KR20060063477A

KR20060063477A - 인라인 작동유 오염상태 진단 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060063477A
Application number: KR1020040102657A
Authority: KR
Inventors: 이용섭; 유준범
Original assignee: 엠피아주식회사
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-06-12

Abstract

본 발명은 인라인 작동유 오염상태 진단장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염상태의 입자계수를 발광부와 수광부의 센서를 모듈화 하여 유압배관의 다양한 규격에 대응할 수 있도록 접속 블록을 변경하여도 쉽게 적용 가능하도록 구성하여, 사용자가 요구하는 유압 배관 규격에 알맞게 설계할 수 있고, 또한, 생산 공정에 있어서 센서 공정을 단일 제품화하여 검사 및 교정을 쉽게 할 수 있도록 구성함으로서, 생산원가를 줄이고, 다품종 소량 생산할 수 있으며, 사용현장에서 장비의 유지 보수 및 장비의 교정이 용이하며, 장비의 불량 및 수리에 있어서, 전체 시스템의 교환 없이, 일부 교체가 가능하여 유지보수비용을 절감할 수 있는 오염상태 진단시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

오일오염, 작동유, 측정 장치, 실시간 상태 진단

Description

인라인 작동유 오염상태 진단 장치 및 방법{THE METHOD AND INSPECTION APPARATUS OF HYDRAULIC OIL CONTAMINATION IN INLINE}

도 1은 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성을 보인 사시도,

도 2a는 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성을 도시한 단면도,

도 2b는 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성요소인 센서블록을 도시한 평단면도,

도 3a는 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성요소인 발광부와 수광부가 모듈화된 형상을 도시한 사시도,

도 3b는 본 발명에 따른 발광부의 내부 구성요소를 도시한 단면도,

도 3c는 본 발명에 따른 수광부의 내부 구성요소를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성을 보인 분해사시도,

도 5a는 본 발명에 따른 발광부의 셋팅방법을 도시한 일실시예도,

도 5b는 본 발명에 따른 수광부의 셋팅방법을 도시한 일실시예도,

도 6는 본 발명에 따른 체크밸브와 압력스위치가 오일 배출구 일단에 형성된 것을 도시한 일실시예도,

도 7은 본 발명에 따른 체크밸브와 압력스위치를 통해 오일샘플에 버블이 발생된 경우와 버블이 발생되지 않은 경우의 시간에 따른 인덱스값의 변화를 보인 그래프.

도 8은 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치를 도시한 구성도,

도 9는 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 방법를 도시한 순서도,

도 10은 본 발명에 따른 발광부와 수광부를 모듈화하는 방법을 도시한 순서도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 발광부 11 : 렌즈홀더

12 : 렌즈 13a, 13b : 오링부

14 : 적색 발광 다이오드 15 : 적색 발광 다이오드 하우징

16 : 스페이서 17 : 플러그

20 : 수광부 21 : 평면렌즈

22a,22b :오링부 23 : 포토다이오드

24 : 포토다이오드 하우징 25 : 스페이서

26 : 플러그 110 : 센서블럭

120 : 제어부블럭

본 발명은 인라인 작동유 오염상태 진단장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압배관의 다양한 규격에 대응할 수 있고, 접속 블록을 변경하여도 쉽게 적용 가능하도록, 발광부와 수광부의 센서를 오염상태의 입자계수에 알맞게 모듈화하여 구성하고, 생산 공정에 있어서 센서 공정을 단일 제품화하여 검사 및 교정을 쉽게 할 수 있도록 구성한 인라인 작동유 오염상태 진단장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 기계 및 전자 분야 등 전반적인 산업 분야에 걸친 과학 기술이 발전함에 따라 자동차, 항공기 등을 비롯한 기계류는 물론, 발전소, 제철소, 석유화학 플랜트 등 대형 플랜트에 이르기까지 기계류 및 시스템들의 예기치 않은 고장 및 이로 인한 사고 방지를 위하여 예방 정비기술 혹은 최적의 상태 진단 기술의 필요성이 절실하게 요구되고 있음은 주지의 사실이다.

현재까지 국내외에 실용화된 상태 진단 기술들을 측정 기술별로 특성에 따라서 분류하면, 시스템 작동 변수(온도, 압력, 및 속도 등)들을 측정하는 방법, 기계 부품 혹은 오일의 물리 화학적 변화를 측정하는 방법, 마찰 손실 에너지(진동/소음)를 측정하거나, 마모에 의한 재료 손실을 검지하는 측정 방법 등이 있다. 또한, 이들을 측정 주기에 따라서 분류하면 주기적인 점검에 의한 오프라인(off-line) 방법과 실시간(on-line) 방법 등이 있다.

이러한 기계라인의 오일측정 방법과 관련하여, 특허공개번호 특2003-0071922호에는 '실시간 오일 오염도 측정장치'가 기재되어 있다.

