KR20150080606A

KR20150080606A - 피스톤 프로버

Info

Publication number: KR20150080606A
Application number: KR1020157014366A
Authority: KR
Inventors: 마사히토 요시모토; 하지메 이이다; 고지 아쓰미
Original assignee: 가부시키가이샤 오바루
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2015-07-09
Also published as: US20150308882A1; JP5645285B1; SG11201503571SA; CN104903687A; US9506801B2; CN104903687B; WO2015029494A1; JP2015045551A; KR101658745B1

Abstract

프로버(1)는, 계측 실린더(2)와, 계측 실린더(2)의 하류단측과 연결된 유압 실린더(12)와, 계측 실린더(2) 내를 상류측으로부터 하류측을 향하여 소정 거리 이동하여 기준 체적의 유체를 배출하는 계측 피스톤(9)과, 유압 실린더(12)로 이동 가능하게 수용된 피스톤 로드(13)를 구비하고, 계측 피스톤(9)과 피스톤 로드(13)가 별체로 형성된다. 프로버(1)는, 계측 준비 위치 정지 수단(14)을 구비하고, 계측 피스톤(9)을 소정의 계측 준비 위치로 되돌릴 때에, 피스톤 로드(13)가 계측 피스톤(9)을 하류측으로부터 상류측으로 이동시키며, 계측 준비 위치 정지 수단(14)이 계측 피스톤(9)을 소정의 계측 준비 위치에 정지시킨 후에, 피스톤 로드(13)만을 상류측으로부터 하류측으로 이동시켜 유압 실린더(12) 내에 수용한다.

Description

피스톤 프로버{PISTON PROVER}

본 발명은, 피스톤 프로버에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 유량계의 정밀도를 검정하기 위한 기준 체적이 작은 피스톤 프로버에 관한 것이다.

유량계를 검정하기 위한 검정 장치란, 신규로 제작된 유량계나 사용중의 유량계를, 온도, 압력 등의 외부 요인 또는 가동부 마모 등의 내부요인 등에 의한 특성의 변화에 대하여 신뢰할 수 있는 정밀도로 사용하기 위해서, 정기적으로 또는 임의의 타이밍으로 특성 시험을 행하기 위한 장치이다. 이 특성 시험은, 크게 나누면, 피시험 유량계를 고정 시험 장치에 개재하여 시험을 행하는 캘리브레이터에 의하거나, 혹은, 유량계를 유체 시스템 내에 개재하여 시험을 행하는 프로버 방식의 유량계 시험 장치에 의해 행해진다.

프로버 방식은, 유량계의 특성 시험을 온라인으로 행할 수 있고, 또, 필요에 따라서 임의의 특성 시험을 행할 수 있기 때문에, 특히 배관 영향을 받기 쉬운 추측형의 유량계, 예를 들면 터빈 미터의 시험에 많이 사용되고 있다. 프로버에는, 피스톤 등의 이동체가 단면이 일정한 관체 내를 유체와 동기하여 이동하고, 이 이동체의 소정 구간 이동으로 배출되는 유체가 기준 체적으로 규정된다.

프로버 방식에 의한 유량계의 특성 시험에서는, 프로버에 규정된 기준 체적의 유체가 유통될 때의 유량계를 판독, 즉, 유량계로부터 발신되는 유량 펄스의 수를 검지함으로써, 단위 체적당으로 발신되는 유량 펄스의 수(유량 계수), 이른바 K팩터가 산출된다. 또, 필요에 의해 복수의 피측유량에 있어서, 유량 계수에 기초하여 연속한 유량 특성 곡선이 구해진다.

유량 계수를 고분해능으로 구하기 위해서는, 기준 체적당 발신되는 유량 펄스의 수가 소정 수 이상인 것이 필요하고, 예를 들면 기준 체적이 큰 대형의 거치형 프로버의 경우는 10,000 펄스 이상의 규정 수가 부여된다. 이것에 대하여 기준 체적을 작게 하면, 규정 수 이상의 유량 펄스를 발신할 수 없지만, 피스톤 등의 이동체가 이동됨으로써 배출되는 유체의 기준 체적과, 이전에 유량계로부터 발신되는 발신 펄스(시간)와의 관계로부터 유량 계수를 구할 수 있다. 따라서, 유량 펄스 수가 적은 경우에도 소형의 프로버(small volume prover)를 적용할 수 있다.

상기 스몰 볼륨 프로버(이하, SVP라 함)에 있어서, 이동체로 피스톤을 이용한 피스톤 프로버가 알려져 있다. 이 피스톤 프로버는, 기본적으로는 피시험 유량계와 직렬로 접속된 단면이 일정한 계측 실린더를 가지고, 그 계측 실린더 내에서 이동하는 피스톤이 일정 거리를 이동했을 때, 수액되는(displaced) 유체의 체적과 유량계의 판독을 비교하는 것이다. 실제로는, 유체의 체적은 피스톤의 이동량으로부터 구할 수 있다. 프로빙(proving)에 있어서는, 통상, 여러 차례의 시험 결과를 평균하고, 평균치에 기초하여 유량 계수(K팩터)가 산출된다. 이 때문에, 각각의 관측 유량에 대해, 계측 실린더 내에서의 피스톤은 시험 회수만큼 왕복 이동한다.

계측 실린더 내에서 피스톤을 규정 구간 이동시키고, 계측을 완료하고 나서 피스톤을 다시 원래의 위치로 되돌리려면, 유압 또는 공기압을 이용한 액추에이터로 피스톤 로드를 통하여 피스톤을 유체의 흐름에 저항하여 구동시키지만, 이전에 유체를 유통시키기 위한 유로는, 계측 실린더 자체를 이용하는 경우와, 계측 실린더에 병렬로 따로 설치된 바이패스 유로를 이용하는 경우가 있다. 계측 실린더에 유체를 유통시키는 경우는, 액추에이터로 되돌려지는 피스톤 내에 밸브 기능을 마련하여, 계측시에 밸브를 닫고, 피스톤을 되돌릴 때에 밸브를 열게 한다. 이 방식을 내밸브 방식(internal valve method)이라고 부른다. 또, 바이패스 유로에 유체를 유통시키는 경우는, 바이패스 유로 내에 바이패스 밸브를 설치하여, 계측시에 밸브를 닫고, 되돌릴 때에 밸브를 열게 한다. 이 방식을 외밸브 방식(external valve method)이라고 부른다.

이러한 SVP는, 통상, 계측 피스톤과 피스톤 로드가 일체적으로 고정되는 구조이기 때문에, 계측 피스톤이 회전하는 방향으로 압력을 받았을 경우 등에, 피스톤 로드가 저항으로 되어 회전을 방해하고, 계측 피스톤에 부하를 걸어 버린다고 하는 문제가 있다. 그리고, 이 계측 피스톤에 필요 이상으로 부하가 걸리면, 계측 피스톤이 계측 실린더 내를 부드럽게 이동할 수 없어, 정확한 계량을 행할 수 없게 된다.

