KR20230028262A - 가이드 장치 및 이를 포함하는 기계 시스템 - Google Patents

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KR20230028262A
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피에릭 파발리에
패브리스 프로스트
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이드러메까니끄 에 프러뜨망
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Abstract

본 발명은 슬라이딩 마찰 접촉으로 결합 부품(2)을 수용하기 위한 마찰면(22)이 제공되는 금속 구성 요소(20); 마찰면(22)의 마모의 또는 마찰면(22)과 결합 부품(2) 사이의 유격의 감지 시스템(30) - 감지 시스템(30)은 하나 이상의 센서(32)를 포함함 - ; 및 감지 시스템(30)에 연결되고, 마모 또는 유격에 관한 정보를 가이드 장치(10) 외부로 전송하도록 구성된 무선 통신 시스템(40)을 포함하는, 가이드 장치(10)에 관한 것이다.

Description

가이드 장치 및 이를 포함하는 기계 시스템
본 발명은 금속 구성 요소, 감지 장치 및 무선 통신 장치를 포함하는 가이드 장치에 관한 것이다. 본 발명의 분야는 슬라이딩 마찰 접촉으로 움직이는 부분을 가이드하기 위한 장치의 분야이다.
본 발명에 따른 가이드 장치는 예를 들어 건설 기계의 관절을 형성하는 차축을 가이드하기 위한 부시 유형이다.
기계에 장착된 장치는 높은 기계적 응력을 받는다. 비용이 많이 드는 가동 중지 시간을 방지하기 위해 예방적 및 예측적 유지보수 솔루션이 마련되어 있다.
본 발명의 목적은 예측 유지보수 작업을 수행할 수 있게 하는 가이드 장치를 제안하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 요지는 다음을 포함하는 가이드 장치에 관한
것이다.
슬라이딩 마찰 접촉으로 결합 부품을 수용하기 위한 마찰면이 제공되는 금속 구성 요소;
마찰면의 마모의 또는 마찰면과 결합 부품 사이의 유격의 감지 시스템 - 상기 시스템은 하나 이상의 센서를 포함함 - ; 및
감지 시스템에 연결되고 마모 또는 유격에 관한 정보를 가이드 장치 외부로 전송하도록 구성된 무선 통신 시스템을 포함한다.
따라서, 본 발명은 중대한 오작동 전에 이를 교체하기 위해 장치가 금속 마찰 구성 요소의 마모 또는 유격 수준을 통신할 수 있게 한다.
본 발명의 다른 유리한 특징에 따르면, 개별적으로 또는 조합하여:
금속 구성 요소는 방사상 두께가 최소 5밀리미터인 환형 부시로 형성된다.
금속 구성 요소는 방사상 두께가 최대 15밀리미터인 환형 부시로 형성된다.
가이드 장치는 마찰면에 배치된 윤활제를 포함한다.
마찰면은 윤활제 저장고 역할을 하는 작업구(workings)를 포함한다.
작업구는 공동을 포함한다.
작업구는 홈을 포함한다.
감지 시스템은 금속 구성 요소의 중심 축을 중심으로 적어도 3°의 각도 범위에 걸쳐 마찰면의 마모를 감지하도록 구성된다.
감지 시스템은 중심 축에 대한 마모를 360°감지하도록 구성된다. 이 경우, 가이드 장치와 그것의 결합 부품을 장착하는 작업자는 감지 시스템이 올바른 방향인지 확인할 필요가 없다. 실제로 최대 하중 영역은 반드시 각도 감지 범위 내에 있다. 따라서 장치의 조립이 간단해진다.
감지 시스템은 중심 축을 중심으로 분포되어 있고 적어도 120°의 각도 범위에 걸쳐 마모 감지를 보장하는 복수의 센서로 구성된다.
센서는 복수의 각도 범위에 걸쳐 마모 감지를 보장한다.
센서는 중심 축을 중심으로 360°에 걸쳐 분포한다.
감지 시스템은 중심 축을 중심으로 120°에 걸쳐 분포된 3개의 센서를 포함한다.
