KR20230011253A - 원통형 부재의 직경 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 부재의 직경 측정 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 과제는 대형의 원통형 부재나 구조물의 직경을 보다 정확하고 안정적으로 측정하는데 있다.
일례로, 상부에 기립된 원통형 부재를 지지하는 바텀 플레이트; 상기 바텀 플레이트 상에 수직하게 설치되고, 구동축을 따라 상하 방향으로 이동하는 수직 구동부; 상기 수직 구동부를 따라 상하 방향으로 위치 이동하고, 상기 바텀 플레이트 상에 기립된 원통형 부재의 측부를 가압하여 고정하는 원통형 부재 고정부; 및 상기 수직 구동부를 따라 상하 방향으로 이동하여 위치 이동하고, 상기 원통형 부재 고정부에 의해 기립 상태로 고정된 원통형 부재의 양측을 향해 수평 방향으로 이동하되, 원통형 부재의 직경을 측정하기 위한 수형 이동 거리를 측정하는 직경 측정부를 포함하는 원통형 부재의 직경 측정 장치를 개시한다.

Description

원통형 부재의 직경 측정 장치{DEVICE FOR MEASURING DIAMETER OF CYLINDRICAL OBJECT}

본 발명의 실시예는 원통형 부재의 직경 측정 장치에 관한 것이다.

그라비어 인쇄(gravure printing)는 그라비어 실린더(gravure cylinder)의 오목하게 파진 부분에 잉크를 채워 인쇄 롤러(impression roller)로 압력을 주어 찍어내는 방식이다. 그라비어 인쇄에서는 그라비어 실린더와 인쇄 기재에 균일한 압력을 제공하기 위해서는 인쇄 롤러의 직경이 균일하게 형성되는 것 또한 중요한 요소라 할 수 있다. 산업 현장에서는 이러한 이유 등으로 인쇄 롤러와 같이 원통형 부재에 대한 직경을 측정해야 하는 경우가 많이 있다.

원통형 부재가 소형인 경우에는 보통 마이크로미터(micrometer), 버니어 캘리퍼스(vernier calipers) 등을 이용하여 구조물의 내경 및 외경을 정확하게 수행할 수 있다.

그러나, 대형의 원통형 부재의 외경 또는 내경을 측정하는 것은 쉽지 않다. 일반적으로 실린더 구조물의 크기 가 커질수록 측정 장비의 크기 역시 길어져야 하기 때문이며, 이를 위해 다수의 유닛을 상호 조립함으로써 실린 더 구조물의 길이에 맞추는데, 이러한 경우 측정의 정확성이 다소 저하될 우려가 있다.

이에 3차원 측정 방법이 사용될 수 있을 것이나. 이의 경우 측정 과정을 셋업(setup)해야 하고, 데이터를 후처리해야 하는 절차 상의 번거로움이 있다. 아울러 직관적인 측정값의 확인이 어렵다는 한계가 있다.

이에, 소형뿐만 아니라 대형의 원통형 부재와 같은 구조물의 직경을 보다 보다 정확하고 안정적으로 측정할 수 있는 직경 측정 장치의 개발이 필요하다.

등록특허공보 제10-1961992호(등록일자: 2019년03월19일)

본 발명의 실시예는, 대형의 원통형 부재나 구조물의 직경을 보다 정확하고 안정적으로 측정할 수 있는 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재의 직경 측정 장치는, 상부에 기립된 원통형 부재를 지지하는 바텀 플레이트; 상기 바텀 플레이트 상에 수직하게 설치되고, 구동축을 따라 상하 방향으로 이동하는 수직 구동부; 상기 수직 구동부를 따라 상하 방향으로 위치 이동하고, 상기 바텀 플레이트 상에 기립된 원통형 부재의 측부를 가압하여 고정하는 원통형 부재 고정부; 및 상기 수직 구동부를 따라 상하 방향으로 이동하여 위치 이동하고, 상기 원통형 부재 고정부에 의해 기립 상태로 고정된 원통형 부재의 양측을 향해 수평 방향으로 이동하되, 원통형 부재의 직경을 측정하기 위한 수형 이동 거리를 측정하는 직경 측정부를 포함한다.

또한, 상기 바텀 플레이트 상에 회전 가능하게 설치되고, 상부를 향해 볼록하게 돌출된 돌출부가 형성된 원통형 부재 거치 턴 테이블을 더 포함하고, 상기 원통형 부재 거치 턴 테이블은, 상기 돌출부가 기립된 원통형 부재의 오목한 일측면에 삽입되어 원통형 부재를 고정하되 원통형 부재의 회전에 따라 회전할 수 있다.

