KR101008845B1 - 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서 및 이를 이용한 차량 무게 측정용 저울 - Google Patents

리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서 및 이를 이용한 차량 무게 측정용 저울 Download PDF

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Abstract

본 발명의 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서는, 일방향으로 긴 바(bar) 형태의 전단형 로드셀(10); 상기 로드셀 하단의 일측면(13)에 결합되는 지지 풋(20); 및 상기 로드셀의 상단에 위치하는 리미트 바(30);를 포함하되, 상기 리미트 바(30)와 상기 로드셀(10)은 상기 지지 풋의 대각선 방향의 상기 로드셀 상단면(15)에서 접합되고, 상기 접합되는 면(15) 이외에서 상기 리미트 바(30)와 상기 로드셀(10) 사이에 소정 간격의 간극(35)이 형성된 것을 특징으로 한다.
중량 센서, 로드셀, 리미트, 차량 중량 측정

Description

리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서 및 이를 이용한 차량 무게 측정용 저울{Weight Sensor with Limit Function and Scale for Weighing Vehicles}
본 발명은 무게측정용 센서에 관한 것으로, 특히 전단형 로드셀에 리미트 바를 결합하여 소정의 무게 이상이 상기 센서에 인가될 경우 더 이상의 무게가 상기 로드셀에 인가되지 않도록 함으로써 과도한 하중에 의해 로드셀이 파괴되지 아니하도록 하는 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서에 대한 것이다.
종래 기술에 의한 일반적인 전단형 로드셀의 구조 및 무게 측정 원리에 대해 간단히 설명한다. 도 1은 이를 설명하기 위한 전단형 로드셀의 정면도(도 1a), 평면도(도 1b) , 단면도(도 1c) 및 스트레인 게이지의 확대도(도 1d)이다.
전단형 로드셀(500)은 도시된 바와 같이 가는(thin) 바(BAR) 형태의 직육면체 형상를 가지며(원기둥 등의 형태도 불가능 한 것은 아니나 배치나 체결 상의 효율성을 생각할 때 바 형태의 직육면체 형상이 가장 바람직하다), 그 체결을 위하여 스트레인 게이지(550)의 양측에 체결홈(510, 530)이 형성되어 있다. 여기서 제1체 결홈(510)은 1개로 제2체결홈(530)은 2개로 도시되어 있으나 이는 체결 강도의 요구에 따라 변경될 수 있는 것이므로 본 발명의 범위는 상기 도시된 체결홈의 개수에 국한되는 것은 아니다.
스트레인 게이지(550)는 상기 제1체결홈(510)과 상기 제2체결홈(530)의 사이에 위치하며 상기 제1체결홈(510)과 상기 제2체결홈(530)에 부착된 물체로부터 서로 반대 방향인 한 쌍의 힘이 평행하게 작용될 때 생기는 전단응력을 측정한다. 스트레인 분포는 도 1d의 스트레인 게이지의 확대도에서 나타난 것과 같이 전단력에 의한 Mohr's Circle에 따라 스트레인이 가장 많이 발생하는 45도 경사를 이룬 방향으로 스트레인이 발생한다. 따라서, 전단형 로드셀(500)은 스트레인 게이지(550)가 측정한 상기 스트레인에 따라 인가된 무게를 측정할 수 있다.
그런데, 상기의 종래 기술에 의한 로드셀은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 측정 용량을 초과하는 과도한 전단력이 발생하는 경우에 스트레인 게이지가 파괴되는 문제점이 있었다.
