KR102171347B1 - 정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 실린더용 공기 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 에어 실린더마다 스텝모터를 일정 각도 또는 단계별로 회전시키며 에어 공급부에서의 압축공기 공급량을 조절하고, 압축공기 공급량에 따라 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터를 측정한 후 스텝모터의 제어를 위해 인가하였던 전압 데이터와 그 결과 에어 실린더에서 측정된 압력 데이터를 매칭시켜 그 에어 실린더만의 캘리브레이션 데이터를 생성함으로써 에어 실린더마다 나타나는 미세한 차이를 보정할 수 있게 함과 아울러, 에어 실린더에서 발현시키고자 하는 압력을 실제 측정을 통해 획득한 사용 편의성이 높은 단위(kgf)로 입력하고 그에 매칭된 전압 데이터를 추출하여 에어 공급부에서의 압축공기 공급량이 자동으로 정확하게 조절될 수 있게 함으로써, 다양한 환경에서 사용되는 에어 실린더의 사용편의성을 향상시킬 수 있게 한 정밀 압력 조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치에 관한 것이다.

Description

정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치{AIR CONTROL SYSTEM FOR AIR CYLINDER}

본 발명은 에어 실린더용 공기 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 에어 실린더마다 스텝모터를 일정 각도 또는 단계별로 회전시키며 에어 공급부에서의 압축공기 공급량을 조절하고, 압축공기 공급량에 따라 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터를 측정한 후 스텝모터의 제어를 위해 인가하였던 전압 데이터와 그 결과 에어 실린더에서 측정된 압력 데이터를 매칭시켜 그 에어 실린더만의 캘리브레이션 데이터를 생성함으로써 에어 실린더마다 나타나는 미세한 차이를 보정할 수 있게 함과 아울러, 에어 실린더에서 발현시키고자 하는 압력을 실제 측정을 통해 획득한 사용 편의성이 높은 단위(kgf)로 입력하고 그에 매칭된 전압 데이터를 추출하여 에어 공급부에서의 압축공기 공급량이 자동으로 정확하게 조절될 수 있게 함으로써, 다양한 환경에서 사용되는 에어 실린더의 사용편의성을 향상시킬 수 있게 한 정밀 압력 조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치에 관한 것이다.

일반적으로 에어 실린더는 실린더 내부로 유입되는 공기의 공급량을 조절하여 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 누르는 압력의 변화를 야기함으로써. 구동부의 전진 또는 후진의 움직임을 가능하게 하기 위한 장치이다.

이러한 에어 실린더에서는 피스톤이 외부를 누르는 압력을 정밀하게 변화시키기 위하여 실린더 내부로 공급되는 공기의 공급량을 정밀하게 조절하는 압력조절기를 사용하곤 하는데. 이처럼 압력조절기를 사용할 경우에도 실질적으로 에어 실린더에서 발현되는 압력의 오차 범위가 약 1 ~ 10Kgf의 범위에 이르도록 상당히 넓게 발생되는 문제점이 있었다.

즉, 압력조절기에서 공기의 공급량을 정밀하게 조절하더라도 이러한 공기가 유입된 실린더 내부에서 에어가 새어 나가면서 실제 에어 실린더에서 발현되는 출력이 예상했던 수준에 미치지 못하게 되곤 하는 문제점이 있었다.

또한, 동일한 제조업자가 제조한 같은 규격의 지름을 갖는 에어 실린더의 경우에도, 동일한 양의 공기가 공급되더라도 외부로 나타나게 되는 출력에 조금씩 차이가 발생하게 되곤 하였는바, 도 2에 도시된 바와 같이 원하는 출력을 발현시키기 위해 에어 실린더에 가해야 하는 힘을 일정한 도표의 형태로 제공하여 에어 실린더 사용의 편의를 도모하기도 하였다.

