KR100777412B1 - 피스톤 로드의 상대 거리 계측이 가능한 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 로드의 이송길이를 용이하게 외부에서 파악할 수 있는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더에 관한 것으로, 통체 형상으로 내부에 작동공간이 형성되고 일측의 개방된 단부에 피스톤 로드가 출입 가능하게 설치되어 측벽에 형성된 유체 출입공을 통해 공급되는 유체의 이동에 의해 상기 피스톤 로드가 왕복 이동되게 구성된 실린더에 있어서, 상기 피스톤 로드의 왕복 이동부에 일정한 간격으로 고정 설치된 다수의 계측용 자력 발생수단과 ; 상기 계측용 자력 발생 수단들 사이에 설치되어 거리 측정의 기준이 되는 기준 설정용 자력 발생 수단과 ; 상기 실린더의 일단의 외부에 설치되어 상기 거리측정용 자력 발생수단으로부터 생성되는 자력의 변화를 계측하여 계측된 데이터로부터 피스톤 로드의 이동 거리를 측정하는 계측수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더에 관한 것이다.

피스톤 로드, 실린더, 위치, 계측, 계측용 자력발생수단, 기준설정용 자력발생수단

Description

피스톤 로드의 상대 거리 계측이 가능한 실린더{A cylinder measurable the relative distance of piston rod}

도 1은 본 발명에 따른 실린더의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 실린더에 설치된 피스톤 로드의 일예를 도시한 부분 단면 사시도,

도 3은 도 2에 도시한 피스톤 로드의 스테인레스 강판 결합 부분의 확대도,

도 4는 본 발명에 따른 실린더에 설치된 피스톤 로드의 다른 일예를 도시한 부분 단면 사시도,

도 5는 도 4에 도시한 피스톤 로드의 스테인레스 강판 결합 부분의 확대도,

도 6은 본 발명에 따른 실린더에 구비된 피스톤 로드의 자석 고정막대 설치부를 확대 도시한 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 실린더에 구비된 피스톤 로드에 설치된 자력 발생수단에 의해 발생된 자력의 펄스를 도시한 그래프로서,

도 7a는 기준 설정 수단을 자력 발생 수단의 자력보다 큰 자력을 갖는 자석을 사용하였을 경우,

도 7b는 기준 설정 수단을 동일한 극을 갖는 자석을 반복하여 설치하여 구성하였을 경우.

도 8은 본 발명에 따른 실린더에 구비된 계측부의 구성의 일예를 도시한 회로도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실린더 본체

11 : 작동공간

12, 13 : 유체 출입공

2 : 피스톤 로드

21 : 왕복 이동부

22 : 막대 고정홈

3 : 자력 발생수단

31 : 비자성 고정막대

32 : 금속접착제

311 : 자석 고정홈

4 : 기준 설정 수단

5 : 계측 수단

51 : 계측부

510 : 홀센서 520 : 신호 증폭부 530 : 게인 증폭부

540 : 전원공급부 541 : 정 전류 구동부 542 : 정 전압 구동부

52 : 출력 제어부

521 : 디스플레이부

6 : 스테인레스 강판

61 : 용접부

본 발명은 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더에 관한 것으로, 상세하게는 피스톤 로드의 이송길이를 용이하게 외부에서 파악할 수 있는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더에 관한 것이다.

보다 상세하게는 동일한 자력을 갖는 다수의 자석을 일정한 간격으로 설치하여 구성하여 자력을 감지함으로서 피스톤 로드의 이동 길이를 감지할 수 있게 하되 일정한 간격으로 배열된 자석들 사이에 기준을 설정할 수 있는 기준 설정 수단을 설치하여 기준 설정 수단으로부터 이동한 거리인 상대적인 피스톤 로드의 이동 거리를 감지할 수 있게 한 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더에 관한 것이다.

