KR102027064B1 - 소용량 힘측정기 평가 장치 및 평가 방법 - Google Patents

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김종호
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최재혁
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Abstract

본 발명은 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치로서, 상기 저울 위에 올려지는 외부프레임; 상기 외부프레임 내부에 위치되며 상기 힘측정기가 수용되는 공간을 제공하는 내부프레임; 상기 외부프레임과 내부프레임의 중심부분에서 상기 내부프레임을 상기 외부프레임에 매달린 상태로 연결하는 커넥터; 상기 내부프레임으로부터 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며, 상기 힘측정기의 받치면서 상기 내부프레임과 함께 상기 힘측정기를 수용하고, 상기 힘측정기에 압력을 가하는 가압유닛; 및 상기 저울과 상기 힘측정기에 각각 연결되어 상기 가압유닛으로 상기 힘측정기에 가해지는 압력의 변화에 의해 상기 힘측정기에서 측정되는 압력값과 상기 저울에서 측정되는 하중값의 변화를 모니터링하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소용량 힘측정기 평가 장치 및 평가 방법{EVALUATION DEVICE AND EVALUATION METHOD OF SMALL-CAPACITY FORCE METER}
본 발명은 힘측정기의 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 힘측정기에 작용하는 하중의 제어 및 위치의 조정이 가능한 소용량 힘측정기 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것이다.
현재 생산공정을 자동화하는 부분에서 자동화장치(로봇)이 널리 사용되고 있다. 이러한 로봇이 조립부품을 원하는 위치까지 이동시키기 위해서는 로봇이 조립부품의 위치와 상태에 대한 정보를 알아야만 한다.
이러한 정보를 얻기 위하여 다양한 방법이 사용되고 있으며, 이를 위한 한가지 방법으로 로봇과 조립부품 사이의 각 축의 정보를 이용하는 방법이 직접적으로 정보를 쉽게 얻을 수 있다는 이유에서 널리 사용되고 있다.
생산라인에서 각 축의 정보를 알기 위해서는 축에 작용하는 힘과 모멘트에 대한 정보를 검출하고, 이를 제어에 필요한 데이터로서 활용하고 있다. 이러한 축의 정보를 획득하기 위해서는 생산라인의 각각의 축의 작용력을 측정하기 위하여 센서를 직접 연결하는 것이 필요하다.
그리고 이렇게 각각의 축에 작용하는 힘을 측정하기 위한 센서로서, 가장 널리 사용되고 있는 것이 로드셀이다. 로드셀은, 측정하고자 하는 물체에 가해지는 하중의 변형이, 일정한 전기적 파리미터로 생성되는 변형게이지를 사용하는 것에 이하여, 하중을 측정하는 장치를 말한다.
그러나, 기존의 로드셀은, 상술한 바와 같은 축에 전용으로 사용되는 것은 드물다. 예를 들면 범용성을 가지는 로드셀을 이용하여, 측정에 필요한 부분에 적용하는 것에 의하여 자신이 필요로 하는 정보를 획득하기 위하여 사용되고 있는 실정이다. 즉 후술하는 본 발명에서 해결하고자 하는 2축에 대한 힘을 측정하는 전용 로드셀이 없기 때문에, 기존의 범용적인 로드셀을 이용하여야 하기 때문에 불편한 단점이 지적된다.
그리고, 기존의 로드셀은, 상술한 바와 같이, 전용적으로 사용되는 것이 아니기 때문에, 특정한 축에 대하여 적합하지도 못한 단점도 있음은 물론이지만, 부피의 면에서도 바람직하지 못하다. 즉 범용성이 있는 로드셀을 제공하기 위해서는, 그 내부에 하중의 변화에 의한 전기적 파라미터의 변화를 증폭하기 위한 증폭회로 등이 필수적으로 내장되어 있기 때문에, 전체적으로 크고 고가인 단점이 지적된다.
