KR101803476B1

KR101803476B1 - 와이어 기울기 측정 장치

Info

Publication number: KR101803476B1
Application number: KR1020160018970A
Authority: KR
Inventors: 권오흥; 김진영; 이상원
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-11-30
Also published as: KR20170097342A

Abstract

본 발명은 와이어의 기울기 변화에 대한 측정 정밀도를 높일 수 있는 와이어 기울기 측정 장치를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 와이어 기울기 측정 장치는, 회전 부재에 감기며 말단에 부하를 매단 와이어가 흔들릴 경우 그 기울기 변화를 측정하는 와이어 기울기 측정 장치로, 상기 와이어에 그 길이 방향으로 슬라이딩되도록 접촉되어 상기 와이어의 제1 기울기의 변화를 측정하는 제1 측정부; 및 상기 제1 측정부와 연결되어 상기 와이어의 제2 기울기의 변화를 측정하는 제2 측정부를 포함한다.

Description

와이어 기울기 측정 장치{Wire angle measuring apparatus}

본 발명은 와이어의 기울기 변화를 측정하는 와이어 기울기 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 와이어 기울기 측정 장치는, 공장 물류 수송 갠트리(Gantry), 크레인(Crane), 체험 시뮬레이터 등에서 부하(물품, 물체, 사람 등)를 매단 와이어가 흔들릴 경우 그 와이어의 기울기를 측정하는 장치이다.

도 1은 종래의 와이어 흔들림 감지장치가 크레인에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 "A"부를 잘라본 횡단면도이다.

종래의 기술로 공개특허공보 제10-2011-0021080호에 개시된 와이어 흔들림 감지장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 크레인(11)에 구비되며 와이어(13)를 비접촉 상태로 통과시키는 중공부를 가지는 하우징(15); 상기 하우징(15)의 가장자리를 따라 구비되어 와이어(13)의 흔들림 위치를 센싱하는 복수의 포토센서(10); 상기 포토센서(10)의 센싱 신호를 전달받아 와이어(13)의 흔들림 각도를 산출하는 제어부(20); 및 상기 제어부(20)를 통해 산출된 와이어(13)의 흔들림 각도가 설정된 범위를 벗어나면 크레인(11)의 구동을 정지하도록 하는 크레인 제어기(30)를 포함한다.

하지만, 이러한 종래의 와이어 흔들림 감지장치는, 와이어가 하우징에 대해 비접촉 상태로 놓이므로, 하우징에 구비된 복수의 포토센서(10)가 와이어(13)의 흔들림 위치를 인식하는데 있어 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 와이어의 기울기 변화에 대한 측정 정밀도를 높일 수 있는 와이어 기울기 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 다양한 굵기의 와이어에 범용적으로 사용할 수 있는 와이어 기울기 측정 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치는, 회전 부재에 감기며 말단에 부하를 매단 와이어가 흔들릴 경우 그 기울기 변화를 측정하는 와이어 기울기 측정 장치로, 상기 와이어에 그 길이 방향으로 슬라이딩되도록 접촉되어 상기 와이어의 제1 기울기의 변화를 측정하는 제1 측정부; 및 상기 제1 측정부와 연결되어 상기 와이어의 제2 기울기의 변화를 측정하는 제2 측정부를 포함한다.

지면에 수직함과 동시에 상기 회전 부재의 회전축에 수직한 축을 Z축이라 하고, 상기 지면에 대해 평행함과 동시에 상기 회전 부재의 상기 회전축에 대해 수직한 축을 X축이라 하며, 그리고 상기 지면에 대해 평행함과 동시에 상기 X축에 대해 수직한 축을 Y축이라 할 경우, 상기 제1 기울기는, 상기 Y축 방향으로 보았을 때, 상기 와이어가 상기 Z축에 대해 경사진 각도일 수 있고, 상기 제2 기울기는, 상기 Z축 방향으로 보았을 때, 상기 와이어가 상기 X축에 대해 경사진 각도일 수 있다.

상기 제2 측정부는 외부 고정체에 구비될 수 있고, 상기 제1 측정부는 이동 안내부를 통해 상기 제2 측정부에 연결될 수 있으며, 그리고 상기 이동 안내부는, 상기 제1 측정부가 상기 지면에 평행한 X-Y 면 상에서 이동되도록 안내할 수 있다.

상기 이동 안내부는, 상기 제1 측정부에 구비되는 원통 형상의 슬라이딩 바; 및 상기 제2 측정부에 구비되며 상기 슬라이딩 바를 그 길이 방향 이동 및 그 축 방향 회전이 가능하도록 지지하는 베어링을 포함할 수 있다.

