KR200419775Y1 - 리니어 엔코더 모듈을 이용한 크랭크 축 디프렉션 측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선박 엔진용 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템에 관한 것으로, 선박 엔진의 크랭크 축의 크랭크 스로우 내면에 설치되어 회전하는 크랭크 스로우의 디프렉션을 측정하는 디프렉션 측정장치와, 상기 디프렉션 측정장치로부터 측정된 디프렉션값을 전송받아 디스플레이하는 전용 디스플레이 장치로 구성되는 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템에 있어서, 상기 디프렉션 측정장치는, 상기 크랭크 스로우의 디프렉션을 측정하는 리니어 엔코더 모듈, 상기 리니어 엔코더 모듈로 측정된 디프렉션 측정값을 디지털 값으로 변환하는 메인 컨트롤러, 및 상기 메인 컨트롤러로부터 디지털 값을 수신하여 무선통신규격으로 변환하여 전송하는 제1 무선통신모듈로 구성되며, 상기 전용 디스플레이 장치는, 상기 제1 무선 통신모듈로부터 전송되는 디지털 값을 수신하는 제2 무선통신모듈, 상기 제2 무선통신모듈을 통해 수신한 디지털 값을 디스플레이하는 디스플레이부, 및 상기 제2 무선통신모듈을 통해 수신한 디지털 값을 저장하는 데이터 관리부를 포함하고 있으며, 상기 디프렉션 측정장치와 상기 전용 디스플레이 장치는 상기 제1 및 제2 무선 통신 모듈을 통해 무선 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면, 리니어 인코더 모듈을 사용한 디프렉션 측정 장치를 제공함으로써, 선박용의 중속 엔진의 크랭크 축의 디프렉션 측정을 가능하게 하고, 디프렉션 측정 장치와 전용 디스플레이 장치를 상호 무선 통신 방식으로 연결함으로써, 작업자가 안전하고 자유롭게 이동하면서 보다 신속하고 편리하게 디프렉션 값 을 측정할 수 있도록 하는 효과를 가지고 있다.

리니어 엔코더 모듈, 크랭크 축, 무선 통신, 크랭크 스로우, 엔진

Description

리니어 엔코더 모듈을 이용한 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템{MEASURING SYSTEM FOR CRANK SHAFT DEFLECTION USING LINEAR ENCODER MODULE}

도 1 은 선박용 크랭크 축을 도시하는 도면이고,

도 2 는 본 고안에 따른 무선 통신 방식에 의한 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템의 개략적인 전체 구성도를 나타내는 도면이고,

도 3 은 상기 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템의 디프렉션 측정 장치의 간략 단면도이고,

도 4 는 도 3 의 디프렉션 측정 장치와 전용 디스플레이 장치의 블록 구성도이다.

통상적으로 선박용 디젤엔진은 크게 실린더, 피스톤, 크랭크 축(Crank Shaft) 등으로 구성되어 있다. 특히, 크랭크 축은 메인 베어링 셀(Main Bearing Shell)과 함께 베드 플레이트(Bed Plate)에 조립되어 피스톤(Piston)의 상하 운동을 커넥팅 로드와 연결하여 회전운동으로 바꾸어 주는 역할을 하며 일반적으로 엔진가격의 10%이상을 차지하는 엔진 부품 중 가장 고가의 제품이다.

도 1 은 일반적으로 선박에 사용되는 대형 디젤엔진의 크랭크 축(1)을 나타내는 것이고, 이러한 크랭크 축은 크랭크 스로우(2), 스러스트 샤프트(3), 메인 저널(4) 및 플랜지 저널(5)로 이루어진다.

여기서, 크랭크 스로우(2)와 메인 저널(4)은 잉곳(Ingot) 소재를 프레스를 이용하여 형상을 만든 다음, 전용 가공장비에서 가공한 후 열박음(Shrink Fitting)공법에 의하여 일체 형상으로 만들어진다. 열박음 공법에 의한 크랭크 축의 수평 선반 가공시 각 크랭크 스로우의 디프렉션 변화량을 측정하여 제품 생산에 필요한 정밀도를 가지도록 할 필요가 있다.

또한, 크랭크 축의 회전 운동시 다수 개의 크랭크 스로우(2)는 디프렉션이 발생할 수 있고, 이러한 디프렉션값을 측정하여 허용오차의 범위를 넘어서는 경우 엔진의 조립상태를 보정할 필요가 있다.

