KR100799711B1 - 광학계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치 - Google Patents

광학계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 계측기의 시계를 확보하기 위해 렌즈 전방으로 공기를 분사하는 공기 분사장치에 있어서, 렌즈 전방으로 분사된 공기가 빠르게 배출하여 렌즈에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 외부에 노출되는 광학 계측기의 렌즈(7) 또는 보호용 유리(6)의 전방으로 공기를 분사하여 렌즈(7) 또는 보호용 유리(6)에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 렌즈 보호용 공기 분사장치에 있어서, 광학 계측기(9)의 렌즈(6) 또는 보호용 유리(6) 전방에 설치되어 공기를 분사하는 제1 공기분사부(10)와, 제1 공기분사부(10)의 선단에 설치되어 공기를 분사하는 제2 공기분사부(100)를 포함하며, 제1, 제2 공기분사부(10, 100)에서 분사된 공기는 수광하는 빛의 진행방향에 역방향으로 비스듬하게 분사되며, 제2 공기분사부(100)에서 분사되는 공기의 압력은 제1 공기분사부(10)에서 분사하는 공기의 압력보다 상대적으로 큰 렌즈 보호용 공기 분사장치가 제공된다.

Description

광학계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치{Air purging apparatus for cleaning and safety of optical measuring system}
도 1은 종래 기술에 따른 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치를 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 공기 분사장치의 선단부 단면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 보호용 공기 분사장치가 광학 계측기에 설치된 상태를 나타낸 종단면의 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 저압측 공기분사부와 광학 계측기의 연결부위를 나타낸 단면도이고,
도 5는 도 4에 도시된 저압측 공기분사부의 상세도이고,
도 6은 도 5에 도시된 저압측 공기분사부의 테이퍼부를 나타낸 상세도이며,
도 7은 도 6에 도시된 고압측 공기분사부의 사시도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
1 : 튜브 4 : 공기분사장치
9 : 광학 계측기 6 : 보호용 유리
10 : 저압측 공기분사부 20, 120 : 제1 연결체
21 : 공기유입구 23 : 외측관
27 : 내측관 31 : 제1 통로
35 : 제2 통로 40, 140 : 제2 연결체
43 : 홈 45, 145 : 삽입관
47 : 턱 100 : 고압측 공기분사부
본 발명은 광학 계측기의 렌즈에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위해 공기를 분사하는 공기 분사장치에 관한 것이며, 특히, 작업환경의 열악한 정도에 따라 저압 공기분사부의 선단에 고압 공기분사부를 설치하여 수증기 및 스케일 혹은 먼지 등이 렌즈부로 유입되는 것을 방지하고 측정하고자 하는 물체까지 이르는 광경로상의 시계를 효과적으로 확보하기 위한 공기 분사장치에 관한 것이다.
최근에 산업 자동화로 인하여 측정대상물을 비접촉식으로 측정하는 기기 및 센서 등이 무수히 많이 개발되었으며, 대표적인 것이 광학 계측기이다. 이런 비접촉식 광학 계측기는 빛을 이용하는 것으로서 광학 계측기의 전방에는 빛을 투광시키는 렌즈가 설치되어 있다.
그러나, 이런 광학 계측기는 작업환경이 열악한 산업설비 등에 많이 설치되어 있다. 특히, 먼지, 스케일, 증기 등 이물질들이 많이 존재하는 열악한 작업환경을 가진 제철소 내에 설치된 광학계측기는 렌즈에 부착된 이물질 때문에 수시로 계 측을 중단하고 렌즈부위에 부착된 이물질을 제거하여야 한다.
이러한 문제점을 보완하기 위해 "대한민국 특허출원번호 1999-34174호(발명의 명칭 : 강판의 선후단을 감지하는 광하이버방식의 감지장치)"에서는 렌즈의 전방부로 공기를 분사하는 공기 분사장치를 설치하여 렌즈의 전방에서 떠도는 이물질을 렌즈의 전방으로 밀어내는 방식에 대하여 기술하고 있으며, 이런 공기 분사장치는 도 1에 도시되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공기 분사장치의 선단부 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, '대한민국 특허출원번호 1999-34174호'에서의 공기 분사장치는 공기유입구(5)를 통해서 공기가 유입이 되면 공기 분사장치(4)를 통해서 공기가 렌즈(7)의 전방에 설치된 보호유리(6)의 앞쪽으로 분사된다. 분사된 공기는 보호유리(6) 전면을 경유해서 안전시계 확보용 튜브(1)를 따라 튜브(1) 밖으로 분사된다. 이러한 공기 분사장치(4)를 통해서 튜브(1)의 내부에 존재하는 먼지, 분진, 수증기 등으로부터 광학 계측기(9)의 시계를 안정적으로 확보하고 이들로부터 광학 계측기(9)의 광학부를 보호하게 된다. 이 때에 튜브(1)내의 공기흐름에 대한 개념은 도 2에서 도시된 바와 같다. 공기 분사장치(4)의 공기분사 형태(2)는 공기 분사장치(4)의 원주를 따라 안쪽 즉, 보호유리(6)의 중심방향으로 분사된다.
