KR20060040599A

KR20060040599A - 스트라이 센서를 이용하여 오일 및 가스 윤활 장치를모니터하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20060040599A
Application number: KR1020057024292A
Authority: KR
Inventors: 괴츠 스피에스
Original assignee: 빌리 보겔 아크티엔 게젤샤프트
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2006-05-10
Also published as: US7475604B2; KR100734474B1; WO2004113785A1; DE10327329A1; EP1634014B1; US20070095395A1; JP2007506910A; CN1823241B; CN1823241A; JP4324196B2; ES2376386T3; ATE539294T1; EP1634014A1

Abstract

본 발명은 오일 및 가스 윤활 장치(1)를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것으로, 스트라이를 형성하는 동안에 공기의 흐름에 의하여 공급 라인(4)의 벽을 따라서 윤활 지점(2)으로 오일 필름이 이송되고, 스트라이 센서(12)로 스트라이(12) 내의 일시적인 변화를 검출하고, 상기 스트라이(12) 내의 일시적인 변화를 나타내는 스트라이 신호를 생성한다. 상기 스트라이 신호를 평가하는 동안의 결점을 방지하여 오일 및 가스 윤활 장치(1)를 모니터링 하기 위한 종래의 방법을 더욱 발전시키기 위하여, 소정의 평균 간격으로 상기 스트라이 신호의 평균값을 산출하여 상기 스트라이 신호를 평탄화한다.

스트라이 신호, 오일 필름, 평탄화(smoothening)

Description

스트라이 센서를 이용하여 오일 및 가스 윤활 장치를 모니터하기 위한 방법{Method for Monitoring Oil and Gas Lubricating Device with the Aid of a Striae Sensor}

본 발명은, 오일 필름이 스트라이(striae: 선조 또는 줄무늬)를 형성하면서 공기의 흐름에 의하여 공급 라인의 벽을 따라서 윤활 지점으로 이송될 수 있는, 스트라이 센서로 스트라이에서의 일시적인 변화를 검출하고, 또한 상기 스트라이에서의 일시적인 변화를 나타내는 스트라이 신호를 생성하도록 구성되는, 오일 및 가스 윤활 장치를 모니터하기 위한 방법에 관한 것이다.

예컨대, 현대의 공작 기계의 고속 스핀들에 윤활유를 공급하기 위해 오일 및 가스 윤활 장치가 널리 보급되어 사용된다. 모르는 사이에 윤활유 공급이 불량해지면, 윤활할 장치, 예컨대, 공작 기계의 고장을 유발하여, 결과적으로 예컨대 생산 손실과 같은 문제와 고비용 문제를 유발할 수 있다. 이는, 오일 및 가스 윤활 장치의 윤활유 공급을 자동으로 모니터하는 성능에 대한 필요성을 명확하게 보여주는 것으로, 그 이유는 작업자가 주관적으로 눈으로 보고 모니터하는 것이 지나치게 불확실하기 때문이다. 통상적인 오일 및 가스 윤활 장치들은 최소량으로 윤활유가 제 공되며, 그에 있어서 오일은 연속적으로 흐르기보다는 개별적인 오일 방울과 유사하게 흐른다. 이들 오일 방울들은 공기 흐름에 의해 서로 떨어져서 소위 스트라이(striae)로 일컬어지는 미세한 오일 필름 형태로 공급관의 벽을 따라 윤활 지점, 즉 스핀들 베어링을 향해 이송된다. 이와 같이 제한된 양의 오일은 정당한 노력으로써 실행될 수 있는 상기 오일 및 가스 윤활 장치에 의한 윤활유 공급을 모니터하는 것을 방해한다.

독일 특허 공개공보 DE 44 39 380 A1호에는, 센서가 윤활유의 흐름을 모니터하여 상기 윤활유 흐름의 일시적인 변화를 기록하는, 최소량의 윤활유를 위한 윤활 장치가 개시되어 있다. 예컨대, 상기 센서는 광 장벽(light barrier)일 수 있는데, 상기 센서의 탐지 빔은 윤활유 흐름 및 그것의 투명하게 구성된 공급 라인을 직경방향으로 투과하고 상기 윤활유 흐름에 의해 특징적으로 변하게 된다. 광 수신기(photoreceiver)가 상기 윤활유 흐름 또는 상기 스트라이(striae)를 나타내는 전기적 스트라이 신호를 생성하여 그로부터 상기 윤활유의 존재 및 양을 추론할 수 있다.

국제 특허 공개공보 WO 01/36381호에는, 종래 기술에서 오일 및 가스 윤활 장치를 모니터링하기 위한 방법의 다른 예가 기재되어 있다. 상기 공개공보에 기재되어 있는 방법에 있어서, 스트라이 센서가 윤활유 흐름의 일시적인 변화를 또한 기록하고, 상기 윤활유 흐름의 파동에 상응하는 스트라이 전기 신호를 출력한다.

