KR101848040B1 - 출력 피드백 기능을 갖는 실린더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공압 또는 유압에 의해 피스톤이나 플런저를 왕복 직선 운동시키는 실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더가 샘플에 직접적으로 가하는 출력을 감지하고 피드백하는 압력센서를 실린더 상에 구비하여 실린더의 출력을 실시간으로 모니터링할 수 있는, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더에 관한 것이다.

Description

출력 피드백 기능을 갖는 실린더{Cylinder having output feedback function}
본 발명은 공압 또는 유압에 의해 피스톤이나 플런저를 왕복 직선 운동시키는 실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더가 샘플에 직접적으로 가하는 출력을 감지하고 피드백하는 압력센서를 실린더 상에 구비하여 실린더의 출력을 실시간으로 모니터링할 수 있는, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더에 관한 것이다.
실린더는, 공압이나 유압에 의해 피스톤 또는 플런저를 왕복 직선 운동시켜 기계적인 일을 행하는 장치로 원통형 하우징의 양측에 커버가 결합되고, 하우징의 내부에는 피스톤이 구비되어 직선으로 슬라이딩되며, 피스톤에 결합된 로드가 커버의 외부로 노출되어 샘플에 압력을 가하도록 구성된다.
위와 같은 실린더는, 기계 장치의 관절부에 하중을 가하여 관절을 구동시키는 작업 또는, 샘플을 정해진 압력으로 고정시킨 상태에서 작업을 수행하거나 샘플을 고정시킨 상태에서 이동시키기 위한 다양한 분야에 적용되고 있다.
샘플을 정해진 압력으로 고정시켜야 하는 경우 종래의 실린더는 기본적으로 실린더에 공급되는 공압이나 유압의 출력을 제어하고 모니터링 하기 때문에 실린더의 로드가 샘플에 직접적으로 가하는 압력과는 차이가 발생할 수 있고, 실린더가 샘플에 정해진 압력으로 하중을 가하게 되는지 여부는 모니터링이 불가능한 단점이 있었다. 따라서 위와 같은 이유로 실린더의 출력 오류에 따른 샘플의 불량이 발생하더라도 실시간으로 보정이 불가한 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 제10-2015-0127320호(2015.11.17. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 실린더의 로드가 샘플에 가하는 직접적인 압력(하중)을 감지할 수 있는 압력센서를 실린더 상에 구비하여 실린더의 출력을 실시간으로 모니터링 할 수 있는, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더를 제공함에 있다.
이때, 위 압력센서는 로드 상에 구비되어 이동 형으로 구성되거나, 실린더 하우징 상에 구비되어 고정 형으로 구성되는, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더를 제공함에 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 출력 피드백 기능을 갖는 실린더는, 내부에 피스톤 이동공간이 형성되며, 상기 피스톤 이동공간에 공압 또는 유압이 공급되는 하우징; 상기 피스톤 이동공간에 수용되며, 상기 공압 또는 유압에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤의 일측으로 연장되며, 일단이 상기 하우징 외부에 노출되어 샘플과 맞닿아 상기 샘플에 압력을 가하는 로드로 구성된 피스톤 로드; 및 상기 로드가 상기 샘플에 가하는 압력을 측정하기 위한 압력센서; 를 포함한다.
이때, 상기 실린더는, 상기 로드의 일단에 구비되며 상기 샘플에 맞닿아 상기 로드의 압력을 상기 샘플에 전달하는 제1 플레이트; 를 더 포함하며, 상기 압력센서는, 상기 로드의 일단과 상기 제1 플레이트 사이에 배치된다.
또한, 상기 제1 플레이트의 일면에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 로드의 일단이 상기 압력센서에 압축력을 가하도록, 상기 제1 플레이트의 일면에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 피스톤 이동공간의 일측 내벽과 상기 피스톤의 일면 사이에는 유격이 형성된다.
또한, 상기 제1 플레이트의 타면에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 로드의 일단이 상기 압력센서에 인장력을 가하도록, 상기 제1 플레이트의 타면에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 피스톤 이동공간의 타측 내벽과 상기 피스톤의 타면 사이에는 유격이 형성된다.
