KR20050072638A - 쿠일을 이용한 유공압밸브의 제작공정 검사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쿠일을 이용한 유공압 밸브의 설계 및 제조공정 검사방법에 관한 것으로서, 주요 제작/조립 단계에서 유공압 밸브의 오리피스면적 기울기와 작동시에 발생하는 유동력을 간단하고 정확히 양방향으로 측정함과 동시에 유공압 밸브의 조립 및 구동상태를 검사할 수 있는 시험장치에 관한 것이다. 따라서 본 특허에서 제안된 쿠일을 이용한 유공압 밸브 제작공정 검사장치는 정밀 유공압 밸브의 오리피스면적 기울기 검사, 작동시에 발생하는 유량 및 유동력 측정, 밸브구동부에서 발생되는 구동력 검사, 이송부에 설치된 각종센서에 대한 검사, 조립과정에서 발생되는 마찰력 측정검사 등 유공압밸브의 설계, 제작 및 조립과정에서 주요 구성부에 대한 단계별 실시간 성능 평가가 가능하도록 하여 최종제품의 품질을 보다 더 확실히 보증할 수 있도록 해주는 핵심 검사장치이다.

Description

쿠일을 이용한 유공압밸브의 제작공정 검사 장치 및 방법{INSPECTION DEVICE AND METHOD FOR HYDRAULIC AND PNEUMATIC VALVES USING QUILL OR SLENDER BEAM}

본 발명은 유공압밸브의 설계, 제작 및 조립공정에 있어서 가장 중요한 과정인 오리피스 면적기울기 및 유량/유동력 측정, 구동 및 이송부에 대한 검사방법에 관한 것으로서, 상세하게는 쿠일(10)의 축방향 유연성과 길이방향 강성을 이용하여 유공압밸브의 검사시 측정부와 밸브 이송부의 축방향 중심이 어긋나는 것을 보상하고, 길이방향으로는 충분한 강성으로 밀고 당길 수 있도록 함으로써 유공압밸브 동작시 밸브내부의 물리적 특성을 저해하지 않으면서도 매우 효과적으로 밸브제작공정단계에서의 성능시험을 할 수 있는 기계적 인터페이스를 구성하였다. 이러한 구조적 특성을 바탕으로 유체 흐름을 발생시키고 이 때 발생하는 유량을 측정하여 오리피스 면적기울기를 알아냄과 동시에 유동력을 측정할 수 있다. 또한 유공압밸브의 구동 및 이송부, 센서에 대한 검사도 가능하므로 밸브 조립공정에서의 주요 성능시험을 대부분 수행할 수 있다.

여기서, 유공압밸브의 이송부란, 유공압밸브에서 밸브 내부 유로의 개폐를 위해 밸브 내에서 축선 혹은 회전방향으로 움직이는 부품을 말한다. 또한 구동부는 이송부의 이동에 필요한 기계적 구동력을 발생/전달하는 부위를 말한다.

도 1은 쿠일(10)을 이용한 유공압 밸브 검사장치를 나타낸 횡단면도이다. 도시된 바와 같이 유공압밸브는 시험장치베드(14)에 장착되어 있으며, 유공압밸브의 이송부는 쿠일 (10)에 의해 로드셀(13)과 연결되어 있고, 로드셀(13)은 마이크로미터헤드 혹은 이송용 구동기(11)와 연결되어 있는 구조이다. 따라서 마이크로미터헤드(11)의 시계방향 및 반시계 방향의 회전에 따라 유공압밸브의 이송부(20)가 축 혹은 회전방향으로 운동하는 구조이다.

본 장치를 발명하기 이전에는, 밸브의 유동력 측정의 경우 실제제품이 아니고 연구용으로 유동력 측정을 위한 별도의 모사밸브를 제작하여 사용하였기 때문에 복잡하고 사용범위가 매우 제한된 시험장치를 이용할 수 밖에 없었다. 따라서 중요 단위공정별 가공 및 조립단계에서는 개별성능시험을 할 수 없었고, 최종 조립 완료 후에야 전체적인 성능 평가만을 수행하여 왔으므로 유공압밸브 최종제품 낱개 별로 이상현상이 발생한 경우 그 원인이 어느 부품, 어느 공정에서 발생하였는지를 파악하기가 매우 어려워 대부분의 경우 오랜 숙련자의 경험에 의존하여 문제점을 예측하고 수정보완을 하였다. 뿐만 아니라 구매품인 변위센서(23)와 구동기구(21)가 실제 제품에 조립된 상태에서 구성부품으로써 충분한 구동력과 선형성, 신뢰성, 잡음비 등을 보유하고 있는지에 대한 평가도 어렵다는 문제점을 갖고 있었으나 본 발명을 통하여 이러한 문제점을 완전히 해결함으로써 제작 및 조립단계별 성능시험결과를 바탕으로 체계적이고 간편한 검사공정을 확립할 수 있었다.

