KR20110133184A - 검측장치가 구비된 전동요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검측장치가 구비된 전동요소에 관한 것으로, 홀(HALL) IC와 자성 부재로 이루어지는 상기 검측장치는 상기 전동요소에 설치되되, 상기 롤러의 이동 경로에 상응하여 설치하고, 상기 검측장치는 상기 전동요소가 등속으로 운행될 때 상기 롤러가 단위 시간 내에 상기 검측장치를 통과하는 빈도를 계산하되, 상기 빈도는 바로 롤러의 볼 통과 빈도다; 상기 판독장치는 상기 볼 통과 빈도와 사전에 설정된 볼 통과 빈도값을 비교하고, 상기 볼 통과 빈도와 사전에 설정된 볼 통과 빈도의 값이 낮을 때 상기 판독장치는 계전기에게 신호를 발송하여 상기 계전기로 하여금 경보장치를 촉발하도록 하고, 상기 경보장치는 사용자에게 신호를 발송하여 상기 전동요소에 이상 상황이 발생했다는 것을 알린다.

Description

검측장치가 구비된 전동요소{Transmission Element Comprising Detecting Device}

본 발명은 전동요소의 감시제어장치에 관한 것으로, 특히 전동요소에 마모 등의 이상 상태가 발생했는지의 여부를 즉시 감시 검측할 수 있는 전동요소의 감시제어장치에 관한 것이다.

전동요소 중의 볼스크류는 정확한 포지셔닝 정밀도와 고도의 강성을 구비하기 위해 볼스크류의 너트 및 축에 형성된 롤링 홈(groove)과 롤러 사이에는 반드시 예압(預壓)이 존재하게 되고 상기 예압이란 볼스크류가 무부하 상태일 때 롤러와 롤링 홈 사이에 여전히 서로 힘을 인가하고 있고 롤러와 롤링 홈 사이에 틈새가 존재하지 않는다는 것을 가리킨다.

예압이 구비된 볼스크류의 예압이 사라져서 볼스크류의 포지셔닝 정밀도와 강성이 낮아지는 것을 방지하기 위한 미국특허 제7299703호 특허건은 변이계(접촉형, 비접촉형, LVDT 및 광섬유형을 포함함)을 이용하여 너트와 스크류의 롤링 홈 사이의 틈새를 측정하는 장치를 공개하였고, 틈새에 변화가 생길 때 이에 상응하게 예압도 변화가 생긴다는 것을 나타내는 것이기 때문에 설비가 정밀도를 상실한 상태에서 가공물을 계속 가공하여 가공품의 품질 불량이 발생하거나 심지어 로트(lot) 생산량을 전부 폐기 처분해야 하는 경우가 발생하는 것을 방지하기 위해 사용자에게 설비를 정지시키고 검사하도록 통지할 수 있게 된다. 따라서 감시제어장치는 반드시 필요한 것이지만, 상술한 감시제어장치에는 아래와 같은 문제점이 존재한다:

1. 측정기기의 설비 가격이 매우 높아서, 예를 들어서 볼스크류에 설치하면 원가가 너무 높아서 고객이 받아드리기 어렵다.

2. 이러한 구조의 측정방식은 실제적으로 제작하기 매우 어렵고 측정 부위가 이물질과 간섭을 일으키기 쉬워서 손상되거나 표면에 기름이 있으면 감시측정된 데이터가 실제 값과 차이가 생기게 된다.

본 발명의 주된 목적은 원가가 낮으면서 설치하기 쉽고 전동요소의 마모 발생여부를 검사하는 검측장치가 구비된 전동요소를 제공하는 데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 검측장치가 구비된 전동요소는,

롤링 홈이 형성된 축과,

상기 축에 씌워지고 상기 롤링 홈에 상응하는 롤링 슬롯이 형성되고 또한 상기 롤링 홈과 롤링 슬롯이 하나의 부하 경로를 형성하는 이동체와,

상기 부하 경로에 연결되어 순환 경로를 이루는 복귀 경로가 형성되고 또한 상기 이동체에 설치되는 복귀 요소와,

상기 순환 경로에 수용되는 다수 개의 롤러와,

홀 IC와 자성 부재로 이루어져서 상기 이동체에 설치되되, 상기 롤러의 운행 경로에 상응하는 위치에 설치되고, 상기 전동요소가 등속으로 운행될 때 상기 롤러가 단위 시간 내에 상기 검측장치를 통과하는 빈도，즉 볼 통과 빈도를 계산하는 검측장치로, 이루어지는 것을 특징으로 하는 검측장치가 구비된 전동요소에 관한 것이다.

그리고, 상기 검측장치는 상기 복귀 요소의 복귀 경로에 상응하는 위치에 설치된다.

그리고, 상기 자성 부재는 영구자석이나 전자석이다.

그리고, 상기 롤러와 홀 IC의 설치 간격은 15 mm보다 작다.

그리고, 상기 롤러, 홀 IC와 자성 부재의 상대적인 관계는 아래와 같다: 롤러가 홀 IC와 자성 부재의 중간에 위치한다.