상기 제1 측정부는, 상기 이동 안내부에 고정되는 제1 고정 브라켓; 상기 제1 고정 브라켓에 회동 가능하게 구비되며 상기 지면 및 상기 회전 부재의 상기 회전축 모두에 대해 평행하게 놓이는 제1 힌지축; 상기 제1 힌지축에 고정되어 상기 제1 힌지축과 함께 회동되며 상기 와이어를 통과시키는 개구를 가지는 하우징; 상기 제1 고정 브라켓에 고정되며 상기 와이어의 상기 제1 기울기와 동일한 상기 제1 힌지축의 회전 각도를 측정하는 제1 엔코더; 및 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 와이어에 접촉된 상태로 회전되는 3개 이상의 롤러를 포함하는 롤러부를 포함할 수 있다.

상기 제1 엔코더는 상기 제1 힌지축과 축 결합될 수 있다.

상기 롤러부는, 상기 와이어의 굵기에 따라 상기 와이어를 향하는 제1 방향 및 그 반대되는 제2 방향으로 상기 3개 이상의 롤러의 위치를 가변시키는 롤러 위치 가변부를 더 포함할 수 있다.

상기 롤러 위치 가변부는, 상기 하우징의 내부에 구비되며, 천장면 및 바닥면에 형성되는 제1 와이어 통과공과, 상기 천장면 또는 상기 바닥면에 형성되되 상기 제1 와이어 통과공을 중심으로 나선 형상으로 형성되는 가이드홈을 가지는 롤러 케이스; 및 상기 롤러 케이스의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 상기 가이드홈에 삽입되어 회전시 상기 가이드홈을 따라 이동되는 가이드 돌기를 가지며, 그리고 상기 3개 이상의 롤러를 지지하는 롤러 지지부를 포함할 수 있다.

상기 롤러 지지부는, 상기 3개 이상의 롤러를 각각 회전 가능하게 지지하며 각 상단 또는 각 하단에 상기 가이드 돌기를 각각 가지는 각각의 롤러 지지대; 및 상기 각각의 롤러 지지대를 상기 제1 및 제2 방향으로 이동 가능하게 구비시킴과 함께 상기 와이어의 둘레를 따라 설정 각도의 간격을 두고 배치시키는 지지대 배치부를 포함할 수 있다.

상기 지지대 배치부는, 상기 롤러 지지대의 상단과 하단을 각각 지지하며 상기 와이어가 통과되는 제2 와이어 통과공을 가지는 상부 및 하부 배치판; 및 상기 가이드 돌기가 관통되도록 상기 상부 배치판 또는 상기 하부 배치판에 형성되는 돌기 통과공을 포함할 수 있다

상기 롤러 지지부는, 상기 상부 배치판과 상기 하부 배치판 사이를 연결하여 서로 고정시키는 고정 지지바; 및 상기 고정 지지바에 구비되며 상기 롤러 지지부를 회전시키기 위한 조절 노브를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 측정부는, 상기 이동 안내부에 고정되어 상기 이동 안내부와 함께 회동되며 상기 지면에 대해 수직하게 놓이는 제2 힌지축; 상기 제2 힌지축을 회동 가능하게 지지하며 상기 외부 고정체에 고정되는 제2 고정 브라켓; 및 상기 제2 고정 브라켓에 고정되며 상기 와이어의 상기 제2 기울기와 동일한 상기 제2 힌지축의 회전 각도를 측정하는 제2 엔코더를 포함할 수 있다.

상기 제2 엔코더는 상기 제2 힌지축과 축 결합될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치는, 상기 제1 측정부에 대한 x 축 및 y축 위치를 계산하는 제1 연산부를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 연산부는, 상기 제1 기울기가 "θ₁"이고, 상기 제2 기울기가 "θ₂"이고, 상기 회전 부재와 상기 이동 안내부 사이의 수직 높이가 "h"이고, 상기 제1 기울기가 0인 초기 상태에서 상기 제1 엔코더와 상기 제2 엔코더 사이의 직선 길이가 "x₀"이라고 하면, "x = h tanθ₁"의 수학식1을 통해 상기 제1 측정부에 대한 x 축 위치를 계산하고, "y = (x₀ + h tanθ₁) tanθ₂"의 수학식2을 통해 상기 제1 측정부에 대한 y축 위치를 계산할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치는, 상기 x 축 위치 및 상기 y 축 위치로부터 상기 와이어의 롤 각도 α와 피치 각도 β를 연산하는 제2 연산부를 더 포함하고, "