또한, 상기 수직 구동부는, 상기 바텀 플레이트 상에 수직하게 설치되고, 외면에 제1 스크류가 형성된 제1 구동축; 상기 바텀 플레이트 상에 수직하게 설치되고, 외면에 제2 스크류가 형성된 제2 구동축; 상기 원통형 부재 고정부를 상기 제1 구동축에 연결시키고, 상기 제1 구동축의 회전 시 상기 제1 스크류를 따라 상기 원통형 부재 고정부를 상하 방향으로 이동시키는 제1 기어 부재; 상기 직경 측정부를 상기 제2 구동축에 연결시키고, 상기 제2 구동축의 회전 시 상기 제2 스크류를 따라 상기 직경 측정부를 상하 방향으로 이동시키는 제2 기어 부재; 상기 제1 구동축의 일측 단부에 연결되고, 상기 제1 구동축을 양방향으로 회전시켜 상기 원통형 부재 고정부를 상하 방향으로 위치 이동시키는 제1 모터; 상기 제2 구동축의 일측 단부에 연결되고, 상기 제2 구동축을 양방향으로 회전시켜 상기 직경 측정부를 상하 방향으로 위치 이동시키는 제2 모터; 및 상기 제1 모터와 상기 제2 모터에 각각 구동제어신호를 인가하여 상기 원통형 부재 고정부와 상기 직경 측정부의 상하 방향에 대한 위치 이동을 각각 제어하는 제1 모터 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 원통형 부재 고정부는, 원통형으로 형성되고, 일측이 원통형 부재의 측부에 밀착되어 원통형 부재를 고정하는 고정용 클램프; 상기 고정용 클램프의 길이 방향과 동일 선상에서 연장되도록 일측이 상기 고정용 클램프의 타측과 연결된 회전축; 상기 회전축의 타측에 연결되어 상기 고정용 클램프의 하강 및 회전 동작을 각각의 수행하기 위한 제3 모터; 및 상기 제3 모터에 구동제어신호를 인가하여 상기 고정용 클램프를 통해 원통형 부재가 회전되도록 제어하는 제2 모터 제어부를 포함하고, 상기 회전축은, 상기 제3 모터에 의해 길이 연장되도록 회전 동작하여 상기 고정용 클램프를 하강시키는 제1 회전축; 및 상기 제1 회전축의 내부에 설치되되 상기 제1 회전축과 물리적으로 분리된 상태로 설치되고, 상기 제3 모터에 의해 길이 연장 없이 회전 동작만 수행하여 상기 고정용 클램프를 회전시키는 제2 회전축을 포함하고, 상기 원통형 부재 고정부는, 상기 고정용 클램프의 하강 동작 시 상기 제3 모터와 상기 제1 회전축 간을 연결하고, 상기 고정용 클램프의 회전 동작 시 상기 제3 모터와 상기 제2 회전축 간을 연결하도록 상기 제3 모터와 상기 제1 회전축 사이, 및 상기 제3 모터와 상기 제2 회전축 사이 간의 물리적 연결을 각각 스위칭하는 스위칭 커넥터 장치부를 더 포함하고, 상기 제2 모터 제어부는, 상기 고정용 클램프의 하강 동작을 위해 상기 스위칭 커넥터 장치부에 제1 스위칭제어신호를 출력하여 상기 제3 모터와 상기 제1 회전축 간이 연결되도록 하고, 상기 고정용 클램프의 회전 동작을 위해 상기 스위칭 커넥터 장치부에 제2 스위칭제어신호를 출력하여 상기 제3 모터와 상기 제2 회전축 간이 연결되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 원통형 부재 고정부는, 상기 고정용 클램프가 원통형 부재에 접촉 시 상기 고정용 클램프에 가해지는 압력 값을 측정하고, 측정된 압력 값이 미리 설정된 기준 압력 값에 도달하면 상기 고정용 클램프의 하강이 제한되도록 상기 제2 모터 제어부에 구동제한신호를 출력하는 압력 센서부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 원통형 부재 고정부는, 원통형 부재의 상면과 대응하는 위치에 원통형 부재의 상면과의 거리를 측정하고, 측정된 거리 센싱 값을 상기 제2 모터 제어부로 전송하는 거리 센서부를 더 포함하고, 상기 제2 모터 제어부는, 상기 거리 센싱 값이 미리 설정된 기준 거리 값 이하가 되면 상기 제1 스위칭제어신호를 출력하고, 상기 압력 센서부로부터 상기 구동제한신호를 수신하면 상기 제1 스위칭제어신호의 출력을 중지하여 상기 고정용 클램프의 하강을 제한할 수 있다.

또한, 상기 고정용 클램프는, 단부가 라운드지게 형성되고, 라운드진 단부가 원통형 부재의 오목한 타측면에 삽입되어 원통형 부재를 고정할 수 있다.