일반적으로 실린더는 유체의 압력을 이용하여 실린더 내부에 설치된 피스톤 로드를 신축시킴으로서 이송 출력을 얻는 수단으로서 실린더 본체와 실린더 본체의 내부에 구비되어 유체의 압력을 통해 이동되는 피스톤 및 피스톤에 연결되어 피스톤의 운동을 실린더 본체의 밖으로 출력을 하는 피스톤 로드로 구성된다.

이와 같이 구성된 실린더는 유체를 실린더 본체로 유입, 배출하는 과정을 통해 피스톤 로드에서 출력을 얻는 것이다.

그러나 상기 실린더를 사용함에 있어서 피스톤 로드의 이송거리를 작업자가 정확하게 파악할 수 없음에 따라서 작업효율이 떨어지게 되는 문제점을 가지고 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하고자 대한민국 등록특허공보 제194164호의 "유압 실린더"가 공지되어 있다.

이 종래 공지된 실린더는 하우징과, 상기 하우징 내에서 축방향으로 이동하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되어 있고 그 외부 상에 평탄한 형태이고 축방향으로 연장하는 적어도 하나의 표면 부분을 구비하며 상기 표면 부분에는 종방향 홈이 형성되어 있는 피스톤 로드와, 상기 하우징과 일체인 센서 장치에 의해 스캐닝 될 수 있고 상기 홈 내에 수용 구비되어 있는 자기 스트립 형태의 측정 스케일과, 상기 측정 스케일의 상부를 덮는 덮개 밴드로 구성된다.

그리고 상기 자기 스트립은 연속적으로 교번하도록 배열되고 축방향으로 교번하는 자극으로 자화된 다수의 자화 부분을 구비되어 있음으로서 접촉 없이 센서 장치에 의해 감지될 수 있는 것이다. 또한 상기 자기 스트립은 자기장이 통과할 수 있는 재료로 구성되고 상기 피스톤 로드에 고정된 덮개 밴드로 덮여 있는 것이다.

또한 상기 자기 스트립과 먼 쪽을 향하는 상기 덮개 밴드의 외측 표면은 평탄한 형태인 상기 피스톤 로드의 표면 부분의 적어도 일부를 구성하며, 상기 자기 스트립은 상기 피스톤 로드의 평탄한 표면 부분과 비교하여 비교적 넓은 상측 표면을 구비함으로서 상기 센서 장치에 의해 쉽게 감지될 수 있는 강한 자기장을 발생하는 것이다.

따라서 하우징에 구비되어 있는 센서장치를 통해 자기스트립을 접촉없이 스 캐닝 함으로서 피스톤 로드의 이송위치를 외부에서 용이하게 파악함으로서 작업능률을 향상시키는 장점이 있는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성된 공지된 실린더를 장기간 동안 사용할 경우에는, 피스톤 로드가 하우징에 형성된 로드 관통홀에 반복적으로 마찰됨으로서 자기 스트립을 덮는 덮개 밴드가 피스톤 로드로부터 일부가 이탈되는 현상이 발생된다.

그러므로 덮개 밴드의 일부 이탈로 인하여 자기 스트립에서 발산되는 자력이 불규칙하게 됨으로서 피스톤 로드의 위치를 정확하게 계측할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

또한 덮개 밴드의 일부 이탈로 인하여 피스톤 로드의 이송에 있어서 간섭을 받게 됨으로서 피스톤 로드의 오작동을 유발하게 되는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 실린더를 장기간 동한 사용하더라도 피스톤 로드의 위치를 정밀하게 계측할 수 있는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더를 제공할 수 있는 목적이 있다.

