KR102164648B1 - 유압 실린더 동작 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

유압 실린더의 동작 시 피스톤의 위치 확인 및 제어하기 위한 유압 실린더 제어 시스템에서 상기 유압 실린더의 동작을 획득하기 위해 구비되는 유압 실린더 동작 감지 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치는, 상기 유압 실린더를 구성하는 실린더 및 상기 피스톤의 외부를 보호하도록 상기 실린더를 내포하는 원통형으로 형성되는 외피;를 포함하며, 상기 외피는, 측면에 복수개의 관통홀이 형성되고, 내부면에 상기 외피의 중심 축과 동일한 축을 가지는 복수개의 돌출부가 형성되며, 상기 관통홀에 삽입되어 상기 실린더의 상기 외부와 접하여 상기 실린더를 고정하는 복수개의 수직 고정 부재; 및 상기 외피의 내부면과 상기 실린더의 상기 외부와 접하여 상기 실린더를 고정하도록 상기 실린더를 감싸도록 형성되는 복수개의 수평 고정 부재;를 포함하며, 상기 수평 고정 부재는 내부가 빈 원통형으로 형성되고, 측면을 1회전하는 일정 깊이의 고정 홈이 구비되며, 상기 외피의 내부면에 형성되는 상기 돌출부와 결합하여 상기 외피와 상기 실린더 사이를 고정하도록 형성된다.

Description

유압 실린더 동작 감지 장치{Hydraulic cylinder motion detection device}
본 발명은 유압 실린더 동작 감지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압 실린더의 동작 과정에서 피스톤의 위치를 확인하고 제어하기 위한 유압 실린더 제어 시스템에서, 유압 실린더의 동작을 획득하기 위해 구비되는 유압 실린더 동작 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 실린더가 사용될 때에는 통상적으로 동작 위치의 검출을 위한 센서가 실린더의 전/후로 설치되어 실린더의 전/후 동작을 감지하게 되며, LED와 같은 표시 장치를 센서와 연결하여 감지된 실린더의 동작 위치를 사용자에게 알려주거나, 센서와 연결된 데이터 라인이 제어기의 입력 접점으로 입력되어 사용자가 실린더의 동작 위치를 파악할 수 있게 된다.
그러나, 설비 내부에 실린더의 점검이 어려운 부분에 실린더가 설치되는 경우, 실린더의 동작에 이상이 발생하더라도, 실린더의 현재 상태를 정확히 알지 못하며, 점검을 위해 실린더를 분해해야 하는 경우가 발생하게 된다.
이를 방지하기 위해 실린더의 동작 과정에서 피스톤의 위치를 확인하고 외부에서 제어하여 보정함으로써 간단하게 실린더의 상태를 일정하게 유지할 수 있는 제어 시스템이 제공될 수 있으나, 이러한 제어 시스템에서도 실리더 내부의 상태를 정확히 알아야 하며, 이를 위해 다양한 센서를 구비하여 실린더의 상태를 측정하더라도, 실린더의 동작 또는 외부 기계의 진동 등으로 인해 센서에서는 환경적 요인에 인한 노이즈 정보를 함께 측정하기 때문에, 실린더의 상태를 측정하는데 있어서 오차가 발생할 수 있는 문제점이 존재한다.
공개특허공보 제10-2006-0116106호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 피스톤 동작 정보를 획득하고, 그와 동시에 실린더의 동작 정보를 함께 획득함으로써 순수한 피스톤 동작 정보 및 위치 정보를 확인하여 피스톤의 정밀한 제어를 수행할 수 있도록 하기 위한 유압 실린더 동작 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탈부착이 용이한 감지 장치를 이용함으로써 장치의 유지 보수 비용 및 시간을 감소시키며, 유압 실린더의 설치 조건에 따라 다양한 방식으로 감지 장치를 부착함으로써 다양한 작업 환경에 적용될 수 있는 유압 실린더 동작 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치는, 유압 실린더의 동작 시 피스톤의 위치 확인 및 제어를 제어하기 위한 유압 실린더 제어 시스템에서 상기 유압 실린더의 동작 정보를 획득하기 위해 구비되는 유압 실린더 동작 감지 장치에 있어서, 상기 유압 실린더를 구성하는 실린더 및 상기 피스톤의 외부를 보호하도록 상기 실린더를 내포하는 원통형으로 형성되는 외피;를 포함하며, 상기 외피는, 측면에 복수개의 관통홀이 형성되고, 내부면에 상기 외피의 중심 축과 동일한 축을 가지는 복수개의 돌출부가 형성되며, 상기 관통홀에 삽입되어 상기 실린더의 상기 외부와 접하여 상기 실린더를 고정하는 복수개의 수직 고정 부재; 및 상기 외피의 내부면과 상기 실린더의 상기 외부와 접하여 상기 실린더를 고정하도록 상기 실린더를 감싸도록 형성되는 복수개의 수평 고정 부재;를 포함하며, 상기 수평 고정 부재는 내부가 빈 원통형으로 형성되고, 측면을 1회전하는 일정 깊이의 고정 홈이 구비되며, 상기 외피의 내부면에 형성되는 상기 돌출부와 결합하여 상기 외피와 상기 실린더 사이를 고정하도록 형성된다.