둘째, 로드셀 자체의 탄성 한계를 넘어서는 과도한 전단력이 발생하는 경우에 로드셀 자체의 변형으로 인하여 이후의 측정값에 오차가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 측정 용량을 초과하는 하중이 로드셀에 인가되는 경우 더이상의 전단력이 발생하는 것을 방지하는 리미트 바를 구비함으로써 스트레인 게이지의 파괴 및 로드셀의 탄성 한계를 넘어서는 변형을 방지할 수 있는 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 적재물 중량 측정판을 차량 중량 측정판 위에 배치함으로써 차량 중량 측정판은 그 상부에 놓여진 차량의 중량을 측정하고 적재물 중량 측정판은 차량에서 하차되어 그 상부에 놓여진 적재물의 중량을 측정할 수 있는 차량용 저울을 제공함에 있어서, 상기 적재물 중량 측정판이 상기 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서를 포함함으로써 상기 적재물 중량 측정판에 측정 용량을 초과하는 차량의 하중이 가해지는 경우에도 파손되지 아니하는 적재물 중량 측정판을 구비한 차량용 저울을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서는, 일방향으로 긴 바(bar) 형태의 전단형 로드셀(10); 상기 로드셀 하단의 일측면(13)에 결합되는 지지 풋(20); 및 상기 로드셀의 상단에 위치하는 리미트 바(30);를 포함하되, 상기 리미트 바(30)와 상기 로드셀(10)은 상기 지지 풋의 대 각선 방향의 상기 로드셀 상단면(15)에서 접합되고, 상기 접합되는 면(15) 이외에서 상기 리미트 바(30)와 상기 로드셀(10) 사이에 소정 간격의 간극(35)이 형성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서는, 상기 지지 풋(20)과 상기 로드셀(10)의 결합은 볼트(25) 결합에 의하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서는, 상기 리미트 바(30)와 상기 로드셀(10)의 접합은 볼트(37) 결합에 의하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울은, 저면에 적어도 하나의 무게측정용 센서를 구비하는 판형의 차량 중량 측정판(200); 및 일방향으로 긴 바(bar) 형태의 전단형 로드셀, 상기 로드셀 하단의 일측면에 결합되는 지지 풋 및 상기 로드셀의 상단에 위치하는 리미트 바를 포함하되, 상기 리미트 바와 상기 로드셀은 상기 지지 풋의 대각선 방향의 상기 로드셀 상단면에서 접합되고, 상기 접합되는 면 이외에서 상기 리미트 바와 상기 로드셀 사이에 소정 간격의 간극이 형성된 무게측정용 센서를 그 저면에 구비하는 판형의 적재물 중량 측정판(100);을 포함하되, 상기 적재물 중량 측정판(100)은 상기 차량 중량 측정판(200) 상부의 일측에 위치하고, 상기 차량 중량 측정판(200)은 그 상부에 놓여진 차량의 중량을 측정하고, 상기 적재물 중량 측정판(100)은 상기 차량에서 하차되어 그 상부에 놓여진 적재물의 중량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울은, 상기 차량 중량 측정판(200)은 그 상부의 일측에 상기 적재물 중량 측정판(100)이 삽입되기 위해 상부가 개방된 측정판 삽입홈(凹)(300)을 더 포함하며, 상기 적재물 중량 측정판(100)은 상기 측정판 삽입홈(300) 위에 놓여지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울은, 상기 측정판 삽입홈(300)은, 상부의 가장자리에 적어도 하나의 상기 지지 풋(20)이 삽입되어 고정될 수 있는 지지 풋 삽입홈(350)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서는, 측정 용량을 초과하는 하중이 로드셀에 인가되는 경우 더이상의 전단력이 발생하는 것을 방지하는 리미트 바를 구비함으로써 스트레인 게이지의 파괴 및 로드셀의 탄성 한계를 넘어서는 변형을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 적재물 중량 측정판을 구비한 차량용 저울은, 적재물 중량 측정판을 차량 중량 측정판 위에 배치함으로써 차량 중량 측정판은 그 상부에 놓여진 차량의 중량을 측정하고 적재물 중량 측정판은 차량에서 하차되어 그 상부에 놓여진 적재물의 중량을 측정할 수 있는 차량용 저울을 제공함에 있어서, 상기 적재물 중량 측정판이 상기 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서를 포함함으로써 상기 적재물 중량 측정판에 측정 용량을 초과하는 차량의 하중이 가해지는 경우에도 파손되지 아니하는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)는 전단형 로드셀(10), 지지 풋(20) 및 리미트 바(30)를 포함하여 구성된다.
