KR101702873B1 - The weight measuring device using of natural frequency - Google Patents

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KR101702873B1
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오현웅
권성철
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조선대학교산학협력단
권성철
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Abstract

The present invention relates to a precise weight measurement device using natural frequency which, more specifically, comprises: a base plate; a low-strength plate arranged on an upper side of the base plate and curved in accordance with weight of an object to be measured; a plurality of supports arranged on an upper side of the base plate supporting the low-strength plate to be separated from the upper side of the base plate; a plurality of low-strength springs which join the low-strength plate to the supports, and vibrating in accordance with the weight of the object to be measured placed on the low-strength plate; and at least one laser displacement sensor to measure vibration periods of the low-strength plate and the low-strength spring. The weight of the object to be measured is determined based on natural frequency calculated using the vibration periods.

Description

고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치{THE WEIGHT MEASURING DEVICE USING OF NATURAL FREQUENCY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a measuring apparatus using a natural frequency,

본 발명은 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치에 관한 것으로, 주변 온도, 진동 외란, 크립 특성 등에 의한 영향 없이도 무게 측정이 용이하고, 저강성 스프링을 의탄성 또는 초탄성(Pseudoelasticity)소재인 형상기억합금으로 구성함으로써 상대적으로 고중량이 인가되더라도 넓은 탄성 범위에서 사용 가능하며, 60% 이상의 대변형이 발생하더라도 소재 자체의 특성으로 소성변형 없이 원래의 형상으로 복원 가능한 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a precision weighing apparatus using a natural frequency, and is capable of easily measuring a weight without any influence of ambient temperature, vibration disturbance, creep characteristics, etc., and is capable of measuring a weight of a shape memory alloy which is an elastic or pseudoelastic material To a precision weight measuring apparatus using a natural frequency capable of being used in a wide elastic range even when a relatively high weight is applied and capable of restoring to its original shape without plastic deformation due to the characteristics of the material itself even when large deformation of 60% .

아울러, 허용변위 이상의 고 하중이 인가되더라도 자석의 척력으로 지지함으로써 소성변형 없이 미소중량에서 고중량에 이르는 넓은 범위의 무게측정이 동시에 가능한 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a precision weighing apparatus using a natural frequency capable of performing a wide range of weighing ranging from a minute weight to a heavy weight without plastic deformation, even when a high load equal to or larger than an allowable displacement is applied.

일반적으로 저울의 정밀성은 핵심부품인 로드셀의 반응성에 따라 결정되는데, 여기에서 로드셀이란 무게를 감지하여 수축 및 이완되는 변형이 발생하는 것을 변형 측정 장치가 전기 신호로 검출한 후 디지털 신호로 변화시켜 물체의 무게를 측정하는 기계, 전기 상호간의 연결부라 할 수 있다.In general, the accuracy of a scale is determined by the reactivity of the load cell, which is a key part. Here, the load cell detects the shrinkage and relaxation deformation by sensing the weight, A machine for measuring the weight of a machine, and a connection between electrical parts.

한편, 상기 로드셀은 일반적으로 하중인가에 따라 수축 및 이완이 발생하는 기계적 기구부와 이를 감지하는 변형 측정 장치로 구성되며, 미소하중을 측정하기 위해 기계적 기구부를 상대적으로 저 강성으로(Weak Element) 구성할수록 기구부 자체의 변형량이 증가하여 변형 측정 장치의 복잡한 증폭회로 설계 없이도 정밀한 측정이 가능하다.On the other hand, the load cell generally comprises a mechanical mechanism that generates shrinkage and relaxation according to a load applied thereto, and a deformation measuring apparatus that detects the mechanical mechanism. When the mechanical mechanism is relatively low in weight, The amount of deformation of the mechanical part itself is increased, and precise measurement is possible without designing a complicated amplification circuit of the deformation measuring device.

