도록 된 지지수단과, 상기 지지수단의 소정부위의 진동량을 감지하는 감지수단을 구비한다. 이와 같은 회전체의 밸런싱 측정 장치는, 간단한 구성과 저가의 부품으로 회전체의 편심량을 정밀하게 측정할 수 있다는 이점이 있다.

Description

회전체의 밸런싱 측정 장치

본 발명은 회전체의 밸런싱 측정 장치에 관한 것이다.

회전체의 밸런싱 측정장치는 회전체의 균형이 이루어졌는지의 여부를 측정하는 장치이다. 각종 기계류에는 회전시의 균형 여부가 제품의 성능을 좌우할 수 있는 부품이 포함되는데, 이러한 구성 부품의 균형 여부, 즉 편심량의 정도를 측정하고 이를 보정할 수 있도록 밸런싱 측정 장치를 사용한다. 밸런싱 측정 장치로서 균형 여부가 측정되어야만 하는 대표적인 구성 부품으로서 가스 터빈 엔진의 샤프트와 터빈 조립체, 또는 전기 모터의 샤프트와 스테이터의 조립체등을 들 수 있다. 이들은 고속으로 회전하는 동력 발생 장치로서 만일 회전상의 균형이 이루어지지 않는다면 편심 작용에 의해 회전력이 일방향을 편중될 수 있으며, 최악의 경우 부품의 균열 등이 발생할 수도 있다. 따라서 회전체의 편심량은 밸런싱 장치에 위해 정확하게 측정되어야만 한다.

종래의 회전체 밸런싱 측정 장치에서는, 측정을 요하는 회전체를 소정의 지지대에 지지한 후에 모터 등에 의하여 회전체를 회전시킴과 동시에, 회전체의 회전편심량에 의하여 발생하는 진동의 가속도를 측정하는 가속도계(Accelameter)를 사용하여 회전체의 편심량을 측정하였다.

그러나 이와 같은 종래의 회전체의 밸런싱 장치는 고가의 가속도계를 사용하여야 하므로, 밸런싱 측정 장치의 가격이 상승할 뿐만 아니라 측정 방법이 복잡하여 경제성에 반한다는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 간단한 구성으로 회전체의 밸런싱을 정밀하게 측정할 수 있도록 된 회전체의 밸런싱 측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 회전체의 밸런싱 측정 장치의 일 실시예에 대한 일부 절제 사시도이다..

도 2는 도 1의 장치의 작용 상태를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 1의 장치의 자기센서 설치부를 확대 도시한 단면도이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

10,10'...밸런싱 측정 장치 11,11'...지지대

12...지그 13...베어링

14...지지봉 15...지지부재

17,17'...판스프링 20...자기센서

30...모터 100...회전축

200...베이스

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전체 밸런싱 측정 장치는, 회전축을 구동하는 구동수단과, 상기 구동수단에 의하여 회전하는 축을 지지하고 상기 회전축의 진동에 대응하여 진동하도록 된 지지수단과, 상기 지지수단의 소정부위의 진동량을 감지하는 감지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 지지수단은, 상기 회전축을 지지하는 베어링과, 상기 베어링을 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재의 주위에 고정 설치되는 베이스와, 회전축의 진동에 의하여 상기 지지부재가 진동되도록 상기 지지부재를 상기 베이스에 대하여 탄성적으로 연결하는 탄성부재를 구비한 것이 바람직하다.

상기 지지부재는 상기 베어링의 하부에 설치되고, 상기 지지부재의 상부에 상기 베어링의 하부 양측이 삽입 지지되도록 브이(V)형의 홈이 마련된 것이 바람직하다.

상기 베어링의 상부에 설치되며 상기 베이스에 고정된 지그와, 상기 지그에 설치되어 상기 베어링 상부 중심을 수평 방향의 이동을 허용하면서 수직 방향으로 고정 지지하는 지지봉이 더 구비된 것이 바람직하다.

상기 탄성부재는 일단이 상기 지지부재에 고정되며 타단이 상기 베이스에 고정된 판스프링을 구비하여서, 상기 지지부재가 상기 베이스에 대하여 요동될 수 있도록 된 것이 바람직하다.

상기 감지수단은 상기 판스프링과 소정 간격 이격설치된 적어도 1개 이상의 센서를 구비하여서, 상기 판스프링의 이동에 따라 변화하는 상기 판스프링과 센서 사이의 간격을 측정할 수 있도록 된 것이 바람직하다.

상기 센서는 판스프링의 이동에 따라 상기 간격에 발생되는 자기장의 변화를 측정하도록 된 자기센서인 것이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 회전체 밸런싱 측정 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 실시예의 회전체의 밸런싱 측정 장치의 일부 절제 사시도이고, 도 2는 도 1의 밸런싱 측정 장치의 동작 상태를 도시한 것이다.

