KR100307102B1 - 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기 및 그 계량방법 - Google Patents

리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기 및 그 계량방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적산체적계를 통과하는 유체유량을 측정하는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기 및 그 계량방법에 관한 것으로서, 계량실린더내에 유체가 유입됨에 따라 이동하는 피스톤의 이동거리를 리니어스케일장치을 통해 측정하여 대응하는 펄스를 발생시키고 이 펄스로부터 유량을 산출하므로써, 보다 정밀한 유량측정이 가능하도록 한 것이다.
따라서, 적산체적계 유량측정 정밀도 검사시의 오차를 최소화하고, 소요 인원 및 시간을 줄여 샘플링 실시하던 검사를 각종 유량에 대해 전수검사할 수 있다.
리니어스케일장치를 이용한 기준체적계량기는 내경이 일정한 계량실린더(10)와, 계량실린더(10)내를 직선이동하며 일체로 형성된 피스톤로드(20a)를 구비한 피스톤(20)과, 스케일표시부(30a) 및 피스톤로드(20a)에 부착된 스케일센서부(30b)로 구성된 리니어스케일장치(30)와, 리니어스케일장치(30)와 연결된 콘트롤부(40)로 구성된다. 계량실린더(10)내에 유체유출입구(11a)를 통해 유체가 유입되면 피스톤(20)이 이동하고, 리니어스케일장치(30)는 피스톤이 이동한 거리를 측정하여 이에 대응하는 펄스를 발생한다. 콘트롤부(40)내의 전자계수기(41)는 리니어스케일장치(30)의 펄스를 입력받아 피스톤 이동거리와 계량실린더의 단면적으로부터 정확한 유체유량을 연산 표시한다.

Description

리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기 및 그 계량방법{THE STANDARD VOLUME MEASURING METER USING A LINEAR SCALE DEVICE AND THE MEASURING METHOD THEREOF}
본 발명은 적산체적계의 유량측정 정밀도 검사에 사용되는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기 및 그 계량방법에 관한 것이다.
종래에는 적산체적계의 일측에 연결된 일정 규격의 기준탱크에 적산체적계를 통과해 저장되는 유체의 유량을 눈금을 통해 직접 눈으로 판독하여 적산체적계의 유량측정 정밀도 검사를 수행했다.
상기한 방식의 적산체적계의 유량측정 정밀도 검사장치를 도 4에 도시하였다. 이 도면을 참고로 종래의 기준탱크를 사용한 적산체적계의 유량측정 정밀도 검사장치를 상술하면 다음과 같다.
적산체적계(2)의 유체유입구측에는 급수라인이 연결되고, 적산체적계(2)의 배출구측에는 배수라인을 통해 소정 규격의 기준탱크(3)가 연결 설치되며, 이 기준탱크(3)에는 저장되는 유체의 유량을 측정하기 위한 눈금(3a)과 저장된 유체를 배출하기 위한 드레인밸브(3b)가 형성되어 있다.
적산체적계(2)의 유량측정 정밀도 검사를 위하여 유체가 급수라인을 통해 공급되면, 유체는 적산체적계(2)를 통과하여 기준탱크(3)에 저장된다. 이때, 저장된 유체의 유량은 기준탱크(3)에 형성된 눈금(3a)을 통해 직접 눈으로 측정된다.
상기와 같은 장치를 사용하면 여러가지 유량으로 검사를 하는 경우 한가지 검사의 완료후에 유량을 변경하기 위해 기준탱크를 교체한 다음에 다시 검사를 수행해야 하는 등의 번거로운 문제가 있고, 이에 따라 소요되는 시간과 인원이 많아지게 되어 적산체적계에 대한 전수검사가 곤란하여 샘플링에 의한 검사가 실시되거나 생략될 수 밖에 없다. 따라서, 생산성이 떨어지고, 적산체적계의 유량측정 정밀도를 영점조정하기 위한 시동유량에 대한 정확한 오차산출이 불가능하며, 눈에 의한 판독에 따른 오류의 발생가능성이 크다.
