KR102282555B1 - 디지털 압력 게이지 교정용 지그 - Google Patents

Abstract

적어도 둘 이상의 디지털 압력 게이지를 교정온도범위로 가변시키는 온도챔버에 장착하여 영점 및 정격압력을 포함한 검사포인트 압력을 인가하고 각 디지털 압력 게이지의 출력 데이터를 기준압으로 보정하여 각각의 디지털 압력 게이지에 교정된 데이터를 저장할 수 있도록 한 디지털 압력 게이지 교정용 지그가 제공된다. 상기 디지털 압력 게이지 교정용 챔버로부터 제공되는 압력이 유출입되는 압력 연결부와, 상기 압력 연결부가 일측면에 형성되고 이를 통해 유입되는 압력을 내부의 압력 이송 통로와 그 상부에 형성된 적어도 하나 이상의 압력 토출구를 통해 배출하는 압력 이송판과, 상기 압력 토출구에 압력셀이 결합되어 그로부터의 유입되는 압력을 측정하여 측정값을 출력하고 외부와 데이터를 송수신하는 케이블 커넥터를 가지는 적어 하나 이상의 DPG와, 상기 압력 이송판에 결합되어 상기 DPG의 케이블 커넥터에 연결되는 적어도 하나 이상의 소켓들이 설치되어 상기 압력 이송판의 상부에 결합된 인쇄회로기판과, 상기 압력 연결부의 주변에 설치되고 상기 인쇄회로기판에 설치된 소켓들의 전기신호를 상기 챔버의 메인 슬롯으로 인터페이스 하는 커넥터가 설치된 센서용 바디블록을 포함한다.

Description

디지털 압력 게이지 교정용 지그{Digital pressure gauge calibration jig}

본 발명은 압력 게이지(pressure gauge or sensor)를 교정하는데 사용하는 지그에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 적어도 둘 이상의 디지털 압력 게이지를 교정온도범위로 가변시키는 온도챔버에 장착하여 영점 및 정격 압력을 포함한 검사 포인트 압력을 인가하고 각 디지털 압력 게이지의 출력 데이터를 기준 압력으로 보정하여 각각의 디지털 압력 게이지에 교정된 압력 데이터를 저장할 수 있도록 한 디지털 게이지용 지그에 관한 것이다.

압력 게이지, 즉, 압력 센서는 기체나 액체의 압력을 전기신호로 변환하는 센서이며, 화학공업의 플랜트 제어, 예를 들면, 반도체 제조 공정에서는 반드시 필요하고 중요한 공정 부품이다.

일반적으로 사용되는 압력 게이지는 저항형 스트레인 게이지와 전극 캐패시턴스 방식의 압력센서가 널리 사용된다. 스트레인 게이지 압력센서(strain gauge pressure sensor)의 감압 탄성체(pressure cell)로는 주변이 고정된 원형의 금속 다이어프램(diaphragm)이 사용된다. 스트레인 게이지로는 반도체 공정기술을 이용한 박막 스트레인게이지와 금속 박 게이지를 접착제로 다이어프램에 부착하는 구성 또는 박막 기술을 사용해 금속 다이어프램에 직접 형성한다. 압력이 인가되면 금속 다이어프램이 변형을 일으키고, 이 변형을 스트레인 게이지를 사용해 저항 변화로 변환하여 압력을 전기적 신호로 검출한다.

그리고 전극 캐패시턴스 방식은 고정 전극과 인가전압의 변화에 따라서 변형되는 다이어프램에 연결된 가변전극으로 구성되는데 전극의 거리에 따라서 정전용량의 변화를 검출하는 방식이다.

압력 게이지를 제조·생산하는 회사는 압력 게이지를 구성하는 다이어프램 및 스트레인게이지의 경시적 변화에 따라 동일한 생산 공정에 의해 제조·생산되었다 하더라도 그 출력 특성이 상이하여 성능 시험, 온도와 압력 변화에 따른 압력 측정값의 정확성을 위하여 압력 게이지를 교정하지 않으면 안된다.

위와 같은 압력 게이지는 EEPROM을 포함하고 있는 마이크로프로세서, LED 디스플레이부, 아날로그 입출력 포트를 갖는다.

초기 조립 압력 게이지는 교정(Calibration) 시스템의 제어에 의해 온도가 제어되는 온도 챔버에 장착되는 지그(JIG)에 결합되어 교정 공정을 마치면 정격 사양을 만족하는 완성품이 된다.

