KR20030040244A - 피혁의 두께 측정 장치 - Google Patents

피혁의 두께 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피혁의 두께 측정에 관한 것으로, 종래에는 작업자가 수동으로 피혁의 정량적 요소인 두께를 측정하던 것을 피혁가공의 최종 공정에서 제품정보를 제공하기 위한 기초 데이터인 피혁의 두께를 측정하여 피혁품질의 표준화를 유도하는데 있다. 상기의 목적 달성을 위한 본 출원의 피혁 두께 측정장치는 피혁의 두께를 측정하기 위한 센서부와 센서부를 조절하기 위한 콘트롤러부 측정된 결과를 표시하기 위한 디스플레이부 및 전원 공급장치로 구성되어 있다.본 발명의 목표는 향후 e-market place에 대비하여 제품의 표준화를 통하여 현재 인건비 비중이 높음 신발 피혁용 분야의 자동화를 추구하여 인건비 절감에 의한 가격 경쟁력 확보 및 생산성 향상이 가능하도록 하는데 있다.

Description

피혁의 두께 측정 장치{Apparatus for Leather Thickness Measurement}
본 발명은 피혁의 두께 측정 센서를 이용한 피혁의 두께 측정 장치에 관한 것으로, 피혁의 품질을 좌우하는 정량적 요소인 두께를 자동적으로 측정 함으로서 객관화된 측정치를 제공함으로써 향후 전자상거래등의 정량적 요소로서 사용가능하고 측정에 걸리는 시간을 단축하여 생산 효율을 증대시키고자 하는 것이다.
피혁은 어느 제품보다 부가가치가 높은 천연자원으로 품질의 등급에 따라 많은 가격차를 형성하게 되며, 피혁 제품의 품질을 결정함에 있어 피혁의 두께도 품질결정의 중요한 요인 중의 하나이다.지금까지는 피혁공장에서 대부분의 피혁을 수동으로 선별하여 오고 있으며 두께의 측정도 작업자에 의하여 수동으로 이루어지고 있다. 이러한 방법은 두께를 측정하는데 많은 노동력과 시간이 소모되고, 일관성이 부족할 뿐만 아니라 정밀한 치수를 측정할 수가 없고, 더욱이 안전사고 등에 대비한 환경이 조성되어 있지 않았다.
본 발명의 목표는 향후 e-market place에 대비하여 제품의 표준화를 통하여 현재 인건비 비중이 높음 신발 피혁용 분야의 자동화를 추구하기 위하여 피혁의 자동 두께 측정 장치를 개발하여 인건비 절감에 의한 가격 경쟁력 확보 및 생산성 향상이 가능하도록 하는데 있다.
도 1 - 본 발명의 피혁 두께 측정 장치의 전체 구성도.
도 2 - 본 발명의 피혁 두께 측정 장치의 센서부.
도 3 - 본 발명의 피혁 두께 측정 장치의 컨트롤러부.
도 4 - 본 발명의 피혁 두께 측정의 원리.
도 5 - 본 발명의 피혁 두께 측정 장치의 두께 측정의 흐름도.
도 6 - 본 발명의 피혁제품 두께 측정용 센서의 교정 장치.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 서브모터 2 : 나사부
3 : 변위 측정용 콘넥타 4 : 하중 측정용 콘넥타
5 : 변위 측정용스트레인게이지 6 : 하중 측정용 스트레인게이지
7 : 하중 측정용 플레이트 8 : 고정플레이트
9 : 베어링 10 : 케이스
11 : 테이퍼 플레이트 12 : 베어링
13 : 변위측정용바 14 : 베어링
15 : 로드 16 : 센서부
17 : 컨트롤러부 18 : 디스플레이부
19 : 전원공급부 20 : 스트레인지 게이지 및 증폭부
21 : A/D 컨버터부 22 : 피크 홀더부
23 : 마이크로프로세서부 24 : 디스플레이부
