KR20170079822A - 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치 - Google Patents

외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유공압 또는 전동식 직선구동 실린더와 회전구동 실린더장치로서 작업물품이 놓여지는 베이스; 상기 베이스의 상측부에 위치하며 일정 간격을 유지하는 지지프레임; 상기 지지프레임에 의해 양단의 로드셀고정부가 고정 설치되며, 중앙에 로드셀몸체를 구비한 로드셀부재; 및 상기 로드셀몸체에 고정 설치되며, 유공압 또는 전동력에 의해 하측방향 또는 회전방향으로 작동되는 가압로드를 구비하는 직선 또는 회전구동실린더로 구성되며, 상기 로드셀몸체와 상기 로드셀고정부의 사이에 일정부분 절삭된 복수개의 절삭부가 구비되고 상기 절삭부에는 복수개의 스트레인게이지가 고정설치되어 로드셀에 의하여 프레임에 고정 설치되어 작동되는 직선 또는 회전구동실린더와 작업부품과의 사이에 작용하는 작업력을 정밀측정하여 정밀작업이 가능하도록 하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치로서, 로드셀부재의 양단 로드셀고정부가 지지프레임에 고정된 상태에서 로드셀몸체와 함께 직선 또는 회전구동실린더가 공중에 부양 설치되며 상기 로드셀부재가 가압로드의 반력에 의하여 변형이 일어날 때, 상기 변형정도를 스트레인게이지로 정밀측정하여 정밀작업이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치{Cylinder apparatus with fixing flange in which outer force sensing facility embedded}
본 발명은 유공압 또는 전동식 직선구동 실린더와 회전구동 실린더장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외력 측정 기능이 내장된 고정 설치용 플랜지에 의하여 프레임에 고정 설치되어 직선구동 또는 회전구동되는 유공압실린더와 작업부품과의 사이에 작용하는 작업력을 정밀측정하여 정밀 판별작업이 가능하도록 하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치에 관한 것이다.
일반적으로 재료나 부품의 인장력, 압축력, 전단력 등의 성능실험장치는 인장 및 압축실험시 힘의 정밀측정센서로서 로드셀(load cell)이 이용되고 있고, 이러한 로드셀은 감지부의 스트레인 상태를 출력하여 측정 대상물의 인장력, 압축력및 전단력 등의 변형을 측정할 수 있다.
한편, 프레스 작업에는 작업대상이나 사용되는 가공의 종류에 따라 다양한 종류의 프레스 장치가 선택적으로 사용되며, 이러한 프레스 장치는 그 구동방식에 따라 크게 기계식 프레스 장치와 유압식 프레스 장치로 구분된다.
상기 기계식 프레스 장치는 크랭크, 캠, 나사, 래크, 링크 같은 기구를 사용하는 것으로서, 나사나 링크 등의 동력전달기구를 구비한 소형의 프레스 장치가 주로 이용된다.
상기 유압식 프레스 장치는 유압펌프, 유압실린더, 이들을 연결하는 유압배관 및 다양한 종류의 제어밸브를 사용하는 것으로서, 큰 가압력을 발생시키기에 유리하여 중ㆍ대형의 프레스 장치로서 큰 힘을 필요로 하는 작업에 주로 이용된다.
일반적으로, 베어링, 핀축, 오일씰 등과 같은 기계부품을 억지 끼워 맞춤으로 정밀 압입하거나, 정밀 코킹작업을 수행하는 등 큰 힘을 요구하는 작업에는 유압프레스가 사용되고 있다.
그러나, 통상적으로 알려진 바와 같이, 유압 프레스 장치는 구조가 단순하고, 발생하는 힘의 크기, 속도, 방향 등을 쉽게 제어할 수 있으며, 무단변속 및 원격조작이 가능하고, 배관 및 작동유의 분기가 자유로운 장점이 있다.
이와 같은 유압실린더를 이용한 프레스장치에 대한 종래기술로서 국내공개특허 제10-2001-0066574호(공개일자: 2001.07.11.)가 개시되어 있고, 도 1은 상기 종래기술에 따른 로드셀과 리니어 게이지를 병용한 프레스압 판정장치를 도시한 사시도로서, 프레스(10)의 메인 기판에 베어링(2)의 결합 길이를 체크하는 결합 깊이 검출 수단을 구비하고, 동시에 결합 압력을 체크하는 결합 압력 검출 수단을 구비하고 있으며, 상기 결합 깊이 검출 수단은 압입 로드(4)에 결합되어 압입 로드(4)가 유동될때 동시에 유동하여 리니어 게이지(30)의 헤드부(31)를 푸싱함으로써 결합 깊이가 측정되도록 하였다.