다른 실시 예로, 상기 로드는, 상기 피스톤의 일측으로 연장되어 일단이 상기 하우징 외부로 노출되는 제1 로드와, 상기 피스톤의 타측으로 연장되어 타단이 상기 하우징 외부로 노출되는 제2 로드로 구성되며, 상기 실린더는, 상기 제2 로드의 타단에 구비되되, 상기 제2 로드의 직경보다 큰 직경을 갖는 로드 커버를 포함하고, 상기 압력센서는, 상기 제2 로드의 타측단이 관통되도록 상기 하우징의 타단에 고정 배치된다.
또한, 상기 제1 로드의 일단에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 로드 커버의 일단이 상기 압력센서에 압축력을 가하도록, 상기 제1 로드의 일단에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 로드 커버의 일단이 상기 압력센서에 맞닿도록 구성되며, 상기 로드 커버의 일단이 상기 압력센서에 맞닿았을 때, 상기 피스톤 이동공간의 일측 내벽과 상기 피스톤의 일면 사이에는 유격이 형성된다.
또한, 상기 로드의 일단에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 로드 커버의 일단이 상기 압력센서에 맞닿도록 상기 로드 커버는, 상기 제2 로드의 길이 방향을 따라 조절 가능하도록 구성된다.
또 다른 실시 예로, 상기 실린더는, 상기 로드와 이웃하여 상기 로드와 평행하게 배치되되, 일단이 상기 제1 플레이트에 연결되며, 상기 하우징을 관통하여 왕복 직선 운동 가능하도록 구비되는, 가이드로드; 및 상기 하우징의 타측에 이격 배치되되 상기 가이드로드의 타단에 연결되는 제2 플레이트; 를 포함한다.
또한, 상기 제1 플레이트의 일면에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 로드의 일단이 상기 압력 센서에 압축력을 가하도록, 상기 제1 플레이트의 일면에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 피스톤 이동공간의 일측 내벽과 상기 피스톤의 일면 사이에는 유격이 형성된다.
또한, 상기 제2 플레이트의 타면에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 로드의 일단이 상기 압력센서에 인장력을 가하도록, 상기 제2 플레이트의 타면에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 피스톤 이동공간의 타측 내벽과 상기 피스톤의 타면 사이에는 유격이 형성된다.
아울러, 상기 하우징은, 상기 피스톤 이동공간의 일측을 밀폐하는 제1 커버; 를 더 포함하고, 제1 커버는 상기 로드가 관통되는 관통홀이 형성되되, 상기 관통홀은, 다각형 또는 타원형으로 이루어지며, 상기 로드는 상기 관통홀에 대응되는 형상으로 이루어진다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 출력 피드백 기능을 갖는 실린더는, 실린더의 출력을 실시간으로 모니터링하게 되어 실린더의 출력 오류 파악이 용이하고, 출력 오류의 신속한 보정이 가능한 효과가 있다.
구체적으로 샘플에 가해지는 실린더의 출력이 과하거나 부족할 경우 신속한 보정이 가능하여 실린더의 출력 오류에 따른 샘플의 불량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
샘플과 실린더의 로드 또는 플레이트의 접촉 유무를 실린더의 출력 모니터링 장치를 통해 별도의 추가 장치 없이 파악이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실린더 측면도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실린더 단면도 (압축력 모니터링 시)
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실린더 단면도 (인장력 모니터링 시)
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실린더 측면도
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실린더 단면도
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실린더 단면도 (압축력 모니터링 시)
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 실린더 측면도
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 실린더 단면도 (압축력 모니터링 시)
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 실린더 단면도 (인장력 모니터링 시)
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
- 실시 예 1 (센서 이동 형)
도 1에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 출력 피드백 기능을 갖는 실린더(100, '이하, 실린더')의 측면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실린더(100)는 내부에 공압 또는 유압이 공급되는 하우징(110)과 위 공압 또는 유압에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤 로드(120)와, 피스톤 로드(120)의 압력(하중)을 샘플에 전달하기 위한 제1 플레이트(130)를 포함한다. 이때 실린더(100)는 압력센서(150)를 통해 실린더(100)의 출력 즉 피스톤 로드(120)가 제1 플레이트(130)를 통해 샘플에 가해지는 하중을 감지하도록 한다. 본실시 예의 압력센서(150)는 피스톤 로드(120)와 제1 플레이트(130) 사이에 구비되어 피스톤 로드(120) 이동 시 연동하여 이동하는 이동 형으로 구성될 수 있다. 압력센서(150)는 실린더(100)의 허용 출력을 감지할 수 있는 정도의 로드셀이 적용될 수 있다. 이하 도면을 참조하여 실린더(100)의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실린더(100)의 압축력 모니터링 시 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 실린더(100)는 하우징(110)을 포함한다. 하우징(110)은 내부에 원통형의 피스톤 이동공간(111)이 형성되며, 피스톤 이동공간(111)에 공압 또는 유압 공급을 위한 압력공급수단(미도시)이 연결될 수 있다. 하우징(110)의 양단은 개방 형성되되, 하우징(110)의 일단은 제1 커버(112)를 통해 밀폐되고, 하우징(110)의 타단은 제2 커버(113)를 통해 밀폐된다. 이때 제1 커버(112) 상에는 피스톤 로드(120)의 로드(122)가 관통되는 관통홀(112a)이 형성될 수 있다. 관통홀(112a)은 로드(122)의 회전을 방지하도록 다각형 또는 타원형으로 이루어질 수 있다. 로드(122) 역시 관통홀(112a)에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.