이것에 대하여, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 피스톤 프로버가 제안되어 있다. 이 피스톤 프로버는, 계측 피스톤과 피스톤 로드가 별체로 형성되고, 계측 피스톤을 소정의 계측 준비 위치로 되돌릴 때에, 피스톤 로드가 계측 피스톤을 하류측으로부터 상류측으로 이동시킨다. 계측 피스톤을 소정의 계측 준비 위치로 세트 한 후에, 피스톤 로드만을 상류측으로부터 하류측으로 이동시켜 유압 실린더 내에 수용된다. 이것에 의해, 계측 피스톤에 대한 부하의 경감을 도모하고 있다.

일본 특허 공보 제 4782236 호

도 13은, 특허 문헌 1에 기재된 피스톤 프로버의 동작을 설명하기 위한 모식도이다. 도 13(A)는 계측 피스톤이 홈 포지션에 있는 상태를 나타내고, 도 13(B)는 계측 피스톤이 계량 준비 위치에 있는 상태를 나타내며, 도 13(C)는 계측 피스톤이 계량 개시한 상태를 나타낸다. 도면 중, 200은 피스톤 프로버이며, 피스톤 프로버(200)는, 계측 실린더(201), 유압 실린더(202), 피스톤 로드(203), 계측 피스톤(204), 유로 전환 밸브(205), 계측 개시 밸브(206), 제 1 실린더 유입구(207), 제 2 실린더 유입구(208)를 구비한다. 상기한 바와 같이, 피스톤 로드(203)와 계측 피스톤(204)은 별체로 형성되어 있다.

도 13(A)에서, 계측 피스톤(204)이 홈 포지션에 세트 된 상태로, 유로 전환 밸브(205), 계측 개시 밸브(206)를 모두 오픈으로 한다. 그리고, 유압 실린더(202) 내의 피스톤 로드(203)에 유압을 가하여, 피스톤 로드(203)를 이동시키고, 계측 피스톤(204)을 상류측의 소정의 계측 준비 위치까지 이동시켜, 계측 피스톤(204)을 계측 준비 위치에 세트 한다. 이때 상태를 도 13(B)에 나타낸다. 한편, 피스톤 로드(203)는 유압 실린더(202) 내의 원래의 위치로 되돌려지는 것으로 한다.

도 13(B)에 나타내는 바와 같이, 소정의 계측 준비 위치는, 제 1 실린더 유입구(207)와 제 2 실린더 유입구(208)와의 중간 위치가 된다. 그리고, 유로 전환 밸브(205) 및 계측 개시 밸브(206)는 모두 오픈이기 때문에, 계측 피스톤(204)은, 제 1 실린더 유입구(207)로부터 유입하는 유체의 압력과, 제 2 실린더 유입구(208)로부터 유입하는 유체의 압력과의 밸런스에 의해 계측 준비 위치에 유지된다. 그리고, 도 13(C)에 나타내는 바와 같이, 유로 전환 밸브(205) 및 계측 개시 밸브(206)를 모두 클로즈(계량 개시 상태)로 함으로써, 계측 피스톤(204)은 상류측으로부터 하류측으로 이동을 시작하여 계량을 개시한다.

그렇지만, 상기 피스톤 프로버는, 유량이 비교적 적은 경우에는 문제없이 동작하지만, 예를 들면, 실린더 지름의 대소에도 의하지만, 유속이 1m/s 이상이 되는 큰 유량을 흘리면, 계량 개시 상태가 아닌, 즉, 유로 전환 밸브(205) 및 계측 개시 밸브(206)가 모두 오픈임에도 불구하고, 계측 피스톤(204)이 계측 준비 위치에서 움직여 버리는 경우가 있다. 이것은, 큰 유량의 경우, 제 1 실린더 유입구(207)로부터 유입되는 유체 압력과, 제 2 실린더 유입구(208)로부터 유입되는 유체 압력과의 밸런스가 무너져, 계측 피스톤(204)을 하류측으로 밀어내어 버리는 것이 원인으로 생각된다. 보다 구체적으로는, 계측 실린더(201)는, 계측 피스톤(204)에 의하여 2개의 방으로 구분되지만, 제 2 실린더 유입구(208)로부터 유입되는 유체는 화살표의 방향(도 13(B)을 참조)으로 흐르기 때문에, 제 2 실린더 유입구(208) 측의 방 쪽이 제 1 실린더 유입구(207) 측의 방보다 압력이 낮아진다고 생각된다.

본 발명은, 상술한 점을 개량하도록 이루어진 것으로, 계측 피스톤에 필요 이상의 부하를 걸지 않고, 또한 큰 유량의 경우라도 계측 피스톤을 소정의 계측 준비 위치에 정지시켜, 정확한 계량을 가능하게 하는 피스톤 프로버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 기술 수단은, 상류단 및 하류단이 형성된 계측 실린더와, 상기 계측 실린더의 하류단측과 연결된 유압 실린더와, 계측시에 상기 상류단으로부터 유입된 유체에 의해 상기 계측 실린더 내를 상류측으로부터 하류측을 향하여 소정 거리 이동하여 기준 체적의 유체를 배출하는 계측 피스톤과, 상기 유압 실린더에 이동 가능하게 수용된 피스톤 로드를 구비하고, 상기 계측 피스톤과 상기 피스톤 로드가 별체로 형성된 피스톤 프로버로서, 상기 계측 피스톤을 상류측의 소정의 계측 준비 위치에 정지시키는 계측 준비 위치 정지 수단을 구비하고, 상기 계측 피스톤을 상기 소정의 계측 준비 위치로 되돌릴 때에, 상기 피스톤 로드가 상기 계측 피스톤을 하류측으로부터 상류측으로 이동시키고, 상기 계측 준비 위치 정지 수단이 상기 계측 피스톤을 상기 소정의 계측 준비 위치에 정지시킨 후에, 상기 피스톤 로드만을 상류측으로부터 하류측으로 이동시켜 상기 유압 실린더 내에 수용하는 것을 특징으로 한 것이다.

제 2 기술 수단은, 제 1 기술 수단에 있어서, 상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로와, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로와, 상기 제 1 실린더 유입로와 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부를 접속하는 바이패스관과, 상기 바이패스관에 설치된 리턴 밸브를 구비하고, 상기 소정의 계측 준비 위치는, 상기 제 1 실린더 유입로의 위치이며, 상기 계측 피스톤이 상기 제 1 실린더 유입로를 막은 상태에서, 상기 리턴 밸브를 클로즈로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 정지시키는 것을 특징으로 한 것이다.

제 3 기술 수단은, 제 2 기술 수단에 있어서, 상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부로 이동 가능하게 설치된 계측 로드를 더 구비하고, 상기 리턴 밸브를 오픈으로 한 후에, 상기 계측 로드가 상기 계측 피스톤을 밀어냄으로써, 상기 계측 피스톤을 상류측으로부터 하류측으로 이동시키는 것을 특징으로 한 것이다.