전단형 로드셀(10)은 일방향으로 긴 직육면체 형상의 바(bar) 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 원기둥 등의 형태도 불가능 한 것은 아니나 배치나 체결 상의 효율성을 생각할 때 바 형태의 직육면체 형상이 가장 바람직하다. 전단형 로드셀(10)의 구체적인 구성 및 기능은 상기 도 1을 통하여 살펴본 종래 기술에 의한 실시예와 동일하다.
지지 풋(20)은 로드셀 하단의 일측면(13)에 결합된다. 지지 풋(20)과 로드셀(10)의 결합은 볼트(25) 결합에 의하는 것이 바람직하다. 지지 풋(20)은 하중과 반대 방향의 힘인 수직항력을 로드셀(10)에 전달하는 기능을 수행한다. 지지 풋(20)의 자세한 기능에 대해서는 도 3을 통해 상세히 설명하기로 한다.
리미트 바(30)는 본 발명의 가장 특징적인 구성요소로서, 상기 지지 풋의 대각선 방향의 로드셀 상단면(15)에서 로드셀(10)과 접합(接合)된다. 리미트 바(30)는 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 접합면(15) 이외에서 리미트 바(30)와 로드 셀(10) 사이에 소정 간격의 간극(35)이 형성되도록 두께가 조절되어 형성된다. 리미트 바(30)와 상기 간극(35)의 기능에 대해서는 도 3을 통해 상세히 설명하기로 한다. 리미트 바(30)와 로드셀(10)의 접합은 볼트(37) 결합에 의하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)의 기능을 설명하기 위한 작동 상태도이다.
도 3(a)는 무게측정용 센서(150)에 측정 용량(측정 한계 FC) 이하의 하중이 인가된 경우의 작동 상태도이며, 도 3(a)는 무게측정용 센서(150)에 측정 용량(측정 한계 FC) 이상의 하중이 인가된 경우의 작동 상태도이다. 여기서, 측정 용량 FC는 무게측정용 센서(150)에 포함된 로드셀(10)의 측정 한계값을 의미하는 것이며, 본 발명에 의한 리미트 바(30)가 구비되지 아니하다면 측정 한계를 초과하는 하중이 인가되는 경우 로드셀(10)에 포함된 스트레인 게이지(11)가 파손될 우려가 있고 로드셀(10)이 탄성 한계 이상의 하중에 의해 소성 변형될 우려가 있다.
먼저, 도 3(a)의 경우를 살피면, 무게측정용 센서(150)에 측정 용량 FC 이하의 하중 F1(< FC)이 인가되는 경우, 로드셀(10)에는 리미트 바(30)와 로드셀(10)이 접합된 지점(15)을 통해 측정 플레이트(40)에 인가된 F1이 그대로 전달되고, 지지 풋(20)과 로드셀(10)이 접합된 지점을 통해 상기 F1과 크기는 같고 방향은 반대인 수직항력이 전달된다. 즉, 로드셀(10)에는 서로 반대 방향인 한 쌍의 힘이 평행하게 작용되므로 그에 의한 전단 응력이 발생하는데, 스트레인 게이지(11)는 상기 전단 응력을 감지함으로써 측정 플레이트(40)에 인가된 F1을 측정한다.
