KR101885479B1 - 윤활상태 자동 감시시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전체 지지부인 부시나 베어링에 정량의 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체에 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활장치의 윤활상태에 대해 자동으로 감지하는 감시시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전체 지지부와 윤활유를 공급하는 펌프측 사이에 차압식 유량계를 설치하고, 차압식 유량계의 펌프측 압력을 일정하게 한 상태에서 차압식 유량계의 회전체 지지부측의 압력을 측정하고 저장하여, 정상상태의 압력측정치와 비교 분석하고 그 결과를 감시시스템에 보내어 이상이 있을 경우 설비제어 및 경보를 띄우는 윤활상태 자동 감시시스템이다.

Description

윤활상태 자동 감시시스템{Automatic sensing system for lubrication state}
본 발명은 회전체 지지부인 부시나 베어링에 정량의 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체에 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활장치의 윤활상태에 대해 자동으로 감지하는 감시시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전체 지지부와 윤활유를 공급하는 펌프측 사이에 차압식 유량계를 설치하고, 차압식 유량계의 펌프측 압력을 일정하게 한 상태에서 차압식 유량계의 회전체 지지부측의 압력을 측정하고 저장하여, 정상상태의 압력측정치와 비교 분석하고 그 결과를 감시시스템에 보내어 이상이 있을 경우 설비제어 및 경보를 띄우는 윤활상태 자동 감시시스템이다.
모터 등에 의해 고속, 고하중으로 회전하는 회전체 특히, 성형 공작기계의 구동축과 같은 장치에는 회전체의 윤활 및 냉각을 위해 윤활장치가 사용되고 있다.
이러한 윤활장치는 펌프 등에 의해 윤활유를 지속적으로 공급하고 배출시켜 회전체의 윤활과 냉각을 동시에 수행하게 되는데, 윤활유의 공급이 원활히 이루어지지 않을 경우 회전체와 회전체 주위의 부품들에 열손상을 가져올 수 있고, 심할 경우 회전체와 주위 부품들의 파손이나 화재 등 사고를 일으킬 수 있다.
또한, 윤활유의 누유 즉, 윤활장치의 특정부위에 크랙 등의 손상으로 누유가 발생되면 회전체로 공급되는 윤활유의 윤활량이 줄어들 수 있어 상술한 열손상 및 파손의 우려가 있고, 누유되는 윤활유로 인해 작업장의 안전사고, 비용증가 등 다양한 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하고자 제안된 종래방법으로서는 용적유량계(positive displacement flowmeter), 터빈 유량계(turbine flowmeter), 전자유량계 및 초음파유량계 등의 유량감지센서를 이용하여 유량을 수동으로 측정하고 있다.
이 중 용적유량계와 터빈유량계는 관로의 내부에 유량계를 설치하여야 하므로 관로의 직경이 비교적 작은 경우 적용이 어렵고, 전자유량계 및 초음파유량계는 관로를 따라 흐르는 유체와 비접촉 방식으로 유량을 측정하므로 아무래도 정확성이 떨어질 수밖에 없으며, 비교적 고가이고 설치 및 유지보수가 어려워 윤활상태감지를 위한 센서로 적용이 어려울 뿐만 아니라 윤활상태를 자동으로 감지하는 시스템이 현재로는 없는 실정이다.
유량감지와 관련된 종래기술로서는 실용신안등록 제20-0353005호에 제안되어 있는 유량 감지용 압력센서 구조가 있다.
상기 실용신안에는 유로 상에 설치되어 차압을 이용하여 압력(혹은 유량)을 측정할 수 있도록 된 유량 감지용 압력센서에 있어서, 상기 유로(8)상에 일체로 조립 가능하면서 압력변화부(1c)가 마련됨과 동시에 상기 압력변화부(1c)의 전 후방에 압력측정을 위한 유입구(1a,1b)가 각각 마련된 센서본체(1)와, 상기 센서본체(1)의 상부에 체결 결합되어 센서본체(1)와의 사이에서 상하 분리된 압력측정실(P;P1,P2)을 형성할 수 있도록 소정 공간을 형성하는 캡부재(2)로 외관이 형성되고, 상기 센서본체(1)와 캡부재(2)사이의 내부에는, 상기 압력측정실(P;P1,P2)을 상하로 구획하는 격벽 형태를 갖으면서 압력 변화에 따라 상하 이동하는 다이아프램(3)과; 상기 다이아프램(3)의 상하 부위에서 탄성력을 부여하는 탄성부재(6)와; 상기 다이아프램(3)의 상단면에 설치됨과 동시에 다이어프램의 상하 이동에 따라 상기 캡부재(2)에 마련된 슬라이드공(2a)을 따라 이동하는 승강부재(4)와; 상기 승강부재(4)가 이동하는 작동 구간의 상부 쪽 상기 슬라이드공(2a)에 설치되어 승강부재(4)의 이동량의 차이를 감지하여 압력을 측정할 수 있는 감지부재(5)가 구성된 것을 특징으로 하는 유량감지용 압력센서 구조가 제안되어 있는데, 다이어프램의 이동에 대한 보상을 탄성부재로 행함으로써 비교적 느린 속도로 이동되는 유량에 대해서는 정확한 유량 측정이 어렵고, 탄성부재의 탄성에 따라 다이어프램의 이동량에 오차가 많이 발생될 수 있다.