이러한 압력 게이지 교정 시스템으로서는 아래 특허문헌(특허 제10-2010498호, 2019. 8. 21. 등록)에 개시된 '압력센서 교정 관리 시스템'이 있다.

그러나 종래의 기술에 의한 압력 게이지 교정용 지그는 한 번에 다수의 압력 게이지를 교정할 수 없는 문제가 있었다.

10-2010498 B1 (2019. 8. 21. 등록)

본 발명은 본 발명의 목적은 1회의 교정시에 다수의 압력 게이지에 영점 및 정격 압력에 대응한 설정된 검사 포인트 압력을 인가하여 상기 압력 게이지에서 측정된 교정 시스템으로 전송하고 온도 챔버에서 설정한 온도에 따른 압력 게이지 출력을 보정하여 압력 게이지의 마이크로프로세서의 내부 메모리에 저장할 수 있도록 구성된 디지털 게이지 교정용 지그를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 교정 시스템에 의해 온도가 제어되고 상기 교정 시스템에 의해 인가되는 교정압력이 연결되는 온도 챔버에 다수의 교정 지그 블록이 쉽게 탈ㅇ부착할 수 있는 구조를 갖는 디지털 게이지 교정용 지그를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디지털 게이지 교정용 지그는, 입력 공급 제어 장치로부터 인가되는 압력이 유출입되는 압력 연결부와, 상기 압력 연결부가 일측면에 형성되고 이를 통해 유입되는 압력을 내부의 압력 이송 통로와 그 상부에 형성된 적어도 하나 이상의 압력 토출구를 통해 배출하는 압력 이송판과, 상기 압력 토출구에 압력셀이 결합되어 그로부터의 유입되는 압력을 측정하여 측정값을 출력하고 외부와 데이터를 송수신하는 케이블 커넥터를 가지는 적어 하나 이상의 DPG(digital pressure gauge)와, 상기 압력 이송판에 결합되어 상기 DPG의 케이블 커넥터에 연결되는 적어도 하나 이상의 소켓들이 설치되어 상기 압력 이송판의 상부에 결합된 인쇄회로기판과, 상기 압력 연결부의 주변에 설치되고 상기 인쇄회로기판에 설치된 소켓들의 전기신호를 상기 온도챔버의 메인 슬롯(main slot)으로 인터페이스 하는 커넥터가 설치된 센서용 바디블록을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기 압력 연결부의 유입구와 이에 연통된 압력 이송 통로는 적어도 둘 이상이며, 상기 압력 이송 통로의 상부에 형성된 압력 토출구와 상기 DPG의 압력셀의 사이에는 커플러가 결합됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지(aspect)에 따른 디지털 압력 게이지 교정용 지그는 양측에 슬라이딩 가이드가 설치되고, 전면에는 상기 챔버로부터 공급되는 압력을 유입하는 압력 유입구가 형성된 압력 유입부가 형성되며, 그 상부에는 챔버의 메인 슬롯에 결합되는 제1커넥터와 상기 커넥터에 연결될 제2커넥터가 설치되어 상호 연결된 커넥터 연결부가 전면에 설치되고, 후면에는 고정구가 형성된 챔버 결합판을 더 포함하며, 상기 챔버 결합판은 볼트로 상기 챔버의 내부에 고정되고 상기 챔버 결합판의 상부에는 슬라이딩 가이드를 통해 상기 센서용 바디블록이 슬라이드 결합되어 상기 압력 연결부의 유입구들과 커넥터가 상기 압력유입구들과 제2커넥터에 결합됨을 특징으로 한다.

상기 고정구에는 상부에 손잡이가 형성된 스토퍼가 결합되어 상기 챔버 결합판의 상부에 슬라이드 결합된 센서용 바디블록을 고정함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디지털 압력 게이지 교정용 지그는 센서용 바디블록에 다수의 디지털 게이지의 압력 셀을 결합하여 1회에 다수의 디지털 압력 게이지에 압력을 인가하여 측정되는 값을 디지털 압력 게이지를 교정온도범위로 가변시키는 온도챔버에 연결된 메인 컨트롤러에서 모니터할 수 있고 측정값에 대응하여 상기 메인 컨트롤러에서 교정용 데이터를 상기 디지털 압력 게이지로 전송하여 압력 측정값을 교정할 수 있으며 다수개의 디지털 압력 게이지 교정용 블록을 사용하면 단위 시간당 교정 수량을 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실 시예에 따른 디지털 압력 게이지 교정용 지그의 사시도.
도 2는 도 1의 일부 분리 사시도.
도 3은 도 1의 일부 분리 배면 사시도.
도 4는 도 1의 A-A선 단면도로서, 센서용 바디블록의 전면에 형성된 압력 연결부의 유입구와 그 내부에 형성된 압력 이송 통로간의 연통 관계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 1의 센서용 바디블록의 상부에 다수의 디지털 압력 게이지의 압력 인입부를 결합한 상태를 나타낸 도면.
도 6은 도 5의 B-B선 단면도로서, 센서용 바디블록의 압력 이송 통로와 상부에 결합된 디지털 압력 게이지의 압력 셀의 압력 인입부 간의 연통 상태를 설명하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 센서용 바디블록의 사용예로서, 센서용 바디블록의 회로 기판에 디지털 압력 센서의 케이블 커넥터의 연결을 보여주는 사진이다.