독일 특허 공개공보 DE 44 39 380 A1호와 국제 특허 공개공보 WO 01/36381호에 기술된 방법을 이용하여 오일 및 가스 윤활 장치를 모니터 시에, 강한 상응하지 않는 변동과 피크 현상이 발생으로 인한 스트라이 신호의 결함은 치명적이다. 그 결과, 스트라이 신호의 중요성이 감소되는데, 그 이유는 일시적으로 낮은 스트라이 신호가 일반적인 것이 아니고, 또한 상기 오일 및 가스 윤활 장치 내의 결함과 연결되어야 할 필요가 없기 때문이다. 발생가능한 하나의 위험은, 상기 오일 및 가스 윤활 장치의 고장을 아주 신속하게 탐지하지 못할 수도 있다는 것이며, 이는 낮은 스트라이 신호를 충분히 관찰하지 못하기 때문이다. 한편, 상기 오일 및 가스 윤활 장치가 정확하게 작동함에도 불구하고, 일시적으로 표시되는 낮은 스트라이 신호로 인해 윤활되는 시스템이 부정확하게 작동을 멈출 가능성 또한 있다. 둘 다의 경우에, 불필요한 비용을 발생시킨다. 따라서, 상기 스트라이 신호의 불완전성 때문에 그 유용성이 상당히 감소한다.

또한, 상기 스트라이 신호를 자동으로 평가하는 것은 어려운데, 그 이유는 상기 스트라이 신호의 결함 때문에 소정의 한계를 특정하는 것은 더욱 어렵기 때문이다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 스트라이 신호를 평가할 때 결함을 회피하기 위하여 오일 및 가스 윤활 장치를 모니터하기 위한 공지의 방법을 더욱 발전시키기 위함이다.

상기 목적은, 소정의 평균 간격으로 상기 스트라이 신호의 평균값을 산출하여 상기 스트라이 신호를 평탄화(smoothening)하는, 앞서 언급한 방법에 의해 달성된다.

상기 방법의 장점은, 정류 공정에 의해 간단한 방법으로 상기 스트라이 신호의 결함을 제거한다는 것이다. 그러므로, 상기 스트라이 신호가 특정 값을 나타내면, 일시적이고 부정확한 변동의 결과가 아니라는 것이 보장된다.

본 발명에 따른 상기 방법은, 상호 독립적이고 유익한 여러 실시예에 의해 더욱 개량될 수 있다. 이들 실시예들과 이들 각각의 실시예와 관련된 장점을 아래에서 간략하게 논의한다.

바람직한 발전된 실시예에 따라, 정류된 스트라이 신호를 소정의 작동 한계 값과 비교한다. 이때, 상기 소정의 작동 한계 값은 작동하는데 적합한 윤활유로서 충분한 오일 필름에 대한 대표값이다. 정류된 스트라이 신호가 작동 한계 값을 초과하면, 작동 신호가 출력된다. 상기 작동 신호는, 작동하는데 적합한 윤활 지점의 윤활을 신호로 알린다. 동시에, 작동하는데 적합하고 사용하기에 알맞은 소정 양의 윤활유를 상기 윤활 지점에 공급한다는 것을 알린다. 예컨대, 롤러 베어링에 있어서, 상기 작동 신호는, 상기 롤러 베어링 설계시 산출한 바와 같이, 수명을 보장하는데 필요한 오일 양을 상기 롤러 베어링에 공급한다는 것을 의미한다. 상기 작동 신호는 특히 바람직한데, 그 이유는 상기 작동 신호가 예컨대 상기 공작 기계에 의해 자동 분석에 사용될 수 있기 때문이다. 더욱이, 정류된 스트라이 신호의 레벨이 작동 한계 값 이하로 떨어지면, 경고 신호가 출력되어, 상기 윤활 지점이 작동하는데 적합한 방식으로 윤활되지 않고 있음을 신호로 알린다. 상기 경고 신호 또한 자동으로 분석하여, 예컨대, 윤활할 장치의 작동을 멈추게 할 수 있다.

또한, 유익한 일 실시예에 있어서, 작동하는데 적합한 윤활 지점 윤활유용으로 충분하지 않은 오일 필름을 대표하는 소정의 경고 한계 값과 상기 정류된 스트라이 신호를 비교할 수 있다. 정류된 스트라이 신호가 경고 한계 값 아래로 떨어지면, 경고 신호를 출력한다. 상기 정류된 스트라이 신호가 경고 한계 값과 작동 한계 값 사이의 범위에 있으면, 신호 변화가 없으므로 작동 신호 또는 경고 신호를 계속해서 출력한다. 이의 장점은, 작동 신호 또는 경고 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 것인데, 그 이유는 상기 레벨이 작동 한계 값 아래로 아주 조금만 떨어진다면, 작동 신호를 취소할 수 없다. 정류된 스트라이 신호가 경고 값 아래로 떨어질 때만, 경고 신호가 출력되므로, 작동 신호를 취소할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 오일 및 가스 윤활 장치를 모니터할 시, 안정된 작동 행동에 이르게 된다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 메모리 유닛으로부터 작동 한계 값 또는 경고 한계 값을 독출할 수 있다. 표준 신호에 따라, 작동 한계 값 및/또는 경고 한계 값에 대해 상술한다. 작동하는데 적합하거나 적합하지 않은 윤활유가 있을 경우 작동시 부착된 기계 제어반의 키보드 상의 특정 키 조합을 누름으로써 표준 신호를 생성할 수 있다. 이는, 짧은 시간에 매우 용이하게 상기 한계 값을 설정할 수 있는 장점이 있다. 예컨대, 작동하는데 적합한 윤활 지점 윤활유용으로 만족스러운 오일 필름을 대표하는 스트라이 신호를 선택할 수 있으며, 그 후, 상기 스트라이 신호를 작동 한계 값으로서 저장할 수 있다.