"의 수학식3을 통해 상기 롤 각도를 계산하고, "

"의 수학식4를 통해 상기 피치 각도를 계산할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 와이어에 그 길이 방향으로 슬라이딩되도록 접촉되어 와이어의 제1 기울기의 변화를 측정하는 제1 측정부와, 제1 측정부와 연결되어 와이어의 제2 기울기의 변화를 측정하는 제2 측정부를 포함하는 기술구성을 제공하므로, 즉 제1 측정부가 와이어에 접촉되고, 이와 동시에 제2 측정부가 제1 측정부에 연결되는 기술구성을 제공하므로, 종래의 비접촉 방식에 비해 와이어의 기울기 변화에 대한 측정 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 롤러 위치 가변부를 제공하므로, 다양한 굵기의 와이어에 범용적으로 사용할 수 있다.

도 1은 종래의 와이어 흔들림 감지장치가 크레인에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 "A"부를 잘라본 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치를 나타낸 개념도이다.
도 4는 도 3의 와이어 기울기 측정 장치를 보다 구체적으로 모델링하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 기울기 측정 장치를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 3의 기울기 측정 장치의 제1 측정부 중에서 하우징과 롤러부 만을 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 롤러부를 VII-VII 선으로 잘라 본 단면도이다.
도 8은 도 6의 롤러부에서 롤러 케이스를 제거하여 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 8의 롤러부를 잘라 본 횡단면도이다.
도 10은 도 4의 기울기 측정 장치 중에서 제2 측정부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 3을 기준으로 정면에서(즉, 도 12에서 Y축 방향으로) 바라본 것으로 와이어의 제1 기울기의 변화를 보이기 위한 개념도이다.
도 12는 도 3을 기준으로 위에서(즉, 도 11에서 Z축 방향으로) 바라본 것으로 와이어의 제2 기울기의 변화와 제1 측정부의 x축 및 y축 위치를 보이기 위한 개념도이다.
도 13은 와이어의 피치 각도와 롤 각도를 개략적으로 보이기 위한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치를 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치를 나타낸 개념도이다.

도 4는 도 3의 와이어 기울기 측정 장치를 보다 구체적으로 모델링하여 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 기울기 측정 장치를 나타낸 평면도이다.

도 6은 도 3의 기울기 측정 장치의 제1 측정부 중에서 하우징과 롤러부 만을 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6의 롤러부를 VII-VII 선으로 잘라 본 단면도이고, 도 8은 도 6의 롤러부에서 롤러 케이스를 제거하여 나타낸 사시도이며, 그리고 도 9는 도 8의 롤러부를 잘라 본 횡단면도이다.

도 10은 도 4의 기울기 측정 장치 중에서 제2 측정부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 11은 도 3을 기준으로 정면에서(즉, 도 12에서 Y축 방향으로) 바라본 것으로 와이어의 제1 기울기의 변화를 보이기 위한 개념도이고, 도 12는 도 3을 기준으로 위에서(즉, 도 11에서 Z축 방향으로) 바라본 것으로 와이어의 제2 기울기의 변화와 제1 측정부의 x축 및 y축 위치를 보이기 위한 개념도이고, 도 13은 와이어의 피치 각도와 롤 각도를 개략적으로 보이기 위한 개념도이며, 그리고 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치를 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치(WA)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전 부재(도 3의 10)(예를 들어, 윈치, 드럼, 도르래 등)에 감기며 말단에 부하(미도시)(예를 들어, 물품, 물체, 사람 등)를 매단 와이어(20)가 흔들릴 경우 그 기울기 변화를 측정하는 와이어 기울기 측정 장치로, 제1 측정부(100)와 제2 측정부(200)를 포함한다. 이와 더불어, 제1 측정부(100)와 제2 측정부(200)는 이동 안내부(300)를 통해 연결될 수 있다. 이하, 도 3 내지 도 14을 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.

제1 측정부(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 와이어(20)에 그 길이 방향으로 슬라이딩되도록 접촉되며 와이어(20)의 제1 기울기(θ₁)의 변화를 측정하는 구성요소이다. 여기서, 도 3, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 지면에 수직함과 동시에 회전 부재(10)의 회전축(11)에 수직한 축을 Z축이라 하고, 지면에 대해 평행함과 동시에 회전 부재(10)의 회전축(11)에 대해 수직한 축을 X축이라 하고, 지면에 대해 평행함과 동시에 X축에 대해 수직한 축을 Y축이라 할 경우, 제1 기울기(θ₁)는, 도 12에서 Y축 방향으로 보았을 때(즉, 도 3을 기준으로 정면에서 보았을 때), 도 11에 도시된 바와 같이 와이어(20)가 Z축에 대해 경사진 각도일 수 있다.