더욱이 본 발명은 피스톤 로드에 설치된 자석들 사이에 소정의 기준 설정 수단을 설치하여 피스톤 로드의 절대 이동거리뿐만 아니라 상대 이동 거리를 측정할 수 있는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더를 제공할 수 있는 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더는 통체 형상으로 내부에 작동공간이 형성되고 일측의 개방된 단 부에 피스톤 로드가 출입 가능하게 설치되어 측벽에 형성된 유체 출입공을 통해 공급되는 유체의 이동에 의해 상기 피스톤 로드가 왕복 이동되게 구성된 실린더에 있어서, 상기 피스톤 로드의 왕복 이동부에 일정한 간격으로 고정 설치된 다수의 자력 발생수단과 ; 상기 자력 발생 수단들 사이에 설치되어 거리 측정의 기준이 되는 기준 설정 수단과 ; 상기 실린더의 일단의 외부에 설치되어 상기 거리측정용 자력 발생수단으로부터 생성되는 자력의 변화를 계측하여 계측된 데이터로부터 피스톤 로드의 이동 거리를 측정하는 계측수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 실린더의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실린더에 설치된 피스톤 로드의 일예를 도시한 부분 단면 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 피스톤 로드의 스테인레스 강판 결합 부분의 확대도이고, 도 4는 본 발명에 따른 실린더에 설치된 피스톤 로드의 다른 일예를 도시한 부분 단면 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시한 피스톤 로드의 스테인레스 강판 결합 부분의 확대도이고, 도 6은 본 발명에 따른 실린더에 구비된 피스톤 로드의 자석 고정막대 설치부를 확대 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 실린더는 통체 형상으로 내부에 작동공간(11)이 형성되고 일측의 개방된 단부에 피스톤 로드(2)가 출입 가능하게 설치되어 측벽에 형성된 유체 출입공(12, 13)을 통해 공급되는 유체의 이동에 의해 상기 피스톤 로드(2)가 왕복 이동되게 구성된 실린더(1)에 있어서, 상기 피스톤 로드(2) 의 왕복 이동부(21)에 일정한 간격으로 고정 설치된 다수의 자력 발생수단(3)과, 상기 자력 발생 수단(3)들 사이의 중간에 설치되어 거리 측정의 기준이 되는 기준 설정 수단(4)과, 상기 실린더(2)의 일단의 외부에 설치되어 상기 거리측정용 자력 발생수단(3)으로부터 생성되는 자력의 변화를 계측하여 계측된 데이터로부터 피스톤 로드의 이동 거리를 측정하는 계측수단(5)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 자력 발생수단(3)은 상기 피스톤 로드(2)의 이동부(21)에 함몰되게 동일한 간격으로 설치된다.

상기 자력 발생수단(3)은 다수의 영구자석 등을 설치하여 만들어지며, 피스톤 로드(2)와 실린더(1)가 금속으로 만들어졌을 경우 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석들에서 발생되는 자력에 의해 피스톤 로드(2)가 실린더(1)의 내부에서 이동하는 것이 방해될 수 있으므로 자력 발생수단(3)에서 발생된 자력이 피스톤 로드(2)까지 영향을 미치지 않게 함이 바람직하며 이를 위해 상기 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석들은 소정의 비자성 고정 수단을 이용하여 피스톤 로드(2)의 이동부(21)에 고정 설치함이 바람직하다.

상기 비자성 고정수단은 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 막대형상의 비자성 고정막대(31)로서 이는 상기 피스톤 로드(2)의 이동부(21)에 형성된 막대 고정홈(22)에 삽입 고정된다.

상기 비자성 고정막대(31)를 막대 고정홈(22)에 고정 설치하는 방법은 막대 고정홈(22)의 내면에 금속접착제(32)를 도포한 후 비자성 고정막대(31)를 삽입하여 고정시키는 방법이 사용될 수 있으나, 막대 고정홈(22)의 폭과 깊이를 상기 비자성 고정막대(31)의 폭과 두께와 동일하게 형성한 후 억지끼움하여 설치할 수도 있다. 이렇게 비자성 고정막대(31)를 막대 고정홈(22)에 억지끼움 할 경우에는 후술하는 스테인레스 강판(6)이 외부를 감싸도록 설치됨으로서 비자성 고정막대(31)가 막대 고정홈(22)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 피스톤 로드(2)에 고정 설치된 비자성 고정막대(31)에 상기한 자력 발생수단(3)이 설치된다.