이는 기계장치의 오일 라인으로부터 오일이 유입되는 유입구와 오일을 오일 라인으로 배출시키는 유출구가 형성되는 한편 일측이 외부로 개방된 상태로 내측에서 유출·입구와 내통되는 설치홈이 형성된 구조의 센서블럭; 센서블럭의 설치홈 내부에 설치되어 유입구로 유입된 오일을 일정량 모니터링하는 수단; 오일 모니터링 수단의 후단 적소에 위치되어 오일 샘플에 투과할 평면렌즈을 발생시키는 발광수단; 오일 모니터링 수단의 선단에 설치되어 오일 샘플을 투과한 광을 반사시키는 반사경; 오일 모니터링 수단의 후단 적소에 위치되어 반사경에 의해 오일 샘플을 투과한 반사광의 세기를 측정하는 수광수단; 및 발광수단으로부터 발생된 광을 오일 샘플에 평행광으로 입사시키는 한편 반사경에 의해 반사되어 오일 샘플을 투과한 반사광을 수광수단에 전달하는 광전달 수단으로 구성된다.

하지만 이는 기계 시스템이 가동중인 상태에서 오일을 모니터링하여 오일 내의 마모입자 및 외부로부터의 협잡물 침투등의 여러 요인에 의한 오일의 오염도를 반사되는 광량(광학 밀도)의 변화를 통해 측정하기 위한, 발광수단, 수광수단, 광전달수단등의 구성요소들이 각각 모듈화되어 분리되지 않고, 서로 유기적으로 결합되어 전체 시스템이 구성된 것으로, 발광수단, 수광수단, 광전달수단을 이루는 일부 구성부품이 외부요인에 의해 손상되거나 고장이 난 경우, 그 고장난 부위의 검출이 어려워, 오일 오염도 측정 장치 전체를 교체해야 하는 문제점이 발생하였다.

또한, 발광수단과 수광수단은 굴삭기, 크레인, 지게차와 유압 건설 기계등의 건설중장비와, 탱크, 자주포, 전함등의 군용장비와, 압축기, 터빈, 감속기등의 산업용장비등의 다양한 기계장치에 알맞게 발광부의 표준발광감도 및 수광부의 표준수광감도를 셋팅하지 않은채 구성됨으로, 다양한 기계장치의 오일 샘플로부터 보다 정밀한 오일 오염도 측정이 어려운 문제점이 발생하였다.

또한, 기계장치의 오일 라인으로부터 오일 샘플쪽으로 오일이 유입될 경우 에어버블이 발생하여 오일 오염도 측정시 에러가 발생되었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로,

오염상태의 입자계수를 발광부와 수광부의 센서를 모듈화 하여 유압배관의 다양한 규격에 대응할 수 있도록 접속 블록을 변경하여도 쉽게 적용가능하도록 구성하고, 생산공정에 있어서 센서 공정을 단일 제품화하여 검사 및 교정을 쉽게 할 수 있도록 구성하며, 오일 배출단 일측에 압력 셋팅이 가능한 체크밸브를 설치하여 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생시켜 에어버블로 인한 측정 에러를 줄일 수 있는 인라인 작동유 오염상태 진단 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 위해, 본 발명의 인라인 작동유 오염상태 진단 장치는

유압에 의해 작동되는 기계장치로부터 일정량의 오일을 모니터링하여 오일 샘플에 광을 투과한 후 투과 전후의 광량의 변화를 통해 오일의 오염도를 측정하는 오일 오염도 측정장치로 이루어지고,

박스형상으로 이루어져서, 정면 중앙의 일측을 따라 기계장치의 오일 라인으로부터 오일이 유입되고, 배출되도록 양측이 외부로 개방된 오일구가 형성되고, 그 오일구의 중앙 일측을 따라 발광부와 수광부가 양측에서 배관 설치되도록 방사형의 플랜지가 내부에 형성되며, 그 플랜지에 발광부와 수광부가 나사홈을 통해 배관 접속되도록 양측으로 나사 배관 접속구가 형성된 센서 블록(110)과,

그 센서 블록의 상단 수평면에 나사 결합되도록 하단 모서리부 일측에 다수개의 나사홈이 형성되고, 내부에 다수개의 PCB기판이 나란히 적층되어 형성되며, 그 PCB기판 상단 일측을 따라 전원을 연결하는 컨넥터가 돌출되어 형성된 제어부 블록(120)으로 구성됨으로서 달성된다.

상기 발광부(10)는 다양한 기계장치의 오염상태 입자계수에 알맞게 모듈화하기 위해, 발광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준 발광 감도를 셋팅해서 에폭시 몰딩된다.

이러한 발광부(10)는 센서블록 내부의 플랜지 일측과 결합되도록 상단부의 일측(10a)이

형으로 돌출되어 형성되고, 측면 일측에 원주방향으로 오링홈(10b)이 형성되며, 후단부의 중앙을 기준으로 길다란 일자홈(10c)이 형성된다.

상기 수광부(20)는 다양한 기계장치의 오염상태 입자계수에 알맞게 모듈화하기 위해, 수광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준 수광 감도를 셋팅해서 에폭시 몰딩된다.

이러한 수광부(20)는 센서블록 내부의 플랜지 일측과 결합되도록 상단부의 일측(20a)이

형으로 들어가게 형성되고, 측면 일측에 원주방향으로 오링홈(20b)이 형성되며, 후단부의 중앙을 기준으로 길다란 일자홈(20c)이 형성된다.