그리고, 상기 롤러, 홀 IC와 자성 부재의 상대적인 관계는 아래와 같다: 홀 IC가 롤러와 자성 부재의 중간에 위치한다.

그리고, 상기 롤러, 홀 IC와 자성 부재의 상대적인 관계는 아래와 같다: 자성 부재가 홀 IC와 롤러의 중간에 위치한다.

그리고, 상기 홀 IC는 제1 리드, 제2 리드 및 제3 리드 등 3개의 리드를 구비하고, 상기 제1 리드와 제2 리드는 각각 전원의 양극과 음극에 연결되고 상기 제3 리드는 판독장치에 연결된다.

그리고, 상기 판독장치는 주파수카운터 및 비교기를 포함한다.

그리고, 상기 판독장치는 주파수카운터 및 오퍼레이터를 포함한다.

그리고, 상기 판독장치는 주파수카운터, 비교기 및 오퍼레이터를 포함한다.

그리고, 상기 판독장치는 마이크로프로세서를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동요소의 이동체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 검측장치가 이동체에 설치되는 위치도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 검측장치의 선로도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 검측장치의 선로도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c는 본 발명의 검측장치와 롤러 사이의 상대적인 배열 관계를 나타낸 도면이다.

도 1내지 도 3및 도 5a, 도 5b, 도 5c는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸다. 도 1은 본 발명전동요소의 이동체의 단면도이고, 도 2는 본 발명검측장치가 이동체에 설치되는 것을 설명하는 위치도이고, 도 3은 검측장치의 선로도이다. 본 발명에 따른 검측장치가 구비된 전동요소에 있어서,

롤링 홈(11)이 형성된 축(1)과,

상기 축(1)에 씌워지고 상기 롤링 홈(11)에 상응하는 롤링 슬롯(21)이 형성되고 또한 상기 롤링 홈(11)과 롤링 슬롯(21)이 하나의 부하 경로를 형성하는 이동체(2)와,

상기 부하 경로에 연결되어 순환 경로를 이루는 복귀 경로(31)가 형성되고 또한 상기 이동체(2)에 설치되는 복귀 요소(3)와,

상기 순환 경로에 수용되는 다수 개의 롤러(4)와,

홀 IC(52)와 자성 부재(51)(자성 부재는 영구자석이나 전자석이고 본 실시예에서는 선로를 간단화하기 위해 영구자석을 사용함)로 이루어져서 상기 이동체(2)에 설치되되, 상기 롤러(4)의 운행 경로에 상응하는 위치에 설치되는 검측장치(5)를 포함한다. 본 실시예의 검측장치(5)는 이동체(2)의 전체 부피를 늘리지 않고 상기 이동체(2)의 전체적인 강성에 영향을 주지 않기 위해 상기 검측장치(5)를 상기 복귀 요소(3) 밑면의 하방(예: 도 1 및 도 2 참조)에서 상기 복귀 경로(31)에 상응하게 설치한다. 즉, 상기 이동체(2)에서 상기 복귀 요소(3) 밑면에 상응하는 위치에 설치용 슬롯(22)을 형성하여 상기 검측장치(5)를 수용하도록 하고 상기 검측장치(5)는 접착제 고정, 나사 잠금 고정 또는 장부로 고정하고 상술한 고정방식은 종래 기술이기 때문에 더 이상 설명하지 않는다.

상기 롤러(4)、홀 IC(52) 및 자성 부재(51)의 상대적인 배열 관계는 아래와 같다: 홀 IC(52)가 롤러(4)와 자성 부재(51)의 중간에 위치하거나(도 5a 참조), 자성 부재(51)는 홀 IC(52)와 롤러(4)의 중간에 위치하거나(도 5b 참조), 또는 롤러(4)가 홀 IC(52)와 자성 부재(51)의 중간에 위치한다(도 5c 참조); 그리고 상기 롤러(4)와 홀 IC(52)의 설치간격 d는 15 mm보다 작다. 이것은 설치간격 d가 15 mm를 초과하면 홀 IC(52)가 신호를 검측하지 못하기 때문이다.

도 3에 제시된 바와 같이, 본 발명의 검측장치 중의 홀 IC(52)는 제1 리드(521A)、제2 리드(521B) 및 제3 리드(521C) 등 3개의 리드를 구비한다. 상기 제1 리드(521Ａ)와 제2 리드(521B)는 각각 전원의 양극과 음극에 연결되고 제3 리드(521C)는 판독장치에 연결된다. 상기 판독장치는 여러 가지 장치로 구성될 수 있는데 본 실시예에서는 아래와 같이 몇 가지 구성예를 제시한다: 주파수카운터(Frequency Counter)와 비교기(Comparator)의 조합; 또는 주파수카운터(Frequency Counter)와 오퍼레이터(Operator)의 조합; 또는 주파수카운터(Frequency Counter), 비교기(Comparator) 및 오퍼레이터(Operator)의 조합; 또는 하나의 마이크로프로세서(Micro Processor)로 구성될 수 있다. 상기 판독장치는 홀 IC(52)에서 출력하는 전압의 진동 빈도를 계산한다. 상기 진동 빈도는 상기 전동요소가 등속으로 운행될 때 상기 롤러(4)가 단위시간 내에 홀 IC를 통과하는 빈도를 가리키고 또한 롤러(4)의 볼 통과 빈도이기도 하다. 그리고 상기 판독장치는 상기 볼 통과 빈도와 사전에 설정된 볼 통과 빈도값을 비교할 수 있고 상기 볼 통과 빈도와 사전에 설정된 볼 통과 빈도의 값이 낮을 때 상기 판독장치는 계전기(Relay)에서 신호를 발송하여 상기 계전기(Relay)로 하여금 경보장치(경보장치는 LED 또는 Lamp 또는 부저임)를 촉발하도록 하고 상기 경보장치는 사용자에게 신호를 발송하여 상기 전동요소에 이상 상황이 발생했다는 것을 알린다.

