WO2024071598A1 - 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법 - Google Patents

차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법 Download PDF

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WO2024071598A1
WO2024071598A1 PCT/KR2023/009281 KR2023009281W WO2024071598A1 WO 2024071598 A1 WO2024071598 A1 WO 2024071598A1 KR 2023009281 W KR2023009281 W KR 2023009281W WO 2024071598 A1 WO2024071598 A1 WO 2024071598A1
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differential pressure
cylinder
section
backward
collected
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PCT/KR2023/009281
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이영규
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주식회사 아이티공간
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/06—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor involving features specific to the use of a compressible medium, e.g. air, steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type

Definitions

  • the present invention relates to a method for predictive maintenance of a cylinder using differential pressure, and more specifically, to a method for supplying the internal pressure of the cylinder and the hydraulic or pneumatic pressure supplied from a normal pressure device to the cylinder during the operation section in which the rod of the cylinder moves forward and backward. Detects the differential pressure between the internal pressures of the main pipe, collects the differential pressure waveform for the operating section, sets a threshold based on the collected waveform information, and then the differential pressure waveform collected from the cylinder operating in real time exceeds the threshold.
  • This relates to a predictive maintenance method for cylinders using differential pressure that can prevent enormous losses due to cylinder failure by providing an alarm when abnormal signs in the cylinder are suspected and guiding maintenance and replacement of the cylinder at an appropriate time.
  • dozens or hundreds of cylinders are installed in a large-scale equipment factory and operate in conjunction with each other to continuously perform tasks such as pressurizing and transporting materials. If any one cylinder among the many cylinders fails, the equipment may be damaged. A catastrophic situation may arise where the operation is completely halted.
  • the present invention was proposed to solve all the problems described above, and its purpose is to supply the internal pressure of the cylinder and the hydraulic or pneumatic pressure supplied from a normal pressure device to the cylinder during the operation section in which the rod of the cylinder moves forward and backward.
  • the differential pressure waveform collected from the cylinder operating in real time sets the threshold.
  • the predictive maintenance method of a cylinder using differential pressure is to measure the internal pressure of the cylinder installed in various facilities and repeatedly perform the operation section in which the rod moves forward and backward (return), and supply from a pressure device so that the cylinder can operate.
  • the differential pressure between the internal pressures of the main pipe that guides and supplies the hydraulic or pneumatic pressure to the cylinder is detected, and the detected differential pressure value is displayed over time and repeatedly collected as a differential pressure waveform for the operation section.
  • the differential pressure waveform of the operation section is detected and collected, and the collected differential pressure waveform It is characterized in that it includes a detection step (S40) that alerts the surroundings when the slope value of the forward section and the backward section is less than or exceeds the slope threshold set in the setting step (S30).
  • the detection information collection step (S20) repeatedly detects and collects operation time information of the forward section and backward section from the differential pressure waveform of the operation section collected in the base information collection step (S10),
  • the setting step (S30) sets an operating time threshold for any one section selected from the forward and backward sections based on the operating time information of the forward and backward sections of the differential pressure waveform collected in the detection information collection step (S20). Or set operating time thresholds for the forward and backward sections, respectively,
  • the detection step (S40) when the cylinder rod moves forward and backward continuously in real time, the differential pressure waveform of the operation section is detected and collected, and the operation time values of the forward section and backward section of the collected differential pressure waveform are When the operating time threshold value set in the setting step (S30) is exceeded, an alarm is sent to the surroundings.
  • the detection information collection step (S20) repeatedly detects and collects differential pressure information of the forward maintenance section from the differential pressure waveform of the operation section that is collected, and the setting step (S30) collects the information in the detection information collection step (S20).
  • a threshold value for the differential pressure in the forward holding section is set based on the differential pressure information in the forward holding section of the differential pressure waveform, and the detection step (S40) is performed by continuously repeating the forward and backward motion of the cylinder rod in real time, It is characterized in that it detects and collects the differential pressure waveform of the operation section, and alerts the surroundings when the differential pressure value of the forward maintenance section of the collected differential pressure waveform exceeds the differential pressure threshold value of the forward maintenance section set in the setting step (S30). .
  • the detection information collection step (S20) repeatedly detects and collects the differential pressure information of the reverse maintenance section from the differential pressure waveform of the operation section that is collected, and the setting step (S30) collects the differential pressure information in the detection information collection step (S20).
  • a threshold value for the differential pressure in the backward holding section is set based on the differential pressure information in the backward holding section of the differential pressure waveform, and in the detection step (S40), when the cylinder rod moves forward and backward continuously in real time, Detects and collects the differential pressure waveform of the operation section, and alarms the surroundings when the differential pressure value of the reverse maintenance section of the collected differential pressure waveform is less than the differential pressure threshold value of the backward maintenance section set in the setting step (S30). .
  • the internal pressure of the cylinder and the inside of the main pipe that supplies hydraulic or pneumatic pressure supplied from a normal pressure device to the cylinder during the operation section in which the rod of the cylinder moves forward and backward.
  • the differential pressure waveform collected from the cylinder operating in real time exceeds the threshold, indicating abnormalities in the cylinder. If a problem is suspected, an alarm is issued to guide maintenance and replacement of the cylinder at an appropriate time, which has the effect of preventing huge losses due to cylinder failure.
  • FIG. 1 is a block diagram of a predictive maintenance method for a cylinder using differential pressure according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a conceptual diagram of the operation of a cylinder for detecting differential pressure in the predictive maintenance method of a cylinder using differential pressure shown in Figure 1.
  • Figures 3 to 16 are diagrams for explaining the predictive maintenance method of the cylinder using the differential pressure shown in Figure 1.
  • Base information collection step S20 Detection information collection stage
  • the predictive maintenance method of a cylinder using differential pressure is to measure the internal pressure of the cylinder installed in various facilities and repeatedly perform the operation section in which the rod moves forward and backward (return), and supply from a pressure device so that the cylinder can operate.
  • the differential pressure between the internal pressures of the main pipe that guides and supplies the hydraulic or pneumatic pressure to the cylinder is detected, and the detected differential pressure value is displayed over time and repeatedly collected as a differential pressure waveform for the operation section.
  • a predictive maintenance method for a cylinder using differential pressure comprising: a detection step (S40) that alerts the surrounding area when the inclination value of the forward section and the backward section is below or exceeds the inclination threshold value set in the setting step (S30); It's about.