또한, 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 기존의 저용량 힘측정 장치는 힘측정기를 거꾸로 평가하고, 정밀 변위기 축정렬 고려하지 못하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허번호 특2001-0083634(발명의 명칭 : 2 축용 힘측정장치)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 저울에서 하중을 제거되는 방식으로 힘측정기에 압축하중을 가하는 힘 측정기 평가 구조방식의 소용량 힘측정기 평가 장치 및 평가 방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 축 정렬을 위하여 진자방식 구조가 구비된 소용량 힘측정기 평가 장치 및 평가 방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 힘측정기의 위치 제어를 위한 기능이 구비된 소용량 힘측정기 평가 장치 및 평가 방법를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치로서, 상기 저울 위에 올려지는 외부프레임; 상기 외부프레임 내부에 위치되며 상기 힘측정기가 수용되는 공간을 제공하는 내부프레임; 상기 외부프레임과 내부프레임의 중심부분에서 상기 내부프레임을 상기 외부프레임에 매달린 상태로 연결하는 커넥터; 상기 내부프레임으로부터 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며, 상기 힘측정기를 받치면서 상기 내부프레임과 함께 상기 힘측정기를 수용하고, 상기 저울과 상기 힘측정기에 각각 연결되어 상기 가압유닛으로 상기 힘측정기에 가해지는 압력의 변화에 의해 상기 힘측정기에서 측정되는 압력값과 상기 저울에서 측정되는 하중값의 변화를 모니터링하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 분석수단;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 커넥터는, 상기 외부프레임 상부의 중심부분에 설치되어 상기 내부프레임의 중심부분에 연결되는 고정부재; 및 상기 고정부재와 상기 외부프레임의 중심부분에 위치하여 상기 고정부재를 상기 외부프레임에 축을 맞추면서 연결하는 볼형상의 연결부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압유닛은, 상기 힘측정기의 하부를 받치면서 설치되어 압전소자로 상기 힘측정기에 압력을 정밀하게 제공하는 피에조 액츄에이터; 및 상기 피에조 액츄에이터를 수용하면서 상기 피에조 액츄에이터를 상기 저울 및 외부프레임과 분리된 상태로 고정시키는 스테이지;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스테이지는, 상기 피에조 액츄에이터의 위치를 상기 힘측정기의 위치에 따라서 정밀하게 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 가압유닛은, 상기 피에조 액츄에이터의 정밀한 설치를 위해 상기 스테이지에 구비되어 상기 피에조 액츄에이터의 설치 위치를 가이드 하는 가이드 지그;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저울 위에 있는 무게는 저울용량의 70 % 이상일 수 있다.
또한, 상기 힘측정기 평가 용량은 저울용량의 50% 이내일 수 있다.
본 발명은 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치를 이용하여 평가하는 평가 방법으로서, 상기 저울 위에 상기 힘측정기가 내부에 설치되는 외부프레임을 세팅하는 외부프레임 세팅단계; 상기 외부프레임 세팅단계를 통해서 세팅된 상기 외부프레임의 내부에 상기 힘측정기가 수용된 내부프레임을 설치하는 내부프레임 설치단계; 상기 내부프레임으로부터 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며 상기 힘측정기에 압력을 가하는 가압유닛을 세팅하는 가압유닛 세팅단계; 및 상기 가압유닛 세팅단계를 통해서 세팅된 상기 가압유닛에 구비된 피에조 액츄에이터로 상기 힘측정기에 정밀하게 압력을 가하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 힘측정기 분석단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치로서, 상기 저울 위에 올려지며 지지력을 제공하는 외부프레임; 상기 외부프레임 내부에 위치되며 상기 힘측정기가 수용되는 공간을 제공하는 내부프레임; 상기 외부프레임과 내부프레임의 중심부분에서 상기 내부프레임을 상기 외부프레임에 매달린 상태로 연결하는 커넥터; 상기 내부프레임과 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며 상기 힘측정기의 받치면서 상기 내부프레임과 함께 상기 