상기 피스톤에 결합하도록 형성되어, 상기 피스톤의 위치를 측정한 피스톤 동작 정보를 획득하는 피스톤 동작 측정부; 및 상기 실린더에 결합하도록 형성되어 상기 실린더의 움직임을 측정한 실린더 동작 정보를 획득하는 실린더 동작 측정부;를 더 포함하며, 상기 피스톤 동작 측정부는, 상기 피스톤의 움직임을 측정하기 위해 전자기파를 발생시키거나 제1가속도를 측정하기 위해 복수개의 전자기파 측정 부재 또는 복수개의 제1가속도 측정 부재를 포함하도록 형성되는 피스톤 동작 측정 모듈; 및 상기 피스톤 동작 측정 모듈을 상기 피스톤에 결합시키기 위해 구비되는 피스톤 결합 모듈;을 포함하도록 형성되며, 상기 피스톤 동작 측정 모듈은, 상기 전자기파 측정 부재를 포함하는 경우, 상기 전자기파의 방출 및 획득 시간을 이용하여 상기 피스톤 동작 정보를 획득하며, 상기 제1가속도 측정 부재를 포함하는 경우, 상기 제1가속도인 피스톤 가속도의 변화 시간을 이용하여 상기 피스톤 동작 정보를 획득하고, 상기 피스톤 결합 모듈은, 복수개의 제1자력 부재 또는 복수개의 제1삽입 부재로 형성되고, 상기 제1자력 부재는 자력을 이용하여 상기 피스톤과 결합하도록 형성되며, 상기 제1삽입 부재는, 상기 피스톤에 형성되는 일정 깊이의 천공에 삽입되어 마찰력을 이용하여 상기 피스톤과 결합하도록 형성되고, 상기 전자기파 측정 부재는, 상기 피스톤의 전면에 상기 피스톤 결합 모듈을 이용하여 결합되어 상기 피스톤의 전면이 바라보는 방향으로 상기 전자기파를 방출하고 획득하여 상기 전자기파를 측정하도록 형성되며, 상기 제1가속도 측정 부재는, 상기 피스톤의 전면 또는 측면에 상기 피스톤 결합 모듈을 이용하여 결합되어 상기 피스톤의 전후 운동에서 발생하는 상기 제1가속도를 측정하도록 형성되고, 상기 실린더 동작 측정부는, 상기 실린더의 움직임을 측정하기 위해 제2가속도를 측정하거나 흔들림을 측정하기 위해 복수개의 제2가속도 측정 부재를 포함하도록 형성되는 실린더 동작 측정 모듈; 및 상기 실린더 동작 측정 모듈을 상기 실린더에 결합시키기 위해 구비되는 실린더 결합 모듈;을 포함하도록 형성되며, 상기 실린더 동작 측정 모듈은, 상기 실린더의 내부 또는 외부에 구비되며, 상기 제2가속도인 상기 실린더 가속도의 변화를 측정하여, 상기 실린더 동작 정보를 획득하고, 상기 실린더 결합 모듈은, 복수개의 제2자력 부재, 복수개의 접착 부재 또는 복수개의 제2삽입 부재 중 어느 하나로 형성되며, 상기 제2자력 부재는, 자력을 이용하여 상기 실린더와 결합하도록 형성되며, 상기 제2삽입 부재는, 상기 실린더에 형성되는 일정 깊이의 천공에 삽입되어 마찰력을 이용하여 상기 실린더와 결합하도록 형성되고, 상기 접착 부재는 상기 실린더의 외부에 형성되는 벨크로를 이용하여 접착되며, 상기 실린더 동작 측정 모듈은, 상기 실린더의 내부에 결합되는 경우 상기 제2삽입 부재를 이용하여 결합되고, 상기 실린더의 외부에 결합되는 경우, 상기 제2자력 부재, 상기 접착 부재 또는 상기 제2삽입 부재 중 어느 하나를 이용하여 결합되고, 상기 피스톤 동작 측정부 및 상기 실린더 동작 측정부에서 각각 획득된 상기 피스톤 동작 정보 및 상기 실린더 동작 정보를 처리하여 노이즈가 제거된 상기 유압 실린더 내부에서의 상기 피스톤의 위치를 획득하기 위한 노이즈 처리부;를 더 포함하며, 상기 노이즈 처리부는, 상기 실린더의 외부에 형성되며, 외부로부터 전력을 공급받아 상기 피스톤 동작 측정부 및 상기 실린더 동작 측정부로 상기 전력을 공급하도록 상기 피스톤 동작 측정부 및 상기 실린더 동작 측정부와 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 노이즈 처리부와 전기적으로 연결되어 상기 실린더 내부에 형성되는 제1전력공급단자; 및 상기 제1전력공급단자와 전기적으로 연결되도록 상기 피스톤 외부에 형성되는 제2전력공급단자;를 포함하며, 상기 제1전력공급단자 및 상기 제2전력공급단자는 일정 길이로 형성되고, 상기 제1전력공급단자와 상기제2전력공급단자가 전기적으로 연결되는 동안 획득되는 상기 전력을 저장하기 위한 보조 커패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 피스톤 동작 정보를 획득하고, 그와 동시에 실린더의 동작 정보를 함께 획득함으로써 순수한 피스톤 동작 정보 및 위치 정보를 확인하여 피스톤의 정밀한 제어를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 탈부착이 용이한 감지 장치를 이용함으로써 장치의 유지 보수 비용 및 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 유압 실린더의 설치 조건에 따라 다양한 방식으로 감지 장치를 부착함으로써 다양한 작업 환경에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치의 외부 모습을 나타낸 도이다.