이와 같이 크랭크 스로우의 디프렉션값을 측정하는 방법으로는, 먼저 수동 다이얼 게이지를 사용하는 방법이 있다. 이 방법에 따르면, 작업자가 크랭크 축 회전시 베드 플레이트내에 들어가 측정위치에서 디플렉션 값을 육안으로 확인하여 외부 기록자에게 구두로 측정값을 전달하는 방식으로 작업이 수행되었다. 그러나, 이와 같은 종래의 기술에서는 작업자가 디프렉션을 측정하는 동안 베드 플레이트 내부에서 측정값을 랜턴 등으로 근접확인하여 외부의 기록자에게 육성으로 전달해야 함으로 인하여 불편하고 그 전달 자체가 부정확할 뿐만 아니라, 회전하는 크랭크 축으로 인한 부상의 위험이 따르는 문제점이 있었다. 또한, 디프렉션 측정 작업시 최소한 작업자가 2인 이상이 되어야 하기 때문에, 작업 효율성도 떨어진다.

이러한 불편함을 해소하기 위하여 유선 디지털 게이지를 이용하여 크랭크 축의 디프렉션을 측정하는 방식이 존재한다. 이 경우 측정 장치를 설치하고 전선을 연결한 다음 외부에서 작업자가 디스플레이 장치의 정보를 읽는 방식으로 작업이 수행된다. 그러나, 이러한 방식에서도 신호선이 붙어 있는 측정 장치를 사용함으로써 엔진 외부에서 디프렉션 변화량을 볼 수 있으나, 회전하는 크랭크 축과 신호선이 간섭하여 신호선이 꼬이는 등의 문제점이 있으며, 전선에 의해 작업 능률이 저하된다는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 종래의 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)센서나 환봉에 자성 처리를 한 후 센서 헤드를 통해 변위값을 읽는 마그네틱 센서와 같은 종래의 디지털 변위 센서는, 그 크기가 일반적으로 선박용의 중속 엔진의 크랭크 스로우의 양단의 길이 100mm 보다 커서 중속 엔진의 크랭크 축의 디프렉션 측정 자체가 불가능한 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리니어 인코더 모듈을 사용한 디프렉션 측정 장치를 제공함으로써, 중속 엔진의 크랭크 축의 디프렉션 측정을 가능하게 하고, 상기 디프렉션 측정 장치에 의해 크랭크 축의 디프렉션 값을 측정한 후 상기 측정된 값을 전용 디스플레이 장치에 무선 통신 방식으로 실시간 전송하도록 함으로써, 작업자가 안전하고 자유롭게 이동하면서 보다 신속하고 편리하게 디프렉션 값을 측정할 수 있도록 하는 리니어 인코더 모듈을 이용한, 크랭크 축의 디프렉션 측정 시스템을 제공하는 데 있다.

본 고안의 상기 및 다른 목적과 이점은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 크랭크 축의 디프렉션 측정 시스템은, 선박 엔진의 크랭크 축의 크랭크 스로우 내면에 설치되어 회전하는 크랭크 스로우의 디프렉션을 측정하는 디프렉션 측정장치와, 상기 디프렉션 측정장치로부터 측정된 디프렉션값을 전송받아 디스플레이하는 전용 디스플레이 장치로 구성되는 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템에 있어서, 상기 디프렉션 측정장치는, 상기 크랭크 스로우의 디프렉션을 측정하는 리니어 엔코더 모듈, 상기 리니어 엔코더 모듈로 측정된 디프렉션 측정값을 디지털 값으로 변환하는 메인 컨트롤러, 및 상기 메인 컨트롤러로부터 디지털 값을 수신하여 무선통신규격으로 변환하여 전송하는 제1 무선통신모듈로 구성되며, 상기 전용 디스플레이 장치는, 상기 제1 무선 통신모듈로부터 전송되는 디지털 값을 수신하는 제2 무선통신모듈, 상기 제2 무선통신모듈을 통해 수신한 디지털 값을 디스플레이하는 디스플레이부, 및 상기 제2 무선통신모듈을 통해 수신한 디지털 값을 저장하는 데이터 관리부를 포함하고 있으며, 상기 디프렉션 측정장치와 상기 전용 디스플레이 장치는 상기 제1 및 제2 무선 통신 모듈을 통해 무선 연결되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 고안의 상기 디프렉션 측정 장치의 리니어 인코더 모듈은 하우징의 내면에 장착되는 슬라이드 가이드, 상기 슬라이드 가이드 상에 장착되어 있고, 일정 간격으로 눈금이 새겨져 있는 센서 스트립, 및 상기 센서 스트립의 슬라이드 가이드 를 따라 이동한 직선 변위값을 상기 센서 스트립에 새겨진 눈금에 따라 결정하는 엔코더 헤드를 포함하여 이루어진다.