  • FIG. 1 to 16 show a predictive maintenance method for a cylinder using differential pressure according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a block diagram of a predictive maintenance method for a cylinder using differential pressure according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a conceptual diagram of the operation of the cylinder for detecting the differential pressure in the predictive maintenance method of the cylinder using the differential pressure shown in FIG. 1, and
  • FIGS. 3 to 16 are for explaining the predictive maintenance method of the cylinder using the differential pressure shown in FIG. 1. Each drawing is shown.
  • the predictive maintenance method 100 of a cylinder using differential pressure includes a base information collection step (S10), a detection information collection step (S20), and a setting step (S30). Wow, it includes a detection step (S40).
  • the base information collection step (S10) is based on the internal pressure of the cylinder 1, which is installed in various facilities and repeatedly performs the operation section in which the rod 1a moves forward and backward (returns), and the operation of the cylinder 1. Detects the differential pressure between the internal pressures of the main pipe (3), which guides and supplies the hydraulic or pneumatic pressure supplied from the pressure device (2) to the cylinder (1), and displays the detected differential pressure value over time in the operation section.
  • the differential pressure waveform for the operation section is repeatedly collected, and the differential pressure waveform of the operation section is divided into a forward section in which the rod 1a of the cylinder 1 moves forward, a forward maintenance section in which the rod 1a completes forward movement, and the rod 1a This is a stage of collecting data by dividing it into a backward section where the rod 1a moves backwards and a backward maintenance section where the rod 1a completes and maintains backward movement.
  • a pressure device (2) such as a compressor or pump supplies pressure for the cylinder (1) to operate through the main pipe (3).
  • a solenoid valve (4) is formed between the cylinder (1) and connects the main pipe (3) and the cylinder (1) in communication or blocks the connection depending on the operation of the cylinder (1).
  • a solenoid valve (4) is located at the end of the main pipe (3), and a connection pipe (5) is formed connecting the solenoid valve (4) and the cylinder (1) to connect the main pipe (4) through the solenoid valve (4).
  • the connection between 3) and cylinder (1) is controlled.
  • the pressure inside the cylinder 1 can be measured indirectly based on the connecting pipe 5 connected to the cylinder 1.
  • the forward maintenance section in which the rod 1a of the cylinder 1 maintains its position after the advancement of the rod 1a is completed is when the solenoid valve 4 is closed and the main pipe 3 and the cylinder are closed.
  • This is a section in which the pressure difference between the main pipe (3) and the internal pressure of the cylinder (1) is maintained constant (close to zero) while maintaining a high pressure inside,
  • the backward holding section is when the rearward return of the rod 1a of the cylinder 1 is completed, the cylinder 1 and the main pipe 3 are maintained as at the beginning before the cylinder 1 operates.
  • This is a section in which the differential pressure between internal pressures is maintained at a high level.
  • the detection information collection step (S20) repeatedly collects slope information about the differential pressure waveforms of the forward section and backward section from the differential pressure waveform of the operation section collected in the base information collection step (S10). This is the detection and collection stage.
  • the slope of the differential pressure waveform in the forward and backward sections of the differential pressure waveform collected in the detection information collection step (S20) represents the change in differential pressure over time while the rod 1a of the cylinder 1 is moving forward or backward. .
  • the cylinder 1 Since the slope information for the differential pressure of the forward and backward sections collected in this way becomes the basis for setting the slope threshold for the differential pressure waveforms of the forward and backward sections in the setting step (S30), which will be described later, the cylinder 1 It is desirable to detect and collect a variety of conditions under normal and abnormal conditions.
  • the setting step (S30) is a threshold value of the slope for any one section selected from the forward and backward sections based on the slope information of the forward and backward sections of the differential pressure waveform collected in the detection information collection step (S20) or This is the step of setting the slope thresholds for the forward and backward sections, respectively.
  • the threshold value of the slope for the waveform of the forward and backward sections is based on the slope information of the differential pressure waveform collected over a long period of time in the detection information collection step (S20).
  • the slope of the differential pressure waveform in the section is set based on information that is abnormally formed.
  • the detection step (S40) when the cylinder 1 rod 1a continuously repeats the forward and backward motion in real time, the differential pressure waveform of the operation section is detected and collected, and the forward and backward section of the collected differential pressure waveform is performed. If the slope value of the section is below or exceeds the slope threshold set in the setting step (S30), this is the step of alerting the surrounding area.
  • the slopes of the differential pressure waveforms of the forward and backward sections are all detected and collected at an acute angle, and all slope thresholds for the differential pressure waveforms of the forward and backward sections are set, but the slopes of the forward and backward sections are all set.
  • the threshold values were set to the same slope, of course, application is not limited to this setting.
  • the cylinder 1 By recognizing an abnormal condition and alerting the surroundings, management such as replacement or repair is induced in advance before a failure of the cylinder (1) occurs, preventing economic losses caused by facility operation interruption due to a failure of the cylinder (1). to prevent it.
  • the cylinder predictive maintenance method 100 using differential pressure of the present invention allows the cylinder to be managed and maintained at an appropriate time before the cylinder 1 fails/stops, thereby preventing the cylinder from suddenly failing/stopping. So that this can be prevented.
  • the threshold value is set to a specific value for convenience of explanation, and if the detection value (slope) detected from the cylinder operating in real time is less than the set threshold value, the cylinder is detected as abnormal, but the threshold value is within a predetermined range. It can be set, and if the threshold value is set to a range like this, if it falls below or exceeds the threshold value of the set range, that is, if it deviates from the threshold value having a predetermined range, of course, the cylinder can be detected as abnormal.
  • Figure 10 As shown in the differential pressure waveform of the forward and backward sections, the operation start point of the position where the rod 1a begins the forward or backward motion and the operation completion point of the position where the rod 1a completes the forward or backward motion are Form a connecting arbitrary straight line, detect the slope of the arbitrary straight line as the slope value for the differential pressure waveform in the forward and backward sections of the differential pressure waveform, and the slope value for the detected arbitrary straight line is set in the setting step (S30). If the slope falls below or exceeds the threshold, an alarm is sent to the surrounding area.
  • the detection information collection step (S20) repeatedly detects and collects operation time information of the forward section and backward section from the differential pressure waveform of the operation section collected in the base information collection step (S10). Let's do it.