본 발명의 목적은 계량실린더내에 유체가 유입됨에 따라 이동하는 피스톤의 이동거리를 리니어스케일장치를 통해 측정하여 대응하는 펄스를 발생시키고, 이 펄스로부터 유체의 유량을 산출하므로써, 보다 정밀한 유량측정이 가능한 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기 및 그 계량방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기를 사용하므로써 적산체적계의 유량측정 정밀도를 검사할 때 보다 정확한 검사가 가능하도록 하고, 대류 및 미소유량에 대한 유량측정은 물론 중류 및 소류에 대한 유량측정등 가능한 모든 측정검사를 짧은 시간에 적은 인원으로 전수검사 가능하도록 하는것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 여러가지 유량으로 검사를 수행하는 경우 검사중에 유량변경이 용이하도록 하여 검사시간을 단축할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적산체적계의 유량측정 정밀도를 영점조정하기 위한 시동유량에 대한 정확한 오차산출이 가능하도록 하고, 눈에 의한 판독에 따른 오류의 발생가능성을 제거하는 것이다.
도1은 본 발명의 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기를 나타낸 개략도
도2는 본 발명의 리니어스케일을 이용한 기준체적 계량기를 적용한 때의 각 부분의 작동상황을 순차적으로 나타낸 파형도
도3은 본 발명의 콘트롤부의 다른 실시예를 나타낸 부분개략도
도4는 종래의 기준탱크를 사용한 적산체적계의 유량측정 정밀도 검사장치를 나타낸 개략도
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 기준체적 계량기
10:계량실린더 11:유체수용부 12:공기수용부
20:피스톤 20a:피스톤로드
30:리니어스케일장치 30a:스케일표시부 30b:스케일센서부
40:콘트롤부 41:전자계수기 42:적산체적계 통과유량 연산 및 표시수단
43:오차 연산 및 표시수단 44:콘트롤러
50:적산체적계 51:펄스발생기 51a:광센서
60:분기관 60a:체크밸브 61,62:제1 및 제2 분기관로
63:공기압 전자밸브 V3:유체유출입용 전자밸브
V4:유체유출용 전자밸브 V6~V9:제1 내지 제4 유량제어 전자밸브
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기는 도 1에 도시한 바와 같이 내경이 일정한 계량실린더(10)와; 상기 계량실린더(10)내에서 왕복이동하는 피스톤(20)과; 상기 피스톤(20)과 일체로 된 피스톤로드(20a)와; 상기 피스톤로드(20a)에 설치되어 피스톤(20)의 이동거리를 측정하는 리니어스케일장치(30)로 구성되어, 유입되는 유체의 압력에 의해 이동하는 피스톤(20)의 이동거리로부터 상기 계량실린더에 유입되는 유체의 양을 정확하게 계량하는 것을 특징으로 한다.
보다 더 상세하게는, 양측 단부쪽에 각각 유체유출입구(11a)와 공기유출입구(12a)가 형성된 내경이 일정한 계량실린더(10)와; 상기 계량실린더(10)를 유체수용부(11)와 공기수용부(12)로 격리 구획하며 피스톤로드(20a)가 일체로 형성된 피스톤(20)과; 상기 피스톤로드측에 설치되어 계량실린더(10)내로 유체가 유입될 때 이동하는 상기 피스톤(20)의 이동거리에 대응하는 펄스를 발생하는 리니어스케일장치(30)와; 상기 리니어스케일장치(30)로부터 발생된 펄스로부터 유량을 연산 및 표시하는 전자계수기(41)를 구비한 콘트롤부(40)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기를 이용하여 유량을 측정하는 계량방법은 에어벤트(13)를 통해 관로 및 상기 유체수용부(11)의 에어를 제거하고 공기수용부(12)에 공기압을 가하여 피스톤(20)을 초기위치로 위치시킨 다음, 미리 유량조절된 유체를 계량실린더(10)내로 유입시키는 제1 단계와; 유체유입에 따른 피스톤(20)의 이동시 그 이동거리를 리니어스케일장치(30)를 통해 측정하여 대응하는 펄스를 발생하는 제2 단계와; 상기 펄스를 입력받아 피스톤 이동거리와 계량실린더(10)의 단면적으로부터 계량실린더(10)내로 유입된 유량을 연산 및 표시하고, 적산체적계(50)의 펄스발생기(51)에서 발생한 펄스를 입력받아 유량을 연산 및 표시하는 제3 단계로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 방법에 있어서 리니어스케일장치(30)에서 발생하는 펄스와 펄스발생기(51)에서 발생한 펄스를 비교하여 그 오차를 연산 및 표시하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
이제 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기(1)의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
계량실린더(10)의 유체유출입구(11a)에는 분기관(60)을 설치하고, 이분기관(60)의 상류측에 적산체적계(50)를 적어도 하나 이상 직렬로 설치하며, 이 적산체적계(50)와 분기관(60) 사이에는 체크밸브(60a)를 설치한다. 또한, 분기관(60)의 제1 분기관로(61)에는 유체유출입용 전자밸브(V3)를 설치하고, 제2 분기관로(62)에는 유체유출용 전자밸브(V4)를 설치한다.
