KR20220002407U

KR20220002407U - 산업 설비를 대상으로 하는 진동센서모듈

Info

Publication number: KR20220002407U
Application number: KR2020210001015U
Authority: KR
Inventors: 최민호
Original assignee: 주식회사 씨에스
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-10-07
Also published as: KR200496425Y1

Abstract

본 명세서는 산업 설비를 대상으로 하는 진동센서모듈을 개시한다. 본 고안의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 진동센서가 구비된 PCB 보드(20)가 내장된 모듈 본체(10); 및 상기 모듈 본체(10)에 결합되며 저면 중앙에 볼트(51)가 일체로 구비된 베이스판(50);을 포함하는 진동센서모듈이 제공된다.

Description

산업 설비를 대상으로 하는 진동센서모듈{A vibration sensor module for industrial equipment}

본 고안은 진동센서모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 풍력발전기와 같은 산업 설비에 설치되어 각종 데이터를 감지하는 용도로 사용되는 진동센서모듈유닛에 관한 것이다.

여러 분야의 산업 설비에는 공정 자동화, 고장 진단, 환경 모니터링 등의 다양한 목적으로 각종 센서들이 이용된다.

산업 설비용으로 사용되는 센서들의 종류도 매우 다양할 뿐만 아니라 센서들을 산업 설비에 장착하는 방식들 또한 매우 다양하다.

산업 설비를 제조하는 단계에서 그에 장착되는 센서들의 경우 그에 대한 장착 구조가 미리 설계되어 제공되지만, 설비 제조 단계에서 예정되지 않았던 새로운 목적으로 해당 설비에 센서들을 추가적으로 장착할 필요가 있는 경우 그 장착은 작업자의 노하우에 의존하여 주먹구구 식으로 진행되는 것이 일반적이다.

이러한 방식에서는 작업 능률이 매우 떨어질 뿐만 아니라 장착의 견고함도 충분치 못한 경우가 많다.

본 고안은 전술한 종래기술의 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 산업 설비에 추가적으로 설치되는 센서들을 능률적으로 그리고 안정적으로 장착할 수 있는 방안을 제시하는 데에 주된 목적이 있다.

본 고안은 하나 이상의 진동센서가 구비된 PCB 보드(20)가 내장된 모듈 본체(10); 및 상기 모듈 본체(10)에 결합되며 저면 중앙에 볼트(51)가 일체로 구비된 베이스판(50);을 포함하는 진동센서모듈을 제공한다.

상기 베이스판(50)의 상면 및 저면에 또는 모듈 본체(10)의 하부 케이스(11)의 저면에 점액제가 도포될 수 있다.

상기 모듈 본체(10)는 복수의 볼트(43)를 통해 상호 결합되는 하부 케이스(11) 및 상부 케이스(12)를 포함하며, 상기 하부 케이스(11)에는 상기 PCB 보드(20)가 장착되는 복수의 보스(34)가 구비되며, 상기 복수의 볼트(43)가 상기 복수의 보스(34) 및 상기 PCB 보드(20)를 관통함으로써 상기 PCB 보드(20)가 상기 복수의 보스(34)에 고정될 수 있다.

본 고안에 의하면, 베이스판(50)에 볼트(51)가 구비되어 있어서 기어 하우징, 발전기 등의 설치 대상물에 진동센서모듈을 쉽게 설치할 수 있다. 구체적으로, 설치 대상물의 외측면에 볼트(51)의 체결을 위한 암나사공을 형성한 후 여기에 볼트(51)를 통해 베이스판(50)을 손쉽게 설치할 수 있다. 베이스판(50)을 설치 대상물에 설치한 후 그 베이스판(50)에 모듈 본체(10)를 조립할 수도 있고, 모듈 본체(10)가 미리 조립된 상태에서 베이스판(50)을 설치 대상물에 설치하는 것도 가능하다.

본 고안에 의하면, 베이스판(50)이 사용된 경우 그 상면 및 저면에 점액제를 도포하거나 대안적으로 베이스판(50)이 사용되지 않는 경우 하부케이스(11)의 저면에 점액제를 도포함으로써 진동센서모듈이 설치되는 대상 부품으로부터 진동값을 보다 정확하게 감지해낼 수 있다.

