KR100317841B1 - 전자저울용로드셀및플랫폼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자저울용 로드셀 및 플랫폼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피계량물이 위치하는 판체(10)로 구성되는 플랫폼 상판의 4면 또는 각 모서리부분에 감지편(20)을 일체로 부설하여 여기에 스트레인게이지(S1∼S8)들을 최적상태로 장착하여 감지회로를 구성함으로써 전자저울의 높이를 최소화하고, 편하중에 대한 보정이 가능한 플랫폼용 초박형 로드셀을 특징으로 하며, 계량 반복성 개선, 측하중에 대한 계량오차 최소화, 플랫폼 저울의 높이를 최소화 하기 위해 받침부재(40)와 고정부재(50) 및 볼(60)과 걸이부재(80)들로 저울의 바닥판(70)에 설치하여 계량성능이 개선된 초박형 전자저울용 플랫폼을 제공하는 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 상술한 바와 같이 본 발명에서 창출된 초박형 전자저울용 로드셀 및 플랫폼은 전자저울의 높이 및 크기를 초소화하며, 부품 및 조립공수와 제조원가 절감이 이루어지면서 오차 0.025% 이내로 정확도가 우수한 특징을 가지고 있어 설치공간이 제한되거나 이동이 잦은 곳에서의 계량, 계측분야에서 그 응용효과가 기대되는 것이다.

Description

전자저울용 로드셀 및 플랫폼

본 발명은 전자저울용 로드셀 및 플랫폼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무게의 정확한 계량이 가능하고 그 두께를 최대한 축소할 수 있으므로 플랫폼형 전자저울 등의 전체크기를 최소화시켜 주는 초박형의 로드셀 및 플랫폼에 관한 것이다.

일반적으로, 무게를 계량하는 전자저울 등에 사용되는 로드셀은 외력에 의해 비례적으로 변하는 탄성체와 이를 전기적인 신호로 바꾸어주는 스트레인게이지 (Strain gauge)를 이용한 하중감지센서로서, 상업용 전자저울에서부터 산업용 대용량 전자식 계량기에 이르기까지 각종 산업분야의 공정제어, 자동화분야에서 핵심적인 역할을 수행하고 있다.

도 1은 종래의 로드셀을 사용한 전자저울의 일예를 보인 것으로서, 이 전자저울은 본체(1)내에 직육면체 형상으로 된 하나의 로드셀(2)을 그 일단은 상기 본체내의 바닥면에 착설된 고정대(3)에 착설하고, 타단의 상면에는 지지대(4)를 매개로 받침판(5)을 착설하며, 이 받침판의 상면에는 계량판(6)을 착설하여된 것이다.

따라서, 계량대상의 물품을 계량판(6)위에 올려놓으면 그 하중이 본체(1)의 바닥면과 격리되어 있는 로드셀(2)의 타단부에 가해지게 되므로 이 로드셀의 중간부분이 하중에 비례하여 변형 즉 휘어지게 되는데, 이때 그 변형량을 스트레인게이지가 전기적인 신호로 바꾸어 주고 이 신호를 전기적인 장치에 의해 수치화시켜 출력함에 따라 물품의 무게가 계량되는 것이다.

그러나, 이와 같은 로드셀(2)은 그 두께(t)에 비례하여 저울 본체(1)의 높이 (h)가 상당히 높아지게 됨은 물론 하중이 가해지게 되는 로드셀(2)의 타단부 위치가 계량중심에 위치하게 설치되어야 정밀측정이 가능하기 때문에 결국 저울전체가 커지게 되며, 이에 따라 사용공간을 많이 점유하게 되고 중량이 무겁게 되어 사용 및 관리가 매우 번거롭고 불편하게 되는 등의 결점이 있었다.

또한, 로드셀(2)의 크기에 비례하는 재료의 낭비는 물론 상대적으로 가격이 비싸게 되었고, 또 설치를 위한 부품 및 조립공수가 많아 제조원가도 상승되고 생산성도 저하되는 등의 단점도 있었다.

그리고, 중량이 무거운 물품의 계량을 위한 저울의 경우에는 수개의 로드셀 (2)을 설치해야 되는데, 이 경우 각 로드셀(2)의 설치위치나 높낮이 등에 약간의 편차가 있어도 무게를 정확하게 계량할 수 없게 되는 등 많은 문제점들이 있었다.