힘측정기를 수용하고, 상기 힘측정기에 압력을 가하는 가압유닛; 상기 저울과 분리된 상태로 상기 힘측정기를 받치면서 상기 내부프레임의 내부에 위치되며 상기 힘측정기의 위치가 변화는 경우 진자방식으로 정밀하게 축을 정렬하는 축정렬 유닛; 및 상기 저울과 상기 힘측정기에 각각 연결되어 상기 가압유닛으로 상기 힘측정기에 가해지는 압력의 변화에 의해 상기 힘측정기에서 측정되는 압력값과 상기 저울에서 측정되는 하중값의 변화를 모니터링하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 분석수단;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 축정렬 유닛은, 상기 힘측정기를 하부에서 받치고 상기 힘측정기의 회전을 허용하면서 축정렬을 가이드 하는 회전지그; 및 상기 내부프레임, 가압유닛 및 힘측정기의 일부분에 각각 접촉된 상태로 설치되며 상기 힘측정기의 움직임을 허용하여 진자방식으로 진동운동을 반복하면서 상기 힘측정기의 축중심을 맞추는 볼형상의 접촉지그;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 커넥터는, 상기 외부프레임 상부의 중심부분에 설치되어 상기 내부프레임의 중심부분에 연결되는 고정부재; 및 상기 고정부재와 상기 외부프레임의 중심부분에 위치하여 상기 고정부재를 상기 외부프레임에 축을 맞추면서 연결하는 볼형상의 연결부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압유닛은, 상기 힘측정기의 하부를 받치면서 설치되어 압전소자로 상기 힘측정기에 압력을 정밀하게 제공하는 피에조 액츄에이터; 및 상기 피에조 액츄에이터를 수용하면서 상기 피에조 액츄에이터를 상기 저울 및 외부프레임과 분리된 상태로 고정시키는 스테이지;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스테이지는, 상기 피에조 액츄에이터의 위치를 상기 힘측정기의 위치에 따라서 정밀하게 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 저울 위에 있는 무게는 저울용량의 70 % 이상일 수 있다.
또한, 상기 힘측정기 평가 용량은 저울용량의 50% 이내일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치를 이용하여 평가하는 평가 방법으로서, 상기 저울 위에 상기 힘측정기가 내부에 설치되는 외부프레임을 세팅하는 외부프레임 세팅단계; 상기 외부프레임 세팅단계를 통해서 세팅된 상기 외부프레임의 내부에 상기 힘측정기가 수용된 내부프레임을 설치하는 내부프레임 설치단계; 상기 내부프레임과 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며 상기 힘측정기에 압력을 가하는 가압유닛을 세팅하는 가압유닛 세팅단계; 상기 저울과 분리된 상태로 상기 힘측정기를 받치면서 상기 내부프레임의 내부에 위치되며 상기 힘측정기의 위치가 변화는 경우 진자방식으로 정밀하게 축을 정렬하는 축정렬 유닛을 이용하여 상기 힘측정기의 축을 정렬하는 축정렬단계; 및 상기 가압유닛 세팅단계를 통해서 세팅된 상기 가압유닛에 구비된 피에조 액츄에이터로 상기 힘측정기에 정밀하게 압력을 가하고, 상기 축정렬단계를 통해서 축을 정렬하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 힘측정기 분석단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 외부프레임, 외부프레임 및 커넥터를 이용하여 저울에서 하중이 제거되는 방식으로 힘측정기에 작용하는 압축하중의 제어가 가능하다.
또한, 축정렬 유닛을 이용하여 힘측정기의 중심 축을 진자방식으로 정렬이 가능하다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 소용량 힘측정 평가장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 상기 평가장치의 개념을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소용량 힘측정기 평가 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 상기 평가 장치의 개념을 나타낸 개념도이다.
도 5는 상기 평가 장치의 구성블럭도이다.
도 6은 상기 가압유닛의 구성블럭도이다.
도 7은 상기 피에조 액츄에이터의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 상기 피에조 액츄에이터의 작동 개념도이다.
도 9는 상기 스테이지의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 소용량 힘측정기 평가 방법의 순서도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소용량 힘측정기 평가 장치에 대한 축정렬 유닛의 구성블럭도이다.