상기 종래의 기술은 판형 프레스 기판(10)을 구비하고, 상기 프레스 기판(10)의 일측에는 길이 측정용 센서인 리니어 게이지(30)를 설치하며, 다른 일측에는 베어링 압입 수단인 압입 로드(4)와, 상기 압입 로드(4)에 유압을 제공하는 유압 실린더(20) 및 압력감지 센서인 로드셀(3)을 설치하며, 상기 압입 로드(4)의 일단에 깊이 검출용 플레이트(40)를 결합시켜 압입 로드(4)의 유동에 맞추어 상하로 유동되도록 한다.
상기와 같이 구성되는 종래기술의 동작을 살펴보면 베어링(2)과 상기 베어링(2)을 결합하는 스핀들을 구비하고, 상기 베어링(2)의 상부에는 베어링(2)에 압력을 제공하여 상기 베어링이 스핀들의 돌출부(1)에 결합되도록 하는 압입 로드(4)가 상하 유동을 한다. 이때 유압 실린더(20)의 하강으로 압입 로드(4)가 하강하게 되면 유압 실린더 로드(21)와 압입 로드(4) 사이에 설치되는 로드 셀(3)이 베어링(2)에 걸리는 압력을 체크하게 되며, 상기 압입 로드(4)의 외주연에 설치되는 깊이 검출용 플레이트(40)가 동시에 하강하여 리니어 게이지(30)의 헤드(31)를 누름으로써 베어링(2)이 박히는 깊이를 동시에 체크할 수 있게 된다.
그러나 상기 종래의 기술은 유압실린더에 의해 작동되는 압입로드의 정밀한 위치제어 및 정밀한 가압력제어를 실현하기 위해서 솔레노이드 밸브 등과 같은 고가의 제어기기, 리니어 게이지 및 센서 등이 수반되어야 하므로 비교적 복잡하고 제작비용이 많이 소요되는 단점을 갖고 있다.
KR 10-2001-0066574 A 2001.07.11.
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 정밀한 위치제어 및 정밀한 가압력제어를 실현하기 위하여 로드셀에 의해 고정 프레임에 지지되며, 유공압 또는 전동식 직선구동 실린더의 압력이 작용하는 가압로드가 작업부품에 전달되면 반작용으로 전달되는 반력에 의해 변형되는 로드셀부재의 변화값을 측정하여 로드셀 하중값을 계측하도록 하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 정밀한 위치제어 및 정밀한 가압력제어를 실현하기 위하여 로드셀에 의해 고정 프레임에 지지되며, 유공압 또는 전동식 회전구동실린더에 의한 회전력이 회전로드에 의하여 작업부품에 전달되면 반작용으로 전달되는 반력에 의해 변형되는 로드셀부재의 변화값을 측정하여 로드셀 하중값을 계측하도록 하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 부품의 생산공정 등에서 다수의 동일한 규격의 부품을 신속 정확하게 검사하면서도 실린더장치의 구조를 매우 간단하게 구성하여 제작 비용을 절감할 수 있는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치를 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치는, 베이스; 상기 베이스의 상측부에 위치하며 일정 간격을 유지하는 지지프레임; 상기 지지프레임에 고정 설치되도록 양단에 로드셀고정부와 중앙에 로드셀몸체가 일체로 형성된 로드셀부재; 및 상기 로드셀부재의 상기 로드셀몸체에 고정 설치되며, 유압에 의해 하측방향으로 작동되는 가압로드를 구비하는 직선구동실린더;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명 실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치는 베이스; 상기 베이스의 상측부에 위치하며 일정 간격을 유지하는 지지프레임; 상기 지지프레임에 고정 설치되도록 양단에 로드셀고정부와 중앙에 로드셀몸체가 일체로 형성된 로드셀부재; 및 상기 로드셀부재의 상기 로드셀몸체에 고정 설치되며, 유공압 또는 전동력에 의해 회전구동되는 회전로드를 구비하는 회전구동실린더; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명 실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치에 있어서, 상기 로드셀부재는, 상기 직선구동실린더의 가압로드가 인출되어 작동되도록 중앙부에 로드인출공이 천공되며, 주변에 복수개의 티로드고정홀이 구비된 로드셀몸체; 상기 로드셀몸체의 양측단에 복수개의 고정볼트홀이 천공된 로드셀고정부; 상기 로드셀몸체와 상기 로드셀고정부의 사이에 일정부분 절삭된 복수개의 절삭부; 및 상기 절삭부에 고정설치된 복수개의 스트레인게이지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치에 있어서, 상기 직선구동실린더는, 