또한, 본 발명의 인라인 작동유 오염상태 진단 방법은,

발광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준 발광 감도를 미리 셋팅하는 단계(S101)와,

수광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준 수광 감도를 미리 셋팅하는 단계(S102)와,

그 발광부 및 수광부 감도를 셋팅후 에폭시 몰딩하는 단계(S103)와,

그 에폭시 몰딩하여 형성된 센서블럭의 내부의 오일구를 통해 기계장치의 오일 라인과 연결하는 단계(S104)와,

센서블럭 내부의 인라인상의 오일 배출단 일측에 설치된 체크밸브를 통하여 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생시키는 단계(S105)와,

오일 샘플 일측에 설치된 압력 스위치를 통해, 오일샘플에서 샘플링한 데이터가 0.5kgf/㎠이하인 경우, 그 취득 데이터를 버리고 압력이 0.5kgf/㎠이상인 데 이터만을 획득하는 단계(S106)로 이루어져 발광부와 수광부를 모듈화하고;

그 발광부와 수광부가 모듈화된 센서블럭의 오일구(인라인상)에 흐르는 오일의 오염도 측정을 위해 자기진단 이상유무를 체크하는 단계(S110)와,

사용자가 원하는 측정주기를 설정하는 단계(S120)와,

그 일정한 배압이 형성된 인라인상의 오일샘플에 투과한 광의 세기에 비례해서 발생된 전압값을 수광부를 통해 측정하고, 그 전압값을 증폭시키는 단계(S130)와,

제어부를 통해 증폭된 전압을 측정하여 오일의 오염도를 체크하고 NAS 1638기준에 의한 진단프로그램에 의해 오일의 오염 경향 및 등급을 판단하는 단계(S140)와,

그 제어부의 결과값 및 오일의 오염등급 등을 외부로 표시하는 단계(S150)와,

통신포트를 통해 원격에서 수광부의 전압값, 그리고 제어부의 결과값, 오일의 오염등급 등의 데이터를 수신받아 기준 설정값을 초과할 경우, 외부로 경고신호를 출력하는 단계(S160~S170)와,

제어부의 제어를 통해 오일구(인라인상)에 흐르는 오일의 자기진단 결과, 이상이 있을 경우 외부로 자기진단 오류를 출력하는 단계(S180)로 이루어진다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성을 보인 사시도이고, 도 2a은 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성요소인 센서블록을 도시한 정단면도이며, 도 2b는 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성요소인 센서블록을 도시한 평단면도이다.

본 발명에 따른 실시간 오일 오염도 측정장치(1)는 크게 나누어 발광부와 수광부가 모듈화되어 에폭시 몰딩된 센서블럭(110)과, 그 센서 블록의 상단 수평면에 나사 결합되어 내부에 다수개의 PCB기판이 나란히 적층되어 블록화된 제어부 블록(120)로 구성된다.

상기 센서블록(110)은 박스형상으로 이루어져서, 정면 중앙의 일측을 따라 기계장치의 오일 라인으로부터 오일이 유입되고, 배출되도록 양측이 외부로 개방된 오일구(30)가 형성되고, 그 오일구의 중앙 일측을 따라 발광부와 수광부가 양측에서 배관 설치되도록 방사형의 플랜지(30a)가 내부에 형성되며, 그 플랜지에 발광부와 수광부가 나사홈을 통해 배관 접속되도록 양측으로 나사 배관 접속구(110a)가 형성된다.

여기서, 방사형의 플랜지(30a)는 도2a와 도2b에서 도시된 바와 같이, 오일구의 중앙 일측을 따라 양쪽으로 개통된 형상으로 구성되는데, 이는 센서블록의 오일구를 따라 기계장치의 오일 라인으로부터 오일이 유입되도록 하고, 또한 그 오일구로 유입된 오일샘플를 인라인상에서 발광부와 수광부를 통해서 실시간으로 오일의 오염도를 측정하기 위함이다.

나사 배관 접속구(110a)는 센서블록의 양측면에 형성되어, 발광부와 수광부 가 내부에 형성된 방사형의 플랜지와 손쉽게 배관 결합되도록 한다. 즉, 발광부 및 수광부의 후면에 형성된 일자형 나사홈에 공구용 드라이버를 이용해서 내부의 방사형 플랜지와 손쉽게 연결되도록 회전시켜 배관 결합시킨다.

상기 제어부 블록(120)는 센서 블록의 상단 수평면에 나사 결합되도록 하단 모서리부 일측에 다수개의 나사홈이 형성되고, 내부에 다수개의 PCB기판(121)이 나란히 적층되어 형성되며, 그 PCB기판 상단 일측을 따라 전원을 연결하는 컨넥터(122)가 돌출되어 형성된다.

여기서, PCB기판에 내장된 제어부는 수광부에서 발생된 전압을 증폭하고, 그 증폭된 전압을 측정하여 오일의 오염도를 체크하고 NAS 1638기준에 의한 진단프로그램에 의해 오일의 오염 경향 및 등급을 판단하는 것으로, 본 발명에 따른 NAS 1638기준 테이블은 표1과 같다.