다음, 도 3(b)는 무게측정용 센서(150)에 측정 용량 FC 이상의 하중 F2(> FC)이 인가되는 경우의 작동 상태도이다. 전단형 로드셀(10)은 인가되는 전단력에 의한 변형 정도를 통해 하중을 측정하는 것이므로, 인가되는 전단력에 의하여 변형이 이루어진다. 따라서, 도 3(b)와 같이 충분히 큰 하중이 무게측정용 센서(150)에 인가되면 그 변형에 의해(도면은 이해를 돕기 위하여 변형의 정도와 간극의 두께를 과장하여 도시하였음에 유의), 로드셀(10)과 리미트 바(30) 사이의 간극(35)이 점점 좁아져서 소정의 하중 이상이 인가되면 로드셀(10)과 리미트 바(30)는 상기 간극의 끝 부분(19)에서 맞닿게 된다. 도 2에서 설명한 바와 같이 리미트 바(30)는 로드셀(10)과의 접합면(15) 이외에서 리미트 바(30)와 로드셀(10) 사이에 소정 간격의 간극(35)이 형성되도록 두께가 조절되어 형성되는데, 상기 간극(35)의 두께는 측정 용량 FC가 인가된 경우 로드셀(10)과 리미트 바(30)가 맞닿게 되도록 형성되어야 한다. 상기의 경우(F2 > FC), 측정 플레이트(40)에 인가된 F2 중에서 그 일부인 FC는 상기 15 지점을 통해 로드셀(10)에 인가되고, 그 나머지인 F2 - FC는 상기 19 지점을 통해 로드셀(10)에 인가된다. 또한 지지 풋(20)과 로드셀(10)이 접합된 지점을 통해 상기 F2와 크기는 같고 방향은 반대인 수직항력이 전달된다. 이 경우, 로 드셀(10)에 작용하는 힘의 벡터 합을 구해보면, 로드셀(10)의 도면상 우측에서 아래 방향으로 작용하는 힘은 FC이고, 로드셀(10)의 도면상 좌측에서 위 방향으로 작용하는 힘은 F2 - (F2 - FC) = FC이다. 즉, 본 발명에 의한 무게측정용 센서(150)는 측정 용량 이상의 하중이 인가되는 경우 상기 측정 용량만큼만 전단력을 전달받으므로, 과도한 하중이 인가되더라도 로드셀(10)에 포함된 스트레인 게이지(11)가 파손될 우려나 로드셀(10)이 탄성 한계 이상의 하중에 의해 소성 변형될 우려가 없다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울은 차량 중량 측정판(200) 및 차량 중량 측정판의 상부의 일측에 위치한 적재물 중량 측정판(100)을 포함하여 구성된다.
차량 중량 측정판(200)은 그 상부에 놓여진 차량의 중량을 측정하고, 적재물 중량 측정판(100)은 상기 차량에서 하차되어 그 상부에 놓여진 적재물의 중량을 측정한다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울은 차량과 적재물의 무게를 합산한 무게를 측정함과 동시에 차량에 적재된 적재물만의 무게를 따로 하차와 동시에 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 차량 무게 측정용 저울을 구현하기 위하여, 차량 중량 측정판(200) 및 적재물 중량 측정판(100)은 그 저면에 적어도 하나의 무게측정용 센서를 구비하여야 한다.
일반적으로 적재물 중량에 비하여 차량 중량이 현저히 크기 때문에, 적재물 중량 측정판(100)은 측정 단위가 작고, 차량 중량 측정판(200)은 측정 단위가 크다. 즉, 적재물 중량 측정판(100)과 차량 중량 측정판(200)에 구비된 무게측정용 센서는 그 측정 용량에 있어 큰 차이가 난다. 따라서, 측정 용량이 작은 적재물 중량 측정판(100)에 무게가 현저히 큰 차량의 중량이 인가되는 경우 측정 용량을 현저히 초과한 하중이 인가되어 적재물 중량 측정판(100)이 손상될 가능성이 높다. 특히, 차량 무게 측정용 저울은 그 측정 과정에서 차량의 바퀴가 적재물 중량 측정판(100) 위를 지나가는 경우가 빈번할 것이므로 상기와 같은 손상 가능성이 매우 높다고 할 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판(100)은 상기에서 살핀 바와 같은 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)를 그 저면에 구비함으로써 측정 용량 이상의 하중이 인가되더라도 스트레인 게이지(11)의 파손이나 로드셀(10)의 소성 변형에 의한 적재물 중량 측정판(100)의 손상 우려가 없는 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판(100)의 저면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판(100)은 측정 플레이트(40) 및 적어도 하나의 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)를 포함하여 구성된다. 도 5의 실시 예는 무게측정용 센서(150)가 네 개인 경우를 도시하였으나, 본 발명의 보호범위는 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니라고 할 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판(100)의 구성 요소인 측정 플레이트(40) 및 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)의 결합 상태를 나타낸 구성도이다.