그러나, 이러한 도표에 의해 제공되는 값들은 각 에어 실린더의 개별적인 측정 데이터라기보다는 다수의 에어 실린더에 포괄적으로 적용될 수 있는 힘과 그에 따른 최대 출력임이 일반적인바, 그 데이터를 모든 에어 실린더의 구동에 그대로 사용하기는 부적절한 문제점이 있었다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 4bar로 누를 경우 25파이(*?*25) 에어 실린더에서는 최대 14.7kgf의 출력이 나타나고, 30.32파이(*?*30.32) 에어 실린더에서는 24.1kgf의 출력이 나타나는 것으로 표시되어 있지만, 실제 사용 환경에서는 에어의 누출 등의 오차로 인하여 약 1~10kgf에 이르는 오차가 발생되곤 하였다.

따라서, 정밀한 압력과 그에 따른 출력 조절이 필요한 환경에 에어 실린더를 사용할 경우에는 에어의 공급정도를 보다 정밀하게 제어함으로써 오차의 발생을 최소화시키기 위해 정밀 압력밸브 등이 구비된 공기 조절 장치를 사용하기도 하였다.

그러나, 이처럼 정밀 압력밸브가 구비된 공기 조절 장치의 경우에도, 저가형 모델의 경우 작업자가 수작업으로 세밀하게 조절하기 어려움은 물론, 압력 조절을 위한 눈금이 바늘 형태이므로 정밀한 수치를 요하는 조절에는 부적합한 문제점이 있었다.

또한, 고가형 모델의 경우에는 프로그램에 의해 1024단계를 정확히 나누어 조절이 가능하지만, 이처럼 나뉜 1024단계의 각 단계가 어느 정도의 압력을 나타내고 그로 인해 발현되는 출력이 어느 정도의 값을 갖는지는 별도의 프로그램을 사용하여 변환하거나 사용자가 직접 환산하여 따로 인지하고 있어야 하는 불편함이 있었다.

따라서, 에어 실린더 조작시 발생되는 오차의 발생을 최소화하여 안정적이고도 정확한 구동이 가능하게 함과 아울러, 별도의 변환과정 없이 사용이 빈번한 압력단위(Kg)를 이용한 압력 조절이 간편하게 이루어질 수 있게 하여 에어 실린더 사용과 조작의 편의성을 향상시킬 수 있게 한 공기 조절 장치에 대한 필요성은 여전하다 할 것이다.

대한민국 등록실용 제20-0489537호 대한민국 등록특허 제10-0622939호

본 발명은 각 에어 실린더마다 스텝모터를 일정 각도 또는 단계별로 회전시키며 에어 공급부에서의 압축공기 공급량을 조절하고, 압축공기 공급량에 따라 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터를 측정한 후 스텝모터의 제어를 위해 인가하였던 전압 데이터와 그 결과 에어 실린더에서 측정된 압력 데이터를 매칭시켜 그 에어 실린더만의 캘리브레이션 데이터를 생성함으로써 에어 실린더마다 나타나는 미세한 차이를 보정할 수 있게 함과 아울러, 에어 실린더에서 발현시키고자 하는 압력을 실제 측정을 통해 획득한 사용 편의성이 높은 단위(kgf)로 입력하고 그에 매칭된 전압 데이터를 추출하여 에어 공급부에서의 압축공기 공급량이 자동으로 정확하게 조절될 수 있게 함으로써, 다양한 환경에서 사용되는 에어 실린더의 사용편의성을 향상시킬 수 있게 한 정밀 압력 조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치는,