NAS 1638 테이블(100ml 입자수)

등급 (Classes)	크기, 범위, 마이크론	5-14㎛	15-24㎛	25-50㎛	50-100㎛	100+㎛
00		125	22	4	1
0		250	44	8	2
1		500	89	16	3	1
2		1,000	178	32	6	1
3		2,000	256	63	11	2
4		4,000	712	126	22	4
5		8,000	1,425	253	45	8
6		16,000	2,850	506	90	16
7		32,000	5,700	1,012	180	32
8		64,000	11,400	2,025	360	64
9		128,000	22,800	4,050	720	128
10		256,000	45,600	8,100	1,440	256
11		512,000	91,200	16,200	2,880	512
12		1,024,000	182,400	32,400	5,760	1,024

도 3a는 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성요소인 발광부와 수광부가 모듈화된 형상을 도시한 사시도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 발광부의 내부 구성요소를 도시한 단면도이며, 도 3c는 본 발명에 따른 수광부의 내부 구성요소를 도시한 단면도이고, 도4는 도 4는 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성을 보인 분해사시도이다.

본 발명에 따른 발광부(10)는 기계장치의 오일 라인으로부터 유입된 오일 샘플에 투과할 입사광을 발생시키는 것으로, 이는 센서블럭의 플랜지상에 결합되도록

형으로 돌출되고, 후면에 설치되는 평면렌즈(12)를 정위치 및 고정되도록 하는 렌즈홀더(11)와,그 렌즈홀더의 후면에 설치되어 적색 발광 다이오드로 부터 발생된 광을 오일구 내부로 유입된 오일샘플에 평행광으로 입사시키는 평면렌즈(12)와, 그 렌즈 후면의 원주방향을 따라 설치되어 오일이 평면렌즈로 유입되는 것을 방지하는 오링부(13a)와, 그 오링부의 후면으로부터 15~45mm간격에 설치되어 오일구 내부로 유입된 오일샘플에 광을 발생시키는 적색 발광 다이오드(14)와, 그 적색 발광 다이오드 후면에 설치되어 적색 발광 다이오드에서 발생된 광이 광학렌즈, 포토다이오드를 향해 동일 수직선 상에서 전달되도록 적색 발광 다이오드를 지지·고정하는 적색 발광 다이오드 하우징(15)과, 그 적색 발광 다이오드 하우징의 후면에 설치되어 적색 발광 다이오드의 일정 높이를 유지하는 스페이서(16)와, 그 스페이서 후면에 형성되어 적색 발광 다이오드 하우징과 스페이서를 정위치 및 고정되도록 하는 플러그(17)로 구성된다.

그리고, 본 발명에 따른 수광부(20)는 발광부를 통해 오일 샘플을 투과한 광의 세기에 비례해서 발생되는 전압을 측정하는 것으로, 이는 상단부에 설치되어 적색 발광 다이오드에 의해 발생되어 오일구 내부로 유입된 오일샘플에 투과한 광을 평행으로 입사시키는 평면렌즈(21)와, 그 평면렌즈(21) 후면의 원주방향을 따라 설치되어 오일이 평면렌즈 내부로 유입되는 것을 방지하는 오링부(22a)와, 그 오링부(22a)의 후면으로부터 2~10mm간격에 설치되어 평면렌즈에 의해 입사된 평면렌즈을 수광하기 위한 포토다이오드(23)와, 그 포토다이오드(23) 후면에 설치되어 적색 발광 다이오드에서 발생된 광이 평면렌즈(12), 평면렌즈(21), 포토다이오드(23)를 향해 동일 수직선 상에서 수광되도록 포토다이오드를 지지·고정하는 포토다이오드 하우징(24)과, 그 포토다이오드 하우징의 후면에 설치되어 포 토다이오드의 일정 높이를 유지하는 스페이서(25)와, 그 스페이서 후면에 형성되어 포토다이오드 하우징(24)과 스페이서(25)를 정위치 및 고정되도록 하는 플러그(26)로 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 발광부(10)와 수광부(20)는 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이, 다양한 기계장치의 오염상태 입자계수에 알맞게 모듈화하기 위해, 발광부 및 수광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준발광부(10-1) 및 표준수광부(20-1)에 알맞게 표준 발광 감도 및 표준 수광 감도를 셋팅한다.

즉, 굴삭기, 크레인, 지게차와 유압 건설 기계등의 건설중장비와, 탱크, 자주포, 전함등의 군용장비와, 압축기, 터빈, 감속기등의 산업용장비등의 오일 샘플은 각각 오일 내의 마모입자 및 외부로부터의 협잡물 침투등의 여러 요인에 의한 오일의 오염도를 반사되는 광량(광학 밀도)의 변화가 다양하기 때문에,

본 발명에서는 해당 기계장치에 알맞게 발광부의 표준발광감도 및 수광부의 표준수광감도를 가변저항을 통해 손쉽게 조절해서 셋팅할 수 있어, 미리 제조업체에서 셋팅된 값이 아닌 해당 기계장치 및 주위 환경에 맞게 사용자가 원하는 크기 및 범위를 설정할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 표준발광감도 및 표준수광감도 셋팅과정을 통해서 형성된 발광부(10)의 모듈화된 형상은, 도3a 내지 도3c에서 도시된 바와 같이, 센서블록 내부 의 플랜지 일측과 결합되도록 상단부의 일측(10a)이

그리고, 수광부(20)의 모듈화된 형상은 센서블록 내부의 플랜지 일측과 결합되도록 상단부의 일측(20a)이

전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치(100)의 작동원리는 다음과 같다.

