KR20170089156A - 유체 조절 장치 - Google Patents

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KR20170089156A
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Abstract

본 발명은 유체 조절 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 유체 조절 장치는 공압 또는 음압을 생성하는 에어펌프 모터, 상기 공압을 저장하는 토출 버퍼, 상기 음압을 저장하는 흡입 버퍼, 상기 토출버퍼로부터 토출된 공압과 상기 흡입버퍼에 의해 흡입된 음압의 비례분에 해당되는 에어 플로우가 존재하는 공통 버퍼, 상기 공통 버퍼의 에어 플로우를 감지하는 에어 플로우 센서, 상기 에어 플로우 센서의 감지 결과에 따라 연결 중인 실린지의 유체 양을 조절하는 고속 개폐용 밸브 및 상기 에어펌프 모터, 각 버퍼의 밸브 구동 및 상기 에어 플로우 센서의 감지 결과를 토대로 상기 고속 개폐용 밸브의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

유체 조절 장치 {Apparatus for controlling fluid}
본 발명은 유체 조절 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 및 정밀로 유체를 흡입 또는 토출하기 위한 유체 조절 장치에 관한 것이다.
유체를 흡입하거나, 토출하는 경우, 전기를 이용하여 회전체를 회전시켜 진공이나 차압을 이용한 전기 펌프를 이용하는 방식과, 압축 에어를 이용하되 회전체를 회전시켜 진공이나 차압을 이용한 압축 에어 펌프 방식이 사용되고 있다.
고속이면서, 고 정밀이 요구되는 분야에서 유체를 흡입 또는 토출할 때, 압축 에어 펌프 방식을 사용하는 경우가 많다.
하지만, 압축 에어 펌프 방식에서, 흡입 또는 토출을 위해 제어된 공압이 실린지에 적용되어 실린지 내로 유체를 흡입토록 하거나, 실린지 내의 유체를 토출하게 하는데, 공압이 지나는 통로 및 실린지 등에 이미 존재하는 미세 압력과, 밸브 제어 오차로 인한 유체 조절의 정확도가 다소 떨어지는 한계가 있다.
전술한 바와 같이, 고속이면서, 고 정밀이 요구되는 분야에서 유체를 정확하게 제어하기 위한 다양한 시도가 있었고, 지금도 연구 중이다. 이에, 고속이면서, 고 정밀이 요구되는 분야에서 유체를 보다 정확하게 제어하기 위한 방안이 여전히 요구된다 할 것이다.
대한민국 등록특허공보 제0302700(2001.07.05)
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 과제는 공통 버퍼, 토출 버퍼 및 흡입 버퍼의 3차 에어 탱크 구조를 통해 에어 플로우를 형성한 후, 이를 감지한 결과를 토대로 고속 및 정밀로 유체의 흡입 또는 토출을 실행하는 구조의 유체 조절 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 유체 조절 장치는 공압 또는 음압을 생성하는 에어펌프 모터, 상기 공압을 저장하는 토출 버퍼, 상기 음압을 저장하는 흡입 버퍼, 상기 토출버퍼로부터 토출된 공압과 상기 흡입버퍼에 의해 흡입된 음압의 비례분에 해당되는 에어 플로우가 존재하는 공통 버퍼, 상기 공통 버퍼의 에어 플로우를 감지하는 에어 플로우 센서, 상기 에어 플로우 센서의 감지 결과에 따라 연결 중인 실린지의 유체 양을 조절하는 고속 개폐용 밸브 및 상기 에어펌프 모터, 각 버퍼의 밸브 구동 및 상기 에어 플로우 센서의 감지 결과를 토대로 상기 고속 개폐용 밸브의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 공통 버퍼의 압력을 감지하는 압력 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 압력 센서의 감지 결과를 토대로 각 버퍼의 밸브를 선택 및 구동함에 따라, 상기 공통 버퍼의 압력을 조절할 수 있다.
상기 제어부는 상기 공통 버퍼의 압력이 미리 정해진 설정 압력일 때 상기 고속 개폐용 밸브를 열고, 상기 에어 플로우 센서의 감지 결과에 따라 상기 고속 개폐용 밸브를 닫는 제어를 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 실린지의 유체를 토출 또는 상기 실린지로 유체를 흡입하는 것에 따라 상기 설정 압력을 변경할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 공통 버퍼, 토출 버퍼 및 흡입 버퍼의 3차 에어 탱크 구조를 통해 에어 플로우를 형성한 후, 이를 감지한 결과를 토대로 고속 및 정밀로 유체의 흡입 또는 토출을 실행하는 구조의 유체 조절 장치를 제공함으로써, 보다 정확하게 유체의 흡입 또는 토출을 제어할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유체 조절 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 유체 조절 장치를 일 실시 예로 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2의 유체 조절 장치가 동작하는 일례를 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 2의 유체 조절 장치가 동작하는 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 1의 유체 조절 장치를 다른 실시 예로 나타내는 구성도이다.