바람직한 다른 실시예에 있어서, 이미 설명한 각각의 다른 한계 값의 백분율 편차 또는 절대 편차로서 작동 한계 값 또는 경고 한계 값을 지정할 수 있다. 이는, 예컨대, 경고 한계 값을 대표하는 스트라이 신호를 설정하는 것이 어렵기 때문에, 두 개의 한계 값 중 하나 만이 선택된 스트라이 신호에 의해 지정된다는 장점이 있다. 또한, 각각의 다른 한계 값의 편차로서 한계 값을 입력하는 것이 빠르며, 상기 오일 및 가스 윤활 장치에 요구되는 설정 시간을 줄일 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 경고 값이 출력되면, 평균 간격을 자동으로 줄일 수 있으며, 이때, 긴 시간 간격과 짧은 시간 간격을 지정할 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 실시예에 대해 특히 유리한 결과를 낳는다. 예컨대, 작동 신호가 출력되는 동안에 정류되지 않은 스트라이 신호가 갑자기 경고 한계 값 아래로 떨어지기게 되면, 긴 시간 간격이 종료될 때까지 상기 경고 신호는 출력되지 않는다. 이러한 방식으로, 실제 적용 예에서 신뢰성 있고 안정된 작동 상태에 있게 되는데, 그 이유는 긴 시간 간격의 평균값에 상기 스트라이 신호가 없으면 경고 신호만 출력되기 때문이다. 너무 긴 시간 간격을 선택하면, 긴 시간 간격 주기 동안에 윤활유 없이 작동하는 것은 유해하다. 한편, 경고 신호가 출력되면, 오일 필름의 두께가 충분하다면 빠른 응답이 요구된다. 그 이유는, 예컨대, 빠른 응답으로 인해 생산이 다시 시작되기 때문이다. 이런 이유로, 경고 신호가 출력되는 동안에 상기 스트라이 신호의 평균값을 산출하기 위한 평균 간격으로서 짧은 시간 간격을 선택한다.

다른 유리한 실시예에 있어서, 상기 스트라이의 일시적인 변화를 대표하는 상기 스트라이 신호를 광 전자적으로 생성할 수 있는데, 그 이유는 광 수신기와 같은 광 전자 센서가 튼튼하고 경제적이란 장점이 있기 때문이다.

또 다른 유리한 실시예에 있어서, 상기 오일 필름의 온도를 측정할 수 있으며, 상기 오일 필름과 경고 한계 값을 지정하면 오일 필름의 온도를 저장할 수도 있다. 상기 오일 필름의 측정 온도와 저장 온도의 차에 따라, 상기 스트라이 신호를 평탄화(정류)한다. 이러한 목적으로, 상기 스트라이 신호를 정류할 때, 상기 스트라이 신호에 온도 의존 특성 값을 더하거나, 상기 스트라이 신호로부터 온도 의존 특성 값을 뺀다. 또한, 수정을 위한 온도 의존 인자와 상기 스트라이 신호의 곱을 생각할 수 있다. 이들 실시예들은, 상기 오일 필름에 대한 온도의 영향으로 인해 변화된 스트라이 신호를 보상할 수 있다는 장점이 있다. 예컨대, 온도가 변함에 따라 오일의 점도가 변하여, 상기 스트라이 신호의 변화를 유도한다. 이 경우, 상기 스트라이 신호의 변화는 상기 오일 필름의 양의 변화와는 관련이 없으나, 순리적으로는 논리적 결과물이 될 수 있다. 소정의 온도 의존 특성 값으로 상기 스트라이 신호를 정류하기 때문에, 오일 필름에 대한 온도 영향을 보상하는 방식으로 상기 스트라이 신호를 변경한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 스트라이 신호를 정류하는 동안에, 상기 스트라이 신호와 소정의 고장 한계 값을 비교할 수 있다. 상기 고장 한계 값은, 공기 흐름에 고장이 있을 때 스트라이 신호를 대표한다. 정류하지 않은 스트라이 신호가 고장 한계 값 아래로 떨어진다면, 경고 신고가 출력된다. 이는, 상기 오일 및 가스 윤활 장치에서의 공기 흐름의 불량을 신속하게 탐지하며, 공기 흐름 불량이 경고 신호 출력을 유도한다는 장점이 있다. 본 단계 없이는, 상기 스트라이 신호를 정류할 때 평균 간격에 대한 조건인, 공기 흐름의 고장 결과로서 추후 시점까지 경고 신호를 출력할 수 없다. 경고 신호를 출력한 결과, 복구된 오일 필름에 대한 반응이 빠를 뿐 아니라, 경고 신호와 함께 변하는 자동으로 줄어든 평균 간격에 대한 조건인 경고 신호에 대한 반응이 빠르다.

다른 유익한 실시예에 있어서, 상기 스트라이 신호의 평균값을 소정의 시간 간격 이상으로 계산하여, 상기 스트라이 신호를 정류하기 전에 미리 조정할 수 있다. 이와 같은 사전 조정은, 상기 스트라이에서 초기 오류를 제거할 수 있는 장점이 있다.