예를 들어, 제1 측정부(100)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 고정 브라켓(110), 제1 힌지축(도 5의 120), 하우징(130), 제1 엔코더(140), 그리고 롤러부(150)를 포함할 수 있다.

제1 고정 브라켓(110)은 이동 안내부(300)에 고정되고, 제1 힌지축(도 5의 120)은 제1 고정 브라켓(110)에 회동 가능하게 구비되며 지면 및 회전 부재(도 3의 10)의 회전축(11) 모두에 대해 평행하게 놓인다. 하우징(130)은 제1 힌지축(도 5의 120)에 고정되어 제1 힌지축(도 5의 120)과 함께 회동되며 와이어(20)를 통과시키는 개구(131)를 가지고, 제1 엔코더(140)는 제1 고정 브라켓(110)에 고정되며 와이어(20)의 제1 기울기와 동일한 제1 힌지축(도 5의 120)의 회전 각도를 측정한다. 롤러부(150)는 하우징(130)의 내부에 구비되며 와이어(20)에 접촉된 상태로 회전되는 3개 이상의 롤러(151)를 포함한다.

따라서, 도 3 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 기울기가 0인 초기 상태[도 11의 점선 와이어(20) 참조]에서 와이어(20)가 기울어지면[실선 와이어(20) 참조], 제1 고정 브라켓(110)은 이동 안내부(300)에 의해 지면에 평행한 상태로 이동되고, 제1 고정 브라켓(110)에 회동 가능하게 구비된 제1 힌지축(도 5의 120)은 와이어(20)와 함께 회전되는데, 이 회전된 각도가 와이어(20)의 제1 기울기(θ₁)가 되고, 제1 고정 브라켓(110)에 고정된 제1 엔코더(140)는 상대적으로 회전되는 제1 힌지축(도 5의 120)의 회전 각도를 측정하는 것으로 이와 동일한 값인 엇각에 해당하는 와이어(20)의 제1 기울기(θ₁)를 얻을 수 있다.

나아가, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 힌지축(도 5의 120)의 회전 각도를 보다 정밀하게 측정하기 위해 제1 엔코더(140)는 제1 힌지축(도 5의 120)과 축 결합될 수 있다.

상술한 롤러부(150)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 롤러 위치 가변부(152)를 더 포함할 수 있다. 롤러 위치 가변부(152)는 채용되는 와이어(20)의 굵기에 따라 와이어(20)를 향하는 제1 방향 및 그 반대되는 제2 방향으로 3개 이상의 롤러(151)의 위치를 가변시키는 구성요소이다. 예를 들어, 롤러 위치 가변부(152)는, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 롤러 케이스(161)와 롤러 지지부(162)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 롤러 케이스(161)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(130)의 내부에 구비되며, 그 천장면 및 그 바닥면에 형성되는 제1 와이어 통과공(H1)과, 그 천장면 또는 그 바닥면에 형성되되 제1 와이어 통과공(H1)을 중심으로 나선 형상으로 형성되는 가이드홈(도 7의 G)을 가진다. 롤러 지지부(162)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 롤러 케이스(161)의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 가이드홈(G)에 삽입되어 회전시 가이드홈(G)을 따라 이동되는 가이드 돌기(P)를 가지며, 그리고 3개 이상의 롤러(151)를 지지하는 롤러 지지부(162)를 포함한다.

따라서, 사용자가 롤러 지지부(162)를 회전시키면 롤러 지지부(162)가 와이어(20)를 중심으로 회전되면서, 롤러 지지부(162)의 가이드 돌기(P)가 롤러 케이스(161)의 나선 형상의 가이드홈(G)을 따라 이동되는 방식으로, 와이어(20)의 굵기에 맞게 상기 제1 및 제2 방향으로 3개 이상의 롤러(151)의 위치를 가변시킬 수 있다.

나아가, 상술한 롤러 지지부(162)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 롤러 지지대(171), 그리고 지지대 배치부(172)를 포함할 수 있다. 각각의 롤러 지지대(171)는, 3개 이상의 롤러(151)를 각각 회전 가능하게 지지하며 각 상단 또는 각 하단에 상술한 가이드 돌기(P)를 각각 가진다. 그리고 지지대 배치부(172)는, 각각의 롤러 지지대(171)를 상기 제1 및 제2 방향으로 이동 가능하게 구비시킴과 함께 각각의 롤러 지지대(171)를 와이어(20)의 둘레를 따라 설정 각도의 간격을 두고 배치시킨다.