그러나, 로드셀의 기계적 기구부를 비교적 저강성 구조로 구성할수록 변형 측정 장치를 통한 변형량 감지에는 용이하나, 기구부 자체의 구조적 건전성을 보장하기 위한 허용하중 범위는 극히 감소하게 되고, 허용하중 이상의 물체를 적용할 경우 기구부 자체에 소성변형이 발생하여 종국에는 파단에 이르게 되는 문제가 발생한다.However, as the mechanical structure of the load cell is structured with a relatively low rigidity structure, it is easy to detect the deformation amount through the deformation measuring device. However, the allowable load range for ensuring the structural integrity of the mechanism itself is extremely reduced. Plastic deformation occurs in the mechanical part itself and eventually leads to breakage.

이에 고중량과 미소중량 각각의 측정을 위해서는 서로 상이한 선형 탄성 범위를 갖는 로드셀의 선택이 불가피하며 이는 전체 로드셀의 개발버짓 및 소비자의 구매의사에 있어 큰 불리함으로 작용하게 된다.Therefore, it is inevitable to select a load cell having a linear elastic range which is different from each other in order to measure each of the weight and the minute weight, and this leads to a great disadvantage in the development budget of the entire load cell and the purchase intention of the consumer.

한편, 미세중량 측정을 위해 저강성으로 구성된 기구부의 경우 상대적으로 낮은 열용량으로 인해 주변 온도환경에 민감하게 작용할 뿐만 아니라, 상대적으로 낮은 강성치에 기인하여 주변 환경으로부터 발생하는 저주파 진동 외란에 취약한 문제가 있었다.On the other hand, in the case of the mechanism portion configured to have a low rigidity for the fine weight measurement, it is not only susceptible to the ambient temperature environment due to its relatively low heat capacity, but also vulnerable to low frequency vibration disturbance generated from the surrounding environment due to relatively low rigidity there was.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로 먼저, 주변 온도, 진동 외란, 크립 특성 등에 의한 영향 없이도 무게 측정이 용이하고, 저강성 스프링을 의탄성 또는 초탄성(Pseudoelasticity)소재인 형상기억합금으로 구성함으로써 상대적으로 고중량이 인가되더라도 넓은 탄성 범위에서 사용 가능하며, 60% 이상의 대변형이 발생하더라도 소재 자체의 특성으로 소성변형 없이 원래의 형상으로 복원 가능한 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치의 제공을 일 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a shape memory alloy which is easy to measure without influence by ambient temperature, vibration disturbance, creep characteristics, So that it can be used in a wide elastic range even when a relatively high weight is applied and a precision weight measuring device using a natural frequency capable of restoring the original shape without plastic deformation even when a large deformation of 60% For the purpose of.

아울러, 허용변위 이상의 고 하중이 인가되더라도 자석의 척력으로 지지함으로써 소성변형 없이 미소중량에서 고중량에 이르는 넓은 범위의 무게측정이 동시에 가능한 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치의 제공을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a precision weighing apparatus using a natural frequency capable of performing a wide range of weighing ranging from a minute weight to a heavy weight without plastic deformation by supporting it with a repulsive force of magnet even when a high load equal to or larger than an allowable displacement is applied.

한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In the meantime, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 상술한 목적들을 달성하기 위하여, 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 상부에 구비되며 측정 대상물의 무게에 따라 만곡되는 저강성 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 상부에 구비되며 상기 저강성 플레이트가 상기 베이스 플레이트의 상부에 이격되도록 지지하는 복수 개의 지지대, 상기 저강성 플레이트와 지지대를 연결하며 상기 저강성 플레이트에 놓인 측정 대상물의 무게에 따라 진동하는 복수 개의 저강성 스프링 및 상기 저강성 플레이트 및 저강성 스프링의 진동주기를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 레이저 변위센서를 포함할 수 있다.In order to achieve the above-mentioned objects, the present invention provides a base plate, comprising: a base plate; a low rigidity plate provided on the base plate and curved according to the weight of the measurement object; A plurality of small rigid springs connecting the low rigid plate and the support and vibrating according to the weight of the measurement object placed on the low rigid plate, and a plurality of low rigid springs connecting the low rigid plate and the low rigid plate, And at least one laser displacement sensor for measuring the period.

바람직하게는 상기 측정 대상물의 무게는 상기 진동주기를 통해 산출된 고유진동수를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 고유진동수를 이용할 수 있다.Preferably, the weight of the object to be measured is measured through a natural frequency calculated through the vibration period.