이와 같이 자력 발생수단(3)을 비자성 고정막대(31)에 고정 설치하기 위해서는 도시한 바와 같이 비자성 고정막대(31)에 일정한 간격으로 자석 고정홈(311)을 형성하고 각각의 자석 고정홈(311)에 자력 발생수단인 자석을 고정 설치할 수 있으며, 자석을 자석 고정홈(311)에 고정시키는 수단은 통상의 접착제를 사용할 수 있다.

상기 자력 발생수단(3)들을 구성하는 각각의 자석들 사이의 어느 일부에는 도 1내지 도 4에 도시한 바와 같이 기준 설정 수단(4)이 설치되어 있다.

상기 기준 설정 수단(4)은 피스톤 로드(2)가 완전히 수축되거나 완전히 확장된 상태가 아닌 일부만이 수축 또는 확장된 상태에서 구동될 경우나 피스톤 로드(2)가 신축되는 도중 피스톤 로드(2)의 이동 시작점을 감지하기 위한 수단으로서, 상기 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석보다 크거나 작은 자력을 갖는 자석을 설치하여 자력 발생수단(3)에서 감지된 자력과 대비되게 함으로서 그 기준을 설정할 수 있게 하거나 또는 상기 동일한 극이 두 개 이상 반복되게 자석을 설치하여 구성될 수 있다.

상기와 같이 피스톤 로드(2)의 이동부(21)에 자력 발생수단(3)과 기준 설정 수단(4)을 구비한 피스톤 로드를 갖는 실린더는 상기 자력 발생수단(3)과 기준 설정 수단(4)을 구성하는 자석의 자력을 감지하여 피스톤 로드의 이동 거리를 측정하기 위한 계측 수단이 구비되어 있으며, 상기 계측수단(5)은 상기 자력 발생수단(3)과 기준 설정 수단(4)을 구성하는 자석들의 사이에서 발생되는 자력 변화에 따른 펄스를 계측하는 계측부(51)와, 상기 계측부(51)에서 출력되는 데이터를 연산하여 피스톤 로드의 이동 거리를 출력하는 출력 제어부(52)로 구성된다.

즉, 상기 계측부(51)는 실린더 본체(1)의 일측 단부의 벽을 관통하여 설치되고, 상기 출력 제어부(52)는 상기 계측부(51)에서 출력되는 계측 데이터를 분석하여 이를 디스플레이 하는 디스플레이부(521)를 포함한다.

상기 계측부(51)는 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 자력발생수단(3)인 영구자석의 자력을 감지하는 홀센서(510)와, 상기 홀센서(510)에서 감지된 홀 기전력을 증폭하는 신호 증폭부(520)와, 상기 신호 증폭부(520)에서 증폭된 자기장 값의 이득을 정밀하게 조절하기 위한 게인 증폭부(530) 및, 상기 홀센서(510)에 정 전류의 정 전압을 제공하기 위한 전원공급부(540)로 구성된다.

상기 홀센서(510)는 통상적으로 많이 사용되고 있는 소자의 하나로 홀 소자의 전극에 전류를 흐르게 한 후 수직 방향으로 자기장이 인가되면 전류의 방향과 자기장의 방향에 수직하게 전위차가 발생되고, 이 전위차인 홀 전압에 의해 자석 즉, 피스톤 로드의 이동 위치를 감지한다.

상기 홀 센서(510)에 의해 감지된 신호는 미세하고 상기 홀 센서에 공급되는 전원의 상태에 따라 상기 홀 센서(510)에서 출력하는 감지 신호는 차이를 가지게 된다.

상기 홀 센서(510)에서 감지된 신호를 보다 안정화시키기 위해 상기 신호 증폭부(520)가 구성되어 있다.

상기 신호 증폭부(520)는 두 개의 증폭기를 연결하여 구성되어 있으며, 이렇게 신호 증폭부(520)에 의해 증폭된 신호는 상기 게인 증폭부(530)에 입력되어 보다 증폭된 상태로 상기 출력 제어부(52)로 전송된다.