먼저, 기계장치의 오일 라인으로부터 유입된 일정량의 오일 샘플을 센서블럭(110)의 방사형의 플랜지(30a)상에 모니터링한 후, 발광부를 통해 오일 샘플에 광을 투과시키면 오일 샘플을 투과한 광은 평면렌즈(12)에 의해 입사되어 수광부에 의해 광의 세기 변화에 비례해서 발생되는 전압으로 측정하게 된다.

즉, 모니터링된 오일 샘플을 투과하는 광의 세기(광학 밀도)가 변화되는 전압 측정 결과에 의하여 오일 내에 함유되어 있는 총 오염도를 정량적으로 측정할 수 있게 된다.

본 발명의 인라인 작동유 오염상태 진단 장치(1)는 전술한 바와 같이 오일 내의 오염도를 정량적으로 측정하기 위한 구성으로, 제어부의 제어를 통해 주기적 으로 오일 샘플을 모니터링할 수 있도록 하였다. 또한, 모니터링된 오일 샘플의 오염도를 측정하기 위해 오일 샘플에 광을 투과시키는 발광부(10)로써 적색 발광 다이오드(14)를 사용하였고, 그 발광부의 평면렌즈(12)에 의해 입사된 평행 입사광을 수광하기 위한 수광부(20)로써 포토 다이오드(23)를 사용하였다.

한편, 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치(1)는 종래의 기술에서 문제시되어 왔던 발광수단과 수광수단이 동일 수평선 상에 위치되어 측정 셀의 크기가 필요 이상으로 커지는 문제를 해결하기 위해 발광부(10)의 적색 발광 다이오드(14)와 포토 다이오드(23)를 동일 수직선 상에 평행하게 설치하였고, 평면렌즈(12)를 설치하여 발광부(10)의 적색 발광 다이오드(14)로부터 발한 광이 평면렌즈(12)를 통해 입사되어 수광부의 포토 다이오드(23)에 수광되도록 하였다.

다른 한편으로, 본 발명의 인라인 작동유 오염상태 진단 장치(100)는 발광부의 적색 발광 다이오드(14)로부터 발한 광이 평면렌즈(12)을 통한 후 오일샘플을 통과하고 다시 평면렌즈(21)를 통하여 입사되어 수광부의 포토 다이오드(23)에 수광되도록 하는 구성에 따라 두 개의 평면렌즈(12,21)를 사용하였다.

그리고, 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치(1)는 도6에서 도시된 바와 같이, 오일구의 오일 배출단 일측에 압력 셋팅이 가능한 체크밸브(140)를 설치하여 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생되도록 구성하여 에어버블의 발생으로 인한 에러 측정을 최소화하도록 하였다.

또한, 오일 샘플 일측에 설치된 압력 스위치(130)를 통해, 오일샘플에서 샘플링한 데이터가 0.5kgf/㎠이하인 경우, 그 취득 데이터를 버리고 압력이 0.5kgf/ ㎠이상인 데이터만을 획득하도록 하였다.

즉, 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생되도록 체크밸브(140)의 스프링힘을 수식화하면 다음의 수학식1과 수학식2로 표현할 수가 있다.

여기서, P : 체크 밸브 개구부 작용압력, A : 체크밸브 단면적, W : 체크밸부 작용하중이다.

여기서, δ: 스프링힘, Na : 유효감김수, D : 코일지름, P : 스프링에 걸리는 하중, d : 스프링선경이다.

이와같은 스프링힘을 계산함으로서, 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생되도록 하여 오일 샘플에 에어버블이 발생하는 것을 방지 할수가 있다.

즉, 일실시예로 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 체크밸브(140)와 압력스위치(130)를 통해 오일샘플에 버블이 발생되지 않은 경우와 일반적으로 버블이 발생되는 경우의 시간에 따른 인덱스값의 변화를 통해 알듯이, 체크밸브 (140)와 압력스위치(130)를 설치하여 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생되도록 구성함으로서, 에어버블의 발생으로 인한 에러가 최소화되는 것을 알 수가 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치(1)에 대한 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외형상 본 발명은 크게 센서블럭(110)과 제어부블럭(120)으로 구성되는데, 이러한 센서블럭은 발광부(10)와 수광부(20)가 모듈화되어 구성되고, 제어부는 그 센서 블록의 상단 수평면에 나사 결합되어 내부에 다수개의 PCB기판(121)이 나란히 적층되어 구성된다.