피스톤의 전후 왕복운동을 위한 압축공기를 에어 실린더로 공급하는 에어 공급부; 상기 에어 공급부에 구비된 밸브에 연결되어 밸브의 개폐정도를 세분화된 일정 각도 또는 단계별로 조절하여 에어 실린더로의 압축공기 공급량을 정밀 제어하는 스텝모터; 상기 스텝모터의 일정 각도 또는 단계별 회전을 위해 상기 스텝모터에 인가되는 전압 데이터를 그 전압 인가시 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터와 매칭시켜 저장하여 에어 실린더의 캘리브레이션 데이터를 생성하는 전압 압력 매칭부; 및 에어 실린더에서 발현시켜야 하는 압력이 입력되면, 상기 캘리브레이션 데이터에서 그 압력과 그에 매칭되어 있는 전압을 추출한 후, 해당 전압을 상기 스텝모터의 구동을 위한 제어신호로 생성하여 상기 스텝모터로 전송함으로써, 상기 에어 공급부에서의 압축공기 공급 정도를 정밀 제어하는 셋팅 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 스텝모터에는 에어 실린더로의 압축공기 공급정도를 조절하기 위해 개폐되는 에어 공급부의 밸브가 연결되어 있어, 상기 밸브의 개폐정도가 스텝모터의 단계별 회전에 연동하여 함께 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전압 압력 매칭부는,

상기 스텝모터의 일정 각도 또는 단계별 회전 구동을 위해 상기 스텝모터에 인가되는 전압 데이터를 단계별로 생성하여 전송하는 단계별 전압 생성부; 상기 단계별 전압 생성부에서 생성된 전압 데이터가 인가된 스텝모터의 회전에 연동하여 개폐되는 밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 상기 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터를 측정하는 압력 감지부; 및 상기 압력 감지부에서 측정된 압력 데이터를 상기 스텝모터의 회전 구동을 위해 인가되었던 전압 데이터와 매칭시켜 저장하여 각 에어 실린더의 캘리브레이션 데이터를 생성하는 매칭 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 단계별 전압 생성부는, 상기 스텝모터를 회전구동하기 위한 제어신호를 이루는 전압 데이터를 상기 스텝모터에서 구현가능한 단계 수에 따라 상이하게 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 셋팅 컨트롤러는,

상기 에어 실린더에서 발현하고자 하는 압력을 입력하는 압력 입력부; 입력된 압력 데이터를 상기 전압 압력 매칭부에 의해 메모리에 저장되어 있는 캘리브레이션 데이터에서 탐색하여 그에 매칭되어 있는 전압 데이터를 추출하는 전압 추출부; 및 추출된 전압 데이터를 포함하는 제어신호를 생성하여 상기 스텝모터로 전송하여, 스텝모터의 회전 구동과 그에 따른 에어 공급부의 밸브 개폐를 조절하여 압축공기의 공급 정도를 정밀 제어하는 제어신호 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 스텝모터의 제어를 위해 인가하였던 전압 데이터와 그 결과 에어 실린더에서 측정된 압력 데이터를 매칭시켜 그 에어 실린더만의 캘리브레이션 데이터를 생성함으로써 에어 실린더마다 나타나는 미세한 압력 차이를 보정하여 에어 실린더에서 구현되는 압력의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 에어 실린더에서 발현시키고자 하는 압력을 실제 측정을 통해 획득한 사용 편의성이 높은 단위(kgf)로 입력하고, 그에 매칭된 전압 데이터를 추출하여 에어 공급부에서의 압축공기 공급량이 자동으로 정확하게 조절될 수 있게 함으로써, 다양한 환경에서 사용되는 에어 실린더의 사용편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치의 블록 구성도.
도 2는 종래의 에어 실린더 이론 출력 도표를 나타내는 예시도.
도 3은 본 발명에 따라 전압과 압력을 매칭시킨 일 예를 나타내는 예시화면.
도 4는 본 발명에 따라 압력에 매칭된 전압값을 탐색하는 셋팅 컨트롤러의 탐색 예시도.
도 5는 본 발명에 따라 압력 변경이 이루어지는 것을 나타내는 예시화면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치는, 피스톤의 전후 왕복운동을 위한 압축공기를 에어 실린더(100)로 공급하는 에어 공급부(200)와, 상기 에어 공급부에 구비된 밸브에 연결되어 밸브의 개폐정도를 세분화된 일정 각도 또는 단계별로 조절하여 에어 실린더로의 압축공기 공급량을 정밀 제어하는 스텝모터(300)와, 상기 스텝모터의 일정 각도 또는 단계별 회전을 위해 상기 스텝모터에 인가되는 전압 데이터를 그 전압 인가시 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터와 매칭시켜 저장하여 에어 실린더의 캘리브레이션 데이터를 생성하는 전압 압력 매칭부(400)와, 에어 실린더에서 발현시켜야 하는 압력이 입력되면 상기 캘리브레이션 데이터에서 그 압력과 그에 매칭되어 있는 전압을 추출한 후 해당 전압을 상기 스텝모터의 구동을 위한 제어신호로 생성하여 상기 스텝모터로 전송함으로써 상기 에어 공급부에서의 압축공기 공급 정도를 정밀 제어하는 셋팅 컨트롤러(500)를 포함하여 구성된다.