상기 적산체적계(50)에는 유체가 적산체적계(50)를 통과할 때 회전하는 베인휠(Vane Wheel)과 연동하는 시동기어에 부착되어 함께 회전하는 8면 반사판(미도시)의 회전을 감지하여 대응하는 펄스를 발생하는 광센서(51a)을 구비한 펄스발생기(51)을 장착한다.
또한, 상기 적산체적계(50)의 상류에는 유체공급용 펌프와 전자밸브(V1) 및 관로내의 공기 제거용 진공펌프(71)와 진공탱크(72)와 전자밸브(V5)를 설치한다.
상기 적산체적계(50)와 상기 체크밸브(60a) 사이에는 상기 계량실린더(10)내로 공급될 유체의 유량을 조절하기 위한 제1 내지 제4 유량제어 전자밸브(V6~V9)를 설치한다.
직선왕복이동 가능한 피스톤(20)에 의해 유체수용부(11)와 공기수용부(12)로 격리 구획되고 내경이 일정하도록 형성된 계량실린더(10)의 유체수용부(11)측에는 상기 유체유출입구(11a)를 형성하고, 진공펌프와 연결되는 에어벤트(13)를 형성하며, 공기수용부(12)에는 공기압을 가하거나 제거하기 위한 공기유출입구(12a)를 형성하고, 이 공기유출입구(12a)에는 사이렌서를 구비하고 있고 공기압펌프(미도시)에 연결되는 공기압 전자밸브(63)를 설치한다.
한편, 계량실린더(10)의 유체수용부(11)로 유체가 유입될 때, 유체압에 의해이동되는 피스톤(20)에는 계량실린더(10)의 공기수용부(12)측 외부로 연장되는 피스톤로드(20a)를 일체로 형성하고, 피스톤(20)의 반경방향 둘레벽에는 유체수용부(11)와 공기수용부(12) 사이를 시일(Seal)하기 위한 시일링을 장착한다.
계량실린더(10)의 후방쪽, 즉 피스톤로드(20a)가 연장되는 방향으로는 빔형태의 스케일표시부(30a) 및 피스톤로드(20a)의 단부에 부착되어 스케일표시부(30a)상을 슬라이딩하는 스케일센서부(30b)로 구성된 리니어스케일장치(30)를 설치한다. 이와 같은 스케일표시부(30a)와 스케일센서부(30b)의 각 슬라이딩 면에는 슬라이딩 이동한 거리를 측정하기 위한 눈금(미도시)을 일정 간격으로 각각 형성하고, 계량실린더(10)내로 유체가 유입되어 피스톤(20)이 이동함에 따라 스케일센서부(30b)가 슬라이딩할 때 상기 각 눈금의 교차를 감지하여 피스톤 이동거리에 대응하는 펄스를 발생하는 광센서(미도시)를 스케일센서부(30b)에 설치한다.