이하 본 발명의 실시예가 첨부된 도면들이 참조되어 구체적으로 설명될 것이다. 본 발명이 실시 예에 따른 발명 내용이 설명될 것이지만, 이러한 설명이 본 발명을 이 실시 예를 제한하기 위한 것이 아니라는 점이 이해될 것이다. 반대로, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 변형, 변경 및 균등물을 포함한다.

도면에서 참조번호 1은 본 발명의 실시 형태에서 있어서의 디지털 압력 게이지 교정용 지그(1)이며, 5는 독립적으로 지그로서 사용 가능한 센서용 바디블록이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 디지털 압력 게이지 교정용 지그(1)는 크게 온도 챔버의 내부에 고정되는 베이스 블록(3), 다수의 DPG가 결합되는 센서용 바디블록(5) 및 상기 센서용 바디블록(5)을 상기 베이스 블록(3)에 고정 결합하는 스토퍼(7)로 구성된다.

도면에는 도시하지 않았으나, 온도챔버는 디지털 압력 게이지 교정 컨트롤러에 의해 압력 레귤레이터로부터 공급되는 압력을 유입하여 내부에 장착된 베이스 블록(3)의 압력 유입부(11)로 제공하고, 상기 컨트롤러와 통신하는 온도챔버 내의 메인 슬롯은 베이스 블록(3)의 챔버 결합판(10)의 전면에 설치된 제1커넥터(13)에 전기적으로 연결된다. 또한 상기 온도챔버에는 도 1과 같이 구성되는 디지털 게이지 교정용 지그(1)의 구성 중 베이스 블록(3)이 미리 설치되어 있어야 한다.

상기 제1커넥터(13)는 챔버 결합판(10)의 전면에 형성된 압력 유입부(11)의 상면에 설치된 브래킷(12)에 나사로 고정된 커넥터 연결부(15)에 설치된다. 상기 커넥터 연결부(15)는 PCB(Printed Circuit Board)이다.

상기 PCB의 전면에 설치된 제1커넥터(13)는 후면에 설치된 제2커넥터(14)와 동일하게 전기적으로 연결되도록 아트웍(artwork) 되어 있다.

위와 같은 구성을 갖는 베이스 블록(3)은 챔버 결합판(10)에 형성된 볼트구멍(BH: bolt hole)을 통해 볼트로 온도챔버의 내부에 견고하게 고정된다.

상기 챔버 결합판(10)의 상면에 결합될 센서용 바디블록(5)은 압력 이송판(20)을 포함한다. 상기 압력 이송판(20)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 전면에 부가적으로 설치된 간격판(21)을 통해 연결된 압력 연결부(22)의 유입구(I1, I2 : Inlet 1, 2)에 연결된 하나 이상의 압력 이송 통로(28)가 그 내부에 이격되어 형성되어 있다.

상기와 같은 압력 이송 통로(28)는 드릴 가공에 의해 형성될 수 있다. 상기 압력 이송 통로(28)는 도 5에 도시된 센서용 바디블록(5)의 상면으로 뚫어져 있으며, 상기 센서용 바디블록(5)의 상면으로 뚫어진 압력 이송용 통로(28)에는 DPG의 압력 셀의 압력 인입부(30)에 연결·결합되는 커플러(23)가 나사 결합되어 있다.

상기 센서용 바디블록(5)의 압력 이송판(20)의 중앙부분에는 단부에 커넥터(25)가 결합된 인쇄회로기판(24)이 설치되어 있다. 도면에는 나타내지 않았으나, 도 7의 사진에 나타낸 바와 같이 DPG의 케이블 커넥터(CC)와 인쇄회로기판(24)에 설치된 소켓(24a)은 케이블에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

이때, 상기 인쇄회로기판(24)의 소켓(24a)의 전기신호는 케이블에 의해 커넥터(25)로 전달되고, 이와 반대로 전기신호를 전달한다.