도 2는 도 1의 유압 실린더 동작 감지 장치를 A-B면으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 피스톤 동작 측정부의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 실린더 동작 측정부의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 실린더 동작 측정부와 피스톤 동작 측정부 사이의 전력 공급을 위한 구조를 간단히 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 외피가 유압 실린더에 결합한 상태를 중심축과 평행하게 잘라낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 (a) 외피의 평면도 및 (b) 측면 투시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수평 고정 부재의 (a) 사시도 및 (b) 측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고 "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치의 외부 모습을 나타낸 도이고, 도 2는 도 1의 유압 실린더 동작 감지 장치를 A-B면으로 절단한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 피스톤 동작 측정부의 확대도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 실린더 동작 측정부의 확대도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 실린더 동작 측정부와 피스톤 동작 측정부 사이의 전력 공급을 위한 구조를 간단히 나타낸 도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 외피가 유압 실린더에 결합한 상태를 중심축과 평행하게 잘라낸 단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치 중 (a) 외피의 평면도 및 (b) 측면 투시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수평 고정 부재의 (a) 사시도 및 (b) 측면도이다.
이하에서는 도 1 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 유압 실린더 동작 감지 장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치의 외부 모습을 나타낸 도이다.
본 발명의 유압 실린더 동작 감지 장치(130)는, 유압 실린더의 동작 시 피스톤(110)의 위치를 확인하고 제어하기 위한 유압 실린더 제어 시스템의 일부로 사용될 수 있으며, 이 경우 유압 실린더의 동작 정보를 획득하기 위해 설치될 수 있다.
도 1을 살펴보면, 유압 실린더 동작 감지 장치(130)는, 피스톤(110)이 실린더(120) 내부를 왕복하는 일반적인 유압 실린더(100)에 결합되도록 형성될 수 있다.
본 발명을 보다 상세히 살펴보기 위해 도 1의 A-B 면을 절단한 단면도인 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치(130)는 피스톤(110)에 형성되는 피스톤 동작 측정부(210) 및 실린더(120)에 형성되는 실린더 동작 측정부(220)를 포함하도록 형성된다.
피스톤 동작 측정부(210)는 피스톤(110)에 결합하여 피스톤의 동작 및 위치를 측정하는 피스톤 동작 정보를 획득하도록 형성된다.
이를 위해 피스톤 동작 측정부(210)는 도 3에 도시되는 바와 같이 피스톤 동작 측정 모듈(311) 및 피스톤 결합 모듈(313)을 포함하여 형성될 수 있다.
도 3을 살펴보면, 피스톤 동작 측정부(210)가 일부 이격되어 피스톤(110)과 결합하는 것으로 도시되고 있지만, 이는 설명을 위해 과장되게 표현한 것으로, 실제로는 유압 실린더의 동작에 문제가 발생하지 않도록 이격부분이 존재하지 않도록 결합됨이 자명하다.
피스톤 동작 측정 모듈(311)은, 피스톤(110)의 움직임을 측정하여 피스톤 동작 정보를 획득하기 위해 구비된다. 이때, 피스톤 동작 측정 모듈(311)은 전자기파를 이용하여 피스톤(110)의 움직임을 측정할 수도 있고, 피스톤(110)의 가속도를 이용하여 피스톤(110)의 움직임을 측정할 수도 있다.
피스톤 동작 측정 모듈(311)은 전자기파를 이용하여 피스톤(110)의 움직임을 측정하기 위해 전자기파 측정 부재(311A)를 포함하도록 형성될 수 있다.
전자기파 측정 부재(311A)는 적어도 한 개가 피스톤(110)의 일 면에 결합될 수 있다. 전자기파 측정 부재(311A)는 바람직하게는 도 3에 도시되는 바와 같이 피스톤(110)의 전면에 결합되어 전자기파를 피스톤(110)의 전면이 바라보는 방향(C)으로 방출하고, 돌아오는 전자기파(D)를 획득하도록 형성될 수 있다.