또한, 상기 실용신안은 유로 상에 일체로 설치되어 차압에 의한 유량을 측정하는 방식에 대한 제안이지 윤활상태를 자동으로 감시할 수 있는 제안이 아니다.
실용신안등록공보 제20-0353005호
따라서 본 발명은 회전체 지지부인 부시나 베어링에 정량의 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체의 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활장치의 윤활상태 자동 감시시스템을 제공하되, 차압식 유량계의 전후에 압력감지센서를 설치, 윤활유의 압력을 측정하여 윤활장치의 이상 유무를 파악하는 윤활상태 자동 감시시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 의한 감시시스템을 유량계 전단에 윤활필터와 같이 접목함으로써 윤활부위에 제일 근접한 위치에서 윤활유를 필터링하므로, 배관 내 이물질을 제거할 수 있고 구조가 컴팩트하며 저가이고 유지보수가 편리한 윤활상태 자동 감시시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 윤활상태 자동 감시시스템은 회전체 지지부(2)에 흐름관(11)을 통해 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체(1)의 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활장치의 감시시스템에 있어서, 상기 감시시스템은 서보모터(13)에 의해 유압펌프(7)를 구동시켜 흐름관(11)으로 일정한 압력의 윤활유를 공급하고, 차압식 유량계(4)를 펌프(7)와 회전체 지지부(2) 사이에 설치하며, 차압식 유량계(4)의 전후에 회전체 지지부측 압력감지센서(3)와 펌프측 압력감지센서(5)를 설치하여 펌프측 압력측정치(P1)와 회전체 지지부측 압력측정치(P2)를 각각 측정하고, 측정된 압력측정치들(P1, P2)은 제어부(C)로 보내어 저장 및 정상상태의 기준치와 비교 분석하고, 그 결과를 이용해 윤활상태의 이상 유무를 자동으로 판단하여 이상 발생시 경고를 표시하거나 알람을 통해 알리는 것이 특징이다.
본 발명에 의한 윤활상태 자동 감시시스템은 회전체 지지부인 부시나 베어링에 정량의 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체의 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활장치의 윤활상태 자동 감시시스템을 제공하되, 차압식 유량계의 전후에 압력감지센서를 설치, 윤활유의 압력을 측정하여 윤활장치의 이상 유무를 손쉽게 파악할 수 있는 효과가 있으며, 본 발명에 의한 감시시스템을 유량계 전단에 윤활필터와 같이 접목함으로써 윤활부위에 제일 근접한 위치에서 윤활유를 필터링하여 배관 내 이물질을 제거할 수 있고 구조가 컴팩트하며 유지보수가 편리한 현저한 효과가 있다.
또한, 윤활유 공급측인 펌프와 모터의 이상 유무, 유량계와 펌프 사이의 유량계 전단에 취부되는 필터의 막힘 및 유량계와 회전체 지지부 사이의 배관상태 이상 유무 등을 자동으로 감지할 수 있고, 이로써 경고 및 정지 등의 신호를 본 시스템이 적용된 장치에 주므로 일반적으로 이상 발생시 초래될 수 있는 막대한 수리비용 및 생산라인의 중단 손실 등을 방지할 수 있으며, 경고등의 신호 및 장기간 동안의 압력변화분석을 통해 부시 마모 및 베어링의 이상 예측 등 예방 보전도 가능하다.