그리고, 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 장치의 구성도는 도 에서 도시된 바와 같이, 측정부인 수광부(20)와 발광부(10), 전원부(40), 증폭기(50), 제어부(70), 메모리부(60), 통신부(90), 표시부(80), DB서버부(100)로 구성된다.

상기 발광부(10)는 기계장치의 오일 라인으로부터 유입된 오일 샘플에 투과할 평행 입사광을 발생시키는 것으로, 이는 상단부에

형상의 렌즈홀더(11)가 형성되어 후면에 설치되는 평면렌즈(12)를 정위치 및 고정되도록 하고, 그 렌즈홀더의 후면에 평면렌즈(12)를 설치하여 적색 발광 다이오드로 부터 발생된 광을 오 일구 내부로 유입된 오일샘플에 평행광으로 시키도록 하며, 그 렌즈 후면의 원주방향을 따라 오링부(13a)가 설치되어 오일이 평면렌즈로 유입되는 것을 방지토록 한다.

그리고, 오링부(13a)의 후면으로부터 15~45mm간격에 적색 발광 다이오드(14)를 설치하여 오일구 내부로 유입된 오일샘플에 광을 발생시키도록 하고, 그 적색 발광 다이오드(14) 후면에 적색 발광 다이오드 하우징(15)을 설치하여 적색 발광 다이오드(14)에서 발생된 광이 평면렌즈(12), 평면렌즈(21), 포토다이오드(23)를 향해 동일 수직선 상에서 전달되도록 적색 발광 다이오드(14)를 지지·고정시키며, 그 적색 발광 다이오드 하우징(15)의 후면에 스페이서(160를 설치하여 적색 발광 다이오드(14)의 일정 높이를 유지되도록 하고, 그 스페이서(16) 후면에 플러그(17)를 설치하여 적색 발광 다이오드 하우징(15)과 스페이서(16)를 정위치 및 고정되도록 구성된다.

그리고, 수광부(20)는 발광부(10)를 통해 오일 샘플을 투과한 광의 세기에 비례해서 발생되는 전압을 측정하는 것으로, 이는 상단부에 평면렌즈(21)를 설치하여 적색 발광 다이오드(14)에 의해 발생되어 오일구 내부로 유입된 오일샘플에 투과한 광을 평행으로 입사시키도록 하고, 그 평면렌즈(21) 후면의 원주방향을 따라 오링부(22a)를 설치하여 오일이 수광부 내부로 유입되는 것을 방지토록 하며, 그 오링부(22a)의 후면으로부터 2~10mm간격에 포토다이오드(23)를 설치하여 평면렌즈(21)에 의해 입사된 입사광을 수광하도록 하고, 그 포토다이오드(23) 후면에 포토 다이오드 하우징(24)을 설치하여 적색 발광 다이오드(14)에서 발생된 광이 평면렌즈(21), 포토다이오드(23)를 향해 동일 수직선 상에서 수광되도록 포토다이오드(23)를 지지·고정되도록 하고, 그 포토다이오드 하우징(24)의 후면에 스페이셔를 설치하여 포토다이오드(23)의 일정 높이를 유지되도록 하며, 그 스페이서(25) 후면에 플러그(26)를 형성하여 포토다이오드 하우징(24)과 스페이서(25)를 정위치 및 고정되도록 구성한다.

상기 증폭기(50)는 수광부(20)에서 발생된 전압값을 증폭시키기 위한 것으로, 수광부(20)의 포토다이오드(23) 일측과 연결되어 제어부의 PCB 기판상에서 형성된 증폭회로를 통해 증폭한다.

상기 제어부(70)는 수광부에서 발생된 전압값을 증폭하고, 그 증폭된 전압을 측정하여 오일의 오염도를 체크하고 NAS 1638기준에 의한 진단프로그램에 의해 오일의 오염 경향 및 등급을 판단하는 것으로, 여기서 NAS 1638기준에 의한 진단프로그램은 앞에서 기술한 표1의 NAS 1638기준 테이블을 바탕으로 오일의 오염 경향 및 등급을 결정한다.

상기 표시부(80)는 제어부의 일측에 연결되어, 제어부의 결과값 및 오일의 오염등급을 외부로 표시한다.

상기 DB서버부(100)는 통신포트(90)를 통해 원격지에서 상기 수광부의 전압값, 그리고 제어부의 결과값, 오일의 오염등급 등의 데이터를 수신받아 저장·관리한다.

다음은 이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 인라인 작동유 오염상태 진단 방법을 살펴보기로 한다.

먼저, 발광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준 발광 감도를 미리 셋팅하고 수광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준 수광 감도를 미리 셋팅한다(S101~102).

그리고, 발광부 및 수광부 감도를 셋팅한 후 에폭시 몰딩하여 센서블록을 형성하고, 그 에폭시 몰딩하여 형성된 센서블럭의 내부의 오일구를 통해 기계장치의 오일 라인과 연결한다(S103~S104).

그리고, 센서블럭 내부의 인라인상의 오일 배출단 일측에 설치된 체크밸브를 통하여 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생시키며, 오일 샘플 일측에 설치된 압력 스위치를 통해, 오일샘플에서 샘플링한 데이터가 0.5kgf/㎠이하인 경우, 그 취득 데이터를 버리고 압력이 0.5kgf/㎠이상인 데이터만을 획득되도록 하여 발광부와 수광부가 모듈화되도록 한다(S105~S106).