도 12은 상기 접촉지그의 개념도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소용량 힘측정기 평가 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소용량 힘측정기 평가 장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 상기 평가 장치의 개념을 나타낸 개념도이며, 도 5는 상기 평가 장치의 구성블럭도이고, 도 6은 상기 가압유닛의 구성블럭도이며, 도 7은 상기 피에조 액츄에이터의 일실시예를 나타낸 도면이고, 도 8은 상기 피에조 액츄에이터의 작동 개념도이며, 도 9는 상기 스테이지의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3내지 도 9에 도시된 바와 같이, 저울(50)을 이용하여 힘측정기(30)의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치(10)로서, 본 발명은 외부프레임(100), 내부프레임(200), 커넥터(300), 가압유닛(400) 및 분석수단(500)을 포함할 수 있다.
외부프레임(100)은 저울(50) 위에 올려질 수 있다. 구체적으로, 외부프레임(100)은 삼발이 형상으로 제작되어 내부에 힘측정기(30)를 수용하면서 힘측정기(30)를 저울(50) 위에서 지지하는 지지력을 제공할 수 있다.
내부프레임(200)은 외부프레임(100) 내부에 위치되며 힘측정기(30)가 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 내부프레임(200)도 외부프레임(100)에 대응하여 삼발이 형상으로 제작될 수 있다.
커넥터(300)는 외부프레임(100)과 내부프레임(200)의 중심부분에서 내부프레임(200)을 외부프레임(100)에 매달린 상태로 연결할 수 있다.
커넥터(300)는 고정부재(310) 및 연결부재(320)를 포함할 수 있다.
고정부재(310)는 외부프레임(100) 상부의 중심부분에 설치되어 내부프레임(200)의 중심부분에 연결될 수 있다.
연결부재(320)는 고정부재(310)와 외부프레임(100)의 중심부분에 위치하여 고정부재(310)를 외부프레임(100)에 축을 맞추면서 연결하는 볼형상의 구성요소이다. 구체적으로, 연결부재(320)은 후술하는 접촉지그(620)와 동일한 형상으로 제작되어 외부프레임(100)과 내부프레임(200)의 무게중심이 한 쪽으로 치우치지 않도록 축을 정렬시켜주는 역할을 할 수 있다.
가압유닛(400)은 내부프레임(200)으로부터 분리되고 저울(50)과 이격된 상태로 내부프레임(200)의 내부에 구비되며, 힘측정기(30)를 받치면서 내부프레임(200)과 함께 힘측정기(30)를 수용하고, 힘측정기(30)에 압력을 가할 수 있다.
가압유닛(400)은 피에조 액츄에이터(410) 및 스테이지(420)를 포함할 수 있다.
피에조 액츄에이터(410)는 힘측정기(30)의 하부를 받치면서 설치되어 압전소자로 힘측정기(30)에 압력을 정밀하게 제공할 수 있다. 구체적으로, 압전소자는 기계적 압력을 인가하면 전압이 발생하고, 전압을 인가하면 기계적 변형이 생기는 현상의 압전 효과를 지닌 소자로서, 외력을 가하면 전기 분극이 일어나서 전위차가 생기고, 반대로 전압을 가하면 변형이나 변형력이 생기는 성질을 가진 소자를 말한다.
스테이지(420)는 피에조 액츄에이터(410)를 수용하면서 피에조 액츄에이터(410)를 저울(50) 및 외부프레임(100)과 분리된 상태로 고정시킬 수 있다.
스테이지(420)는 피에조 액츄에이터(410)의 위치를 힘측정기(30)의 위치에 따라서 정밀하게 변경시킬 수 있다.
여기서, 피에조 액츄에이터(410)에 대해서 알아보면, 우선, 피에조(piezo)란, 특정 방향으로 압력을 가하면 결정체(수정, 전기석 등)의 표면에서 전기가 발생하는 성질을 이용한 것으로 압력계에 사용되며, 폭발 등의 급격한 압력변화 측정에 쓰인다. 구체적으로, 방향성 없이 편극된 길쭉한 분자들을 차곡 차곡 쌓아둔 것을 PiezoStack 이라고 하는데, 이러한 피에조 스택을 이용하여 액츄에이터를 구성하는 것으로, 이러한 피에조 스택에 전기장을 가하여 분자들이 전기장 방향으로 정렬하면서, 정렬되는 정도에 따라서 전체 소자가 늘어나거나 줄어게 되는데, 이것이 피에조 액츄에이터(210)의 원리이다.