바람직하게는 상기 베이스 플레이트의 상부에는 상기 저강성 플레이트가 연직방향으로 진동하도록 안내하기 위한 적어도 하나 이상의 가이드 빔이 구비될 수 있다.Preferably, at least one guide beam for guiding the low-rigidity plate to vibrate in the vertical direction may be provided on the upper portion of the base plate.

바람직하게는 상기 저강성 스프링은 의탄성 또는 초탄성의 형상기억합금으로 이루어질 수 있다.Preferably, the low-rigidity spring may be made of an elastic or superelastic shape memory alloy.

바람직하게는 상기 레이저 변위센서는 4개로 이루어지며, 각각 측정된 값의 평균값으로 상기 저강성 플레이트 및 저강성 스프링의 진동주기를 측정할 수 있다.Preferably, the laser displacement sensor is composed of four, and the vibration period of the low rigidity plate and the low rigidity spring can be measured by an average value of the measured values.

바람직하게는 상기 저강성 플레이트의 하부 및 이와 대향되는 상기 베이스 플레이트의 상부에는 상기 저강성 스프링의 소성변형을 방지하기 위한 자석이 각각 구비될 수 있으며 이때, 상기 자석은 서로 척력을 갖도록 구비될 수 있다.Preferably, a magnet for preventing plastic deformation of the low-rigidity spring may be provided on the lower portion of the low-rigidity plate and the upper portion of the base plate facing the low-rigidity plate, respectively, .

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.The present invention has the following excellent effects.

먼저, 주변 온도, 진동 외란 및 크립 특성 등을 포함하는 외부환경에 의한 영향 없이도 무게 측정이 용이하다.First, it is easy to measure the weight without the influence of external environment including ambient temperature, vibration disturbance and creep characteristics.

또한, 저강성 스프링을 의탄성 또는 초탄성(Pseudoelasticity)소재인 형상기억합금으로 구성함으로써 상대적으로 고중량이 인가되더라도 넓은 탄성 범위에서 사용 가능하며, 60% 이상의 대변형이 발생하더라도 소재 자체의 특성으로 소성변형 없이 원래의 형상으로 복원 가능하다.In addition, since the low-rigidity spring is formed of a shape memory alloy, which is an elastic or pseudoelastic material, it can be used in a wide elastic range even if a relatively high weight is applied. It can be restored to its original shape without any deformation.

아울러, 허용변위 이상의 고 하중이 인가되더라도 자석의 척력으로 지지함으로써 소성변형 없이 미소중량에서 고중량에 이르는 넓은 범위의 무게측정이 동시에 가능한 우수한 효과가 있다.In addition, even when a high load equal to or larger than the allowable displacement is applied, it is possible to simultaneously perform weight measurement over a wide range from a minute weight to a high weight without plastic deformation by being supported by the repulsive force of a magnet.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치의 전체 구성을 도시한 사시도다.
도 2는 도 1에 도시된 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치의 측면도다.
도 3 및 4는 도 1 및 2에 도시된 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치의 하중별 측정원리를 도시한 개념도다. 1 is a perspective view showing the entire configuration of a precision weighing apparatus using a natural frequency according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a precision weighing apparatus using the natural frequency shown in FIG. 1. FIG.
FIGS. 3 and 4 are conceptual diagrams showing the principle of measurement by load of the precision weighing apparatus using the natural frequency shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The term used in the present invention is a general term that is widely used at present. However, in some cases, there is a term selected arbitrarily by the applicant. In this case, the term used in the present invention It is necessary to understand the meaning.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

이와 관련하여 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치의 전체 구성을 도시한 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치의 측면도이며, 도 3 및 4는 도 1 및 2에 도시된 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치의 하중별 측정원리를 도시한 개념도다. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a precision weighing apparatus using a natural frequency according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of a precision weighing apparatus using the natural frequency shown in FIG. 1 And FIGS. 3 and 4 are conceptual diagrams showing the principle of measurement by load of the precision weighing apparatus using the natural frequency shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

상기 도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 소정의 형상을 갖는 베이스 플레이트(110)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 4, an apparatus 100 for measuring a precise weight using a natural frequency according to an embodiment of the present invention includes a base plate 110 having a predetermined shape.