전자기파 측정 부재(311A)는, 전자기파를 C 방향으로 방출하고, 반사되어 D 방향으로 돌아오는 전자기파를 획득한 후, 전자기파가 반사되어 돌아올 때까지 걸린 시간을 측정하여 피스톤(110)의 실린더(120) 내부에서의 현재 위치를 확인할 수 있다.
전자기파 측정 부재(311A)는, 사용자의 설정에 따라 일정 시간 간격으로 반복하여 전자기파를 측정하여 피스톤(110)의 위치를 불연속적으로 획득할 수도 있고, 연속적으로 전자기파를 측정하여 피스톤(110)의 위치를 연속적으로 획득할 수도 있다.
이때, 피스톤(110)의 위치를 연속적으로 획득하기 위해서 전자기파 측정 부재(311A)는, 방출하는 전자기파의 파장을 변경해가면서 송출함으로써 방출한 전자기파와 반사되는 전자기파를 일치시킬 수도 있다.
전자기파 측정 부재(311A)는 복수개가 형성될 수도 있으며, 복수개가 형성되는 경우, 각각의 전자기파 측정 부재(311A)에서 측정한 걸린 시간의 평균을 피스톤 동작 정보로 할 수도 있다.
또, 피스톤 동작 측정 모듈(311)은, 가속도를 이용하여 피스톤(110)의 움직임을 측정하기 위해 제1가속도 측정 부재(311B, 311C)를 포함하도록 형성될 수 있다.
제1가속도 측정 부재(311B, 311C)는, 피스톤(110)의 측면에 결합하여 피스톤(110)의 움직임으로 발생하는 제1가속도를 측정할 수 있다. 제1가속도 측정 부재(311B, 311C)는 피스톤(110)이 실린더(120) 내부로 이동하기 시작할 때, 피스톤(110)이 실린더(120) 내부에서 정지할 때, 피스톤(110)이 실린더(120) 외부로 이동하기 시작할 때, 및 피스톤(110)이 실린더(120) 외부에서 정지할 때를 제1가속도 측정 결과로 구분할 수 있다.
도 3을 이용하여 설명하면, 도 3에서 피스톤(110)이 최초에 실린더(120) 내부로 이동하기 시작하는 경우, 제1가속도는 C방향으로 작용한다. 따라서, 제1가속도 측정 부재(311B, 311C)는 C 방향의 제1가속도가 작용하기 시작한 순간, 피스톤(110)이 이동을 시작한 것으로 판단할 수 있다.
다음으로, 피스톤(110)이 실린더(120) 내부에서 정지하는 경우, 피스톤(110)의 감속을 위해 제1가속도는 D방향으로 작용한다. 따라서, 제1가속도 측정 부재(311B, 311C)는 D 방향의 제1가속도가 0이 되는 순간, 피스톤(110)이 이동을 정지한 것으로 판단할 수 있다.
피스톤(110)이 실린더(120) 외부로 이동하는 경우는 이와 역이 성립하며, 제1가속도 측정 부재(311B, 311C)는, 제1가속도를 측정함으로써, 피스톤 동작 정보를 획득할 수 있다.
하나의 예시를 간단히 설명하면, 제1가속도 측정 부재(311B, 311C)는, 피스톤(110)이 C 방향으로 이동하여 정지하는 경우, C 방향의 제1가속도가 측정되는 시간, C 방향의 제1가속도의 측정이 종료되는 시간, D 방향의 제1가속도가 측정되는 시간 및 D 방향의 제1가속도의 측정이 종료되는 시간을 획득하고, 획득한 시간 및 제1가속도의 크기를 이용하여 등가속 운동 공식과 가속 운동 공식에 적용하여 피스톤이 이동한 거리를 피스톤 동작 정보로 활용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 동작 측정 모듈(311)은, 피스톤(110)과 결합하기 위해 피스톤 결합 모듈(313)을 이용할 수 있으며, 피스톤 결합 모듈(313)은, 제1삽입 부재(313A, 313B) 또는 제1자력 부재(313C)로 형성될 수 있다.
제1삽입 부재(313A, 313B)는, 피스톤(110)에 삽입되어 마찰력을 이용하여 피스톤 동작 측정 모듈(311A, 311B)을 피스톤(110)과 결합하기 위해 형성된다. 제1삽입 부재(313A, 313B)는 피스톤(110)에 일정 깊이로 형성되는 천공에 삽입되며, 일 예로 수나사 형태로 형성될 수 있다.
또, 제1자력 부재(313C)는, 피스톤(110)에 자력을 이용하여 피스톤 동작 측정 모듈(311C)을 피스톤(110)과 결합하기 위해 형성된다. 이러한 부재의 차이는, 유압 실린더(100)의 동작을 방해하지 않기 위해 선택적으로 활용될 수 있으며, 탈부착이 용이한 구조로써 수리 및 설치의 용이성을 보장할 수 있다.