가압유닛(400)은 가이드 지그(430)를 더 포함할 수 있다.
가이드 지그(430)는 피에조 액츄에이터(410)의 정밀한 설치를 위해 스테이지(420)에 구비되어 피에조 액츄에이터(410)의 설치 위치를 가이드 할 수 있다.
분석수단(500)은 저울(50)과 힘측정기(30)에 각각 연결되어 가압유닛(400)으로 힘측정기(30)에 가해지는 압력의 변화에 의해 힘측정기(30)에서 측정되는 압력값과 저울(50)에서 측정되는 하중값의 변화를 모니터링하면서 힘측정기(30)의 성능을 분석할 수 있다.
본 발명 평가 장치(10)의 저울(50) 위에 있는 무게는 저울(50)용량의 70 % 이상일 수 있다.
본 발명 평가 장치(10)의 힘측정기(30) 평가 용량은 저울(50)용량의 50% 이내일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 소용량 힘측정기 평가 방법의 순서도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 저울(50)을 이용하여 힘측정기(30)의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치(10)를 이용하여 평가하는 평가 방법으로서, 본 발명은 외부프레임 세팅단계(S100), 내부프레임 설치단계(S200), 가압유닛 세팅단계(S300) 및 힘측정기 분석단계(S400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
외부프레임 세팅단계(S100)는 저울(50) 위에 힘측정기(30)가 내부에 설치되는 외부프레임(100)을 세팅하는 단계이다. 구체적으로, 외부프레임(100)은 저울(50) 위에 올려지고 내부에는 힘측정기(30)가 설치되며, 힘측정기(30)를 저울(50) 상에서 지지하는 지지력을 제공할 수 있다.
내부프레임 설치단계(S200)는 외부프레임 세팅단계(S100)를 통해서 세팅된 외부프레임(100)의 내부에 힘측정기(30)가 수용된 내부프레임(200)을 설치하는 단계이다.
가압유닛 세팅단계(S300)는 내부프레임(200)으로부터 분리되고 저울(50)과 이격된 상태로 내부프레임(200)의 내부에 구비되며 힘측정기(30)에 압력을 가하는 가압유닛(400)을 세팅하는 단계이다. 구체적으로, 가압유닛(400)을 이용하여 힘측정기(30)에 압력을 가하거나 해제하면서 힘측정기(30)에 가해지는 작용하중의 제어가 가능하다.
힘측정기 분석단계(S400)는 가압유닛 세팅단계(S300)를 통해서 세팅된 가압유닛(400)에 구비된 피에조 액츄에이터(410)로 힘측정기(30)에 정밀하게 압력을 가하면서 성능을 분석하는 단계이다. 구체적으로, 압전소자를 이용하여 힘측정기(30)에 설정된 진동을 제공하여 하중을 정밀하게 제어하는 피에조 액츄에이터(410)을 이용하여 힘측정기(30)에 가해지는 압력의 정밀한 제어가 가능하다.
이하, 각각의 구성 요소의 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소용량 힘측정기 평가 장치에 대한 축정렬 유닛의 구성블럭도이고, 도 12은 상기 접촉지그의 개념도이다.
도 11내지 도 12에 도시된 바와 같이, 저울(50)을 이용하여 힘측정기(30)의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치(10)로서, 본 발명은 외부프레임(100), 내부프레임(200), 커넥터(300), 가압유닛(400), 축정렬 유닛(600) 및 분석수단(500)을 포함할 수 있다.
외부프레임(100)은 저울(50) 위에 올려질 수 있다. 구체적으로, 외부프레임(100)은 삼발이 형상으로 제작되어 내부에 힘측정기(30)를 수용하면서 힘측정기(30)를 저울(50) 위에서 지지하는 지지력을 제공할 수 있다.
내부프레임(200)은 외부프레임(100) 내부에 위치되며 힘측정기(30)가 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 내부프레임(200)도 외부프레임(100)에 대응하여 삼발이 형상으로 제작될 수 있다.
축정렬 유닛(600)은 저울(50)과 분리된 상태로 힘측정기(30)를 받치면서 내부프레임(200) 내부에 위치되며 힘측정기(30)의 위치가 변화는 경우 진자방식으로 정밀하게 축을 정렬할 수 있다.