상기 게인 증폭부(530)는 상기 신호 증폭부(520)를 통해 증폭되어 입력된 입력 신호와 이득을 정밀하게 조절하여 출력하는 수단으로서, 자기장 값의 이득을 정밀하게 조절하기 위한 헬리컬 저항(helical ohm)과 증폭용 op 앰프로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 회로에 구성된 전원공급부(540)는 상기 홀센서(510)가 일정한 출력 전압을 갖도록 일정한 전류를 인가하기 위한 정 전류 구동부(541)를 구비하고 있다. 상기 정 전류 구동부(541)는 홀 센서(510)에 공급되는 전류가 일정하게 유지될 수 있게 하기 위한 수단으로 op엠프와 정밀 저항으로 구성된다.

상기 전원 공급부(540)에는 보다 안정된 전원을 홀센서(510)에 공급하고, 상기 정 전류 구동부(541)에 공급되는 전류를 미세하게 제어할 수 있도록 정 전압 구동부(542)가 연결되어 있으며, 이는 트리머 저항을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 피스톤 로드(2)의 이동부(21)의 외주면에는 스테인리스 강판(6)이 설치되어 있다.

상기 스테인레스 강판(6)은 상기 자력 발생수단(3)과 기준 설정 수단(4)이 피스톤 로드(2)로부터 분리되는 것을 방지하고, 마찰로부터 보호하기 위한 수단으로서, 원통형 통체 형상으로 형성되거나 또는 판체 형상으로 형성된 것을 사용할 수 있으며, 원통형 통체 형상으로 형성된 스테인레스 강판(6)의 경우에는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 그 내주면이 피스톤 로드(2)의 외주면에 밀착되게 압입되어 설치되고, 양단은 피스톤 로드(2)에 용접하여 용접부(61)를 형성함으로서 피스톤 로드(2)가 이동할 때 스테인레스 강판(6)이 피스톤 로드(2)로부터 분리되어 이탈되는 것을 방지하였다.

또한 상기 스테린레스 강판(6)을 판체 형상으로 형성할 경우에는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 얇은 판을 피스톤 로드(2)의 외주면에 밀착되게 감고 서로 대향되는 단부를 용접하여 설치되며, 양단은 피스톤 로드(2)에 용접하여 용접부(61)를 형성함으로서 스테인레스 강판(6)이 피스톤 로드(2)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

상기 용접부(61)는 실린더 로드(2)의 원활한 이동을 위해 스테인레스 강판(6)의 평면보다 낮게 형성하여야 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 실린더의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 1내지 도 6에 도시된 바와 같이, 실린더 본체(1)의 내부에 구비되어 있는 작동공간(11)의 양측에 형성된 유체 출입공(12, 13)들 중 어느 한쪽으로 유체를 유입, 배출시키게 되면, 유체의 이동을 통해 피스톤이 이동되고, 피스톤에 고정되어 있는 피스톤 로드(2)도 함께 이동된다.

피스톤 로드(2)가 이동되는 과정에서 피스톤 로드(2)에 구비되어 있는 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석의 이동을 실린더 본체(1)의 측벽에 구비된 계측수단(5)을 통해 감지하여 피스톤 로드(2)의 위치 데이터를 외부로 출력할 수 있는 것이다.

즉 상기 계측수단(5)은 계측부(51)와 이 계측부(51)에서 출력되는 데이터를 출력하는 출력 제어부(52)로 구성됨으로서, 계측부(51)를 통해 상기 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석들의 사이 경계에서 발생되는 자력 변화에 따른 펄스를 계측하고, 상기 출력 제어부(52)에서는 상기 계측부(51)에서 출력되는 계측 데이터를 분석하여 위치 데이터를 디스플레이부(521)를 통해 출력하는 것이다.