센서용 바디블록(5)의 압력 이송판(20) 전면부의 간격판(21)에 돌출 형성되어 압력 이송 통로(28)에 연결된 유입구(I1, I2)의 외면의 오링홈(22a)에는 도 3에 도시된 오링(22b)이 끼워진다.

따라서, 센서용 바디블록(5)의 압력 이송판(20)이 챔버 결합판(10)의 상부에 넣어져 앞부분으로 슬라이딩되는 것에 의해, 압력 연결부(22)의 유입구(I1, I2)는 도 4에 나타낸 바와 같이 챔버 결합판(10)의 압력 유입부(11)에 형성된 압력 유입구(11a, 11b)에 각각 삽입 결합 된다.

위와 같이 구성된 디지털 압력 게이지 교정용 지그(1)에 다수의 DPG를 연결하여 그 동작을 시험하여 교정하기 위하여는 도 5에 도시된 바와 같이 센서용 바디블록(5)의 압력 이송판(20)의 상부에 결합된 다수의 커플러(23)에 DPG의 압력 인입관(30)을 나사 체결하는 방식으로 결합하여야 한다.

이후, DPG가 결합된 센서용 바디블록(5)의 압력 이송판(20)을 챔버 결합판(10)의 상부에 위치시켜 앞 방향으로 밀어 넣으면, 센서용 바디블록(5)의 압력 이송판(20)의 전면에 설치된 커넥터(25)가 커넥터 연결부(15)에 설치된 제2커넥터(14)에 끼워져 연결된다.

상기 커넥터 연결부(15)는 PCB로 전면의 제1커넥터(13)와 후면의 제2커넥터(14)가 전기적으로 접속되도록 연결되어 있어 센서용 바디블록(5)의 압력 이송판(20)을 챔버 결합판(10)에 결합되는 동작만으로 압력 이송판(20)의 인쇄회로기판(24)의 소켓(24a)은 챔버의 메인 슬롯에 접속된다.

상기 압력 이송판(20)의 소켓(24a)에는 압력 이송판(20)의 압력 이송 통로(28)에 연통된 커플러(23)에 결합된 DPG의 케이블 커넥터(CC)가 케이블에 의해 도 7과 같이 연결된다.

상기와 같은 연결에 의해 압력 이송판(20)의 상부에 연결된 DPG의 케이블 커넥터(CC)가 챔버의 메인 슬롯에 연결되면, 챔버에 연결된 메인 컨트롤러는 메인 슬롯의 핀 연결에 따라 DPG들을 인식한다.

DPG의 연결 상태를 인식한 디지털 압력 게이지 교정용 컨트롤러가 영점 조절 또는 기준 압력 조절을 위해 온도챔버를 통해 압력 공급장치를 제어하여 검사포인트 기준의 압력을 온도챔버로 인가하며, 상기 압력은 챔버 결합판(10)의 압력 유입부(11)의 압력 유입구(11a, 11b)로 인입된다.

챔버 결합판(10)의 압력 유입구(11a, 11b)의 압력은 센서용 바디블록(5)인 압력 이송판(20)의 압력 연결부(22), 즉, 유입구(I1, I2)로 입력되며, 이는 곧바로 압력 이송통로(28)에 결합된 다수의 DPG로 공급된다.

공급 압력에 대응하여 다수의 DPG는 입력되는 압력의 크기를 감지·측정하고 측정된 압력 측정값을 케이블 커넥터(CC), 인쇄회로기판(24)의 소켓(24a), 제2커넥터(14) 및 제1커넥터(13)를 통해 챔버의 메인 슬롯으로 전송한다.

이때, 디지털 압력 게이지 교정 컨트롤러는 메인 슬롯의 핀 번호를 분석하여 다수의 DPG를 각각 식별하고, 해당 측정값이 정상범위 여부를 판단하고, 오차가 있는 경우에는 해당 DPG로 교정 데이터의 오류를 보정하고 전송하여 마이크로프로세서의 내부 메모리에 저장한다.