축정렬 유닛(600)은 회전지그(610) 및 접촉지그(620)를 포함할 수 있다.
회전지그(610)는 힘측정기(30)를 하부에서 받치고 힘측정기(30)의 회전을 허용하면서 축정렬을 가이드 할 수 있다.
접촉지그(620)는 내부프레임(200), 가압유닛(400) 및 힘측정기(30)의 일부분에 각각 접촉된 상태로 설치되며 힘측정기(30)의 움직임을 허용하여 진자방식으로 진동운동을 반복하면서 힘측정기(30)의 축중심을 맞추는 볼형상의 구성요소이다.
여기서, 진자(pendulum)란, 고정된 한 축이나 점의 주위를 일정한 주기로 진동하는 물체로 중력이나 탄성력 등의 힘에 의해 평형점을 중심으로 진동운동을 반복한다. 상기의 진자의 성질을 이용하여 힘측정기(30)의 축정렬이 가능할 것이다.
커넥터(300)는 외부프레임(100)과 내부프레임(200)의 중심부분에서 내부프레임(200)을 외부프레임(100)에 매달린 상태로 연결할 수 있다. 커넥터(300)는 고정부재(310) 및 연결부재(320)를 포함할 수 있다. 이하, 각각의 구성 요소의 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
가압유닛(400)은 내부프레임(200)으로부터 분리되고 저울(50)과 이격된 상태로 내부프레임(200)의 내부에 구비되며, 힘측정기(30)를 받치면서 내부프레임(200)과 함께 힘측정기(30)를 수용하고, 힘측정기(30)에 압력을 가할 수 있다. 가압유닛(400)은 피에조 액츄에이터(410), 스테이지(420) 및 가이드 지그(430)를 포함할 수 있다. 이하, 각각의 구성 요소의 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
분석수단(500)은 저울(50)과 힘측정기(30)에 각각 연결되어 가압유닛(400)으로 힘측정기(30)에 가해지는 압력의 변화에 의해 힘측정기(30)에서 측정되는 압력값과 저울(50)에서 측정되는 하중값의 변화를 모니터링하면서 힘측정기(30)의 성능을 분석할 수 있다.
본 발명 평가 장치(10)의 저울(50) 위에 있는 무게는 저울(50)용량의 70 % 이상일 수 있다.
본 발명 평가 장치(10)의 힘측정기(30) 평가 용량은 저울(50)용량의 50% 이내일 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소용량 힘측정기 평가 방법의 순서도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 저울(50)을 이용하여 힘측정기(30)의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치(10)를 이용하여 평가하는 평가 방법으로서, 본 발명은 외부프레임 세팅단계(S100), 내부프레임 설치단계(S200), 가압유닛 세팅단계(S300), 축정렬단계(S400) 및 힘측정기 분석단계(S500)를 포함하여 이루어질 수 있다.
외부프레임 세팅단계(S100)는 저울(50) 위에 힘측정기(30)가 내부에 설치되는 외부프레임(100)을 세팅하는 단계이다. 구체적으로, 외부프레임(100)은 저울(50) 위에 올려지고 내부에는 힘측정기(30)가 설치되며, 힘측정기(30)를 저울(50) 상에서 지지하는 지지력을 제공할 수 있다.
내부프레임 설치단계(S200)는 외부프레임 세팅단계(S100)를 통해서 세팅된 외부프레임(100)의 내부에 힘측정기(30)가 수용된 내부프레임(200)을 설치하는 단계이다.
가압유닛 세팅단계(S300)는 내부프레임(200)으로부터 분리되고 저울(50)과 이격된 상태로 내부프레임(200)의 내부에 구비되며 힘측정기(30)에 압력을 가하는 가압유닛(400)을 세팅하는 단계이다. 구체적으로, 가압유닛(400)을 이용하여 힘측정기(30)에 압력을 가하거나 해제하면서 작용하중의 제어가 가능하다.
