KR102665466B1 - 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치는, 시료 모터가 안착되는 시료 모터 안착 지그, 시료 모터 안착 지그에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부, 시료 모터와 부하 모터 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서, 시료 모터의 진동을 감지하는 진동 센서 및 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 신호를 수집하고 수집된 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하여 축 정렬 상태를 감지하고 감지된 축 정렬 상태에 따라 Z축 구동부를 제어하는 축 정렬 조정부를 포함한다.
Description
본 발명은 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터 다이나모미터의 축과 시료 모터의 축이 정렬되도록 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다.
모터는 전기에너지를 역학적 에너지로 변환시키는 장치이다. 에너지 비용과 탄소 방출량을 줄이기 위하여 고효율 모터가 요구되고 있으며, 삼상유도 전동기에 대하여 최저 효율제가 시행되고 있다. 이러한 최저 효율제는 우리나라뿐만 아니라 전세계적으로 시행 중이므로 모터에 대하여 기준 효율을 만족하지 못하면 한국뿐만 아니라 미국, 캐나다, 호주, EU, 중국, 일본 등 여러 나라에서 모터를 판매하지 못한다.
따라서, 모터가 생산되면 해당 모터의 효율이 필수적으로 측정된다. 모터의 효율은 모터의 운전 중 전압, 전류, 유효전력, 온도, 토크, 회전속도 등의 운전 데이터를 측정하여 계산되며, 이러한 모터 시험 장치로서, 모터 다이나모미터가 사용된다.
모터 다이나모미터는 회전기기 예컨대, 전기모터, 발전기, 엔진 등의 출력, 토크, 회전 속도, 효율 등의 동력 성능을 측정하는 시험장치로서, 자동차 분야, 항공 분야, 조선 분야, 로봇 분야뿐만 아니라 일반 산업분야에서도 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 모터 다이나모미터를 도시한 도면이다.
모터 다이나모미터(100)는 시료 모터가 안착되는 안착 지그(110), 회전축을 가지는 토크 센서(120) 및 부하 모터(130), 안착 지그(110)를 전후 방향(X축)으로 이송하는 X축 이송부(140), 안착 지그(110)를 좌우 방향(Y축)으로 이송하는 Y축 이송부(미도시) 및 안착 지그를 상하 방향(Z축)으로 이송하는 Z축 이송부(150)를 포함한다. 작업자는 시료 모터를 안착 지그(110)의 V블록(160)에 안착시키고, 상하 방향(Z축)으로 축 정렬한 후 안착 지그(110)를 전후 방향(X축)으로 이송하여 시료 모터와 모터 다이나모미터를 결합시키고, 시료 모터에 대한 테스트를 시작한다. 즉, X축 이송부(140)는 안착 지그(110)를 전후 방향으로 이송하여 시료 모터의 회전축과 모터 다이나모미터의 회전축이 커플링 결합되도록 하고, Z축 이송부(150)는 안착 지그(110)를 상하 방향으로 이송하여 시료 모터의 회전축과 모터 다이나모미터의 회전축이 상하 방향(Z축)으로 축 정렬되도록 한다.
X축 이송부(140), Y축 이송부 및 Z축 이송부(150)는 모두 작업자의 감각에 의존하여 수작업으로 조작되어 진다. X축 이송부(140), Y축 이송부 및 Z축 이송부(150)는 각각 회전력을 직선 운동으로 변환하는 장치(예컨대, 핸들을 회전시키면 볼스크류 또는 벨트 등을 이용하여 안착 지그가 직선으로 움직이도록 하는 장치)로 구현될 수 있다. X축 정렬의 경우, 시료 모터와 모터 다이나모미터를 커플링 결합하기까지 이송을 하는 것이기 때문에 수작업에 큰 어려움은 없고, 시료 모터의 테스트 중에는 시료 모터와 모터 다이나모미터가 별도의 체결 수단에 의해 체결 상태를 유지하기 때문에 테스트 중 X축 방향으로의 축 정렬이 틀어질 위험이 적다. Y축 정렬의 경우, 시료 모터는 안착 지그에 안착되는데, 안착 지그에는 V블록이 형성되어 시료 모터가 이 V블록에 안착되면 모터 다이나모미터와 시료 모터가 좌우 방향(Y축)으로 정렬될 수 있고, 테스트 과정에서 좌우 방향으로는 틀어질 위험이 적다.