본 고안에 의하면, PCB 보드(20)의 장착을 위한 별도의 체결부재를 구비하지 않고, 하부케이스(11)와 상부케이스(12)의 결합에 사용되는 복수의 볼트(43)를 통해 PCB 보드(20)가 보스(44)에 고정되므로 모듈 본체(10)의 구조가 간단해지며, 조립 과정이 단순화될 수 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 진동센서모듈을 보이는 도면이다.
도 2는 도 1의 진동센서모듈을 투시하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 진동센서모듈을 커버케이스 제거 상태로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 진동센서모듈을 커버케이스 및 PCB 보드 제거 상태로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 진동센서모듈의 정면 및 저면을 보이는 도면이다.
도 6은 도 1의 진동센서모듈 내부에 장착되는 PCB 보드의 시스템 구성을 보이는 도면이다.

이하에서는 도면들을 참조하면서 본 고안의 실시예들에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 진동센서모듈을 보이는 도면이고, 도 2는 도 1의 진동센서모듈을 투시하여 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1의 진동센서모듈을 커버케이스 제거 상태로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 진동센서모듈을 커버케이스 및 PCB 보드 제거 상태로 나타낸 도면이며, 도 5는 도 1의 진동센서모듈의 정면 및 저면을 보이는 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 진동센서모듈은 풍력발전기와 같은 산업 설비에 장착되어 고장 유무 등의 모니터링을 위한 데이터를 수집하기 위한 센서모듈로서, 모듈 본체(10) 및 그 하측에 결합되는 베이스판(50)을 포함한다.

모듈 본체(10)는 내부 수용 공간을 가진 박스 형상으로 제작된다. 모듈 본체(10)는 대략적으로 직육면체 형상을 가지며, 다른 형상으로 제작될 수도 있다.

모듈 본체(10)는 하부케이스(11), 상부케이스(12), 커넥터(13) 및 PCB 보드(20)를 포함한다.

하부케이스(11)는 모듈 본체(10) 내의 수용 공간을 제공하며 상부케이스(12)는 그 공간을 개폐하는 커버에 해당한다.

도 3을 참조하면, 하부케이스(11)와 상부케이스(12)는 복수의 볼트(43)를 통해 상호 결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 볼트(43)는 4개 구비된다. 도 4에 도시된 바와 같이 하부케이스(11)에는 그 저면으로부터 위로 돌출 형성된 4개의 보스(44)가 구비되며, 이 보스(44)를 통해 볼트(43)가 하부케이스(11)의 저면 측으로부터 상부케이스(12) 측으로 체결된다.

도 4를 참조하면, 하부케이스(11)의 상단 테두리에는 오링홈(11a)이 형성된다. 오링홈(11a)에 직경 2.5 mm 규격의 오링(미도시)가 삽입됨으로써 하부케이스(11)와 상부케이스(12) 사이의 틈새가 완전히 차단된다. 따라서 모듈 본체(10) 안으로 습기, 먼지가 침투할 수 없다. 이와 같이 본 고안의 진동센서모듈은 방수/방진의 구조적 특성을 갖는다.

도 4를 참조하면, 하부케이스(11)에는 커넥터(13)가 구비된다. 커넥터(13)는 전원 공급 및 데이터 전송을 위한 케이블의 연결을 위한 구성이다. 커넥터(13)와 하부케이스(11) 사이에 틈새가 있는 경우 습기, 먼지가 모듈 본체(10) 안으로 침투할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 커넥터(13)에는 고무링(미도시)이 구비된다. 본 고안에서는 전술한 오링(미도시)과 함께 고무링(미도시)이 구비됨으로써 완전한 방수, 방진 구조가 구현된다.

하부케이스(11)와 상부케이스(12)는 플라스틱 재질을 수 있다. 이 경우 예로써 ABS가 적합하게 적용될 수 있다. 대안적으로 하부케이스(11)와 상부케이스(12)는 메탈 재질일 수 있다. 이 경우 예로써 알루미늄이 적합하게 적용될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, PCB 보드(20)는 모듈 본체(10) 내부에 구비된다.

PCB 보드(20)는 도 4에 도시된 전술한 4개의 보스(44) 위에 설치된다. PCB 보드(20)의 장착을 위한 별도의 체결부재를 구비하지 않고, 하부케이스(11)와 상부케이스(12)의 결합에 사용되는 전술한 복수의 볼트(43)를 통해 PCB 보드(20)가 4개의 보스(44)에 장착된다. 이와 같이 PCB 보드(20)의 장착을 위한 별도의 체결부재가 없어도 되기 때문에 모듈 본체(10)의 구조가 간단해지며, 조립 과정이 단순화된다.