축정렬단계(S400)는 저울(50)과 분리된 상태로 힘측정기(30)를 받치면서 내부프레임(200) 내부에 위치되며 힘측정기(30)의 위치가 변화는 경우 진자방식으로 정밀하게 축을 정렬하는 축정렬 유닛(600)을 이용하여 힘측정기(30)의 축을 정렬하는 단계이다. 구체적으로, 축정렬 유닛(600)은 회전지그(610) 및 접촉지그(620)로 힘측정기(30)를 받치면서 설치되어 힘측정기(30)의 중심축을 정밀하게 제어할 수 있다.
힘측정기 분석단계(S500)는 가압유닛 세팅단계(S300) 통해서 세팅된 가압유닛(400)에 구비된 피에조 액츄에이터(410)로 힘측정기(30)에 정밀하게 압력을 가하고, 축정렬단계(S400)를 통해서 축을 정렬하면서 힘측정기(30)의 성능을 분석하는 단계이다.
이하, 각각의 구성 요소의 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 평가 장치
30 : 힘측정기
50 : 저울
100 : 외부프레임
200 : 내부프레임
300 : 커넥터
310 : 고정부재
320 : 연결부재
400 : 가압유닛
410 : 피에조 액츄에이터
420 : 스테이지
430 : 가이드 지그
500 : 분석수단
600 : 축정렬 유닛
610 : 회전지그
620 : 접촉지그

Claims (16)

  1. 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치로서,
    상기 저울 위에 올려지는 외부프레임;
    상기 외부프레임 내부에 위치되며 상기 힘측정기가 수용되는 공간을 제공하는 내부프레임;
    상기 외부프레임과 내부프레임의 중심부분에서 상기 내부프레임을 상기 외부프레임에 매달린 상태로 연결하는 커넥터;
    상기 내부프레임으로부터 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며, 상기 힘측정기를 받치면서 상기 내부프레임과 함께 상기 힘측정기를 수용하고, 상기 힘측정기에 압력을 가하는 가압유닛; 및
    상기 저울과 상기 힘측정기에 각각 연결되어 상기 가압유닛으로 상기 힘측정기에 가해지는 압력의 변화에 의해 상기 힘측정기에서 측정되는 압력값과 상기 저울에서 측정되는 하중값의 변화를 모니터링하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커넥터는,
    상기 외부프레임 상부의 중심부분에 설치되어 상기 내부프레임의 중심부분에 연결되는 고정부재; 및
    상기 고정부재와 상기 외부프레임의 중심부분에 위치하여 상기 고정부재를 상기 외부프레임에 축을 맞추면서 연결하는 볼형상의 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압유닛은,
    상기 힘측정기의 하부를 받치면서 설치되어 압전소자로 상기 힘측정기에 압력을 정밀하게 제공하는 피에조 액츄에이터; 및
    상기 피에조 액츄에이터를 수용하면서 상기 피에조 액츄에이터를 상기 저울 및 외부프레임과 분리된 상태로 고정시키는 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스테이지는,
    상기 피에조 액츄에이터의 위치를 상기 힘측정기의 위치에 따라서 정밀하게 변경시키는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 가압유닛은,
    상기 피에조 액츄에이터의 정밀한 설치를 위해 상기 스테이지에 구비되어 상기 피에조 액츄에이터의 설치 위치를 가이드 하는 가이드 지그;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 저울 위에 있는 무게는 저울용량의 70 % 이상인 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 힘측정기 평가 용량은 저울용량의 50% 이내인 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  8. 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치를 이용하여 평가하는 평가 방법으로서,
    상기 저울 위에 상기 힘측정기가 내부에 설치되는 외부프레임을 세팅하는 외부프레임 세팅단계;
    상기 외부프레임 세팅단계를 통해서 세팅된 상기 외부프레임의 내부에 상기 힘측정기가 수용된 내부프레임을 설치하는 내부프레임 설치단계;
    상기 내부프레임으로부터 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며 상기 힘측정기에 압력을 가하는 가압유닛을 세팅하는 가압유닛 세팅단계; 및
    상기 가압유닛 세팅단계를 통해서 세팅된 상기 가압유닛에 구비된 피에조 액츄에이터로 상기 힘측정기에 정밀하게 압력을 가하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 힘측정기 분석단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 방법.
