KR100956664B1 - 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치 - Google Patents

공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치에 관한 것으로, 이를 위해 베이스와, 상기 베이스의 상부에 X,Y축으로 이송되는 테이블과, 상기 테이블의 상부에 안착되어 실험하고자 하는 공기압 마이크로 밸브를 고정하는 클램프와, 상기 베이스에 고정된 지지대에 지지되어 서보모터의 구동에 의해 승강되는 Z축 이동판과, 상기 Z축 이동판에 고정되어 Z축 이동판이 하강함에 따라 상기 클램프에 고정된 공기압 마이크로 밸브에 힘을 가할 수 있도록 상기 공기압 마이크로 밸브와 결합되는 로드셀;을 포함하여 이루어지되, 상기 로드셀은 상기 공기압 마이크로 밸브의 플랜져와 결합되어 플랜져가 승강하거나 하강하는 힘을 센싱하여 흡인력을 측정하는 것을 특징으로 한다.
흡인력, 로드셀, 변위센서, 클램프, 공기압 마이크로 밸브, 테이블, 베이스

Description

공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치{Absorption-Force Testing Apparatus For Micro Valve Of AirPressure}
본 발명은 공기압 마이크로 밸브에서 플랜져(Plunger)의 변위에 따라 작용하는 흡인력을 측정하는 장치로 플랜져와 고정자(코어) 사이의 공극 크기에 대한 전기적응답성을 파악하고, 더불어 자력상실에 대한 플랜져의 탄성복귀력를 파악할 수 있는 구조의 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 공기압 마이크로 밸브의 핵심 기술은 고응답화, 고속화, 저소비전력화, 고유출능력화, 고정밀 제어화 및 고성능, 고신뢰성화에 있다.
이러한 공기압 마이크로 밸브의 기술은 청결성, 비폭발성, 저가격성, 고속 고정밀 제어기술향상 등의 이유로 산업계 전반에 걸쳐서 그 응용 범위가 무궁무진하며, 전기, 전자, 기계의 복합기술이며, IT, NT, BT, ET 기술의 근간이 되는 기술이다.
특히 공기압 마이크로 밸브 기술은 대상전원에 따라 DC형과 AC형으로 나누워지는데, 이들은 모두 코일을 중심으로 자기력이 발생시 이동하는 플랜져(PLUNGER)로 구성된다.
이 때 공기압 마이크로 밸브의 핵심기술에는 안전율과 온도상승을 고려한 플랜져의 최대 흡인력 결정기술, 자속밀도 해석기술, 플랜져 사이즈 및 형상 결정기술, 최적의 보빈설계기술, 자성재료 해석 및 결정기술 등이 있다.
특히 보빈 내부에 있는 고정자(코어)와 플랜져의 길이에 따라 자속밀도가 큰 차이가 나고, 이것은 흡인력, 소비전력, 코일의 발명량에 큰 영향을 미치게 된다.이 때 고정자에 대한 플랜져의 공극(거리)와, 플랜져의 승강거리에 따른 흡인력이 매우 중요하다.
하지만 국내/외에는 이러한 공압마이크로 밸브의 핵심기술인 플랜져와 고정자의 공극거리와, 플랜져의 승강거리에 따른 흡인력을 측정할 수 있는 장치가 요연 한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명은 베이스와, 상기 베이스의 상부에 X,Y축으로 이송되는 테이블과, 상기 테이블의 상부에 안착되어 실험하고자 하는 공기압 마이크로 밸브를 고정하는 클램프와, 상기 베이스에 고정된 지지대에 지지되어 서보모터의 구동에 의해 승강되는 Z축 이동판과, 상기 Z축 이동판에 고정되어 Z축 이동판이 하강함에 따라 상기 클램프에 고정된 공기압 마이크로 밸브에 힘을 가할 수 있도록 상기 공기압 마이크로 밸브와 결합되는 로드셀;을 포함하여 이루어지되, 상기 로드셀은 상기 공기압 마이크로 밸브의 플랜져와 결합되어 플랜져가 승강하거나 하강하는 힘을 센싱하여 흡인력을 측정하는 것을 특징으로 하는 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치에 따르면, 플랜져와 고정자(코어) 사이의 공극 크기에 대한 전기적응답성을 파악하고, 더불어 자력상실에 대한 플랜져의 탄성복귀력를 파악할 수 있어 플랜져(Plunger)의 변위에 따라 작용하는 흡인력을 측정할 수 있는 장점이 있다.
이에 따라 생산되는 공기압 마이크로 밸브의 신뢰성을 높일 수 있는 특징이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 공기압 마이크로 밸브의 단면구성도이고, 도 3은 공기압마이크로 밸브에 대한 흡인력을 측정하기 위한 제 1작동도이며, 도 4는 공기압마이크로 밸브에 대한 흡인력을 측정하기 위한 제 2작동도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 공기압 마이크로 밸브(200)에서 플랜져(Plunger)(240)의 변위에 따라 작용하는 흡인력을 측정하는 장치로 플랜져(240)와 고정자(코어)(260) 사이의 공극(270) 크기에 대한 전기적응답성을 파악하고, 더불어 자력상실에 대한 플랜져(240)의 탄성복귀력를 파악할 수 있는 구조의 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치(100)에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 크게 베이스(10)와, 클램프(30)와, Z축 이동판(50)과, 로드셀(51)로 구성된다.