다른 유익한 실시예에 있어서, 상기 스트라이 신호로부터 일정 부분을 제거함으로써 상기 스트라이 신호를 사전에 또한 조정할 수 있다. 이는, 상기 스트라이 신호의 변화와 항상 동일 하나 상기 신호 변화를 대표하지 않는 상기 스트라이 신호의 일부를 상기 스트라이 신호로부터 제거할 수 있는 장점이 있다. 상기 스트라이 신호로부터, 소정의 시간 간격 이상으로 계산된 평균값을 뺌으로써, 상기 스트라이 신호의 일부를 제거할 수 있다. 상기 스트라이 신호의 일부를 제거함으로써, 상기 스트라이 신호를 왜곡시킬 수 있는 상쇄 오류를 보상한다.

또 다른 유리한 실시예에서, 사전 조정 중에 상기 평탄화되지 않은 스트라이 신호를 평탄화할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 스트라이 신호의 음의 값을 양의 값으로 변경하더라도, 상기 스트라이 신호의 크기는 변화가 없다. 평탄화 후에 상기 스트라이 신호가 항상 양의 값을 가지므로, 연속되는 스트라이 신호를 간단히 평가할 수 있다. 사전 조정 중의 평탄화 결과로, 상기 스트라이 신호가 계속해서 나타나는데, 그 이유는 상기 스트라이 신호를 평가하는데 부호가 아닌 그 크기 만이 중요하기 때문이다.

또 다른 유리한 실시예에서, 사전 조정된 스트라이 신호에 따라, 상기 스트라이 신호를 소정의 평균 원 신호 값으로 증폭할 수 있다. 이와 같이 증폭하면, 더 나은 공정에, 원 신호 값으로 증폭된 상기 스트라이 신호가 특히 적합하기 때문이다. 예컨대, 상기 원 신호 값이 상기 계수화된 스트라이 신호의 평균 입력 범위 값일 수 있다. 본 실시예의 상기 스트라이 신호를 평균 입력 범위 값으로 조정함으로써, 사전 조정된 스트라이 신호는 조정가능하게 된다.

또한, 사전 조정된 상기 스트라이 신호를 약화시키거나 감쇠시킴으로써, 증폭된 상기 원 신호 값을 보상할 수 있다. 이러한 방법으로, 동일한 증폭 인자로 약화시키거나 감쇠시킴으로써 사전에 증폭된 상기 스트라이 신호를 보상하면, 상기 스트라이 신호는 변경되지 않은 채로 남는다. 약화 또는 감쇠는 증폭 요소 또는 감쇠 요소에 의한 분할이며, 증폭은 증가이다. 마찬가지로, 1 보다 작은 증폭 요소로 사전에 증폭이 실시되어 약화 되었다는 것을 알 수 있다. 이 경우에, 여기서 설명한 약화는 1 보다 작은 증폭 요소에 의한 분할을 의미하며, 이는 증폭과 동일하다. 어느 경우든 결과는, 사전 신호 변경에 대한 보상 값이다.

또 다른 유리한 실시예에 있어서, 상기 스트라이 센서로 상기 스트라이를 통과하도록 배향된 광 빔을 검출할 수 있으며, 상기 스트라이 신호는 상기 광 빔에 따라 생성된다. 이는, 상기 스트라이를 통과하여 이송되는 상기 광 빔을 상기 스트라이가 각각 변경시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 스트라이 센서는 예컨대 광 수신기일 수 있다. 광 수신기들은 다양한 생산 조건하에서 신뢰성 있게 작동하는 경제적인 센서이다. 상기 광 수신기로 하여금 상기 광 빔이 상기 스트라이를 통해 배향되도록 하기 위하여, 예컨대, 투명한 유리관으로 상기 오일 및 가스 윤활 장치의 공급관을 구성할 수 있다. 특히, 이는, 유리관이 오일에 의해 부식되지 않아 영구적으로 일정한 투명도를 유지하는 장점이 있다.

또한, 상기 스트라이를 통해서 안내되는 광 빔은 광원으로 생성될 수 있다.

유리한 일 실시예에 있어서, 상기 광원의 광도를 조절함으로써, 상기 스트라이 신호가 교정(calibration)될 수 있다. 이러한 방법으로, 예컨대, 상기 스트라이 센서의 작동 지점을 설정하는 것이 가능하다.

또한, 상기 광원의 광도를 소정의 실험 광도로 조절함으로써 상기 스트라이 신호가 교정될 수 있다. 이러한 방법으로, 여러 공정 단계를 검사하고 조정할 수 있다. 예컨대, 실험 광도는 소정 방식으로 상기 스트라이 신호에서 나타나며 조화롭게 진동하는 소정의 광도이다.

다른 유리한 실시예에 있어서, 사전 조정 전에 상기 스트라이 신호를 필터로 필터링할 수 있다. 스트라이 신호를 필터링하면, 상기 스트라이 신호 분석을 방해하는 불완전한 간섭 신호를 상기 스트라이 신호로부터 제거할 수 있는 장점이 있다. 예컨대, 필터링을 위해, 소정 진동수 이하의 신호를 항상 통과시키는 로-패스 필터(low-pass filter)를 사용할 수 있다.