그러나, Z축 정렬의 경우, 장시간의 테스트시 온도 상승에 의한 하우징과 결합부의 팽창 등의 원인에 의해 Z축 방향으로 축 정렬이 틀어질 위험이 있으며, 이렇게 Z축 방향으로 축 정렬이 틀어질 경우, 작업자가 수작업으로 Z축 이송부를 조작하여 Z축 방향 정렬을 유지하기는 매우 어렵다. 또한, 이와 같이 시료 모터의 테스트 중 축 정렬이 틀어지면, 회전 시에 진동이 발생하고, 이 진동에 의해 테스트 측정값 등의 정확도가 저하되며, 부하 모터나 시료 모터의 베이링 파손 등 장비 및 인명 피해가 발생할 위험이 있다.
본 발명의 목적은 모터 다이나모미터의 부하 운전 중 토크 센서 또는 진동 센서로부터 수집되는 데이터에 기반하여 축 정렬 상태를 진단하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모터 다이나모미터의 부하 운전 상태에서 축 정렬이 틀어진 것이 감지되면 자동으로 축 정렬하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치는, 시료 모터가 안착되는 시료 모터 안착 지그, 시료 모터 안착 지그에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부, 시료 모터와 부하 모터 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서, 시료 모터의 진동을 감지하는 진동 센서 및 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 신호를 수집하고 수집된 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하여 축 정렬 상태를 감지하고 감지된 축 정렬 상태에 따라 Z축 구동부를 제어하는 축 정렬 조정부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 축 정렬 조정부는, 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집하는 신호 수집부, 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부, 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 기본파의 크기, 고조파의 주파수 및 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석하는 분석부 및 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Z축 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석부는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 임계치 % 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석부는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Z축 구동부는, 구동 제어부의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Z축 서보 모터, Z축 서보 모터의 회전력을 감속하는 Z축 감속기 및 감속된 회전력을 Z축 직선 운동으로 변환하여 시료 모터 안착 지그에 전달하는 Z축 회전력 변환기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시료 모터 안착 지그에 좌우 방향 구동력을 제공하는 Y축 구동부를 더 포함하고, 구동 제어부는 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Y축 구동부를 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Y축 구동부는, 구동 제어부의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Y축 서보 모터, Y축 서보 모터의 회전력을 감속하는 Y축 감속기 및 감속된 회전력을 Y축 직선 운동으로 변환하여 시료 모터 안착 지그에 전달하는 Y축 회전력 변환기를 포함한다.
본 발명에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법은, 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집하는 신호 수집 단계, 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환 단계, 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 기본파의 크기, 고조파의 주파수 및 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석하는 분석 단계 및 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Z축 구동부를 제어하는 구동 제어 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석 단계는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 임계치 % 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석 단계는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 제어 단계는 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Y축 구동부를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 모터 다이나모미터의 부하 운전 상태 중 토크 센서 또는 진동 센서에서 수집된 데이터를 분석하여 축 정렬 상태를 진단하여 정확한 진단이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면 모터 다이나모미터의 부하 운전 상태에서 자동으로 축 정렬 보정을 할 수 있기 때문에 축 정렬 틀어짐에 대한 신속한 조치가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 모터 다이나모미터의 부하 운전 상태에서 축 정렬 상태를 자동으로 진단하고 자동으로 축 정렬을 보정하여 축 정렬이 틀어짐으로 인한 장비 및 인명 피해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자("통상의 기술자"라 함)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들은, 이하 설명하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타내지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 종래의 모터 다이나모미터를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치의 예시를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 조정부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 양호 상태(A), 축 정렬 불량 상태(B) 및 축 체결 불량 상태(C)에서의 진동 신호의 퓨리에 변환 신호의 예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 Z축 구동부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Y축 구동부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법의 예시를 나타내는 도면이다.