25 : 측정로드 26 : 베이스면
27 : 블럭게이지
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피혁의 두께를 측정하는 센서부, 센서부를 제어하는 컨트롤러부, 측정된 결과를 표시하기 위한 디스플레이부, 전원을 공급하는 전원장치로 구성되어 있다.
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 피혁 두께 측정 장치의 센서부의 전체 구성도 이다. 그림에 나타난 것처럼 두께 측정장치 센서부는 서보모터(1), 나사부(2), 변위측정용콘넥타(3), 하중측정용콘넥타(4), .변위측정용스트레인게이지(5), 하중측정용스트레인게이지(6), .하중측정용플레이트(7), 고정플레이트(8), 베어링(9), 케이스(10), 테이퍼 플레이트(11),베어링(12), 변위측정용바(13), 베어링(14), 로드(15)로 이루어져 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이 하중측정용 스트레인 게이지(6)를 이용하여 인장에 대한 측정 및 하중에 의한 두께를 하나의 센서로서 동시에 검출이 가능하도록 구성하였다. 서보 모터(1)에 의해 로드(15)가 하강하고 하강하는 로드(15)는 테이프 플레이트에 의하여 변위 측정용 바를 휘게 만들어 스트레인게이지의 저항 변화를 일으킨다. 또한 로드 끝면이 피혁면에 닿았을 때 하중측정용 플레이트(7)에 정해진 하중 이상이 되면 하중측정용 스트레인 게이지(6)의 저항변화가 발생하고, 이 때 로드의 이동 거리를 계산하여 피혁의 두께를 측정하도록 구성하였다. 센서에 장착된 로드와 베이스면의 거리는 일정하기 때문에 로드의 하강 거리를 환산하면 피혁의 두께가 측정된다.
도 2는 본 발명의 전체 구성도를 나타낸 것으로 구성은 크게 센서부 (16), 센서부의 동작을 제어하는 컨트롤러부(17), 측정된 결과를 표시하기 위한 디스플레이부(18), 전원을 공급하는 전원 공급부(19)로 이루어져 있다. 컨트롤러부는 동작 개시 신호가 입력되면 센서부의 로드를 하강 시키게 된다.
도 3은 본 발명의 측정 회로의 구성도를 나타낸 것이다.
발명된 두께 측정용 센서는 하중 및 로드 이동에 의한 변위 측정용 스트레인 게이지의 저항변화만을 출력하므로 측정 신호가 대단히 미세하다. 따라서 센서의 출력측에 고감도 증폭회로를 첨가해야만 정확한 신호의 검출이 가능하다. 본 발명에서는 미세한 신호의 고감도 증폭을 위하여 2단으로 구성되는 차동증폭회로(20)를 사용하였으며, 스트레인 게이지 및 로드셀의 종류에 따라 이득을 조절할 수 있도록 구성하였다. 증폭된 신호는 A/D 컨버터(21)를 거쳐 이진화되며 피크 홀더(22)를 통과하게 된다. 통과된 신호는 마이크로 프로세서부(23)에서 측정치로 변환되어 디스플레이부(24)에서 표시 된다.
도 4는 피혁 두께 측정의 원리를 나타낸다.
피혁의 두께를 측정할 때에는 하강하는 로드에 의해 피혁에 가해지는 하중은 증가하며, 스트레인 게이지의 변위에 의한 저항 값은 감소하게 되는데 이때 하중변화 곡선과 변위변화 곡선이 교차하는 지점을 측정점으로 하여 피혁의 두께를 측정한다.
도 5는 두께 측정의 흐름도를 나타낸다.