또한, 상기 직경 측정부는, 상기 수직 구동부에 연결된 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 양측에 각각 설치된 에어 실린더; 상기 에어 실린더와 각각 연결된 에어 탱크; 상기 에어 탱크와 상기 에어 실린더 간에 각각 설치되어 온/오프제어신호에 따라 상기 에어 탱크에서 상기 에어 실린더로 공기 압력을 전달하는 솔레노이드 밸브; 및 상기 에어 실린더의 구동에 의해 원통형 부재를 향해 수평 이동하고, 원통형 부재의 직경을 계산하기 위한 수평 이동 거리를 각각 측정하는 리니어 스케일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 직경 측정부는, 상기 리니어 스케일의 원점 간 상호 이격 거리에서 상기 리니어 스케일의 각 수평 이동 거리를 감산하여 원통형 부재의 직경 값으로 제공하는 직경 계산부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 대형의 원통형 부재나 구조물의 직경을 보다 정확하고 안정적으로 측정할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재의 직경 측정 장치의 외관 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재 고정부의 상하 수직 이동을 위한 수직 구동부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직경 측정부의 상하 수직 이동을 위한 수직 구동부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재 고정부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 커넥터 장치부의 회전축의 연결 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재 고정부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 직경 측정부의 구성을 나타낸 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재의 직경 측정 장치의 외관 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재 고정부의 상하 수직 이동을 위한 수직 구동부의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직경 측정부의 상하 수직 이동을 위한 수직 구동부의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재 고정부의 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 커넥터 장치부의 회전축의 연결 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 다른 원통형 부재 고정부의 동작을 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 직경 측정부의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 부재의 직경 측정 장치(1000)는 바텀 플레이트(100), 원통형 부재 거치 턴 테이블(200), 수직 구동부(300), 원통형 부재 고정부(400) 및 직경 측정부(500) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 추가적으로 메인 컨트롤 박스와 디스플레이를 구비하여, 직경 측정 장치(1000)의 전체적인 전원, 구동에 대한 제어와 직경 측정 값과 구동 정보를 표시할 수 있다.

상기 바텀 플레이트(100)는, 상부에 기립된 원통형 부재(10)를 지지하며, 직경 측정 장치(1000)의 전체적인 부품이 설치되도록 지지하는 역할을 할 수 있다.

상기 원통형 부재 거치 턴 테이블(200)은, 바텀 플레이트(100) 상에 회전 가능하게 설치되고, 대략 원반 형태로 이루어진 기재 상에 상부를 향해 볼록하게 돌출된 돌출부가 형성될 수 있다. 좀 더 구체적으로 원통형 부재 거치 턴 테이블(200)은, 돌출부가 기립된 원통형 부재의 오목한 일측면에 삽입되어 원통형 부재(10)를 고정하되 원통형 부재(10)의 회전에 따라 회전하도록 구성될 수 있다. 원통형 부재 거치 턴 테이블(200)의 돌출부는 측면이 아래를 향해 경사져 그 단면이 대략 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다. 원통형 부재 거치 턴 테이블(200)의 회전을 위하여 원반 형태의 기재와 바텀 플레이트(100) 사이에 베어링 구성이 적용되거나, 돌출부의 내부와 바텀 플레이트(100) 간에 회전축이 적용되어 360도 회전이 가능하도록 구성될 수 있으나, 본 실시예에서는 이러한 회전 구성으로만 한정하는 것이 아니라 다양한 회전 구성 또는 부재 또는 장치로의 변경이 가능하다.

상기 수직 구동부(300)는, 바텀 플레이트(100) 상에 수직하게 설치되고, 구동축을 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 이를 위해 수직 구동부(300)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1 구동축(310), 제2 구동축(320), 제1 기어 부재(330), 제2 기어 부재(340), 제1 모터(350), 제2 모터(360) 및 모터 제어부(370) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 구동축(310)은, 바텀 플레이트(100) 상에 수직하게 설치되고, 외면에 제1 스크류가 형성될 수 있다. 여기서 제1 스크류는, 후술하는 제1 기어 부재(330)와 결합되어 제1 구동축(310)의 회전 시 제1 스크류를 따라 제1 기어 부재(330)를 제1 구동축(310)의 상부 또는 하부 방향으로 이동시킬 수 있으며, 이때, 제1 기어 부재(330)는 바텀 플레이트(100)의 수직 방향으로 제1 구동축(310)과 나란히 설치된 제1 레일과도 연결되어 있어, 제1 레일에 의해 지지된 상태로 제1 구동축(310)의 회전 방향에 따라서 상하방향으로 이동할 수 있다.