좀더 구체적으로는 상기 출력 제어부(52)에는 1회 펄스에 따른 위치 데이터가 기 설정되어 있다. 그러므로 출력 제어부(52)에서는 피스톤 로드(2)의 이동에 따라 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석으로부터 생성되는 펄스의 횟수 데이터와 기 설정된 데이터를 비교 분석하여 피스톤 로드(2)의 이동 위치를 정밀하게 디스플레이부(521)를 통해 출력할 수 있는 것이다.

다시 말해 상기 각각의 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석들의 사이에는 경계부가 형성됨으로서 피스톤 로드(2)가 이동되면서 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석의 자력을 계측부(51)에서 계측하는 과정에서는 각각의 자력 발생수단(3)을 구성하는 자석에서 펄스가 발생된다. 그러므로 피스톤 로드(2)의 이동에 따른 펄스의 횟수를 계측함으로서 축의 이동위치를 정밀하게 계측할 수 있는 것이다.

이러한 과정에서 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 기준 설정 수단(4)인 자석 즉, 도면에서 기준점을 통과하는 시점에서는 자력의 세기가 달라지거나 또는 동일한 극의 반복에 의해 펄스의 형상이 변화하고 이 변화하는 부분을 기점으로 피스톤 로드(2)의 이동거리가 계산되어 상대적인 거리의 측정이 가능해진다.

즉, 기준 설정 수단(4)을 구성하는 자석을 자력 발생수단을 구성하는 자석보다 센 자력을 갖도록 구성한 경우에는 도 7a에 도시한 바와 같이 기준 설정 수단인 자석을 통과하는 시점에서의 펄스의 진폭이 커짐을 감지할 수 있고 이를 기준점으로 피스톤 로드의 이동 거리를 감지하여 피스톤 로드의 상대적인 이동 거리를 검출할 수 있다.

또한, 상기 기준 설정 수단(4)을 동일한 극을 갖는 두 개의 자석을 인접하게 설치하였을 경우에는 도 7b에 도시한 바와 같이 기준 설정 수단을 통과하는 시점에서의 펄스가 어느 일 방향으로 반복됨을 감지할 수 있고 이를 기준점으로 피스톤 로드의 이동 거리를 감지하여 피스톤 로드의 상대적인 이동 거리를 검출할 수 있다.

또한, 상기 피스톤 로드(2)의 이동부(21)에 스테인리스 강판(6)층이 구비됨으로서 실린더를 장기간 동한 사용하더라도 피스톤 로드의 이송 위치를 정밀하게 계측할 수 있는 것이다.

즉, 스테인리스 강판(6)층이 구비된 피스톤 로드(2)가 실린더 본체(1)의 일측 단부에 형성된 로드 구멍에 장기간 동안 반복적으로 마찰되더라도 스테인리스 강판(6)이 벗겨지는 현상을 방지할 수 있는 것이다. 그러므로 스테인리스 강판(6)을 통해 다수의 자력 발생수단(3) 및 기준 설정 수단(4)의 이탈을 예방함으로서 실 린더를 장기간 동안 사용하더라도 피스톤 로드의 이송 위치를 정밀하게 계측할 수 있는 것이다.

그리고 상기 스테인리스 강판(6)층을 구비함으로서 피스톤 로드(2)의 표면경도를 향상시킴은 물론 장기간 동안 사용하더라도 금속으로 구성된 피스톤 로드(2)의 표면 부식도 예방할 수 있는 것이다. 또한 종래 크롬층의 코팅으로 인하여 발생되는 환경오염 및 작업자의 건강에 미치는 악영향을 사전에 예방하면서 피스톤 로드를 제조할 수 있는 장점도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 실린더를 장기간 동한 사용하더라도 피스톤 로드의 위치를 정밀하게 계측할 수 있는 수명을 최대화하면서 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더를 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기준 설정 수단을 설치하여 로드의 전체 신장 거리인 상대 거리뿐만 아니라 기준 설정 수단에 의해 감지된 부분을 기준점으로 하여 피스톤 로드가 신장 또는 수축된 거리인 상대 거리를 감지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (10)