상술한 본 방법과 그의 다른 실시예에 더하여, 본 발명은 스트라이 센서로 오일 및 가스 윤활 장치를 모니터하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 모니터 장치는 상기 스트라이의 일시적인 변화를 기록하고, 상기 스트라이의 일시적인 변화를 대표하는 스트라이 신호를 생성할 수 있다. 이와 같은 모니터 장치를 사용할 때 상기 스트라이 신호의 결함을 감소시키기 위하여, 상기 스트라이 신호의 평균값을 소정의 평균 간격 이상으로 계산하여 상기 스트라이 신호를 정류할 수 있는 정류 유닛이 제공된다.

상기 모니터 장치는 메모리 유닛을 추가로 포함할 수 있으며, 작동 중에 상기 메모리 유닛으로부터 변경가능하게 저장되는 작동 한계 값 또는 경고 한계 값을 독출할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 실시예를 이용하여 예를 들어 본 발명을 설명한다. 본 설명에서, 각각이 유리한 실시예로서 간주되는 상술한 실시예에 따라 개개의 특징들은 생략하거나, 자유롭게 서로 조합할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법이 사용될 수 있는 오일 및 가스 윤활 장치를 보여주는 개략도이다.

도 2는 스트라이 센서와 광원이 예시된, 본 발명에 따른 방법이 사용될 수 있는 오일 및 가스 윤활 장치의 예시된 공급 라인을 보여주는 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 분석 장치의 실시예를 보여주는 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 신호 준비 유닛을 보여주는 개략도이다.

도 5는 본 발명에 따른 신호 출력 유닛을 보여주는 개략도이다.

도 6은 압축 공기에 기능 불량이 있을 때의 신호 파형을 보여주는 개략도이 다.

도 1은 본 발명에 따른 방법이 사용되며 윤활 지점(2)을 윤활하기 위한 오일 및 가스 윤활 장치(1)를 보여준다. 상기 윤활 지점(lubrication point)(2)은 예로서 공작 기계의 스핀들 베어링으로서 도시되어 있다.

예로서 도 1에 도시된 오일 및 가스 윤활 장치(1)는, 공급 라인(supply line)(4) 내에 공기 흐름(airflow)을 발생시키는 압축기 유닛(compressor unit)(3), 오일 탱크(6)로부터 상기 공급 라인(4) 내로 오일을 펌핑하는 오일 펌프(5), 상기 오일 및 가스 윤활 장치(1)를 제어하며 신호 라인(signal line, 8)을 통하여 상술한 장치들에 연결되는 제어 유닛(control unit, 7), 센서 유닛(sensor unit, 9), 및 그에 의하여 본 발명에 따른 방법이 적용되는 평가 유닛(evaluation unit, 10)을 포함한다.

오일은 오일 라인(11)을 통하여 오일 펌프(5)에 의하여 오일 탱크(6)로부터 공급 라인(4)으로 이송된다. 오일은 압축기 유닛(3)에 의하여 발생되는 공기의 흐름에 의하여 상기 오일 라인(11)의 개구부로부터 운반되며, 스트라이(1), 즉 시간에 따라 두께가 변화하는 오일 필름의 형태로, 공급 라인(4)의 벽을 따라서 윤활 지점(2)의 방향으로 이송된다. 예로서 도 1에서 공급 라인(4) 근처에 배치되는 센서 유닛(9)와 평가 유닛(10)은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 상기 오일 및 가스 윤활 장치(1)을 모니터하는데 사용된다. 상기 분석 유닛(10)는 신호 라인(8a)를 통 하여 제어 유닛(7)에 연결되어 있다. 상기 제어 유닛(7)는 상기 평가 유닛(10)으로부터 상기 신호 라인(8a)을 통하여 작동 신호 또는 경고 신호를 받으며, 상기 신호는 오일 및 가스 윤활 장치(1)의 모니터링 상태를 나타낸다.

도 2에 본 발명에 따른 센서 유닛(9)가 예로서 도시되어 있다. 광원(13)과 스트라이 센서(14)가 스트라이(12)가 이동하는 공급 라인(4)의 근처에 배치되어 있다. 상기 도면은 예로서 도시되어 있으며, 상기 광원(13)이 상기 스트라이 센서(14)의 일부가 될 수도 있으며 상기 스트라이 센서가 반사되는 빛을 감지할 수도 있다. 상기 공급 라인(4)는 상기 센서 유닛(9)의 영역에 투명하게 설계되어 있으며, 예를 들면, 유리관으로 되어 있을 수 있다. 상기 광원(13)은 광도가 일정하며 상기 스트라이 센서(14)의 방향으로 상기 공급 라인(14)를 통하여 광선을 방사하는 광 빔(15)을 발생시킨다. 상기 광원(13)과 스트라이 센서(14)는 공급 라인(4)의 양측에 직경 방향으로 배치되어 있다. 상기 광 빔(15)이 상기 투명한 공급 라인(4)와 스트라이(12)를 관통할 때, 상기 광 빔(15)의 광도는 상기 공급 라인(4)와 스트라이(12)에 의하여 변한다. 상기 투명한 공급 라인(4)은 일정한 광도의 변화를 나타내며, 상기 스트라이에 의하여 야기되는 상기 광 빔의 광도의 변화는 상기 스트라이의 일시적인 변화에 의하여 변동한다. 따라서, 상기 광 빔(15)은, 상기 공급 라인(4)과 스트라이(12)를 통하여 통과하여 상기 스트라이 센서(14)에 도달 한 후, 상기 스트라이(12)를 나타낸다. 예로서 도시되는 실시예에서 광 수신기인 상기 스트라이 센서(14)는 상기 스트라이(12)를 나타내며 상기 평가 유닛(10)으로 전달되는 스트라이 신호를 발생시킨다.