상기 제2 구동축(320)은, 바텀 플레이트(100) 상에 수직하게 설치되고, 제2 스크류가 형성될 수 있다. 여기서 제2 스크류는, 후술하는 제2 기어 부재(340)와 결합되어 제2 구동축(320)의 회전 시 제2 스크류를 따라 제2 기어 부재(340)를 제2 구동축(320)의 상부 또는 하부 방향으로 이동할 수 있으며, 이때, 제2 기어 부재(340)는 바텀 플레이트(100)의 수직 방향으로 제2 구동축(320)과 나란히 설치된 제2 레일과도 연결되어 있어, 제2 레일에 의해 지지된 상태로 제2 구동축(320)의 회전 방향에 따라서 상하방향으로 이동할 수 있다.

상기 제1 기어 부재(330)는, 원통형 부재 고정부(400)를 제1 구동축(310)에 연결시키고, 제1 구동축(310)의 회전 시 제1 스크류를 따라 원통형 부재 고정부(400)를 제1 구동축(310)의 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 제1 기어 부재(330)는 제1 구동축(310)과 연결되어 제1 구동축(310)의 회전 시 제1 스크류를 따라 제1 구동축(310)의 상부 또는 하부 방향으로 이동할 수 있으며, 이때, 제1 기어 부재(330)는 바텀 플레이트(100)의 수직 방향으로 제1 구동축(310)과 나란히 설치된 제1 레일과도 연결되어 있기 때문에 제1 레일에 의해 지지된 상태로 제1 구동축(310)의 회전 방향에 따라서 상하방향으로 이동할 수 있다.

상기 제2 기어 부재(340)는, 직경 측정부(500)를 제2 구동축(320)에 연결시키고, 제2 구동축(320)의 회전 시 제2 스크류를 따라 직경 측정부(500)를 제2 구동축(320)의 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 제2 기어 부재(340)는 제2 구동축(320)과 연결되어 제2 구동축(320)의 회전 시 제2 스크류를 따라 제2 구동축(320)의 상부 또는 하부 방향으로 이동할 수 있으며, 이때, 제2 기어 부재(340)는 바텀 플레이트(100)의 수직 방향으로 제2 구동축(320)과 나란히 설치된 제2 레일과도 연결되어 있어, 제2 레일에 의해 지지된 상태로 제2 구동축(320)의 회전 방향에 따라서 상하방향으로 이동할 수 있다.

상기 제1 모터(350)는, 제1 구동축(310)의 일측 단부(상단부)에 연결되고, 제1 구동축(310)을 양방향으로 회전시켜 원통형 부재 고정부(400)를 상하 방향으로 위치 이동시킬 수 있다. 이러한 제1 모터(350)는 서보 모터를 적용할 수 있으나, 본 실시예에서는 제1 모터(350)의 구체적인 구성에 대하여 한정하는 것은 아니며, 양방향으로 회전이 가능한 소형 모터이면 적용 가능하다.

상기 제2 모터(360)는, 제2 구동축(320)의 일측 단부(상단부)에 연결되고, 제2 구동축(320)을 양방향으로 회전시켜 직경 측정부(500)를 상하 방향으로 위치 이동시킬 수 있다. 이러한 제2 모터(360)는 서보 모터를 적용할 수 있으나, 본 실시예에서는 제2 모터(360)의 구체적인 구성에 대하여 한정하는 것은 아니며, 양방향으로 회전이 가능한 소형 모터이면 적용 가능하다.

상기 모터 제어부(370)는, 제1 모터(350)와 제2 모터(360)에 각각 구동제어신호를 인가하여 원통형 부재 고정부(400)와 직경 측정부(500)의 상하 방향에 대한 위치 이동을 제어할 수 있다. 모터 제어부(370)는 메인 컨트롤 박스를 통해 전원이 인가되어 구동이 개시되면 미리 설계된 구동제어신호를 각각 인가하여 원통형 부재 고정부(400)가 기립되어 있는 원통형 부재(10)의 일측부 상에 밀착되도록 제1 모터(350)의 구동을 제어하고, 원통형 부재(10)의 고정이 완료된 상태에서 직경 측정부(500)가 원통형 부재(10)의 직경 측정 위치(높이)로 이동하도록 제2 모터(360)의 구동을 제어할 수 있으며, 제2 모터(360)의 경우 여러 위치(높이)에서 측정이 가능하도록 원통형 부재(10)의 길이에 따라 측정 위치를 나누어 측정이 이루어질 수 있도록 제2 모터(360)를 여러 번 제어할 수도 있다.

상기 원통형 부재 고정부(400)는, 수직 구동부(300)를 따라 상하 방향으로 이동하여 위치 이동하고, 상기 바텀 플레이트 상에 기립된 원통형 부재(10)의 측부를 눌러 고정시킬 수 있다.