  • the forward and backward sections of the differential pressure waveform collected in the detection information collection step (S20) are substantially sections of the operation process in which the rod 1a of the cylinder 1 moves forward or backward, and the width of the forward and backward sections is ( The time value for length) substantially means the time (operating time) consumed in the movement of the cylinder 1 rod 1a moving forward or backward.
  • the operating time information of the forward and backward sections collected in the detection information collection step (S20) serves as a basis for setting the threshold values of the operating times for the forward and backward sections in the setting step (S30), so that the It is desirable to detect and collect the cylinder 1 in various ways under normal and abnormal conditions.
  • the setting step (S30) is an operation for any one section selected from the forward and backward sections based on the operation time information of the forward and backward sections of the differential pressure waveform collected in the detection information collection step (S20). Set a time threshold or operating time threshold for the forward and backward sections, respectively.
  • the threshold value of the operation time for the forward and backward sections is based on the operation time information collected over a long period of time in the detection information collection step (S20). Time is set based on time information that is abnormally formed.
  • the differential pressure waveform of the operation section is detected and collected, and the forward section of the collected differential pressure waveform is If the operation time value of the over and reverse section exceeds the operation time threshold value set in the setting step (S30), an alarm is sent to the surroundings.
  • the cylinder (1) is recognized as being in an abnormal state.
  • the operating time value of the forward section of the real-time cylinder (1) exceeds the operating time threshold, a defect in the cylinder (1) is suspected and the cylinder (1) can be quickly maintained.
  • the detection information collection step (S20) repeatedly detects and collects the differential pressure information of the forward maintenance section from the collected differential pressure waveform of the operation section.
  • the differential pressure information for the forward maintenance section of the operation section collected in the detection information collection step (S20) serves as the basis for setting the differential pressure threshold for the differential pressure waveform of the forward maintenance section in the setting step (S30), It is desirable that the cylinder 1 detects and collects various signals under normal and abnormal conditions.
  • the setting step (S30) sets a threshold for the differential pressure in the forward maintenance section based on the differential pressure information in the forward maintenance section of the differential pressure waveform collected in the detection information collection step (S20).
  • the threshold for the differential pressure waveform of the forward maintenance section (differential pressure threshold of the forward maintenance section) is determined by the cylinder 1 based on the differential pressure value information of the differential pressure waveform collected over a long period of time in the detection information collection step (S20).
  • the differential pressure value of the differential pressure waveform is set based on information that is abnormally formed.
  • the differential pressure waveform of the operation section is detected and collected, and the collected differential pressure waveform is maintained forward. If the differential pressure value of the section exceeds the differential pressure threshold value of the forward maintenance section set in the setting step (S30), an alarm is sent to the surroundings.
  • the detection information collection step (S20) repeatedly detects and collects the differential pressure information of the backward maintenance section from the collected differential pressure waveform of the operation section.
  • the differential pressure information for the reverse maintenance section of the operation section collected in the detection information collection step (S20) is the basis for setting the differential pressure threshold for the differential pressure waveform of the reverse maintenance section in the setting step (S30), It is desirable that the cylinder 1 detects and collects various signals under normal and abnormal conditions.
  • the setting step (S30) sets a threshold for the differential pressure in the backward maintaining section based on the differential pressure information in the backward maintaining section of the differential pressure waveform collected in the detection information collecting step (S20).
  • the threshold value for the differential pressure waveform of the backward maintenance section (differential pressure threshold value of the backward maintenance section) is determined by the cylinder 1 based on the differential pressure value information of the differential pressure waveform collected over a long period of time in the detection information collection step (S20).
  • the differential pressure value of the differential pressure waveform is set based on information that is abnormally formed.
  • the differential pressure waveform of the operation section is detected and collected, and the collected differential pressure waveform is maintained in reverse. If the differential pressure value of the section is less than the differential pressure threshold value of the reverse maintenance section set in the setting step (S30), an alarm is sent to the surroundings.
  • the internal pressure of the cylinder 1 is maintained at a low pressure, such as atmospheric pressure, and the main pipe 3 is maintained at a high pressure in the reverse maintenance section.
  • the differential pressure between the internal pressure of 1) and the main pipe (3) is maintained at a constant high state, but if foreign matter penetrates the rod (1a) of the cylinder (1), the pressure inside the cylinder (1) If it is not resolved, the differential pressure between the internal pressure of the cylinder (1) and the main pipe (3) is maintained somewhat low, and if the differential pressure value is less than the differential pressure threshold value of the backward maintenance section set in the setting step (S30), an alarm is sent to the cylinder ( By inducing management such as replacement or repair in advance before a failure of 1) occurs, it is possible to prevent economic losses arising from equipment operation interruption due to a failure of the cylinder (1).
  • the predictive maintenance method 100 of the cylinder using differential pressure of the present invention which detects abnormal signs of the cylinder through the above process, is used to detect the inside of the cylinder 1 in the operation section in which the rod 1a of the cylinder 1 moves forward and backward. Detects the differential pressure between the pressure and the internal pressure of the main pipe (3) that supplies hydraulic or pneumatic pressure supplied from the normal pressure device (2) to the cylinder (1), collects the differential pressure waveform for the operation section, and collects the collected waveform. After setting the threshold based on the information, if the differential pressure waveform collected from the cylinder (1) operating in real time exceeds the threshold and abnormal signs of the cylinder (1) are suspected, an alarm is issued and maintenance of the cylinder (1) is performed at an appropriate time. There is an effect of preventing huge losses due to failure of the cylinder 1 by inducing replacement.

Abstract

본 발명은 실린더의 로드가 전진 및 후진하는 동작 구간에서 실린더의 내부 압력과 통상의 압력기기로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더 측으로 공급하는 메인배관의 내부 압력 간의 차압을 검출하여 동작 구간에 대한 차압 파형을 수집하고, 그 수집된 파형 정보를 기반으로 임계값을 설정한 후, 실시간으로 작동하는 실린더로부터 수집되는 차압 파형이 임계값을 벗어나 실린더의 이상징후가 의심되면 경보하여 적합한 시기에 실린더의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 실린더의 고장으로 인한 막대한 손실을 미연에 예방할 수 있는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법에 관한 것이다.