또한, 상기 스케일표시부(30a)의 선단부와 말단부에는 상기 스케일센서부(30b)의 작동시작과 작동종료를 체크할 수 있도록 각각 리미트스위치(LS1,LS2)를 설치한다.
상기 리니어스케일장치(30)와 연결되어 상기 펄스를 입력받아 피스톤 이동거리와 계량실린더(10)의 단면적으로부터 유체수용부(11)의 체적변화에 따른 유체의 유량을 연산 및 표시하는 전자계수기(41)를 콘트롤부(40)에 설치한다.
상기 콘트롤부(40)는 상기 전자계수기(41)외에도 유량측정 정밀도 검사에 사용되는 복수의 적산체적계(50)에 장착된 복수의 펄스발생기(51) 각각으로부터 발생된 펄스신호를 입력받아 각 적산체적계(50)를 통과한 유체의 유량을 각각 연산 및표시하는 적산체적계 통과유량 연산 및 표시수단(42)과, 상기 리니어스케일장치(30)의 펄스 또는 연산된 유량과 상기 펄스발생기(51)의 펄스 또는 연산된 유량을 비교하여 그 오차를 백분율 또는 유량단위로 각각 연산 및 표시하는 오차 연산 및 표시수단(43)과, 각종 전자밸브(V1~V9,63)와 리미트스위치(LS1,LS2)와 연결되어 있고 상기 전자계수기(41)와 적산체적계 통과유량 연산 및 표시수단(42) 및 오차 연산 및 표시수단(43)은 물론 본 발명의 장치를 포괄적으로 제어하는 콘트롤러(44)를 구비한다.
이를 보다 더 상세히 설명하면 전자계수기(41)는 유량표시부(41a)와 F/I 컨버터(41b)와 기준체적 카운터(41c)와 연산자(41d) 및 증폭기(41e)를 구비하고 있고, 적산체적계 통과유량 연산 및 표시수단(42)은 체적표시 카운터(42a)와 스케일러 유니트(42b)와 프리셋 유니트(42c) 및 증폭기(42d)를 구비하고 있으며, 오차 연산 및 표시수단(43)은 에러 카운터(43a)와 비교회로(43b)를 구비하고 있다.
도 3를 참고로 하여 콘트롤부(40)의 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다. 콘트롤부(40)는 전자계수기(41)와, 복수의 적산체적계(50)의 갯수, 즉 펄스발생기(51)의 갯수와 관계없이 각 펄스를 멀티플렉서(45)에 의해 입력받아 적산체적계(50)의 배열순서에 따라 순차적으로 출력하여 각 적산체적계(50)의 통과유량을 순차적으로 연산 및 표시하는 적산체적계 통과유량 연산 및 표시수단(42)과, 리니어스케일장치(30)의 펄스 또는 연산된 유량과 적산체적계 통과유량 연산 및 표시수단(42)를 통해 순차적으로 입력받은 각 펄스발생기(51)의 펄스 또는 연산된 유량을 순차적으로 비교하고 그 오차를 백분율 또는 유량단위로 연산 및 표시하는 오차 연산 및 표시수단(43)과, 본 발명의 장치를 포괄적으로 제어하는 콘트롤러(44)를 구비한다.
한편, 상기 리니어스케일장치(30)에서 발생되는 펄스는 단순히 피스톤(20)의 이동거리만을 나타내는 것만이 아니라 피스톤 이동거리와 계량실린더(30)의 단면적을 곱하여 연산한 값을 나타낼 수도 있고, 상기 펄스발생기(51)에서 발생하는 펄스 역시 베인휠의 회전속도 또는 회전수만을 나타내는 것이 아니라 베인휠의 회전으로부터 적산체적계(50)를 통과한 유체유량을 연산한 값을 나타낼 수도 있다.
