KR20180029394A - 롤러의 이상 진단장치 - Google Patents

Abstract

롤러의 이상을 실시간으로 진단할 수 있도록, 원통 형상으로 이루어지고 양쪽 끝부분에 샤프트를 각각 구비하는 롤러와, 샤프트에 각각 일체로 구비되어 샤프트와 동심으로 회전되고 회전반경에 따라 반사되는 빛의 양이 증가 또는 감소하는 한 쌍의 반사부와, 샤프트에 지지되고 반사부의 일정 위치를 향해 각각 빛을 조사하는 한 쌍의 발광소자와, 샤프트에 지지되고 반사부에서 반사되는 빛을 각각 검출하는 한 쌍의 광센서와, 샤프트와 상대 회전가능하게 결합 설치되고 발광소자와 광센서를 지지하는 한 쌍의 지지부와, 발광소자에 전원을 인가하며 광센서가 검출하는 빛으로 롤러의 이상 유무를 판단하는 컨트롤러를 포함하는 롤러의 이상 진단 장치를 제공한다.

Description

롤러의 이상 진단장치 {Roller Abnomal Checking Device}

본 발명은 롤러의 이상 진단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤러의 샤프트에 롤러의 이상을 감지할 수 있는 광센서 및 진동감지센서를 장착하여 롤러의 이상을 실시간으로 진단할 수 있도록 구성한 롤러의 이상 진단장치에 관한 것이다.

일반적으로 롤러는 둥글고 긴 원통 형상으로 형성되며, 종이, 섬유, 필름 등과 같은 시트 형태의 물품을 이송할 필요가 있을 때 많이 사용된다.

롤러는 인쇄분야, 제지분야, 제철분야, 섬유분야, 화학분야 등 다양한 산업 분야에 널리 사용되고 있다.

산업용 기계인 필름기계, 제지기계, 섬유기계, 인쇄기계 등은, 필름, 스트립, 시트 형태의 물품을 이송시키기 위하여 다수의 롤러를 구비하고 있다.

롤러는 회전을 위해 양쪽 끝부분에 회전중심축을 형성하는 샤프트가 구비된다. 샤프트는 베어링으로 프레임 등에 회전 가능하게 지지되고 모터 등의 구동원으로부터 회전력을 전달받아 회전된다.

필름제조기계, 제지기계, 섬유기계, 인쇄기계 등과 같이 다수의 롤러가 장착되는 기계는 종종 롤러, 샤프트, 샤프트에 설치되는 베어링 등에 이상이 발생하여 제품의 불량을 초래하고 기계의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 기계나 설비의 가동 정지로 이어져 생산성 저하의 문제가 유발된다.

즉 상,하로 설치되어 회전하는 한 쌍의 롤러 사이로 종이나 필름 등의 물체를 이송시킬 때 롤러에 편마모나 균열, 정렬불량 등이 발생하면 롤러의 회전밸런스가 무너지면서 흔들리게 되고 종이나 필름의 찢어짐이나 구겨짐, 주름발생 등의 문제가 유발된다.

그리고 롤러의 샤프트를 지지하는 베어링에 변형이나 손상, 마모 등의 이상이 생기면 회전축이 원활히 회전하지 않게 되고 회전저항이 커지며 진동 등이 유발된다.

등록특허공보 제10-1480857호에는 테이블 롤러 이상 진단장치가 개시되어 있고, 등록특허공보 제10-1480864호에는 테이블 롤러의 진동값을 측정하는 내용이 개시되어 있다.

등록특허공보 제10-1480857호 테이블 롤러 이상 진단장치는, 테이블 롤러 고장시에 발생하는 초음파 음향을 조업자의 인력에 의존한 수작업에서 벗어나 자동으로 측정할 수 있도록 한 테이블 롤러 이상 진단 장치로서, 테이블 롤러의 길이 방향을 따라서 이동되도록 제공된 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임 상에 입설된 수직대; 상기 수직대를 따라서 상하로 승강되도록 제공된 승강체; 상기 승강체에 상기 테이블 롤러의 폭 방향으로 직선 운동하도록 설치된 수평 이동바; 상기 수평 이동바의 일단부에 설치되어 테이블 롤러의 위치 정보를 수집하는 레이저 거리계; 상기 수평 이동바에 상기 레이저 거리계와 인접하게 설치되어 테이블 롤러에서 발생되는 초음파 음향을 측정하는 음향 수신기;및 상기 베이스 프레임 상에 장착되며 상기 레이저 거리계를 통해 수집된 위치 정보를 토대로 상기 음향 수신기가 테이블 롤러에 근접한 위치에서 상기 테이블 롤러에서 발생되는 초음파 음향을 측정할 수 있도록 상기 음향 수신기에 연계된 상기 수평 이동바, 상기 승강체 및 상기 베이스 프레임의 움직임을 제어하고, 상기 음향 수신기에서 측정된 초음파 음향값이 기준 허용치 이상인 경우 이상 진단 신호를 생성하는 컨트롤 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

등록특허공보 제10-1480864호 테이블 롤러 진동 측정장치는, 테이블 롤러에 레이저 광을 조사하여 테이블 롤러에서 반사되어 되돌아 오는 광신호를 검출하고 이 검출된 광신호의 주파수 특성을 분석하여 상기 테이블 롤러의 진동값을 측정한다.