한편, 공기 분사장치(4)에서 공기를 분사하기 위해 노즐과 같은 역할을 하는 것은 공기 분사장치(4)의 원주를 따라 형성된 미세한 공기분사 구멍 또는 다공질의 재질(3)을 사용하였다. 공기유입구(5)로부터 유입된 공기가 보호유리(6) 전방에 보호유리(6)의 전방에 분사될 수 있도록 공기 분사장치(4)의 안쪽에 미세한 공기분사 구멍을 형성하고 그 구멍을 통해 공기를 분사하거나, 보호유리(6) 전방에 설치된 다공질 재질(3)을 통해 공기를 분사하였다.
이렇게 분사된 공기는 도 2에 도시된 바와 같이, 보호유리(6)의 원주에서 중심으로 원주를 따라 균일하게 분사된다. 따라서, 공기를 튜브(1) 안으로 분사하게 되면 이들 공기 분사장치(4)에서 분사되는 공기가 공기흐름에 저항을 많이 받아서 공기압의 손실을 가져오게 되고, 결과적으로 공급되는 공기압을 그만큼 상승시켜야 하는 문제점이 있다.
또한, 미세 공기 분사구 즉, 구멍 또는 다공질 재질(3)에서 원주방향으로 분사되는 공기는 분출될 당시에 무질서하게 사방으로 분사되어 튜브(1)내의 공간을 가득 채운 후 안전시계 확보용 튜브(1)를 통해서 밖으로 분사된다. 이 때의 공기흐름은 무질서하며, 광계측기의 보호유리(6)와 접촉이 많아지게 된다. 그럼으로써, 분사되는 공기의 순도(청결도)에 의해서 보호유리(6)의 청결도가 결정된다. 따라서, 렌즈(7)로 입사되는 빛을 측정하는 광학 계측기의 신뢰도를 높이기 위해서는 공기유입구로 유입되는 공기를 이전에 필터링하여 공기의 순도를 높이는 필터링과정이 수행되어야 하는 단점이 있다.
한편, 앞에서는 렌즈를 보호하는 보호유리에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 공기 분사장치에 대하여 설명하였지만, 여기에서 렌즈와 보호유리를 동일한 구성요소로서 보아 마땅할 것이다. 그 이유는 본 발명의 공기 분사장치는 빛이 투과 하는 렌즈 및 보호유리에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 장치이기 때문이다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 렌즈 앞으로 분사된 공기를 저압 및 고압으로 분사하여 열악한 작업환경에서 발생하는 이물질 즉, 먼지, 수증기 및, 스케일 등이 렌즈부위로 유입되는 것을 차단하여 광학 계측기의 렌즈를 보호하고 동시에 측정하고자 하는 물체까지 이르는 광경로상의 시계를 효과적으로 확보하기 위한 공기 분사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 외부에 노출되는 광학 계측기의 렌즈 또는 보호용 유리의 전방으로 공기를 분사하여 상기 렌즈 또는 보호용 유리에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 렌즈 보호용 공기 분사장치에 있어서, 상기 광학 계측기의 렌즈 전방에 설치되어 공기를 분사하는 제1 공기분사부와, 상기 제1 공기분사부의 선단에 설치되어 공기를 분사하는 제2 공기분사부를 포함하며, 상기 제1, 제2 공기분사부에서 분사된 공기는 수광되는 빛의 진행방향에 역방향으로 비스듬하게 분사되며, 상기 제2 공기분사부에서 분사되는 공기의 압력은 상기 제1 공기분사부에서 분사하는 공기의 압력보다 상대적으로 큰 렌즈 보호용 공기 분사장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 상기 제1, 제2 공기분사부는 그 외측에 공기유입구가 형성되고, 내주면을 따라 형성된 슬릿노즐을 통해 공기를 분사하며, 상기 슬릿노즐은 상호 대응하도록 테이퍼진 한 쌍의 노즐립에 의해 형성되며, 상기 제1 공기분사부에서 한 개의 노즐립은 공기가 유동하여 분사되는 튜브가 연결된 제1 연결체에 형성되고, 다른 한 개의 노즐립은 상기 광학 계측기에 체결되는 제 2 연결체에 형성되며, 상기 제2 공기분사부에서 한 개의 노즐립은 상기 제1 공기분사부의 튜브에 연결되는 제1 연결체에 형성되고, 다른 한 개의 노즐립은 공기가 유동하여 분사되는 튜브가 연결된 제2 연결체에 형성된다.