상기한 실시 예에서는 교정의 편리성을 위해 챔버의 슬롯에 베이스 블록(3)의 챔버 결합판(10)의 커넥터 연결부를 연결하고 그 상부에 센서용 바디블록(5)을 결합한 것을 기술하였으나, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 센서용 바디블록(5)의 압력 이송판(20)에 설치된 커넥터(25)와 압력 연결부(22)를 챔버의 메인 슬롯과 압력 공급장치의 토출구에 직접 연결하여 DPG를 동작을 시험하여 교정할 수 있다는 것을 알 수 있다 할 것이다. 본 발명은 이러한 내용을 포함하는 청구범위로 할 것이라는 것이다.

본 발명의 구체적 실시에 대한 전술된 설명은 예시적으로 제시된 것이며, 이들은 다른 예들이 제외될 정도로 완전한 것이 아니고, 개시된 정밀한 형태들로 본 발명을 제한하기 위한 것도 아니며, 전술한 교시에 비추어 많은 변경들 및 변형들이 가능할 것이라는 것은 자명하다. 상기 실시 예들은 본 발명의 원리 및 그 현실적 응용을 가장 잘 설명하기 위하여 선택되고 설명되었다. 본 발명의 권리범위는 여기에 첨부된 청구항들 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.

1 디지털 압력 게이지 교정용 지그
3 베이스 블록
10 챔버 결합판
11 압력 유입부
11a, 11b 압력 유입구
12 브래킷
13 제1커넥터
14 제2커넥터
15 커넥터 연결부
17 가이드
18 고정구
5 센서용 바디블록
20 압력 이송판
21 간격판
22 압력 연결부
22a 오링홈
22b 오링
I1, I2 유입구
23 입력 인입부 연결 포트
24 인쇄회로기판
24a (연결) 소켓
25 커넥터
26 손잡이
27 슬라이딩 플레이트
28 압력 이송 통로
29 압력 토출구
7 스토퍼
BH 볼트 구멍
DPG 디지털 압력 게이지
30 압력 인입부(인입관)
CC 케이블 커넥터

Claims (4)

1. 압력공급 제어장치에서 디지털 압력 게이지를 교정온도범위로 가변시키는 온도챔버에 인가되는 압력이 유출입되는 압력 연결부와,
   상기 압력 연결부가 일측면에 형성되고 이를 통해 유입되는 압력을 내부의 압력 이송 통로와 그 상부에 형성된 적어도 하나 이상의 압력 토출구를 통해 배출하는 압력 이송판과,
   상기 압력 토출구에 압력셀이 결합되어 그로부터의 유입되는 압력을 측정하여 측정값을 출력하고 외부와 데이터를 송수신하는 케이블 커넥터를 가지는 적어 도 하나 이상의 디지털 압력 게이지와,
   상기 압력 이송판에 결합되어 상기 디지털 압력 게이지의 케이블 커넥터에 연결되는 적어도 하나 이상의 소켓들이 설치되어 상기 압력 이송판의 상부에 결합된 인쇄회로기판과,
   상기 압력 연결부의 주변에 설치되고 상기 인쇄회로기판에 설치된 소켓들의 전기신호를 상기 챔버의 메인 슬롯으로 인터페이스 하는 커넥터가 설치된 센서용 바디블록과,
   양측에 슬라이딩 가이드가 설치되고, 전면에는 상기 챔버로부터 공급되는 압력을 유입하는 압력 유입구가 형성된 압력 유입부가 형성되며, 그 상부에는 챔버의 메인 슬롯에 결합되는 제1커넥터와 상기 커넥터에 연결될 제2커넥터가 설치되어 상호 연결된 커넥터 연결부가 전면에 설치되고, 후면에는 고정구가 형성된 챔버 결합판을 더 포함하며,
   상기 챔버 결합판은 볼트로 상기 온도챔버의 내부에 고정되고 상기 챔버 결합판의 상부에는 슬라이딩 가이드를 통해 상기 센서용 바디블록이 슬라이드 결합되어 상기 압력 연결부의 유입구들과 커넥터가 상기 압력유입구들과 제2커넥터에 결합됨을 특징으로 하는 디지털 압력 게이지 교정용 지그.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 압력 연결부의 유입구와 이에 연통된 압력 이송 통로는 적어도 둘 이상이며, 상기 압력 이송 통로의 상부에 형성된 압력 토출구와 상기 디지털 압력 게이지의 압력 셀의 사이에는 커플러가 결합됨을 특징으로 하는 디지털 압력 게이지 교정용 지그.
   
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정구에는 상부에 손잡이가 형성된 스토퍼가 결합되어 상기 챔버 결합판의 상부에 슬라이드 결합된 센서용 바디블록을 고정함을 특징으로 하는 디지털 압력 게이지 교정용 지그.
   

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