즉, 도 3의 예시에서, 피스톤 동작 측정 모듈(311) 중 피스톤(110)의 전면에 설치되는 전자기파 측정 부재(311A)의 경우에는, 피스톤(110)의 전면이 평평하게 설치되는 것이 바람직하기 때문에 제1삽입 부재(313A)를 이용하여 피스톤(110)의 전면에 결합될 수 있으며, 피스톤(110)의 측면에 결합하는 제1가속도 측정 부재(313B, 313C)는 도 3의 구조에서는 유압 실린더(100)의 동작을 방해하지 않는 위치이기 때문에 선택적으로 제1삽입 부재(313B) 또는 제1자력 부재(313C)를 사용할 수도 있다.
한편, 실린더 동작 측정부(220)는, 실린더(120)에 결합하여 실린더(120)의 움직임을 측정한 실린더 동작 정보를 획득하도록 형성된다. 이는, 유압 실린더(100) 자체의 움직임 또는 외부 진동 등으로 인하여 상술한 피스톤 동작 측정부(210)에서 측정한 결과에 포함된 노이즈를 제거하기 위함이다.
이를 위해 실린더 동작 측정부(220)는, 도 2에 도시되는 바와 같이 실린더(120)의 내부 또는 외부에 선택적으로 형성될 수 있으며, 도 4에 도시되는 바와 같이 실린더 동작 측정 모듈(411) 및 실린더 결합 모듈(413)을 포함하여 형성될 수 있다.
도 4를 살펴보면, 실린더 동작 측정 모듈(411)은, 실린더(411)의 움직임을 측정하여 실린더 동작 정보를 획득하기 위해 구비된다. 이때, 실린더 동작 측정 모듈(311)은 불규칙한 외부 진동 및 유압 실린더(100)의 동작 과정에서 발생하는 움직임을 측정하기 위해 제2가속도 측정 부재로 형성될 수 있다.
제2가속도 측정 부재(411)는, 실린더(120)의 움직임을 측정하기 위해 형성되며, 실린더(120)의 움직임으로 발생하는 제2가속도를 측정할 수 있다. 노이즈로 발생하는 움직임은 일반적으로 불규칙하게 작용하기 때문에 불규칙한 방향 및 세기로 가속도가 생성된다. 제2가속도 측정 부재(411)는 이렇게 발생하는 불규칙한 제2가속도를 3차원으로 획득하여 실린더 동작 정보로 획득할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 동작 측정 모듈(411)은, 실린더(120)와 결합하기 위해 실린더 결합 모듈(413)을 이용할 수 있으며 실린더 결합 모듈(413)은, 제2삽입부재(413A), 제2자력 부재(413B) 접합 부재(413C)로 형성될 수 있다.
제2삽입 부재(413A)는 도 4a에 도시된 바와 같이 실린더(120)에 삽입되어 마찰력을 이용하여 실린더 동작 측정 모듈(411)을 실린더(120)와 결합하기 위해 형성된다. 제2삽입 부재(413A)는 실린더(120)에 일정 깊이로 형성되는 천공에 삽입되며, 일 예로 수나사 형태로 형성될 수 있다.
제2자력 부재(413B)는 도 4b에 도시된 바와 같이 실린더(120)에 자력을 이용하여 실린더 동작 측정 모듈(411)을 결합하기 위해 형성되고, 접착 부재(413C)는 도 4c에 도시된 바와 같이 실린더(120)에 실린더 동작 측정 모듈(411)을 접착하기 위해 형성되며 바람직하게는 벨크로 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 도 4b 및 도 4c는, 본 발명의 제2자력 부재와 접착 부재가 다양한 형태로 실린더(120)와 결합할 수 있다는걸 설명하기 위해 좁은 면적 및 넓은 면적으로 접촉하는 형태를 표현한 것이며, 본 발명의 제2자력 부재가 반드시 좁은 면적에만 선택적으로 결합하는 것은 아니며, 접착 부재가 반드시 넓은 형태로 결합하는 것은 아니다.
이때, 실린더 동작 측정 모듈(411)이 실린더(120) 내부에 결합하도록 형성되는 경우에는, 실린더 동작 측정 모듈(411)은 제2삽입 부재(413A)를 이용하여 실린더(120)와 결합하도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 제2자력 부재(413B) 및 접착부재(413C)는 사용되지 않는다. 이는, 유압 실린더(100) 내부에서 피스톤(110)이 왕복운동을 하는 경우, 돌출된 부분이 존재하면 유압 실린더(100)의 동작을 방해하기 때문이다.
하지만, 본 발명의 도면에는 도시되고 있지 않지만, 실린더 내부에 천공을 생성하고, 생성한 천공 내에 돌출되지 않는 형태로 제2자력 부재 및 접착 부재를 활용하는 경우에는 유압 실린더의 동작을 방해하지 않기 때문에 충분히 본 발명에 포함될 수 있다.