피스톤 로드(120)는 피스톤 이동공간(111)에 수용되어 피스톤 이동공간(111)으로 공급되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤(121)과, 파스톤(121)의 일측으로 연장 형성되며, 일단이 위 관통홀(112a)을 관통하여 하우징(110)의 외측에 노출되는 로드(122)로 구성된다.
하우징(110) 상에는 피스톤(121)의 일측으로 공압 또는 유압을 공급하여 피스톤 로드(120)를 타측 방향으로 이동시키기 위한 제1 유입부(114)와, 피스톤(121)의 타측으로 공압 또는 유압을 공급하여 피스톤 로드(120)를 일측 방향으로 이동시키기 위한 제2 유입부(115)가 형성될 수 있다.
제1 플레이트(130)는 일정 두께와 넓이를 갖는 판상으로 이루어지며, 타면이 위 로드(122)의 일측에 결합되고, 일면이 샘플(P)에 맞닿도록 구성되어 로드(122)의 압력을 샘플(P)에 전달하도록 구성된다.
이때 실린더(100)는 제1 플레이트(130)와 로드(122) 사이에 구비되어 제1 플레이트(130)와 로드(122) 사이에 가해지는 하중을 측정하는 압력센서(150)가 구비된다. 위 압력센서(150)는 제1 플레이트(130)가 샘플(P)에 맞닿았을 때 로드(122)의 일단이 제1 플레이트(130)의 타면에 일측 방향으로 가하는 압력(압축력)을 측정하도록 구성된다. 따라서 제1 플레이트(130)의 일측에 샘플(P)이 이격된 경우 측정값은 0 이 되며, 제1 플레이트(130)의 일면에 샘플(P)이 맞닿아 고정된 상태에서 로드(122)의 일단이 일측으로 이동됨에 따라 측정값(압력)이 증가하게 되고, 로드(122)가 제1 플레이트(130)에 정해진 압력을 가함에 따라 로드(122)의 이동이 정지될 경우 실린더(100)의 최종 출력 값이 감지되게 된다. 따라서 제1 플레이트(130)가 샘플(P)에 맞닿아 고정된 상태에서도 로드(122)가 일단으로 이동이 가능하도록 피스톤(121)의 일측에 유격(여유 이동공간)이 형성될 수 있다. 이하 실린더(100)의 인장력을 모니터링하기 위한 예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실린더(100)의 인장력 모니터링 시 단면도가 도시되어 있다.
제1 플레이트(130)와 로드(122) 사이에 구비된 압력센서(150)는 제1 플레이트(130)의 타면에 샘플(P)이 맞닿았을 때 로드(122)의 일단이 제1 플레이트(130)의 타면에 타측 방향으로 가하는 압력(인장력)을 측정하도록 구성된다. 따라서 제1 플레이트(130)의 타측에 샘플(P)이 이격된 경우 측정값은 0이 되며, 제1 플레이트(130)의 타면에 샘플(P)이 맞닿아 고정된 상태에서 로드(122)의 일단이 타측으로 이동됨에 따라 측정값(압력)이 증가하게 되고, 로드(122)가 제1 플레이트(130)에 정해진 압력을 가함에 따라 로드(122)의 이동이 정지될 경우 실린더(100)의 최종 출력 값이 감지되게 된다. 따라서 제1 플레이트(130)가 샘플(P)에 맞닿아 고정된 상태에서도 로드(122)가 타단으로 이동이 가능하도록 피스톤(121)의 타측에 유격(여유 이동공간)이 형성될 수 있다.