감지 시스템은 중심 축을 중심으로 90°에 걸쳐 분포된 4개의 센서를 포함한다.
감지 시스템은 최소 3°의 단일 각도 범위에 걸쳐, 즉 단일 각도 방향에서 마모를 감지하도록 구성된다. 이 경우 가이드 장치와 그것의 결합 부품을 장착하는 작업자는 최대 하중 영역과 일치하는 감지 각도 범위로 감지 시스템의 방향이 올바른지 확인해야 한다. 이 장치는 더 간단하고 저렴하지만 조립에는 더 많은 정밀도가 필요하다.
감지 시스템은 적어도 60°, 바람직하게는 적어도 120°의 각도 범위에 걸쳐 마모를 감지하도록 구성된다. 이것은 장치 비용, 감지 정확도 및 조립 정확도 사이에서 좋은 절충안을 제공한다.
감지 시스템은 단일 센서로 구성되어 적어도 3°의 각도 범위에 걸쳐 마찰면의 마모 감지를 보장한다.
감지 시스템은 적어도 60°의 각도 범위에 걸쳐 마모 감지를 보장하는 복수의 센서를 포함한다. 센서는 60°의 단일 각도 범위 또는 더 제한된 범위에 걸쳐 배치될 수 있다.
센서 또는 센서들은 부시의 하나의 종방향 측면 또는 2개의 종방향 측면에만 배치되며, 각각의 종방향 측면은 환형 부시의 길이의 최대 2/5에 걸쳐 규정된다.
각각의 종방향 측면은 환형 부시의 길이의 1/3에 걸쳐 규정된다.
센서 또는 센서들은 부시의 하나의 종방향 측면에만 배치된다.
센서 또는 센서들은 부시의 2개의 종방향 측면에 걸쳐 분포된다.
센서 또는 각각의 센서는 일 단부가 마찰면 아래 주어진 깊이에 배치된 적어도 하나의 전도성 와이어를 포함한다.
감지 시스템은 마찰면의 서로 다른 마모 임계값을 감지하도록 구성된다.
센서 또는 각각의 센서는 마찰면 아래 서로 다른 깊이에 배치된 단부를 갖는 여러 전도성 와이어를 포함한다.
각 센서는 중심 축에 대한 각도 위치를 인덱싱하기 위한 수단을 포함한다.
각 센서는 마찰면을 따라 축방향 위치를 인덱싱하기 위한 수단을 포함한다.
각 센서는 마찰면에 대해 방사상 위치를 인덱싱하기 위한 수단을 포함한다.
센서 또는 각각의 센서는 마찰면과 대향면 사이의 금속 구성 요소를 관통하는 오리피스에 수용된 원통형 외피를 포함한다.
방사상 인덱싱 수단은 센서의 원통형 외피에 형성된 칼라를 포함한다.
감지 시스템은 한편으로는 마찰면 반대쪽 금속 구성 요소의 표면에 형성된 환형 홈에 배치되고 다른 한편으로는 각각의 센서 및 무선 통신 시스템에 연결되는 전도성 스트립을 포함한다.
통신 시스템은 총 두께가 10밀리미터보다 큰 금속 구성 요소를 통해 정보를 전송하도록 구성된 송신기를 포함한다.
본 발명의 요지는 또한 전술한 바와 같은 적어도 하나의 가이드 장치, 및 마찰면과 슬라이딩 마찰 접촉, 바람직하게는 진동과 함께 슬라이딩 마찰로 장착된 결합 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 단지 비제한적인 예로서 주어지고 첨부된 도면을 참조하여 이루어진 다음의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다:
도 1은 가이드 장치 및 장치에 장착된 차축을 포함하는 본 발명에 따른 기계 시스템의 사시도이다.
도 2는 장치의 방사상 측면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따른 단면이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따른 단면이다.
도 5는 도 4의 상세 V의 확대도이다.
도 6은 도 4와 유사한 단면으로 양쪽에 센서가 있는 가이드 장치의 변형을 도시한다.