또, 실린더 동작 측정 모듈(411)이 실린더(120) 외부에 결합하도록 형성되는 경우에는 실린더(120) 내부의 피스톤(110)의 동작을 방해하지 않기 때문에, 다양한 형태의 실린더 결합 부재(413)를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치(130)는, 실린더(120) 외부에 노이즈 처리부(도면 미도시)를 더 포함할 수도 있다. 노이즈 처리부는, 피스톤 동작 측정부(210) 및 실린더 동작 측정부(230)와 유선 또는 무선 통신을 이용하여 연결되며, 각각으로부터 피스톤 동작 정보 및 실린더 동작 정보를 획득한다.
노이즈 처리부는 획득한 피스톤 동작 정보에서 실린더 동작 정보를 제외하는 처리를 수행하며, 처리 결과로 노이즈가 제거된 동작 처리 정보를 생성할 수 있으며, 통신 부재를 이용하여 유선 또는 무선 통신을 통해 외부 사용자에게 동작 처리 정보를 제공할 수도 있다.
또, 노이즈 처리부는, 외부로부터 전력을 공급받아 피스톤 동작 측정부(210) 및 실린더 동작 측정부(230)에 전력을 공급하도록 형성될 수 있다.
여기서 실린더 동작 측정부(230)는, 간단한 회로를 통해 노이즈 처리부와 전기적으로 쉽게 연결될 수 있지만, 피스톤 동작 측정부(210)는 피스톤(110)에 설치되기 때문에 전기적으로 쉽게 연결되기 어려운 문제점이 존재한다.
따라서, 이를 해결하기 위해서, 도 5를 참조하면, 본 발명의 유압 실린더 동작 감지 장치(130)는, 실린더(120)의 내부에 형성되는 제1전력공급단자(510)와, 피스톤(110)의 외부에 형성되는 제2전력공급단자(520) 및 제2전력공급단자(520)와 전기 회로로 연결되어 설치되는 보조 커패시터를 더 포함할 수 있다.
도 5를 살펴보면, 실린더(120) 내부면에는 일정 길이로 제1전력공급단자(510)가 형성된다. 제1전력공급단자(510)는, 외부의 노이즈 처리부로부터 전력을 공급받기 위해 회로가 노이즈 처리부와 연결된다.
한편, 피스톤(110)에 형성되는 제2전력공급단자(520)는, 일정 길이로 형성되며, 제1전력공급단자(510)와 접촉할 수 있도록 피스톤(110)의 측면에 형성된다.
도 5에서, 피스톤(110)이 왕복 운동을 하는 거리는 제1전력공급단자(510)의 길이 이내(E) 또는 제1전력공급단자(510)의 길이 이외(F)까지 일 수 있다.
피스톤(110)의 왕복 운동이 제1전력공급단자(510)의 일정 길이 내에서만 이루어진다면, 제2전력공급단자(520)는 항상 제1전력공급단자와 접촉하며, 이를 통해 노이즈 처리부로부터 전력을 일정하게 공급받을 수 있다.
하지만, 피스톤(110)이 제1전력공급단자(510)의 길이를 벗어나는 순간, 접촉이 중단되고, 그와 동시에 전력 공급이 중단되게 되며, 피스톤 동작 측정부(210)로의 전력 공급 역시 중단되게 된다.
따라서, 이를 해소하기 위해 본 발명의 일 실시예에서는 보조 캐퍼시터(530)를 피스톤(110)의 측면에 더 구비하고, 제2전력공급단자(520)와 전기적으로 연결되도록 회로를 구성한다. 이를 통해 보조 캐퍼시터(530)에는 항상 여분의 전력이 존재하게 되고, E 경로에서 F 경로로 피스톤(110)이 벗어나는 순간, 전력이 차단되면, 자연스레 보조 캐퍼시터(530)에서 피스톤 동작 측정부(210)로 전력을 공급함으로써, 피스톤 동작 측정부(210)로의 전력 공급이 중단되지 않도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 실린더 동작 감지 장치(130)는, 도 6에 도시된 단면도와 같이 유압 실린더(100)를 내포하는 원통형태의 외피(610)를 더 포함하도록 형성될 수 있다.
외피(610)는 내부가 비어있는 원통형으로 형성되어, 내부에 유압 실린더(100)가 삽입되고, 유압 실린더(100)을 고정하여 노이즈를 최소화하기 위해 다양한 고정 부재가 포함된다.
외피(610)의 측면에는 복수개의 관통홀(620)이 형성될 수 있다. 복수개의 관통홀(620)은, 수직 고정 부재(621)가 삽입될 수 있는 통로로써 형성되며, 수직 고정 부재(621)는, 관통홀(620)을 통과하여 실린더(120)와 하부면이 접하여 외피(610)에 실린더(120)를 단단히 고정시킬 수 있다. 이를 위해 복수개의 관통홀(620)은 바람직하게는 외피(610)의 중심축을 기준으로 같은 원주 상에서는 균등한 힘이 작용할 수 있도록 동일한 각도로 이격되어 형성될 수 있다.