또, 계량판위의 물품이 놓이는 위치에 따라 굽힘 및 비틀림 모멘트가 발생하여 1개의 로드셀을 사용할 경우 이를 보상하기 위하여 로드셀을 후가공 하여야 되고 계량판을 크게 하는데 제한이 있으며, 수개의 로드셀을 설치할 경우도 계량판 위의 하중위치에 따라 생기는 로드셀간의 출력차이를 전기적인 방법을 이용하여 보정해야 되는 등의 문제점들도 있었다.

본 발명은 종래의 이러한 문제점들을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은전자저울의 사용과 관리가 간편 용이하게 되며, 제조원가의 절감과 생산성이 향상되고 사용공간이 제한된 장소나 이동이 잦은 곳에서의 계량을 편리하게 할 수 있는 전자저울용 로드셀 및 플랫폼을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 계량판위에서의 하중의 위치 변화에 따른 계량오차의 보정이 가능하여 항상 무게를 정확히 계량하게 되는 로드셀을 제공함에 있다.

본 발명의 이러한 목적들은, 그 두께가 최소화되게 함과 동시에 단일판체에 여러개의 감지편이 일체로 부설되게 한 로드셀을 제공함으로써 달성되는데, 이 로드셀은 탄성강판체로되며, 상기 감지편은 판체의 양쪽 중간부 또는 각 모서리부에 일체로 부설된다.

상기 감지편은 판체의 일부분을 길이방향으로 절개하여 일단부만 판체에 연결되게 부설되는 것이며, 이 연결부분의 양측과 이 연결부분으로부터 일정간격으로 격리된 부위의 양측에는 스트레인이 최대로 발생할 수 있도록 각각 만곡요입홈을 형성하여 폭이 좁은 감지부가 설치되게 하고, 이들 감지부의 저면에는 스트레인 게이지를 각각 고정설치 한다.

그리고, 판체를 전자저울내에 설치할 때에는 상기 감지편들의 외단부만 저울내의 바닥판에 고정되는 상태가 되게 착설하고, 다른 부분은 바닥판과 격리되어 있게 하며, 이 판체의 상부에 계량판을 착설하므로 전자저울 전체의 두께, 즉 크기를 최소화 할 수 있게 되며, 또 무게의 계량을 위해 계량판위에 물품을 올려놓으면 그 하중이 판체의 전체에 가해지게 되어, 각 감지편들의 감지부가 휘어지게 되므로 이에 따른 변형량을 스트레인 게이지가 감지하여 무게를 계량하게 되는 것이다.

한편, 상기의 감지편에 부착되는 스트레인 게이지들은 하중이 가해졌을 때 최대 변형률을 가지며 전기적으로는 최적의 상태로 휘스톤 브릿지를 구성함으로써, 측하중 및 편하중에 의한 측정오차를 전자적인 방법으로 보정할 수 있도록 구성되어 있을 뿐만 아니라, 기계가공의 오차나 스트레인 게이지의 취부과정에서 발생될 수 있는 공정오차로 부터 발생할 수 있는 측정오차도 감지부를 미세하게 기계적으로 조정하여 보정할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 플랫폼형 전자저울의 일예를 보인 측단면도,

도 2는 본 발명 실시예에 의한 전자저울용 로드셀 및 플랫폼의 사시도,

도 3은 동 확대측면도,

도 4는 동 일부발췌 확대 분리사시도,

도 5는 동 결합상태 확대 측단면도,

도 6a는 동 감지부의 저면을 보인 사시도,

도 6b는 본 발명 로드셀에 부착되는 스트레인 게이지 부착상태도,

도 6c는 동 스트레인 게이지의 배열을 나타내는 휘스톤브릿지 회로도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 판체의 사시도,

도 8a∼d는 본 발명의 각기 다른 실시예에 의한 감지편을 보인 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 판체 11ː 절개부

20 : 감지편 21,21' : 요입홈

22,22' : 감지부 40 : 받침부재

50 : 고정부재 44,51 : 볼홈

60 : 볼 80 : 걸이부재

S1∼S8 : 스트레인 게이지

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면부호중 (10)은 탄성강판으로 되는 로드셀 판체이며, 이 판체의 각모서리부분에는 절개부(11)에 의해 감지편(20)들이 일단부만 연결되게 일체로 착설되어 있다.

상기 각 감지편(20)들은 그 외단이 판체(10)의 외단보다 짧게 하여 안쪽에 위치되게 하고, 상기 연결부분과 이 연결부분으로부터 일정간격으로 격리된 위치에는 각각 양측에 서로 마주하게 형성되는 만곡요입홈(21)(21')들에 의해 이들 홈 사이에 각각 폭이 좁은 감지부(22)(22')들이 형성된다.

그리고, 상기 각 감지부(22)(22')들의 저면 중앙에는 도 6a~c에서와 같이 스트레인 게이지(30,30' : S1∼S8)들이 고정설치된다.