상기 구성의 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기(1)를 적용하기 위해서는 먼저 계량실린더(10)의 급수관로상에 적산체적계(50)를 설치하고, 이 적산체적계(50)에는 적산체적계를 통과하는 유량에 따라 회전하는 베인휠과 연동하는 시동기어에 8면 반사판(미도시)을 부착하고 이 8면 반사판의 회전을 감지하여 대응하는 펄스를 발생하는 광센서(51a)를 구비한 펄스발생기(51)를 부착한다. 이때의 펄스에 의해 적산체적계(50)를 통과한 유량을 확인할 수 있다.
이어서, 진공펌프와 연결된 계량실린더(10)의 에어벤트(13) 및 전자밸브(V5)를 통해 계량실린더(10)의 유체수용부(11) 및 관로내의 공기를 완전히 제거하고, 공기압 전자밸브(63)를 개방하고 공기유출입구(12a)를 통해 계량실린더(10)의 공기수용부(12)로 공기압을 가하여 유체수용부(11)가 존재하지 않도록 하는 초기위치로 피스톤(20)을 밀착시켜 리니어스케일장치(30)를 영점에 위치시킨다.
이후, 분기관(60)의 제2 분기관로(62)측 유체유출용 전자밸브(V4)를 폐쇄하고 제1 분기관로(61)측 유체유출입용 전자밸브(V3)를 개방한 후, 적산체적계(50)로 유량을 확인하면서 유체를 적산체적계(50)를 통해 공급하고, 유량제어 전자밸브(V6~V9)와, 체크밸브(60a)와, 유체유출입용 전자밸브(V3) 및 유체유출입구(11a)를 통해 계량실린더(10)의 유체수용부(11)로 공급한다. 이때, 여러가지 유량측정 검사를 위한 유량변경이 필요하면 제1 내지 제4 유량제어 전자밸브(V6~V9)를 조절하여 유량을 연속적으로 변경할 수 있다. 이러한 유체의 유입에 따라 피스톤(20)이 후방으로 밀려나면서 유체수용부(11)의 체적이 변화하고, 이와 동시에 피스톤로드(20a)에 부착된 스케일센서부(30b)가 스케일표시부(30a)상을 슬라이딩 이동하므로써 리니어스케일장치(30)는 피스톤(20)의 이동거리를 측정하고 이에 대응하는 펄스를 발생한다.
상기 리니어스케일장치(30)와 연결된 콘트롤부(40)내의 전자계수기(41)는 상기 펄스신호를 입력받아 상기 피스톤 이동거리와 계량실린더(10)의 단면적을 곱셈하여 계량실린더(10)로 공급된 유체의 유량을 정확하게 연산 및 표시한다.
또한, 콘트롤부(40)내의 적산체적계 통과유량 연산 및 표시수단(42)은 적산체적계(50)에 부착된 펄스발생기(51)로부터 발생하는 펄스를 수신하여 초기에 조절되어 적산체적계(50)를 통과시킨 유체의 유량을 연산 및 표시하고, 오차 연산 및 표시수단(43)은 상기 리니어스케일장치(30)의 펄스 또는 연산된 유량과 상기 펄스발생기(51)의 펄스 또는 연산된 유량을 비교하여 계량실린더(10)내로 유입된 유체의 유량과 적산체적계(50)를 통과한 유체의 유량 사이의 오차를 백분율 또는 유량단위로 연산하고 표시한다.
마지막으로 유체유출용 전자밸브(V4)를 개방한 후, 곧이어 유체유출입용 전자밸브(V3)를 개방하고, 이와 함께 공기압 전자밸브(63)를 개방하여 계량실린더(10)의 공기수용부(12)로 공기압을 가압하므로써, 피스톤(20)을 초기위치로 복귀시키는 동시에 계량실린더(10)내의 유체를 유체유출입용 전자밸브(V3)와 유체유출용 전자밸브(V4) 및 제2 분기관로(62)를 통해 배출한다.