캘리브레이션 동안에 상기 스트라이 센서(14)에 도달하는 광도가 상기 스트라이 센서(14)의 소정 영역에 놓여지도록 상기 광원(13)의 광도는 조절기(16)에 의하여 조절된다. 또한, 캘리브레이션 중에 그리고 상기 조절기(16)를 이용하여, 하류 평가 유닛(downstream evalution unit, 10)의 기능과 결과를 시험하기 위하여, 한정된 변동하는 광도가 상기 스트라이 센서(4)에서 발생될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 평가 유닛(10)의 일실시예를 보여준다. 상기 평가 유닛(10)는 신호 준비 유닛(17)과 신호 출력 유닛(18)을 포함한다.

도 4는 센서 유닛(9)에서 발생되는 스트라이 신호를 준비하는데 사용되는 본 발명에 따른 신호 준비 유닛(17)의 예시된 구성을 개략적으로 보여준다.

상기 신호 준비 유닛(17)는 전치 증폭기(preamplifier)(19)를 구비할 수 있으며, 상기 전치 증폭기에 의하여 상기 스트라이 신호가 소정의 전치 증폭 인자(preamplification factor)로써 증폭된다. 상기 스트라이 신호는 이후 필터(20)로 전달되며, 상기 필터(20)는 상기 스트라이(12)를 나타내지 않는 상기 스트라이 신호의 일부 주파수 범위를 여과하여 제거한다. 예를 들어, 소정 주파수 이하의 신호만을 통과하도록 하는 로우 패스 필터(low-pass filter)가 여기에 사용될 수 있다.

상기 여과된 신호는 이후 주 증폭기(main amplifier)(21)로 전달된다. 상기 주 증폭기(21)은 가변적으로 조절 가능한 주 증폭기 인수(main amplifer factor)를 가지며, 상기 인자에 의하여 상기 미처리 스트라이 신호(raw striae signal)가 소정의 미처리 신호 수치로 증폭될 수 있다. 상기 예시된 실시예에서, 이 소정의 미처리 신호 수치는, 상기 스트라이 신호가 다음으로 보내어 지는 아날로그-디지털 컨버터(22)의 평균 입력 범위에 따른다. 상기 아날로그-디지털 컨버터(22)는 아날로그 스트라이 신호를 디지털로 바꾼다. 상기 주 증폭기(21)가 상기 스트라이가 신호를 상기 아날로그-디지털 컨버터(22)의 입력 레벨에 적합한 미처리 신호 수치로 항상 증폭할 수 있도록 하기 위하여, 미처리 신호 레벨 조절기(23)이 상기 주 증폭기(21)의 가변성 주 증폭 인수를 변화시킨다. 제1 스트라이 신호 다이어그램(21')에, 상기 주 증폭기(21)의 증폭 후의 상기 스트라이 신호가 예시되어 있다. 상기 아날로그-디지털 컨버터(21)은 소정 주파수에서 상기 미처리 스트라이 신호를 추출하여, 상기 추출된 신호의 디지털 수치를 출력한다.

하기에 사전 조정 모듈(23')에서 상기 스트라이 신호의 사전 조정(preconditioning)을 수행하는 다양한 장치가 예로서 기술되어 있다.

상기 스트라이 신호는, 소정의 시간 동안에 평균치를 계산하는 제1 사전 조정 유닛(24)로 전달된다.

이후, 상기 스트라이 신호는 제2 사전 조정 유닛(25)로 전달된다. 상기 제2사전 조정 유닛(25)는 상기 스트라이 신호로부터 일정한 부분(constant portion)을 제거한다. 이를 위하여, 소정의 시간 동안의 평균이 계산되며, 상기 결과를 상기 스트라이 신호로부터 뺀다. 상기 제2 사전 조정 유닛는, 옵셋 보상이 이루어지도록 상기 스트라이 신호를 변화시킨다. 제2 스트라이 신호 다이어그램(25')는 상기 제2사전 조정 유닛(25) 이후의 스트라이 신호를 예로서 보여준다.

상기 스트라이 신호는 정류기(26)인 제3컨디셔닝 유닛로 전달된다. 상기 정류기(26)은 음(-)의 스트라이 신호를 동등한 양(+)의 값으로 변환시킨다. 따라서, 예외 없이 항상 정(+)의 값을 갖는 스트라이 신호가 생성된다. 제3 스트라이 신호 다이어그램(26')는 상기 정류기(26) 이후의 스트라이 신호를 예로서 보여준다. 상기 정류된 스트라이 신호는 다음으로 보상기(27)인 제4 사전 조정 유닛에 도달한다. 상기 보상기는, 미처리 스트라이 신호가 상기 주 증폭기(21)에서 증폭될 수 있도록 하는 상기 주 증폭기 인자로 상기 사전 조정된 스트라이 신호를 나눈다. 이는 상기 주 증폭기(21)에서 수행된 증폭을 보상한다.