이때, 상기 베이스 플레이트(110)는 후술할 기술적 구성들이 장착되는 구성으로 형상, 소재 및 크기에 대해서는 다양한 실시 예들을 통해 이루어질 수 있으므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다.At this time, the base plate 110 has a structure in which the following technical structures are mounted, and its shape, material, and size can be made through various embodiments.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에 구비되며 측정 대상물의 무게에 따라 만곡되는 저강성 플레이트(120) 및 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에 구비되며 상기 저강성 플레이트(120)가 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에 이격되도록 지지하는 복수 개의 지지대(130)를 포함한다.The precision weighing apparatus 100 using the natural frequency according to an embodiment of the present invention includes a low rigidity plate 120 provided on the base plate 110 and curved according to the weight of the object to be measured, And a plurality of supports 130 provided at an upper portion of the plate 110 to support the low rigidity plate 120 so as to be spaced apart from the upper portion of the base plate 110.

이때, 상기 저강성 플레이트(120)는 상술한 바와 같이 무게측정 대상물이 놓여지는 수단으로 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.At this time, the low stiffness plate 120 may have various shapes as a means for placing the weight measurement object as described above.

다만, 본 발명의 일실시 예에 있어서 상기 저강성 플레이트(120)는 소정의 두께를 갖는 원판형상으로 이루어지며, 상기 원판의 둘레에는 적어도 하나 이상의 돌출부(121)가 형성된다.However, in one embodiment of the present invention, the low rigidity plate 120 is formed in a disk shape having a predetermined thickness, and at least one protrusion 121 is formed around the disk.

아울러, 상기 저강성 플레이트(120)는 후술할 가이드 빔(111)이 인입될 수 있도록 가이드 빔(111)과 동일 개수의 관통 홀(이 형성된다.The low rigidity plate 120 is formed with the same number of through holes as the guide beams 111 so that the guide beams 111 to be described later can be introduced.

한편, 상기 지지대(130)는 상술한 바와 같이 상기 저강성 플레이트(120)가 상기 베이스 플레이트(110)와 이격되도록 지지하는 구성으로 다양한 형상 및 개수로 이루어질 수 있으므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다.The support plate 130 supports the low rigidity plate 120 so as to be spaced apart from the base plate 110 as described above. The support plate 130 may have various shapes and numbers.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 상기 저강성 플레이트(120)와 지지대(130)를 연결하며 상기 저강성 플레이트(120)에 놓인 측정 대상물의 무게에 따라 진동하는 복수 개의 저강성 스프링(140)을 포함한다.The precision weighing apparatus 100 using the natural frequency according to an embodiment of the present invention connects the low rigidity plate 120 and the support table 130 and measures the weight of the measurement object placed on the low rigidity plate 120 And a plurality of low-rigidity springs (140) that vibrate according to a rotation angle.

이때, 상기 저강성 스프링(140)은 상술한 저강성 플레이트(120)와 함께 저울의 로드셀의 역할을 수행하며 상기 저강성 플레이트(120)와 일체로 이루어진다. At this time, the low-rigidity spring 140 functions as a load cell of the balance together with the low-rigidity plate 120 described above, and is integrally formed with the low-rigidity plate 120.

한편, 상기 저강성 스프링(140)은 탄성을 갖는 다양한 소재로 이루어질 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 의탄성 또는 초탄성의 형상기억합금(shape-memory alloy)으로 이루어진다.Meanwhile, the low-strength spring 140 may be made of various materials having elasticity, but in one embodiment of the present invention, the low-rigidity spring 140 is made of an elastic or super-elastic shape-memory alloy.