  9. 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치로서,
    상기 저울 위에 올려지며 지지력을 제공하는 외부프레임;
    상기 외부프레임 내부에 위치되며 상기 힘측정기가 수용되는 공간을 제공하는 내부프레임;
    상기 외부프레임과 내부프레임의 중심부분에서 상기 내부프레임을 상기 외부프레임에 매달린 상태로 연결하는 커넥터;
    상기 내부프레임과 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며 상기 힘측정기를 받치면서 상기 내부프레임과 함께 상기 힘측정기를 수용하고, 상기 힘측정기에 압력을 가하는 가압유닛;
    상기 저울과 분리된 상태로 상기 힘측정기를 받치면서 상기 내부프레임의 내부에 위치되며 상기 힘측정기의 위치가 변화는 경우 진자방식으로 정밀하게 축을 정렬하는 축정렬 유닛; 및
    상기 저울과 상기 힘측정기에 각각 연결되어 상기 가압유닛으로 상기 힘측정기에 가해지는 압력의 변화에 의해 상기 힘측정기에서 측정되는 압력값과 상기 저울에서 측정되는 하중값의 변화를 모니터링하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 축정렬 유닛은,
    상기 힘측정기를 하부에서 받치고 상기 힘측정기의 회전을 허용하면서 축정렬을 가이드 하는 회전지그; 및
    상기 내부프레임, 가압유닛 및 힘측정기의 일부분에 각각 접촉된 상태로 설치되며 상기 힘측정기의 움직임을 허용하여 진자방식으로 진동운동을 반복하면서 상기 힘측정기의 축중심을 맞추는 볼형상의 접촉지그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 커넥터는,
    상기 외부프레임 상부의 중심부분에 설치되어 상기 내부프레임의 중심부분에 연결되는 고정부재; 및
    상기 고정부재와 상기 외부프레임의 중심부분에 위치하여 상기 고정부재를 상기 외부프레임에 축을 맞추면서 연결하는 볼형상의 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 가압유닛은,
    상기 힘측정기의 하부를 받치면서 설치되어 압전소자로 상기 힘측정기에 압력을 정밀하게 제공하는 피에조 액츄에이터; 및
    상기 피에조 액츄에이터를 수용하면서 상기 피에조 액츄에이터를 상기 저울 및 외부프레임과 분리된 상태로 고정시키는 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 스테이지는,
    상기 피에조 액츄에이터의 위치를 상기 힘측정기의 위치에 따라서 정밀하게 변경시키는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 저울 위에 있는 무게는 저울용량의 70 % 이상인 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 힘측정기 평가 용량은 저울용량의 50% 이내인 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 장치.
  16. 저울을 이용하여 힘측정기의 정확성을 측정하고 평가하는 평가 장치를 이용하여 평가하는 평가 방법으로서,
    상기 저울 위에 상기 힘측정기가 내부에 설치되는 외부프레임을 세팅하는 외부프레임 세팅단계;
    상기 외부프레임 세팅단계를 통해서 세팅된 상기 외부프레임의 내부에 상기 힘측정기가 수용된 내부프레임을 설치하는 내부프레임 설치단계;
    상기 내부프레임과 분리되고 상기 저울과 이격된 상태로 상기 내부프레임의 내부에 구비되며 상기 힘측정기에 압력을 가하는 가압유닛을 세팅하는 가압유닛 세팅단계;
    상기 저울과 분리된 상태로 상기 힘측정기를 받치면서 상기 내부프레임의 내부에 위치되며 상기 힘측정기의 위치가 변화는 경우 진자방식으로 정밀하게 축을 정렬하는 축정렬 유닛을 이용하여 상기 힘측정기의 축을 정렬하는 축정렬단계; 및
    상기 가압유닛 세팅단계를 통해서 세팅된 상기 가압유닛에 구비된 피에조 액츄에이터로 상기 힘측정기에 정밀하게 압력을 가하고, 상기 축정렬단계를 통해서 축을 정렬하면서 상기 힘측정기의 성능을 분석하는 힘측정기 분석단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소용량 힘측정기 평가 방법.
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