PCB 보드(20)의 시스템 구성에 대해서는 후술하기로 한다.

베이스판(50)은 모듈 본체(10)를 설치 대상물에 편리하게 장착하기 위한 부품이다. 예를 들어 모듈 본체(10)는 풍력발전기 내의 기어 하우징, 발전기 등의 부품에 장착될 수 있는데, 모듈 본체(10)에 베이스판(50)이 부착되어 있어서 이를 통해 모듈 본체(10)가 설치 대상물에 손쉽게 장착될 수 있다.

베이스판(50)은 복수의 볼트(41)를 통해 모듈 본체(10)와 결합된다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 3개의 볼트(41)가 적용되었는데 볼트(41)의 개수는 4개 등으로 변경될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 베이스판(50)은 대략 직사각판 형상으로 구비될 수 있다.

베이스판(50)은 메탈 소재로 구비됨이 바람직하다. 예로써 베이스판(50)은 알루미늄 소재로 제작될 수 있다.

도 5를 참조하면, 베이스판(50)의 저면 중앙에는 볼트(51)가 일체로 구비되어 있다. 베이스판(50)에 볼트(51)가 구비되어 있어서 기어 하우징, 발전기 등의 설치 대상물에 베이스판(50)을 쉽게 설치할 수 있다. 구체적으로, 설치 대상물의 외측면에 볼트(51)의 체결을 위한 암나사공을 형성한 후 여기에 볼트(51)를 통해 베이스판(50)을 손쉽게 설치할 수 있다. 베이스판(50)을 설치 대상물에 설치한 후 그 베이스판(50)에 모듈 본체(10)를 조립할 수도 있고, 모듈 본체(10)가 미리 조립된 상태에서 베이스판(50)을 설치 대상물에 설치하는 것도 가능하다.

이러한 베이스판(50)는 설치 대상물의 외측면이 평평하지 않고 곡면으로 이루어진 경우 특히 유용하다. 모듈 본체(10)의 바닥은 평평하기 때문에 외측면이 곡면으로 이루어진 설치 대상물에 설치하기가 쉽지 않지만, 본 고안의 경우 모듈 본체(10)의 저면에 부착되는 베이스판(50)을 통해 외측면이 곡면인 설치 대상물에 모듈 본체(10)를 간편하게 장착할 수 있다.

설치 대상물의 외측면에 평평한 경우 베이스판(50)이 사용되지 않고 모듈 본체(10)가 설치 대상물에 직접 장착될 수 있다. 이러한 경우 전술한 볼트(41)를 통해 모듈 본체(10)를 설치 대상물에 장착할 수 있으며, 이 경우 설치 대상물에는 볼트(41)의 체결을 위한 암나사공을 내게 된다.

베이스판(50)이 사용된 경우 그 상면 및 저면에는 점성이 큰 점액제가 도포될 수 있다. 대안적으로 베이스판(50)이 사용되지 않는 경우 하부케이스(11)의 저면에 점액제가 도포될 수 있다.

이러한 점액제 도포를 통해 진동센서모듈을 통해 그것이 설치되는 대상 부품으로부터 진동값을 보다 정확하게 감지해낼 수 있다.

도 6은 도 1의 진동센서모듈 내부에 장착되는 PCB 보드(20)의 시스템 구성을 보이는 도면이다. 이를 참조하여 PCB 보드(20)의 시스템 구성을 설명하면 다음과 같다.

PCB 보드(20)에는 2개의 전원 커넥터(21, 22)가 제공된다. 제1 전원 커넥터(21)를 통해 12V의 전압을 인가받을 수 있고 제2 전원 커넥터(22)를 통해 5V의 전압을 인가받을 수 있다. 각 전원 커넥터(21, 22)에는 EMI 필터(23, 24)가 구비되며, EMI 필터(23, 24)는 전원 노이즈를 제거하는 역할을 한다.