상기 에어 공급부(200)는, 상기 스텝모터(300)의 회전에 연동하여 개폐되는 밸브(210)의 개폐정도에 따라 피스톤을 전진 또는 후진시키기 위한 압축공기를 상기 에어 실린더(100)로 공급하는 통상적인 에어 공급수단으로 구성된다.

또한, 상기 스텝모터(300)는, 구동축과 함께 일정 각도 또는 단계별로 회전하는 로터에 의해 세분화된 정밀 제어가 가능한 통상적인 스텝모터로 구성된다. 이러한 상기 스텝모터(300)에는 에어 실린더로의 압축공기 공급정도를 조절하기 위해 개폐되는 에어 공급부의 밸브(210)가 연결되어 있어, 상기 밸브의 개폐정도가 스텝모터의 단계별 회전에 연동하여 함께 이루어질 수 있도록 구성된다.

이와 같이 에어 공급부에서 에어 실린더로의 압축공기 공급정도를 조절하는 밸브가 상기 스텝모터의 회전에 연동하여 함께 이루어질 수 있게 함으로써, 밸브(210)의 개폐조작이 수작업이 아닌 스텝모터(300)의 회전 제어에 의해 이루어질 수 있게 됨과 아울러, 밸브(210)의 개폐정도도 스텝모터(300)의 회전 정도에 의해 제어되므로 스텝모터의 성능에 따라 900 ~ 4700여 단계에 이르기까지 세분화시킨 제어가 가능하게 된다.

상기 전압 압력 매칭부(400)는, 에어 실린더마다 동일한 양의 압축공기가 공급되어도 발현되는 압력의 미세한 차이가 발생하게 되는바, 이러한 미세한 차이로 인한 정밀 압력제어의 오류를 방지할 수 있도록, 각 에어 실린더마다 압축공기의 공급량을 조절하면서 실제 측정한 에어 실린더의 압력 데이터를 획득한 후, 이러한 압력 데이터에 기반하여 에어 공급부에서의 압축공기 공급량 제어가 이루어질 수 있게 한다.

그에 따라, 동일한 제조 공정을 통해 제조되더라도 실제 사용시 발생하게 되는 미세한 차이에 의한 정밀 압력제어의 오류를 사전에 차단할 수 있게 된다. 즉, 에어 실린더의 경우 원하는 압력이 에어 실린더에서 정확하게 발현될 수 있어야 하는바, 상기 전압 압력 매칭부는 동일한 압력이 발현되기 위해 공급되어야 하는 압축공기 공급량의 미세한 차이를 미리 회득하여 저장함으로써, 에어 실린더의 사용환경을 통일화시키는데 기여할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 전압 압력 매칭부(400)는, 상기 스텝모터의 일정 각도 또는 단계별 회전 구동을 위해 상기 스텝모터에 인가되는 전압 데이터를 단계별로 생성하여 전송하는 단계별 전압 생성부(410)와, 상기 단계별 전압 생성부에서 생성된 전압 데이터가 인가된 스텝모터의 회전에 연동하여 개폐되는 밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 상기 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터를 측정하는 압력 감지부(420)와, 상기 압력 감지부에서 측정된 압력 데이터를 상기 스텝모터의 회전 구동을 위해 인가되었던 전압 데이터와 매칭시켜 저장하여 각 에어 실린더의 캘리브레이션 데이터를 생성하는 매칭 저장부(430)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 단계별 전압 생성부(410)는, 상기 스텝모터(300)를 회전구동하기 위한 제어신호를 이루는 전압 데이터를 상기 스텝모터에서 구현가능한 단계 수에 따라 상이하게 생성한 후 상기 스텝모터(300)로 전송하도록 구성된다.