본 고안의 다른 일면에 따르면, 상기 제1 및 제2 무선 통신 모듈은 블루투스 통신을 지원하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 고안을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 고안의 요지에 따라 본 고안의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

도 2 는 본 고안의 무선 통신 방식에 의한 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템의 개략적인 전체 구성도를 나타내는 도면이고, 도 3 은 상기 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템의 디프렉션 측정 장치의 간략 단면도이다. 도 4 는 디프렉션 측정 장치와 전용 디스플레이 장치의 블록 구성도이다.

본 고안의 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템은, 상기 도 2 에서 도시된 바와 같이, 크게 선박 엔진의 크랭크 축의 크랭크 스로우(11)에 각각 설치되어 크랭크 축의 디프렉션을 측정하기 위한 디프렉션 측정장치(20)와, 상기 디프렉션 측정장치에 의해 측정된 디프렉션 측정값을 무선 전송받아 디스플레이하는 전용 디스플레이 장치(30)로 구성된다. 이와 같이, 본 고안에 따르면 디프렉션 측정장치와 전용 디스플레이 장치 사이를 무선 통신 연결함으로써, 작업자가 디프렉션을 측정하기 위해 베드 플레이트 내부에서 측정장치의 측정값을 근접 확인해야 하는 문제점이나, 신호선이 회전하는 크랭크 축과의 간섭으로 인해 꼬이는 문제점을 효과적으로 해소 할 수 있다. 더구나, 디프렉션값의 측정시 작업자 1인으로도 가능하게 됨으로써, 효율을 향상시킴과 동시에 안전사고를 예방할 수 있다. 상기 무선 통신 연결은 다양한 방식으로 이루어질 수 있고, 특정 하나의 방식으로 한정되지 않는다. 본 실시예에서는 하나의 예로서 블루투스 통신 방식을 이용한다.

상기 디프렉션 측정장치는, 도 3 에서 도시된 바와 같이, 하우징의 내면 일면에 장착된 슬라이드 가이드(24) 상에 보통 1/100mm 간격으로 눈금이 새겨져 있는 리니어 엔코더 스트립(25)이 장착되어 있다. 상기 리니어 엔코더 스트립의 폴의 한 측면에 측정 지지바(26)의 한쪽이 대면 지지되고, 측정 지지바의 다른 쪽은 디프렉션 측정시 크랭크 스로우의 내면에 대면 지지하게 된다. 이 경우, 도시하지 않은 스프링을 이용하여 상기 슬라이드 가이드와 상기 디프렉션 측정장치의 하우징 사이에 인장력을 가함으로써 디프렉션 측정 장치가 크랭크 축의 회전시에 떨어지지 않도록 하는 힘을 제공한다. 크랭크 축의 디프렉션 값은 엔코더 헤드(도시하지 않음)가 상기 리니터 엔코더 스트립의 상기 눈금이 새겨진 부분을 직선으로 지나가면서 mm 당 50 내지 2500 펄스 혹은 그 이상의 펄스를 읽어들여 이를 직선 거리로 환산함으로써 측정된다.

이와 같이, 본 고안에 따른 디프렉션 측정 장치는 리니어 엔코더 모듈을 사용함으로써, 센서의 크기 문제로 인해 종래 상용의 디지털 변위 센서로 측정이 불가능한 중속 엔진의 크랭크 축의 디프렉션 측정도 가능하게 된다.

또한 상기 디프렉션 측정장치의 하우징 내에는 상기 리니어 엔코더 모듈에 의해 측정된 디프렉션 측정값을 디지털 값으로 변환하는 메인 컨트롤러 및 상기 메 인 컨트롤러로부터 디지털 값을 수신하여 무선통신규격으로 변환하여 전송하는 무선통신모듈이 장착된 회로 보드(27)가 장착된다.

도 4는 본 고안의 무선 통신 방식에 의한 디프렉션 측정 장치와 전용 디스플레이 장치의 블록 구성도이다.