PCB 보드(20)에는 전원 컨버터(25, 26)가 구비된다. 제1 전원 컨버터(25)는 제1 전원 커넥터(21)에 인가된 12V의 전압을 5V로 변압하며, 제2 전원 컨버터(26)는 제1 전원 컨버터(25) 또는 제2 전원 커넥터(22)로부터 제공되는 5V의 전압을 3.3V로 변압한다.

PC 보드(20)에는 전압 공급부(27, 28)가 구비된다. 보조 전압 공급부(27)는 제2 전원 컨버터(26)가 제공하는 3.3V의 전압을 1.8V로 변압하여 1.8V의 전압을 사용하는 센서에 제공한다. 메인 전압 공급부(28)는 제2 전원 컨버터(26)로부터 3.3V의 전압을 받아 이를 MCU(29)에 공급한다.

PCB 보드(20)에는 MCU(29)가 구비된다. MCU(29)는 모든 전원 및 인터페이스 통신을 제어하는 중앙처리장치이다.

PCB 보드(20)에는 메모리장치(30) 및 프로그램 다운로드 인터페이스(31)가 구비된다. 메모리장치(30)는 센서들로부터 읽혀진 데이터들을 저장하는 보조기억장치이며, 프로그램 다운로드 인터페이스(31)는 MCU(29)의 동작에 필요한 프로그램 소프트웨어를 다운로드 또는 수정하기 위한 인터페이스이다.

PCB 보드(20)에는 무선 통신부(32)가 구비된다. 무선 통신부(32)는 센서들로부터 읽혀진 데이터들을 무선으로 서버 또는 PC와 같은 외부기기에 전송한다. 전술한 바와 같이 종래의 센서모듈들에 의해 획득된 데이터들이 데이터 로거를 통해 수집되는 것이 일반적이나, 본 고안에 의하면 센서모듈(10)에 무선 통신부(32)가 구비되어 있어서 서버 또는 PC와 같은 외부기기에 직접 전송될 수 있다. 물론 본 고안에 따른 센서모듈(10)을 데이터 로거에 케이블을 통해 연결하여 데이터 로거를 통해 센서 데이터를 수집하는 것도 가능하다.

PCB 보드(20)에는 하나 이상의 진동센서(33, 34, 35)가 구비된다. PCB 보드(20)에는 복수의 센서인터페이스(미도시)가 제공되며, 이러한 센서인터페이스에 센서가 1개 이상 탑재된다. 복수의 센서인터페이스는 여러 종류의 센서가 탑재될 수 있도록 둘 이상의 통신인터페이스를 제공한다. 예를 들어 3개의 센서인터페이스가 구비되는 경우, 제1 센서인터페이스는 SPI 통신인터페이스를 제공하고, 제2 센서인터페이스는 I2C 통신인터페이스를 제공하고, 제3 센서인터페이스는 SPI 및 I2C 통신인터페이스를 제공하는 것일 수 있다. 이와 같이, 본 고안에 따르면 PCB 보드(20)에 2종 이상의 통신인터페이스를 제공하는 복수의 센서인터페이스가 제공되므로, 한 가지 통신인터페이스에 국한된 센서가 탑재될 수 있는 것이 아니라 본 고안이 제공하는 복수의 통신인터페이스에 매칭되는 여러 종류의 센서들이 탑재되어 사용될 수 있다.

10 : 모듈 본체
11 : 하부 케이스
12 : 상부 케이스
13 : 커넥터
20 : PCB 보드
50 : 베이스판
51 : 볼트

Claims

하나 이상의 진동센서가 구비된 PCB 보드(20)가 내장된 모듈 본체(10); 및
상기 모듈 본체(10)에 결합되며 저면 중앙에 볼트(51)가 일체로 구비된 베이스판(50);을 포함하는
진동센서모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스판(50)의 상면 및 저면에 또는 모듈 본체(10)의 하부 케이스(11)의 저면에 점액제가 도포되는
진동센서모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 모듈 본체(10)는 복수의 볼트(43)를 통해 상호 결합되는 하부 케이스(11) 및 상부 케이스(12)를 포함하며, 상기 하부 케이스(11)에는 상기 PCB 보드(20)가 장착되는 복수의 보스(34)가 구비되며, 상기 복수의 볼트(43)가 상기 복수의 보스(34) 및 상기 PCB 보드(20)를 관통함으로써 상기 PCB 보드(20)가 상기 복수의 보스(34)에 고정되는
진동센서모듈.