도 1은 본 발명의 전체구성도
도 2는 본 발명의 타실시 예시도
본 발명은 회전체 지지부인 부시나 베어링에 정량의 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체에 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활장치의 윤활상태에 대해 자동으로 감지하는 감시시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전체 지지부와 윤활유를 공급하는 펌프측 사이에 차압식 유량계를 설치하고, 차압식 유량계의 펌프측 압력을 일정하게 한 상태에서 차압식 유량계의 회전체 지지부측의 압력을 측정하고 저장하여, 정상상태의 압력측정치와 비교 분석하고 그 결과를 감시시스템에 보내어 이상이 있을 경우 설비제어 및 경보를 띄우는 윤활상태 자동 감시시스템이다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전체구성도로써, 본 발명에 의한 윤활상태 자동 감시시스템은 회전체 지지부(2)에 흐름관(11)을 통해 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체(1)의 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활장치의 감시시스템에 있어서, 상기 감시시스템은 서보모터(13)에 의해 유압펌프(7)를 구동시켜 흐름관(11)으로 일정한 압력의 윤활유를 공급하고, 차압식 유량계(4)를 펌프(7)와 회전체 지지부(2) 사이에 설치하며, 차압식 유량계(4)의 전후에 회전체 지지부측 압력감지센서(3)와 펌프측 압력감지센서(5)를 설치하여 펌프측 압력측정치(P1)와 회전체 지지부측 압력측정치(P2)를 각각 측정하고, 측정된 압력측정치들(P1, P2)은 제어부(C)로 보내어 저장 및 정상상태의 기준치와 비교 분석하고, 그 결과를 이용해 윤활상태의 이상 유무를 자동으로 판단하여 이상 발생시 경고를 표시하거나 알람을 통해 알리는 것이 특징이다.
먼저, 회전체(1)는 성형 공작기계의 구동축과 같이 비교적 고하중, 고속으로 회전하는 회전체들이며, 이러한 회전체(1)의 주위에는 회전체(1)의 회전을 지지하도록 회전체 지지부(2)가 설치되며 상기 회전체 지지부(2)는 도시된 바와 같은 부시를 사용할 수 있으며, 경우에 따라 부시 대신 베어링을 설치할 수 있다.
상기 회전체(1)와 맞닿아 있는 부시나 베어링은 회전체(1)의 고하중, 고속회전에 따라 마찰이 발생하고 이로써 과도한 열이 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위해 윤활유가 회전체(1)의 주위로 유입되어 마찰력의 감소와 발생된 열의 냉각을 동시에 수행하게 된다.
상기 서보모터(13)는 모터축의 회전속도를 제어할 수 있으며, 회전속도의 제어로 인해 유압펌프(7)를 통해 토출되는 윤활유의 압력을 제어하게 되고, 상기 윤활유는 흐름관(11)을 통해 이동된다.
상기 차압식 유량계(4)는 오리피스나 벤츄리 또는 저항식으로 작동하는 차압식 유량계를 사용할 수 있는데, 그 방식은 윤활유가 통과하는 한쪽에 통로를 설치하고 그 전후에 생긴 차압을 통해 유량을 측정하게 되며, 상기 차압식 유량계(4)의 전후에 회전체 지지부측 압력감지센서(3)와 펌프측 압력감지센서(5)를 각각 설치하여 펌프측 압력측정치(P1)와 회전체 지지부측 압력측정치(P2)를 각각 측정하게 된다.
실시간으로 측정된 압력측정치들(P1, P2)은 본 감시시스템의 제어부(C)로 보내어 측정된 시간별로 저장하고, 이를 기준치와 비교 분석하게 되며, 분석된 결과를 이용해 윤활상태의 이상 유무를 판단하게 된다.
구체적으로는 펌프측 압력측정치(P1)의 측정값을 일정하게 한 상태에서 회전체 지지부측 압력측정치(P2)가 정상상태의 기준치보다 과도하게 낮다면, 회전체 지지부측의 관로에 크랙 등의 이유로 누유가 발생하고 있다는 것을 의미하며, 반대로 회전체 지지부측 압력측정치(P2)가 기준치보다 과도하게 높다면 윤활유의 흐름이 원활하지 못하고 일부분에 막혀 있음을 의미하므로, 이 역시 회전체 지지부측에 이상이 있음을 의미한다.
이러한 본 발명의 작동방식에 대해 보다 상세히 살펴보면, 정량의 윤활유가 회전체 지지부(2)에 정상적으로 공급될 때 차압식 유량계(4) 전후의 윤활유 압력(P1, P2)가 일정하고, 윤활유 공급부족, 배관 막힘, 배관터짐 및 회전체 지지부인 부시나 베어링의 마모 등 이상 발생시 차압식유량계(4) 전후의 윤활유 압력(P1, P2)이 변하게 되는 원리를 이용하게 된다.