Description

차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법
본 발명은 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더의 로드가 전진 및 후진하는 동작 구간에서 실린더의 내부 압력과 통상의 압력기기로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더 측으로 공급하는 메인배관의 내부 압력 간의 차압을 검출하여 동작 구간에 대한 차압 파형을 수집하고, 그 수집된 파형 정보를 기반으로 임계값을 설정한 후, 실시간으로 작동하는 실린더로부터 수집되는 차압 파형이 임계값을 벗어나 실린더의 이상징후가 의심되면 경보하여 적합한 시기에 실린더의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 실린더의 고장으로 인한 막대한 손실을 미연에 예방할 수 있는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법에 관한 것이다.
일반적으로 설비의 자동화 공정을 위해 사용되는 유압 또는 공압 실린더는 안정적인 작동이 매우 중요하다.
일 예로, 대규모의 설비 공장의 수십, 수백 개의 실린더가 설치되어 서로 연동 동작하면서 자재를 가압, 이송 등의 작업을 연속 수행하게 되는데, 만약 다수의 실린더 중에서 어느 하나의 실린더가 고장이 발생하면 설비의 동작이 전체적으로 중단되는 엄청난 상황이 발생할 수 있다.
이때는 실린더의 고장으로 인한 다운 타임의 발생으로 실린더의 수리비용뿐만 아니라, 설비가 중단되는 동안 낭비되는 운영비와 비즈니스 효과에 의해 엄청난 손실이 발생될 수밖에 없다.
최근 고용노동부와 산업안전 관리공단의 자료에 따르면 연간 산업 안전사고로 인한 사상자는 총 10만 명 수준으로 집게 되고 있으며, 이를 비용으로 환산시 연간 18조원의 손실이 발생하고 있다고 집계되고 있다.
이러한 예기치 않은 다운 타임 비용을 피하기 위한 방법으로 사전 예지 보전시스템의 도입이 시급한 실정이다.
이미 예지 보전이라는 명목하에 문제점을 개선하고자 노력하고 있으나 보다 효율적인 예지 보전을 위해 더 차원높은 예지 보전방법의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 실린더의 로드가 전진 및 후진하는 동작 구간에서 실린더의 내부 압력과 통상의 압력기기로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더 측으로 공급하는 메인배관의 내부 압력 간의 차압을 검출하여 동작 구간에 대한 차압 파형을 수집하고, 그 수집된 파형 정보를 기반으로 임계값을 설정한 후, 실시간으로 작동하는 실린더로부터 수집되는 차압 파형이 임계값을 벗어나 실린더의 이상징후가 의심되면 경보하여 적합한 시기에 실린더의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 실린더의 고장으로 인한 막대한 손실을 미연에 예방할 수 있는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법을 제공함에 있다.
또한, 실린더에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 실린더를 이상상태로 검출함으로, 실린더에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법은 각종 설비에 설치되어 로드가 전진 및 후진(복귀)하는 동작 구간을 반복적으로 수행하는 실린더의 내부 압력과, 실린더가 작동할 수 있도록 압력기기로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더 측으로 안내 공급하는 메인배관 내부 압력 간의 차압을 검출하고, 그 검출된 차압 값을 시간의 흐름에 따라 나타내어 상기 동작 구간에 대한 차압 파형으로 반복 수집하되, 상기 동작 구간의 차압 파형을 실린더 로드가 전진하는 전진 구간과, 로드가 전진 완료하여 유지하는 전진 유지 구간과, 로드가 후진하는 후진 구간과, 로드가 후진을 완료하여 유지하는 후진 유지 구간으로 구분하여 수집하는 베이스 정보 수집단계(S10);와, 상기 베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 구간과 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 정보를 반복적으로 검출 수집하는 검출 정보 수집단계(S20);와, 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 기울기 정보를 기반으로 상기 전진 및 후진 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간에 대한 기울기의 임계값 또는 상기 전진 및 후진 구간에 대한 기울기의 임계값을 각각 설정하는 설정단계(S30);와, 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 구간과 후진 구간의 기울기 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 기울기 임계값 미만 또는 초과하면 주변으로 경보하는 검출단계(S40);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출단계(S40)에서 실시간으로 실린더로부터 검출 수집되는 동작 구간의 차압 파형에서 전진 및 후진 구간의 차압 파형으로부터 기울기 값을 명확하게 측정하기 곤란하면, 상기 전진 및 후진 구간의 차압 파형에서 로드가 전진 또는 후진 동작이 시작하는 위치의 동작 시작점과, 로드가 전진 또는 후진 동작을 완료하는 위치의 동작 완료점을 연결하는 임의 직선을 형성하고, 그 임의 직선의 기울기를 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 값으로 검출하고, 그 검출된 임의 직선에 대한 기울기 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 기울기 임계값 미만 또는 초과하면 주변으로 경보하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출 정보 수집단계(S20)는 상기 베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 구간과 후진 구간의 작동 시간 정보를 반복적으로 검출 수집하며,
상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 작동 시간 정보를 기반으로 상기 전진 및 후진 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간에 대한 작동 시간 임계값 또는 상기 전진 및 후진 구간에 대한 작동 시간 임계값을 각각 설정하며,
상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 구간과 후진 구간의 작동 시간 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 작동 시간 임계값을 초과하면 주변으로 경보하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출 정보 수집단계(S20)는 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 유지 구간의 차압 정보를 반복적으로 검출 수집하며, 상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 유지 구간의 차압 정보를 기반으로 상기 전진 유지 구간의 차압에 대한 임계값을 설정하며, 상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 유지 구간의 차압 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 전진 유지 구간의 차압 임계값을 초과하면 주변으로 경보하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출 정보 수집단계(S20)는 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 후진 유지 구간의 차압 정보를 반복적으로 검출 수집하며, 상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 후진 유지 구간의 차압 정보를 기반으로 상기 후진 유지 구간의 차압에 대한 임계값을 설정하며, 상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 후진 유지 구간의 차압 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 후진 유지 구간의 차압 임계값을 미만이면 주변으로 경보하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법에 의하면, 실린더의 로드가 전진 및 후진하는 동작 구간에서 실린더의 내부 압력과 통상의 압력기기로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더 측으로 공급하는 메인배관의 내부 압력 간의 차압을 검출하여 동작 구간에 대한 차압 파형을 수집하고, 그 수집된 파형 정보를 기반으로 임계값을 설정한 후, 실시간으로 작동하는 실린더로부터 수집되는 차압 파형이 임계값을 벗어나 실린더의 이상징후가 의심되면 경보하여 적합한 시기에 실린더의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 실린더의 고장으로 인한 막대한 손실을 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실린더에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 실린더를 이상상태로 검출함으로, 실린더에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법의 블럭도