도 1은 종래의 모터 다이나모미터를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치의 예시를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 조정부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 양호 상태(A), 축 정렬 불량 상태(B) 및 축 체결 불량 상태(C)에서의 진동 신호의 퓨리에 변환 신호의 예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 Z축 구동부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Y축 구동부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법의 예시를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
본 명세서에 개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명과 연관된 통상의 기술자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도, 판례, 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명에서, '포함하다', '포함하는' 등의 용어는 특징들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들이 존재하는 것을 나타낼 수 있으나, 이러한 용어가 하나 이상의 다른 기능들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들 및/또는 이들의 조합이 추가되는 것을 배제하지는 않는다.
본 발명에서, 특정 구성요소가 임의의 다른 구성요소에 '결합', '조합', '연결', '연관' 되거나, '반응' 하는 것으로 언급된 경우, 특정 구성요소는 다른 구성요소에 직접 결합, 조합, 연결 및/또는 연관되거나, 반응할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 특정 구성요소와 다른 구성요소 사이에 하나 이상의 중간 구성요소가 존재할 수 있다. 또한, 본 발명에서 "및/또는"은 열거된 하나 이상의 항목의 각각 또는 하나 이상의 항목의 적어도 일부의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에서, '제1', '제2' 등의 용어는 특정 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로, 이러한 용어에 의해 상술한 구성요소가 제한되진 않는다. 예를 들어, '제1' 구성 요소는 '제2' 구성 요소와 동일하거나 유사한 형태의 요소를 지칭하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에서, '부하 운전'이라 함은 모터 다이나모미터에 시료 모터를 장착한 상태에서의 모터 다이나모미터 및 부하 모터의 운전을 의미하며, '무부하 운전'이라 함은 모터 다이나모미터에 시료 모터를 장착 해제한 상태에서의 모터 다이나모미터 및 부하 모터의 운전을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치(200)의 예시를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치(200)는, 도시된 바와 같이 시료 모터(210)가 안착되는 시료 모터 안착 지그(220), 시료 모터 안착 지그(220)에 좌우 방향 구동력을 제공하는 Y축 구동부(230), 시료 모터 안착 지그(220)에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부(240), 시료 모터(210)와 부하 모터(250) 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서(260), 시료 모터(210)의 진동을 감지하는 진동 센서(270) 및 축 정렬 조정부(280)를 포함할 수 있다.
축 정렬 조정부(280)는 토크 센서(260) 및 진동 센서(270) 중 적어도 하나로부터 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 수집하고, 수집된 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하여 축 정렬 상태를 감지하고, 감지된 축 정렬 상태에 따라 Y축 구동부 및 Z축 구동부 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
시료 모터(210)와 모터 다이나모미터 사이의 축 정렬이 틀어지거나 체결이 불량인 경우, 시료 모터(210)에는 심한 진동이 발생할 수 있다. 시료 모터(210)에서 발생된 진동은 토크 센서(260)로 전달되어 토크 신호에도 영향을 줄 수 있다. 따라서, 시료 모터(210)로부터 발생된 진동 신호를 감지하여 분석하거나 또는 토크 센서(260)의 토크 신호를 감지하여 분석하면, 시료 모터(210)와 모터 다이나모미터 사이의 축 정렬 상태를 감지할 수 있다.