제 4 기술 수단은, 제 1 기술 수단에 있어서, 상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부에 접속하는 제 1 실린더 유입로와, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부에 접속하는 제 2 실린더 유입로와, 상기 제 1 실린더 유입로에 설치된 계측 개시 밸브와, 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부로 이동 가능하게 설치된 계측 로드를 구비하고, 상기 소정의 계측 준비 위치는, 상기 제 1 실린더 유입로의 위치이며, 상기 계측 피스톤이 상기 제 1 실린더 유입로를 막은 상태에서, 상기 계측 개시 밸브를 클로즈로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 정지시키고, 상기 계측 개시 밸브를 오픈으로 한 후에, 상기 계측 로드가 상기 계측 피스톤을 밀어냄으로써, 상기 계측 피스톤을 상류측으로부터 하류측으로 이동시키는 것을 특징으로 한 것이다.

제 5 기술 수단은, 제 1 기술 수단에 있어서, 상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로와, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로와, 상기 제 1 실린더 유입로와 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부를 접속하는 바이패스관과, 상기 바이패스관에 설치된 리턴 밸브와, 상기 제 2 실린더 유입로에 설치된 계측 개시 밸브를 구비하고, 상기 소정의 계측 준비 위치는, 상기 제 1 실린더 유입로의 위치이며, 상기 계측 피스톤이 상기 제 1 실린더 유입로를 막은 상태에서, 상기 리턴 밸브를 클로즈, 상기 계측 개시 밸브를 오픈으로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 정지시키고, 상기 리턴 밸브를 오픈, 상기 계측 개시 밸브를 클로즈로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 상류측으로부터 하류측으로 이동시키는 것을 특징으로 한 것이다.

제 6 기술 수단은, 제 1 기술 수단에 있어서, 상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로와, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로와, 상기 제 1 실린더 유입로에 설치된 제 1 계측 개시 밸브와, 상기 제 2 실린더 유입로에 설치된 제 2 계측 개시 밸브를 구비하고, 상기 소정의 계측 준비 위치는, 상기 제 1 실린더 유입로와 상기 제 2 실린더 유입로와의 중간 위치이며, 상기 계측 피스톤이 상기 중간 위치에 있는 상태에서, 상기 제 1 계측 개시 밸브를 클로즈, 상기 제 2 계측 개시 밸브를 오픈으로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 정지시키고, 상기 제 1 계측 개시 밸브를 오픈, 상기 제 2 계측 개시 밸브를 클로즈로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 상류측으로부터 하류측으로 이동시키는 것을 특징으로 한 것이다.

제 7 기술 수단은, 제 1 내지 제 6 중 어느 하나의 기술 수단에 있어서, 상기 계측 피스톤은, 둘레방향으로 메워 넣은 자성체를 가지고, 상기 계측 실린더는, 상기 계측 피스톤에 메워 넣어진 자성체를 검지하는 2개의 검지 수단을, 상기 계측 실린더의 상류측과 하류측에 상기 소정 거리 떨어뜨려 가지는 것을 특징으로 한 것이다.

제 8 기술 수단은, 제 1 내지 제 7 중 어느 하나의 기술 수단에 있어서, 상기 계측 실린더의 상류단 및 하류단의 양쪽에 개폐 가능한 바깥 공기로 연이어 통하는 밸브를 구비한 것을 특징으로 한 것이다.

본 발명에 의하면, 계측 피스톤에 필요 이상의 부하를 걸지 않고, 또한 큰 유량의 경우라도 계측 피스톤을 소정의 계측 준비 위치에 정지시킬 수 있기 때문에, 정확한 계량을 행할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 외관 구조 예를 나타내는 정면도이다.
도 2는, 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 외관 구조 예를 나타내는 상면도이다.
도 3은, 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 피스톤 프로버를 포함하는 검정 시스템의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 계측 피스톤의 구조 예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 제 2의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 제 3의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 제 4의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은, 본 발명의 제 5의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9는, 본 발명에 의한 피스톤 프로버의 초기 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 본 발명에 의한 피스톤 프로버의 리턴 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 본 발명에 의한 피스톤 프로버의 계량 준비 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 본 발명에 의한 피스톤 프로버의 계량 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은, 특허 문헌 1에 기재된 피스톤 프로버의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 피스톤 프로버에 따른 적합한 실시형태에 대하여 설명한다.

(제 1의 실시형태)

도 1, 2는, 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 외관 구조 예를 나타내는 도면이다. 도 1은 정면도, 도 2는 상면도이다. 도면 중, 1은 피스톤 프로버, 2는 계측 실린더, 3은 상류단, 4는 하류단, 5, 6은 공기빼기 밸브, 7은 유체 유입구, 8은 유체 유출구, 9는 계측 피스톤, 10, 11은 자기 스위치, 12는 유압 실린더, 13은 피스톤 로드, d1, d2는 드레인(배수 밸브)을 나타낸다.

피스톤 프로버(1)는, 유체를 유입시키는 상류단(3) 및 유체를 유출시키는 하류단(4)이 형성된 계측 실린더(2)와, 계측 실린더(2)의 하류단측과 연결된 유압 실린더(12)와, 계측시에 상류단(3)으로부터 유입된 유체에 의해 계측 실린더(2) 내를 상류측으로부터 하류측을 향하여 소정 거리(L) 이동하여 기준 체적의 유체를 배출하는 계측 피스톤(9)과, 유압 실린더(12)로 이동 가능하게 수용된 피스톤 로드(13)를 구비한다. 계측 피스톤(9)은 예를 들면 알루미늄으로 형성되고, 계측 실린더(2)는 예를 들면 SUS(스테인리스) 등으로 형성된다.

계측 실린더(2) 내에는, 이동체로서 계측 피스톤(9)이 끼워 넣어지고, 이 계측 피스톤(9)이 계측시에 측정 유체의 유체압에 의해 이동되어 기준 체적의 유체를 배출한다. 유압 실린더(12) 내에는, 피스톤 로드(13)가 끼워 넣어지고, 이 피스톤 로드(13)는, 하류단(4)을 구성하는 유출측 단면판에 설치된 저널 베어링(도시하지 않음)에 의해 액밀하게 지지된 상태로 유압 실린더(12)에 슬라이딩된다. 공기빼기 밸브(5, 6) 및 드레인(d1, d2)은 개폐 가능한, 바깥 공기로 연이어 통하는 밸브이며, 피스톤 프로버(1)의 동작 상태에 따라 적당히 개폐된다.

본 발명에 의한 피스톤 프로버(1)는, 계측 피스톤(9)과 피스톤 로드(13)가 별체로 형성됨과 함께, 계측 피스톤(9)을 상류측의 소정의 계측 준비 위치에 정지시키는 계측 준비 위치 정지 수단(14)을 구비하고 있다. 그리고, 계측 피스톤(9)을 상류측의 소정의 계측 준비 위치로 되돌리는 리턴 동작 시에, 피스톤 로드(13)가 계측 피스톤(9)을 하류측으로부터 상류측으로 이동시켜, 계측 준비 위치 정지 수단(14)이 계측 피스톤(9)을 소정의 계측 준비 위치에 정지시킨 후에, 피스톤 로드(13)만을 상류측으로부터 하류측으로 이동시켜 유압 실린더(12) 내로 수용되는 구조이다.