도 2는 도 1에 도시된 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법에서 차압을 검출하기 위한 실린더의 작동 개념도
도 3 내지 도 16은 도 1에 도시된 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법을 설명하기 위한 도면
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1. 실린더 1a. 로드
2. 압력기기 3. 메인배관
4. 솔레노이드 밸브 5. 연결배관
6. 차압센서
S10. 베이스 정보 수집단계 S20. 검출 정보 수집단계
S30. 설정단계 S40. 검출단계
100. 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법
본 발명에 따른 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법은 각종 설비에 설치되어 로드가 전진 및 후진(복귀)하는 동작 구간을 반복적으로 수행하는 실린더의 내부 압력과, 실린더가 작동할 수 있도록 압력기기로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더 측으로 안내 공급하는 메인배관 내부 압력 간의 차압을 검출하고, 그 검출된 차압 값을 시간의 흐름에 따라 나타내어 상기 동작 구간에 대한 차압 파형으로 반복 수집하되, 상기 동작 구간의 차압 파형을 실린더 로드가 전진하는 전진 구간과, 로드가 전진 완료하여 유지하는 전진 유지 구간과, 로드가 후진하는 후진 구간과, 로드가 후진을 완료하여 유지하는 후진 유지 구간으로 구분하여 수집하는 베이스 정보 수집단계(S10);와, 상기 베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 구간과 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 정보를 반복적으로 검출 수집하는 검출 정보 수집단계(S20);와, 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 기울기 정보를 기반으로 상기 전진 및 후진 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간에 대한 기울기의 임계값 또는 상기 전진 및 후진 구간에 대한 기울기의 임계값을 각각 설정하는 설정단계(S30);와, 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 구간과 후진 구간의 기울기 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 기울기 임계값 미만 또는 초과하면 주변으로 경보하는 검출단계(S40);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 1 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법을 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법의 블럭도를, 도 2는 도 1에 도시된 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법에서 차압을 검출하기 위한 실린더의 작동 개념도를, 도 3 내지 도 16은 도 1에 도시된 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법을 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법(100)은 베이스 정보 수집단계(S10)와, 검출 정보 수집단계(S20)와, 설정단계(S30)와, 검출단계(S40)를 포함하고 있다.
상기 베이스 정보 수집단계(S10)는 각종 설비에 설치되어 로드(1a)가 전진 및 후진(복귀)하는 동작 구간을 반복적으로 수행하는 실린더(1)의 내부 압력과, 실린더(1)가 작동할 수 있도록 압력기기(2)로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더(1) 측으로 안내 공급하는 메인배관(3) 내부 압력 간의 차압을 검출하고, 그 검출된 차압 값을 시간의 흐름에 따라 나타내어 상기 동작 구간에 대한 차압 파형으로 반복 수집하되, 상기 동작 구간의 차압 파형을 실린더(1) 로드(1a)가 전진하는 전진 구간과, 로드(1a)가 전진 완료하여 유지하는 전진 유지 구간과, 로드(1a)가 후진하는 후진 구간과, 로드(1a)가 후진을 완료하여 유지하는 후진 유지 구간으로 구분하여 수집하는 단계이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 통상적으로 컴프레서(compressor)나 펌프 등의 압력기기(2)는 메인배관(3)을 통해 실린더(1)가 동작할 수 있는 압력을 공급하는데, 메인배관(3)과 실린더(1) 사이에는 솔레노이드 밸브(4)가 형성되어 실린더(1)의 동작에 따라 메인배관(3)과 실린더(1)를 연통되게 연결하거나 연결을 차단하게 된다.
따라서 메인배관(3)의 끝단에는 솔레노이드 밸브(4)가 위치되고, 그 솔레노이드 밸브(4)와 실린더(1)를 연결하는 연결배관(5)을 형성하여 솔레노이드 밸브(4)를 통해 메인배관(3)과 실린더(1)의 연결이 제어된다.
그러므로 실린더(1) 내부의 압력은 실린더(1)와 연결되는 연결배관(5)를 기반으로 간접적으로 측정될 수 있음은 물론이다.
여기서, 실린더(1) 로드(1a)가 전진한 후에 원위치로 복귀(후진)하는 동작 구간을 상세히 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이 실린더(1) 로드(1a)가 전진하기 전에는 압력기기(2)에서 공급되는 압력에 의해 메인배관(3)에는 높은 압력이 형성되고, 이때 솔레노이드 밸브(4)는 폐쇄되어 실린더(1)의 내부는 낮은 압력이 형성되어 상기 실린더(1)와 메인배관(3)의 내부 압력 간의 차압은 높게 형성되는데, 이때 상기 실린더(1) 측의 연결배관(5)과 상기 메인배관(3)을 연결하는 차압 센서(6)를 통해 상기 실린더(1)와 메인배관(3)의 내부 압력 간의 차압이 측정 검출되며,
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전진 구간은 상기 솔레노이드 밸브(4)가 개방되어 메인배관(3)의 압력이 상기 실린더(1) 측으로 공급되면 상기 실린더(1) 내부의 압력이 서서히 높아지면서 실린더(1)와 메인배관(3)의 내부 압력 간의 차압이 서서히 낮아지는 동시에 실린더(1)의 로드(1a)가 전방으로 전진을 시작하게 되는데, 상기 메인배관(3)과 실린더(1) 내부가 실질적으로 연통되므로 최종적으로는 차압이 제로에 가까워지는 구간이며,
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(1) 로드(1a)의 전진이 완료되어 로드의 위치를 유지하는 상기 전진 유지 구간은 상기 솔레노이드 밸브(4)가 폐쇄되어 상기 메인배관(3)과 실린더(1) 내부는 높은 압력을 유지하면서 상기 메인배관(3)과 실린더(1) 내부 압력 간의 차압은 일정(제로에 가깝게)하게 유지하는 구간이며,
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 후진 구간은 상기 실린더(1) 내부가 개방되면서 상기 로드(1a)를 지지하는 압력이 해소되면 상기 실린더(1)의 로드(1a)가 후방으로 복귀하게 되는데, 이때 상기 실린더(1) 내부의 압력이 서서히 낮아지면서 상기 메인배관(3)과 실린더(1) 내부 압력 간의 차압은 점차 증대되는 구간이며,
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 후진 유지 구간은 상기 실린더(1) 로드(1a)의 후방 복귀가 완료되면 실린더(1)가 동작하기 전의 처음과 같이 상기 실린더(1)와 메인배관(3)의 내부 압력 간의 차압이 높게 형성된 상태로 일정하게 유지하는 구간이다.