상기 디프렉션 측정장치(20)는, 상기 크랭크 스로우의 디프렉션을 측정하는 리니어 엔코더 모듈(21), 상기 리니어 엔코더 모듈로 측정된 디프렉션 측정값을 디지털 값으로 변환하는 메인 컨트롤러(22), 및 상기 메인 컨트롤러로부터 디지털 값을 수신하여 무선통신규격으로 변환하여 전송하는 제1 무선통신모듈(23)로 구성된다.

그리고, 상기 전용 디스플레이 장치(30)는, 상기 제1 무선 통신모듈로부터 전송되는 디지털 값을 수신하는 제2 무선통신모듈(31), 상기 제2 무선통신모듈을 통해 수신한 디지털 값을 디스플레이하는 디스플레이부(32), 및 상기 제2 무선통신모듈을 통해 수신한 디지털 값을 저장하는 데이터 관리부(33)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이, 본 고안에 따른 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템은 디프렉션 측정 장치(20)와 전용 디스플레이 장치(30)를 무선 통신 방식으로 연결하고 있다. 이러한 무선 통신 방식에는 제한이 없으며, 본 실시예에서는 블루투스 방식을 이용하고, HandyWave사의 블루투스 어댑터를 사용하였다. 이와 같이, 디프렉션 측정장치와 전용 디스플레이 장치 사이를 무선 통신 연결함으로써, 작업자가 디프렉션을 측정하기 위해 베드 플레이트 내부에서 측정장치의 측정값을 근접 확인해야 하는 문제점이나, 신호선이 회전하는 크랭크 축과의 간섭으로 인해 꼬이는 문제점을 효과적으로 해소할 수 있고, 더구나, 디프렉션값의 측정시 작업자 1인으로도 가능하게 됨으로써, 효율을 향상시킴과 동시에 안전사고를 예방할 수 있음은 앞에서 살펴본 바와 같다.

한편, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 의해 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이나 수정이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 고안의 기술적 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위 뿐만 아니라, 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 디지털 센서를 통해 크랭크 축의 디프렉션값을 측정한 후 측정된 값을 무선 통신 방식에 의해 휴대용 타입의 단말장치로 실시간 전송함으로써, 작업자가 자유롭게 이동하면서 보다 신속하고 편리하게 디프렉션 값을 측정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 선박 엔진의 크랭크 축의 크랭크 스로우 내면에 설치되어 회전하는 크랭크 스로우의 디프렉션을 측정하는 디프렉션 측정장치와, 상기 디프렉션 측정장치로부터 측정된 디프렉션값을 전송받아 디스플레이하는 전용 디스플레이 장치로 구성되는, 리니어 엔코더 모듈을 이용한 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템에 있어서,

   상기 디프렉션 측정장치는, 상기 크랭크 스로우의 디프렉션을 측정하는 리니어 엔코더 모듈, 상기 리니어 엔코더 모듈로 측정된 디프렉션 측정값을 디지털 값으로 변환하는 메인 컨트롤러, 및 상기 메인 컨트롤러로부터 디지털 값을 수신하여 무선통신규격으로 변환하여 전송하는 제1 무선통신모듈로 구성되며,

   상기 전용 디스플레이 장치는, 상기 제1 무선 통신모듈로부터 전송되는 디지털 값을 수신하는 제2 무선통신모듈, 상기 제2 무선통신모듈을 통해 수신한 디지털 값을 디스플레이하는 디스플레이부, 및 상기 제2 무선통신모듈을 통해 수신한 디지털 값을 저장하는 데이터 관리부를 포함하고 있으며,

   상기 디프렉션 측정장치와 상기 전용 디스플레이 장치는 상기 제1 및 제2 무선 통신 모듈을 통해 무선 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 디프렉션 측정 장치의 리니어 엔코더 모듈은

   하우징의 내면에 장착되어 슬라이드 가이드,

   상기 슬라이드 가이드 상에 장착되어 있고, 일정 간격으로 눈금이 새겨져 있는 센서 스트립, 및

   상기 센서 스트립의 슬라이드 가이드를 따라 이동한 직선 변위값을 상기 센서 스트립에 새겨진 눈금에 따라 결정하는 엔코더 헤드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 통신 모듈은 블루투스 통신을 지원하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 디프렉션 측정 시스템.

Images