즉, 동일 원주 상에 3개의 관통홀(620)이 존재한다면, 각각의 관통홀(620) 사이는 120도를 이루도록 형성되며, 4개의 관통홀(620)이 존재한다면, 각각의 관통홀(620) 사이의 각도는 90도로 형성될 수 있다.
또, 수직 고정 부재(621)는, 외부에 나사산이 형성되어 관통홀(620) 내부의 나사산과 맞물리도록 삽입됨으로써, 강한 진동으로 인해 이탈될 수 있는 가능성을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 외피의 내부 형태가 간단히 나타나고 있다. 도 7a는 외피를 중심축과 수직으로 자른 평단면도이며, 도 7b는 외피의 측면 투시도이다.
도 7a 및 도 7b에는 외피(610)의 내부면에 돌출부(710)가 형성된 모습이 도시되고 있다. 돌출부(710)는, 외피(610)의 내부면에 복수개가 형성된다. 돌출부(710)는 바람직하게는 외피(610)의 중심 축과 동일한 축을 가지는 원주가 동일한 높이로 돌출되어 고리 형태로 형성된다.
보다 쉽게 설명하면, 돌출부(710)는 외피(610)의 내부면에 도넛 형태로 형성되며, 도넛의 외부면이 외피(610)와 맞닿은 형태라고 할 수 있다. 따라서, 외피(610)의 내부면에는 중심축과 수직으로 형성되는 고리 형태의 돌출부(710)가 복수개 존재하며, 이는 후술되는 수평 고정 부재(800)를 이용하여 외피(610)와 실린더(120)의 결합을 단단하게 하기 위해 형성된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수평 고정 부재의 (a) 사시도 및 (b) 측면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 수평 고정 부재(800)는, 내부가 비어있는 원통형으로 형성되며, 중심축과 수직인 방향의 원주에 일정한 너비 및 깊이로 홈이 구비되어 실타래와 유사한 형태로 형성된다.
이러한 홈은, 전술된 외피(610)의 내부면에 형성되는 돌출부(710)와 결합하기 위해 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더(120)는, 수평 고정 부재(800)의 비어있는 내부를 관통하도록 형성되며, 수평 고정 부재(800)는, 내부면이 실린더(120)와 접함과 동시에 외부의 홈이 돌출부(710)에 결합됨으로써, 실린더(120)와 외피(610) 사이를 보다 단단하게 수평으로 고정할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
100. 유압 실린더
110. 피스톤
120. 실린더
130. 유압 실린더 동작 감지 장치
210. 피스톤 동작 측정부
220. 실린더 동작 측정부
311. 피스톤 동작 측정 모듈
311A. 전자기파 측정 부재
311B, 311C. 제1가속도 측정 부재
313. 피스톤 결합 모듈
313A, 313B. 제1삽입 부재
313C. 제1자력 부재
411. 실린더 동작 측정 모듈/제2가속도 측정 부재
413. 실린더 결합 모듈
413A. 제2삽입 부재
413B. 제2자력 부재
413C. 접착 부재
510. 제1전력공급단자
520. 제2전력공급단자
530. 보조 커패시터
610. 외피
620. 관통홀
621. 수직 고정 부재
710: 돌출부
800: 수평 고정 부재

Claims (2)

  1. 유압 실린더의 동작 시 피스톤의 위치 확인 및 제어를 제어하기 위한 유압 실린더 제어 시스템에서 상기 유압 실린더의 동작 정보를 획득하기 위해 구비되는 유압 실린더 동작 감지 장치에 있어서,
    상기 유압 실린더를 구성하는 실린더 및 상기 피스톤의 외부를 보호하도록 상기 실린더를 내포하는 원통형으로 형성되는 외피;를 포함하며,
    상기 외피는,
    측면에 복수개의 관통홀이 형성되고, 내부면에 상기 외피의 중심 축과 동일한 축을 가지는 복수개의 돌출부가 형성되며,
    상기 관통홀에 삽입되어 상기 실린더의 상기 외부와 접하여 상기 실린더를 고정하는 복수개의 수직 고정 부재; 및
    상기 외피의 내부면과 상기 실린더의 상기 외부와 접하여 상기 실린더를 고정하도록 상기 실린더를 감싸도록 형성되는 복수개의 수평 고정 부재;를 포함하며,
    상기 수평 고정 부재는 내부가 빈 원통형으로 형성되고, 측면을 1회전하는 일정 깊이의 고정 홈이 구비되며, 상기 외피의 내부면에 형성되는 상기 돌출부와 결합하여 상기 외피와 상기 실린더 사이를 고정하도록 형성되며,
    상기 피스톤에 결합하도록 형성되어, 상기 피스톤의 위치를 측정한 피스톤 동작 정보를 획득하는 피스톤 동작 측정부; 및
    상기 실린더에 결합하도록 형성되어 상기 실린더의 움직임을 측정한 실린더 동작 정보를 획득하는 실린더 동작 측정부;를 더 포함하며,