여기서, 상기 실린더(1) 내부가 개방되면 상기 실린더(1) 내부의 유압 또는 공압은 통상의 순환배관을 통해 유출되는데, 이는 통상의 실린더 작동에 관한 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
따라서, 상기 동작 구간에서 실린더(1) 로드(1a)가 전진을 시작하는 시점부터 로드가 전진된 상태를 유지한 후, 다시 원위치로 복귀(후진)하여 동작을 완료하는 시점까지 실린더(1)와 메인배관(3) 내부 압력 간의 차압을 시간의 흐름에 따라 나타내면, 도 7과 같은 차압 파형으로 도시되는 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 검출 정보 수집단계(S20)는 상기 베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 구간과 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 정보를 반복적으로 검출 수집하는 단계이다.
여기서, 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간에서 차압 파형의 기울기는 실린더(1) 로드(1a)가 전진 또는 후진 과정에서 시간에 따른 차압의 변화 추이를 나타낸 것이다.
이렇게 수집되는 상기 전진 및 후진 구간의 차압에 대한 기울기 정보는 후설될 상기 설정단계(S30)에서 전진 및 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 임계값을 설정하기 위한 기반이 되므로, 상기 실린더(1)가 정상적인 상태 및 비정상적인 상태 등의 조건에서 다양하게 검출 수집함이 바람직하다.
상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 기울기 정보를 기반으로 상기 전진 및 후진 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간에 대한 기울기의 임계값 또는 상기 전진 및 후진 구간에 대한 기울기의 임계값을 각각 설정하는 단계이다.
여기서, 상기 전진 및 후진 구간의 파형에 대한 기울기의 임계값은 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 장기간 수집된 차압 파형의 기울기 정보를 기반으로 상기 실린더(1)에서 고장이 발생하기 전의 전전 및 후진 구간에서 차압 파형의 기울기가 비정상적으로 형성되는 정보를 기반으로 설정하게 된다.
상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더(1) 로드(1a)가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 구간과 후진 구간의 기울기 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 기울기 임계값 미만 또는 초과하면 주변으로 경보하는 단계이다.
여기서, 설명의 편의를 위해 상기 전진 및 후진 구간의 차압 파형의 기울기는 모두 예각으로 검출 수집하고, 상기 전진 및 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 임계값을 모두 설정하되, 상기 전진 및 후진 구간의 기울기 임계값을 서로 동일한 기울기로 설정하였으나, 이러한 설정으로 한정하여 적용하는 것은 물론 아니다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이 실시간으로 작동하는 실린더(1)를 통해 반복적으로 검출 수집되는 동작 구간의 전진 및 후진 구간에서 차압 파형의 기울기 값이 기울기 임계값 미만이면, 상기 실린더(1)를 이상상태로 인지하여 주변으로 경보하여 상기 실린더(1)의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하여 상기 실린더(1)의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한다.
일 예로, 실린더의 실링이 노화되면서 미세한 크랙이 발생하면 실린더의 내부 압력 일부가 외부로 소실될 수 있고, 이러한 압력의 소실은 실린더 로드의 전진이 시작된 후에 전진이 완료되어 실린더의 내부 압력과 메인배관의 내부 압력 간의 차압이 제로에 가까워지게 하는 시간이 증대되면서 자연스럽게 전진 구간에 대한 차압 파형의 기울기가 느슨하게(낮게) 형성된다.
따라서 실시간 실린더의 전진 구간에 대한 차압 파형의 기울기가 기울기 임계값 미만으로 형성되면 경보하여 신속하게 실린더가 정비되도록 하는데, 이러한 임계값은 경보 임계값, 위험 임계값 등으로 구분하여 설정하여 경보에 대한 수위를 다양하게 형성하여 실린더(1)의 이상징후를 경보할 수 있음은 물론이다.
실제로 현장에서는 실린더의 실링에 미세한 크랙이 발생하여 실린더의 내부 압력이 일부 소실되더라도 작업자가 보기에는 실린더가 정상적으로 작동하는 것처럼 보이므로 실린더의 불량 상태를 곧바로 인지하기 곤란하여 실린더의 고장/정지 상태로 발전하는 경우가 빈번하다.
그러므로 본 발명의 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법(100)을 통해 실린더(1)가 고장/정지되기 전, 적합한 시기에 실린더가 관리 및 정비될 수 있도록 유도하여 갑작스럽게 실린더가 고장/정지되는 상황이 방지될 수 있도록 한다.
여기서, 상기 임계값은 설명의 편의를 위해 특정 값으로 설정하고, 실시간 작동하는 실린더로부터 검출되는 검출 값(기울기)이 설정된 임계값 미만이면 실린더를 이상상태로 검출하였으나, 상기 임계값은 소정의 범위로 설정될 수 있고, 이렇게 범위로 임계값이 설정되면 그 설정된 범위의 임계값 미만 또는 초과, 즉 소정의 범위를 갖는 임계값을 벗어나면 실린더를 이상상태로 검출할 수 있음은 물론이다.
또한, 현장에서 작동하는 실린더에 진동이 형성되는 등의 이유로 인해 전진 및 후진 구간의 차압 파형이 직선 형태로 구축되지 못하면 상기 전진 및 후진 구간의 차압 파형에 대한 명확한 기울기를 측정하기 곤란함으로 실시간 실린더의 작동 상태를 명확하게 검출할 수 없다.
즉, 상기와 같은 이유로 인해 상기 검출단계(S40)에서 실시간으로 실린더(1)로부터 검출 수집되는 동작 구간의 차압 파형에서 전진 및 후진 구간의 차압 파형으로부터 기울기 값을 명확하게 측정하기 곤란하면, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 전진 및 후진 구간의 차압 파형에서 로드(1a)가 전진 또는 후진 동작이 시작하는 위치의 동작 시작점과, 로드(1a)가 전진 또는 후진 동작을 완료하는 위치의 동작 완료점을 연결하는 임의 직선을 형성하고, 그 임의 직선의 기울기를 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 값으로 검출하고, 그 검출된 임의 직선에 대한 기울기 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 기울기 임계값 미만 또는 초과하면 주변으로 경보하도록 한다.