상기 기준체적 계량기의 작동을 도 2를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 기준체적 계량기는 콘트롤러(44)에 의해 전체적인 제어가 이루어지는데, 검사자동시작 시점 이전부터 검사준비 시점과 검사종료 시점 및 리세트준비 시점 이후까지, 펌프로부터 계량실린더(10)까지 유체를 공급하기 위한 전자밸브(V1)와, 전자밸브(V2)와, 유체유출입용 전자밸브(V3)와, 유체유출용 전자밸브(V4)와, 관로내의 공기를 제거하기 위한 전자밸브(V5), 및 공기압 전자밸브(63) 등 각각의 시간 흐름에 따른 개방 또는 폐쇄 동작은 기준체적 계량기의 적용을 위한 최적상태를 유지하기 위한 동작상황을 나타낸다.
제1 리미트스위치(LS1)가 온되었다가 오프되는 순간과 제2 리미트스위치(LS2)가 오프되었다가 온되는 순간은 각각 피스톤로드(20a)에 설치된 스케일센서부(30b)의 이동시작 시점과 이동중지 시점을 나타낸다.
제1 내지 제4 유량제어 전자밸브(V6,V7,V8,V9)는 각각 적산체적계(50)의 유량측정 정밀도 검사도중의 시간동안 대류, 중류, 소류 및 하한유량 등 유량변경을 위해 개방되었다가 폐쇄된 상태를 나타낸다. 이와 같이 각각 소정 시간씩 간단히각 밸브를 개폐하여 유량변경을 수행하여 각종 유량측정 검사를 실시할 수 있으므로 종래 유량변경시 기준탱크를 교체해야 하던 것과 비교할 때 편리함은 물론 소요 인원 및 시간을 대폭 절감할 수 있다.
적산체적계(50)에 장착된 펄스발생기(51)의 펄스는 적산체적계(50)를 통과하는 유량에 대응하는 펄스로서 하나의 펄스는 0.0105ℓ의 유량을 나타내고, 리니어스케일장치(30)의 펄스는 계량실린더(10)내에 유입되는 유량에 대응하는 펄스로서 하나의 펄스는 0.001ℓ의 유량을 나타내는데, 검사도중의 유량변경에 관계없이 통과유량에 대응하는 펄스가 발생한다.
이어서 본 발명의 기준체적 계량기를 실제로 적용하여 적산체적계의 유량측정 정밀도를 검사한 실시예를 상술하면 다음과 같다.
(실시예)
리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기의 제원을 다음과 같이 규정하고 펄스발생기가 각각 장착된 적산체적계 20대를 직렬로 연결하여 유량측정 정밀도 검사를 실시하면 다음의 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있다.
1) 기준체적 : 20리터
2) 리니어스케일장치 : 0.001ℓ/Pulse
3) 계량실린더 : 직경 160㎜ ×행정거리 1200㎜
4) 최대 측정유량 : 20㎥/h
5) 적산체적계 : 13㎜ 1급 기준 20대
6) 펄스발생기 : 0.0105ℓ/Pulse
구 분 기준탱크에 의한 검사 본 발명의 기준체적 계량기에 의한 검사
유 량(ℓ/h) 시 험방 법 통과량(ℓ) 소 요시 간 시 험방 법 펄스발생기펄스수 수도미터통과량(ℓ) 리니어스케일펄스수 계량실린더유입량(ℓ) 소 요시 간
대 류 1000 2회전 수 100 12분 2회전 수 200 2.1 2089 2.089 0.25분
중 류 500 전 수 200 2.1 2089 2.089 0.25분
소 류 120 전 수 200 2.1 2089 2.089 1.05분
하 한유 량 20 전 수 10 30분 전 수 80 0.84 835 0.835 2.52분
시 동 8 전 수 5분 전 수 16 0.17 167 0.167 1.26분
내 입 전 수 2분 전 수 2분
계 49분 7.33분
1개당 M.H 49/(60*20)=0.04083 7.33/(60*20)=0.00611
월 20,000개생산시 소요M.H 및 인원 0.04083*20000=816.6H/월816.6/(8*22)=4.7MAN/월 0.00611*20000=122.2H/월122.2/(8*22)=0.69MAN/월
상기한 표 1을 대류(1000ℓ/h)를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
100ℓ용량의 기준탱크에 의해 대류에 대해 검사를 2회 실시하는 경우에는 시험유체 100ℓ의 통과시에 12분이 소요되지만, 본 발명의 기준체적 계량기에 의해 대류를 검사하는 경우에는 펄스발생기(51)의 펄스수가 200이 되도록 확인 조절하면서 시험유체를 적산체적계(50)를 통해 통과시키면 펄스발생기(51)는 0.0105ℓ/Pulse의 펄스를 발생하므로 통과유량은 2.1ℓ이고, 이 경우에 측정된 리니어스케일장치(30)의 펄스수는 2089이며, 리니어스케일장치(30)는 0.001ℓ/Pulse의 펄스를 발생하므로 계량실린더(30)에 유입된 실제 시험유체의 유량은 2.089ℓ가 되고, 실제 소요되는 검사시간은 0.25분 정도로 크게 줄어든다.