도 5 및 도 6의 실시예에 의하면, 측정 플레이트(40) 위에 차량에서 하차된 적재물이 놓여지면, 네 개의 무게측정용 센서(150)에 분산된 하중이 인가되고, 상기 각 무게 측정용 센서(150)에서 상기 분산된 하중에 대한 측정된 측정치를 합산함으로써 상기 적재물의 중량을 측정할 수 있다. 하중 측정의 원리에 대해서는 도 2 및 도 3을 통해 충분히 설명한 바 있으므로, 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울의 차량 중량 측정판(200)과 적재물 중량 측정판(100)의 분리 상태에서의 구성도이다.
차량 중량 측정판(200)은 그 상부의 일측에 적재물 중량 측정판(100)이 삽입되기 위해 상부가 개방된 측정판 삽입홈(凹)(300)을 더 포함한다. 적재물 중량 측정판(100)은 상기 측정판 삽입홈(300) 위에 놓여진다. 이러한 실시예에 의하면, 적재물 중량 측정판(100)의 위치가 고정되어 기계적인 안정성이 보장되며, 적재물 중량 측정판(100)의 유지 보수가 필요한 경우에 삽입된 적재물 중량 측정판(100)을 용이하게 분리하여 다른 것으로 쉽게 교체할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 측정판 삽입홈(300)은 상부의 가장자리에 적어도 하나의 지지 풋(20)이 삽입되어 고정될 수 있는 지지 풋 삽입홈(350)을 포함할 수 있다. 지지 풋 삽입홈(350)의 홈의 모양 및 크기는 지지 풋(20)의 모양 및 크기에 따르는데, 도 7은 지지 풋(20) 및 지지 풋 삽입홈(350)이 원형인 경우를 도시하였다. 이러한 실시예에 의하면, 적재물 중량 측정판(100)의 위치가 고정되어 기계적인 안정성이 더욱 보장된다.
상기에서 살펴본 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 전단형 로드셀의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)의 작동 상태도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울의 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 적재물 중량 측정판(100)의 저면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측정 플레이트(40) 및 리미트 기능을 갖는 무게측정용 센서(150)의 결합 상태를 나타낸 구성도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 중량 측정판(200)과 적재물 중량 측정판(100)의 분리 상태에서의 구성도.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 저면에 적어도 하나의 무게측정용 센서를 구비하는 판형의 차량 중량 측정판(200); 및
    일방향으로 긴 바(bar) 형태의 전단형 로드셀, 상기 로드셀 하단의 일측면에 결합되는 지지 풋 및 상기 로드셀의 상단에 위치하는 리미트 바를 포함하되, 상기 리미트 바와 상기 로드셀은 상기 지지 풋의 대각선 방향의 상기 로드셀 상단면에서 접합되고, 상기 접합되는 면 이외에서 상기 리미트 바와 상기 로드셀 사이에 소정 간격의 간극이 형성된 무게측정용 센서를 그 저면에 구비하는 판형의 적재물 중량 측정판(100);을 포함하되,
    상기 적재물 중량 측정판(100)은 상기 차량 중량 측정판(200) 상부의 일측에 위치하고,
    상기 차량 중량 측정판(200)은 그 상부에 놓여진 차량의 중량을 측정하고,
    상기 적재물 중량 측정판(100)은 상기 차량에서 하차되어 그 상부에 놓여진 적재물의 중량을 측정하는 것을 특징으로 하는 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 차량 중량 측정판(200)은 그 상부의 일측에 상기 적재물 중량 측정판(100)이 삽입되기 위해 상부가 개방된 측정판 삽입홈(凹)(300)을 더 포함하며,
    상기 적재물 중량 측정판(100)은 상기 측정판 삽입홈(300) 위에 놓여지는 것을 특징으로 하는 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 측정판 삽입홈(300)은,
    상부의 가장자리에 적어도 하나의 상기 지지 풋(20)이 삽입되어 고정될 수 있는 지지 풋 삽입홈(350)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적재물 중량 측정판을 구비한 차량 무게 측정용 저울.
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