사전 조정된 스트라이 신호는, 상기 스트라이 신호가 사전 조정 완료되었음을 나타내는 신호 출력 유닛(18)로 전달된다.

도 5에서 예로서 도시된 신호 출력 유닛(18)는, 상기 사전 조정된 스트라이 신호가 제일 먼저 도달하는 평탄화 유닛(smoothening unit)(28)을 포함한다. 계산 유닛(calculation unit)(28')에서, 상기 정류 유닛(28)는 소정의 평균 시간 동안의 스트라이 신호의 평균값을 계산하고, 상기 스트라이 신호를 정류한다. 이러한 관계에서, 긴 기간으로부터 짧은 기간으로 평균 기간을 줄일 수 있다. 계산을 위하여 긴 기간이 사용될 것인지 짧은 기간이 사용될 것인지는 신호 평가 유닛(29)에 의하여 결정된다. 신호 분석 유닛(29)는 상기 신호 라인(8a)을 통하여 작동 신호 또는 경고 신호를 출력하며, 상기 신호는 상기 오일 및 가스 윤활 장치의 모니터링 상태를 상기 제어 유닛(7)에 알려 준다. 상기 경고 신호가 출력되면, 상기 평균 기간은 상기 평탄화 유닛(28)의 계산 유닛(28')에서 짧은 기간으로 줄어든다. 상기 평탄화된 스트라이 신호는 상기 신호 분석 유닛(29)에서 평가된다. 이를 위하여, 상기 정류된 스트라이 신호는, 작동에 적합한 윤활 지점의 윤활에 충분한 오일 필름을 나 타내는 소정의 작동 한계와 비교된다. 상기 평탄화된 스트라이 신호가 이 작동 한계보다 크면, 작동 신호가 출력된다.

또한, 상기 평탄화된 스트라이 신호는, 신호 분석 유닛(29)에서, 작동에 적합한 윤활 지점의 윤활에 충분하지 않은 오일 필름을 나타내는 경고 한계와 비교된다. 상기 편탄화 스트라이 신호가 경고 한계의 아래로 떨어지면, 경고 신호가 출력된다. 상기 평탄화 스트라이 신호가 작동 한계와 경고 한계 사이에 있으면, 작동 신호 또는 경고 신호가 변화되지 않으며 가장 최근에 출력된 신호가 계속하여 존재한다.

메모리 유닛(30)은 상기 신호 평가 유닛(29)에 연결되어 있다. 상기 작동 한계와 경고 한계는 상기 신호 평가 유닛(29)에 의하여 이 메모리 유닛(30)으로부터 판독될 수 있다. 예를 들어, 작동 한계를 지정하기 위하여, 작동에 적합한 윤활 지점(2)의 윤활에 충분한 오일 필름이 조절될 수 있다. 상기 제어 유닛(7)의 키보드 상의 키들의 조합을 누름으로써 정상화 신호(normalization signal)가 발생될 수 있다. 상기 정상화 신호가 상기 메모리 유닛(30)에 적용되면, 예를 들면, 그 시간에 존재하는 상기 스트라이 신호는 상기 메모리 유닛(30)에서 작동 한계로 지정된다. 상기 경보 한계는 퍼센트나 작동 한계로부터의 절대 편차로서 상기 메모리 유닛(30)에 입력될 수 있다.

또한, 상기 정류 유닛(28)는 온도 보상기(31)를 포함한다. 상기 온도 보상기(31)는 오일 필름의 오일에 끼치는 온도의 영향을 보상한다. 이를 위하여, 연결된 온도 기록 유닛(도시되지 않음), 예를 들어, 저항 온도계에 의하여 현재의 오일 필 름의 온도가 측정된다. 상기 현재 오일 필름 온도와 상기 한계들이 메모리 유닛(30)에 지정될 때 저장된 오일 필름의 온도 사이에 편차가 있으면, 소정의 온도에 따라 변하는 특성 수치를 더하거나 뺌으로써 상기 정류 중에 상기 스트라이 신호가 변할 수 있다.

또한, 상기 정류 유닛(28)는 압축 공기 모니터 유닛(32)를 포함한다. 상기 압축 공기 모니터 유닛(32)는 사전 조정된 스트라이 신호를 이용하여 상기 공급 라인(4) 내에 충분한 공기 흐름이 있는지를 확인한다. 이를 위하여, 상기 사전 조정된 스트라이 신호는, 상기 압축 공기 모니터 유닛(32)에서 소정의 기능불량 한계와 비교된다. 상기 신호가 소정의 시간(t_u) 동안에 상기 기능불량 한계 아래로 떨어지면, 상기 신호 분석 유닛(29)에서 상기 경고 신호가 출력된다. 압축 공기의 기능불량의 경우의 신호 파형은 도 6에 예로서 도시되어 있다.