또한, 본 발명의 상기 제1 공기분사부의 튜브의 선단에는 그 원주를 따라 다수 개의 관통공이 형성되고, 상기 제2 공기분사부의 제2 연결체에는 상기 튜브의 선단이 연결되며 상기 튜브의 관통공은 상기 튜브의 관통공을 통해 대기의 공기가 상기 튜브의 내부로 유입된다.
아래에서, 본 발명에 따른 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 보호용 공기 분사장치가 광학 계측기에 설치된 상태를 나타낸 종단면의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 저압측 공기분사부와 광학 계측기의 연결부위를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 저압측 공기분사부의 상세도이고, 도 6은 도 5에 도시된 저압측 공기분사부의 테이퍼부를 나타낸 상세도이며, 도 7은 도 6에 도시된 고압측 공기분사부의 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 공기 분사장치는 크게 빛을 수광하는 광학 계측기(9)의 선단에 연결되는 저압측 공기분사부(10)와, 저압측 공기분사부(10)의 선단에 연결되는 고압측 공기분사부(100)를 포함한다.
아래에서는 저압측 공기분사부(10)에 대하여 상세히 설명하겠다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 저압측 공기분사부(10)는 측정하고자 하는 빛 이외의 빛을 차단하기 위해 설치된 튜브(1)와 연결되는 제1 연결체(20)와, 광학 계측기(9)에 연결되며 상기 제1 연결체(20)와 나사체결되는 제2 연결체(40)와, 상기 제1 연결체(20)와 제2 연결체(40)가 체결되면서 형성되는 공기통로(31, 33, 35) 및 노즐을 포함한다.
원통형상의 제1 연결체(20)에는 플랜지(20')가 형성되며, 제1 연결체(20)의 플랜지(20')에는 튜브(1)의 단부에 형성된 플랜지(1')가 대응하도록 접하여 볼트와 너트에 의해 체결된다. 여기에서, 제1 연결체(20)에 연결된 튜브(1)가 위치하는 방향을 전방으로 정의하면, 제1 연결체(20)의 플랜지(20')의 후방에는 공기유입구(21)가 형성된다. 제1 연결체(20)의 중간부부터 후단부까지는 관 내부에 다른 관이 형성된 2중관의 형상으로 형성되며, 공기유입구(21)는 제1 연결체(20)의 중간부의 외측관(23)에 형성된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 공기유입구(21)를 통해 유입된 공기는 외측관(23)과 내측관(27) 사이(이하에서는 '제1 통로(31)'라 함.)를 따라 제1 연결체(20)의 후방으로 유동하게 된다. 그리고, 제1 연결체(20)의 외측관(23) 후단부 둘레에는 수나사부가 형성되며, 도 6에 도시된 바와 같이, 내측관(27)의 내주면은 그 후단에서 전방으로 가면서 일정한 내경(28)에서 점차 내경이 작아지도록 형성된 테이퍼부(29)가 형성된다. 이런 테이퍼부(29)에서 가장 작은 직경은 제1 연결체(20)의 플랜지(20')의 내경과 동일하며, 테이퍼부(29)에서 가장 큰 직경은 내측관(27)의 후단부 내경(28)과 동일하다. 이런 테이퍼부(29)의 경사각도는 35°이다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 연결체(40)에는 광학 계측기(9)의 선단에 형성된 플랜지(9')와 마주하여 연결되는 플랜지(40')가 형성된다. 그리고, 플랜지(40')의 중심공의 둘레에는 플랜지(40')의 전방향 즉, 제1 연결체(20)가 위치하는 방향으로 돌출된 삽입관(45)이 형성되며, 플랜지(40')의 전면에는 삽입관(45)의 원주둘레를 따라 홈(43)이 형성되는데 홈(43)의 직경은 제1 연결체(20)의 외측관(23) 외경과 동일하며, 홈(43)의 내면에는 암나사부가 형성되어 제1 연결체(20)의 외측관(23) 후단부 둘레에 형성된 수나사부와 나사체결된다. 그리고, 삽입관(45)의 둘레에는 삽입관(45)의 길이방향을 따라 전방향으로 외경이 작아지는 한 개의 턱(47)이 형성되는데, 이 턱(47)을 기준으로 삽입관(45)의 전방부는 제1 연결체(20)의 내측관(27) 안쪽에 삽입된다. 그리고, 턱(47)을 기준으로 삽입관(45)의 후방부 외경은 제1 연결체(20)의 내측관(27) 후단 내경보다 작다.