    상기 피스톤 동작 측정부는,
    상기 피스톤의 움직임을 측정하기 위해 전자기파를 발생시키거나 제1가속도를 측정하기 위해 복수개의 전자기파 측정 부재 또는 복수개의 제1가속도 측정 부재를 포함하도록 형성되는 피스톤 동작 측정 모듈; 및
    상기 피스톤 동작 측정 모듈을 상기 피스톤에 결합시키기 위해 구비되는 피스톤 결합 모듈;을 포함하도록 형성되며,
    상기 피스톤 동작 측정 모듈은,
    상기 전자기파 측정 부재를 포함하는 경우, 상기 전자기파의 방출 및 획득 시간을 이용하여 상기 피스톤 동작 정보를 획득하며,
    상기 제1가속도 측정 부재를 포함하는 경우, 상기 제1가속도인 피스톤 가속도의 변화 시간을 이용하여 상기 피스톤 동작 정보를 획득하고,
    상기 피스톤 결합 모듈은, 복수개의 제1자력 부재 또는 복수개의 제1삽입 부재로 형성되고,
    상기 제1자력 부재는 자력을 이용하여 상기 피스톤과 결합하도록 형성되며, 상기 제1삽입 부재는, 상기 피스톤에 형성되는 일정 깊이의 천공에 삽입되어 마찰력을 이용하여 상기 피스톤과 결합하도록 형성되고,
    상기 전자기파 측정 부재는, 상기 피스톤의 전면에 상기 피스톤 결합 모듈을 이용하여 결합되어 상기 피스톤의 전면이 바라보는 방향으로 상기 전자기파를 방출하고 획득하여 상기 전자기파를 측정하도록 형성되며,
    상기 제1가속도 측정 부재는, 상기 피스톤의 전면 또는 측면에 상기 피스톤 결합 모듈을 이용하여 결합되어 상기 피스톤의 전후 운동에서 발생하는 상기 제1가속도를 측정하도록 형성되고,
    상기 실린더 동작 측정부는,
    상기 실린더의 움직임을 측정하기 위해 제2가속도를 측정하거나 흔들림을 측정하기 위해 복수개의 제2가속도 측정 부재를 포함하도록 형성되는 실린더 동작 측정 모듈; 및
    상기 실린더 동작 측정 모듈을 상기 실린더에 결합시키기 위해 구비되는 실린더 결합 모듈;을 포함하도록 형성되며,
    상기 실린더 동작 측정 모듈은, 상기 실린더의 내부 또는 외부에 구비되며, 상기 제2가속도인 상기 실린더 가속도의 변화를 측정하여, 상기 실린더 동작 정보를 획득하며,
    상기 실린더 결합 모듈은, 복수개의 제2자력 부재, 복수개의 접착 부재 또는 복수개의 제2삽입 부재 중 어느 하나로 형성되며,
    상기 제2자력 부재는, 자력을 이용하여 상기 실린더와 결합하도록 형성되며, 상기 제2삽입 부재는, 상기 실린더에 형성되는 일정 깊이의 천공에 삽입되어 마찰력을 이용하여 상기 실린더와 결합하도록 형성되고, 상기 접착 부재는 상기 실린더의 외부에 형성되는 벨크로를 이용하여 접착되며,
    상기 실린더 동작 측정 모듈은,
    상기 실린더의 내부에 결합되는 경우 상기 제2삽입 부재를 이용하여 결합되고, 상기 실린더의 외부에 결합되는 경우, 상기 제2자력 부재, 상기 접착 부재 또는 상기 제2삽입 부재 중 어느 하나를 이용하여 결합되고,
    상기 피스톤 동작 측정부 및 상기 실린더 동작 측정부에서 각각 획득된 상기 피스톤 동작 정보 및 상기 실린더 동작 정보를 처리하여 노이즈가 제거된 상기 유압 실린더 내부에서의 상기 피스톤의 위치를 획득하기 위한 노이즈 처리부;를 더 포함하며,
    상기 노이즈 처리부는, 상기 실린더의 외부에 형성되며, 외부로부터 전력을 공급받아 상기 피스톤 동작 측정부 및 상기 실린더 동작 측정부로 상기 전력을 공급하도록 상기 피스톤 동작 측정부 및 상기 실린더 동작 측정부와 전기적으로 연결되도록 형성되는 유압 실린더 동작 감지 장치.
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KR1020200090480A KR102164648B1 (ko) 2020-07-21 2020-07-21 유압 실린더 동작 감지 장치

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960000573B1 (ko) * 1992-06-04 1996-01-09 페스토 카게 구동 실린더용 하우징
KR20060116106A (ko) 2005-05-09 2006-11-14 삼성전자주식회사 실린더의 동작 위치를 감지하는 실린더 장치 및 상기실린더 장치를 포함하는 시스템
KR101659797B1 (ko) * 2015-12-15 2016-09-26 하이파워유압 주식회사 유압실린더
KR20170116977A (ko) * 2016-04-12 2017-10-20 엥글 오스트리아 게엠베하 가소화 실린더의 보호 커버

Patent Citations (4)

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