본 실시예의 밸런싱 측정 장치(10)의 개략적 구성은 소정의 구동수단에 의하여 회전하는 축(100)을 지지하면서 회전축(100)의 진동에 대응하여 진동하도록 된 지지수단과, 상기 지지수단의 소정부위의 진동량을 감지하는 감지수단을 구비한 것이다. 상기 구동수단은 도 2에서와 같이, 장치의 소정부위에 고정설치된 모터(30)와, 상기 모터(30)에 의하여 회전하는 모터축(30a)과 측정을 요하는 회전축(100)을 연결시키는 벨트(31)를 구비한다.

상기 지지수단의 구성은 다음과 같다.

이 지지수단은, 상기 회전축(100)을 지지하는 베어링(13)과, 상기 베어링(13)을 지지하는 지지부재(15)와, 상기 지지부재(15)의 주위에 고정 설치되는 베이스(200)의 지지대(11,11')와, 상기 지지부재(15)를 상기 베이스의 지지대(11,11')에 대하여 탄성적으로 연결하는 탄성부재(17,17')를 구비한다.

더욱 상세히 설명하면, 상기 회전축(100)은 구름 베어링(13)의 내륜(13a)에 삽입되고, 상기 베어링(13)의 외륜(13b)은 지지부재(15)에 의하여 지지된다. 상기 지지부재(15)는 베어링의 하부에 위치하는데, 지지부재(15)의 상면 중앙부에는 브이(V)형의 홈(15a)이 형성되어서, 이 홈(15a)에 상기 베어링(13)이 끼워져서 지지된다. 그리고 상기 베어링(13)의 상부에는 지지봉(14)이 설치되어, 이 지지봉(14)이 베어링(13) 외륜(13b)의 상부 중심을 아래쪽으로 가압 지지한다. 따라서 상기 베어링(13)은 상기 지지부재(15)와 지지봉(14)에 의하여 3점 지지된다. 이와 같은지지 방식에 의하여, 베어링(13)은 수평 방향으로는 자유롭게 이동될 수 있고, 수직 방향으로는 고정되게 된다.

장치의 하부에는 베이스(200)가 설치되고, 이 베이스(200)의 양측에서 2개의 지지대(11,11')가 수직방향으로 연장되어서, 이 지지대(11,11')가 상기 지지부재(14)의 양측에 위치하게 된다. 상기 지지대(11,11')의 상부에는 각각 내측으로 돌출된 제 1 결합부(11a,11'a)가 형성되고, 상기 지지부재(14)의 하부 양측에는 상기 제 1 결합부(11a,11'a)에 대응되는 제 2 결합부(15b,15c)가 외측으로 각각 돌출 형성된다. 그리고 상기 제 1 결합부(11a,11'a)와 제 2 결합부(15b,15c)에는 탄성부재(17,17')의 양단부가 결합되어서, 상기 지지부재(15)가 베이스(200)에 고정된 지지대(11,11')에 대하여 탄성적으로 좌우방향으로 진동 가능하도록 되어 있다.

상기 탄성부재(17,17')는 판스프링을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 회전축(100)에 진동이 발생하여 이 진동이 지지부재(15)에 전달되면, 판스프링(17,17')이 상기 진동의 크기에 대응하는 진폭으로 그리고 회전축(100)의 축방향에 대하여 수직인 방향으로(즉 도 3에서 수평인 방향으로) 진동하게 된다.

또한 상기 지지대(17,17')의 상부에는 지그(12)가 고정 설치되는데, 이미 설명한 바와 같이, 이 지그(12)의 중심부에는 베어링(13) 상부를 지지하는 지지봉(14)이 설치되어 있다.

상기 지지수단의 진동량을 감지하는 감지수단은 다음과 같이 구성된다.

이 감지수단은 상기 판스프링(17)과 소정 간격 이격설치된 센서(20)를 구비하여 구성된다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이 상기 판스프링(17)과 소정간격 이격하여 상호 평행하게 연장되는 지지대(11)에 센서 삽입구(11b)를 형성하고, 이 센서 삽입구(11b)에 자기센서(20)를 설치한다. 이러한 자기센서(20)는 상기 판스프링(17)과 지지대(11) 사이의 간격(X)에서 변화하는 자기장을 측정할 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 자기 센서는 도시된 바와 같이, 판스프링(17)의 길이 방향을 따라 복수개가 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우에 여러 개의 센서(20)에 의하여 판스프링(17)의 진동량을 여러 곳에서 측정하게 되므로, 회전축(100)의 진동에 대한 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있다.