본 발명은 앞서 기술한 기존의 밸브 설계, 제작 및 조립공정에서의 문제점을 해결하기 위하여, 유공압밸브의 조립/제작단계에서 쿠일(10)을 이용한 밸브 검사장치를 사용하여 밸브 유량 및 오리피스 면적기울기 검사, 유동력 측정, 밸브 구동기구(21)의 구동력 측정, 밸브 이송부(20)의 센서(23) 성능 검사 및 이송부(20) 조립상태 확인을 매우 간단한 구조를 이용하면서도 정확하게 수행함을 목적으로 한다. 다시 말해서, 주요 가공부품에 대한 정밀도 및 조립상태 평가와 구매부품에 대한 조립성 및 성능 평가를 동시에 수행함으로써 제품의 전체적인 신뢰성을 확보하고 품질관리를 강화하기 위한 시험장치 구성 및 그 검사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 쿠일(10)을 이용한 유공압밸브 검사장치를 이용한 검사방법을 제시한다.

여기서, 제안된 검사장치는 도 1과 같이 유공압밸브의 이송부(20)를 정밀하게 움직이는 역할을 하는 마이크로미터헤드 혹은 이송용 구동기(11)와 리니어가이드(12), 힘 측정을 위한 로드셀(13), 마이크로미터헤드(11)와 유공압밸브의 이송부(20)를 연결시키는 쿠일(10)로 구성되어 있다. 제안된 검사장치는 가늘고 긴 봉 형태인 쿠일(10)을 이용하여 밸브의 이송부(20)를 양방향으로 움직일 수 있도록 함으로써 인장 및 압축방향에 대한 힘을 모두 측정할 수 있는 장점이 있고, 축방향 유연성에 의해 측정장치와 유공압밸브 이송부 중심축상의 어긋남을 최소의 힘으로 흡수/보상함으로써 정확히 밸브내의 유동력 및 구동력을 측정할 수 있는 매우 효과적인 기계적 인터페이스를 제공한다. 또한 수명이 길다는 장점을 가진다.

도 2는 쿠일(10)을 이용한 유공압밸브 검사장치를 사용하여 유공압밸브에 유체흐름을 발생시키고 이송축선 방향으로 작용하는 유체 또는 기체 압력으로 인해 발생되는 순수한 부하힘이 이송부(20)에 작용되는 경우를 보여준다. 부하압력이 작용하는 상태에서 마이크로미터헤드(11)를 움직여 밸브의 이송부(20)를 전진, 후진시키면 밸브 내 유로가 개폐되고, 이 때 유체의 흐름에 의한 이송축선 방향으로 작용하는 부하압력 힘은 유공압밸브의 이송부(20) 및 쿠일(10)을 통해 로드셀(13)에 전달되어 유공압밸브에 작용되는 유동력이 측정되어 진다. 또한 그림에는 표시되어 있지 않지만 유량을 동시에 측정할 수 있도록 유량센서를 준비해서 유량을 측정하여 오리피스 면적기울기를 검사한다.

도 3은 쿠일(쿠일)을 이용한 유공압밸브 검사장치를 사용하여 유공압밸브의 이송부(20)를 움직이는 구동기구(21)의 구동력을 측정 검사하는 실시례를 보여준다. 유공압밸브의 이송부(20)가 쿠일(10)을 통해 로드셀(13)과 연결되어 있는 상태에서 구동기구(21)에 전원을 인가하면 구동기구가 유공압밸브의 이송부(20)를 움직이게 하려는 구동력이 발생하게 되며 이 힘은 로드셀(13)에 의해 그 크기가 측정되어 진다. 측정 후에는 구동기구(21)에 가해진 전원을 제거하고 마이크로미터헤드(11)를 회전시켜 밸브의 이송부(20)를 일정량만큼 전진 또는 후진시킨다. 이송부(20)와 구동기구회전체(22)는 기계적인 접촉을 하고 있으므로 이송부(20)의 전진 또는 후진이송에 의해 구동기구회전체(22)는 일정각도만큼 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다. 이 상태에서 구동기구(21)에 전원을 재 인가하면 그 위치에서 구동기구가 유공압밸브의 이송부(20)를 움직이려는 구동력이 다시 발생하게 되며 이 힘은 로드셀(13)에 의해 그 크기가 측정되어 진다. 혹은 전원을 인가한 상태에서 연속적으로 마이크로미터헤드(11) 혹은 이송용구동기를 회전시키면서 전진 혹은 후진시킬 수 있다. 이와 같은 방법으로 유공압밸브의 이송부(20)가 전진 또는 후진할 수 있는 총 이송범위까지 일정량만큼 이송부(20)를 움직이면서 구동기구(21)에서 발생되는 구동력을 측정한다. 구동기구(21)의 구동력을 측정하는 이유는 밸브의 작동상 반드시 필요한 구동기구의 성능평가를 하기 위함이며 통상적으로 편심 축/Ball을 이용한 구동부의 경우 구동력이 회전각도에 따라 변화하므로 그 크기를 정확하게 예측하고 평가해야 밸브전체의 요구성능을 만족시킬 수 있다.