여기서 베이스(10)의 상부에는 X,Y축으로 이송되는 테이블(20)이 구비되는 구조이다.
그리고 상기 클램프(30)는 상기 테이블(20)의 상부에 안착 되어 실험하고자 하는 공기압 마이크로 밸브(200)를 고정하는 기능을 한다.
그리고 상기 Z축 이동판(50)은 상기 베이스(10)에 고정된 지지대(40)에 지지 되어 서보모터(41)의 구동에 의해 승강되는 구조이다.
보다 상세하게는 상기 서보모터(41)는 볼스크류(42)를 회전시키고, 상기 Z축 이동판(50)은 볼스크류(42) 상에 설치되어 강제 회전하는 볼스크류(42)의 회전방향에 따라 승강되는 구조이다.
그리고 상기 Z축 이동판(50)에는 상기 공기압 마이크로 밸브(200)와 결합되는 로드셀(51)이 장착되어 있어 Z축 이동판(50)이 하강함에 따라 상기 클램프(30)에 고정된 공기압 마이크로 밸브(200)에 힘을 가할 수 있도록 구성된다.
한편 상기 공기압 마이크로 밸브(200)는 축선방향을 따라 코일(230)이 권선된 보빈(220)이 내장되는 바디(210)와, 상기 보빈(220)에 내부 축설된 고정자(260) 및 플랜져(240)로 구성된다.
이 때 상기 플랜져(240)의 단부에는 자력이 해제되면 탄성복귀될 수 있도록 탄성수단(250)이 외주면에 탄설되는 구조이다. 따라서 상기 공기압 마이크로 밸브(200)는 자력과 탄성수단(250)에 의해 승강될 수 있는 구조를 마련한다.
또한 상기 Z축 이동판(50)의 측면과, 지지대(40)의 측면에는 Z축 이동판(50)의 승강에 따라 플랜져(240)의 승강거리를 측정하는 변위센서(60)가 부착되는 구조이다.
따라서 플랜져(240)의 승강하거나 하강하는 힘은 로드셀(51)을 통해 센싱하고, 더불어 플랜져(240)의 승강하거나 하강하는 변위는 변위센서(60)가 측정하여 상기 공기압 마이크로 밸브(200)의 흡인력을 측정할 수 있는 구조가 마련되는 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치의 동작에 관하여 간단히 설명하기로 한다.
먼저, 도 3과 같이, 공기압 마이크로 밸브(200)의 바디(210)를 클램프(30)에 고정시킨다. 이 때 공기압 마이크로 밸브(200)의 코일(230)에 전원을 연결시켜 자력에 의해 플랜져(240)가 고정자(260)로 밀착되도록 미리 세팅한다.
그리고 공기압 마이크로 밸브(200)의 플랜져(240)를 연결수단(70)을 통해 상기 로드셀(51)과 결합시킨다.
이 후 서보모터(41)에 전원을 인가하여 Z축 이동판(50)이 상승하도록 하여 플랜져(240)를 상승시킨다.
그러면 로드셀(51)이 플랜져(240)의 흡인력을 측정하고, 변위센서(60)로 하여금 측정되는 플랜져(240)의 상승 변위량을 측정하여, 변위량 대비 작용하는 흡인력을 디스플레이하여 측정할 수 있다.
이 때 플랜져(240)의 흡인력은 전체측정값에서 서보모터(41)의 상승값을 빼면 알 수 있다.
또한 플랜져(240)가 서보모터(41)에 의해 강제 상승됨에 따라 흡인력이 작용하는 범위를 넘어서는 값을 측정할 수 있으며, 플랜져(240)와 고정자(260) 사이의 공극(270) 크기에 대한 전기적응답성을 파악할 수 있다.
이와 반대로 도 4는 공기압 마이크로 밸브(200)에 전원을 차단하여 탄성수 단(250)에 의해 플랜져(240)를 상승시킨 후, 공기압 마이크로 밸브(200)의 플랜져(240)를 연결수단(70)을 통해 상기 로드셀(51)과 결합시킨다.
이 후 서보모터(41)에 전원을 인가하여 Z축 이동판(50)이 하강하도록 하여 플랜져(240)를 하강시킨다.
그러면, 자력상실에 대한 플랜져(240)의 변위량에 따라 탄성수단(250)에 대한 탄성복귀력를 파악할 수 있 수 있으며, 플랜져(240)가 고정자(260)에 너무 근접하여 흡인력이 떨어지는 지점을 파악하여 보다 신뢰성 있는 공기압 마이크 밸브를 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치의 구성도,
도 2는 도 1에서 발췌된 공기압 마이크로 밸브의 단면구성도,
도 3은 공기압마이크로 밸브에 대한 흡인력을 측정하기 위한 제 1작동도,
도 4는 공기압마이크로 밸브에 대한 흡인력을 측정하기 위한 제 2작동도,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 베이스 20: 테이블
30: 클램프 40: 지지대
41: 서보모터 42: 볼스크류
50: Z축 이동판 51: 로드셀
60: 변위센서 70: 연결수단
100: 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치
200: 공기압 마이크로 밸브
210: 바디 220: 보빈
230: 코일 240: 플랜져
250: 탄성수단 260: 고정자
270: 공극