그에 따라, 상기 스텝모터에서 구현가능한 단계 수에 따라 900 ~ 4700여개에 이르는 단계로 세분화된 전압 데이터를 생성할 수 있으며, 이와 같이 세분화된 단계만큼 밸브의 개폐정도가 정밀 제어될 수 있어 압축공기의 공급량도 정밀 제어할 수 있게 된다.

이와 같이 세분화된 단계로 전압 데이터를 생성하게 될 경우, 전압 데이터는 도 3의 하단에 표시된 바와 같이 1.199v, 1.186v, 1.172v, 1.159v 등 1/1000 단위로 세분화된 전압 데이터를 획득할 수 있게 된다. 이때, 전압 데이터 상호간의 차이는 스텝모터에서 구현가능한 단계 수와 에어 실린더가 적용될 환경에 따라 상이하게 생성될 수 있음은 물론이다.

상기 단계별 전압 생성부(410)에서 단계별로 생성된 전압 데이터를 포함하고 있는 제어신호는 상기 스텝모터(300)로 전송되어 스텝모터의 단계별 회전구동이 이루어지게 된다.

또한, 상기 압력 감지부(420)는, 상기 단계별 전압 생성부(410)에서 생성된 후 전송되는 전압 데이터가 포함되어 있는 제어신호에 의해 일정 각도 또는 단계별로 회전하는 스텝모터의 회전에 연동하여 밸브의 개폐정도가 제어되면서 상기 에어 실린더(100)에서 발현되는 압력 데이터를 측정하는 압력 감지센서로 구성된다.

이때, 상기 전압 데이터가 포함되어 있는 제어신호를 수신한 스텝모터(300)의 회전 정도에 따라 상기 에어 공급부에 구비된 밸브(210)의 개폐정도가 제어되면서 압축공기의 공급량이 조절되므로, 상기 에어 공급부에서는 단계별로 생성된 전압 데이터의 개수만큼 압축공기의 공급정도를 세분화할 수 있으며, 상기 압력 감지부에서는 그만큼 세분화된 압력 데이터를 획득할 수 있게 된다.

상기 매칭 저장부(430)는, 상기 압력 감지부(420)에서 측정된 압력 데이터를 스텝모터의 회전 구동을 위한 제어신호에 포함되어 있던 전압 데이터와 매칭시켜 메모리에 저장함으로써, 특정 에어 실린더에서 구현 가능한 세분화된 압력 데이터와 그 압력을 구현하기 위해 인가해야 하는 제어신호를 이루는 전압 데이터를 획득하도록 구성된다.

그에 따라, 도 3의 하단에 표시된 바와 같이, 스텝모터에 1.199v의 전압이 포함된 제어신호가 인가될 경우 에어 실린더에서는 9.0kgf의 압력이 구현되고, 스텝모터에 1.189v의 전압이 포함된 제어신호가 인가될 경우 에어 실린더에서는 8.9kgf의 압력이 구현되고, 스텝모터에 1.172v의 전압이 포함된 제어신호가 인가될 경우 에어 실린더에서는 8.8kgf의 압력이 구현되고, 스텝모터에 1.159v의 전압이 포함된 제어신호가 인가될 경우 에어 실린더에서는 8.7kgf의 압력이 구현되고, 스텝모터에 1.146v의 전압이 포함된 제어신호가 인가될 경우 에어 실린더에서는 8.6kgf의 압력이 구현되고, 스텝모터에 1.136v의 전압이 포함된 제어신호가 인가될 경우 에어 실린더에서는 8.5kgf의 압력이 구현되고, 스텝모터에 1.119v의 전압이 포함된 제어신호가 인가될 경우 에어 실린더에서는 8.4kgf의 압력이 구현되는 것을 획득하여 저장할 수 있게 된다.