도 4는 쿠일(10, 쿠일)을 이용한 유공압밸브 검사장치를 사용하여 유공압밸브의 이송부에 설치된 변위 혹은 기타센서(23)를 검사하는 실시례를 보여준다. 마이크로미터헤드(11)를 움직여 밸브의 이송부(20)를 전진, 후진시키면 유공압밸브의 위치에 따라 센서(23)는 출력신호를 발생하게 되는데, 이 때 마이크로미터헤드(11)의 변위량과 센서(23)로부터의 출력을 비교하면 이송부 센서 및 신호증폭기(Signal Processing Unit)의 정확성을 검사할 수 있다.

도 5는 쿠일(10)을 이용한 유공압밸브 검사장치를 사용하여 유공압밸브의 조립상태를 검사하기 위하여 이송부(20)를 움직일 때 발생하는 마찰력을 측정하는 실시례를 보여준다. 도 5와 같이 밸브내의 유체의 흐름이 없는 상태에서 마이크로미터헤드(11)를 시계방향으로 회전시키면 마이크로미터헤드와 유공압밸브의 이송부(20)를 연결시켜주는 쿠일(10)이 축방향으로 전진하게 된다. 결국 밸브의 이송부(20)가 전진과 후진의 직선운동을 하면서 이송부와 이송부가 장착되어 있는 면 사이에서의 마찰 혹은 구조적 방해현상이 발생하고 이때 발생한 저항력은 로드셀(13)에 의해 그 크기가 측정되어 진다. 측정된 저항력 혹은 마찰력이 기준치보다 큰 경우에는 이송부(20)의 외경을 추가 가공하여 두 부품 사이의 틈새를 증가시킴으로써 마찰력을 감소시키고 조립상태를 개선하기 위한 자료로 활용한다.

본 발명은 쿠일을 이용한 유공압밸브 설계, 제작 및 조립공정 검사방법을 제공할 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 쿠일을 이용한 유공압 밸브의 제작공정 검사장치를 나타낸 횡단면도,

도 2는 유공압 밸브에서 발생하는 유체의 흐름과 유동력이 작용하는 상태를 도시한 횡단면도,

도 3은 유공압 밸브의 구동부의 구동력 측정방법을 설명한 횡단면도,

도 4는 유공압 밸브의 이송부에 설치된 센서 검사방법을 설명한 횡단면도, 및

도 5는 유공압 밸브의 조립상태 확인을 위한 마찰력 측정방법을 설명한 횡단면도.

<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>

10 : 쿠일(쿠일) 11 : 마이크로미터헤드 혹은 이송용 구동기

12 : 리니어가이드 13 : 로드셀

14 : 시험장치베드

20 : 이송부 21 : 구동기구

22 : 구동기구 회전체 23 : 센서조립체(변위 등 측정)

Claims (7)

1. 유공압 밸브의 설계, 제작 및 조립공정 검사방법에 관한 것으로서,

   유공압 밸브에 유체가 공급되는 경우, 이송부의 이동시 발생되는 유체의 흐름에 의하여 발생하는 부하 유동력과 오리피스 면적기울기를 측정할 수 있음과 아울러, 유체가 흐르지 않는 경우에는 유공압 밸브가 조립/제작 진행 중인 단계에서 밸브 조립상태를 검사할 수 있도록 된 시험장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   시험장치 구성시 측정장치와 밸브 이송부를 연결하는 구성에 있어, 직선 운동시 축방향 어긋남을 최소의 힘으로 보상 혹은 흡수할 수 있는 쿠일을 이용한 구조물과 마이크로미터 헤드 혹은 기타 이송용 구동기 및 센서를 이용하고, 여기에서 쿠일 혹은 SLENDER BEAM은 단면향상에 관계없이 길이 대 축방향 최대 직경이 5:1이 넘는 것을 특징으로 하는 시험장치.
3. 제 2 항에 따른, 유체의 흐름에 의해 유공압밸브 이송부에 부하힘이 작용할 때 발생되는 유동력과 오리피스 면적기울기를 측정하는 검사방법.
4. 제 2 항에 따른, 유공압밸브의 이송부를 움직이는 구동기구의 구동력을 측정하는 검사방법.
5. 제 2 항에 따른, 유공압밸브의 이송부에 설치된 위치 및 기타 센서의 정밀도를 평가하는 검사방법.
6. 제 2 항에 따른, 유공압밸브의 이송부가 움직일 때 발생하는 구조적 저항력 혹은 마찰력을 측정하여 크기에 대한 평가를 통하여 이송부품에 대한 재조립 혹은 추가가공을 통한 제조 공정 검사 및 제품 보완 방법.
7. 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항 또는, 제 6 항에 따른 각 항에서의 검사 방법 및 절차에 입각한 유공압밸브 부품 검사 및 수정 공정.