유압유의 압력에 의해 작용하여 상기 가압로드를 직선운동하도록 내부에 피스톤이 슬라이드 작동되는 실린더파이프; 상기 실린더파이프의 상단을 지지하며 복수개의 결합나사공A가 천공된 상부몸체; 상기 실린더파이프의 하단을 지지하며 복수개의 결합나사공B가 천공되며, 하단부에 로드셀부재가 밀착설치되는 하부몸체; 상기 상부몸체와 상기 하부몸체 및 상기 로드셀부재를 일체로 고정하도록 관통하여 고정하는 복수개의 티로드볼트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치에 있어서, 상기 직선구동실린더는, 상기 하부몸체와 결합되는 로드셀몸체의 로드인출공에는 시일링이 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 지지프레임에 지지되어 작동하는 직선 또는 회전구동실린더의 고정시 고정플랜지를 로드셀부재로 대체함으로써 설치부품의 감소에 따른 구조의 단순화가 가능하며, 실린더장치의 사용시 측정값의 에러확률을 줄이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 로드셀부재의 양단 로드셀고정부가 지지프레임에 고정된 상태에서 로드셀몸체와 함께 직선 또는 회전구동실린더가 공중에 부양 설치되며, 상기 로드셀부재가 가압로드 또는 회전로드의 반력에 의하여 변형이 일어날 때, 상기 변형정도를 스트레인게이지로 정밀측정하여 정밀작업이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 프레스압 판정장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 직선구동 실린더장치의 사시도.
도 3은 도 2의 저면을 보여주는 저면 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치의 분해사시도.
도 5는 본 발명 일실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 직선구동 실린더장치의 작동상태도로서,
a)는 작업물품에 가압로드가 접근하여 가압하기 직전의 상태를 보인 것이고,
b)는 가압로드가 작업물품을 가압한 후 반력에 의해 로드셀이 변형된 상태를 도시한 것임.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 회전구동 실린더장치의 개략구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예로서 직선구동하는 실린더장치에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 직선구동 실린더장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 저면을 보여주는 저면 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명 일실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 직선구동 실린더장치의 작동상태도로서, a)는 작업물품에 가압로드가 접근하여 가압하기 직전의 상태를 보인 것이고, b)는 가압로드가 작업물품을 가압한 후 반력에 의해 로드셀이 변형된 상태를 도시한 것이다.
본 발명 일실시예는 작업물품(500)이 놓이는 베이스(400)로 부터 일정 높이에 위치하는 지지프레임(300)에 가압작용을 하도록 하는 직선구동실린더(100)를 고정 설치함에 있어 로드셀부재(200)를 통하여 상기 지지프레임(300)과 상기 직선구동실린더(100)가 상호 결합되도록 한 것이다.
따라서, 상기 직선구동실린더(100)의 가압로드(110)에 의한 압력이 작업물품(500)에 전달됨과 동시에 반작용으로 발생하는 반력을 측정함으로써 반력에 의해 로드셀에 변형이 일어나면서 상기 로드셀 상에 설치된 스트레인게이지로 반력값을 측정하도록 하는 것으로 프레스장치의 구조를 간단히 구성하면서도 매우 정밀한 측정이 가능하도록 한 것이다.
이와 같은 본 발명 일실시예의 주요 구성은 프레스장치를 이루는 베이스(400), 지지프레임(300), 로드셀부재(200) 및 직선구동실린더(100)로 구성된다.
상기 베이스(400)는 도 5a)에 도시된 바와 같이 실린더장치에 의한 작업시 작업물품(500)이 놓여지는 부분을 지칭한 것으로 취급 작업물품(500)에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기 지지프레임(300)은 본 발명 실린더장치에 의한 작업을 수행하기 위하여 상기 베이스(400)로 부터 일정 간격을 유지하는 실린더장치의 프레임부분으로서 상기 베이스(400)와는 상대적 운동을 하지 않은 일체화된 구조물이다.