1. 통체 형상으로 내부에 작동공간(11)이 형성되고 일측의 개방된 단부에 피스톤 로드(2)가 출입 가능하게 설치되어 측벽에 형성된 유체 출입공(12, 13)을 통해 공급되는 유체의 이동에 의해 상기 피스톤 로드(2)가 왕복 이동되게 구성된 실린더(1)에 있어서,

   상기 피스톤 로드(2)의 왕복 이동부(21)에 일정한 간격으로 고정 설치된 다수의 자력 발생수단(3)과 ;

   상기 자력 발생 수단(3)들 사이의 중간에 설치되어 거리 측정의 기준이 되는 기준 설정 수단(4)과 ;

   상기 실린더(2)의 일단의 외부에 설치되어 상기 거리측정용 자력 발생수단(3)으로부터 생성되는 자력의 변화를 계측하여 계측된 데이터로부터 피스톤 로드의 이동 거리를 측정하는 계측수단(5)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자력 발생수단(3)은 서로 동일한 자력을 갖는 영구자석이고, 기준 설정 수단(4)은 상기 자력 발생수단(3)보다 크거나 작은 자력을 갖는 영구자석임을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 자력 발생수단(3)은 영구자석을 서로 다른 극이 반 복되게 설치하여 구성되고, 상기 기준 설정 수단(4)은 상기 자력 발생수단(3)의 서로 같은 극들 사이에 이 극과 다른 극을 갖는 두 개 이상의 영구자석을 연속하여 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
4. 제 1 항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자력 발생수단(3)과 기준 설정 수단(4)은 비자성 고정막대(31)에 형성된 자석 고정홈(311)에 고정 설치되고, 상기 비자성 고정막대(31)는 상기 피스톤 로드(2)에 길이 방향으로 형성된 막대 고정홈(22)에 삽입 고정됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 계측수단(5)은 상기 자력 발생수단(3)들의 사이에서 발생되는 자기장의 변화에 따른 펄스를 계측하는 계측부(51)와, 상기 계측부(51)에서 출력되는 데이터를 분석하여 피스톤 로드(2)의 이동 거리를 출력하는 출력 제어부(52)를 포함하여 구성되며, 상기 출력 제어부(52)에는 상기 계측부(51)에서 출력되는 계측 데이터를 분석하여 디스플레이하는 디스플레이부(521)를 포함함을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 계측부(51)는

   상기 자력발생수단의 자력을 감지하는 홀센서(510)와 ;

   상기 홀센서(510)에서 감지된 홀 기전력을 증폭하는 증폭부(520)와 ;

   상기 증폭부(520)에서 증폭된 자기장 값의 이득을 정밀하게 조절하기 위한 게인 증폭부(530) 및 ;

   상기 홀센서(510)에 정 전류의 정 전압을 제공하기 위한 전원공급부(540)로 구성되며,

   상기 전원공급부(540)는 상기 홀센서(510)가 일정한 출력 전압을 갖도록 일정한 전류를 인가하기 위한 정 전류 구동부(541)와, 상기 정 전류 구동부(541)의 입력단에는 상기 정 전류 구동부에 공급되는 전류를 미세하게 제어하는 정전압 구동부(542)로 구성됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 비자성 고정막대(31)는 금속접착제(32)에 의해 막대 고정홈(21)에 고정됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 피스톤 로드(2)의 바깥 면에는 자력 발생수단(3)과 기준 설정 수단(4)을 보호하는 스테인리스 강판(6)이 더 설치됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 스테인레스 강판(6)은 원통형 통체로서 그 내주면이 피스톤 로드(2)의 외주면에 밀착되게 압입되어 설치되고, 양단은 피스톤 로드(2)에 용접됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 스테인레스 강판(6)은 얇은 판을 피스톤 로드(2)의 외주면에 밀착되게 감고 서로 대향되는 단부를 용접하여 설치되며, 양단은 피스톤 로드(2)에 용접됨을 특징으로 하는 피스톤 로드의 위치 계측이 가능한 실린더.

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