도 6은 도 2의 유체 조절 장치를 또 다른 실시 예로 나타내는 구성도이다.
도 7은 도 6의 유체 조절 장치가 동작하는 일례를 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 다음과 같이 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유체 조절 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 유체 조절 장치(1)는 공통 버퍼(40), 토출 버퍼(20) 및 흡입 버퍼(30)의 3차 에어 탱크 구조를 통해 에어 플로우를 형성한 후, 이를 감지한 결과를 토대로 고속 및 정밀로 유체의 흡입 또는 토출을 실행하는 구성이다.
구체적으로, 유체 조절 장치(1)는 공압 또는 음압을 생성하는 에어펌프 모터(10), 공압을 저장하는 토출 버퍼(20), 음압을 저장하는 흡입 버퍼(30), 토출 버퍼(20)로부터 토출된 공압과 흡입 버퍼(30)에 의해 흡입된 음압의 비례분에 해당되는 에어 플로우가 존재하는 공통 버퍼(40), 공통 버퍼(40)의 에어 플로우를 감지하는 에어 플로우 센서(50), 에어 플로우 센서(50)의 감지 결과에 따라 연결 중인 실린지의 유체 양을 조절하는 고속 개폐용 밸브(60), 및 에어펌프 모터(10), 각 버퍼의 밸브 구동 및 에어 플로우 센서(50)의 감지 결과를 토대로 고속 개폐용 밸브(60)의 구동을 제어하는 제어부(70)를 포함할 수 있다.
즉, 공통 버퍼(40), 토출 버퍼(20) 및 흡입 버퍼(30)의 3차 에어 탱크 구조를 통해 공통 버퍼(40)의 압력을 고속 및 정밀하게 제어한 후, 공통 버퍼(40)로부터 실린지로 이동되는 에어 플로우를 감지하는 에어 플로우 센서(50)와, 실린지 내의 유체 정밀 유동을 제어하는 고속 개폐용 밸브(60)를 통해 유체 흡입 또는 토출을 실행하는 구조로 되어 있다.
도 2는 도 1의 유체 조절 장치를 일 실시 예로 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조로, 유체 조절 장치(100)는 에어펌프 모터(210), 토출 버퍼(220), 흡입 버퍼(230), 공통 버퍼(240), 에어 플로우 센서(250), 고속 개폐용 밸브(260) 및 제어부(270) 외에, 공통 버퍼(240)의 압력을 감지하는 압력 센서(280)를 더 포함할 수 있다.
제어부(270)는 압력 센서(280)의 감지 결과를 토대로 각 버퍼의 밸브를 선택 및 구동함에 따라, 공통 버퍼(240)의 압력을 조절할 수 있다.
즉, V1은 에어펌프 모터(210)로부터 토출 버퍼(220)로 공압이 입력되도록 하는 밸브이고, V2는 토출 버퍼(220)로부터 공압이 출력되게 하는 밸브이며, V4는 흡입 버퍼(230)로 음압이 입력되게 하는 밸브이고, V3은 흡입 버퍼(230)로부터 음압이 출력되게 하는 밸브이다.
또한, V6은 토출 버퍼(220)의 공압 잔존량이 흡입 버퍼(230)로 바이 패스 혹은 흡입 버퍼(230)의 음압 잔존량이 토출 버퍼(220)로 바이 패스 초기화 하는 과정에 두 버퍼에 잔존하는 에어 량을 제거하는 용도로 활용되는 밸브이다.
V5는 초기화 과정에 토출 버퍼(220), 공통 버퍼(240) 및 흡입 버퍼(230)에 이상이 없으면 이 밸브를 열어서 누수 체크 등의 실시하는 데에 활용되거나, 실린지의 유체 조절 시 개방되는 밸브이다.
고속 개폐용 밸브(260)는 에어 플로우 센서(250)에 설정된 흡입 또는 토출량에 대응되어 열리거나 닫히는 밸브이다.
제어부(270)는 압력 센서(280)의 감지 결과를 토대로 각 버퍼의 밸브를 선택 및 구동함에 따라, 공통 버퍼(240)의 압력을 조절할 수 있다.
또한, 제어부(270)는 공통 버퍼(240)의 압력이 미리 정해진 설정 압력일 때, 고속 개폐용 밸브(260)를 열고, 에어 플로우 센서(250)의 감지 결과에 따라 고속 개폐용 밸브(260)를 닫는 제어를 실시함으로써, 정확히 조절된 압력에 기반하여 유체의 흡입 또는 토출을 정밀 제어하는 것이 가능하다.