본 실시 형태의 계측 준비 위치 정지 수단(14)은, 계측 실린더(2)의 상류단측 둘레부(3b)의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로(141)와, 계측 실린더(2)의 상류단측 둘레부(3b)의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로(142)와, 제 1 실린더 유입로(141)와 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)를 접속하는 바이패스관(143)과, 바이패스관(143)에 설치된 리턴 밸브(144)를 구비한다. 본 예의 경우, 소정의 계측 준비 위치는 제 1 실린더 유입로(141)의 위치이며, 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유입로(141)를 막은 상태에서, 리턴 밸브(144)를 클로즈로 함으로써, 계측 피스톤(9)을 소정의 계측 준비 위치에 정지시킨다. 한편, 계측 피스톤(9)은, 제 1 실린더 유입로(141)를 막고 있으면 좋고, 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)의 내면에 접하고 있어도, 접하고 있지 않아도 좋다.

또, 계측 피스톤(9)은, 둘레방향으로 메워 넣은 자성체(91)를 가진다. 계측 실린더(2)는, 계측 피스톤(9)에 메워 넣어진 자성체(91)를 검지하는 2개의 검지 수단에 상당하는 자기 스위치(10, 11)를, 계측 실린더(2)의 길이방향(상류측과 하류측)을 따라서 소정 거리(L)만큼 떨어진 위치에 가진다. 이들 2개의 자기 스위치(10, 11)에 의해, 계측 피스톤(9)이 소정 거리(L)를 이동한 것을 검지한다. 즉, 계측 피스톤(9)의 소정 거리(L) 이동으로 배출되는 유체 체적이 기준 체적이 된다. 한편, 자기 스위치(10, 11) 사이의 소정 거리(L)는 가변할 수 있고, 이것에 의해 기준 체적을 조정할 수 있다.

도 3은, 본 발명에 의한 피스톤 프로버를 포함하는 검정 시스템의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도면 중, 15, 16은 자기 스위치, 17은 공유압 변환 유닛, 18은 유로 전환 밸브, 71은 제 1 실린더 유입구, 72는 제 2 실린더 유입구, 81은 제 1 실린더 유출구, 82는 제 2 실린더 유출구를 나타낸다. 유체 유입구(7)는, 제 1 실린더 유입로(141)를 통하여 제 1 실린더 유입구(71)와 접속되고, 제 2 실린더 유입로(142)를 통하여 제 2 실린더 유입구(72)에 접속된다. 또, 유체 유출구(8)도 마찬가지로 실린더 유출로를 통하여 제 1 실린더 유출구(81) 및 제 2 실린더 유출구(82)에 접속된다. 또, 유체 유입구(7)와 유체 유출구(8)는 유로 전환 밸브(18)를 통하여 접속된다.

공유압 교환 유닛(17)은, 공기압 공급원(171), 4방향 전자밸브 등의 전환 밸브(172), 공유압 변환부(173, 174), 급압구(175, 176)를 구비하여 구성된다. 공기압 공급원(171)으로부터의 공기압은, 전환 밸브(172)로 공급처가 전환되어, 공유압 변환부(173) 혹은 공유압 변환부(174)로 공급된다. 공유압 변환부(173)는, 공기압 공급원(171)으로부터 공급된 공기압을 유압으로 변환하고, 변환된 유압을 급압구(175)로부터 유압 실린더(12) 내로 공급한다. 이것에 의해, 피스톤 로드(13)는 계측 실린더(2)에 접근하는 방향으로 이동한다.

마찬가지로, 공유압 변환부(174)는, 공기압 공급원(171)으로부터 공급된 공기압을 유압으로 변환하고, 변환된 유압을 급압구(176)로부터 유압 실린더(12) 내로 공급한다. 이것에 의해, 피스톤 로드(13)는 계측 실린더(2)로부터 떨어지는 방향으로 이동한다. 즉, 공유압 변환 유닛(17)은, 급압구(175, 176)의 개폐에 의해, 유압 실린더(12) 내로 유압을 도입하고, 혹은, 유압 실린더(12) 내로부터 유압을 배출하여, 유압 실린더(12) 내의 피스톤 로드(13)를 이동 또는 유지하기 위한 장치이다. 한편, 계측 실린더의 입구 지름에 따라서는, 공유압 변환 유닛을 대신하여 유압 펌프를 이용해도 좋다.

또, 피스톤 로드(13)를 형성하는 헤드부의 둘레방향에는, 도시하지 않은 자성체가 메워 넣어져 있고, 이것을 유압 실린더(12)의 외주면에 설치된 2개의 자기 스위치(15, 16)로 검출함으로써, 피스톤 로드(13)가 유압 실린더(12)의 어느 위치에 있는지를 특정할 수 있다.

구체적으로는, 계측 피스톤(9)을 상류측의 소정의 계측 준비 위치로 되돌리는 리턴 동작 이외에서는, 피스톤 로드(13)는 유압 실린더(12) 내로 수용된 상태가 되지만, 이 상태에서는 피스톤 로드(13)의 일단측이 자기 스위치(16)의 근방에 있기 때문에, 자기 스위치(16)가 온 상태가 된다. 따라서, 자기 스위치(16)가 온 상태이면, 피스톤 로드(13)가 유압 실린더(12) 내에 수용된 상태로 특정된다. 또, 상기 리턴 동작에서는, 피스톤 로드(13)가 계측 실린더(2)에 접근하는 방향으로 이동하기 때문에, 자기 스위치(16)가 온에서 오프로 변화한다. 즉, 자기 스위치(16)가 오프 상태이면, 리턴 동작에 의해 피스톤 로드(13)가 유압 실린더(12)로부터 계측 실린더(2)로 돌출된 상태로 특정된다. 그리고, 이 리턴 동작에 의해 계측 피스톤(9)을 계측 준비 위치까지 되돌렸을 때에, 자기 스위치(15)가 오프에서 온으로 변화한다.

상기와 같이, 유압 실린더(12) 내에 있어서의 피스톤 로드(13) 상태에 따라 공유압 변환 유닛(17)이 적절한 유압 제어를 행하고, 피스톤 로드(13)를 이동 혹은 유지한다.

상기와 같이, 본 실시 형태의 피스톤 프로버(1)는, 계측 피스톤(9)과 피스톤 로드(13)가 별체로 형성되어 있고, 리턴 동작 시에, 피스톤 로드(13)가 계측 피스톤(9)을 하류측으로부터 상류측으로 이동시킨다. 이때, 유로 전환 밸브(18) 및 리턴 밸브(144)는 모두 오프가 된다. 그리고, 계측 준비 위치 정지 수단(14)은, 계측 피스톤(9)을 상류측의 소정의 계측 준비 위치에 정지시킨다. 구체적으로는, 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유입로(141)를 막은 상태에서, 리턴 밸브(144)를 오픈에서 클로즈로 한다. 이것에 의해, 계측 피스톤(9)은 제 1 실린더 유입로(141)의 위치에 정지한다. 한편, 제 2 실린더 유입로(142)에서는 유체가 유입하고 있는 것으로 한다. 그리고, 계측 피스톤(9)을 정지시킨 후에, 피스톤 로드(13)만을 상류측으로부터 하류측으로 이동시켜 유압 실린더(12) 내로 수용한다.