본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 상술한 바와 같이 의탄성 또는 초탄성의 형상기억합금을 이용함으로써 일반적인 금속재료로 이루어진 스프링에 비해 넓은 탄성 범위를 가질 수 있어 상기 저강성 스프링(140)의 소성변형 가능성을 최소화할 수 있다.The apparatus 100 for measuring a precise weight using a natural frequency according to an embodiment of the present invention can have a wide elastic range as compared with a spring made of a general metal material by using the elastic or superelastic shape memory alloy as described above The possibility of plastic deformation of the low-rigidity spring 140 can be minimized.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 상기 저강성 플레이트(120) 및 저강성 스프링(140)의 진동주기를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 레이저 변위센서(150)를 포함한다.The precision weighing apparatus 100 using the natural frequency according to an embodiment of the present invention includes at least one laser displacement sensor (not shown) for measuring the vibration period of the low rigidity plate 120 and the low rigidity spring 140 150).

이때, 상기 레이저 변위센서(150)는 상술한 바와 같이 무게 측정 대상물이 상기 저강성 플레이트(120)에 놓여진 경우 발생하는 진동주기를 측정하기 위한 구성으로, 적어도 하나 이상 구비될 수 있으나 본 발명의 일실시 예에 있어서는 도 1에 도시된 바와 같이 총 4개로 구비된다.At this time, the laser displacement sensor 150 is configured to measure a vibration period occurring when the weight measurement object is placed on the low rigidity plate 120 as described above, and at least one laser displacement sensor 150 may be provided. In the embodiment, as shown in FIG. 1, there are four in total.

이처럼 상기 레이저 변위센서(150)를 4개로 구비하는 이유는 상기 저강성 플레이트(120) 및 저강성 스프링(140)의 다양한 모멘트 발생시, 상기 4개의 레이저 변위센서(150)로 각각 진동주기를 측정한 후, 이의 평균값으로 진동주기를 산출함으로써 보다 정확한 진동주기를 측정하기 위함이다.The reason why the four laser displacement sensors 150 are provided is that when the various moments of the low rigidity plate 120 and the low rigidity spring 140 are generated, the oscillation period is measured by the four laser displacement sensors 150 And then the oscillation period is calculated from the average value of the oscillation period, thereby measuring a more accurate oscillation period.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 상술한 바와 같이 측정된 진동주기를 통해 고유진동수를 산출하고, 산출된 고유진동수를 통해 측정 대상물의 무게를 측정한다.Meanwhile, the apparatus for accurately measuring weights 100 using the natural frequency according to an embodiment of the present invention calculates the natural frequency through the measured oscillation period as described above, and measures the weight of the object to be measured through the calculated natural frequency do.

이때, 상기 고유진동수(f)는 하기식을 이용하여 산출된다.At this time, the natural frequency f is calculated using the following equation.

Figure 112015129174813-pat00001
Figure 112015129174813-pat00001

이때, 스프링 상수 k 값은 초기에 선택된 값으로 고정 값이며 이를 통해 무게 측정 대상물의 무게(m)를 측정할 수 있다.At this time, the spring constant k is a fixed value which is initially selected, and through which the weight (m) of the weight measurement object can be measured.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에는 상기 저강성 플레이트(120)가 연직방향으로 진동하도록 안내하기 위한 적어도 하나 이상의 가이드 빔(111)이 구비된다.Meanwhile, in the apparatus 100 for accurately measuring weights using a natural frequency according to an exemplary embodiment of the present invention, at least one or more (at least one or more) guide members for guiding the low rigidity plate 120 to vibrate in the vertical direction A guide beam 111 is provided.

이와 관련하여 상기 도 1 및 2를 참조하면, 상기 가이드 빔(111)은 상기 저강성 플레이트(120)에 형성된 관통 홀(122)을 관통하는 수직 바 형태로, 상기 저강성 플레이트(120)가 연직방향으로만 진동할 수 있도록 안내하는 역할을 수행하며 특히, 상기 저강성 플레이트(120)의 정확한 연직방향 안내를 위하여 4개가 구비된다. 1 and 2, the guide beam 111 is a vertical bar passing through a through hole 122 formed in the low rigidity plate 120, and the low rigidity plate 120 is formed in a vertical And four guides are provided in order to accurately guide the low rigidity plate 120 in the vertical direction.