도 3은 도 2의 유체 조절 장치(100)가 동작하는 일례를 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 유체 조절 장치(100)의 유체 토출 과정은 유체 조절을 위한 전반적 시스템에 오류 없이 정상 동작할 때(S100), 에어펌프 모터(210)의 공압을 통해 실린지의 유체 조절하는 것으로 설정한다(S102).
이후, 에어펌프 모터(210)의 구동, V1, V2, V4 및 V5가 열리고, V3 및 고속 개폐용 밸브(260)를 닫는 제어를 한다(S104).
이후, 공통 버퍼(240)의 압력을 측정한다(S106).
S106 단계에서 측정된 현재 압력이 미리 정해진 설정 압력 미만인지를 결정한다(S108).
S108 단계에서, 현재 압력이 미리 정해진 설정 압력 미만인 경우, 에어펌프 모터(210)의 정지, V1, V2, V3 및 V4를 닫고(S110), 공통 버퍼(240)의 압력을 다시 측정한다(S112).
S112 단계에서 측정된 압력이 공통 버퍼(240)의 설정 압력과 동일하거나, 동일 범위에 속하는 것으로 결정되면(S114), 유체 조절 장치(100)는 에어 플로우 센서(250)의 감지 결과에 따라 고속 개폐용 밸브(260)의 구동을 제어한다(S116 및 S118).
S112 단계에서 측정된 압력이 공통 버퍼(240)의 설정 압력을 초과하면, 이 초과 분을 압력 오차로 결정한 후 결정된 압력 오차에 대응되게 V3를 열어서 압력을 다시 조절할 수 있다(S122 및 S124).
도 4는 도 2의 유체 조절 장치(100)가 동작하는 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조로, 유체 조절 장치(100)의 유체 흡입 과정은 유체 조절을 위한 전반적 시스템에 오류 없이 정상 동작할 때(S200), 에어펌프 모터(210)의 음압을 통해 실린지의 유체 조절하는 것으로 설정한다(S202).
이후, 에어펌프 모터(210)의 구동, V1, V3, V4 및 V5가 열리고, V2 및 고속 개폐용 밸브(260)를 닫는 제어를 한다(S204).
이후, 공통 버퍼(240)의 압력을 측정한다(S206).
S206 단계에서 측정된 현재 압력이 미리 정해진 설정 압력 미만인지를 결정한다(S208).
S208 단계에서, 현재 압력이 미리 정해진 설정 압력 미만인 경우, 에어펌프 모터(210)의 정지, V1, V2, V3 및 V4를 닫고(S210), 공통 버퍼(240)의 압력을 다시 측정한다(S212).
S212 단계에서 측정된 압력이 공통 버퍼(240)의 설정 압력과 동일하거나, 동일 범위에 속하는 것으로 결정되면(S214), 유체 조절 장치(100)는 에어 플로우 센서(250)의 감지 결과에 따라 고속 개폐용 밸브(260)의 구동을 제어한다(S216 및 S218).
S214 단계에서 측정된 압력이 공통 버퍼(240)의 설정 압력을 초과하면, 이 초과 분을 압력 오차로 결정한 후 결정된 압력 오차에 대응되게 V2를 열어서 압력을 다시 조절할 수 있다(S222 및 S224).
도 5는 도 1의 유체 조절 장치를 다른 실시 예로 나타내는 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 유체 조절 장치(200)는 에어펌프 모터(210), 토출 버퍼(220), 흡입 버퍼(230), 공통 버퍼(240), 에어 플로우 센서(250), 고속 개폐용 밸브(260) 및 제어부(270)를 포함하되, 공통 버퍼(240)의 압력을 측정하는 압력 센서(282) 뿐만 아니라, 토출 버퍼(220)의 압력을 측정하는 압력 센서(281) 및 흡입 버퍼(230)의 압력을 측정하는 압력 센서(283)를 더 추가함으로써, 각 버퍼의 압력을 각각 확인하여 이에 대응되는 밸브 조절도 버퍼별로 독립적으로 실행하는 것이 가능하다.
도 6은 도 2의 유체 조절 장치(300)를 또 다른 실시 예로 나타내는 구성도이고, 도 7은 도 6의 유체 조절 장치(300)가 동작하는 일례를 나타내는 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유체의 토출 및 흡입이 모두 가능한 장치가 아닌, 유체의 토출만을 위한 장치로도 구비될 수 있다. 즉, 유체 토출 장치는 에어펌프 모터(310), 토출 버퍼(320), 공통 버퍼(340), 에어 플로우 센서(350), 고속 개폐용 밸브(360) 및 제어부(370)를 할 수 있으며, 이때 공통 버퍼(340)에 연결되는 V3 밸브는 압력 조절을 위한 별도 구성에 연결될 수 있다.