이에 의해, 콘트롤부(40)의 적산체적계 통과유량 연산 및 표시수단(42)은 2.1ℓ를 표시하게 되고, 전자계수기(41)는 2.089ℓ를 표시하게 되며, 상기 양자간의 오차를 연산 및 표시하는 수단(43)은 0.011ℓ의 오차를 표시하게 된다.
또한, 종래의 기준탱크에 의한 검사시 중류 및 소류에 대한 검사는 생략하거나 샘플링하여 실시하고 대류, 하한유량, 시동 및 내입에 대한 검사를 실시하는데 소요되는 시간은 총 49분으로 적산체적계 1개당 M.H(Man Hour)는 0.04083이고, 기준체적 계량기에 의한 검사시에는 검사를 생략하거나 샘플링하여 실시하는 것이 아닌 전체 검사, 즉 대류, 중류, 소류, 하한유량, 시동 및 내입에 대한 모든 검사를 실시하는데 소요되는 시간은 총 7.33분으로 적산체적계 1개당 M.H는 0.00611이다.
따라서, 적산체적계를 월 20,000개 생산한다고 할 때 상기 검사를 실시하면 기준탱크에 의한 검사시에는 각종 유량에 대한 검사를 전수검사하지 않으면서도 816.6H/월 및 4.7MAN/월의 시간 및 인원이 소요되는 반면에, 기준체적 계량기에 의한 검사시에는 각종 유량에 대한 모든 검사를 전수검사를 하면서도 122.2H/월 및 0.69MAN/월의 시간 및 인원밖에 소요되지 않는다.
결국 표 1의 검사결과는 본 발명의 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기를 적용하면 유량측정에 대한 정밀도가 크게 향상됨은 물론, 적산체적계의 유량측정 정밀도 검사에 필요하던 소요시간 및 인원이 종래에 비해 크게 줄어들어 생산성이 향상된다는 것을 보여준다.
상기한 바와 같이 내경이 일정한 계량실린더내에 유체가 유입됨에 따라 피스톤이 이동할 때의 이동거리를 리니어스케일장치를 통해 측정하여 이에 대응하는 펄스를 발생시키고, 이 펄스를 이용하여 유체의 유량을 산출하므로 종래에 비해 정밀한 유량측정이 가능하다.
또한, 적산체적계의 유량측정 정밀도 검사시 대류 및 하한유량에 대한 검사는 물론 중류 및 소류에 대한 검사 등 가능한 모든 측정검사를 보다 짧은 시간내에 보다 적은 인원으로 전체 적산체적계에 대해 전수검사하는 것이 가능하다.
또한, 여러가지 유량으로 검사를 수행하는 경우 검사도중에 유량변경이 용이하므로 검사시간을 대폭 단축하는 것이 가능하고, 적산체적계 유량측정 정밀도를 영점조정하기 위한 시동유량에 대한 정확한 오차산출이 가능하며, 눈에 의한 판독에 따른 오류의 발생가능성이 제거된다.