이때, 도 3에서는 압력이 0.1kgf 마다 차이가 나도록 전압 데이터를 생성하여 인가한 것을 나타내었으나, 제어하고자 하는 압력이 0.01kgf인 경우 전압 데이터를 더 세분화하여 제공하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 매칭 저장부(430)에서는 압력 데이터를 에어 실린더가 설치되는 현장에서 주로 사용하는 단위(kg)로 저장하게 되는바, 종래 프로그램에 의해 에어 실린더에서 구현가능한 단계를 단순히 1024단계로 나눈 후 각 단계에서 구현되는 압력 데이터는 별도의 환산이나 변환 과정을 거쳐 도출해야 하였던 것에 비하여 직관적인 인식 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 상기 전압 압력 매칭부(400)에서는 에어 실린더에서 구현 가능한 세분화된 압력 데이터를 직관적인 인식이 용이한 단위(kg)로 측정하여 저장함은 물론, 각 에어 실린더마다 전압 데이터가 포함된 제어신호에 의해 실제 공급되는 압축공기의 공급량을 변경하여 압력 데이터를 측정하여 해당 에어 실린더 특유의 캘리브레이션 데이터를 획득하게 되므로, 제조과정 중 발생되는 미세한 차이로 인하여 에어 실린더에서 발생될 수 있는 오차로 인한 압력 변화를 줄일 수 있게 되어 정밀한 압력 제어가 가능하게 된다.

또한, 상기 셋팅 컨트롤러(500)는, 상기 에어 실린더에서 발현하고자 하는 압력을 입력하는 압력 입력부(510)와, 입력된 압력 데이터를 상기 전압 압력 매칭부에 의해 메모리에 저장되어 있는 캘리브레이션 데이터에서 탐색하여 그에 매칭되어 있는 전압 데이터를 추출하는 전압 추출부(520)와, 추출된 전압 데이터를 포함하는 제어신호를 생성하여 상기 스텝모터로 전송하여 스텝모터의 회전 구동과 그에 따른 에어 공급부의 밸브 개폐를 조절하여 압축 공기의 공급 정도를 정밀 제어하는 제어신호 전송부(530)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 압력 입력부(510)는, 에어 실린더가 사용되는 환경에서 구현하고자 하는 압력을 사용자가 입력할 수 있도록 구성되며, 상기 전압 압력 매칭부(400)에서 측정 후 저장하였던 단위에 따라 실제 작업환경에서 많이 사용되는 단위(kgf)로 간편하게 입력이 가능함은 물론, 입력하는 압력 데이터도 상기 전압 압력 매칭부에서 측정하였던 수준까지 세분화된 값으로 입력할 수 있어 사용자 압력을 설정하는 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 전압 추출부(520)는, 상기 매칭 저장부(430)에 의해 메모리에 저장되어 있는 상기 캘리브레이션 데이터를 탐색하여 상기 압력 입력부(510)에서 입력된 압력 데이터를 찾은 후, 그 압력 데이터에 매칭되어 있는 전압 데이터를 추출하도록 구성된다.

또한, 상기 제어신호 전송부(530)는, 상기 전압 추출부에서 추출된 전압 데이터를 포함하는 스텝모터의 제어신호를 생성한 후 상기 스텝모터(300)로 전송하여 에어 공급부(200)에서 에어 실린더(100)로 공급되는 압축공기의 공급량을 정밀 제어하도록 구성된다.