본 발명의 축 정렬 조정부(280)는 임의의 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 예를 들면, 축 정렬 조정부(280)는 독립형의(stand alone) 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수도 있고, 네트워크 등을 통해 상호 통신가능한 분산된(distributed) 컴퓨팅 시스템들에서 구현될 수도 있다. 또한, 축 정렬 조정부(280)는 일련의 명령어들을 포함하는 프로그램을 실행하는 프로세서에 의해서 구현된 부분을 포함할 수도 있고, 논리합성(logic synthesis)에 의해서 설계된 로직 하드웨어에 의해서 구현된 부분을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서, 프로세서는 프로그램에 포함된 명령어들 및/또는 코드로 표현되는 동작들을 포함하는 미리 정의된 동작들을 실행하기 위하여 물리적으로 구조화된 회로를 포함하는, 하드웨어적으로 구현된(hardware-implemented) 임의의 데이터 처리 장치를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 데이터 처리 장치는, 마이크로프로세서, CPU(central processing unit), GPU(graphics processing unit), NPU(neural processing unit), 프로세서 코어, 멀티-코어프로세서, 멀티 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), ASIP(application-specific instruction-set processor) 및 FPGA(field programmable gate array)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 조정부(280)의 예시를 나타내는 도면이다.
축 정렬 조정부(280)는, 도시된 바와 같이 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 수집하는 신호 수집부(310), 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부(320), 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 기본파의 크기, 고조파의 주파수 및 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석하는 분석부(330) 및 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Y축 구동부(230) 및 Z축 구동부(240) 중 적어도 하나를 제어하는 구동 제어부(340)를 포함할 수 있다.
분석부(330)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배(예컨대, 2배)이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 임계치 %(예컨대, 50%) 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정할 수 있다. 또한, 분석부(330)는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배(예컨대, 1.5배, 2.5배 등)이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 양호 상태(A), 축 정렬 불량 상태(B) 및 축 체결 불량 상태(C)에서의 진동 신호의 퓨리에 변환 신호의 예시를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이 축 정렬 상태가 양호한 경우(도 4의 (A) 참조), 시료 모터(210)에 장착된 진동 센서(270)로부터 시간 영역에서 수집된 진동 신호(또는 토크 센서에서 수집된 토크 신호)를 퓨리에 변환하면, 기본파의 2배 고조파의 크기는 기본파의 크기의 30% 이하이다.
Y축 정렬 또는 Z 축 정렬 상태가 불량인 경우(도 4의 (B) 참조), 시료 모터(210)에 장착된 진동 센서(270)로부터 시간 영역에서 수집된 진동 신호(또는 토크 센서에서 수집된 토크 신호)를 퓨리에 변환하면, 기본파의 2배 고조파의 크기는 기본파의 크기의 50%를 이상이 된다. 따라서, 분석부(330)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 2배이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 50% 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정할 수 있다.
축 체결 상태가 불량인 경우(도 4의 (C) 참조), 시료 모터(210)에 장착된 진동 센서(270)로부터 시간 영역에서 수집된 진동 신호(또는 토크 센서에서 수집된 토크 신호)를 퓨리에 변환하면, 기본파의 1.5배 고조파, 2.5배 고조파가 발생하고, 이 기본파의 1.5배 고조파 및 2.5배 고조파의 크기는 한계치를 초과하게 된다. 따라서, 분석부(330)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 1.5배 또는 2.5배이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정할 수 있다.