특히, 지지대 배치부(172)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 롤러 지지대(171)의 상단과 하단을 각각 지지하며 와이어(20)가 통과되는 제2 와이어 통과공(H2)을 가지는 상부 및 하부 배치판(181)(182)과, 그리고 가이드 돌기(P)가 관통되어 상기 제1 및 제2 방향으로 이동되도록 상부 배치판(181) 또는 하부 배치판(182)에 형성되는 돌기 통과공(183)을 포함할 수 있다.

따라서, 각각의 롤러 지지대(171)의 가이드 돌기(P)는 지지대 배치부(172)의 돌기 통과공(183)을 통과하여 롤러 케이스(161)의 나선 형상의 가이드홈(G)에 삽입될 수 있다. 특히, 사용자가 롤러 지지부(162)를 회전시키면 롤러 지지부(162)가 와이어(20)를 중심으로 회전되면서, 각각의 롤러 지지대(171)의 가이드 돌기(P)가 롤러 케이스(161)의 나선 형상의 가이드홈(G)을 따라 상기 제1 또는 제2 방향으로 이동되는 동안, 가이드 돌기(P)는 돌기 통과공(183)의 안내를 받아 각각의 롤러 지지대(171)의 간격이 유지되면서 제1 및 제2 방향으로 이동될 수 있다.

나아가, 상술한 롤러 지지부(162)는, 상부 배치판(181)과 하부 배치판(182) 사이를 연결하여 서로 고정시키는 고정 지지바(173)와, 그리고 고정 지지바(173)에 구비되며 롤러 지지부(162)를 회전시키기 위한 조절 노브(174)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 사용자가 조절 노브(174)에 손을 대고 조절 노브(174)를 밀거나 돌리면 롤러 지지부(162)가 회전될 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5, 도 10 내지 도 12를 계속 참조하여, 상술한 제2 측정부(200)에 대해 상세히 설명한다.

제2 측정부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 측정부(100)와 연결되어 와이어(20)의 제2 기울기(θ₂)의 변화를 측정하는 구성요소이다. 여기서, 제2 기울기(θ₂)는, 도 11에서 Z축 방향으로 보았을 때(즉, 도 3을 기준으로 위에서 보았을 때), 와이어(20)가 X축에 대해 경사진 각도일 수 있다.

예를 들어, 제2 측정부(200)는, 도 4, 도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 힌지축(210), 제2 고정 브라켓(220), 그리고 제2 엔코더(230)를 포함할 수 있다.

제2 힌지축(210)은 이동 안내부(300)에 고정되어 이동 안내부(300)와 함께 회동되며 지면에 대해 수직하게 놓이고, 제2 고정 브라켓(220)은 제2 힌지축(210)을 회동 가능하게 지지하며 외부 고정체(도 3의 1)에 고정되며, 그리고 제2 엔코더(230)는 제2 고정 브라켓(220)에 고정되며 와이어(20)의 제2 기울기(θ₂)와 동일한 제2 힌지축(210)의 회전 각도를 측정한다.

따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 기울기가 0인 초기 상태에서, 와이어(20)가 제2 힌지축(210)을 기준으로 회전되면, 이동 안내부(300)는 지면에 평행한 상태로 회전되고, 이동 안내부(300)에 고정된 제2 힌지축(210) 또한 회전되는데, 이 회전된 각도가 와이어(20)의 제2 기울기(θ₂)가 되고, 제2 고정 브라켓(220)에 고정된 제2 엔코더(230)는 상대적으로 회전되는 제2 힌지축(210)의 회전 각도를 측정하는 것으로 이와 동일한 값에 해당하는 와이어(20)의 제2 기울기(θ₂)를 얻을 수 있다.

나아가, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 힌지축(210)의 회전 각도를 보다 정밀하게 측정하기 위해 제2 엔코더(230)는 제2 힌지축(210)과 축 결합될 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5, 도 10, 도 11을 계속 참조하여, 상술한 이동 안내부(300)에 대해 보다 상세히 설명한다.

이동 안내부(300)는, 도 3 및 도 11에 도시된 바와 같이, 외부 고정체(도 3의 1)에 구비된 제2 측정부(200)에 제1 측정부(100)를 연결하는 것으로, 제1 측정부(100)가 지면에 평행한 X-Y 면 상에서 이동되도록 안내하는 역할을 한다.