따라서, 제1 연결체(20)의 공기유입구(21)를 통해 유입된 공기는 제1 통로(31)를 따라 제1 연결체(20)의 후단부로 이동하고, 제1 연결체(20)의 내측관(27)과 삽입관(45)의 턱(47) 사이의 좁은 공간(33)을 통과하여 제1 연결체(20)의 내측관(27)과 제2 연결체(40)의 삽입관(45)의 사이(이하에서는 '제2 통로(35)'라 함)를 따라 전방부로 이동하게 된다.
한편, 제2 연결체(40)의 삽입관(45) 선단은 제1 연결체(20)의 내측관(27) 내면에 형성된 테이퍼부(29)와 상호 대응하도록 삽입관(45)의 선단 원주를 따라 30° 의 경사각도로 테이퍼 가공된 테이퍼부(49)가 형성된다. 이 때, 내측관(27)의 테이퍼부(29)와 삽입관(45)의 테이퍼부(49)는 상호 접하지 않고, 소정의 간격으로 떨어져 있으며, 이런 두 테이퍼부(29, 49)가 각각 노즐립의 역할을 한다. 따라서, 제2 통로(35)를 통해 전방으로 이동한 공기는 내측관(27)의 테이퍼부(29)와 삽입관(45)의 테이퍼부(49)를 따라 이동하게 되어 결국 내측관(27)의 내부로 분사된다. 이렇게 내측관(27)으로 분사된 공기는 상기 두 테이퍼부(29, 49)의 경사각도만큼 경사져서 분사된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 저압측 공기분사부(10)의 제1 연결체(20)에 체결된 튜브(1) 선단에는 그 원주를 따라 다수 개의 관통공(1h)이 형성되고, 튜브(1)의 선단 외주면에는 수나사부가 형성된다.
이와 같이 구성된 저압측 공기분사부(10)의 튜브(1) 선단에는 고압측 공기분사부(100)가 체결되어 연결된다.
고압측 공기분사부(100)는 저압측 공기분사부(10)와 유사한 구성요소를 갖고 있다. 따라서, 고압측 공기분사부(100)의 유사한 구성요소에 대해서는 저압측 공기분사부(10)에서 설명한 구성요소의 명칭과 동일한 도면부호를 부여하였고, 그에 대한 상세한 설명을 생략하였으며, 저압측 공기분사부(10)와 비교하여 다른 구성요소에 대해서만 상세히 설명하겠다.
저압측 공기분사부(10)의 튜브(1) 선단은 고압측 공기분사부(100)의 제2 연결체(140)의 삽입관(145)의 내주면에 형성된 암나사부에 체결된다.
고압측 공기분사부(100)의 제2 연결체(140)와 저압측 공기분사부(10)의 제2 연결체(40)의 차이점으로는 저압측 공기분사부(10)의 제2 연결체(40)에는 광학 계측기(9)와 체결되도록 플랜지(40')가 형성되어 있으나, 고압측 공기분사부(100)의 제2 연결체(120)에는 플랜지가 형성되지 않고, 삽입관(145)의 후단부 내주면에 암나사부가 형성되어 저압측 공기분사부(10)의 튜브(1)가 체결된다. 그리고, 고압측 공기분사부(100)의 삽입관(145)의 후단 즉, 저압측 공기분사부(10)의 튜브(1)가 삽입되는 부위에는 후단방향으로 그 직경이 점차 확장되는 테이퍼부(148)가 형성되며, 저압측 공기분사부(10)의 튜브(1) 선단이 고압측 공기분사부(100)의 제2 연결체(140)에 체결되었을 때에 튜브(1)의 선단에 형성된 관통공(1h)은 고압측 공기분사부(100)의 삽입관(145) 후단 테이퍼부(148)에 대응하는 지점에 위치하여 외부의 공기가 튜브(1)의 선단의 관통공(1h)을 통해 튜브(1)의 내부로 유입된다.