이를 위해 원통형 부재 고정부(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 고정용 클램프(410), 회전축(420), 제3 모터(430), 제2 모터 제어부(440), 압력 센서부(450), 스위칭 커넥터 장치부(460) 및 거리 센서부(470) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 고정용 클램프(410)는, 대략 원통형으로 형성되고, 일측이 원통형 부재의 측부에 밀착되어 원통형 부재(10)를 고정시킬 수 있다. 이러한 고정용 클램프(410)는, 단부인 헤드 부분이 라운드지게 형성되고, 라운드진 단부가 원통형 부재의 오목한 타측면에 삽입되어 원통형 부재(10)를 고정할 수 있다. 고정용 클램프(410)의 헤드 부분은 거치 턴 테이블(200)의 돌출부과 유사하게 측면이 아래를 향해 경사져 그 단면이 대략 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 고정용 클램프(410)는 원통형 부재(10)의 측부에 밀착 고정된 상태에서 제3 모터(430)에 의해 회전함에 따라 원통형 부재(10)를 회전시킬 수 있다. 이때, 원통형 부재 거치 턴 테이블(200) 상에 기립된 원통형 부재(10)의 길이 방향에 따른 축이 회전축이 되며, 회전 시 원통형 부재 거치 턴 테이블(200)도 함께 회전함으로써 원통형 부재(10)의 회전이 용이해지도록 돕는다.

상기 회전축(420)은, 고정용 클램프(410)의 길이 방향과 동일 선상에서 연장되도록 그 일측이 고정용 클램프(410)의 타측과 연결될 수 있으며, 타측이 제3 모터(430)에 연결됨에 따라 제3 모터(430)의 구동 방향에 따라 고정용 클램프(410)의 양방향 회전(360도)이 가능하도록 한다.

상기 회전축(420)은, 도 6에 도시된 바와 같이 제3 모터(430)에 의해 길이 연장되도록 회전 동작하여 고정용 클램프를 하강시키는 제1 회전축(421), 및 제1 회전축(421)의 내부에 설치되되 제1 회전축(421)과 물리적으로 분리된 상태로 설치되고, 제3 모터(430)에 의해 길이 연장 없이 회전 동작만 수행하여 고정용 클램프(410)를 회전만 시키는 제2 회전축(422)을 포함할 수 있다. 이러한 제1 회전축(421)과 제2 회전축(422)은 스크류 형성 여부에 대한 구성적 차이가 있으며, 제1 회전축(421)은 회전에 의한 길이 연장을 위하여 스크류가 형성되나, 제2 회전축(422)은 오직 회전만 가능하도록 구성되어야 하므로 스크류가 형성되어 있지 않은 차이가 있다. 이러한 제1 회전축(421)과 제2 회전축(422)은 후술하는 스위칭 커넥터 장치부(460)에 의해 제3 모터(430)와의 물리적 연결이 스위칭될 수 있으며, 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.

상기 제3 모터(430)는, 회전축(420)의 타측에 연결되어 회전축(420)을 통해 회전시키며 고정용 클램프(410)를 하강시킬 수 있다. 이러한 제3 모터(430)는 서보 모터를 적용할 수 있으나, 본 실시예에서는 제3 모터(430)의 구체적인 구성에 대하여 한정하는 것은 아니며, 양방향으로 회전이 가능한 소형 모터이면 적용 가능하다.

상기 제2 모터 제어부(440)는, 제3 모터(430)에 구동제어신호를 인가하여 고정용 클램프(410)를 통해 원통형 부재(10)가 회전(360도 회전 가능)되도록 제어할 수 있다. 이러한 제2 모터 제어부(440)는 원통형 부재(10)의 원형 둘레 중 다양한 지점에 대한 직경을 측정할 수 있도록 원통형 부재(10)와 원통형 부재 거치 턴 테이블(200)에 의해 고정된 원통형 부재(10)를 축을 따라 회전시킬 수 있도록 한다.

상기 압력 센서부(450)는, 고정용 클램프(410)가 하강하여 원통형 부재(10)와의 밀착에 의해 고정용 클램프(410)에 가해지는 압력 값을 측정하고, 측정된 압력 값이 미리 설정된 기준 압력 값에 도달하면 제2 모터 제어부(440)로 구동제한신호를 출력하여 제3 모터(430)의 구동을 제한함으로써, 원통형 부재 고정부(400)의 하강을 제한할 수 있다.