즉, 압력감지센서를 유압펌프(7)와 차압식유량계(4) 사이에 하나를 설치하고, 상기 차압식유량계(4)와 회전체지지부(2) 사이에 다른 하나를 설치하여, 윤활유의 압력을 측정하고 이를 제어부에서 정상상태와 비교 분석하여 윤활상태의 이상유무를 파악하게 된다.
본 발명에 의한 윤활상태 자동 감시시스템은 압력감지센서와 차압식유량계 및 제어부만을 이용해 윤활상태를 자동으로 감시할 수 있으며, 그 구조가 간단하여 저가로 구성할 수 있고 복잡한 장치에도 적용이 용이하다.
감시상황에 대해 살펴보면, 배관이 막혔을 시에는 회전체 지지부측 압력측정치(P2)가 상승하여 회전체지지부측에 있는 회전체 지지부측 압력감지센서(3)의 측정치가 기준치보다 높아지고, 배관이 터졌을 때는 상기 회전체 지지부측 압력감지센서(3)의 측정치가 기준치보다 낮아진다.
또한, 회전체지지부(2)의 부시나 베어링의 마모가 진행되고 있을 경우에는 회전체 지지부측 압력감지센서(3)의 측정치가 조금씩 점진적으로 기준치 압력보다 낮아지는 현상이 발생하게 되므로 측정치의 변화추이를 파악하면 예방적으로 보전을 할 수 있다.
그리고, 차압식유량계(4)와 펌프측 압력감지센서(5) 사이에 필터(10)를 설치하면 필터의 막힘까지도 감지할 수 있다. 즉, 필터(10)는 윤활유에 잔존하고 있는 금속 찌꺼기 등의 불순물을 걸러주게 되는데, 필터(10)에 많은 양의 불순물이 부착될 경우 회전체지지부측 압력감지센서(3)의 압력이 기준치보다 낮아지게 되므로 이를 이용해 필터(10)의 교체시기도 알아낼 수 있다.
또한, 펌프측 압력측정치(P1)를 일정하게 유지하기 위해 서보모터 대신 일반모터를 적용할 경우에도 언로딩밸브(6)를 적용하여 펌프측 윤활유압력(P1)을 일정하게 할 수 있는데, 이 경우에는 윤화유의 열화방지나 에너지 절감의 효과는 얻기가 어렵다.
도 2는 본 발명의 타실시 예시도로써, 상기 흐름관(11)은 둘 이상의 분배관(12)을 가지는 경우, 흐름관(11)의 일측에는 펌프측 압력감지센서(5)를 설치하고, 각각의 분배관(12)에는 지지부측 압력감지센서(3)를 각각 설치하여, 펌프측 압력감시센서(5)에 의해 측정된 펌프측 압력측정치(P1)는 공용으로 적용하고, 분배관(12)에서 측정된 회전체 지지부측 압력측정치(P2)를 개별적으로 적용하여, 각각의 회전체 지지부측의 이상 유무를 동시에 감지하는 것이 특징이다.
즉, 상술한 실시예와 마찬가지로 흐름관(11)의 일측에는 펌프측 압력감지센서(5)를 설치하고 흐름관(11)과 연통되어 있는 다수의 분배관(12)에는 회전체 지지부측 압력감지센서(3)를 각각 설치하여 펌프측 압력측정치(P1)와 회전체 지지부측 압력측정치(P2)를 측정, 기준치와 비교하여 이를 분석함으로써 윤활유의 흐름상태를 감시할 수 있다.
미설명부호는 오일탱크(8)로써 윤활유가 저장되는 탱크이고, 오일받이(9)는 회전체지지부(2)에 대해 윤활을 마친 윤활유를 수집하는 구성이다.
결국, 본 발명에 의한 윤활상태 자동 감시시스템은 회전체 지지부인 부시나 베어링에 정량의 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체의 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활장치의 윤활상태 자동 감시시스템을 제공하되, 차압식 유량계의 전후에 압력감지센서를 설치, 윤활유의 압력을 측정하여 윤활장치의 이상 유무를 손쉽게 파악할 수 있는 효과가 있으며, 본 발명에 의한 감시시스템을 유량계 전단에 윤활필터와 같이 접목함으로써 윤활부위에 제일 근접한 위치에서 윤활유를 필터링하여 배관 내 이물질을 제거할 수 있고 구조가 컴팩트하며 유지보수가 편리한 현저한 효과가 있다.