또한, 고압측 공기분사부(100)의 내측관(27) 및 삽입관(145)에 있어서, 두 테이퍼부(129, 149)의 경사각은 저압측 공기분사부(10)의 내측관(27)과 삽입관(45)의 테이퍼부(29, 49) 경사각보다 상대적으로 완만하게 형성된다. 따라서, 고압측 공기분사부(100)의 제1 통로(31)와, 내측관(27)과 삽입관(145) 사이의 공간(33) 및, 제2 통로(35)를 통해 유동한 공기는 두 테이퍼부(129, 149)에 의해 형성된 노즐립을 통해 제1 연결체(120)의 내측관(27)의 내부로 분사되는데, 이때, 고압측 공기분사부(100)의 경사각은 저압측 공기분사부(10)의 경사각보다 상대적으로 완만하여 분사방향을 지향함으로써, 고압으로 공기를 분사할 수 있다.
또한, 고압측 공기분사부(100)의 제1 연결체(120)의 선단은 고압측 공기분사부(100)의 튜브(101) 후단에 삽입되는 관(121)의 형태로서, 관(121)의 원주둘레에 는 수나사부가 형성되고, 튜브(101) 후단 내주면에 암나사부가 형성되어 제1 연결체(120)의 관(121)과 튜브(101)는 나사체결된다.
이상과 같이 구성된 렌즈 보호용 공기 분사장치의 조립관계 및 작동관계에 대하여 상세히 설명하고, 이와 동시에 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치로부터 분사된 공기의 흐름관계에 대하여 상세히 설명하겠다.
먼저, 광학 계측기(9)의 플랜지(9')에 저압측 공기분사부(10)의 제2 연결체(40)의 플랜지(40')를 상호 접하도록 위치하고 볼트와 너트를 이용하여 체결한다. 그리고, 제2 연결체(40)의 플랜지(40')에 형성된 홈(43)에 제1 연결체(20)의 외측관(23) 후단부를 접하도록 한 후에 제2 연결체(40)를 회전시켜 홈(43)에 형성된 암나사부와 제1 연결체(20)의 외측관(23) 후단에 형성된 수나사부를 체결한다. 그리고, 제1 연결체(20)의 플랜지(20')에 튜브(1)의 플랜지(1')를 마주하도록 위치하고, 볼트와 너트를 이용하여 체결한 후 공기유입구(21)에 공기 공급호스(도면에 도시안됨)를 연결한다.
그리고, 저압측 공기분사부(10)의 튜브(1) 선단을 고압측 공기분사부(100)의 제2 연결체(140)의 삽입관(145)에 삽입하여 체결한다. 그러면, 튜브(1) 선단에 형성된 관통공(1h)은 고압측 공기분사부(100)의 삽입관(145) 테이퍼부(148)와 대응한 상태로 체결 고정된다.
이런 상태에서 고압측 공기분사부(100)의 제2 연결체(140)와 제1 연결체(120)를 앞에서 설명한 저압측 공기분사부(10)의 체결방식과 동일하게 체결하고, 고압측 공기분사부(100)의 제1 연결체(120)의 관(121)에 튜브(101)를 삽입하 고 회전시켜 체결한다. 그리고, 제2 연결체(140)에 공기 공급호스(도면에 도시안됨)를 체결하여 공기를 공급한다.
이렇게 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치가 조립되면, 고압측 공기분사부(100)와 저압측 공기분사부(10) 각각에 형성된 공기유입구(21)에 공기를 주입한다. 이때, 저압측 공기분사부(10)에는 에어필터에서 분진 등의 이물질을 제거한 청정한 공기를 주입하고, 고압측 공기분사부(100)에는 대기 중의 공기를 압축하여 주입한다.