상기 제3 모터(430)의 경우 제2 모터 제어부(440)에 의해 고정용 클램프(410)를 승하강시키도록 동작하지만, 고정용 클램프(410)가 원통형 부재(10)를 충분히 가압하여 원통형 부재(10)와 밀착되면 더 이상 고정용 클램프(410)를 하강시킬 필요가 없다. 이에 따라 제2 모터 제어부(440)는, 압력 센서부(450)로부터 구동제한신호를 수신하여 제3 모터(430)의 불필요한 구동과 고장을 방지하며, 원통형 부재(10)와 밀착되어 있는 고정용 클램프(410)의 하강 동작을 멈추는 스토퍼(stopper)의 역할을 수행할 수 있다.

상기 스위칭 커넥터 장치부(460)는, 고정용 클램프(410)의 하강 동작 시 제3 모터(430)와 제1 회전축(421) 간을 연결하고, 고정용 클램프(420)의 회전 동작 시 제3 모터(430)와 제2 회전축(422) 간을 연결하도록 제3 모터(430)와 제1 회전축(421) 사이, 및 제3 모터(430)와 제2 회전축(422) 사이 간의 물리적 연결을 각각 스위칭할 수 있다. 이러한 스위칭 커넥터 장치부(460)는 제3 모터(430)와 제1 회전축(421) 간의 물리적 연결 및 분리를 위한 제1 기계 스위치 구동부(A)와, 제3 모터(430)와 제2 회전축(422) 간의 물리적 연결 및 분리를 위한 제2 기계 스위치 구동부(B)를 포함할 수 있으며, 제1 모터 제어부(440)으로부터 제1 스위칭제어신호를 수신하는 경우 제1 기계 스위치 구동부(A)가 동작하여 제3 모터(430)와 제1 회전축(421) 간을 물리적으로 연결하고, 제2 스위칭제어신호를 수신하는 경우 제2 기계 스위치 구동부(B)가 동작하여 제3 모터(430)와 제2 회전축(422) 간을 물리적으로 연결할 수 있다.

한편, 제2 모터 제어부(440)는, 고정용 클램프(410)의 하강 동작을 위해 스위칭 커넥터 장치부(460)에 제1 스위칭제어신호를 출력하여 제3 모터(430)와 제1 회전축(421) 간이 연결되도록 하고, 고정용 클램프(410)의 회전 동작을 위해 스위칭 커넥터 장치부(460)에 제2 스위칭제어신호를 출력하여 제3 모터(430)와 제2 회전축(422) 간이 연결되도록 제어할 수 있다. 이러한 제2 모터 제어부(440)의 제1 스위칭제어신호와 제2 스위칭제어신호의 출력 제어는 후술하는 거리 센서부(470)를 통한 원통형 부재 고정부(400)와 원통형 부재(10) 간의 거리를 측정하여 원통형 부재 고정부(400)가 원통형 부재(10)의 일정 거리 이내로 근접하면 제1 스위칭제어신호부터 출력할 수 있으며, 이때 수직 구동부(300)의 수직 하강 동작은 정지되어 미세한 하강 동작이 이루어질 수 있다.

상기 거리 센서부(470)는, 도 7에 도시된 바와 같이 원통형 부재(10)의 상면과 대응하는 위치에 원통형 부재(10)의 상면과의 거리를 측정하고, 측정된 거리 센싱 값(d)을 제2 모터 제어부(440)로 전송할 수 있으며, 상술한 바와 같이 거리 센싱 값(d)은 지속적으로 수직 구동부(300)에 전송되어 해당 값이 일정 거리 범위나 특정 값에 만족하는 경우 수직 구동부(300)의 수직 하강 동작이 정지될 수 있다.

상기 제2 모터 제어부(440)는, 거리 센싱 값(d)이 미리 설정된 기준 거리 값 이하가 되면 제3 모터(430)로 제1 스위칭제어신호를 출력하고, 압력 센서부(450)로부터 구동제한신호를 수신하면 제1 스위칭제어신호의 출력을 중지하여 고정용 클램프(410)의 하강을 제한할 수 있다. 이러한 경우, 고정형 클램프(410)가 원통형 부재(10)에 밀착된 것으로 판단하는 경우이며, 필요에 따라 제2 모터 제어부(440)는 제2 스위칭제어신호를 출력하여 원통형 부재(10)에 밀착된 고정형 클램프(410)를 회전 동작만 수행하도록 제어함으로써 원통형 부재(10)가 회전되도록 한다.

상기 직경 측정부(500)는, 수직 구동부(300)를 따라 상하 방향으로 이동하여 위치 이동하고, 원통형 부재 고정부(400)에 의해 기립 상태로 고정된 원통형 부재(10)의 양측을 향해 수평 방향으로 이동하되, 원통형 부재(10)의 직경을 측정하기 위한 수평 이동 거리를 측정할 수 있다.