상기에 의해, 이동 후의 계측 피스톤(9)은, 상류측의 소정의 계측 준비 위치에 정지되어 있다. 이 상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 오픈이고, 리턴 밸브(144)가 클로즈이다. 그리고, 계측을 개시하는 경우, 유로 전환 밸브(18)를 클로즈, 리턴 밸브(144)를 오픈으로 함으로써, 유체 유입구(7)로부터 유입되는 유체가 바이패스관(143)으로부터 계측 실린더(2) 내로 유입된다. 이 유체의 압력에 의해 계측 피스톤(9)이 하류측으로 이동하여 계량을 행한다.

상기한 구조를 채용함으로써, 계측중에 계측 피스톤(9)이 회전 등을 했던 경우이더라도, 계측 피스톤(9)에 필요 이상의 부하가 걸리지 않고, 계측 피스톤(9)이 계측 실린더(2) 내를 부드럽게 이동할 수 있으며, 또한, 큰 유량의 경우이더라도 계측 피스톤(9)을 소정의 계측 준비 위치에 확실히 정지시킬 수 있기 때문에, 정확한 계량을 행할 수 있다. 또, 상술한 도 13의 구조에서는, 제 2 실린더 유입로에 대형이며 고가의 계측 개시 밸브를 설치하고 있지만, 본 실시 형태의 구조에서는, 이 계측 개시 밸브 대신에 소형이며 저렴한 리턴 밸브(144)를 설치하면 좋기 때문에, 비용면에서도 유리하게 된다.

도 4는, 계측 피스톤의 구조 예를 나타내는 도면이다. 계측 피스톤(9)은, 자석 등의 자성체(91)와, 강화 테플론(테플론：등록상표) 등으로 형성된 가이드 링(92)과, NBR(니트릴 고무) 등으로 형성된 O링(93)과, 옴니 시일(omni-seal) 등의 시일재(94)와, 피스톤 장착용 폐기 탭(waste tap, 95)을 구비한다. 종래의 디텍터 신호의 검출 방법에서는, 계측 피스톤에 고정되어 있는 피스톤 로드를 인바재(invar material)로 형성하고, 이 인바재에 홈을 내거나, 인바 전체에 세라믹 코팅할 필요가 있었다. 이 때문에, 코팅 표면 연마나, 디텍터 스위치 장착 등의 가공이 필요하게 되어, 제조 공정수가 들지만, 본 발명에서는, 계측 피스톤에 자성체를 구비하여, 이것을 자기 스위치로 검지한다고 하는 간단한 구조로 했기 때문에, 제조 공정수를 삭감하는 것이 가능해진다.

또, 도 3에서, 피스톤 프로버(1)는, 계측 실린더(2)의 상류단 및 하류단의 양쪽으로 개폐 가능한, 바깥 공기로 연이어 통하는 밸브의 일례로서, 공기빼기 밸브(에어벤트 밸브, 5, 6)를 구비한다. 그리고, 공기빼기 밸브(5, 6)의 어느 한쪽을 이용하여 계측 실린더(2)와 계측 피스톤(9)과의 사이의 시일 체크를 가능하게 했다. 일반적인 시일 체크 방법은, 계측 피스톤이 리턴 동작 중, 매회 자동적으로 계측 피스톤, 슬라이드(피스톤) 밸브의 옴니 시일로부터의 누출을, 빈틈에 압력을 가하여 차압을 확인하도록 되어 있다. 이 경우, 차압 발생 장치를 별도 필요로 하고, 구조가 복잡하고 고장 등 트러블의 원인이기도 하였다.

본 실시 형태의 시일 체크 방법에서는, 계측 피스톤(9)을 계측 실린더(2)의, 예를 들면 최하류의 소정 위치에 세트하고, 상류에서 실제 유체(actual fluid)에 의한 압력을 가하여, 공기빼기 밸브(6)를 수동 조작함으로써, 누출 확인을 행하도록 하고 있다. 또, 상류와 하류를 반대로 하여, 계측 피스톤(9)을 계측 실린더(2)의 최상류의 소정의 위치에 세트하고, 하류에서 실제 유체에 의한 압력을 가하여, 공기빼기 밸브(5)를 수동 조작함으로써, 누출 확인을 행하도록 해도 좋다.

이와 같이, 상기한 시일 체크 방법에 의하면, 차압 발생 장치 등의 부품을 필요로 하지 않고, 계측 실린더의 공기빼기 밸브만을 이용하여 누출의 유무를 확인할 수 있기 때문에, 부품 점수를 삭감함과 함께, 제조 공정수를 줄일 수 있다. 또, 정기 점검 때 등의 부품 교환에서는, 계측 피스톤의 옴니 시일만으로 좋기 때문에, 메인터넌스 등이 용이하게 된다.

(제 2의 실시형태)

도 5는, 본 발명의 제 2의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 5(A)는 계측 피스톤이 홈 포지션(home position)에 있는 상태를 나타내고, 도 5(B)는 계측 피스톤이 계량 준비 위치에 있는 상태를 나타내며, 도 5(C)는 계측 피스톤이 계량 개시한 상태를 나타낸다. 상술한 제 1의 실시형태에서는, 큰 유량의 경우, 리턴 밸브(144)를 오픈으로 하면, 계측 피스톤(9)이 움직이기 시작하여, 계량을 개시하지만, 작은 유량의 경우, 리턴 밸브(144)를 오픈으로 해도, 계측 피스톤이 움직이지 않아, 계량을 개시하지 않는 경우가 있다. 그래서, 이것을 개선하기 위해서, 본 실시 형태의 계측 준비 위치 정지 수단(14)은, 제 1 실린더 유입로(141), 제 2 실린더 유입로(142), 바이패스관(143), 및 리턴 밸브(144)에 더하여, 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)로 이동 가능하게 설치된 계측 로드(145)를 더 가진다.

이 계측 로드(145)는, 예를 들면 알루미늄 등으로 형성된다. 계량 개시 시에, 리턴 밸브(144)를 오픈으로 한 후에, 계측 로드(145)에 의해 계측 피스톤(9)을 밀어냄으로써, 계측 피스톤(9)을 상류측으로부터 하류측으로 이동시킨다. 이것에 의해, 작은 유량의 경우라도, 계측 피스톤(9)을 부드럽게 이동시켜, 계량을 개시할 수 있다.