예를 들어, 이동 안내부(300)는, 도 3 내지 도 5, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 측정부(100)의 제1 고정 브라켓(110)에 고정되는 원통 형상의 슬라이딩 바(310)와, 제2 측정부(200)의 제2 고정 브라켓(220)에 제2 힌지축(210)에 의해 회동 가능하게 구비되며 슬라이딩 바(310)를 그 길이 방향 이동 및 그 축 방향 회전이 가능하도록 지지하는 베어링(320)을 포함할 수 있다.

따라서, 슬라이딩 바(310)가, 베어링(320)을 통해 그 길이 방향 이동 및 그 축 방향 회전이 가능함과 함께 베어링(320)에 고정된 제2 힌지축(210)을 기준으로 회전이 가능하므로, 제1 측정부(100)에 슬라이딩되도록 접촉되는 와이어(20)는 피치 모션(pitch motion)과 롤 모션(roll motion)을 원활하게 수행 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치(WA)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 연산부(400)를 더 포함할 수 있다.

제1 연산부(400)는, 제1 측정부(100)에 대한 x 축 및 y축 위치를 계산하는 구성요소이다.

구체적으로, 제1 연산부(400)는, 제1 기울기가 "θ₁"이고, 제2 기울기가 "θ₂"이고, 회전 부재(도 3의 10)와 이동 안내부(300) 사이의 수직 높이가 "h"이고, 제2 기울기가 0인 초기 상태에서 제1 엔코더(140)와 제2 엔코더(230) 사이의 직선 길이가 "x₀"이라고 하면, "x = h tanθ₁"의 수학식1을 통해 상기 제1 측정부(100)에 대한 x 축 위치를 계산하고, "y = (x₀ + h tanθ₁) tanθ₂"의 수학식2을 통해 상기 제1 측정부(100)에 대한 y축 위치를 계산할 수 있다.

따라서, 제1 연산부(400)를 통해, 와이어(20)가 흔들려서 제1 측정부(100)가 위치되는 제1 와이어(20)의 제1 부분의 최종적인 위치를 알 수 있으므로, 와이어(20)의 흔들림을 최소화하기 위해 추후 개발 예정인 기술에서 그 위치 정보를 유효한 데이터로 사용될 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치(WA)는, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 제2 연산부(500)를 더 포함할 수 있다.

제2 연산부(500)는, x 축 위치 및 y 축 위치로부터 와이어(20)의 롤 각도(α)와 피치 각도(β)를 연산하는 구성요소이다.

구체적으로, "

"의 수학식3을 통해 롤 각도를 계산하고, "

"의 수학식4를 통해 피치 각도를 계산할 수 있다.

따라서, 제1 및 제2 연산부(400)(500)를 통해, 와이어(20)의 전 부분에 대한 롤 모션에 따른 롤 각도와 피치 모션에 따른 피치 각도를 알 수 있으므로, 와이어(20)의 흔들림을 최소화하기 위해 추후 개발 예정인 기술에서 그 롤 각도와 피치 각도가 보다 더 유효한 데이터로 사용될 수 있다.

참고로, 상기 수학식3은 "

"의 수식에 의해 유도되고, 상기 수학식4는 "

"의 수식에 의해 유도될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 기울기 측정 장치(WA)는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 와이어(20)에 그 길이 방향으로 슬라이딩되도록 접촉되어 와이어(20)의 제1 기울기(θ₁)의 변화를 측정하는 제1 측정부(100)와, 제1 측정부(100)와 연결되어 와이어(20)의 제2 기울기(θ₂)의 변화를 측정하는 제2 측정부(200)를 포함하는 기술구성을 제공하므로, 즉 제1 측정부(100)가 와이어(20)에 접촉되고, 이와 동시에 제2 측정부(200)가 제1 측정부(100)에 연결되는 기술구성을 제공하므로, 종래의 비접촉 방식에 비해 와이어(20)의 기울기 변화에 대한 측정 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 롤러 위치 가변부(152)를 제공하므로, 다양한 굵기의 와이어에 범용적으로 사용할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 외부 고정체 10: 회전 부재
20: 와이어 WA: 와이어 기울기 측정 장치
100: 제1 측정부 110: 제1 고정 브라켓
120: 제1 힌지축 130: 하우징
131: 개구 140: 제1 엔코더
150: 롤러부 151: 3개 이상의 롤러
152: 롤러 위치 가변부 161: 롤러 케이스
H1: 제1 와이어 통과공 G: 가이드홈
162: 롤러 지지부 P: 가이드 돌기
171: 롤러 지지대 172: 지지대 배치부
181: 상부 배치판 182: 하부 배치판
H2: 제2 와이어 통과공 183: 돌기 통과공
173: 고정 지지바 174: 조절 노브
200: 제2 측정부 210: 제2 힌지축
220: 제2 고정 브라켓 230: 제2 엔코더
300: 이동 안내부 310: 슬라이딩 바
320: 베어링 400: 제1 연산부
500: 제2 연산부 11: 회전 부재의 회전축
θ₁: 제1 기울기 θ₂: 제2 기울기
α: 롤 각도 β: 피치 각도