Claims (8)

1개 또는 2개 이상이 직렬로 연결되는 측정대상 적산체적계(50);
상기 적산체적계(50)와 연결되고 콘트롤러(40)에 의해 제어되며 유량을 조절하기 위한 밸브를 구비하는 관(60);
에어벤트(30)를 구비하며 상기 관(60)으로부터 유체를 공급받는 유체수용부(11)와, 공기유출입구(12a)를 구비하는 공기수용부(12)가 상기 공기수용부(12)를 관통하는 피스톤로드(20a)의 일단부에 고정된 피스톤(20)에 의해 격리 구획되는 내경이 일정한 계량실린더(10);
상기 계량실린더(10)의 유체수용부(12)로 입력되는 유체의 압력을 받아 이동하는 피스톤(20)의 이동거리를 측정하고 상기 이동거리에 대응하는 전자적인 신호를 발생하는 피스톤 이동거리 측정수단;
상기 피스톤 이동거리 측정수단으로부터의 전자적인 신호를 이용하여 상기 유체수용부(11)로 입력된 유체를 유량으로 환산하고 표시하는 계수기(41); 및
상기 적산체적계(50) 각각에 흐르는 유체의 유량을 측정하고 표시하는 통과유량 측정표시수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적산체적계의 기준체적 계량장치.
양측 단부쪽에 유체유출입구와 공기유출입구가 각각 형성되고 내경이 일정한 계량실린더와; 상기 계량실린더의 내부를 유체수용부와 공기수용부로 격리 구획하는 피스톤과; 상기 계량실린더내로의 유체유입에 따른 상기 피스톤의 이동시 그 이동거리에 대응하는 펄스를 발생하는 리니어스케일장치와; 상기 리니어스케일장치로부터 발생된 펄스로부터 유량을 연산 및 표시하는 전자계수기가 구비된 콘트롤부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 계량실린더의 유체유출입구 상류측에 통과유량에 따라 회전하는 반사판이 설치되고 이 반사판의 회전에 대응하는 펄스를 발생하는 광센서를 갖춘 펄스발생기가 부착되는 적산체적계를 적어도 하나 이상 직렬로 설치한 것을 특징으로 하는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기.
제2항에 있어서, 상기 콘트롤부는 펄스발생기의 펄스를 수신하여 적산체적계의 통과유량을 연산 및 표시하는 수단과, 상기 리니어스케일장치의 펄스와 상기 펄스발생기의 펄스를 비교하여 그 오차를 연산 및 표시하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기.
제3항에 있어서, 상기 계량실린더의 유체유출입구와 상기 적산체적계 사이에는 체크밸브를 설치하고, 상기 체크밸브와 상기 유체유출입구 사이에는 분기관을 설치하며, 상기 분기관의 양 분기관로에는 유체유출입용 전자밸브와 유체유출용 전자밸브를 각각 설치하고, 상기 계량실린더의 유체수용부에는 진공펌프와 연결되는 에어벤트를 형성하며, 상기 계량실린더의 공기유출입구에는 공기압 전자밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기.
제3항에 있어서, 상기 적산체적계와 상기 계량실린더 사이에는 연속적인 유량변경을 위한 복수의 유량제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기
계량실린더의 에어벤트를 통해 관로 및 상기 계량실린더의 유체수용부의 에어를 제거하고 공기수용부에 공기압을 가하여 피스톤을 초기위치로 위치시킨 다음,유체를 상기 계량실린더내로 유입시키는 제1 단계와; 유체유입에 따른 상기 피스톤의 이동시 리니어스케일장치를 통해 그 이동거리를 측정하여 대응하는 펄스를 발생시키는 제2 단계와; 상기 펄스를 입력받아 상기 피스톤 이동거리와 상기 계량실린더의 단면적으로부터 상기 계량실린더내로 유입된 유량을 연산 및 표시하고, 적산체적계의 펄스발생기에서 발생한 펄스를 입력받아 유량을 연산 및 표시하는 제3 단계로 구성한 것을 특징으로 하는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기의 계량방법.
제7항에 있어서, 상기 리니어스케일장치에서 발생하는 펄스와 상기 펄스발생기에서 발생하는 펄스를 비교하여 그 오차를 연산 및 표시하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 리니어스케일장치를 이용한 기준체적 계량기의 계량방법.
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