도 5(A)에서, 계측 피스톤(9)이 홈 포지션에 세트 된 상태로, 유로 전환 밸브(18), 리턴 밸브(144)를 모두 오픈으로 한다. 그리고, 유압 실린더(12) 내의 피스톤 로드(13)에 유압을 가하여 피스톤 로드(13)를 이동시키고, 계측 피스톤(9)을 상류 측의 소정의 계측 준비 위치까지 이동시켜, 계측 피스톤(9)을 계측 준비 위치에 정지시킨다. 구체적으로는, 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유입로(141)를 막은 상태에서, 리턴 밸브(144)를 오픈에서 클로즈로 한다. 이것에 의해, 제 2 실린더 유입로(142)로부터만 유체가 유입하고 있는 상태가 되고, 계측 피스톤(9)은 제 1 실린더 유입로(141)의 위치에 정지한다. 그리고, 계측 피스톤(9)을 정지시킨 후에, 피스톤 로드(13)만을 상류측으로부터 하류측으로 이동시켜 유압 실린더(12) 내로 수용된다. 이때 상태를 도 5(B)에 나타낸다.

상기에 의해, 계측 피스톤(9)은, 상류측의 소정의 계측 준비 위치에 정지되어 있다. 이 상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 오픈이며, 리턴 밸브(144)가 클로즈이다. 그리고, 계측을 개시하는 경우, 도 5(C)에 나타내는 바와 같이, 유로 전환 밸브(18)를 클로즈, 리턴 밸브(144)를 오픈으로 함으로써, 유체 유입구(7)로부터 유입되는 유체가 바이패스관(143)으로부터 계측 실린더(2) 내로 유입된다. 여기서, 계측 피스톤(9)이 움직이지 않는 경우에는, 계측 로드(145)에 의해 계측 피스톤(9)을 밀어내 주면 된다. 이것에 의해 계측 피스톤(9)이 하류측으로 이동하여 계량을 행한다.

(제 3의 실시형태)

도 6은, 본 발명의 제 3의 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 6(A)에서, 계측 준비 위치 정지 수단(14)은, 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)에 접속하는 제 1 실린더 유입로(146)와, 계측 실린더(2)의 상류단측 둘레부(3b)에 접속하는 제 2 실린더 유입로(147)와, 제 1 실린더 유입로(146)에 설치된 계측 개시 밸브(148)와, 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)로 이동 가능하게 설치된 계측 로드(149)를 구비한다. 여기서, 계측 피스톤(9)을 정지시키는 소정의 계측 준비 위치는, 제 1 실린더 유입로(146)의 위치이며, 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유입로(146)를 막은 상태에서, 계측 개시 밸브(148)를 클로즈로 함으로써, 계측 피스톤(9)을 정지시키고, 계측 개시 밸브(148)를 오픈으로 한 후에, 계측 로드(149)가 계측 피스톤(9)을 밀어냄으로써, 계측 피스톤(9)을 상류측으로부터 하류측으로 이동시킨다. 한편, 계측 피스톤(9)의 정지상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 오픈으로 되며, 계측 피스톤(9)의 이동 상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 클로즈로 된다.

상기에 있어서, 도 6(A)에 나타내는 바와 같이, 계측 피스톤(9)은, 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)의 내면에 접하는 자세로 정지한다. 도 6(A)의 형태에 의하면, 리턴 밸브 대신에, 계측 개시 밸브(148)를 제 1 실린더 유입로(146)에 설치하고 있다. 또, 제 1 실린더 유입로(146)를, 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)에 직접 접속되어 있기 때문에, 바이패스관을 불필요로 하고 있다.

실시 형태의 변형 예를 도 6(B)에 나타낸다. 도 6(B)에 있어서, 계측 준비 위치 정지 수단(14)은, 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑측 둘레부(3b)의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로(146')와, 계측 실린더(2)의 상류단측 둘레부(3b)의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로(147)와, 제 1 실린더 유입로(146')에 설치된 계측 개시 밸브(148)와, 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)로 이동 가능하게 설치된 계측 로드(149)와, 제 1 실린더 유입로(146')와 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)를 접속하는 바이패스관(150)을 구비한다. 여기서, 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유입로(146')를 막은 상태에서, 계측 개시 밸브(148)를 클로즈로 함으로써, 계측 피스톤(9)을 정지시키고, 계측 개시 밸브(148)를 오픈으로 한 후에, 계측 로드(149)가 계측 피스톤(9)을 밀어냄으로써, 계측 피스톤(9)을 상류측으로부터 하류측으로 이동시킨다. 한편, 계측 피스톤(9)이 정지상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 오픈으로 되고, 계측 피스톤(9)의 이동 상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 클로즈로 된다.

(제 4의 실시형태)

도 7은, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다. 계측 준비 위치 정지 수단(14)은, 계측 실린더(2)의 상류단측 둘레부(3b)의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로(151)와, 계측 실린더(2)의 상류단측 둘레부(3b)의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로(152)와, 제 1 실린더 유입로(151)와 계측 실린더(2)의 상류단 뚜껑부(3a)를 접속하는 바이패스관(154)과, 바이패스관(154)에 설치된 리턴 밸브(155)와, 제 2 실린더 유입로(152)에 설치된 계측 개시 밸브(153)를 구비한다. 여기서, 계측 피스톤(9)을 정지시키는 소정의 계측 준비 위치는, 제 1 실린더 유입로(151)의 위치가 된다. 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유입로(151)를 막은 상태에서, 리턴 밸브(155)를 클로즈, 계측 개시 밸브(153)를 오픈으로 함으로써, 계측 피스톤(9)을 정지시킨다. 또, 리턴 밸브(155)를 오픈, 계측 개시 밸브(153)를 클로즈로 함으로써, 계측 피스톤(9)을 상류측으로부터 하류측으로 이동시킨다. 한편, 계측 피스톤(9)이 정지상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 오픈으로 되고, 계측 피스톤(9)이 이동 상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 클로즈로 된다.

본 실시 형태에서는, 계측 피스톤(9)을 밀어내기 위한 계측 로드를 불필요로 하고, 계측 개시 밸브(153)의 개폐와 리턴 밸브(155)의 개폐를 제어함으로써, 계측 피스톤(9)의 정지, 이동의 동작을 행하도록 구성된다.

(제 5의 실시형태)

도 8은, 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 피스톤 프로버의 구조 예를 모식적으로 나타낸 도면이다. 계측 준비 위치 정지 수단(14)은, 계측 실린더(2)의 상류단측 둘레부(3b)의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로(156)와, 계측 실린더(2)의 상류단측 둘레부(3b)의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로(157)와, 제 1 실린더 유입로(156)에 설치된 제 1 계측 개시 밸브(158)와, 제 2 실린더 유입로(157)에 설치된 제 2 계측 개시 밸브(159)를 구비한다. 여기서, 계측 피스톤(9)을 정지시키는 소정의 계측 준비 위치는, 제 1 실린더 유입로(156)와 제 2 실린더 유입로(157)의 중간 위치가 된다. 계측 피스톤(9)이 이 중간 위치에 있는 상태에서, 제 1 계측 개시 밸브(158)를 클로즈, 제 2 계측 개시 밸브(159)를 오픈으로 함으로써, 계측 피스톤(9)을 정지시킨다. 또, 제 1 계측 개시 밸브(158)를 오픈, 제 2 계측 개시 밸브(159)를 클로즈로 함으로써, 계측 피스톤(9)을 상류측으로부터 하류측으로 이동시킨다. 한편, 계측 피스톤(9)이 정지상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 오픈으로 되고, 계측 피스톤(9)의 이동 상태에서는, 유로 전환 밸브(18)가 클로즈로 된다.