고압측 공기분사부(100)와 저압측 공기분사부(10)의 공기유입구(21)를 통해 유입된 공기는 각각 제1 통로(31)를 통해 후방으로 이동하게 되고, 내측관(27)과 삽입관(45, 145)의 턱(47) 사이의 공간(33)을 지나 제2 통로(35)를 통해 전방으로 이동한다. 그리고, 제2 통로(35)의 전방에 형성된 내측관(27)의 테이퍼부(29, 129)와 삽입관(45, 145)의 테이퍼부(49, 149) 사이의 공간을 통과하면서 내측관(27)의 내부로 테이퍼부(29, 49;129, 149)의 경사각도로 분사된다. 이 때, 두 테이퍼부(29, 49;129, 149)에 의해 비스듬하게 분사된 공기는 튜브(1)를 향한 방향으로 분사되기 때문에, 제1 연결체(20)의 내측관(27)의 내주면을 따라 분사된 공기는 테이퍼부를 통해 배출된 지점 전방에서 모이게 된다. 따라서, 그 배출속도는 경사각도 없이 수직으로 배출되는 공기의 배출속도보다 빠르게 된다. 이는 경사각도 없이 상호 마주하도록 배출되는 공기는 배출속도가 상쇄되어 정체되는 공기가 발생하지만, 경사각도를 가지고 배출된 공기는 상호 마주하더라도 동일한 방향의 배출속도를 가지고 있으므로 공기의 배출속도가 상대적으로 빠르게 된다. 한편, 고압측 공기분사부(100)의 테이퍼부(129, 149) 경사각은 저압측 공기분사부(10)보다 경사각도가 완만하게 형성되어, 고압측 공기분사부(129, 149)의 분사속도가 저압측 공기분사부(29, 49)의 분사속도보다 상대적으로 빠르다.
한편, 제1 통로(31)를 따라 유동하는 공기는 내측관(27)의 후단과 삽입관(45, 145)의 턱(47) 사이의 좁은 공간(33)을 통과하게 되면서, 유입된 공기는 1차적으로 제1 연결체(20, 120)의 원주를 따라 형성된 제1 통로(31) 내에서 균일한 압력분포를 갖도록 정체하게 된다. 이런 관계는 제2 통로(35)에서도 동일하게 나타난다. 즉, 내측관(27)의 테이퍼부(29, 129)와 삽입관(45, 145)의 테이퍼부(49, 149) 사이의 간격은 상기 내측관(27)의 후단과 삽입관(45, 145)의 턱(47) 사이의 공간(33)보다 훨씬 작기 때문에 제2 통로(35)를 따라 이동하는 공기는 잠시 정체되면서 균일한 압력분포를 갖게 된다.
테이퍼부(29, 49;129, 149) 사이를 통해 배출되는 공기는 제1 통로(31)와 제2 통로(35)에서 균일한 압력분포를 갖기 때문에, 내측관(27)의 내부로 배출된 공기는 내측관(27)의 내주방향으로 균일하게 분사된다.
이렇게 두 테이퍼부(29, 49;129, 149) 사이로 배출된 공기는 일정한 압력으로 배출되면서, 앞에서 설명한 바와 같이, 튜브(1, 101)를 향해 경사진 각도로 배출됨으로써, 안정적으로 튜브(1, 101)를 따라 배출된다.
따라서, 저압측 공기분사부(10)의 두 테이퍼부(29, 49)를 통해 공기가 분사되는 지점과 그 후방에 위치한 보호용 유리(6)의 사이에 위치한 공기는 저압상태가 되면서, 두 테이퍼부(29, 49) 사이로부터 분사된 공기를 따라 빠른 속도로 튜브(1) 방향으로 이동하는 공기흐름이 발생하게 된다. 따라서, 렌즈 또는 보호용 유리(6)의 전면을 따라 이동하는 공기의 속도는 빨아지게 되면서 렌즈 또는 보호용 유리(6)의 전면에서 정체되는 공기가 존재하지 않게 되고, 렌즈 또는 보호용 유리(6)를 따라 이동하는 공기의 양 또한 작게되어 공기를 통해 유입된 이물질이 렌즈 또는 보호용 유리(6)에 부착되지 않게 된다.
한편, 저압측 공기분사부(10)의 두 테이퍼부(29, 49)를 통해 분사된 공기는 튜브(1)를 따라 튜브(1) 선단으로 유동하고, 유동한 공기가 고압측 공기분사부(100)의 삽입관(145)에 도달하였을 때에, 고압측 공기분사부(100)의 두 테이퍼부(129, 149)에서 분사되는 공기의 압력에 의해 고압측 공기분사부(100)에서 분사되는 공기의 양은 하기의 수학식 1과 같다.