도 1 및 도 5는 본 발명에 따른 가이드 부시(10) 및 장치(10)에 장착된 차축(2)을 포함하는 본 발명에 따른 기계 시스템(1)을 도시한다. 단순화를 위해 차축(2)은 두 개의 파선으로 표시된다. 장치(10)는 슬라이딩 마찰 접촉으로, 특히 진동과 함께 슬라이딩으로 차축(2)을 가이드하도록 설계되었다.
진동 운동은 중심 축을 중심으로 앞뒤로의 불완전한 회전에 해당한다. 차축(2)이 장치(10)에서 진동하거나 장치(10)가 차축(2) 주위에서 진동한다. 두 경우 모두 장치(10)에 가해지는 하중은 특정 각도 위치에 해당하는 최대 하중 영역을 규정한다.
장치(10)와 차축(2) 사이의 마찰 계면에 윤활제, 바람직하게는 그리스가 배치된다.
장치(10)는 금속 마찰 구성 요소(20), 감지 시스템(30) 및 무선 통신 시스템(40)을 포함한다.
금속 구성 요소(20)는 내부 표면(22)과 원통형 프로파일을 갖는 외부 표면(23)이 제공된 환형 부시(21)에 의해 형성된다. 내부 표면(22)은 슬라이딩 마찰 접촉으로 차축(2)을 수용하도록 의도된 마찰면을 구성한다. 유리하게는, 표면(22)은 윤활유 저장소로서 작용하는 작업구를 포함할 수 있다. 작업구는 캐비티, 홈 및/또는 다른 유형의 작업구를 포함할 수 있다.
표면(22, 23)은 부시(21)를 관통하는 오리피스(26)를 통해 연결된 중앙 부분의 환형 홈(24, 25)을 포함한다. 요소(24, 25, 26)가 표면(22)을 윤활하기 위한 수단을 구성한다. 변형예에서, 예를 들어 차축 또는 측면에 의한 윤활의 경우, 부시(21)에는 요소(24, 25, 26)가 없을 수 있다. 표면(22)을 윤활하기 위한 수단은 의도된 용도에 적합한 임의의 유형일 수 있다.
표면(23)은 홈(25)의 일측에 형성된 환형 홈(27)을 포함한다. 표면(22, 23)은 홈(27)의 경계에서 부시(21)를 관통하는 오리피스(28)를 통해 연결된다. 요소(27, 28)는 감지 시스템(30)을 수용하기 위한 수단을 구성한다. 변형에서, 부시(21)에 요소(24, 25, 26)가 없다면, 요소(27, 28)는 중앙에 배치될 수 있다.
다른 변형예에 따르면, 홈(27)은 중앙 부분에 배치될 수 있다. 다른 변형에 따르면, 홈(27)은 중앙 부분에 배치될 수 있고, 오리피스(28)는 측면(29)에 배치된다.
부시(21)의 종방향에서, 중앙부와 중앙부를 둘러싸는 2개의 종방향 측면(29)을 구별할 수 있다. 각 종방향 측면(29)은 부시(21) 길이의 최대 2/5에 걸쳐 규정된다. 바람직하게는, 각각의 종방향 측면(29)은 부시(21) 길이의 1/3에 걸쳐 규정된다.
부시(21)의 두께는 예상되는 용도에 따라 다르다. 부시(21)는 5 내지 15밀리미터 또는 그 이상의 범위의 두께를 가질 수 있다. 이 두께는 측면(29)에 형성된 숄더를 제외하고 마찰면(22)의 기능적 범위에 걸쳐 규정된다.
감지 시스템(30)은 마찰면(22)의 마모를 감지하도록 구성된다. 대안으로서, 감지 시스템(30)은 마찰면(22)과 차축(2)의 표면 사이의 유격을 감지하도록 구성될 수 있다.