Claims

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회전 부재에 감기며 말단에 부하를 매단 와이어가 흔들릴 경우 그 기울기 변화를 측정하는 와이어 기울기 측정 장치로,
상기 와이어에 그 길이 방향으로 슬라이딩되도록 접촉되어 상기 와이어의 제1 기울기의 변화를 측정하는 제1 측정부; 및
상기 제1 측정부와 연결되어 상기 와이어의 제2 기울기의 변화를 측정하는 제2 측정부
를 포함하고,
지면에 수직함과 동시에 상기 회전 부재의 회전축에 수직한 축을 Z축이라 하고,
상기 지면에 대해 평행함과 동시에 상기 회전 부재의 상기 회전축에 대해 수직한 축을 X축이라 하고,
상기 지면에 대해 평행함과 동시에 상기 X축에 대해 수직한 축을 Y축이라 할 경우,
상기 제1 기울기는,
상기 Y축 방향으로 보았을 때, 상기 와이어가 상기 Z축에 대해 경사진 각도이고,
상기 제2 기울기는,
상기 Z축 방향으로 보았을 때, 상기 와이어가 상기 X축에 대해 경사진 각도이고,
상기 제2 측정부는 외부 고정체에 구비되고,
상기 제1 측정부는 이동 안내부를 통해 상기 제2 측정부에 연결되고,
상기 이동 안내부는,
상기 제1 측정부가 상기 지면에 평행한 X-Y 면 상에서 이동되도록 안내하고,
상기 이동 안내부는,
상기 제1 측정부에 구비되는 원통 형상의 슬라이딩 바; 및
상기 제2 측정부에 구비되며 상기 슬라이딩 바를 그 길이 방향 이동 및 그 축 방향 회전이 가능하도록 지지하는 베어링
을 포함하는
와이어 기울기 측정 장치.
회전 부재에 감기며 말단에 부하를 매단 와이어가 흔들릴 경우 그 기울기 변화를 측정하는 와이어 기울기 측정 장치로,
상기 와이어에 그 길이 방향으로 슬라이딩되도록 접촉되어 상기 와이어의 제1 기울기의 변화를 측정하는 제1 측정부; 및
상기 제1 측정부와 연결되어 상기 와이어의 제2 기울기의 변화를 측정하는 제2 측정부
를 포함하고,
지면에 수직함과 동시에 상기 회전 부재의 회전축에 수직한 축을 Z축이라 하고,
상기 지면에 대해 평행함과 동시에 상기 회전 부재의 상기 회전축에 대해 수직한 축을 X축이라 하고,
상기 지면에 대해 평행함과 동시에 상기 X축에 대해 수직한 축을 Y축이라 할 경우,
상기 제1 기울기는,
상기 Y축 방향으로 보았을 때, 상기 와이어가 상기 Z축에 대해 경사진 각도이고,
상기 제2 기울기는,
상기 Z축 방향으로 보았을 때, 상기 와이어가 상기 X축에 대해 경사진 각도이고,
상기 제2 측정부는 외부 고정체에 구비되고,
상기 제1 측정부는 이동 안내부를 통해 상기 제2 측정부에 연결되고,
상기 이동 안내부는,
상기 제1 측정부가 상기 지면에 평행한 X-Y 면 상에서 이동되도록 안내하고,
상기 제1 측정부는,
상기 이동 안내부에 고정되는 제1 고정 브라켓;
상기 제1 고정 브라켓에 회동 가능하게 구비되며 상기 지면 및 상기 회전 부재의 상기 회전축 모두에 대해 평행하게 놓이는 제1 힌지축;
상기 제1 힌지축에 고정되어 상기 제1 힌지축과 함께 회동되며 상기 와이어를 통과시키는 개구를 가지는 하우징;
상기 제1 고정 브라켓에 고정되며 상기 와이어의 상기 제1 기울기와 동일한 상기 제1 힌지축의 회전 각도를 측정하는 제1 엔코더; 및
상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 와이어에 접촉된 상태로 회전되는 3개 이상의 롤러를 포함하는 롤러부
를 포함하는
와이어 기울기 측정 장치.
제5항에서,
상기 제1 엔코더는 상기 제1 힌지축과 축 결합되는
와이어 기울기 측정 장치.
