KR101635512B1 - 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치는 소정거리 이격된 복수의 구동휠(11)을 포함하는 구동장치(110)가 구비된 운반차(100); 상기 운반차(100)가 노즐 플레이트(410)에 밀착될 수 있도록 상기 운반차(100)에 구비된 접착용 자석(200); 및 상기 노즐 플레이트(410)의 형상을 측정하기 위해서 상기 운반차(100)에 구비된 곡률측정용 센서(300);를 포함한다. 본 발명에 따른 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치는 접착용 자석이 구비된 운반차가 일정한 힘으로 노즐 플레이트 및 노즐 플레이트와 노즐을 이루는 사이드월에 접착하여 일정한 방향으로 움직일 수 있으므로, 노즐 플레이트가 이루는 곡면의 정확한 곡률을 측정할 수 있다.

Description

정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치{CONTINUOUS CURVATURE AND PROFILE MEASUREMENT SYSTEM WITH CURVED SURFACE TARCKING MECHANISM}

본 발명은 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속적으로 변화하는 노즐 곡면의 각 위치별 기울기와 곡률을 정밀 곡면 추종 기구를 이용하여 실시간으로 측정하고 이를 바탕으로 노즐의 형태를 실시간으로 도출할 수 있는 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치에 관한 것이다.

노즐은 유체가 흐르는 단면적을 변화시켜 압력에너지를 속도에너지로 변환시키는 장치로써 유체의 속도 또는 압력을 변화시킨다. 가변 노즐의 경우 노즐의 형태를 변화시켜 원하는 속도 또는 압력을 얻게 되는데 노즐의 형상 및 단면적이 유체의 균일도, 속도 및 압력의 제어에 가장 중요한 요소이다.

일반적으로 가변 노즐은 유연한 노즐 플레이트를 다양한 구동기를 활용하여 일정한 형태, 곡률을 만들어 원하는 단면적을 얻게 된다. 하지만, 대부분의 가변 노즐을 이루는 유연한 노즐 플레이트의 위치 및 곡률 제어는 오픈 루프로 이루어져 있으며, 이는 초기에 설정된 값이 시스템의 노후와 반복된 사용으로 변경될 수 있다는 것을 의미한다.

이를 보상하기 위하여 주기적으로 노즐의 곡률을 수작업으로 측정하여 노즐 플레이트의 위치를 보정할 수 있지만 협소하고 밀폐된 노즐에 장시간 사람이 직접 들어가서 측정해야하는 불편함이 있으며, 사람이 직접 측정하기 때문에 노즐의 옆면을 정확히 따라가면서 측정하는 것이 불가능하고, 곡률게이지가 노즐면에 일정한 힘으로 접착된 상태에서 측정을 할 수 없다. 즉, 인적오류(human error)가 발생할 수 있는 여지가 있다.

또한, 수작업으로 측정되는 측정 포인트는 개수가 제한적이며 모든 노즐 플레이트의 곡률 정보를 가지고 있지 않아 측정 포인트 사이에 측정되지 않는 곳이 발생하여 실제 데이터를 왜곡하게 된다.

다시 말해서, 종래의 수작업에 의존하여 노즐 플레이트의 곡률을 측정하는 방식은, 곡률 게이지가 대략적으로 노즐면과 노즐 사이드월에 접착됨으로써, 측정이 부정확하였고, 사람이 협소한 노즐에 직접 들어가야 했기 때문에 측정이 불편하였고, 사람이 직접 측정을 해야하기 때문에 측정 횟수가 제한적이었고 인적오류가 발생할 수 밖에 없었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0121248호(2012.11.05.) 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0088929호(2004.10.20.)

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 노즐플레이트의 위치 및 형상을 정확하고 빠르며, 간편하게 측정하여, 노즐의 곡률과 단면적을 보정할 수 있도록 하는 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치는 소정거리 이격된 복수의 구동휠(111)을 포함하는 구동장치(110)가 구비된 운반차(100); 상기 운반차(100)가 노즐 플레이트(410)에 밀착될 수 있도록 상기 운반차(100)에 구비된 접착용 자석(200); 및 상기 노즐 플레이트(410)의 형상을 측정하기 위해서 상기 운반차(100)에 구비된 곡률측정용 센서(300);를 포함한다.