감지 시스템(30)은 전도성 스트립(31), 전도성 와이어(33)를 통해 스트립(31)에 연결된 복수의 센서(32) 및 시스템(30)을 시스템(40)에 연결하도록 된 커넥터(34)를 포함한다. 스트립(31)은 와이어(33)를 포함하는 전도성 와이어의 층으로 구성된다. 커넥터(34)는 전력 손실에 관한 정보를 마모 깊이 정보로 변환하도록 구성된 전자 칩을 포함할 수 있다. 대안으로서, 커넥터(34)는 스트립(31)에 속하는 단순한 와이어를 포함할 수 있다.
전도성 스트립(31)은 금속 구성 요소(20)의 외부 표면(23)에 형성된 환형 홈(27)에 배치된다. 전도성 스트립(31)은 한편으로는 전도성 와이어(33)를 통해 각 센서(32)에 연결되고 다른 한편으로는 커넥터(34)를 통해 무선 통신 시스템(40)에 연결된다.
도면의 예에서, 감지 시스템(30)은 구성 요소(20)의 중심 축(X20)을 중심으로 90°에 걸쳐 분포된 4개의 센서(32)를 포함한다. 따라서 감지 시스템(30)은 중심 축(X20)을 중심으로 360°의 각도 범위에 걸쳐 마모 감지를 보장한다.
유리하게는 센서(32)는 중앙 부분 위로 튀어나오지 않고 부시(21)의 종방향 측면(29)에만 배치된다. 실제로 기계 시스템(1)이 작동 중일 때, 기계적 응력은 일반적으로 부시(21)의 측면(29)에 집중된다.
중앙 부분이 아닌 측면(29)에 센서(32)를 배치하면, 시스템(1)이 심각한 오작동을 겪기 전에 마모 감지 및 예측 유지보수 작업을 수행할 가능성이 향상된다.
각각의 센서(32)는 각각 마찰면(22) 아래 주어진 깊이에 배치된 일 단부를 갖는 복수의 전도성 와이어(35, 36, 37)를 포함한다. 전도성 와이어(35, 36, 37)의 마모는 표면(22)의 마모의 함수이다. 전도성 와이어(35, 36, 37)의 단부는 마찰면(22) 아래에서 서로 다른 깊이에 배치된다. 전도성 와이어(35, 36, 37)의 연속적인 마모는 서로 다른 임계값에 따라 마찰면(22)의 점진적인 마모와 연결된다. 따라서, 감지 시스템(30)은 마찰면(22)의 상이한 마모 임계값을 감지하도록 구성된다.
각각의 센서(32)는 마찰면(22)과 외부 표면(23) 사이의 금속 구성 요소(20)을 관통하는 오리피스(28)에 수용된 원통형 외피(38)를 포함한다. 이 외피(38)는 센서(32)의 각도 및 축 위치를 인덱싱하기 위한 수단을 구성한다. 각도 및/또는 축 방향 인덱싱 수단을 형성하기 위한 다른 솔루션이 고려될 수 있다. 오리피스(28)에 수용된 외피(38)는 구현하기에 간단한 솔루션이라는 장점이 있다.
바람직하게는, 각각의 센서(32)는 마찰면(22)에 대한 방사상 위치를 인덱싱하기 위한 수단을 포함한다. 예로서, 방사상 인덱싱 수단은 센서(32)의 원통형 외피(38)에 형성된 칼라(39)를 포함할 수 있다. 방사형 인덱싱 수단을 형성하기 위한 다른 해결책이 고려될 수 있으며, 이는 와이어(35, 36, 37)가 표면(22)에 대해 올바른 깊이에 위치하도록 보장할 수 있다.
무선 통신 시스템(40)은 감지 시스템(30)에 연결되고, 마모 또는 유격에 관한 정보를 가이드 장치(10) 외부로 전송하도록 구성된다.
시스템(40)은 무선 신호를 모든 방향으로 전송하는 송신기(42)를 포함한다. 장치(40)가 폐쇄된 환경에 배치되는 경우, 송신기(42)는 총 두께가 10밀리미터를 초과하는 금속 구성 요소를 통해 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 실제로, 신호는 환경의 일부를 통해 부시(21) 부근에 배치된 외부 판독기로 축 방향으로 전송될 수 있다.