등록특허공보 제10-1480857호 테이블 롤러 이상 진단장치 및 등록특허공보 제10-1480864호 테이블 롤러 진동 측정장치는, 테이블 롤러의 가동 중에 실시간으로 이상을 진단하는 것은 불가능하고 가동 전이나 가동 후 등 별도의 시간을 내서 이상 진단을 해야 한다.

그리고 등록특허공보 제10-1480857호 테이블 롤러 이상 진단장치 및 등록특허공보 제10-1480864호 테이블 롤러 진동 측정장치는, 롤러의 상부 등 주위에 설치공간이 용이하게 확보되어 사용이 가능하지만, 롤러의 주위에 공간이 협소하고 다수의 롤러가 좁은 공간에 배치되는 인쇄기계나 필름기계, 제지기계 등에서는 공간이 확보되지 않아 사용이 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 롤러의 이상에 따른 빛의 반사량 변화를 검출하기 위해 롤러의 샤프트에 발광소자와 광센서, 반사부가 지지부를 통해 샤프트에 항상 매달리도록 설치되어 실시간으로 롤러의 이상을 진단할 수 있으므로 진단시간 및 인력을 절감하고 불량제품을 감소시키며 기계 및 설비의 가동시간을 증가시킬 수 있는 롤러의 이상 진단장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

본 발명이 제안하는 롤러의 이상 진단장치는, 원통 형상으로 이루어지고 양쪽 끝부분에 샤프트가 각각 구비되는 롤러와, 상기 샤프트에 각각 일체로 구비되어 샤프트와 동심으로 회전되고 회전반경에 따라 반사되는 빛의 양이 증가 또는 감소하는 한 쌍의 반사부와, 상기 샤프트에 지지되고 상기 반사부의 일정 위치를 향해 각각 빛을 조사하는 한 쌍의 발광소자와, 상기 샤프트에 지지되고 상기 반사부에서 반사되는 빛을 각각 검출하는 한 쌍의 광센서와, 상기 샤프트와 상대 회전가능하게 결합 설치되고 상기 발광소자와 광센서를 지지하는 한 쌍의 지지부와, 상기 발광소자에 전원을 인가하며 상기 광센서가 검출하는 빛으로 상기 롤러의 이상 유무를 판단하는 컨트롤러를 포함하여 이루어진다.

상기 반사부는 상기 샤프트의 주위 둘레를 따라 빛을 반사하는 반사면영역과 빛을 감쇠하는 감쇠면영역을 구비하며, 상기 반사면영역 또는 감쇠면영역은 회전반경이 커질수록 영역이 점차 확장 또는 축소되게 형성된다.

상기 지지부는 상기 샤프트와 축선이 중복되는 상태로 상기 샤프트와 상대 회전가능하게 결합되는 하우징과, 상기 하우징과 한쪽 끝부분에 설치되고 상기 발광소자와 광센서가 장착되는 편심단을 포함하여 이루어진다.

상기 지지부는 상기 샤프트 외면과 하우징 내면 사이에 설치되는 베어링을 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

상기 편심단에는 진동감지센서가 장착되는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 롤러의 이상 진단장치에 의하면, 롤러의 샤프트에 항상 장착되어 실시간으로 롤러의 이상을 진단할 수 있으므로 진단 시간 및 인력을 절감하고 불량제품을 감소시키며 기계 및 설비의 가동시간을 증가시키는 것이 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 롤러의 이상 진단장치에 의하면, 구조가 간단하므로 롤러 주위의 공간이 협소하고 다수의 롤러를 구비한 기계에 설치하여 각 롤러별로 이상을 신속하고 정확하게 진단하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 롤러의 이상 진단장치에 의하면, 롤러의 이상 발생시 변화되는 빛의 반사량을 검출하여 롤러의 편마모, 균열, 정렬불량 등을 신속하고 정확하게 진단하는 것이 가능하다.