따라서 실린더(1)의 동작 구간에서 전진 및 후진 구간의 차압 파형으로부터 기울기 값을 명확하게 측정하기 곤란하더라도 강제적으로 상기 전진 및 후진 구간의 차압 파형에 대한 대략적인 평균 기울기 값을 검출할 수 있으므로, 다소 열악한 환경(조건)에서도 실린더의 작동 상태를 용이하게 검출할 수 있도록 한다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 검출 정보 수집단계(S20)는 상기 베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 구간과 후진 구간의 작동 시간 정보를 반복적으로 검출 수집하도록 한다.
여기서, 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간은 실질적으로 실린더(1) 로드(1a)가 전전하거나 후진하는 동작 과정의 구간으로, 상기 전진 및 후진 구간의 폭(길이)에 대한 시간 값은 실질적으로 실린더(1) 로드(1a)가 전진하거나 후진하는 동작에 소모되는 시간(작동 시간)을 의미한다.
또한, 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 상기 전진 및 후진 구간의 작동 시간 정보는 상기 설정단계(S30)에서 전진 및 후진 구간에 대한 작동 시간의 임계값을 설정하기 위한 기반이 되므로, 상기 실린더(1)가 정상적인 상태 및 비정상적인 상태 등의 조건에서 다양하게 검출 수집함이 바람직하다.
그런 후, 상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 작동 시간 정보를 기반으로 상기 전진 및 후진 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간에 대한 작동 시간 임계값 또는 상기 전진 및 후진 구간에 대한 작동 시간 임계값을 각각 설정하도록 한다.
여기서, 상기 전진 및 후진 구간에 대한 작동 시간의 임계값은 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 장기간 수집된 작동 시간 정보를 기반으로 상기 실린더(1)에서 고장이 발생하기 전의 전전 및 후진 구간에서 작동 시간이 비정상적으로 형성되는 시간 정보를 기반으로 설정하게 된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 구간과 후진 구간의 작동 시간 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 작동 시간 임계값을 초과하면 주변으로 경보하도록 한다.
여기서, 설명의 편의를 위해 상기 전진 및 후진 구간의 작동 시간에 대한 임계값을 모두 설정하되, 상기 전진 및 후진 구간의 작동 시간 임계값을 서로 동일한 시간으로 설정하였으나, 이러한 설정으로 한정하여 적용하는 것은 물론 아니다.
즉, 실시간으로 작동하는 실린더(1)를 통해 반복적으로 검출 수집되는 동작 구간의 차압 파형에서 전진 및 후진 구간의 작동 시간이 작동 시간 임계값을 초과하면, 상기 실린더(1)를 이상상태로 인지하여 주변으로 경보하여 상기 실린더(1)의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하여 상기 실린더(1)의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한다.
일 예로, 실린더(1)의 실링이 노화되면서 미세한 크랙이 발생하면 실린더의 내부 압력 일부가 외부로 소실될 수 있고, 이러한 압력의 소실은 실린더 로드의 전진이 시작된 후에 전진이 완료되어 실린더의 내부 압력과 메인배관의 내부 압력 간의 차압이 제로에 가까워지게 하는 전진 구간의 작동 시간을 증대시킨다.
따라서 실시간 실린더(1)의 전진 구간의 작동 시간 값이 작동 시간 임계값을 초과하면 실린더(1)의 불량을 의심하여 신속하게 실린더(1)가 정비될 수 있도록 한다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 검출 정보 수집단계(S20)는 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 유지 구간의 차압 정보를 반복적으로 검출 수집하도록 한다.
여기서, 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 동작 구간의 전진 유지 구간에 대한 차압 정보는 상기 설정단계(S30)에서 전진 유지 구간의 차압 파형에 대한 차압 임계값을 설정하기 위한 기반이 되므로, 상기 실린더(1)가 정상적인 상태 및 비정상적인 상태 등의 조건에서 다양하게 검출 수집함이 바람직하다.
그런 후, 상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 유지 구간의 차압 정보를 기반으로 상기 전진 유지 구간의 차압에 대한 임계값을 설정하도록 한다.
여기서, 상기 전진 유지 구간의 차압 파형에 대한 임계값(전진 유지 구간의 차압 임계값)은 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 장기간 수집된 차압 파형의 차압 값 정보를 기반으로 상기 실린더(1)에서 고장이 발생하기 전의 전진 유지 구간에서 차압 파형의 차압 값이 비정상적으로 형성되는 정보를 기반으로 설정하게 된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 유지 구간의 차압 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 전진 유지 구간의 차압 임계값을 초과하면 주변으로 경보하도록 한다.
즉, 실린더(1) 로드(1a)의 전진이 완료되면 상기 전진 유지 구간은 실린더(1)와 메인배관(3) 내부 압력이 모두 높게 유지되면서 서로 차압이 낮게(제로에 가깝게) 유지되는데, 만약 실린더(1)의 실링에 불량 등이 발생하여 실린더(1)의 압력이 누설되면 실린더(1) 내부의 압력이 서서히 내려가므로, 시간이 지남에 따라 실린더(1) 내부의 압력과 메인배관(3)의 압력 간의 차압이 서서히 증대되고, 그 증대되는 차압이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 전진 유지 구간의 차압 임계값을 초과하면 경보하여 상기 실린더(1)의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하여 상기 실린더(1)의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한다.
한편, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 검출 정보 수집단계(S20)는 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 후진 유지 구간의 차압 정보를 반복적으로 검출 수집하도록 한다.
여기서, 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 동작 구간의 후진 유지 구간에 대한 차압 정보는 상기 설정단계(S30)에서 후진 유지 구간의 차압 파형에 대한 차압 임계값을 설정하기 위한 기반이 되므로, 상기 실린더(1)가 정상적인 상태 및 비정상적인 상태 등의 조건에서 다양하게 검출 수집함이 바람직하다.
그런 후, 상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 후진 유지 구간의 차압 정보를 기반으로 상기 후진 유지 구간의 차압에 대한 임계값을 설정하도록 한다.