- 실시 예 2 (센서 고정 형)
도 4에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실린더(200)의 측면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실린더(200)는 내부에 공압 또는 유압이 공급되는 하우징(210)과 위 공압 또는 유압에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤 로드(220)를 포함한다. 이때 실린더(200)의 하우징(210)은 양측에 모두 피스톤 로드(220)가 관통되어 하우징(210)양측으로 피스톤 로드(220)의 양단이 노출되는 형태를 이루며, 피스톤 로드(220)의 일측이 샘플에 압력을 가하도록 구성된 경우 피스톤 로드(220)의 타측 끝단에는 로드의 직경보다 큰 직경을 갖는 피스톤 커버(225, 도 5 참조)가 형성된다.
이때 실린더(200)는 압력센서(250)를 통해 실린더(200)의 출력 즉 피스톤 로드(220)와 맞닿는 샘플에 가해지는 하중을 감지하도록 한다. 본실시 예의 압력센서(250)는 하우징(210)의 타측 커버에 구비되는 고정 형으로 구성될 수 있다. 압력센서(250)가 고정 형으로 구성될 경우 압력센서(250)와 연결되는 배선의 처리가 용이하고, 압력센서(250)의 위 배선의 내구성이 향상되는 장점이 있다. 압력센서(250)는 실린더(200)의 허용 출력을 감지할 수 있는 정도의 로드셀이 적용될 수 있다. 이하 도면을 참조하여 실린더(200)의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 5에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실린더(200)의 초기 위치 시 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 실린더(200)는 하우징(210)을 포함한다. 하우징(210)은 내부에 원통형의 피스톤 이동공간(211)이 형성되며, 피스톤 이동공간(211)에 공압 또는 유압 공급을 위한 압력공급수단(미도시)이 연결될 수 있다. 하우징(210)의 양단은 개방 형성되되, 하우징(210)의 일단은 제1 커버(212)를 통해 밀폐되고, 하우징(210)의 타단은 제2 커버(213)를 통해 밀폐된다. 이때, 제1 커버(212) 상에는 피스톤 로드(220)의 일측에 형성된 제1 로드(222)가 관통되는 제1 관통홀(212a)이 형성될 수 있고, 제2 커버(213) 상에는 피스톤 로드(220)의 타측에 형성된 제2 로드(223)가 관통되는 제2 관통홀(213a)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 관통홀(212a, 213a)은 제1 및 제2 로드(222, 223)의 회전을 방지하도록 다각형 또는 타원형으로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 로드(222, 223) 역시 제1 및 제2 관통홀(212a, 213a)에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.
피스톤 로드(220)는 피스톤 이동공간(211)에 수용되어 피스톤 이동공간(211)으로 공급되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤(221)과, 피스톤(221)의 일측으로 연장 형성되며, 일단이 위 제1 관통홀(212a)을 관통하여 하우징(210)의 외측에 노출되는 제1 로드(222)와, 피스톤(221)의 타측으로 연장 형성되며, 타단이 위 제2 관통홀(213a)을 관통하여 하우징(210)의 외측에 노출되는 제2 로드(223)로 구성된다. 제2 로드(223)의 타단에는 제2 로드(223)의 직경보다 큰 직경을 갖는 로드 커버(225)가 형성된다.
하우징(210) 상에는 피스톤(221)의 일측으로 공압 또는 유압을 공급하여 피스톤 로드(220)를 타측 방향으로 이동시키기 위한 제1 유입부(214)와, 피스톤(221)의 타측으로 공압 또는 유압을 공급하여 피스톤 로드(220)를 일측 방향으로 이동시키기 위한 제2 유입부(215)가 형성될 수 있다.