Claims (5)

  1. 베이스(10)와,
    상기 베이스(10)의 상부에 X,Y축으로 이송되는 테이블(20)과,
    상기 테이블(20)의 상부에 안착되어 실험하고자 하는 공기압 마이크로 밸브(200)를 고정하는 클램프(30)와,
    상기 베이스(10)에 고정된 지지대(40)에 지지되어 서보모터(41)의 구동에 의해 승강되는 Z축 이동판(50)과,
    상기 Z축 이동판(50)에 고정되어 Z축 이동판(50)이 하강함에 따라 상기 클램프(30)에 고정된 공기압 마이크로 밸브(200)에 힘을 가할 수 있도록 상기 공기압 마이크로 밸브(200)와 축 결합되는 로드셀(51);을 포함하여 이루어지되,
    상기 로드셀(51)은 상기 공기압 마이크로 밸브(200)의 플랜져(240)와 결합되어 플랜져(240)가 승강하거나 하강하는 힘을 센싱하여 흡인력을 측정하는 것을 특징으로 하는 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 Z축 이동판(50)에는 서보모터(41)에 의해 회전하는 볼스크류(42)가 관통하여 설치되어 있어 상기 볼스크류(42)가 회전함에 의해 상승하거나 하강하는 것을 특징으로 하는 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공기압 마이크로 밸브(200)는 축선방향을 따라 코일(230)이 권선된 보빈(220)이 내장되는 바디(210)와, 상기 보빈(220)에 축설된 고정자(260) 및 플랜져(240)로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 Z축 이동판(50)의 측면과, 지지대(40)의 측면에는 Z축 이동판(50)의 승강에 따라 플랜져(240)의 승강거리를 측정하는 변위센서(60)가 부착되는 것을 특징으로 하는 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 플랜져(240)의 단부에는 자력이 해제되면 탄성복귀될 수 있도록 탄성수단(250)이 외주면에 탄설되는 것을 특징으로 하는 공기압 마이크로 밸브 흡인력 측정 시험장치.
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