즉, 상기 지지프레임(300)은 상기 베이스(400)의 상측부 일정위치에서 정지상태를 유지하도록 하는 것으로 상기 베이스(400)와 일정 간격을 유지하는 일체화된 구조물로서 상기 지지프레임(300)에 직선구동실린더(100)가 설치되어 상기 베이스(400)상에 놓인 작업물품(500)에 압력을 가하도록 하는 것이다.
그런데, 본 발명 실시예에서는 도 5a)에 도시된 바와 같이 상기 지지프레임(300)과 상기 직선구동실린더(100)가 직접 결합되는 것이 아니고 사이에 로드셀부재(200)에 의하여 상호 결합되도록 하였다.
상기 로드셀부재(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 중앙부분의 로드셀몸체(210)와 양측의 로드셀고정부(220) 및 절삭부(230)와 상기 절삭부(230)의 내측에 설치되는 스트레인게이지(240)가 부착 설치되어 구성된다.
상기 로드셀몸체(210)는 상기 직선구동실린더의 가압로드(110)가 인출되어 작동되도록 중앙부에 로드인출공(211)이 천공되어 있으며, 주변에는 복수개의 티로드고정홀(212)이 구비되어 있다.
본 발명 일실시예는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 로드셀몸체(210)에 상기 직선구동실린더(100)가 고정 설치되는 것으로 상기 로드인출공(211)을 통하여 직선구동실린더(100)의 가압로드(110)가 인출되도록 하며, 주변의 티로드고정홀(212)를 통하여 티로드볼트(150)가 직선구동실린더(100)와 르드셀몸체(210)을 일체로 고정하는 것이다.
상기 로드셀고정부(220)는 상기 로드셀몸체(210)의 양측단에 각각 구비되어 있고, 각각 복수개의 고정볼트홀(221)이 천공되어 있으며, 상기 로드셀고정부(220)가 상기 지지프레임(300)의 상부에 올려 얹혀진 상태에서 고정나사(310)로 고정시킨다.
따라서, 상기 직선구동실린더(100)는 상기 로드셀몸체(210)와 결합되어 있고 상기 로드셀몸체(210) 양측부분인 로드셀고정부(220)가 지지프레임(300)에 고정 설치된 상태이므로 결과적으로 상기 직선구동실린더(100)는 상기 로드셀부재(200)에 의해 공중에 부양된 상태로 설치되는 것이다.
한편, 상기 절삭부(230)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 로드셀몸체(210)와 상기 로드셀고정부(220)의 사이에 일정부분 절삭되어 형성된 부분으로서 복수개의 관통공형상으로 이루어져 있다.
즉, 상기 절삭부(230)은 상기 로드셀몸체(210)와 상기 로드셀고정부(220)에 비하여 물리적 강도가 약하도록 형성함으로써 비교적 쉽게 변형이 이루어질 수 있도록 하며, 상기 절삭부(230)에는 변형값을 측정할 수 있는 스트레인게이지(240)가 설치되어 있다.
상기 직선구동실린더(100)는 상기 로드셀부재(200)에 고정 설치되며, 유압 또는 전동력에 의해 하측방향으로 작동되는 가압로드(110)를 구비하고 있다.
상기 직선구동실린더(100)는 가압로드(110), 실린더파이프(120), 상부몸체(130), 하부몸체(140) 및 복수개의 티로드볼트(150)로 구성되어 있다.
상기 직선구동실린더(100)가 유압유에 의해 작동되는 경우 상기 실린더파이프(120)는 유압유의 압력에 의해 작용하여 상기 가압로드(110)를 직선운동하도록 내부에 피스톤이 구비되어 유압에 의한 직선 슬라이드 작동되는 것으로 별도의 유압라인에 의한 유압유의 공급 및 회수가 이루어지도록 유압관로와 연결되어 있다.
또한, 상기 직선구동실린더(100)가 전동력에 의해 작동되는 경우 상기 실린더파이프(120)의 내부에는 전기에너지를 직선운동에너지로 변환하는 리니어모터 또는 구동모터 스크류장치가 내장되어 있다.