그리고, 상기 이상 상황에서 발생할 가능성이 제일 큰 이상 상황은 전동요소에 심각한 마모가 생겨서 롤러(4)와 부하 경로 사이의 예압이 사라지는 것이다. 예압이 존재하면 상기 롤러(4)와 부하 경로는 서로 접촉 상태를 유지하게 되고 상기 롤러(4)는 부하 경로에서 롤링하는 방식으로 운행하기 때문에 검측장치(5)를 통과하는 볼 통과 빈도에 주기성이 있고; 예압이 사라지면 상기 롤러(4)는 부하 경로와 접촉하지 않게 되고 상기 롤러(4)는 부하 경로에서 슬라이딩하는 방식으로 운행하기 때문에 전동요소의 롤러(4)는 전체 순환 경로를 채울 수 없게 되어 롤러(4)와의 틈새가 생기고 또한 전체 순환 경로를 채울 경우에도 롤러(4)나 부하 경로에 마모가 발생하면 롤러(4) 사이에 틈새가 생겨서 슬라이딩 방식으로 운행하는 롤러(4)가 상기 검측장치(5)를 통과하는 볼 통과 빈도가 주기적이지 못하게 된다. 판독장치에 의해 측정된 볼 통과 빈도와 사전에 설정된 볼 통과 빈도값을 비교할 때 상기 볼 통과 빈도와 사전에 설정된 볼 통과 빈도의 값이 낮을 경우 상기 판독장치는 계전기(Relay)에게 신호를 발송하여 상기 계전기(Relay)로 하여금 경보장치를 촉발하도록 하고 상기 경보장치는 사용자에게 신호를 발송하여 상기 전동요소에 이상 상황이 발생했다는 것을 알린다.

마지막으로, 도 4는 본 발명의 제2 실시예의 검측장치의 선로도이고, 본 실시예와 제1 실시예의 차이점은 아래와 같다: 상기 판독장치는 인코더(Encoder)와 디스플레이(Display)를 직렬연결하고 상기 인코더는 판독장치의 신호를 디스플레이가 읽을 수 있는 신호로 바꾸어 줘서 사용자가 상기 전동요소의 상태를 제때에 감시제어할 수 있도록 한다. 본 실시예의 나머지 구조와 배치는 모두 제1 실시예와 같기 때문에 더 이상의 설명을 하지 않는다.

１　: 축 １１　: 롤링 홈
２　: 이동체 ２１　: 롤링 슬롯
２２: 설치용 슬롯
３　: 복귀요소 ３１　: 복귀경로
４　: 롤러 ５　: 검측장치
５１: 자성 부재 ５２: 　홀 IC
５２１Ａ:　제1 리드 ５２１Ｂ:　제2 리드
５２１Ｃ:　제3 리드 ｄ　: 간격

Claims (3)

1. 검측장치가 구비된 전동요소에 있어서,
   롤링 홈이 형성된 축과,
   상기 축에 씌워지고 상기 롤링 홈에 상응하는 롤링 슬롯이 형성되고 또한 상기 롤링 홈과 롤링 슬롯이 하나의 부하 경로를 형성하는 이동체와,
   상기 부하 경로에 연결되어 순환 경로를 이루는 복귀 경로가 형성되고 또한 상기 이동체에 설치되는 복귀 요소와,
   상기 순환 경로에 수용되는 다수 개의 롤러와,
   홀 IC와 자성 부재로 이루어져서 상기 이동체에 설치되되, 상기 롤러의 운행 경로에 상응하는 위치에 설치되고, 상기 전동요소가 등속으로 운행될 때 상기 롤러가 단위 시간 내에 상기 검측장치를 통과하는 빈도，즉 볼 통과 빈도를 계산하는 검측장치로, 이루어지는 것을 특징으로 하는 검측장치가 구비된 전동요소.
2. 제1항에 있어서,
   상기 검측장치가 상기 복귀 요소의 복귀 경로에 상응하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 검측장치가 구비된 전동요소.
3. 제1항에 있어서,
   상기 롤러와 홀 IC의 설치간격이 15 mm보다 작은 것을 특징으로 하는 검측장치가 구비된 전동요소.

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