이에 따라 상기 저강성 플레이트(120)에 형성된 관통 홀(122) 역시 상기 가이드 빔(111)과 동일하게 4개가 타공된다.Accordingly, four through-holes 122 formed in the low-rigidity plate 120 are formed in the same manner as the guide beams 111.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 상기 저강성 플레이트의(120) 하부 및 이와 대향되는 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에는 자석(160)이 각각 구비된다.In the apparatus for measuring precision weights 100 using natural frequencies according to an embodiment of the present invention, magnets 160 are disposed on the lower portion of the low rigidity plate 120 and the upper portion of the base plate 110 facing the low rigidity plate 120 Respectively.

이때, 상기 자석(160)은 다양한 형태의 자석을 이용할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 상기 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)의 수명증대를 위하여 막대 형태의 영구자석을 이용한다.In this case, in order to increase the service life of the precision weighing apparatus 100 using the natural frequency, the rod-shaped permanent magnet .

한편, 상기 저강성 플레이트(120)의 하부 및 이와 대향되는 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에 구비되는 자석(160)은 서로 척력 즉, 반발력을 갖도록 동일한 극성이 대면되도록 구비된다.The lower portion of the low rigidity plate 120 and the magnet 160 disposed on the upper portion of the base plate 110 are opposed to each other so as to have a repulsive force.

이처럼 상기 저강성 플레이트(120)의 하부 및 이와 대향되는 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에 서로 척력을 갖는 자석(160)을 구비하는 이유는 다음과 같다.The reason why the magnet 160 having repulsive force is provided on the lower portion of the low rigidity plate 120 and the upper portion of the base plate 110 facing the low rigidity plate 120 is as follows.

이에 대해 상기 도 3을 참조하면, 상기 저강성 플레이트(120) 및 저강성 스프링(140)은 측정 대상물의 무게가 상기 저강성 플레이트(120) 및 저강성 스프링(140)의 허용변위 이상의 고 하중을 갖는 경우 소성변형을 일으키게 된다. 3, the low-rigidity plate 120 and the low-rigidity spring 140 are arranged such that the weight of the measurement object is higher than the allowable displacement of the low-rigidity plate 120 and the low-rigidity spring 140 Plastic deformation occurs.

이때, 상기 소성변형은 제품 즉, 무게측정장치(100)의 수명 단축을 의미한다.At this time, the plastic deformation means shortening the life of the product, that is, the weighing apparatus 100.

이에 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)는 상술한 문제점을 해결하고 상기 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치(100)의 수명증대를 위하여 동일극성을 갖는 영구자석(160)을 서로 대면되도록 구비함으로써, 상기 영구자석(160)들끼리의 척력에 의해 고 하중의 측정 대상물이 놓여진 상기 저강성 플레이트(120)를 지지하게 된다.Accordingly, in order to solve the above-mentioned problem and to increase the service life of the precision weighing apparatus 100 using the natural frequency, the apparatus 100 for measuring the weights using the natural frequency according to an embodiment of the present invention includes a permanent magnet Rigid plate 120 on which a measurement object with a high load is placed is supported by the repulsive force of the permanent magnets 160 between them.

이를 통해 상기 저강성 플레이트(120) 및 저강성 스프링(140)은 허용변위 이상의 고 하중을 갖는 측정 대상물이 놓여진 경우에도 소성변형 없이 측정 대상물의 무게를 정확하게 측정할 수 있다.Thus, the low-rigidity plate 120 and the low-rigidity spring 140 can accurately measure the weight of the measurement object without plastic deformation even when the measurement object having a high load equal to or larger than the allowable displacement is placed.

결과적으로, 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치는 상술한 기술적 구성들을 통해 먼저, 주변 온도, 진동 외란 및 크립 특성 등을 포함하는 외부환경에 의한 영향 없이도 무게 측정이 용이하다.As a result, the precision weighing apparatus using the natural frequency according to an embodiment of the present invention can easily measure the weight without any influence of the external environment including the ambient temperature, vibration disturbance, and creep characteristics through the above- Do.