상기 상부몸체(130)는 상기 실린더파이프(120)의 상단을 지지하며 복수개의 결합나사공A(131)가 천공되어 있다.
또한, 상기 하부몸체(140)는 상기 실린더파이프(120)의 하단을 지지하며 복수개의 결합나사공B(141)가 천공되며, 하단부에 로드셀부재(200)가 밀착설치되는 부분이다.
상기 티로드볼트(150)는 상기 상부몸체(130)와 상기 하부몸체(140) 및 상기 로드셀부재(200)를 관통하여 일체로 고정하도록 하는 것으로 복수개의 볼트와 이에 체결되는 복수개의 너트(151)에 의하여 견고하게 체결된다.
상기 직선구동실린더(100)의 하부몸체(140)와 결합되는 로드셀몸체(210)의 로드인출공(211)의 사이에는 시일링(160)이 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 일실시예의 작용 효과를 살펴본다.
도 5는 본 발명에 따른 고정프레임에 로드셀이 부착된 프레스장치의 작동상태도로서, a)는 작업물품에 가압로드가 접근하여 가압하기 직전의 상태를 보인 것이고, b)는 가압로드가 작업물품을 가압한 후 반력에 의해 로드셀이 변형된 상태를 도시한 것으로, 첨부도면 도 5a)에 도시된 바와 같이 베이스(400)에 작업물품(500)이 놓여진 상태에서 직선구동실린더(100)에 유압유 또는 전원이 공급되면 직선구동실린더(100)의 가압로드(110)가 하강하면서 상기 작업물품(500)을 가압하게 된다.
이때 상기 직선구동실린더(100)는 상기 로드셀부재(200)에 의해 공중에 부양 설치된 상태이므로 상기 직선구동실린더(100)의 가압로드(110)가 작업물품(500)에 접촉하면서 압력이 작용할 때 작용 반작용의 법칙에 의하여 동일한 크기이고 방향이 반대인 반력이 상기 작업물품(500)으로 부터 가압로드(110)에 작용하게 되는 것이다.
따라서, 상기 가압로드(110)에 의해 전달되는 반력은 직선구동실린더(100)에 전해지며, 상기 직선구동실린더(100)와 고정된 로드셀부재(200)를 통하여 지지프레임(300)에 전달되는 것이다.
그런데 상기 지지프레임(300)은 상기 베이스(400)와 상대적 운동을 하지않는 고정상태이므로 상기 베이스(400)와 고정나사(310)에 의해 일체로 고정된 로드셀고정부(220)는 정지상태를 유지하게 된다.
따라서, 상기 직선구동실린더(100)에 결합되어 반력이 작용하고 있는 로드셀몸체(210)와 고정상태를 유지하고 있는 지지프레임(300)에 고정된 로드셀고정부(220)에는 서로 다른 힘이 작용하게 되며, 따라서 로드셀몸체(210)와 로드셀고정부(220)로 이루어진 로드셀부재(200)는 도 5b)에 도시된 바와 같이 변형이 이루어지게 된다.
즉, 상기 로드셀몸체(210)와 로드셀고정부(220)의 사이에 구비된 절삭부(230)는 물리적 강도가 비교적 약한 부위이므로 상기한 바와 같이 반력이 작용할 경우 가장 변형이 심하게 이루어지는 부위이다.
따라서, 상기 절삭부(230)의 각 부분에는 다수개의 스트레인게이지(240)가 설치되어 있으므로 각 부분의 변형값을 정밀하게 측정하여 정확한 반력값을 산출하도록 하는 것이다.
상기 반력값은 가압로드(110)가 작업부품(500)에 접촉하여 누르는 순간 가압력에 대응하여 작용하는 반력을 측정하며, 이때 로드셀이 변형되는 순간 로드셀의 변형값을 절삭부(230)의 각 부분에 분산 설치된 다수개의 스트레인게이지(240)에 의하여 측정한 후 이를 취합하여 최종적인 반력값을 산출하는 것이다.
상기 스트레인게이지에 의해 측정된 반력값을 최종 산출하는 기술은 일반적인 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명 실시예는 균일한 상태를 유지하여야 하는 다수의 물품을 검사할 경우 평균값에서 벗어난 반력값이 측정되는 물품을 이상이 있는 물품으로 판별할 수 있는 것이다.