도 7을 참조하면, 유체 조절 장치(300)의 유체 토출 과정은 유체 조절을 위한 전반적 시스템에 오류 없이 정상 동작할 때(S300), 에어펌프 모터(310)의 공압을 통해 실린지의 유체 조절하는 것으로 설정한다(S302).
이후, 에어펌프 모터(310)의 구동, V1, V2, 및 V5가 열리고, V3 및 고속 개폐용 밸브(360)를 닫는 제어를 한다(S304).
이후, 공통 버퍼(340)의 압력을 측정한다(S306).
S306 단계에서 측정된 현재 압력이 미리 정해진 설정 압력 미만인지를 결정한다(S308).
S308 단계에서, 현재 압력이 미리 정해진 설정 압력 미만인 경우, 에어펌프 모터(310)의 정지, V1, V2 및 V3를 닫고(S310), 공통 버퍼(340)의 압력을 다시 측정한다(S312).
S312 단계에서 측정된 압력이 공통 버퍼(340)의 설정 압력과 동일하거나, 동일 범위에 속하는 것으로 결정되면(S314), 유체 조절 장치(300)는 에어 플로우 센서(350)의 감지 결과에 따라 고속 개폐용 밸브(360)의 구동을 제어한다(S316 및 S318).
S312 단계에서 측정된 압력이 공통 버퍼(340)의 설정 압력을 초과하면, 이 초과 분을 압력 오차로 결정한 후 결정된 압력 오차에 대응되게 V3를 열어서 압력을 다시 조절할 수 있다(S322 및 S324).
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
또한, 본 발명은 공통 버퍼, 토출 버퍼 및 흡입 버퍼의 3차 에어 탱크 구조를 통해 에어 플로우를 형성한 후, 이를 감지한 결과를 토대로 고속 및 정밀로 유체의 흡입 또는 토출을 실행하는 구조의 유체 조절 장치를 제공하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
1: 유체 조절 장치 10: 에어 펌프 모터
20: 토출 버퍼 30: 흡입 버퍼
40: 공통 버퍼 50: 에어 플로우 센서
60: 고속 개폐용 밸브 70: 제어부
100: 유체 조절 장치 110: 에어 펌프 모터
120: 토출 버퍼 130: 흡입 버퍼
140: 공통 버퍼 150: 에어 플로우 센서
160: 고속 개폐용 밸브 170: 제어부
180: 압력 센서 200: 유체 조절 장치
210: 에어 펌프 모터 220: 토출 버퍼
230: 흡입 버퍼 240: 공통 버퍼
250: 에어 플로우 센서 260: 고속 개폐용 밸브
270: 제어부 280: 압력 센서
300: 유체 조절 장치 310: 에어 펌프 모터
320: 토출 버퍼 340: 공통 버퍼
350: 에어 플로우 센서 360: 고속 개폐용 밸브
370: 제어부 380: 압력 센서

Claims (5)

  1. 공압 또는 음압을 생성하는 에어펌프 모터;
    상기 공압을 저장하는 토출 버퍼;
    상기 음압을 저장하는 흡입 버퍼;
    상기 토출버퍼로부터 토출된 공압과 상기 흡입버퍼에 의해 흡입된 음압의 비례분에 해당되는 에어 플로우가 존재하는 공통 버퍼;
    상기 공통 버퍼의 에어 플로우를 감지하는 에어 플로우 센서;
    상기 에어 플로우 센서의 감지 결과에 따라 연결 중인 실린지의 유체 양을 조절하는 고속 개폐용 밸브; 및
    상기 에어펌프 모터, 각 버퍼의 밸브 구동 및 상기 에어 플로우 센서의 감지 결과를 토대로 상기 고속 개폐용 밸브의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 유체 조절 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 공통 버퍼의 압력을 감지하는 압력 센서를 더 포함하는 유체 조절 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력 센서의 감지 결과를 토대로 각 버퍼의 밸브를 선택 및 구동함에 따라, 상기 공통 버퍼의 압력을 조절하는 유체 조절 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공통 버퍼의 압력이 미리 정해진 설정 압력일 때 상기 고속 개폐용 밸브를 열고, 상기 에어 플로우 센서의 감지 결과에 따라 상기 고속 개폐용 밸브를 닫는 유체 조절 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실린지의 유체를 토출 또는 상기 실린지로 유체를 흡입하는 것에 따라 상기 설정 압력을 변경하는 유체 조절 장치.

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