이때 실린더(200)는 하우징(210)의 제2 커버(213)의 타면에 구비되어 제1 로드(222)가 샘플(P)에 맞닿았을 때 제1 로드(222)가 샘플에 가하는 하중을 측정하기 위한 압력센서(250)가 구비된다. 즉 압력센서(250)는 제2 커버(213)와 로드 커버(225) 사이에 배치되어 로드 커버(225)가 일측 방향으로 이동함에 따라 압력센서(250)에 가하는 하중을 측정하기 위해 구비된다. 압력센서(250) 상에도 제2 로드(223)가 관통될 수 있도록 센서 홀(251)이 형성될 수 있다. 이하, 상술된 제2 실시 예에 따른 실린더(200)의 출력 즉 제1 로드(222)가 샘플(P)에 가하는 압축력을 모니터링 하기 위한 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실린더(200)의 압축력 모니터링 시 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 위 압력센서(250)는 제1 로드(222)의 일단이 샘플(P)에 맞닿았을 때 제2 로드(223)의 타단에 구비된 로드 커버(225)의 일면이 제2 커버 (213)에 일측 방향으로 가하는 압력(압축력)을 측정하도록 구성된다. 따라서 제1 로드(222)의 일단이 샘플(P)에서 이격된 경우 측정값은 0이 되며, 제1 로드(222)의 일단에 샘플(P)이 맞닿아 고정된 상태에서 제1 로드(222)가 일측으로 이동됨에 따라 측정값(압력)이 증가하게 되고, 제1 로드(222)가 샘플(P)에 정해진 압력을 가함에 따라 제1 로드(222)의 이동이 정지될 경우 실린더(200)의 최종 출력 값이 감지되게 된다. 따라서 제1 로드(222)가 샘플(P)에 맞닿아 고정된 상태에서도 피스톤(221)이 일측으로 이동이 가능하도록 피스톤(221)의 일측에 유격(여유 이동공간)이 형성될 수 있다. 또한 제1 로드(222)가 샘플(P)에 맞닿아 고정되었을 때 로드 커버(225)의 일면이 압력센서(250)의 타면에 맞닿도록 구성될 수 있다. 위 구성은 샘플(P)이 자유회동 가능한 상태 일예로 일측 방향을 상측 방향으로 정의 할 때 샘플(P)이 제1 로드(222)의 상측에 놓인 상태에서 실린더(200)가 샘플(P)에 압력을 가할 때 적용될 수 있다.
다른 예로 샘플(P)이 고정된 상태에서 실린더(200)가 샘플(P)에 압력을 가하는 경우 또는 샘플(P)이 유연한 재질로 이루어진 경우에는 아래와 같은 방법으로 실린더(200)의 출력을 모니터링 할 수 있다.
제1 로드(222)가 샘플(P)에 맞닿아 고정되었을 때 로드 커버(225)의 일면이 압력센서(250)의 타면에 맞닿지 않고 이격되는 경우가 발생될 경우를 대비하여 로드 커버(225)는 제2 로드(223)의 길이 방향을 따라 조절 가능하도록 구성될 수 있다. 따라서 제1 로드(222)가 샘플(P)에 맞닿았을 때, 로드 커버(225)의 일면이 압력센서(250)의 타면에서 이격된 경우 로드 커버(225)를 일측 방향으로 이동 조절하여 로드 커버(225)의 일면이 압력센서(250)의 타면에 맞닿도록 세팅한 상태에서 실린더(200)의 출력을 측정하게 된다. 반대로, 로드 커버(225)의 일면이 압력센서(250)의 타면에 맞닿았을 때, 제1 로드(222)와 샘플(P)이 이격된 경우 로드 커버(225)를 타측 방향으로 이동 조절하여 제1 로드(222)가 샘플(P)에 맞닿도록 세팅한 상태에서 실린더(200)의 출력을 측정하게 된다.