또한, 윤활유 공급측인 펌프와 모터의 이상 유무, 유량계와 펌프 사이의 유량계 전단에 취부되는 필터의 막힘 및 유량계와 회전체 지지부 사이의 배관상태 이상 유무 등을 자동으로 감지할 수 있고, 이로써 경고 및 정지 등의 신호를 본 시스템이 적용된 장치에 주므로 일반적으로 이상 발생시 초래될 수 있는 막대한 수리비용 및 생산라인의 중단 손실 등을 방지할 수 있으며, 경고등의 신호 및 장기간 동안의 압력변화분석을 통해 부시 마모 및 베어링의 이상 예측 등 예방 보전도 가능하다.
1. 회전체 2. 회전체지지부
3. 회전체지지부측 압력감지센서 4. 차압식 유량계
5. 펌프측 압력감지센서 6. 언로딩밸브
7. 유압펌프 8. 오일탱크
9. 오일받이 10. 필터
11. 흐름관 12. 분배관
13. 서보모터
C. 제어부

Claims (4)

  1. 회전체 지지부(2)에 흐름관(11)을 통해 윤활유를 지속적으로 공급하여 회전체(1)의 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활상태 자동 감시시스템에 있어서,
    상기 감시시스템은 서보모터(13)에 의해 유압펌프(7)를 구동시켜 흐름관(11)으로 일정한 압력의 윤활유를 공급하고, 차압식 유량계(4)를 펌프(7)와 회전체 지지부(2) 사이에 설치하며, 차압식 유량계(4)의 전후에 회전체 지지부측 압력감지센서(3)와 펌프측 압력감지센서(5)를 설치하여 펌프측 압력측정치(P1)와 회전체 지지부측 압력측정치(P2)를 각각 측정하고, 측정된 압력측정치들(P1, P2)은 제어부(C)로 보내어 저장 및 정상상태의 기준치와 비교 분석하고, 그 결과를 이용해 윤활상태의 이상 유무를 자동으로 판단하여 이상 발생시 경고를 표시하거나 알람을 통해 알리며,
    펌프측 압력측정치(P1)의 측정값을 일정하게 한 상태에서 회전체 지지부측 압력측정치(P2)가 정상상태의 기준치보다 과도하게 낮다면, 회전체 지지부측의 관로에 누유가 발생하고 있다는 것으로 파악하며, 반대로 회전체 지지부측 압력측정치(P2)가 기준치보다 과도하게 높다면 윤활유의 흐름이 원활하지 못하고 일부분에 막혀 있는 것으로 파악하며,
    정량의 윤활유가 회전체 지지부(2)에 정상적으로 공급될 때 차압식 유량계(4) 전후의 윤활유 압력(P1, P2)이 일정하고, 윤활유 공급부족, 배관 막힘, 배관터짐 및 회전체 지지부인 부시나 베어링의 마모와 같은 이상 발생시 차압식유량계(4) 전후의 윤활유 압력(P1, P2)이 변하게 되는 원리를 이용하며,
    상기 차압식유량계(4)와 펌프측 압력감지센서(5) 사이에 윤활유에 잔존하고 있는 금속 찌꺼기 등의 불순물을 걸러주도록 필터(10)를 설치하여 상기 필터(10)에 많은 양의 불순물이 부착될 경우 회전체지지부측 압력감지센서(3)의 압력이 기준치보다 낮아지게 되므로 이를 이용해 필터(10)의 교체시기도 알아낼 수 있는 것이 특징인 윤활상태 자동 감시시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차압식 유량계(4)는 오리피스나 저항식으로 작동하는 차압식 유량계인 것이 특징인 윤활상태 자동 감시시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서보모터(13) 대신 일반모터를 사용할 경우 펌프를 지난 윤활유는 언로딩밸브(6)에 의해 일정한 압력으로 공급되는 것이 특징인 윤활상태 자동 감시시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흐름관(11)은 둘 이상의 분배관(12)을 가지는 경우, 흐름관(11)의 일측에는 펌프측 압력감지센서(5)를 설치하고, 각각의 분배관(12)에는 지지부측 압력감지센서(3)를 각각 설치하여, 펌프측 압력감시센서(5)에 의해 측정된 펌프측 압력측정치(P1)는 공용으로 적용하고, 분배관(12)에서 측정된 회전체 지지부측 압력측정치(P2)를 개별적으로 적용하여, 각각의 회전체 지지부측의 이상 유무를 감지하는 것이 특징인 윤활상태 자동 감시시스템.
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