이러한 과정으로 일정한 배압이 형성된 인라인상의 오일샘플에 흐르는 오일의 오염도 측정을 위해 자기진단 이상유무를 체크한다(S110).

그리고, 사용자가 원하는 측정주기를 설정한다(S120).

상기 일정한 배압이 형성된 인라인상의 오일샘플에 투과한 광의 세기에 비례해서 발생된 전압값을 수광부를 통해 측정하고, 그 전압값을 증폭시킨다(S130).

제어부를 통해 증폭된 전압을 측정하여 오일의 오염도를 체크하고 NAS 1638기준에 의한 진단프로그램에 의해 오일의 오염 경향 및 등급을 판단하고, 표시부를 통해 제어부의 결과값 및 오일의 오염등급을 외부로 표시한다(S140~S150).

통신포트를 통해 원격에서 수광부의 전압값, 그리고 제어부의 결과값, 오일의 오염등급 등의 데이터를 수신받아 기준 설정값을 초과할 경우, 외부로 경고신호를 출력한다(S160~S170).

그리고, 제어부의 제어를 통해 오일구(인라인상)에 흐르는 오일의 자기진단 결과, 이상이 있을 경우 외부로 자기진단 오류를 출력한다(S180).

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 인라인 오염 상태 측정 장치 및 방법은, 오염상태의 입자계수를 발광부와 수광부의 센서를 모듈화 하여 유압배관의 다양한 규격에 대응할 수 있도록 접속 블록을 변경하여도 쉽게 적용 가능하도록 구성하여, 사용자가 요구하는 유압 배관 규격에 알맞게 설계할 수 있고, 또한, 생산 공정에 있어서 센서 공정을 단일 제품화하여 검사 및 교정을 쉽게 할 수 있도록 구성함으 로서, 생산원가를 줄이고, 다품종 소량 생산할수 있으며, 사용현장에서 장비의 유지 보수 및 장비의 교정이 용이하며, 장비의 불량 및 수리에 있어서, 전체 시스템의 교환 없이, 일부 교체가 가능하여 유지보수비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

유압에 의해 작동되는 기계장치로부터 일정량의 오일을 모니터링하여 오일 샘플에 광을 투과한 후 투과 전후의 광량의 변화를 통해 오일의 오염도를 측정하는 오일 오염도 측정장치에 있어서,

박스형상으로 이루어져서, 정면 중앙의 일측을 따라 기계장치의 오일 라인으로부터 오일이 유입되고, 배출되도록 양측이 외부로 개방된 오일구(30)가 형성되고, 그 오일구(30)의 중앙 일측을 따라 발광부(10)와 수광부(20)가 양측에서 배관 설치되도록 방사형의 플랜지(30a)가 내부에 형성되며, 그 플랜지(30a)에 발광부(10)와 수광부(20)가 나사홈을 통해 배관 접속되도록 양측으로 나사 배관 접속구(110a)가 형성된 센서 블록(110)과,

그 센서 블록(110)의 상단 수평면에 나사 결합되도록 하단 모서리부 일측에 다수개의 나사홈이 형성되고, 내부에 다수개의 PCB기판(121)이 나란히 적층되어 형성되며, 그 PCB기판 상단 일측을 따라 전원을 연결하는 컨넥터(122)가 돌출되어 형성된 제어부 블록(120)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인라인 작동유 오염상태 진단 장치.
제1항에 있어서, 발광부(10)는 센서블록 내부의 플랜지 일측과 결합되도록 상단부의 일측(10a)이
형으로 돌출되어 형성되고, 측면 일측에 원주방향으로 오링홈(10b)이 형성되며, 후단부의 중앙을 기준으로 길다란 일자홈(10c)이 형성되는 것을 특징으로 하는 인라인 작동유 오염상태 진단 장치.
제2항에 있어서, 발광부(10)는 센서블럭의 플랜지상에 결합되도록
형으로 돌출되고, 후면에 설치되는 렌즈를 정위치 및 고정되도록 하는 렌즈홀더(11)와,

그 렌즈홀더(11)의 후면에 설치되어 적색 발광 다이오드로 부터 발생된 광을 오일구 내부로 유입된 오일샘플에 평행광으로 입사시키거나 평면렌즈경에 의해 평행으로 입사된 평면렌즈을 포토다이오드에 입사시키는 평면렌즈(12)와,

그 렌즈 후면의 원주방향을 따라 설치되어 오일이 렌즈로 유입되는 것을 방지하는 오링부(13a)와,

그 오링부의 후면으로부터 15~45mm간격에 설치되어 오일구 내부로 유입된 오일샘플에 광을 발생시키는 적색 발광 다이오드(14)와,

그 적색 발광 다이오드 후면에 설치되어 적색 발광 다이오드에서 발생된 광이 광학렌즈, 평면렌즈, 포토다이오드를 향해 동일 수직선 상에서 전달되도록 적색 발광 다이오드를 지지·고정하는 적색 발광 다이오드 하우징(15)과,

