KR20030088299A - 밸런싱 측정기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전기기 대상물(W)의 진동을 검출하여 밸런싱을 측정하는 기구에 관련되며, 적어도 한 쌍의 가이드(16), 지지수단, 구동수단, 제어수단을 포함하는 특징을 지닌다. 가이드(16)는 테이블(12) 상에 슬라이더(14)를 개재하여 위치 변동 가능하게 장착된다. 지지수단은 상기 가이드(16) 상에 진동판(18)을 개재하여 장착되는 지지블록(22)을 구비하고, 상기 지지블록(22)에 의해 대상물(W)을 회전가능하게 지지한다. 구동수단은 상기 대상물(W)에 벨트로 연결되어 모터(26)의 구동력을 전달한다. 제어수단은 상기 진동판(18)의 진동을 센서(28)로 검출하여 입력하고 연산결과를 모니터(40)에 출력한다.

이에 따라, 회전기기의 안정적인 지지와 구동을 유지하여 밸런싱을 측정하고 분석하는 작업이 신뢰성 있게 수행되도록 하는 효과가 있다.

Description

밸런싱 측정기구 {Device for monitoring dynamic balancing}

본 발명은 밸런싱 측정기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전기기의 밸런싱을 측정하고 분석하는 작업이 신뢰성 있게 수행되도록 하는 밸런싱 측정기구에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 터빈, 컴프레서, 펌프 등 각종 산업용 회전기기에서 방진 및 저소음 설계는 중요하며 회전체 각각의 밸런싱(balancing)과 이의 조립에 따른 얼라인먼트(alignment)가 필수적인 점검 항목이다.

초창기의 밸런싱 작업은 영향 계수(Influence Coefficient: IC)를 직접 손으로 계산한 뒤 이를 종이에 그래프로 작성하는 수동적인 방식으로 진행되었으나 70년대에 이르러 컴퓨터 기술의 발달과 더불어 데이터 처리 방식의 툴이 개발된다. 이후 회전체의 동적 강성(Dynamic Stiffness)에 대한 개념을 바탕으로 주기적인 움직임의 측정과 분석을 통하여 동적 특성을 규명하는 방식이 보편화된다. 이와 병행하여 고성능 소프트웨어의 개발이 급진전되면서 복수의 측정지점에서 회전체의 동적 밸런싱을 분석하는 작업도 가능하다.

이때, 회전기기의 진동을 검출하여 밸런싱 데이터를 획득함에 있어서 대상물을 지지하고 회전 구동하는 과정에서 복수의 측정지점 간에 오차가 발생되지 않아야 한다. 즉 회전기기가 편심적으로 지지되거나 이에 따라 구동력이 불균형적으로 전달되는 것을 방지하는 구성이 필수적이다.

이에 따라 본 발명은 상기한 점에 착안하는 것으로서, 회전기기의 안정적인 지지와 구동을 유지하여 밸런싱을 측정하고 분석하는 작업이 신뢰성 있게 수행되도록 하는 밸런싱 측정기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 기구의 주요부를 측면에서 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 기구의 주요부를 정면에서 나타내는 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 기구에서 지지수단을 확대하여 나타내는 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 기구에서 구동수단을 확대하여 나타내는 구성도.

도 5는 도 4의 측면에서 나타내는 구성도.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 회전기기 대상물(W)의 진동을 검출하여 밸런싱을 측정하는 기구에 있어서: 테이블(12) 상에 슬라이더(14)를 개재하여 위치 변동 가능하게 장착되는 적어도 한 쌍의 가이드(16); 상기 가이드(16) 상에 진동판(18)을 개재하여 장착되는 지지블록(22)을 구비하고, 상기 지지블록(22)에 의해 대상물(W)을 회전가능하게 지지하는 지지수단; 상기 대상물(W)에 벨트로 연결되어 모터(26)의 구동력을 전달하는 구동수단; 및 상기 진동판(18)의 진동을센서(28)로 검출하여 입력하고 연산결과를 모니터(40)에 출력하는 제어수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 지지수단은 가이드(16) 상단의 4지점에 고정블록(17)을 이용하여 진동판(18)을 현가하고, 상기 진동판(18)의 하단에 서포트(15)를 수평으로 고정하고, 상기 서포트(15)의 중앙에 지지블록(22)을 장착하는 구성이다.