본 실시 형태에서는, 계측 피스톤(9)을 밀어내기 위한 계측 로드, 바이패스관, 및 리턴 밸브를 불필요로 하고, 2개의 계측 개시 밸브(158, 159)의 개폐를 제어함으로써, 계측 피스톤(9)의 정지, 이동의 동작을 행하도록 구성된다.

도 9~도 12는, 본 발명에 의한 피스톤 프로버의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 초기 동작, 도 10은 리턴 동작, 도 11은 계량 준비 동작, 도 12는 계량 동작을 각각 설명하는 도면이다. 한편, 여기에서는, 계측 준비 위치 정지 수단(14)의 형태로서, 제 2의 실시형태(도 5)의 경우를 예시하여 설명하지만, 다른 실시형태라도 기본적인 동작은 같다.

도 9의 초기 동작에 있어서, 우선, 피스톤 프로버(1)는, 유체 유입구(7)로부터 통액 개시함에 있어서, 계측 피스톤(9)이 최상류 위치(계측 준비 위치, P1)에 있는 경우에는, 유로 전환 밸브(18)를 클로즈, 리턴 밸브(144)를 오픈으로 하여, 제 2 실린더 유입로(142) 및 바이패스관(143)으로부터 유체를 유입시킨다. 이것에 의해, 도 9(A)에 나타내는 바와 같이, 유체 압력에 의해 계측 피스톤(9)이 하류측으로 이동한다. 이때, 계측 피스톤(9)이 움직이지 않는 경우에는, 계측 로드(145)에 의해 계측 피스톤(9)을 밀어내도록 하면 된다. 한편, 도 9(A) 상태는, 계측 실린더(2) 내에 유체가 채워지지 않은 것을 전제로 하고 있다.

또, 계측 피스톤(9)이 자기 스위치(10, 11) 사이의 위치(P2)에 있는 경우에는, 유로 전환 밸브(18)를 클로즈, 리턴 밸브(144)를 오픈으로 하여, 제 2 실린더 유입구(142), 바이패스관(143), 및 제 1 실린더 유입로(141)로부터 유체를 유입시킨다. 이것에 의해, 도 9(B)에 나타내는 바와 같이, 유체 압력에 의해 계측 피스톤(9)이 하류측으로 이동한다. 도 9(B) 상태도, 도 9(A)의 경우와 마찬가지로, 계측 실린더(2) 내에 유체가 채워지지 않은 것을 전제로 하고 있다.

상기와 같이 하여 이동한 계측 피스톤(9)은, 도 9(C)에 나타내는 바와 같이, 하류측의 홈 포지션(P3)에 세트 된다. 리턴 밸브(144)는, 도 9(A) 및 도 9(B)의 어느 경우라도 이미 오픈으로 되어 있기 때문에, 도 9(C)에서도 오픈인 채이다. 한편, 어느 경우도 유로 전환 밸브(18)는 클로즈인 채로 한다. 이 홈 포지션(P3)에서는, 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유출구(81)와 제 2 실린더 유출구(82)와의 대략 중간 위치에 유지되는 것으로 한다.

도 10의 리턴 동작에 있어서, 도 10(A)에 나타내는 바와 같이, 계측 피스톤(9)이 홈 포지션(P3)에 세트 된 상태에서, 유로 전환 밸브(18)를 오픈으로 한다. 그리고, 급압구(175)로부터 피스톤 로드(13)로 유압을 가하여, 도 10(B), (C)에 나타내는 바와 같이, 피스톤 로드(13)를 이동시키고, 계측 피스톤(9)을 홈 포지션 P3에서 P4, 그리고, 상류측의 소정의 계측 준비 위치(P1)까지 이동시켜, 계측 준비 위치 정지 수단(14)이 계측 피스톤(9)을 계측 준비 위치(P1)에 정지시킨다. 구체적으로는, 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유입구(71)를 막은 상태에서, 리턴 밸브(144)를 클로즈로 한다. 여기서, 피스톤 로드(13)가 이동하면, 자기 스위치(16)가 온에서 오프로 변화한다. 그리고, 자기 스위치(15)가 오프에서 온으로 되면, 계측 피스톤(9)이 계측 준비 위치(P1)까지 이동했다고 판정된다. 이 계측 준비 위치(P1)에서는, 계측 피스톤(9)이 제 1 실린더 유입구(71)의 위치로 유지되는 것으로 한다.

도 11의 계량 준비 동작에 있어서, 계측 준비 위치 정지 수단(14)에 의해 계측 피스톤(9)을 상류측의 소정의 계측 준비 위치(P1)에 정지시킨 후, 도 10의 경우와는 반대로, 급압구(176)로부터 피스톤 로드(13)로 유압을 가하여, 도 11(A), (B)에 나타내는 바와 같이, 피스톤 로드(13)를 유압 실린더(12) 내의 원래의 위치로 되돌린다. 그리고, 도 11(B)에 나타내는 바와 같이, 유로 전환 밸브(18)를 클로즈로 하여 계량 준비를 종료한다. 이 상태에서는 계측 실린더(2)에 유체가 충전되어 있다. 여기서, 피스톤 로드(13)가 이동하면, 자기 스위치(15)가 온에서 오프로 변화한다. 그리고, 자기 스위치(16)가 오프에서 온으로 되면, 피스톤 로드(13)가 유압 실린더(12) 내의 원래의 위치로 되돌아왔다고 판정된다.

도 12의 계량 동작에 있어서, 리턴 밸브(144)를 오픈으로 하고, 바이패스관(143)으로부터 유체를 유입시키면, 도 12(A)에 나타내는 바와 같이, 유체 압력에 의해 계측 피스톤(9)이 하류측으로 이동한다. 한편, 계측 피스톤(9)이 움직이지 않는 경우에는, 계측 로드(145)에 의해 계측 피스톤(9)을 밀어내도록 하면 된다. 이때, 계측 피스톤(9)이 위치(P5)로 왔을 때에 자기 스위치(10)가 온 되고, 여기서부터 계량이 개시된다. 그리고, 도 12(B)에 나타내는 바와 같이, 계측 피스톤(9)은 위치(P6)를 거쳐 더 이동하여, 도 12(C)에 나타내는 바와 같이, 계측 피스톤(9)이 위치(P7)에 이르렀을 때에 자기 스위치(11)가 온 된다. 이것에 의해 계측 피스톤(9)이 기준 체적의 유체를 배출한 것으로서 계량이 종료된다. 그리고, 계측 피스톤(9)은 상술한 도 9(C)에 나타낸 홈 포지션(P3)에 세트 되고, 이후, 도 10의 리턴 동작, 도 11의 계량 준비 동작, 도 12의 계량 동작이 필요한 회수만큼 반복하여 실행된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 계측 피스톤과 피스톤 로드를 별체 구조로 했기 때문에, 계측시에 계측 피스톤에 필요 이상의 부하를 걸지 않고, 계측 실린더 내를 부드럽게 이동시킬 수 있으며, 또한, 계측 피스톤을 소정의 계측 준비 위치에 확실히 정지시킬 수 있기 때문에, 정확한 계량을 행할 수 있다. 또, 종래품에 비해, 심플한 구조이기 때문에, 부품 점수를 삭감하여, 저비용화를 실현할 수 있다.