따라서, 이와 같은 본 발명에 따른 실시예는 동일한 부품을 압입 작업하는 경우, 특정 부품에서 발생하는 반력이 다른 부품에 비하여 상대적으로 크거나 작은 경우 다른 반력값을 나타내는 부품을 불량으로 판단하여 불량 여부를 판별하도록 하는 것이다.
본 발명은 다른 실시예로서 회전구동하는 실린더장치에도 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 회전구동 실린더장치의 개략구성도이다.
상기 회전구동 실린더장치는 베이스(400)와 상기 베이스의 상측부에 위치하며 일정 간격을 유지하는 지지프레임(300)과 상기 지지프레임에 고정 설치되도록 양단에 로드셀고정부와 중앙에 로드셀몸체가 일체로 형성된 로드셀부재(200) 및 상기 로드셀부재의 상기 로드셀몸체에 고정 설치되며, 유공압 또는 전동력에 의해 회전구동되는 회전로드(111)를 구비하는 회전구동실린더(101)를 포함하여 구성된다.
즉, 작업물품(500)이 놓이는 베이스(400)의 상측에 위치하는 지지프레임(300)에 회전구동실린더(101)를 고정 설치함에 있어 로드셀부재(200)를 통하여 상기 지지프레임(300)과 상기 회전구동실린더(101)가 상호 결합되도록 한 것이다.
따라서, 상기 회전구동실린더(101)의 회전로드(111)에 의한 회전력이 작업물품(500)에 전달됨과 동시에 반작용으로 발생하는 반력을 측정함으로써 반력에 의해 로드셀에 변형이 일어나면서 상기 로드셀 상에 설치된 스트레인게이지로 반력값을 측정하도록 하는 것으로 프레스장치의 구조를 간단히 구성하면서도 매우 정밀한 측정이 가능하도록 한 것이다.
상기 회전구동실린더(101)는 상기 로드셀부재(200)에 고정 설치되며, 유압 또는 전동력에 의해 회전작동되는 회전로드(111)를 구비하고 있다.
따라서, 상기 회전구동실린더(101)의 내부에는 미도시된 유압모터나 전기모터가 내장되어 있다.
즉, 상기 회전구동실린더(101)가 유압유에 의해 작동되는 경우 상기 실린더파이프(120)는 유압유의 압력에 의해 작용하여 상기 회전로드(111)를 회전시키도록 내부에 유압모터가 구비되어 유압에 의한 회전 작동되는 것으로 별도의 유압라인에 의한 유압유의 공급 및 회수가 이루어지도록 유압관로와 연결되어 있다.
또한, 상기 회전구동실린더(101)가 전동력에 의해 작동되는 경우 상기 실린더파이프(120)의 내부에는 전기에너지를 회전운동에너지로 변환하는 구동모터 및 감속장치가 내장되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 다른 실시예의 작용 효과를 살펴본다.
첨부도면 도 6)에 도시된 바와 같이 베이스(400)에 고정되어 있는 작업물품(500)과 상기 작업물품(500)에 상대적으로 회전할 수 있도록 한 회전작업물품(501)이 놓여진 상태에서 회전구동실린더(101)에 유압유 또는 전원이 공급되면 회전구동실린더(101)의 회전로드(111)가 회전하면서 상기 회전작업물품(501)에 회전압력을 가하게 된다.
이때 상기 회전구동실린더(101)는 상기 로드셀부재(200)에 의해 공중에 부양 설치된 상태이므로 상기 회전구동실린더(101)의 회전로드(111)가 회전작업물품(501)에 회전 압력을 작용할 때 작용 반작용의 법칙에 의하여 동일한 크기이고 방향이 반대인 반력이 상기 회전작업물품(501)으로 부터 회전로드(111)에 작용하게 되는 것이다.
상기 회전로드(111)에 의해 전달되는 반력은 회전구동실린더(101)에 전해지며, 상기 회전구동실린더(101)와 고정된 로드셀부재(200)를 통하여 지지프레임(300)에 전달되는 것이다.
따라서, 상기 회전구동실린더(101)에 결합되어 반력이 작용하고 있는 로드셀몸체(210)와 고정상태를 유지하고 있는 지지프레임(300)에 고정된 로드셀고정부(220)에는 서로 다른 힘이 작용하게 되며, 따라서 로드셀몸체(210)와 로드셀고정부(220)로 이루어진 로드셀부재(200)는 변형이 이루어지게 된다.