또한, 저강성 스프링을 의탄성 또는 초탄성(Pseudoelasticity)소재인 형상기억합금으로 구성함으로써 상대적으로 고중량이 인가되더라도 넓은 탄성 범위에서 사용 가능하며, 60% 이상의 대변형이 발생하더라도 소재 자체의 특성으로 소성변형 없이 원래의 형상으로 복원 가능하다.In addition, since the low-rigidity spring is formed of a shape memory alloy, which is an elastic or pseudoelastic material, it can be used in a wide elastic range even if a relatively high weight is applied. It can be restored to its original shape without any deformation.

아울러, 허용변위 이상의 고 하중이 인가되더라도 자석의 척력으로 지지함으로써 소성변형 없이 미소중량에서 고중량에 이르는 넓은 범위의 무게측정이 동시에 가능한 우수한 효과가 있다.In addition, even when a high load equal to or larger than the allowable displacement is applied, it is possible to simultaneously perform weight measurement over a wide range from a minute weight to a high weight without plastic deformation by being supported by the repulsive force of a magnet.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.

100 : 본 발명의 일실시 예에 따른 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치
110 : 베이스 플레이트
111 : 가이드 빔
120 : 저강성 플레이트
121 : 돌출부
122 : 관통 홀
130 : 지지대
140 : 저강성 스프링
150 : 레이저 변위센서
160 : 자석100: a precision weighing device using a natural frequency according to an embodiment of the present invention
110: base plate
111: guide beam
120: Low rigidity plate
121:
122: Through hole
130: Support
140: Low rigidity spring
150: Laser displacement sensor
160: magnet

Claims (5)

베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 상부에 구비되며 측정 대상물의 무게에 따라 만곡되는 저강성 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 상부에 구비되며 상기 저강성 플레이트가 상기 베이스 플레이트의 상부에 이격되도록 지지하는 복수 개의 지지대;
상기 저강성 플레이트와 지지대를 연결하며 상기 저강성 플레이트에 놓인 측정 대상물의 무게에 따라 진동하는 복수 개의 저강성 스프링; 및
상기 저강성 플레이트 및 저강성 스프링의 진동주기를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 레이저 변위센서를 포함하되,
상기 측정 대상물의 무게는 상기 진동주기를 통해 산출된 고유진동수를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치.
A base plate;
A low rigidity plate provided on the base plate and curved according to the weight of the measurement object;
A plurality of supports provided on the base plate and supporting the low rigidity plate so as to be spaced apart from the upper portion of the base plate;
A plurality of low-rigidity springs connecting the low-rigidity plate and the support and vibrating according to the weight of the measurement object placed on the low-rigidity plate; And
At least one laser displacement sensor for measuring a vibration period of the low rigidity plate and the low rigidity spring,
Wherein the weight of the object to be measured is measured through a natural frequency calculated through the vibration period.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트의 상부에는 상기 저강성 플레이트가 연직방향으로 진동하도록 안내하기 위한 적어도 하나 이상의 가이드 빔이 구비되는 것을 특징으로 하는 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치.
The method according to claim 1,
Wherein at least one guide beam for guiding the low rigidity plate to vibrate in the vertical direction is provided on the upper portion of the base plate.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 저강성 스프링은 의탄성 또는 초탄성의 형상기억합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the low-rigidity spring is made of an elastic or superelastic shape memory alloy.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 레이저 변위센서는 4개로 이루어지며, 각각 측정된 값의 평균값으로 상기 저강성 플레이트 및 저강성 스프링의 진동주기를 측정하는 것을 특징으로 하는 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the laser displacement sensor comprises four sensors, and the vibration period of the low rigidity plate and the low rigidity spring is measured by an average value of the measured values.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 저강성 플레이트의 하부 및 이와 대향되는 상기 베이스 플레이트의 상부에는 상기 저강성 스프링의 소성변형을 방지하기 위한 자석이 각각 구비되되,
상기 자석은 서로 척력을 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고유진동수를 이용한 정밀 무게측정장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
A magnet for preventing plastic deformation of the low-rigidity spring is provided on a lower portion of the low rigidity plate and an upper portion of the base plate opposite to the low rigidity plate,
Wherein the magnets are provided to have a repulsive force with respect to each other.
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