본 발명의 상기 구동수단은 테이블(12) 상에 슬라이더(34)를 개재하여 모터(26)와 함께 위치변동 가능하게 장착되는 롤러블록(32)과, 상기 롤러블록(32)의 2개 지점에 회전가능하게 장착되어 벨트를 지지하는 롤러(36)를 구비한다.

회전기기의 동밸런싱 작업은 비제조원가가 아니라 제조공정에 필수적으로 수반되는 요소이다. 회전체의 불균형에 의해 유발되는 주기적인 진동은 마모와 피로파괴의 원인이 되며 정적인 하중보다 영향이 크다.

본 발명은 회전기기의 밸런싱을 신속하고 정확하게 수행하여 불균형에 의한 기계진동을 최소화하고 소음을 극소화하여 기계의 수명 연장에 조력한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기구의 주요부를 측면에서 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기구의 주요부를 정면에서 나타내는 구성도이다.

본 발명은 회전기기 대상물(W)의 진동을 검출하여 밸런싱을 측정하는 기구에 관련된다. 대상물(W)은 원형의 단면을 지닌 회전기기이고 그 회전중심에 축을 지니지 않는 경우 별도의 지그를 결합하여 지지가 가능하도록 한다.

본 발명에서 적어도 한 쌍의 가이드(16)가 테이블(12) 상에 슬라이더(14)를 개재하여 위치 변동 가능하게 장착된다. 가이드(16)는 └┘형태로 성형되고 저면에 슬라이더(14)가 볼트로 고정된다. 슬라이더(14)는 테이블(12)에 형성된 홈을 따라 대상물(W)의 축방향으로 이동 가능하고 변동된 위치에 고정할 수 있다. 후술하는 도 3에서 보다 구체적인 연결상태가 도시된다.

이때, 가이드(16)는 한 쌍으로 구성하여 대상물의 2개 지점을 지지하는데, 도 2처럼 또 다른 가이드(46)가 외측으로 설치되는 구성도 가능하다. 각각의 가이드(16)(46)는 모두 위치 이동이 가능하며 상호 높이가 차별화 되도록 하면 대상물의 크기(직경)에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 가이드(16) 상에 진동판(18)을 개재하여 장착되는 지지블록(22)을 구비하는 지지수단이 사용되는 바, 상기 지지블록(22)에 의해 대상물(W)을 회전가능하게 지지한다. 지지블록(22)은 상면에 V자형의 홈을 지니고 한 쌍의 가이드(16)사이에 장착된다. 이때 지지블록(22)과 가이드(16)는 직결되는 것이 아니며 후술하는 도 3에 의해 보다 명확하게 설명된다.

또, 본 발명은 상기 대상물(W)에 벨트로 연결되어 모터(26)의 구동력을 전달하는 구동수단을 사용한다. 모터(26)는 정토크(Torque)로 설정된 정속 운전이 가능한 DC 서보모터 또는 인버터 방식의 AC 인덕션모터를 이용하며 무단변속을 구현한다. 모터(26)의 회전축 풀리 상에 벨트를 감아 대상물(W)과 연결 구동한다. 상세한 구성은 후술하는 도 4 및 도 5를 참조한다.

또, 본 발명은 상기 진동판(18)의 진동을 센서(28)로 검출하여 입력하고 연산결과를 모니터(40)에 출력하는 제어수단을 사용한다. 센서(28)는 가이드(16)의 수직부재 상에 그와 평행하게 설치되는 4개의 진동판(18)을 향하여 4개소에 동일한 형식의 것이 장착되고 연산을 위한 컴퓨터(도시 생략)의 입력포트에 연결된다. 센서(28)는 압전소자가 일반적이며 가속도 신호를 적분하여 속도 및 진폭을 연산 가능하다. 모니터(40)는 테이블(12)의 상측에서 상기한 주요 구성품들의 후방으로 장착되고, 상기한 컴퓨터의 출력포트에 표시수단으로 연결된다.

도 3은 본 발명에 따른 기구에서 지지수단을 확대하여 나타내는 구성도이다.

본 발명의 지지수단은 전술한 가이드(16), 진동판(18), 지지블록(22) 외에도 고정블록(17), 서포트(15) 등을 구비한다. 진동판(18)은 가이드(16) 상단의 4지점에 고정블록(17)을 이용하여 현가된다. 고정블록(17)은 가이드(16)의 양단에 외팔보처럼 돌출되어 결합되고, 돌출된 면에 진동판(18)이 수직 상태로 늘어지도록 고정된다. 상기 진동판(18)의 하단에는 서포트(15)가 수평으로 고정되고, 상기 서포트(15)의 중앙에 지지블록(22)이 장착된다. 대상물(W)과 지지블록(22)의 하중은 서포트(15)를 통하여 4지점의 진동판(18)에 균등하게 작용되고, 이에 따라 대상물에서 발생하는 진동은 여과없이 그대로 진동판(18)에 전달된다.