구체적인 실시예에 따르면 송신기(42)는 RFID 칩으로 구성될 수 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 기술이 사용될 수 있다.
또한, 통신 시스템(40)은 감지 시스템(30)에 전력을 공급하기 위한 에너지원을 포함할 수 있다.
도 6은 2개의 종방향 측면(29)에 배치되지만 중앙 부분에는 배치되지 않는 센서(32)를 포함하는 가이드 장치(10)의 변형을 도시한다. 장치(10)는 조작자가 그 방향에 주의를 기울이지 않고도 두 방향으로 유리하게 장착될 수 있다. 이 구성은 두 측면(29) 사이의 기계적 응력 분포가 비대칭인 경우에도 유용하다. 바람직하게는, 통신 시스템(40)은 각각의 측면에 하나씩, 2개의 송신기(42)를 포함한다. 이는 센서(32)와 방출기(42) 사이의 연결을 용이하게 하고, 방출기(42)가 장치(10) 부근에 배치된 외부 판독기에 항상 근접하도록 보장한다.
또한, 장치(1)는 청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 도 1 내지 도 6의 것과 다른 형태를 가질 수 있다. 또한, 위에서 언급한 다양한 실시예 및 변형의 기술적 특징은 전체적으로 또는 부분적으로만 결합될 수 있다. 따라서, 장치(10)는 비용, 기능 및 성능 면에서 적응될 수 있다.

Claims (10)

  1. 가이드 장치(10)로서:
    슬라이딩 마찰 접촉으로 결합 부품(2)을 수용하기 위한 마찰면(22)이 제공되는 금속 구성 요소(20);
    마찰면(22)의 마모 또는 마찰면(22)과 결합 부품(2) 사이의 유격 감지 시스템(30) - 감지 시스템(30)은 하나 이상의 센서(32)를 포함함 - ; 및
    감지 시스템(30)에 연결되고, 마모 또는 유격에 관한 정보를 가이드 장치(10) 외부로 전송하도록 구성된 무선 통신 시스템(40)을 포함하는, 가이드 장치(10).
  2. 청구항 1에 있어서, 마찰면(22)에 배치된 윤활제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 장치(10).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 마찰면(22)은 윤활제 저장소 역할을 하는 작업구(workings)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 장치(10).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 감지 시스템(30)은 금속 구성 요소(20)의 중심 축(X20)을 중심으로 적어도 3°의 각도 범위에 걸쳐 마찰면(22)의 마모를 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가이드 장치(10).
  5. 청구항 4에 있어서, 감지 시스템(30)은 적어도 3°의 각도 범위에 걸쳐 마찰면(22)의 마모 감지를 보장하는 단일 센서(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 장치(10).
  6. 청구항 4에 있어서, 감지 시스템(30)은 금속 구성 요소(20)의 중심축(X20)을 중심으로 분포된 복수의 센서(32)를 포함하고, 적어도 60°의 각도 범위에 걸쳐, 바람직하게는 360°의 각도 범위에 걸쳐 마모 감지를 보장하는 것을 특징으로 하는 가이드 장치(10).
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 센서 또는 센서들(32)은 금속 구성 요소(20)의 하나의 종방향 측면(29) 또는 2개의 종방향 측면(29)에만 배치되고, 각각의 종방향 측면(29)은 환형 부시(21) 길이의 최대 2/5에 걸쳐 규정되는 것을 특징으로 하는 가이드 장치(10).
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 금속 구성 요소(20)는 적어도 5밀리미터의 반경 방향 두께를 갖는 환형 부시(21)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드 장치(10).
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 금속 구성 요소(20)는 최대 15밀리미터의 반경 방향 두께를 갖는 환형 부시(21)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드 장치(10).
  10. 기계 시스템(1)으로서, 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 가이드 장치(10) 및 마찰면(22)과 슬라이딩 마찰 접촉, 바람직하게는 진동과 함께 슬라이딩 마찰 접촉으로 장착된 결합 부품(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 시스템(1).
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