나아가, 본 발명에 따른 롤러의 이상 진단장치에 의하면, 진동감지센서가 지지부를 통해 샤프트에 매달려 설치되므로 롤러에 발생하는 진동을 보다 정확하게 감지하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치를 나타내는 부분 확대 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치에 있어서 반사부의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치에 있어서 반사부의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치에 있어서 반사부의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치에 있어서 반사부의 다른 실시예를 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치에 있어서 반사부 및 지지부의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치를 나타내는 지지부의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치의 작동상태를 나타내는 반사부의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치에 있어서 진동감지센서를 나타내는 지지부의 측면도이다.

다음으로 본 발명에 따른 롤러의 이상 진단장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에서 동일한 기능을 하는 기술요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 중복 설명을 피하기 위하여 반복되는 상세한 설명은 생략한다.

이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 효과적으로 보여주기 위하여 예시적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위하여 해석되어서는 안 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤러의 이상 진단장치는 도 1~도 2에 나타낸 바와 같이, 롤러(10), 한 쌍의 반사부(20), 한 쌍의 발광소자(30), 한 쌍의 광센서(40), 한 쌍의 지지부(50) 그리고 컨트롤러(60)를 포함한다.

상기 롤러(10)는 원통 형상으로 이루어진다.

상기 롤러(10)에는 한 쌍의 샤프트(11)가 구비된다.

즉 상기 샤프트(11)는 상기 롤러(10)의 양쪽 끝부분에 각각 연결 설치되어 롤러(10)의 회전중심축을 형성한다.

상기 샤프트(11)는 지지프레임(2) 등에 회전가능하게 지지된다.

상기 샤프트(11)에는 베어링(4)이 결합되어 지지프레임(2)과의 마찰을 감소시킬 수 있다.

상기 샤프트(11)는 모터 등의 구동원과 직접 또는 간접적으로 연결되어 회전된다.

상기 반사부(20)는 도 3~도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 샤프트(11)에 각각 일체로 구비되어 샤프트(11)와 동심으로 회전되고 회전반경에 따라 반사되는 빛의 양을 증가 또는 감소시키도록 구성된다.

상기 반사부(20)는 상기 샤프트(11)의 축선 주위 둘레를 따라 빛을 반사하는 반사면영역(24)과 빛을 감쇠하는 감쇠면영역(25)을 포함하며, 반사면영역(24) 또는 감쇠면영역(25)은 회전반경이 커질수록 영역이 점차 확장 또는 축소되게 형성된다.

상기 반사부(20)는 상기 샤프트(11)에 각각 일체로 구비되어 샤프트(11)와 동심으로 회전되고 한쪽면에 상기 반사면영역(24)과 감쇠면영역(25)을 구비하는 몸체(21)를 포함한다.

상기 몸체(21)는 대략 원판형상으로 이루어지고 일측에는 보스(22)가 형성된다.

상기 몸체(21)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 각각 반원형으로 형성되는 제1몸체(21a)과 제2몸체(21b)로 분할 형성되어 샤프트(11)의 양측에서 볼트(21C)를 이용하여 일체로 결합시킬 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

상기 반사면영역(24)은 빛을 반사하는 물질을 몸체(21) 한쪽면에 도포하는 것도 가능하고, 몸체(21) 한쪽면을 연마하여 형성하는 것도 가능하다.

상기 감쇠면영역(25)은 빛을 흡수할 수 있게 구성된다.

일 예로, 상기 감쇠면영역(25)은 몸체(21)에 검은색시트를 장착하거나 검은색도료 등을 도포하여 구성될 수 있다.

상기 감쇠면영역(25)은 상기 샤프트(11)의 중심부에서 멀어질수록 영역이 점차 확대되게 형성된다.(도 4 및 도 5 참조)

상기 감쇠면영역(25)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 샤프트(11)의 중심부에서 멀어질수록 영역이 점차 축소되게 형성되는 것도 가능하다.

상기 감쇠면영역(25)은 대략 삼각형으로 형성될 수 있다.

상기 발광소자(30)는 상기 반사부(20) 일측에 각각 설치되고 상기 반사부(20)의 일정 위치를 향해 빛을 조사한다.

상기 발광소자(30)는 적외선 또는 가시광선을 방출하는 레이저 다이오드(LD) 또는 발광다이오드(LED) 등으로 구성된다.

상기 광센서(40)는 상기 반사부(20) 일측에 각각 설치되고 상기 반사부(20)에서 반사되는 빛을 각각 검출한다.

상기 광센서(40)는 반사되는 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 것이 가능하다.

상기 광센서(40)는 포토다이오드(Photo Diode)로 구성되며, 포토트랜지스터(photo transistor) 등로 구성되는 것도 가능하다.

상기 지지부(50)는 상기 샤프트(11)와 각각 상대 회전가능하게 결합 설치되고 상기 발광소자(30)와 광센서(40)를 지지한다.