이를 위해 직경 측정부(500)는 도 7에 도시된 바와 같이 베이스 프레임(510), 에어 실린더(520), 에어 탱크(530), 솔레노이드 밸브(540), 리니어 스케일(550) 및 직경 계산부(560) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 베이스 프레임(510)은 수직 구동부(300)의 제2 기어 부재(340)(또는 제2 기어 부재(340)와 연결되는 제2 레일)에 연결될 수 있다. 이러한 베이스 프레임(510)은 도 7에 도시된 바와 같이 대략 L 형태의 프레임 구조물일 수 있으나, 본 실시예에서는 이와 같은 형태로 베이스 프레임(510)의 형상을 한정하는 것은 아니며, 다양한 구조와 형상으로 변경 가능하다.

상기 에어 실린더(520)는 베이스 프레임(510)의 양측에 각각 설치되어 상호 마주보도록 배치될 수 있다. 이러한 에어 실린더(520)는 한 쌍으로 이루어질 수 있으며, 베이스 프레임(510)의 양측에 배치되어 베이스 프레임(510)의 중심부를 향해 길이가 연장되거나, 축소되는 방향으로 구동할 수 있다. 본 실시예에 따른 에어 실린더(520)는 부하가 큰 대상을 상대로 동작하는 것이 아니므로, 저압의 소형 에어 실린더를 적용하는 것이 적절하다.

상기 에어 탱크(530)는 에어 실린더(520)와 각각의 노즐을 통해 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 에어 탱크(530)는 도시된 형태로만 제작되는 것이 아니라, 다양한 타입(가령 수직 형태로 세워져 있는 원통, 박스 형태 등)으로 제작될 수 있음은 물론이다.

상기 솔레노이드 밸브(540)는, 에어 탱크(530)와 에어 실린더(530) 간에 각각 설치되어 온/오프제어신호에 따라 에어 탱크(530)에서 에어 실린더(520)로 공기 압력을 전달하거나, 차단할 수 있다. 솔레노이드 밸브(540)는 메인 컨트롤 박스에 의해 제어되며, 제1 모터(350), 제2 모터(360) 및 제3 모터(430)의 구동이 완료된 후 작동함으로써, 직경 측정이 시작될 수 있도록 한다.

상기 리니어 스케일(550)(ex. RGH34)은, 에어 실린더(520)의 구동에 의해 원통형 부재(10)를 향해 각각 수평 이동하고, 원통형 부재(10)의 직경을 계산하기 위한 수평 이동 거리를 각각 측정할 수 있다. 즉, 리니어 스케일(550)은 측정이 시작되면 에어 실린더(520)에 의해 원점에서 중앙에 배치되는 원통형 부재(10)를 향해 수평 이동하면서 그 수평 이동 거리에 대한 측정 데이터를 생성할 수 있다.

상기 직경 계산부(560)는, 리니어 스케일(550)의 원점 간 상호 이격 거리에서 리니어 스케일(550)의 각 수평 이동 거리를 감산하여 원통형 부재(10)의 직경 값으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 리니어 스케일(550) 각각이 원점에서의 상호 이격 거리가 A라고 하고, 수평 이동하여 각각 B를 이동하였다고 가정하면, 원통형 부재(10)의 직경 C는 A-2B의 방식으로 계산될 수 있다.

상기 직경 측정부(500)의 동작 방법에 대하여 설명하면, 2.0bar 정도의 공압으로 1차 세팅한 후, 0.1 내지 0.2bar로 공압을 낮추어 솔레노이드 밸브(540)를 제어함으로써 에어 탱크(530)에서 에어 실린더(520)로 공압이 전달된다. 이에 딸, 베이스 프레임(510)의 좌우에 배치된 에어 실린더(520)가 전진함으로써 측정 대상인 원통형 부재(10)에 각각 밀착된다. 이때, 리니어 스케일(550)은 에어 실린더(550)의 수평 이동 거리 값을 측정 데이터로 읽어와 직경 계산부(560)로 전송한다. 직경 계산부(560)는 에어 실린더(550)의 수평 이동에 따른 측정 데이터(리니어 스케일 측정 데이터)를 수신하고, 에어 실린더(520)의 원점 이격 거리 값에서 측정 데이터에 따른 거리 값을 감산하여 결과 값을 도출하고, 결과 값을 직경의 단위로 환산하여 디스플레이를 통해 원통형 부재(10)에 대한 직경 측정 값을 출력할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 원통형 부재의 직경 측정 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1000: 원통형 부재 직경 측정 장치
100: 바텀 플레이트
200: 원통형 부재 거치 턴 테이블
300: 수직 구동부
310: 제1 구동축
320: 제2 구동축
330: 제1 기어 부재
340: 제2 기어 부재
350: 제1 모터
360: 제2 모터
370: 모터 제어부
400: 원통형 부재 고정부
410: 고정용 클램프
420: 회전축
421: 제1 회전축
422: 제2 회전축
430: 제3 모터
440: 제2 모터 제어부
450: 압력 센서부
460: 스위칭 커넥터 장치부
470: 거리 센서부
500: 직경 측정부
510: 베이스 프레임
520: 에어 실린더
530: 에어 탱크
540: 솔레노이드 밸브
550: 리니어 스케일
560: 직경 계산부
10: 원통형 부재