1 … 피스톤 프로버 2 … 계측 실린더
3 … 상류단 3a … 상류단 뚜껑부
3b … 상류단측 둘레부 4 … 하류단
5, 6 … 공기빼기 밸브 7 … 유체 유입구
71 … 제 1 실린더 유입구 72 … 제 2 실린더 유입구
8 … 유체 유출구 81 … 제 1 실린더 유출구
82 … 제 2 실린더 유출구 9 … 계측 피스톤
91 … 자성체 92 … 가이드 링
93 … O링 94 … 옴니 시일
95 … 피스톤 장착용 폐기 탭 10, 11, 15, 16 … 자기 스위치
12 … 유압 실린더 13 … 피스톤 로드
14 … 계측 준비 위치 정지 수단
141, 146, 146＇, 151, 156 … 제 1 실린더 유입로
142, 147, 152, 157 … 제 2 실린더 유입로
143, 150, 154 … 바이패스관 144, 155 … 리턴 밸브
145, 149 … 계측 로드
148, 153, 158, 159 … 계측 개시 밸브
17 … 공유압 변환 유닛 171 … 공기압 공급원
172 … 전환 밸브 173, 174 … 공유압 변환부
175, 176 … 급압구 18 … 유로 전환 밸브

Claims

상류단 및 하류단이 형성된 계측 실린더와, 상기 계측 실린더의 하류단측과 연결된 유압 실린더와, 계측시에 상기 상류단으로부터 유입된 유체에 의해 상기 계측 실린더 내를 상류측으로부터 하류측을 향하여 소정 거리 이동하여 기준 체적의 유체를 배출하는 계측 피스톤과, 상기 유압 실린더에 이동 가능하게 수용된 피스톤 로드를 구비하고, 상기 계측 피스톤과 상기 피스톤 로드가 별체로 형성된 피스톤 프로버로서,
상기 계측 피스톤을 상류측의 소정의 계측 준비 위치에 정지시키는 계측 준비 위치 정지 수단을 구비하고,
상기 계측 피스톤을 상기 소정의 계측 준비 위치로 되돌릴 때에, 상기 피스톤 로드가 상기 계측 피스톤을 하류측으로부터 상류측으로 이동시키고, 상기 계측 준비 위치 정지 수단이 상기 계측 피스톤을 상기 소정의 계측 준비 위치에 정지시킨 후에, 상기 피스톤 로드만을 상류측으로부터 하류측으로 이동시켜 상기 유압 실린더 내로 수용하는 것을 특징으로 하는 피스톤 프로버.
제 1 항에 있어서,
상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로와, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로와, 상기 제 1 실린더 유입로와 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부를 접속하는 바이패스관과, 상기 바이패스관에 설치된 리턴 밸브를 구비하고,
상기 소정의 계측 준비 위치는, 상기 제 1 실린더 유입로의 위치이며, 상기 계측 피스톤이 상기 제 1 실린더 유입로를 막은 상태에서, 상기 리턴 밸브를 클로즈로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 정지시키는 것을 특징으로 하는 피스톤 프로버.
제 2 항에 있어서,
상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부로 이동 가능하게 설치된 계측 로드를 더 구비하고,
상기 리턴 밸브를 오픈으로 한 후에, 상기 계측 로드가 상기 계측 피스톤을 밀어냄으로써, 상기 계측 피스톤을 상류측으로부터 하류측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 피스톤 프로버.
제 1 항에 있어서,
상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부에 접속하는 제 1 실린더 유입로와, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부에 접속하는 제 2 실린더 유입로와, 상기 제 1 실린더 유입로에 설치된 계측 개시 밸브와, 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부로 이동 가능하게 설치된 계측 로드를 구비하고,
상기 소정의 계측 준비 위치는, 상기 제 1 실린더 유입로의 위치이며, 상기 계측 피스톤이 상기 제 1 실린더 유입로를 막은 상태에서, 상기 계측 개시 밸브를 클로즈로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 정지시키고,
상기 계측 개시 밸브를 오픈으로 한 후에, 상기 계측 로드가 상기 계측 피스톤을 밀어냄으로써, 상기 계측 피스톤을 상류측으로부터 하류측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 피스톤 프로버.
제 1 항에 있어서,
상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로와, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로와, 상기 제 1 실린더 유입로와 상기 계측 실린더의 상류단 뚜껑부를 접속하는 바이패스관과, 상기 바이패스관에 설치된 리턴 밸브와, 상기 제 2 실린더 유입로에 설치된 계측 개시 밸브를 구비하고,
상기 소정의 계측 준비 위치는, 상기 제 1 실린더 유입로의 위치이며, 상기 계측 피스톤이 상기 제 1 실린더 유입로를 막은 상태에서, 상기 리턴 밸브를 클로즈, 상기 계측 개시 밸브를 오픈으로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 정지시키고,
상기 리턴 밸브를 오픈, 상기 계측 개시 밸브를 클로즈로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 상류측으로부터 하류측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 피스톤 프로버.
제 1 항에 있어서,
상기 계측 준비 위치 정지 수단은, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 상류측에 접속하는 제 1 실린더 유입로와, 상기 계측 실린더의 상류단측 둘레부의 하류측에 접속하는 제 2 실린더 유입로와, 상기 제 1 실린더 유입로에 설치된 제 1 계측 개시 밸브와, 상기 제 2 실린더 유입로에 설치된 제 2 계측 개시 밸브를 구비하고,
상기 소정의 계측 준비 위치는, 상기 제 1 실린더 유입로와 상기 제 2 실린더 유입로와의 중간 위치이며, 상기 계측 피스톤이 상기 중간 위치에 있는 상태에서, 상기 제 1 계측 개시 밸브를 클로즈, 상기 제 2 계측 개시 밸브를 오픈으로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 정지시키고,
상기 제 1 계측 개시 밸브를 오픈, 상기 제 2 계측 개시 밸브를 클로즈로 함으로써, 상기 계측 피스톤을 상류측으로부터 하류측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 피스톤 프로버.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계측 피스톤은, 둘레방향으로 메워 넣은 자성체를 가지고, 상기 계측 실린더는, 상기 계측 피스톤에 메워 넣어진 자성체를 검지하는 2개의 검지 수단을, 상기 계측 실린더의 상류측과 하류측에 상기 소정 거리 떨어뜨려 가지는 것을 특징으로 하는 피스톤 프로버.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계측 실린더의 상류단 및 하류단의 양쪽에 개폐 가능한, 바깥 공기로 연이어 통하는 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 피스톤 프로버.