Claims

스트라이 센서(14)에 의하여 상기 스트라이(12)의 일시적 변화를 감지하는 단계; 및

상기 스트라이(12)에서의 일시적 변화를 나타내는 스트라이 신호를 발생시키는 단계를 포함하는,

스트라이를 형성하는 동안에 공급 라인(4)의 벽을 따라서 공기의 흐름에 의하여 윤활 지점(2)으로 오일 필름이 이송될 수 있는 오일 및 가스 윤활 장치(1)을 모니터하는 방법에 있어서,

소정의 평균 기간 동안에 상기 스트라이 신호의 평균치를 계산함으로써 상기 스트라이 신호를 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 평탄화 스트라이 신호를 작동에 적합한 윤활 지점의 윤활에 충분한 오일 필름을 나타내는 소정의 작동 한계와 비교하는 단계; 및

상기 정류된 스트라이 신호가 상기 작동 한계를 초과하면, 작동 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 정류된 스트라이 신호가 상기 작동 한계 아래로 떨어지면, 경고 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 평탄화 스트라이 신호를 작동에 적합한 윤활 지점의 윤활에 충분하지 않은 오일 필름을 나타내는 소정의 경고 한계와 비교하는 단계; 및

상기 정류된 스트라이 신호가 상기 경고 한계 아래로 떨어지면 상기 경고 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

메모리 유닛(30)로부터 상기 작동 한계 및/또는 경고 한계를 판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

정상화 신호에 따라 상기 작동 한계 및/또는 경보 한계를 지정하는 단계; 및

상기 정상화 신호가 적용될 때 상기 정류된 스트라이 신호를 작동 한계 및/ 또는 경고 한계로서 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

각 한계 값의 백분율 편차 또는 절대 편차로 상기 작동 한계 또는 경고 한계를 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 경고 신호가 출력될 때 상기 평균 기간을 자동으로 단축시키는 단계; 및

긴 기간과 짧은 기간을 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

광전 수단을 이용하여 상기 스트라이(12)에서의 일시적인 변화를 나타내는 스트라이 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 오일 필름의 온도를 측정하는 단계;

상기 작동 한계 또는 경고 한계를 지정할 때 상기 오일 필름의 온도를 저장하는 단계; 및

상기 오일 필름의 저장된 그리고 측정된 온도의 온도 차에 따라 상기 스트라이 신호를 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,

평탄화하는 동안에 온도에 종속적인 특성 수치를 상기 스트라이 신호로부터 더하거나 빼는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

평탄화 동안에, 상기 평탄화되지 않은 스트라이 신호를 공기 흐름에 기능불량이 있을 때의 스트라이 신호를 나타내는 소정의 기능불량 한계와 비교하는 단계; 및

상기 평탄화되지 않은 신호가 기능불량 한계 아래로 떨어지면 경고 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

소정의 시간 간격을 두고 상기 평탄화되지 않은 스트라이 신호의 평균치를 계산하여 상기 평탄화 전에 상기 스트라이 신호를 미리 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 평탄화되지 않은 스트라이 신호로부터 일정 부분을 제거하여 상기 평탄화 전에 상기 스트라이 신호를 미리 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 평탄화되지 않은 스트라이 신호를 정류하여 상기 평탄화 전에 상기 스트라이 신호를 미리 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

미리 조정된 스트라이 신호에 따라 상기 스트라이 신호를 소정의 평균 원시 신호 값까지 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 미리 조정된 스트라이 신호를 감쇄시켜 원시 신호 값의 증폭치를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 스트라이를 통과한 광 빔을 탐지하는 단계; 및

상기 광 빔에 따라 상기 스트라이 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

광원(13)으로써 상기 스트라이를 통과한 상기 광 빔(15)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,

상기 광원(15)의 광도를 조절하여 상기 스트라이 신호를 캘리브레이션 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,

상기 광원(15)의 광도를 소정의 실험 강도로 조절하여 상기 스트라이 신호를 캘리브레이션하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전기한 항들 중의 어느 한 항에 있어서,

필터(20)로 상기 원시 스트라이 신호를 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
오일 및 가스 윤활 장치로써 오일 필름이 스트라이를 형성하는 동안에 공기의 흐름에 의하여 공급 라인(4)의 벽을 따라서 윤활 지점(2)으로 이송되도록 된 오일 및 가스 윤활 장치용 모니터링 장치로서, 상기 모니터링 장치에는 스트라이 센서(14)가 제공되고, 이 스트라이 센서로써 상기 스트라이(12)에 있어서의 일시적인 변화가 검출되고 상기 스트라이(12)에서의 그러한 일시적인 변화를 나타내는 스트라이 신호가 발생될 수 있도록 구성된 오일 및 가스 윤활 장치용 모니터링 장치에 있어서,

상기 스트라이(12) 신호가 평탄화될 수 있고, 또한 소정의 평균 간격으로 상기 스트라이 신호의 평균값을 산출할 수 있는 평탄화 유닛(28)을 구비하는 것을 특 징으로 하는 오일 및 가스 윤활 장치용 모니터링 장치.
제23항에 있어서, 메모리 유닛(30)을 포함하며, 그로부터 상기 메모리 유닛(30)으로부터 변경가능하게 저장할 수 있는 작업 및/또는 경고 한계치를 동작중에 독출할 수 있는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.