Claims (3)

1. 상부에 기립된 원통형 부재를 지지하는 바텀 플레이트;
   상기 바텀 플레이트 상에 수직하게 설치되고, 구동축을 따라 상하 방향으로 이동하는 수직 구동부;
   상기 수직 구동부를 따라 상하 방향으로 위치 이동하고, 상기 바텀 플레이트 상에 기립된 원통형 부재의 측부를 가압하여 고정하는 원통형 부재 고정부; 및
   상기 수직 구동부를 따라 상하 방향으로 이동하여 위치 이동하고, 상기 원통형 부재 고정부에 의해 기립 상태로 고정된 원통형 부재의 양측을 향해 수평 방향으로 이동하되, 원통형 부재의 직경을 측정하기 위한 수형 이동 거리를 측정하는 직경 측정부를 포함하고,
   상기 원통형 부재 고정부는,
   원통형으로 형성되고, 일측이 원통형 부재의 측부에 밀착되어 원통형 부재를 고정하는 고정용 클램프;
   상기 고정용 클램프의 길이 방향과 동일 선상에서 연장되도록 일측이 상기 고정용 클램프의 타측과 연결된 회전축;
   상기 회전축의 타측에 연결되어 상기 고정용 클램프의 하강 및 회전 동작을 각각의 수행하기 위한 제3 모터; 및
   상기 제3 모터에 구동제어신호를 인가하여 상기 고정용 클램프를 통해 원통형 부재가 회전되도록 제어하는 제2 모터 제어부를 포함하고,
   상기 원통형 부재 고정부는,
   상기 고정용 클램프가 원통형 부재에 접촉 시 상기 고정용 클램프에 가해지는 압력 값을 측정하고, 측정된 압력 값이 미리 설정된 기준 압력 값에 도달하면 상기 고정용 클램프의 하강이 제한되도록 상기 제2 모터 제어부에 구동제한신호를 출력하는 압력 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 부재의 직경 측정 장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 회전축은,
   상기 제3 모터에 의해 길이 연장되도록 회전 동작하여 상기 고정용 클램프를 하강시키는 제1 회전축; 및
   상기 제1 회전축의 내부에 설치되되 상기 제1 회전축과 물리적으로 분리된 상태로 설치되고, 상기 제3 모터에 의해 길이 연장 없이 회전 동작만 수행하여 상기 고정용 클램프를 회전시키는 제2 회전축을 포함하고,
   상기 원통형 부재 고정부는,
   상기 고정용 클램프의 하강 동작 시 상기 제3 모터와 상기 제1 회전축 간을 연결하고, 상기 고정용 클램프의 회전 동작 시 상기 제3 모터와 상기 제2 회전축 간을 연결하도록 상기 제3 모터와 상기 제1 회전축 사이, 및 상기 제3 모터와 상기 제2 회전축 사이 간의 물리적 연결을 각각 스위칭하는 스위칭 커넥터 장치부를 더 포함하고,
   상기 제2 모터 제어부는,
   상기 고정용 클램프의 하강 동작을 위해 상기 스위칭 커넥터 장치부에 제1 스위칭제어신호를 출력하여 상기 제3 모터와 상기 제1 회전축 간이 연결되도록 하고, 상기 고정용 클램프의 회전 동작을 위해 상기 스위칭 커넥터 장치부에 제2 스위칭제어신호를 출력하여 상기 제3 모터와 상기 제2 회전축 간이 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원통형 부재의 직경 측정 장치.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 원통형 부재 고정부는,
   원통형 부재의 상면과 대응하는 위치에 원통형 부재의 상면과의 거리를 측정하고, 측정된 거리 센싱 값을 상기 제2 모터 제어부로 전송하는 거리 센서부를 더 포함하고,
   상기 제2 모터 제어부는,
   상기 거리 센싱 값이 미리 설정된 기준 거리 값 이하가 되면 상기 제1 스위칭제어신호를 출력하고, 상기 압력 센서부로부터 상기 구동제한신호를 수신하면 상기 제1 스위칭제어신호의 출력을 중지하여 상기 고정용 클램프의 하강을 제한하는 것을 특징으로 하는 원통형 부재의 직경 측정 장치.
   

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