그 적색 발광 다이오드 하우징의 후면에 설치되어 적색 발광 다이오드의 일정 높이를 유지하는 스페이서(16)와,

그 스페이서 후면에 형성되어 적색 발광 다이오드 하우징(15)과 스페이서(16)를 정위치 및 고정되도록 하는 플러그(17)로 구성되는 것을 특징으로 하는 인라인 작동유 오염상태 진단 장치.
제1항에 있어서, 수광부(20)는 센서블록 내부의 플랜지 일측과 결합되도록 상단부의 일측(20a)이
형으로 들어가게 형성되고, 측면 일측에 원주방향으로 오링홈(20b)이 형성되며, 후단부의 중앙을 기준으로 길다란 일자홈(20c)이 형성되는 것을 특징으로 하는 인라인 작동유 오염상태 진단 장치.
제4항에 있어서, 수광부(20)는 상단부에 설치되어 적색 발광 다이오드에 의해 발생되어 오일구 내부로 유입된 오일샘플에 투과한 광을 평행으로 입사시키는 평면렌즈(21)와,

그 평면렌즈 후면의 원주방향을 따라 설치되어 오일이 평면렌즈 내부로 유입되는 것을 방지하는 오링부(22a)와,

그 오링부의 후면으로부터 2~10mm간격에 설치되어 평면렌즈에 의해 입사된 평면렌즈을 수광하기 위한 포토다이오드(23)와,

그 포토다이오드 후면에 설치되어 적색 발광 다이오드에서 발생된 광이 광학 렌즈, 평면렌즈, 포토다이오드를 향해 동일 수직선 상에서 수광되도록 포토다이오드를 지지·고정하는 포토다이오드 하우징(24)과,

그 포토다이오드 하우징(24)의 후면에 설치되어 포토다이오드(23)의 일정 높이를 유지하는 스페이서(25)와,

그 스페이서 후면에 형성되어 포토다이오드 하우징(24)과 스페이서(25)를 정위치 및 고정되도록 하는 플러그(26)로 구성되는 것을 특징으로 하는 인라인 작동유 오염상태 진단 장치.
제1항에 있어서, 오일구(30)는 오일 배출단 일측에 압력 셋팅이 가능한 체크밸브(140)를 설치하여 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생시키는 것을 특징으로 하는 인라인 작동유 오염상태 진단 장치.
제6항에 있어서, 오일구(30)는 오일 샘플 일측에 압력 스위치(130)를 장착하여 샘플링 데이터가 0.5kgf/㎠이상인 데이터만을 획득되도록 하는 것을 특징으로 하는 인라인 작동유 오염상태 진단 장치.
발광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준 발광 감도를 미리 셋팅하는 단계(S101)와,

수광부 일측에 연결된 가변저항을 이용하여 표준 수광 감도를 미리 셋팅하는 단계(S102)와,

그 발광부 및 수광부 감도를 셋팅후 에폭시 몰딩하는 단계(S103)와,

그 에폭시 몰딩하여 형성된 센서블럭의 내부의 오일구를 통해 기계장치의 오일 라인과 연결하는 단계(S104)와,

센서블럭 내부의 인라인상의 오일 배출단 일측에 설치된 체크밸브를 통하여 오일 샘플에 0.5kgf/㎠의 배압을 일정하게 발생시키는 단계(S105)와,

오일 샘플 일측에 설치된 압력 스위치를 통해, 오일샘플에서 샘플링한 데이터가 0.5kgf/㎠이하인 경우, 그 취득 데이터를 버리고 압력이 0.5kgf/㎠이상인 데이터만을 획득하는 단계(S106)로 이루어져 발광부와 수광부를 모듈화하고;

그 발광부와 수광부가 모듈화된 센서블럭의 오일구(인라인상)에 흐르는 오일의 오염도 측정을 위해 자기진단 이상유무를 체크하는 단계(S110)와,

사용자가 원하는 측정주기를 설정하는 단계(S120)와,

그 일정한 배압이 형성된 인라인상의 오일샘플에 투과한 광의 세기에 비례해서 발생된 전압값을 수광부를 통해 측정하고, 그 전압값을 증폭시키는 단계(S130)와,

제어부를 통해 증폭된 전압을 측정하여 오일의 오염도를 체크하고 NAS 1638기준에 의한 진단프로그램에 의해 오일의 오염 경향 및 등급을 판단하는 단계(S140)와,

그 제어부의 결과값 및 오일의 오염등급 등을 외부로 표시하는 단계(S150)와,

통신포트를 통해 원격에서 수광부의 전압값, 그리고 제어부의 결과값, 오일의 오염등급 등의 데이터를 수신받아 기준 설정값을 초과할 경우, 외부로 경고신호를 출력하는 단계(S160~S170)와,

제어부의 제어를 통해 오일구(인라인상)에 흐르는 오일의 자기진단 결과, 이상이 있을 경우 외부로 자기진단 오류를 출력하는 단계(S180)를 포함하여 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 인라인 작동유 오염상태 진단 방법.