여기서, 상기 후진 유지 구간의 차압 파형에 대한 임계값(후진 유지 구간의 차압 임계값)은 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 장기간 수집된 차압 파형의 차압 값 정보를 기반으로 상기 실린더(1)에서 고장이 발생하기 전의 후진 유지 구간에서 차압 파형의 차압 값이 비정상적으로 형성되는 정보를 기반으로 설정하게 된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 후진 유지 구간의 차압 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 후진 유지 구간의 차압 임계값을 미만이면 주변으로 경보하도록 한다.
즉, 실린더(1) 로드(1a)의 후진이 완료되면 상기 후진 유지 구간은 실린더(1)의 내부 압력이 대기압과 같이 낮은 압력으로 유지되고, 메인배관(3)이 높은 압력으로 유지되면서 실린더(1)와 메인배관(3)의 내부 압력 간의 차압은 높은 상태로 일정하게 유지되는데, 만약 실린더(1) 로드(1a)에 이물질이 침투하는 등의 이유로 인해 실린더(1) 내부의 압력이 원활하게 해소되지 못하면 실린더(1)와 메인배관(3)의 내부 압력 간의 차압이 다소 낮게 유지되고, 그 차압 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 후진 유지 구간의 차압 임계값 미만이면 경보하여 상기 실린더(1)의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하여 상기 실린더(1)의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한다.
상기와 같은 과정으로 실린더의 이상징후를 검출하는 본 발명의 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법(100)은 실린더(1)의 로드(1a)가 전진 및 후진하는 동작 구간에서 실린더(1)의 내부 압력과 통상의 압력기기(2)로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더(1) 측으로 공급하는 메인배관(3)의 내부 압력 간의 차압을 검출하여 동작 구간에 대한 차압 파형을 수집하고, 그 수집된 파형 정보를 기반으로 임계값을 설정한 후, 실시간으로 작동하는 실린더(1)로부터 수집되는 차압 파형이 임계값을 벗어나 실린더(1)의 이상징후가 의심되면 경보하여 적합한 시기에 실린더(1)의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 실린더(1)의 고장으로 인한 막대한 손실을 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실린더(1)에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 실린더(1)를 이상상태로 검출함으로, 실린더(1)에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

Claims (5)

  1. 각종 설비에 설치되어 로드가 전진 및 후진(복귀)하는 동작 구간이 반복적으로 수행되는 실린더의 예지 보전방법에 있어서,
    상기 동작 구간을 반복적으로 수행하는 실린더의 내부 압력과, 실린더가 작동할 수 있도록 압력기기로부터 공급되는 유압 또는 공압을 실린더 측으로 안내 공급하는 메인배관 내부 압력 간의 차압을 검출하고, 그 검출된 차압 값을 시간의 흐름에 따라 나타내어 상기 동작 구간에 대한 차압 파형으로 반복 수집하되, 상기 동작 구간의 차압 파형을 실린더 로드가 전진하는 전진 구간과, 로드가 전진 완료하여 유지하는 전진 유지 구간과, 로드가 후진하는 후진 구간과, 로드가 후진을 완료하여 유지하는 후진 유지 구간으로 구분하여 수집하는 베이스 정보 수집단계(S10);
    상기 베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 구간과 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 정보를 반복적으로 검출 수집하는 검출 정보 수집단계(S20);
    상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 기울기 정보를 기반으로 상기 전진 및 후진 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간에 대한 기울기의 임계값 또는 상기 전진 및 후진 구간에 대한 기울기의 임계값을 각각 설정하는 설정단계(S30); 및
    실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 구간과 후진 구간의 기울기 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 기울기 임계값 미만 또는 초과하면 주변으로 경보하는 검출단계(S40);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출단계(S40)에서 실시간으로 실린더로부터 검출 수집되는 동작 구간의 차압 파형에서 전진 및 후진 구간의 차압 파형으로부터 기울기 값을 명확하게 측정하기 곤란하면, 상기 전진 및 후진 구간의 차압 파형에서 로드가 전진 또는 후진 동작이 시작하는 위치의 동작 시작점과, 로드가 전진 또는 후진 동작을 완료하는 위치의 동작 완료점을 연결하는 임의 직선을 형성하고, 그 임의 직선의 기울기를 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 차압 파형에 대한 기울기 값으로 검출하고, 그 검출된 임의 직선에 대한 기울기 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 기울기 임계값 미만 또는 초과하면 주변으로 경보하는 것을 특징으로 하는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 정보 수집단계(S20)는 상기 베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 구간과 후진 구간의 작동 시간 정보를 반복적으로 검출 수집하며,
    상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 및 후진 구간의 작동 시간 정보를 기반으로 상기 전진 및 후진 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간에 대한 작동 시간 임계값 또는 상기 전진 및 후진 구간에 대한 작동 시간 임계값을 각각 설정하며,
    상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 구간과 후진 구간의 작동 시간 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 작동 시간 임계값을 초과하면 주변으로 경보하는 것을 특징으로 하는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 정보 수집단계(S20)는 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 전진 유지 구간의 차압 정보를 반복적으로 검출 수집하며,
    상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 전진 유지 구간의 차압 정보를 기반으로 상기 전진 유지 구간의 차압에 대한 임계값을 설정하며,
    상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 전진 유지 구간의 차압 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 전진 유지 구간의 차압 임계값을 초과하면 주변으로 경보하는 것을 특징으로 하는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 정보 수집단계(S20)는 수집되는 상기 동작 구간의 차압 파형에서 후진 유지 구간의 차압 정보를 반복적으로 검출 수집하며,
    상기 설정단계(S30)는 상기 검출 정보 수집단계(S20)에서 수집되는 차압 파형의 후진 유지 구간의 차압 정보를 기반으로 상기 후진 유지 구간의 차압에 대한 임계값을 설정하며,
    상기 검출단계(S40)는 실시간으로 실린더 로드가 전진 및 후진하는 동작을 연속적으로 반복하면, 그 동작 구간의 차압 파형을 검출 수집하고, 그 수집된 차압 파형의 후진 유지 구간의 차압 값이 상기 설정단계(S30)에서 설정된 후진 유지 구간의 차압 임계값을 미만이면 주변으로 경보하는 것을 특징으로 하는 차압을 이용한 실린더의 예지 보전방법.
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