또한, 상기 각 감지부(22)(22')들 사이의 중간부분에는 관통구(23)가 형성되고, 외단부측에는 나사공(24)들이 설치된다.

이와 같이 구성되는 로드셀 판체(10)는, 도 3 및 도 5에서와 같이 각 감지편 (20)들의 외단부만 받침부재(40)와 고정부재(50) 및 볼(60)을 사용하여 저울의 바닥판(70)에 고정되고 다른 부분은 격리되며, 상기 각 감지편들의 외단측에는 걸이부재(80)들을 착설하여 판체(10)가 이탈되지 않게 한다.

상기 받침부재(40)는 감지편(20)보다 길이가 짧은 판체로 되며, 외단측 상면에 돌출된 받침돌부(41)에는 감지편(20)의 외단부에 형성된 나사공(24)들과 일치하는 나사체결공(42)들이 형성되고, 상기 감지편(20)에 형성된 관통구(23)내에 위치하게 내단측 중간 상면에 고정된 받침편(43)의 저면 중간에는 볼홈(44)이 요입 형성되며, 그 내단측으로는 나사체결공(45)이 수직 관통하게 형성된다.

상기 고정부재(50)는 판체로 되며, 그 외단측 중간에는 상기 받침편(43) 저면에 설치된 볼 홈(44)과 대응하는 볼홈(51)이 형성되고, 중앙부에는 상기 받침편의 나사체결공(45)과 일치하게 나사체결공(52)이 형성되며, 내단측의 양측에는 나사공들이 각각 형성되어 있다.

상기 걸이부재(80)는 판체로 되며, 외단부에는 나사공(82)이 형성되고 내단부에는 상기 받침부재(40)의 외단을 걸어주는 걸이턱(81)이 상향 연장된다.

따라서, 판체(10)를 바닥판(70)에 설치할 때에는, 먼저 고정부재(50)를 나사로 바닥판(70)에 착설하고, 볼홈(51)에 볼(60)을 놓은 다음, 이 볼(60)의 상부가 볼홈(44)에 결합되게 받침부재(40)를 재치하여 서로 일치하게 되는 나사체결공 (42)(52)들에 나사를 체결하여 볼(60)을 고정시켜 주므로, 상부에 판체(10)를 설치할 때 볼(60)이 임의로 이탈되지 않게 한다.

이러한 방법으로 상기 받침부재(40) 및 고정부재(50)들을 필요한 위치에 각각 고정시킨 다음 그 위에 판체(10)를 얹고, 이 판체에 부설된 각 감지편(20)들에 형성된 관통구(23)에는 받침부재(40)의 받침편(43)이 삽입되게 함과 동시에 받침돌부(41)에는 상기 감지편의 외단부를 얹어 서로 일치하게 정렬되는 나사공(24)과 나사체결공(42)들에 나사를 체결하여 고정시켜 준다.

이렇게 하면, 도 3 및 도 5에서와 같이 판체(10)의 각 감지편(20)들의 외단부가 받침부재(40)의 받침돌부(41)위에 얹혀진 상태로 고정되면서 볼(60)에 의해 고정부재(50)로 부터 일정한 간격을 두고 격리되게 설치된다.

다음에는, 각 감지편(20)들의 외단보다 조금 외측으로 나오게 되는 받침부재 (40)의 외단이 걸이턱(81)에 걸어지게 걸이부재(80)를 바닥판(70)에 각각 나사로 고정착설하여 준 다음 나사체결공(45)(52)에 체결되어 있는 나사들은 분리시켜 준다.

이렇게 하면, 상기 각 감지편들의 외단은 판체(10)의 다른 부분 외단보다 안쪽에 위치하기 때문에, 즉 길이가 짧기 때문에 받침부재(40)의 외단을 상향이탈되지 않게 걸어주고 있는 걸이부재(80)의 내측단면에, 판체(10)의 각 모서리 부분의 외단 측면이 받쳐지게 되므로, 결국 상기 판체는 바닥판(70)에 이탈되지 않게 설치되는 것이며, 그 위에 계량판을 착설하면 되는 것이다.

한편, 상기의 실시예에서는 감지편(20)이 판체(10)의 모서리부분에 형성되는 것을 그 예로 설명하였으나, 도 7에서와 같이 각 측면의 중간에 형성할 수 있음은 물론이다.

한편, 도 8a∼d는 본 발명 실시예에 의한 감지편(20)에 감지부(22)(22')들을 형성하기 위한 요입홈(21)(21')들의 각기 다른 예를 보인 것이다.