제5항에서,
상기 롤러부는,
상기 와이어의 굵기에 따라 상기 와이어를 향하는 제1 방향 및 그 반대되는 제2 방향으로 상기 3개 이상의 롤러의 위치를 가변시키는 롤러 위치 가변부
를 더 포함하는
와이어 기울기 측정 장치.
제7항에서,
상기 롤러 위치 가변부는,
상기 하우징의 내부에 구비되며, 천장면 및 바닥면에 형성되는 제1 와이어 통과공과, 상기 천장면 또는 상기 바닥면에 형성되되 상기 제1 와이어 통과공을 중심으로 나선 형상으로 형성되는 가이드홈을 가지는 롤러 케이스; 및
상기 롤러 케이스의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 상기 가이드홈에 삽입되어 회전시 상기 가이드홈을 따라 이동되는 가이드 돌기를 가지며, 그리고 상기 3개 이상의 롤러를 지지하는 롤러 지지부
를 포함하는
와이어 기울기 측정 장치.
제8항에서,
상기 롤러 지지부는,
상기 3개 이상의 롤러를 각각 회전 가능하게 지지하며 각 상단 또는 각 하단에 상기 가이드 돌기를 각각 가지는 각각의 롤러 지지대; 및
상기 각각의 롤러 지지대를 상기 제1 및 제2 방향으로 이동 가능하게 구비시킴과 함께 상기 와이어의 둘레를 따라 설정 각도의 간격을 두고 배치시키는 지지대 배치부
를 포함하는
와이어 기울기 측정 장치.
제9항에서,
상기 지지대 배치부는,
상기 롤러 지지대의 상단과 하단을 각각 지지하며 상기 와이어가 통과되는 제2 와이어 통과공을 가지는 상부 및 하부 배치판; 및
상기 가이드 돌기가 관통되도록 상기 상부 배치판 또는 상기 하부 배치판에 형성되는 돌기 통과공
을 포함하는
와이어 기울기 측정 장치.
제10항에서,
상기 롤러 지지부는,
상기 상부 배치판과 상기 하부 배치판 사이를 연결하여 서로 고정시키는 고정 지지바; 및
상기 고정 지지바에 구비되며 상기 롤러 지지부를 회전시키기 위한 조절 노브
를 더 포함하는
와이어 기울기 측정 장치.
제5항에서,
상기 제2 측정부는,
상기 이동 안내부에 고정되어 상기 이동 안내부와 함께 회동되며 상기 지면에 대해 수직하게 놓이는 제2 힌지축;
상기 제2 힌지축을 회동 가능하게 지지하며 상기 외부 고정체에 고정되는 제2 고정 브라켓; 및
상기 제2 고정 브라켓에 고정되며 상기 와이어의 상기 제2 기울기와 동일한 상기 제2 힌지축의 회전 각도를 측정하는 제2 엔코더
를 포함하는
와이어 기울기 측정 장치.
제12항에서,
상기 제2 엔코더는 상기 제2 힌지축과 축 결합되는
와이어 기울기 측정 장치.
제12항에서,
상기 와이어 기울기 측정 장치는,
상기 제1 측정부에 대한 x 축 및 y축 위치를 계산하는 제1 연산부를 더 포함하고,
상기 제1 연산부는,
상기 제1 기울기가 "θ₁"이고, 상기 제2 기울기가 "θ₂"이고, 상기 회전 부재와 상기 이동 안내부 사이의 수직 높이가 "h"이고, 상기 제1 기울기가 0인 초기 상태에서 상기 제1 엔코더와 상기 제2 엔코더 사이의 직선 길이가 "x₀"이라고 하면,
"x = h tanθ₁"의 수학식1을 통해 상기 제1 측정부에 대한 x 축 위치를 계산하고,
"y = (x₀ + h tanθ₁) tanθ₂"의 수학식2을 통해 상기 제1 측정부에 대한 y축 위치를 계산하는
와이어 기울기 측정 장치.
제14항에서,
상기 와이어 기울기 측정 장치는,
상기 x 축 위치 및 상기 y 축 위치로부터 상기 와이어의 롤 각도 α와 피치 각도 β를 연산하는 제2 연산부를 더 포함하고,
"
"의 수학식3을 통해 상기 롤 각도를 계산하고,
"
"의 수학식4를 통해 상기 피치 각도를 계산하는
와이어 기울기 측정 장치.