상기 운반차(100)는 폭방향 단면이 'L' 형상으로, 상기 운반차(100)의 두 장면에 각각 상기 접착용 자석(200)이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 구동장치(110)는 상기 운반차(100)의 두 장면 중 어느 한 장면에 구비되며, 상기 복수의 구동휠(111) 중 어느 하나는 동력장치를 구비하고, 상기 복수의 구동휠(111) 중 다른 하나는 상기 운반차(100)의 이동거리를 측정할 수 있는 거리측정용 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 운반차(100)의 두 장면에는 상기 노즐 플레이트(410)와 상기 운반차(100)가 소정 거리 이격될 수 있도록 다수개의 지지용 볼플런저(120)가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 구동휠(111) 사이에 상기 곡률측정용 센서(300)가 위치된 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 구동휠(111)은, 상기 복수의 구동휠(111)이 각각 상기 노즐 플레이트(410)에 상시 밀착되도록, 상기 복수의 구동휠(111)을 각각 상기 노즐 플레이트(410)로 가압하는 복수의 스프링 또는 복수의 댐퍼가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 운반차(100)에는 상기 운반차(100)의 기울기를 측정할 수 있는 기울기 센서(130)가 구비되며, 상기 곡률측정용 센서(300), 상기 거리측정용 센서, 상기 기울기 센서(130)로 측정된 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 전송할 수 있는 마이크로 프로세서가 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치는 접착용 자석이 구비된 운반차가 일정한 힘으로 노즐 플레이트 및 노즐 플레이트와 노즐을 이루는 사이드월에 접착하여 일정한 방향으로 움직일 수 있으므로, 노즐 플레이트가 이루는 곡면의 정확한 곡률을 측정할 수 있다.

또한, 사람이 좁은 공간에서 수작업으로 진행해야하는 곡률 측정 작업을 자동화할 수 있으며, 짧은 작업시간에 더 많은 곡률 측정을 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치의 사시도 및 다른 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예의 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치가 적용되는 가변노즐의 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예의 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치의 작동상태 개요도이다

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치의 사시도 및 다른 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예의 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치가 적용되는 가변노즐의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예의 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치의 작동상태 개요도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치는, 소정거리 이격된 복수의 구동휠(111)을 포함하는 구동장치(110)가 구비된 운반차(100)와, 상기 운반차(100)가 노즐 플레이트(410)에 밀착될 수 있도록 운반차(100)에 구비된 접착용 자석(200)과, 상기 노즐 플레이트(410)의 형상을 측정하기 위해서 운반차(100)에 구비된 곡률측정용 센서(300)를 포함한다.

또한, 본 발명의 운반차(100)는 폭방향 단면이 'L' 형상으로, 운반차(100)의 두 장면에 각각 접착용 자석(200)이 구비된다.

상기 구동장치(110)는 상기 운반차(100)의 두 장면 중 어느 한 장면에 구비된다. 상기 복수의 구동휠(111) 중 어느 하나는 동력장치를 구비하고, 상기 복수의 구동휠(111) 중 다른 하나는 상기 운반차(100)의 이동거리를 측정할 수 있는 거리측정용 센서를 구비한다.

상기 운반차(100)의 두 장면에는 노즐 플레이트(410)와 운반차(100)가 소정 거리 이격될 수 있도록 다수개의 지지용 볼지지용 볼플런저(120)가 구비된다.

상기 복수의 구동휠(111) 사이에 상기 곡률측정용 센서(300)가 위치된다.

상기 복수의 구동휠(111)은, 상기 복수의 구동휠(111)이 각각 상기 노즐 플레이트(410)에 상시 밀착되도록, 상기 복수의 구동휠(111)을 각각 상기 노즐 플레이트(410)로 가압하는 복수의 스프링 또는 복수의 댐퍼가 구비된다(도 3 참조).

상기 운반차(100)에는 운반차(100)의 기울기를 측정할 수 있는 기울기 센서(130)가 구비되며, 곡률측정용 센서(300), 거리측정용 센서, 기울기 센서(130)로 측정된 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 전송할 수 있는 마이크로 프로세서가 구비된다.

본 발명의 일 실시 예에서, 운반차(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, L자형으로 여러 개의 접착용 자석(200)이 각 장면에 구비되며, 총 여섯 개의 지지용 볼지지용 볼플런저(120; ball plunger)가 각 장면에 각각 3개씩 구비된다.

또한, 운반차(100)에는 도 1에 도시된 구동장치(110), 곡률측정용 센서(300), 거리측정용 센서 외 다양한 형태의 구동용 시스템, 곡률측정 시스템, 거리측정용 엔코더 시스템으로 구성될 수 있을 것이며, 구동용 시스템과 거리 측정용 엔코더 시스템은 노즐 플레이트(410)와 마찰됨으로써 미끄럼이 발생하지 않는 재료 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 스프링 및 댐퍼 시스템으로 운반차(100)에 연결됨으로써 운반차(100)의 각 장면 중 어느 한 장면에 위치될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가변노즐(400)은, 편평한 사이드월(420)이 양옆에 놓여있고 위아래로 유연한 플레이트가 변형되면서 단면적을 변화시키는 구조이다.