- 실시 예 3 (가이드 로드 형)
도 7에는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 실린더(300)의 측면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시 예에 따른 실린더(300)는 내부에 공압 또는 유압이 공급되는 하우징(310)과 위 공압 또는 유압에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤 로드(320)와, 피스톤 로드(320)의 압축력을 샘플에 전달하기 위한 제1 플레이트(330)를 포함한다. 이때 실린더(300)는 피스톤 로드(320)의 지지 하중을 보강하고, 제1 플레이트(330)에 샘플이 편향적으로 고정되는 경우 피스톤 로드(320)의 지지 강성을 보완하기 위해 피스톤 로드(320)와 이웃하여 배치되는 가이드로드(325, 326)가 복수 개 구비된다. 도면상에는 가이드로드(325, 326)가 두 개 구비된 것으로 도시되어 있으나, 한 개 또는 다수 개 구비될 수도 있다. 가이드로드(325, 326)는 피스톤 로드(320)와 평행하게 배치되며, 하우징(310)을 관통하여 왕복 직선 운동 가능하도록 구비된다. 가이드로드(325, 326)의 일단은 제1 플레이트(330)에 연결되고, 타단은 피스톤 로드(320)의 인장력을 샘플(P)에 전달하기 위한 제2 플레이트(340)에 연결된다. 또한, 실린더(300)는 압력센서(350)를 통해 실린더(300)의 출력 즉 피스톤 로드(320)가 제1 플레이트(330) 또는 제2 플레이트(340)를 통해 샘플에 가해지는 하중을 감지하도록 한다. 본실시 예의 압력센서(350)는 피스톤 로드(320)와 제1 플레이트(330) 사이에 구비되어 피스톤 로드(320) 이동 시 연동하여 이동하는 이동 형으로 구성될 수 있다. 압력센서(350)는 실린더(300)의 허용 출력을 감지할 수 있는 정도의 로드셀이 적용될 수 있다. 이하 도면을 참조하여 실린더(300)의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 8에는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 실린더(300)의 압축력 모니터링 시 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 실린더(300)는 하우징(310)을 포함한다. 하우징(310)은 내부에 원통형의 피스톤 이동공간(311)이 형성되며, 피스톤 이동공간(311)에 공압 또는 유압 공급을 위한 압력공급수단(미도시)이 연결될 수 있다. 하우징(310)의 양단은 커버(미도시)를 통해 밀폐될 수 있고, 일측에 형성된 커버는 피스톤 로드(320)의 로드(322)가 관통되는 관통홀이 형성될 수 있다. 또한 하우징(310)의 상측 및 하측에는 가이드로드(325)가 관통되는 가이드 관통홀이 형성될 수 있다.
피스톤 로드(320)는 피스톤 이동공간(311)에 수용되어 피스톤 이동공간(311)으로 공급되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤(321)과, 피스톤(321)에서 일측으로 연장 형성되며, 일단이 위 관통홀을 관통하여 하우징(310)의 외측에 노출되는 로드(322)로 구성된다.
제1 플레이트(330) 및 제2 플레이트(340)는, 일정 두께와 넓이를 갖는 판상으로 이루어진다. 제1 플레이트(330)는, 타면이 로드(322) 및 가이드로드(325)의 일측에 결합되고, 일면이 샘플(P)에 맞닿도록 구성되어 로드(322)의 압축력을 샘플(P)에 전달하도록 구성된다. 제2 플레이트(340)는, 일면이 가이드로(325)의 타측에 결합되고, 타면이 샘플(P)에 맞닿도록 구성(도 9 참조)되어 로드(322)의 인장력을 샘플(P)에 전달하도록 구성된다.
이때 실린더(300)는 제1 플레이트(330)와 로드(322) 사이에 구비되어 제1 플레이트(330)와 로드(322) 사이에 가해지는 하중을 측정하는 압력센서(350)가 구비된다. 위 압력센서(350)는 제1 플레이트(330)가 샘플(P)에 맞닿았을 때 로드(322)의 일단이 제1 플레이트(330)의 타면에 일측 방향으로 가하는 압력(압축력)을 측정하도록 구성된다. 따라서 제1 플레이트(330)의 일측에 샘플(P)이 이격될 경우 측정값을 0 이 되며, 제1 플레이트(330)의 일면에 샘플(P)이 맞닿아 고정된 상태에서 로드(322)의 일단이 일측으로 이동됨에 따라 측정값(압력)이 증가하게 되고, 로드(322)가 제1 플레이트(330)에 정해진 압력을 가함에 따라 로드(322)의 이동이 정지될 경우 실린더(300)의 최종 출력 값이 감지되게 된다. 따라서 제1 플레이트(330)가 샘플(P)에 맞닿아 고정된 상태에서도 로드(322)가 일단으로 이동이 가능하도록 피스톤(321)의 일측에 유격(여유 이동공간)이 형성될 수 있다. 이하 실린더(300)의 인장력을 모니터링하기 위한 예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 9에는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 실린더(300)의 인장력 모니터링 시 단면도가 도시되어 있다.