두께 측정장치에서는 외부의 start 버튼에 의한 신호가 들어오면 릴레이 접점의 동작으로 서보 모터가 정회전을 시작하고, 내부 카운터 루틴이 시작되어 두께를 측정한다. 서보 모터가 계속 회전하여 베이스면에 닿게되면 스트레인게이지의 저항변화가 생기게 되는데 이 순간의 값을 피크 홀드하여 A/D컨버터를 통해 마이크로 프로세서에 전송된다. 이때부터 릴레이 접점이 원상태로 되고, 서보 모터는 역회전하여 초기상태로 돌아온다.
도 6은 본 발명의 피혁제품 두께 측정용 센서의 교정 장치이다.
블록 게이지(Thickness gage)(27)를 로드(25)와 베이스(26)면에 두고 10회 이상 반복 측정하여 센서의 정밀도를 확인하였다. 도 6의 좌측과 같이 로드와 베이스면 사이를 비워두고 영점을 교정하였으며, 영점 교정에 있어서도 10회 이상 반복하여 측정오차가 최소한으로 되도록 하였다. 이후 도 6의 우측과 같이 블록게이지의 두께(1~5mm)를 조절해가면서 센서의 정밀도 및 신뢰성을 평가하였다. 정실험결과 로드와 베이스면의 간격은 9.70mm를 나타내었으며, 이를 검증하기 위하여 로드와 베이스면을 버니어 켈리퍼스로 측정한 결과와 동일하였다. 영점교정실험은 10회를 반복하여 측정하여 오차의 정도를 파악하였으며, 측정장치의 기계적 구조에 의한 로드 또는 스트레인게이지의 비틀림에 의한 오차 유발을 검토하기 위하여 이러한 실험과정을 10회 반복하고 오차범위를 산출함으로써 측정장치의 신뢰성을 확보하였다. 영점교정 결과는 최대 오차범위 ±0.02mm 정도로 매우 우수한 특성을 나타내었다. 블록 게이지는 0.01mm의 오차를 가지는 블록형의 표준형 게이지로 두께 측정장치의 교정에서 대단히 유용하게 활용되고 있다. 본 발명에서는 1∼5mm의 블록 게이지를 대상으로 두께 측정장치의 정밀도를 확인하였다. 먼저 마이크로미터로 각각의 블록 게이지를 측정한 결과 오차 없이 일정한 두께로 측정되었다.
블록 게이지 측정결과
블록게이지 마이크로미터 두께 측정장치 오차
1mm 0.99mm 1.00mm +0.01mm
2mm 2.01mm 1.99mm -0.02mm
3mm 3.00mm 3.01mm +0.01mm
4mm 4.01mm 4.00mm -0.01mm
5mm 4.99mm 5.01mm +0.02mm
이상과 같이 구성된 본 발명은 수동작업에 의한 피혁 두께 측정의 정확도를 개선하고, 객관화된 피혁 품질기준을 제공할 수 있으며, 자동화로 인한 생산성 향상과 작업 공정을 획기적으로 개선할 수 있다.

Claims (1)

  1. 서보 모터에 의하여 상하 위치가 조절되는 피혁의 두께를 측정하기 위한 장치로서,
    상기 로드(15)를 정밀 회전시켜 위치를 조절하는 서보모터(1)와;
    상기 서보모터(1)에 연결되어 서버모터의 회전을 전달하는 나사부(2)와;
    상기 로드가 하강하여 측정하고자 하는 피혁의 상부에 놓였을때
    변위측정용 바(13)을 휘게하는 테이퍼플레이트(11)와;
    상기 로드 끝면이 피혁 면에 닿았을때 하중 측정용 플레이트(7)에 정해진 하중 이상이 되면 저항변화가 일어나는 하중측정용스트레인게이지(6)와;
    상기 하중 플레이트 하부에 설치된 고정 플레이트(8)와;
    상기 하중측정용 스트레인게이지(6);의 변화치를 외부에 전달하기 위한 하중 측정용 콘넥터(4)와;
    상기 변위측정용 스트레인게이지의 변화치를 외부에 전달하기 위한 변위측정용 콘텍터(3)와;
    상기 로드와 테이퍼 플레이트의 회전운동을 원활하게 해주는 베어링으로 구성된 것을 특징으로 하는 피혁 두께 측정 장치
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