측정 장치 구성요소

통합 토크 측정 기능을 갖춘 샤프트 커플링

토크 측정이 가능한 샤프트 커플링 ROBA^®-DSM은 성능이 이미 입증된 백래시가 없는 샤프트 커플링 ROBA^®-DS를 기반으로 하고 있다. 이 토크 측정 커플링은 테스트 작업에서 일련의 기계장비의 상태 모니터링에 이르기까지 여러 다양한 애플리케이션에 사용할 수 있다. 이 시스템은 손쉽게 장비 및 시스템의 상태 모니터링이 가능하며, 커플링을 통해 수집된 데이터를 이용해 최적의 성능으로 장비가 사용될 수 있도록 할 수 있다.

회전 부품의 측정은 회전하는 부품에 에너지를 전달하거나 회전하는 부품에서 데이터를 전송하는 것이 필요하다. 이를 위해 여러 다양한 시스템들이 사용되고 있다. 과거에는 주로 에너지 및 데이터를 유도방식으로 전송했다. 하지만 이러한 원리는 새로운 ROBA^®-DSM의 데이터 전송과 비교해 여러 단점을 가지고 있다.

이러한 인덕티브 시스템의 가장 큰 단점은 짧은 거리에서만 데이터를 전송할 수 있다는 것이다. 따라서 대부분 ‘인클로징’ 고정자를 이용해 작업하며, 부분적으로 베어링을 지원한다. 이 인클로저는 설치 및 교체 시 모두 더욱 복잡하다. 뿐만 아니라 설치는 매우 정밀하게 이뤄져야 하고, 거리 또한 매우 짧아야 한다. 또 다른 단점으로는 진동 및 샤프트 런-아웃에 대한 허용오차가 낮다는 것이다. 베어링 지원 시스템은 토크 지원이 필수적이다. 또한 베어링 마찰 토크는 측정에 포함되지 않기 때문에 설치 위치를 준수하는 것도 중요하다. 베어링을 지원하지 않는 시스템은 회전자와 고정자가 중앙에 위치하도록 설치하는 것이 필요하다.

ROBA^®-DSM은 인클로저가 필요하지 않기 때문에 작은 설치 공간만 있으면 된다. 고정자는 원주 상의 어떠한 위치에도 쉽게 장착할 수 있다. 고정자를 조정할 때는 모든 방향으로 허용오차가 크게 적용된다. 최대 5mm의 전위거리는 인클로징 시스템에 비해 상당히 크다.

인덕티브 시스템의 또 다른 주요 단점은 일반적으로 아날로그 버전의 경우 전송 대역폭이 낮고, 디지털 버전은 데이터 전송속도가 낮다는 것이다. 대부분의 경우 이러한 시스템은 최고 1kHz로 명시되어 있다. 캐리어를 통해 에너지 및 측정 데이터를 전송하기 때문에 이러한 시스템은 복잡한 신호 분할이 필요하다.

새로운 토크-측정 ROBA^®-DSM은 회전자에 에너지를 전송하고, 수신부에 데이터를 전송하기 위해 2개의 완벽하게 분리된 경로를 사용한다. 최고 3.5kHz의 높은 대역폭 덕분에 빠른 기록은 물론 안정적으로 동적 프로세스를 수행할 수 있다. 고정자에서 데이터를 준비함으로써 최적의 증폭 및 오프셋 보상이 가능하다. 고정자에는 프로그래머블 증폭기가 있는데, 이는 무선 인터페이스로 프로그램된다. 이러한 방법은 고객들이 설치 이후라도 고정자에서 오프셋을 보상할 수 있도록 해준다. 또한 사용자는 소프트웨어를 이용해 어드레스 인코딩 및 무선 채널을 조정할 수 있다.

또 다른 장점은 2.4GHz ISM 대역에서 인코딩 무선 시스템을 사용한다는 것이다. EU 내에서는 보편적으로 승인되어 있기 때문에 동작에 대한 허가가 필요없다. 또한 이 시스템은 다른 마켓에서도 사용이 가능하지만, 용도에 따라 추가 승인이 요구된다. 이 시스템은 최고 80채널을 사용한다. 이는 동일한 환경에서 여러 커플링 동작에 아무런 문제가 없음을 의미한다. 데이터 전송은 어드레스로 인코딩되어 있기 때문에 적절한 수신부 만이 신호를 감지하고 평가할 수 있다.

무선 연결 기능은 간단한 디스플레이로 리시버에서 확인이 가능하다. 데이터 전송은 양방향이기 때문에 각 패키지가 확인이 되고, 무선 연결의 품질은 모니터링이 가능하다. 리시버는 무선 연결의 어떠한 고장이나 트랜스미터의 데이터 손실을 보고한다. 높은 샘플링 레이트 및 고속 무선 연결 덕분에 ROBA^®-DSM은 일반적으로 디지털 시스템보다 상당히 높은 매우 뛰어난 지터(max. +/-68µs) 및 지연(typ. 2ms) 값을 달성한다.

산업 표준 시스템처럼 ROBA^®-DSM은 좌우 토크를 위한 ±10V의 출력 신호를 공급하며, PLC를 위한 입력 신호처럼 사용이 가능하다. 하지만 더 많은 제어 시스템들이 PC 기반이기 때문에 디지털 데이터를 직접 수집하는 것이 유리하다. 새로운 시스템 ROBA^®-DSM은 USB 인터페이스를 제공하기 때문에 표준 USB 인터페이스를 이용해 디지털 측정 데이터를 어떠한 PC나 랩톱에서 판독할 수 있다. 또한 측정 데이터를 기록하기 위해 부가적인 하드웨어가 필요하지 않다. 따라서 작업자는 현재의 개괄적인 성능 데이터를 신속하게 확보할 수 있다. 또한 기록이 매우 용이하며, 장기간에 걸쳐서도 가능하다. 데이터 평가는 DIADEM이나 EXCEL은 물론 다른 표 기반 계산 프로그램과 같은 적절한 프로그램을 이용해 오프라인에서 수행할 수 있다. 또한 온라인 평가도 가능한데, 예를 들어, LABVIEW를 이용해 데이터를 직접 판독하거나 실시간으로 처리할 수 있다.

그림 1. 토크-측정 샤프트 커플링 ROBA^®-DSM은 백래시가 없는 견고한 샤프트 커플링 ROBA^®-DS를 기반으로 하고 있다.

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