Figure 112001034126944-pat00001
여기에서, Qt는 공기분사장치를 통해 분사되는 전체 공기의 양이고, Qh는 고압측 공기분사부(100)의 공기유입구(21)를 통해 유입되는 공기의 양이고, Ql는 저압측 공기분사부(10)의 공기유입구(21)를 통해 유입되는 공기의 양이고, Qe는 저압측 공기분사부(10)의 튜브(1) 관통공(1h)을 통해 유입되는 공기의 양이다.
이와 같이, 광학 계측기(9)의 선단에 연결된 저압측 공기분사부(10)에서는 저압의 공기를 유동시킴으로써, 광학 계측기(9)의 렌즈에 이물질이 유입되는 것을 방지하며, 작업환경이 더욱 열악하여 과도한 수증기 및 먼지 등이 간섭할 경우에, 고압의 공기를 분사하는 고압측 공기분사부(100)를 저압측 공기분사부(10)의 튜브(1) 선단에 설치하여 오염원의 유입을 차단하고 동시에 측정하고자 하는 물체까지 이르는 광경로상의 시계를 효과적으로 확보하게 된다.
한편, 앞에서는 저압측 공기분사부의 공기유입구에 에어필터를 통과한 공기를 유입한다고 하였으나, 이 실시예는 가장 양호한 것으로서, 일반적인 대기의 공기를 압축하여 분사하더라도 본 발명의 목적 및 효과를 충분히 발현할 수 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치는 렌즈 또는 보호용 유리의 전면에 정체되는 공기가 존재하지 않기 때문에 공기가 포함하고 있는 이물질이 렌즈 또는 보호용 유리에 부착되지 않게 되는 효과가 있다.
또한, 앞에서의 효과에 의해 렌즈 또는 보호용 유리의 전방으로 분사하는 공기에 포함된 이물질을 필터링하는 필터과정을 거치지 않고 대기의 공기를 바로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치는 작업환경이 더욱 열악해졌을 때에, 저압측 공기분사부의 전방에 고압측 공기분사부를 설치하고 공기를 측정물의 방향으로 고압 분사하여 먼지, 증기, 및 비산하는 스케일을 제거함으로써, 충분한 시계를 확보할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 광학 계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시 적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

  1. 외부에 노출되는 광학 계측기의 렌즈 또는 보호용 유리의 전방으로 공기를 분사하여 상기 렌즈 또는 보호용 유리에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 렌즈 보호용 공기 분사장치에 있어서,
    상기 광학 계측기의 렌즈 또는 보호용 유리 전방에 설치되어 공기를 분사하는 제1 공기분사부와,
    상기 제1 공기분사부의 선단에 설치되어 공기를 분사하는 제2 공기분사부를 포함하며,
    상기 제1, 제2 공기분사부에서 분사된 공기는 수광하는 빛의 진행방향에 역방향으로 비스듬하게 분사되며, 상기 제2 공기분사부에서 분사되는 공기의 압력은 상기 제1 공기분사부에서 분사하는 공기의 압력보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 렌즈 보호용 공기 분사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 공기분사부는 그 외측에 공기유입구가 형성되고, 내주면을 따라 형성된 슬릿노즐을 통해 공기를 분사하며, 상기 슬릿노즐은 상호 대응하도록 테이퍼진 한 쌍의 노즐립에 의해 형성되며,
    상기 제1 공기분사부에서 한 개의 노즐립은 공기가 유동하여 분사되는 튜브가 연결된 제1 연결체에 형성되고, 다른 한 개의 노즐립은 상기 광학 계측기에 체 결되는 제 2 연결체에 형성되며,
    상기 제2 공기분사부에서 한 개의 노즐립은 상기 제1 공기분사부의 튜브에 연결되는 제1 연결체에 형성되고, 다른 한 개의 노즐립은 공기가 유동하여 분사되는 튜브가 연결된 제2 연결체에 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈 보호용 공기 분사장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 공기분사부의 튜브의 선단에는 그 원주를 따라 다수 개의 관통공이 형성되고,
    상기 제2 공기분사부의 제2 연결체에는 상기 튜브의 선단이 연결되며 상기 튜브의 관통공은 상기 튜브의 관통공을 통해 대기의 공기가 상기 튜브의 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 렌즈 보호용 공기 분사장치.
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