상기 제어신호 전송부(530)에서 스텝모터로 전송되는 제어신호에 포함된 전압 데이터에 의해 상기 스텝모터는 일정 정도의 회전만을 수행하게 되므로, 이러한 스텝모터와 연동하면서 개폐되는 에어 공급부의 밸브도 상기 전압 압력 매칭부에서 압력 데이터 획득을 위해 개폐되던 정도만큼만 개폐된 상태를 유지하게 되어 에어 실린더에서는 사용자가 입력하여 셋팅하였던 것만큼의 압력이 정확하게 구현될 수 있게 된다.

이와 같이 에어 실린더로의 압축공기 공급정도를 조절하기 위해 에어 공급부의 밸브를 직접 조절하거나 제어하지 않고, 밸브가 연동하도록 연결되어 있는 스텝모터의 회전 정도를 제어하는 전압 데이터에 기반하여 제어신호를 생성함으로써, 스텝모터의 회전을 제어하기 위한 전압 데이터의 세분화 정도에 상응하는 만큼 세분화된 압축공기의 공급량 제어가 가능함은 물론, 에어 실린더에서 셋팅하고자 하는 압력 데이터도 사용자의 직관적 인식이 용이하게 사용 편의성이 높은 단위(kgf)로 간편하게 입력하고 그 입력 값을 토대로 압축공기의 공급이 자동으로 정확하게 제어될 수 있어 다양한 환경에서 사용되는 에어 실린더의 사용편의성을 향상시킬 수 있게 된다.

이러한 본 발명에 따른 정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치는 동일한 규격으로 제조된 에어 실리더라도 에어의 누출정도와 에어가 채워지는 실린더 내부 공간 및 피스톤의 유격 등에 따른 미세한 차이로 인해 미미하게 강한 압력으로 공급되는 압축공기의 누출 등으로 인한 차이가 발생하게 되어 정밀한 압력조절이 쉽지 않곤 하였다.

그에 따라, 본 발명에서는 이처럼 에어 실린더 마다 발생하게 되는 미세한 차이를 인정하고 각 에어 실린더에서 정밀한 출력을 발현하기 위해 가해야 하는 압축공기의 공급정도에 대한 데이터를 개별적인 테스트를 통해 획득하되, 그러한 압축공기의 공급정도를 공기의 공급량이 아닌 스텝모터에 인가되는 전압 데이터로 구분하여 저장함으로써, 추후 에어 실린더에서 특정한 출력을 발현하기 위해서는 압축공기의 공급량 조절이 아닌 스텝모터에 인가되는 전압데이터의 조절만으로 간편하게 원하는 특정 출력이 에어실린더에서 발현될 수 있게 한 것이다.

이를 위하여, 본 발명자는 단순한 에어 실린더로의 압축공기 공급량 조절을 위한 기구적인 기술뿐만 아니라, 압축공기의 공급량에 따라 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터를 전압 데이터와 매치시키기 위한 회로기술과, 프로그램 기술 등의 여러 분야를 통합하고 수년간의 경험과 연구를 통하여 획득한 데이터를 축적하여 본 발명을 도출하게 된 것이다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100 : 에어 실린더
200 : 에어 공급부
300 : 스텝모터
400 : 전압 압력 매칭부 410 : 단계별 전압 생성부
420 : 압력 감지부 430 : 매칭 저장부
500 : 셋팅 컨트롤러 510 : 압력 입력부
520 : 전압 추출부 530 : 제어신호 전송부