구동 제어부(340)는 분석부(330)가 축 정렬 불량으로 결정한 경우, 고조파의 크기가 감소하도록 Y축 구동부 및 Z축 구동부 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 통상적으로 Y축 정렬 불량 대비 Z축 정렬 불량의 발생 빈도가 높으므로 구동 제어부(340)는 분석부(330)에서 축 정렬 불량이 분석되면 Z축 구동부(240)를 구동 제어하여 고조파가 감소하는지 체크하고, Z축 구동부(240)를 구동 제어하더라도 고조파가 감소하지 않으면 Y축 구동부(230)를 구동 제어한다. 아울러, 구동 제어부(340)는 분석부(330)가 축 체결 불량으로 결정한 경우, 작업자에게 알람하여 작업자로 하여금 시료 모터와 모터 다이나모미터를 정확하게 체결하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 Z축 구동부(240)의 예시를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, Z축 구동부(240)는 구동 제어부(340)의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Z축 서보 모터(510), Z축 서보 모터(510)의 회전력을 감속하는 Z축 감속기(520) 및 감속된 회전력을 Z축 직선 운동으로 변환하여 시료 모터 안착 지그(220)에 전달하는 Z축 회전력 변환기(530)를 포함할 수 있다. Z축 서버 모터(510)에서 생성된 회전력은 Z축 감속기(520)에서 감속된 후 Z축 회전력 변환기(530)에서 Z축 직선 운동으로 변환되어 시료 모터 안착 지그(220) 및 시료 모터 안착 지그(220)에 장착된 시료 모터(210)에 전달된다. 이로써, 시료 모터(210)는 Z축 방향으로 이송되어 모터 다이나모미터와 상하 방향으로 축 정렬을 할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Y축 구동부(230)의 예시를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, Y축 구동부(230)는 구동 제어부(340)의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Y축 서보 모터(610), Y축 서보 모터(610)의 회전력을 감속하는 Y축 감속기(620) 및 감속된 회전력을 Y축 직선 운동으로 변환하여 시료 모터 안착 지그(220)에 전달하는 Y축 회전력 변환기(630)를 포함할 수 있다. Y축 서버 모터(610)에서 생성된 회전력은 Y축 감속기(620)에서 감속된 후 Y축 회전력 변환기(630)에서 Y축 직선 운동으로 변환되어 시료 모터 안착 지그(220) 및 시료 모터 안착 지그(220)에 장착된 시료 모터(210)에 전달된다. 이로써, 시료 모터(210)는 Y축 방향으로 이송되어 모터 다이나모미터와 좌우 방향으로 축 정렬을 할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법(S700)의 예시를 나타내는 도면이다.
축 정렬 방법(S700)은 축 정렬 조정부(280)에 의해 수행될 수 있다. 도시된 바와 같이, 축 정렬 방법은(S700)은 축 정렬 조정부(280)가 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집함으로써 개시될 수 있다(S710).
축 정렬 조정부(280)는 수집된 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환한다(S720).
축 정렬 조정부(280)는 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고(S730), 기본파의 크기, 고조파의 주파수 및 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석한다(S740).
축 정렬 조정부(280)는 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Y축 구동부 및 Z축 구동부 중 적어도 하나를 구동 제어한다(S750).
단계 S740에서, 축 정렬 조정부(280)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배(예컨대, 2배)이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 임계치 %(예컨대, 50%) 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정할 수 있다. 또한, 축 정렬 조정부(280)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배(예컨대, 1.5배)이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정할 수 있다.
축 정렬 조정부(280)는 단계 S740에서 축 정렬 상태 불량으로 결정된 경우, 단계 S750에서 Z축 구동부를 구동 제어하면서 고조파가 감소하는지 체크하고, 고조파가 감소하지 않으면 Y축 구동부를 구동 제어할 수 있다.
단계 S750에서 축 정렬 조정부(280)는 시료 모터가 일 방향(예컨대, 상승 방향 또는 좌측 방향)으로 이동하도록 Z축 구동부 및 Y축 구동부를 미세 조정하여 고조파가 감소하는지 체크하고, 고조파가 감소하면 해당 일 방향으로 추가로 미세 조정하고, 고조파가 감소하지 않으면 반대 방향(예컨대, 하강 방향 또는 우측 방향)으로 미세 조정하면서, 고조파가 최소화되는 지점을 추적할 수 있다.
축 정렬 조정부(280)는 단계 S740에서 축 체결 상태 불량으로 결정된 경우, 작업자에게 알람하여 작업자로 하여금 시료 모터와 모터 다이나모미터를 정확하게 체결하도록 할 수 있다.