즉, 상기 요입홈들은 여러 가지 형상으로 요입 형성하여도 되며, 경우에 따라서는 요입홈을 형성하지 않아도 된다.

이와 같이 판체(10)가 설치되면, 볼홈(44)(51)들은 그 깊이가 얕은 반면 그 직경은 볼(60)의 직경보다 조금 크기 때문에, 볼(60)의 직경과 볼홈(44)(51)들의 깊이의 차이만큼 도 5에서 보는 바와 같이 받침편(43)의 저면과 고정부재(50)의 상면 사이에 간격이 유지되므로, 이 간격의 범위만큼 판체(10)가 상·하로 유동될 수 있어 이 범위내에서 계량대상 물품의 계량범위를 설정할 수 있게 되며, 또 볼(60)과 볼홈(44)(51)들의 직경의 차이 범위내에서 판체(10)가 수평으로 유동하게 되므로 계량대상물품을 올려놓을 때 측 방향으로 충격을 받아 수평으로 유동되어도 볼 (60)의 작용에 의해 신속히 중심을 유지하게 된다.

또한, 사용할 때 계량판위에 계량대상 물품을 올려놓게 되면 그 하중이 판체 (10)에 가해지게 되는데, 이때 이 판체의 양측 또는 모서리부에 부설된 감지편(20)들의 각 외단부는 받침부재(40)에 의해 볼(60)을 매개로 고정부재(50)에 얹혀진 상태로 고정되어 있기 때문에, 판체(10)가 하중에 의해 하향되는 만큼 감지부 (22)(22')들이 휘어지게 되며, 이때 이들 감지부가 변형되는 정도는 그 저면에 각각 고정설치된 스트레인 게이지(S1∼S8)들에 의해 감지되어 무게가 계량되는 것이다.

이러한 과정에서 상기 감지부(22)들은 감지편(20)과 판체(10)의 연결부분과 또 이 연결부분과 일정간격을 두고 각각 설치되어 있기 때문에, 이들 감지부(22)의 변형정도가 각각 다르게 되는 것을 동시에 감지하여 이들의 변형값의 차이를 이용하여 측정하므로 보다 정확한 계량이 가능하게 된다.

그리고, 스트레인 게이지(S1∼S8)는 감지부(22)(22')들에 도 6b와 같이 부착되고 전기적으로는 도 6c와 같이 브릿지 회로를 구성하게 배선되어 판체(10)의 어느 위치에 일정 하중이 작용하더라도 상기 스트레인 게이지들 즉 S1+S8, S2+S7, S3+S6, S4+S5의 각각의 값을 항상 일정하게 유지시킴으로써 편하중에 의한 영향을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 각각의 스트레인 게이지가 위치하는 감지부의 가공오차 및 스트레인 게이지 취부공정중에서 발생할 수 있는 편하중에 의한 계량오차도 제작후 후공정을 통하여 간단히 보정할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 탄성강판의 판체(10)로 되며, 각면 또는 각모서리 부분에는 절개부(11)에 의해 일단부만 상기 판체(10)에 연결되는 감지편(20)들이 일체로 부설된 전자저울용 로드셀에 있어서,

   상기 감지편(20)들이 판체(10)에 연결되는 연결부분과 이 연결부분으로부터 일정간격으로 격리된 외단부측의 양측에 각각 요입홈(21)(21')들을 마주하게 만곡 형성하여 이들 요입홈 사이에 폭이 좁은 감지부(22)(22')들이 각각 형성되게 하여 변형강도를 조절하므로 편하중 오차의 보정이 가능토록 구성하며,

   상기 감지편(20)의 감지부(22)(22')들의 저면에는 스트레인 게이지(S1∼S8)를 각각 착설하고 이들 게이지(S1∼S8)는 전기적으로 브릿지 회로로 구성하여 판체 (10)의 어느 위치에서나 같은 하중에서 동일출력으로 보정할 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 전자저울용 로드셀.
2. 각면 또는 각 모서리부분에는 감지편(20)들이 일단부만 연결되게 부설된 판체(10)와, 이 판체의 상기 각 감지편(20)들의 외단부의 저면을 외단부 상면에 착설하는 받침부재(40)와, 저울내부의 바닥판에 착설되는 고정부재(50)와, 상기 받침부재(40)의 내단부 저면과 고정부재(50)의 외단부 상면에 각각 형성된 볼홈(44)(51)들 사이에 개재되는 볼(60)과, 상기 받침부재(40)의 외단을 걸어주게 바닥판에 착설되는 걸이부재(80)들로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자저울용 플랫폼.