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 피스톤의 전후 왕복운동을 위한 압축공기를 에어 실린더로 공급하는 에어 공급부;
   상기 에어 공급부에 구비된 밸브에 연결되어 밸브의 개폐정도를 세분화된 일정 각도 또는 단계별로 조절하여 에어 실린더로의 압축공기 공급량을 정밀 제어하는 스텝모터;
   상기 스텝모터의 일정 각도 또는 단계별 회전을 위해 상기 스텝모터에 인가되는 전압 데이터를 그 전압 인가시 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터와 매칭시켜 저장하여 에어 실린더의 캘리브레이션 데이터를 생성하는 전압 압력 매칭부; 및
   에어 실린더에서 발현시켜야 하는 압력이 입력되면, 상기 캘리브레이션 데이터에서 그 압력과 그에 매칭되어 있는 전압을 추출한 후, 해당 전압을 상기 스텝모터의 구동을 위한 제어신호로 생성하여 상기 스텝모터로 전송함으로써, 상기 에어 공급부에서의 압축공기 공급 정도를 정밀 제어하는 셋팅 컨트롤러;를 포함하며,
   상기 전압 압력 매칭부는,
   상기 스텝모터의 일정 각도 또는 단계별 회전 구동을 위해 상기 스텝모터에 인가되는 전압 데이터를 단계별로 생성하여 전송함으로써, 압력의 세분화 정도가 상기 스텝모터에 의해 구현될 수 있는 단계만큼 세분화된 단계별 전압을 생성하는 단계별 전압 생성부;
   상기 단계별 전압 생성부에서 생성된 전압 데이터가 인가된 스텝모터의 회전에 연동하여 개폐되는 밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 상기 에어 실린더에서 발현되는 압력 데이터를 측정하는 압력 감지부; 및
   상기 압력 감지부에서 측정된 세분화된 압력 데이터를 상기 스텝모터의 회전 구동을 위해 인가되었던 전압 데이터와 매칭시켜 킬로그램(kg) 단위로 저장하여 각 에어 실린더의 캘리브레이션 데이터를 생성하는 매칭 저장부;를 포함하고,
   상기 셋팅 컨트롤러는,
   상기 에어 실린더에서 발현하고자 하는 압력을 상기 세분화된 압력 데이터의 수준까지 세분화하여 사용자가 킬로그램힘(kgf)의 단위로 입력하는 압력 입력부;
   입력된 압력 데이터를 상기 전압 압력 매칭부에 의해 메모리에 저장되어 있는 캘리브레이션 데이터에서 탐색하여 그에 매칭되어 있는 전압 데이터를 추출하는 전압 추출부; 및
   추출된 전압 데이터를 포함하는 제어신호를 생성하여 상기 스텝모터로 전송하여, 스텝모터의 회전 구동과 그에 따른 에어 공급부의 밸브 개폐를 조절하여 압축공기의 공급 정도를 정밀 제어하되, 상기 제어신호가 상기 전압 데이터에만 의존하여 생성될 수 있게 하는 제어신호 전송부;를 포함하고,
   상기 스텝모터에 1.199v의 전압이 포함된 제어신호가 인가되면 상기 에어 실린더에서 9.0kgf의 압력이 구현되고, 상기 스텝모터에 1.189v의 전압이 포함된 제어신호가 인가되면 상기 에어 실린더에서는 8.9kgf의 압력이 구현되고, 상기 스텝모터에 1.172v의 전압이 포함된 제어신호가 인가되면 상기 에어 실린더에서는 8.8kgf의 압력이 구현되고, 상기 스텝모터에 1.159v의 전압이 포함된 제어신호가 인가되면 상기 에어 실린더에서는 8.7kgf의 압력이 구현되고, 상기 스텝모터에 1.146v의 전압이 포함된 제어신호가 인가되면 상기 에어 실린더에서는 8.6kgf의 압력이 구현되고, 상기 스텝모터에 1.136v의 전압이 포함된 제어신호가 인가되면 상기 에어 실린더에서는 8.5kgf의 압력이 구현되고, 상기 스텝모터에 1.119v의 전압이 포함된 제어신호가 인가되면 상기 에어 실린더에서는 8.4kgf의 압력이 구현되는 것을 획득하여 저장하는 것을 특징으로 하는 정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 단계별 전압 생성부는, 상기 스텝모터를 회전구동하기 위한 제어신호를 이루는 전압 데이터를 상기 스텝모터에서 구현가능한 단계 수에 따라 상이하게 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀 압력조절이 용이한 에어 실린더용 공기 조절 장치.
5. 삭제

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