상기 센서는 이미 설명한 바와 같이, 판스프링(17)의 이동에 따라 상기 간격(X)에 발생되는 자기장의 변화를 측정하도록 된 자기센서이나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 따라서 상기 간격(X)의 변화량을 측정할 수 있는 광센서를 사용하는 밸런싱 측정 장치도 당연히 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

도면에서 11c는 자기 센서(20)를 외부로부터 삽입하기 위하여 지지재(11)에 관통 형성된 슬롯이다.

이하에서 상기와 같은 구성을 구비한 본 실시예의 회전체 밸런싱 측정장치의 작용을 설명한다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 회전체(100)를 양단에서 지지할 수 있도록 도 1에 도시된 동일한 밸런싱 측정 장치를 2개(10,10') 마련한다. 그리고 회전체(100)의 양단을 지지한 2개의 베어링(13)을 상기 2개의 밸런싱 측정장치(10,10')의 지지부재(15) 및 지지봉(14)에 각각 지지시킨다. 그리고 모터(30)에 전원을 인가하여서, 회전축(100)을 소정의 속도로 회전시킨다.

이와 같이 회전하는 회전축(100)은 그 편심량에 따라 일정한 진폭으로 진동하게 되고, 이 진동력은 베어링(13)을 통하여 지지부재(15)에 전달된다. 그러면 상기 지지부재는 판스프링(17,17')의 탄성이 허용하는 방향 즉 수평방향으로 진동하게 된다. 따라서 진동하는 판스프링(17)과 베이스(200)에 고정된 지지대(11) 사이의 간격(X)이 일정한 변위량으로 변화한다. 자기센서(20)는 이러한 간격(X)의 변화에 의하여 발생하는 자기장의 변화량을 측정한다.

이와 같은 회전체 밸런싱 측정장치에서는 다음과 같이 자기장의 변화에 의하여 회전축의 편심량을 계산한다. 먼저 미리 알려진 편심량을 가지는(고의로 편심된) 회전축을 본 장치에 장착하여 회전시킴으로써 그에 따른 자기장 변화를 측정한다. 그리고 측정을 요하는 회전축을 회전시켜서 자기장 변화를 측정한 다음에, 이 자기장의 변화값을 상기 고의로 편심된 회전축의 자기장 변화량과 비교함으로써, 측정을 요하는 회전축의 편심량을 계산할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 회전체의 밸런싱 측정 장치는, 간단한 구성과 저가의 부품으로 회전체의 편심량을 정밀하게 측정할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예을 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하면 본 발명의 기술적 범위내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변형가능함은 물론이다.

Claims (7)

1. 회전축을 구동하는 구동수단;

   상기 구동수단에 의하여 회전하는 축을 지지하고, 상기 회전축의 진동에 대응하여 진동하도록 된 지지수단과,

   상기 지지수단의 소정부위의 진동량을 감지하는 감지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 회전체 밸런싱 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지지수단은,

   상기 회전축을 지지하는 베어링과,

   상기 베어링을 지지하는 지지부재와,

   상기 지지부재의 주위에 고정 설치되는 베이스와,

   회전축의 진동에 의하여 상기 지지부재가 진동되도록, 상기 지지부재를 상기 베이스에 대하여 탄성적으로 연결하는 탄성부재를 구비한 것을 특징으로 하는 회전체 밸런싱 측정 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 베어링의 하부에 설치되고,

   상기 지지부재의 상부에 상기 베어링의 하부 양측이 삽입 지지되도록 브이형의 홈이 마련된 것을 특징으로 하는 회전체 밸런싱 측정 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 베어링의 상부에 설치되며 상기 베이스에 고정된 지그와,

   상기 지그에 설치되어 상기 베어링 상부 중심을 수평 방향의 이동을 허용하면서 수직 방향으로 고정 지지하는 지지봉이 더 구비된 것을 특징으로 하는 회전체 밸런싱 측정 장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 탄성부재는 일단이 상기 지지부재에 고정되며 타단이 상기 베이스에 고정된 판스프링을 구비하여서, 상기 지지부재가 상기 베이스에 대하여 요동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 회전체 밸런싱 측정 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 감지수단은, 상기 판스프링과 소정 간격 이격 설치된 적어도 1개 이상의 센서를 구비하여서, 상기 판스프링의 이동에 따라 변화하는 상기 판스프링과 센서 사이의 간격을 측정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 회전체 밸런싱 측정 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 센서는 판스프링의 이동에 따라 상기 간격에 발생되는 자기장의 변화를 측정하도록 된 자기센서인 것을 특징으로 하는 회전체 밸런싱 측정 장치.