제1 플레이트(330)와 로드(322) 사이에 구비된 압력센서(350)는 제2 플레이트(3400)의 타면에 샘플(P)이 맞닿았을 때 로드(322)의 일단이 제1 플레이트(330)의 타면에서 타측 방향으로 가하는 압력(인장력)을 측정하도록 구성된다. 따라서 제2 플레이트(340)의 타측에 샘플(P)이 이격된 경우 측정값이 0이 되며, 제2 플레이트(340)의 타면에 샘플(P)이 맞닿아 고정된 상태에서 로드(322)의 일단이 타측으로 이동됨에 따라 측정값(압력)이 증가하게 되고, 로드(322)가 제2 플레이트(340)에 정해진 압력을 가함에 따라 로드(322)의 이동이 정지될 경우 실린더(300)의 최종 출력 값이 감지되게 된다. 따라서 제2 플레이트(340)가 샘플(P)에 맞닿아 고정된 상태에서도 로드(322)가 타단으로 이동이 가능하도록 피스톤(321)의 타측에 유격(여유 이동공간)이 형성될 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
100, 200, 300 : 실린더
110, 210, 310 : 하우징 111, 211, 311 : 피스톤 이동공간
112, 212 : 제1 커버 113, 213 : 제2 커버
120, 220, 320 : 피스톤 로드 121, 221, 321 : 피스톤
122, 322 : 로드 222 : 제1 로드
223 : 제2 로드 225 : 로드 커버
325, 326 : 가이드로드
130, 330 : 제1 플레이트 340 : 제2 플레이트
150, 250, 350 : 압력센서

Claims (11)

  1. 내부에 피스톤 이동공간이 형성되며, 상기 피스톤 이동공간에 공압 또는 유압이 공급되는 하우징;
    상기 피스톤 이동공간에 수용되며, 상기 공압 또는 유압에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤의 일측으로 연장되며, 일단이 상기 하우징 외부에 노출되어 샘플과 맞닿아 상기 샘플에 압력을 가하는 로드로 구성된 피스톤 로드; 및
    상기 로드가 상기 샘플에 가하는 압력을 측정하기 위한 압력센서를 포함하되,
    상기 로드는,
    상기 피스톤의 일측으로 연장되어 일단이 상기 하우징 외부로 노출되는 제1 로드와, 상기 피스톤의 타측으로 연장되어 타단이 상기 하우징 외부로 노출되는 제2 로드로 구성되며,
    실린더는, 상기 제2 로드의 타단에 구비되되, 상기 제2 로드의 직경보다 큰 직경을 갖는 로드 커버를 포함하고,
    상기 압력센서는, 상기 제2 로드의 타측단이 관통되도록 상기 하우징의 타단에 고정 배치되며,
    상기 제1 로드가 샘플에 맞닿을 시 상기 로드커버의 일면이 상기 압력센서의 타면에 맞닿아 상기 제1 로드의 일단과 상기 샘플 사이의 하중을 상기 로드커버를 통해 상기 압력센서에 전달하는, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 로드의 일단에 상기 샘플에 맞닿았을 때, 상기 로드 커버의 일단이 상기 압력센서에 압축력을 가하도록 상기 로드 커버의 일단이 상기 압력센서에 맞닿도록 구성되며,
    상기 로드 커버의 일단이 상기 압력센서에 맞닿았을 때, 상기 피스톤 이동공간의 일측 내벽과 상기 피스톤의 일면 사이에는 유격이 형성되는, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 로드의 일단에 상기 샘플이 맞닿았을 때, 상기 로드 커버의 일단이 상기 압력센서에 맞닿도록 상기 로드 커버는, 상기 제2 로드의 길이 방향을 따라 조절 가능하도록 구성된, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 실린더는,
    상기 로드의 일단에 구비되며 상기 샘플에 맞닿아 상기 로드의 압력을 상기 샘플에 전달하는 제1 플레이트;
    상기 로드와 이웃하여 상기 로드와 평행하게 배치되되, 일단이 상기 제1 플레이트에 연결되며, 상기 하우징을 관통하여 왕복 직선 운동 가능하도록 구비되는, 가이드로드; 및
    상기 하우징의 타측에 이격 배치되되 상기 가이드로드의 타단에 연결되는 제2 플레이트를 포함하는, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 피스톤 이동공간의 일측을 밀폐하는 제1 커버; 를 더 포함하고,
    제1 커버는 상기 로드가 관통되는 관통홀이 형성되되,
    상기 관통홀은, 다각형 또는 타원형으로 이루어지며,
    상기 로드는 상기 관통홀에 대응되는 형상으로 이루어진, 출력 피드백 기능을 갖는 실린더.
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