노즐 플레이트(410)의 곡률을 정확히 측정하기 위해서는 변형된 노즐 플레이트(410)의 곡률을 양 사이드월(420)을 따라가면서 정확한 측정을 해야한다.

이를 위해서 본 발명은 운반차(100)가 사이드월(420) 벽면과 굴곡진 노즐 플레이트(410)의 굴곡면에 동시에 접착할 수 있는 L자 형태로 제작되므로, 운반차(100)에 구비된 접착용 자석(200)을 이용하여 일정한 힘으로 사이드월(420) 벽면과 노즐 플레이트(410)의 굴곡 면에 접착하게 된다.

운반차(100)의 가운데에 위치하고 있는 거리 측정용 센서는 운반차(100)에 고정되어 있으며 노즐 플레이트(410)와의 거리를 일정한 샘플링 간격으로 측정하여 곡률을 계산한다. 곡률의 계산은 일반적인 곡률게이지를 이용하는 방법과 같다(도 3 참조). 도 3에서 a, R간의 관계는 하기의 수학식 1 및 수학식 2와 같다.

곡률의 보정에도 사용되는 기울기 센서(130)는 곡률 보정 이외에 노즐 플레이트(410)의 기울기를 일정한 샘플링 간격으로 측정하여 전체 노즐 플레이트(410)의 형상을 추출하는 계산에 이용된다.

도 1과 같이 운반차(100)에 올려져 있는 기울기 센서(130)로부터 기울기 값을 받아 이를 적분하여 전체 노즐 플레이트(410)의 프로파일을 추출하게 된다.

아울러 위 시스템의 계측, 데이터의 저장, 후처리 프로세스 그리고 운반차(100)의 구동까지 마이크로 프로세서를 이용하기 때문에 실시간 계산이 가능하고 원격 조종, wireless 시스템을 구성할 수 있다.

앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

100: 운반차 110: 구동장치
111: 구동휠 120: 지지용 볼플런저
130: 기울기 센서 200: 접착용 자석
300: 곡률측정용 센서 400: 가변노즐
410: 노즐 플레이트 420: 사이드월

Claims (7)

1. 소정거리 이격된 복수의 구동휠(111)을 포함하는 구동장치(110)가 구비된 운반차(100);
   상기 운반차(100)가 노즐 플레이트(410)에 밀착될 수 있도록 상기 운반차(100)에 구비된 접착용 자석(200); 및
   상기 노즐 플레이트(410)의 형상을 측정하기 위해서 상기 운반차(100)에 구비된 곡률측정용 센서(300);를 포함하는 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치에 있어서,
   상기 운반차(100)는 폭방향 단면이 'L' 형상으로, 상기 운반차(100)의 두 장면에 각각 상기 접착용 자석(200)이 구비되며,
   상기 운반차(100)의 두 장면에는 상기 노즐 플레이트(410)와 상기 운반차(100)가 소정 거리 이격될 수 있도록 다수개의 지지용 볼플런저(120)가 구비된 것을 특징으로 하는 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동장치(110)는 상기 운반차(100)의 두 장면 중 어느 한 장면에 구비되며,
   상기 복수의 구동휠(111) 중 어느 하나는 동력장치를 구비하고,
   상기 복수의 구동휠(111) 중 다른 하나는 상기 운반차(100)의 이동거리를 측정할 수 있는 거리측정용 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 구동휠(111) 사이에 상기 곡률측정용 센서(300)가 위치된 것을 특징으로 하는 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 복수의 구동휠(111)은, 상기 복수의 구동휠(111)이 각각 상기 노즐 플레이트(410)에 상시 밀착되도록, 상기 복수의 구동휠(111)을 각각 상기 노즐 플레이트(410)로 가압하는 복수의 스프링 또는 복수의 댐퍼가 구비된 것을 특징으로 하는 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 운반차(100)에는 상기 운반차(100)의 기울기를 측정할 수 있는 기울기 센서(130)가 구비되며,
   상기 곡률측정용 센서(300), 상기 거리측정용 센서, 상기 기울기 센서(130)로 측정된 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 전송할 수 있는 마이크로 프로세서가 구비된 것을 특징으로 하는 정밀 곡면추종기구를 이용한 노즐곡률 및 형상 자동측정장치.

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