본 발명에서 특정 구조적 및 기능적 세부 사항을 포함하는 다양한 실시예들은 예시적인 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 상술된 것으로 한정되지 않으며, 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용된 용어는 일부 실시예를 설명하기 위한 것이며 실시예를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 예를 들어, 단수형 단어 및 상기는 문맥상 달리 명확하게 나타내지 않는 한 복수형도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명에서, 달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 이러한 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 맥락에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
200 : 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치
210 : 시료 모터
220 : 시료 모터 안착 지그
230 : Y축 구동부
240 : Z축 구동부
250 : 부하 모터
260 : 토크 센서
270 : 진동 센서
280 : 축 정렬 조정부
210 : 시료 모터
220 : 시료 모터 안착 지그
230 : Y축 구동부
240 : Z축 구동부
250 : 부하 모터
260 : 토크 센서
270 : 진동 센서
280 : 축 정렬 조정부
Claims (11)
- 시료 모터가 안착되는 시료 모터 안착 지그;
상기 시료 모터 안착 지그에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부;
시료 모터와 부하 모터 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서;
상기 시료 모터의 진동을 감지하는 진동 센서; 및
상기 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 신호를 수집하고 수집된 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하여 축 정렬 상태를 감지하고 상기 감지된 축 정렬 상태에 따라 상기 Z축 구동부를 제어하는 축 정렬 조정부를 포함하고,
상기 축 정렬 조정부는,
상기 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집하는 신호 수집부,
상기 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부,
상기 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 상기 기본파의 크기, 상기 고조파의 주파수 및 상기 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태 및 축 체결 상태를 분석하는 분석부 및
상기 축 정렬 상태 및 축 체결 상태 분석 결과에 따라 상기 고조파의 크기가 감소되도록 상기 Z축 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함하고,
상기 분석부는, 상기 고조파의 주파수가 상기 기본파의 주파수의 정수배이고 상기 고조파의 크기가 상기 기본파의 크기의 임계치 % 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정하고, 상기 고조파의 주파수가 상기 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배이고 상기 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정하며,
상기 구동 제어부는 상기 분석부가 축 체결 상태 불량으로 결정한 경우 작업자에게 알람하는,
것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 Z축 구동부는,
상기 구동 제어부의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Z축 서보 모터;
상기 Z축 서보 모터의 회전력을 감속하는 Z축 감속기; 및
상기 감속된 회전력을 Z축 직선 운동으로 변환하여 상기 시료 모터 안착 지그에 전달하는 Z축 회전력 변환기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 시료 모터 안착 지그에 좌우 방향 구동력을 제공하는 Y축 구동부를 더 포함하고,
상기 구동 제어부는 상기 고조파의 크기가 감소되도록 상기 Y축 구동부를 제어하는 것
을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 Y축 구동부는,
상기 구동 제어부의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Y축 서보 모터;
상기 Y축 서보 모터의 회전력을 감속하는 Y축 감속기; 및
상기 감속된 회전력을 Y축 직선 운동으로 변환하여 상기 시료 모터 안착 지그에 전달하는 Y축 회전력 변환기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
- 시료 모터가 안착되는 시료 모터 안착 지그, 상기 시료 모터 안착 지그에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부, 시료 모터와 부하 모터 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서, 상기 시료 모터의 진동을 감지하는 진동 센서 및 축 정렬 조정부를 포함하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치에서의 축 정렬 방법에 있어서,
상기 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집하는 신호 수집 단계;
상기 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환 단계;
상기 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 상기 기본파의 크기, 상기 고조파의 주파수 및 상기 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태 및 축 체결 상태를 분석하는 분석 단계; 및
상기 축 정렬 상태 및 축 체결 상태 분석 결과에 따라 상기 고조파의 크기가 감소되도록 상기 Z축 구동부를 제어하는 구동 제어 단계를 포함하고,
상기 분석 단계는, 상기 고조파의 주파수가 상기 기본파의 주파수의 정수배이고 상기 고조파의 크기가 상기 기본파의 크기의 임계치 % 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정하고, 상기 고조파의 주파수가 상기 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배이고 상기 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정하며,
상기 구동 제어 단계는 상기 분석 단계가 축 체결 상태 불량으로 결정한 경우 작업자에게 알람하는,
것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치는 상기 시료 모터 안착 지그에 좌우 방향 구동력을 제공하는 Y축 구동부를 더 포함하고,
상기 구동 제어 단계는 상기 고조파의 크기가 감소되도록 상기 Y축 구동부를 제어하는 단계
을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법.
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