도시에서 슬라이더(14)가 T형의 머리를 지닌 안내편(38)을 구비하여 테이블(12)에 이동 가능하게 장착된 상태를 알 수 있다. 슬라이더(14)와 직결된 가이드(16)를 대상물의 축방향으로 밀면 진동판(18), 서포트(15), 지지블록(22) 및 대상물이 동시에 위치 이동된다. 대상물의 축과 접촉되는 지지블록(22)의 V자홈은 표면조도가 극히 양호하도록 연삭 가공한다.

도 4는 본 발명에 따른 기구에서 구동수단을 확대하여 나타내는 구성도, 도 5는 도 4의 측면에서 나타내는 구성도이다.

본 발명의 구동수단은 테이블(12) 상에 슬라이더(34)를 개재하여 모터(26)와 함께 위치변동 가능하게 장착되는 롤러블록(32)과, 상기 롤러블록(32)의 2개 지점에 회전가능하게 장착되어 벨트를 지지하는 롤러(36)를 구비한다. 슬라이더(34)는 2개의 가이드(16)를 지지하는 슬라이더(14) 사이에 위치하여 동일한 방식으로 위치이동 가능하다. 슬라이더(34)의 상면에는 롤러블록(32)이 고정되고 저면에는 모터(26)가 고정된다. 슬라이더(34)는 상면에 V자형 홈을 지니며 이 홈을 중심으로 양측에 롤러(36)가 장착된다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 롤러(36)는 모터(26)의 풀리와 동일한 수직면 상에 위치하여 벨트를 걸 수 있으며, 상하로 이동이 가능하여 벨트의 장력을 조절하기 용이하다.

만일, 대상물(W)에 벨트를 걸 수 없는 경우에는 가이드(16)의 위치를 조절하여 벨트가 축에 걸리도록 한다.

밸런싱 정도(Balancing Quality)는 회전체의 평형성을 나타내는 양으로 회전수와 편심량의 곱으로 연산되고 G를 단위로 통용된다. ISO 1940(1973)에 따르면 9500rpm으로 동작하는 경우의 편심도 e를 ㎛단위로 환산한 값과 규격의 G가 상호 대응된다. 진동정도에 관련되는 함수로는 ISO 2371 및 ISO 2953에서 10~200 rev/s로 동작하는 경우의 진동량을 기준으로 정의하고 있다.

본 발명의 기구는 상기를 포함한 어떠한 규격에도 부합되는 조건으로 밸런싱을 검출 및 분석하는 것이 가능하다. 일예로 형상, 회전수, 중량 등의 입력에 따라수평 및 수직방향의 밸런싱 상태를 모니터(40)에 선택적으로 표시한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 회전기기의 안정적인 지지와 구동을 유지하여 밸런싱을 측정하고 분석하는 작업이 신뢰성 있게 수행되도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 회전기기 대상물(W)의 진동을 검출하여 밸런싱을 측정하는 기구에 있어서:

   테이블(12) 상에 슬라이더(14)를 개재하여 위치 변동 가능하게 장착되는 적어도 한 쌍의 가이드(16);

   상기 가이드(16)상에 진동판(18)을 개재하여 장착되는 지지블록(22)을 구비하고, 상기 지지블록(22)에 의해 대상물(W)을 회전가능하게 지지하는 지지수단;

   상기 대상물(W)에 벨트로 연결되어 모터(26)의 구동력을 전달하는 구동수단; 및

   상기 진동판(18)의 진동을 센서(28)로 검출하여 입력하고 연산결과를 모니터(40)에 출력하는 제어수단
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지수단은 가이드(16) 상단의 4지점에 고정블록(17)을 이용하여 진동판(18)을 현가하고, 상기 진동판(18)의 하단에 서포트(15)를 수평으로 고정하고, 상기 서포트(15)의 중앙에 지지블록(22)을 장착하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 측정기구.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동수단은 테이블(12) 상에 슬라이더(34)를 개재하여 모터(26)와 함께위치변동 가능하게 장착되는 롤러블록(32)과, 상기 롤러블록(32)의 2개 지점에 회전가능하게 장착되어 벨트를 지지하는 롤러(36)를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 측정기구.