상기 지지부(50)는 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 샤프트(11)와 축선이 중복되는 상태로 상기 샤프트(11)와 상대 회전가능하게 결합되는 링 형상의 하우징(52)과, 상기 하우징(52)의 한쪽 끝부분에 설치되고 상기 발광소자(30)와 광센서(40)가 장착되는 편심단(54)을 포함한다.

상기 샤프트(11) 외면과 하우징(52) 내면 사이에는 베어링(56)이 더 설치될 수 있다.

상기 베어링(56)은 볼 베어링으로 구성되며, 상기 샤프트(11) 외면과 하우징(52) 내면 사이에 회전마찰을 감소시킨다.

상기 컨트롤러(60)는 상기 발광소자(30)에 전원을 인가하여 빛을 조사시킨다.

그리고 상기 컨트롤러(60)는 상기 광센서(40)가 검출하는 빛으로 롤러(10)의 이상 유무를 판단하고 이상 발생시 알림신호를 출력한다.

일 예로, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 롤러(10)에 이상이 없는 경우에는 반사부(20)의 회전궤적(회전반경)에 변화가 없어 광센서(40)에 의해 검출되는 빛의 양이 기준치를 만족함에 따라 상기 컨트롤러(60)는 롤러(10)에 이상이 없는 것으로 판단하여 알림신호를 출력하지 않고, 상기 롤러(10)에 이상이 있는 경우에는 반사부(20)의 회전궤적(회전반경)이 커지면서 광센서(40)에 의해 검출되는 빛의 양이 기준치보다 많거나 적어지게 됨에 따라 상기 컨트롤러(60)는 롤러(10)에 이상이 있는 것으로 판단하여 알림신호를 출력한다.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤러의 이상 진단 장치는 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 지지부(50)에 장착되는 한 쌍의 진동감지센서(70)를 더 포함하는 것도 가능하다.

상기 진동감지센서(70)는 상기 편심단(54)에 장착될 수 있다.

상기 진동감지센서(70)는 가속도센서 등 일반적으로 진동을 감지하기 위해 널리 사용되는 센서를 사용하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 컨트롤러(60)는 상기 진동감지센서(70)가 검출하는 진동으로 롤러(10)의 이상 유무를 판단하고 이상 발생시 알림신호를 출력할 수도 있다.

즉 상기 진동감지센서(70)가 검출하는 진동세기가 기준값보다 큰 경우 알림신호를 출력할 수 있다.

2 : 지지프레임 4 : 베어링
10 : 롤러 11 : 샤프트
20 : 반사부 21 : 몸체
22 : 보스 24 : 반사면영역
25 : 감쇠면영역 30 : 발광소자
40 : 광센서 50 : 지지부
52 : 하우징 54 : 편심단
56 : 베어링 60 : 컨트롤러
70 : 진동감지센서

Claims (5)

1. 원통 형상으로 이루어지고 양쪽 끝부분에 샤프트가 각각 구비되는 롤러와,
   상기 샤프트에 각각 일체로 구비되어 샤프트와 동심으로 회전되고 회전반경에 따라 반사되는 빛의 양이 증가 또는 감소하는 한 쌍의 반사부와,
   상기 샤프트에 지지되고 상기 반사부의 일정 위치를 향해 각각 빛을 조사하는 한 쌍의 발광소자와,
   상기 샤프트에 지지되고 상기 반사부에서 반사되는 빛을 각각 검출하는 한 쌍의 광센서와,
   상기 샤프트와 상대 회전가능하게 결합 설치되고 상기 발광소자와 광센서를 지지하는 한 쌍의 지지부와,
   상기 발광소자에 전원을 인가하며 상기 광센서가 검출하는 빛으로 상기 롤러의 이상 유무를 판단하는 컨트롤러를 포함하는 롤러의 이상 진단 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사부는,
   상기 샤프트의 주위 둘레를 따라 빛을 반사하는 반사면영역과 빛을 감쇠하는 감쇠면영역을 구비하며, 상기 반사면영역 또는 감쇠면영역은 회전반경이 커질수록 영역이 점차 확장 또는 축소되게 형성하는 롤러의 이상 진단 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 샤프트와 동일 축선상에 설치되고 상기 샤프트와 상대 회전가능하게 결합되는 하우징과, 상기 하우징의 한쪽 끝부분에 설치되고 상기 발광소자와 광센서가 장착되는 편심단을 포함하는 롤러의 이상 진단장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 샤프트 외면과 하우징 내면 사이에 설치되는 베어링을 더 포함하는 롤러의 이상 진단장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 편심단에 장착되는 진동감지센서를 더 포함하는 롤러의 이상 진단장치.

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