따라서, 상기 로드셀부재(200)의 각 부분에는 다수개의 스트레인게이지(240)가 설치되어 있으므로 각 부분의 변형값을 정밀하게 측정하여 정확한 반력값을 산출하도록 하는 것이다.
상기 반력값은 회전로드(111)가 작업부품(500)을 회전시키는 순간 회전 가압력에 대응하여 작용하는 반력을 측정하며, 이때 로드셀이 변형되는 순간 로드셀의 변형값을 로드셀부재(200)의 각 부분에 분산 설치된 다수개의 스트레인게이지(240)에 의하여 측정한 후 이를 취합하여 최종적인 반력값을 산출하는 것이다.
상기 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치는 균일한 토오크로 나사를 조이거나 또는 균일한 회전력을 판별할 필요가 있는 경우에 적용할 수 있는 회전구동 실린더장치이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100: 직선구동실린더 101: 회전구동실린더
110: 가압로드 111: 회전로드
120: 실린더파이프
130: 상부몸체 131: 결합나사공A
140: 하부몸체 141: 결합나사공B
150: 티로드볼트 151: 너트
160: 시일링
200: 로드셀부재
210: 로드셀몸체 211: 로드인출공
212: 티로드고정홀
220: 로드셀고정부 221: 고정볼트홀
230: 절삭부 240: 스트레인게이지
300: 지지프레임 310: 고정나사
400: 베이스
500: 작업물품

Claims (5)

  1. 베이스(400);
    상기 베이스(400)의 상측부에 위치하며 일정 간격을 유지하는 지지프레임(300);
    상기 지지프레임(300)에 고정 설치되도록 양단에 로드셀고정부(220)와 중앙에 로드셀몸체(210)가 일체로 형성된 로드셀부재(200); 및
    상기 로드셀부재(200)의 상기 로드셀몸체(210)에 고정 설치되며, 유공압 또는 전동력에 의해 하측방향으로 작동되는 가압로드(110)를 구비하는 직선구동실린더(100);
    를 포함하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치.
  2. 베이스(400);
    상기 베이스의 상측부에 위치하며 일정 간격을 유지하는 지지프레임(300);
    상기 지지프레임에 고정 설치되도록 양단에 로드셀고정부와 중앙에 로드셀몸체가 일체로 형성된 로드셀부재(200); 및
    상기 로드셀부재의 상기 로드셀몸체에 고정 설치되며, 유공압 또는 전동력에 의해 회전구동되는 회전로드(111)를 구비하는 회전구동실린더(101);
    를 포함하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 로드셀부재(200)는,
    상기 직선구동실린더(100)의 가압로드(110)가 인출되어 작동되도록 중앙부에 로드인출공(211)이 천공되며, 주변에 복수개의 티로드고정홀(212)이 구비된 로드셀몸체(210);
    상기 로드셀몸체(210)의 양측단에 복수개의 고정볼트홀(221)이 천공된 로드셀고정부(220);
    상기 로드셀몸체(210)와 상기 로드셀고정부(220)의 사이에 일정부분 절삭된 복수개의 절삭부(230); 및
    상기 절삭부(230)에 고정설치된 복수개의 스트레인게이지(240);
    를 포함하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 직선구동실린더(100)는,
    유압유의 압력에 의해 작용하여 상기 가압로드(110)를 직선운동하도록 내부에 피스톤이 슬라이드 작동되는 실린더파이프(120);
    상기 실린더파이프(120)의 상단을 지지하며 복수개의 결합나사공A(131)가 천공된 상부몸체(130);
    상기 실린더파이프(120)의 하단을 지지하며 복수개의 결합나사공B(141)가 천공되며, 하단부에 로드셀부재(200)가 밀착설치되는 하부몸체(140);
    상기 상부몸체(130)와 상기 하부몸체(140) 및 상기 로드셀부재(200)를 일체로 고정하도록 관통하여 고정하는 복수개의 티로드볼트(150);
    를 포함하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 직선구동실린더(100)는,
    상기 하부몸체(140)와 결합되는 로드셀몸체(210)의 로드인출공(211)에는 시일링(160)이 설치된 것을 특징으로 하는 외력 측정 기능이 내장된 고정설치용 플랜지를 구비한 실린더장치.
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