KR200456860Y1

KR200456860Y1 - 로드 셀

Info

Publication number: KR200456860Y1
Application number: KR2020090002468U
Authority: KR
Inventors: 이종천
Original assignee: 봉신로드셀 주식회사
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2011-11-23
Also published as: KR20100008992U

Abstract

본 고안은 로드 셀에 관한 것으로서, 물체의 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트(Weigher Plate)의 과도한 유동을 제한함과 동시에 발생된 유동을 감쇄시켜 정밀한 하중 측정을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 금속 탄성체와, 물체를 받치는 웨이어 플레이트 및 웨이어 플레이트에 가해지는 하중을 금속 탄성체에 전달하는 하중 지지구를 포함하며, 하중 지지구는 웨이어 플레이트에 고정되는 상부 볼컵과, 금속탄성체에 고정되는 하부 볼컵 그리고 상부 볼컵과 하부 볼컵 사이에 배치되는 볼로 구성되는 로드 셀에 있어서, 물체의 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트의 과도한 유동을 제한함과 동시에 감쇄시킬 수 있도록, 웨이어 플레이트를 금속 탄성체에 탄성운동가능하게 지지시키는 탄성지지부재를 더 구비한다.

Description

로드 셀{LOAD CELL}

본 고안은 하중을 측정하기 위한 로드 셀(Load Cell)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물체의 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트(Weigher Plate)의 과도한 유동을 제한함과 동시에 발생된 유동을 감쇄시켜 정밀한 하중 측정을 가능하게 하는 로드 셀에 관한 것이다.

로드 셀은, 가해지는 하중의 크기를 전기량으로 변환시켜 측정하는 장치이다. 이러한 로드 셀은 도 1에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(10)를 가지며, 베이스 플레이트(10)의 상면에는 금속 탄성체(20)가 외팔보 형태로 설치된다.

금속 탄성체(20)는 사각기둥형으로서, 고정부(22)와, 고정부(22)로부터 베이스 플레이트(10)를 따라 길게 연장되는 연장부(24)를 갖는다.

고정부(22)는 베이스 플레이트(10)상에 고정되며, 고정단 역할을 수행한다. 연장부(24)는 상부로부터 가해지는 하중에 의해 휨변형되도록 구성된다. 따라서, 자유단 역할을 수행한다.

한편, 연장부(24)의 양측에는 한 쌍의 스트레인 게이지(Strain Gauge)(30)가 부착된다.

스트레인 게이지(30)는, 연장부(24)의 휨 변형을 감지하여 전기 저항으로 변환시키는 것으로, 2개가 1조가 되어 연장부의 양측면에 서로 나란하게 부착된다. 도 1에서는 2개의 스트레인 게이지(30)중 어느 하나만 도시되어 있다. 이러한 스트레인 게이지(30)는 케이블(32)을 통하여 도시하지 않은 데이터 처리부와 연결된다.

그리고 연장부(24)의 상부에는 하중 지지구(40)와 웨이어 플레이트(Weigher Plate)(50)가 차례로 배치된다.

웨이어 플레이트(50)는 측정 물체를 받치도록 구성되는 것이고, 하중 지지구(40)는 웨이어 플레이트(50)에 가해지는 하중을 금속 탄성체(20)에 전달하는 역할을 한다.

특히, 하중 지지구(40)는 상부에서 가해지는 하중을 금속 탄성체(20)에 수직하게 전달하여 스트레인 게이지(30)로 하여금 정확한 하중 측정을 가능케 하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이어 플레이트(50)의 밑면에 고정되는 상부 볼컵(Ball Cup)(42)과, 연장부(24)의 상면에 고정되는 하부 볼컵(44) 그리고 상부 볼컵(42)과 하부 볼컵(44) 사이에 배치되는 볼(46)로 구성된다.

여기서, 상부 볼컵(42)의 밑면과 하부 볼컵(44)의 상면에는 볼(46)의 상,하면이 각각 안착될 수 있는 오목면(42a, 44a)들이 형성되어 있는데, 이들 오목면(42a, 44a)들은 볼(46)의 위치를 항상 오목면(42a, 44a)들의 중심으로 복귀시킨다. 따라서, 웨이어 플레이트(50)에 가해지는 하중을 항상 금속 탄성체(20)에 수직하게 전달한다.

한편, 웨이어 플레이트(50)는 금속 탄성체(20)와 볼(46)에 의한 구면 접촉을 이루고 있는 바, 횡력이 작용하면, 금속 탄성체(20)에 대해 상하방향과 좌우방향으로 유동할 수 있으며, 이러한 상하방향과 좌우방향의 유동이 과도할 경우, 금속 탄성체(20)의 상부로부터 이탈될 수 있다.

따라서, 로드 셀에는 웨이어 플레이트(50)의 과도한 상하방향 유동과 좌우방향 유동을 방지하기 위한 상하방향 유동방지수단 및 좌우방향 유동방지수단이 설치된다.

상하방향 유동방지수단은, 도 1에 도시된 바와 같이 유동방지 볼트(60)를 구비한다. 유동방지 볼트(60)는 웨이어 플레이트(50)에 형성된 유동방지구멍(52)에 끼워져 관통되며, 그 끝부분이 베이스 플레이트(10)에 나사 체결된다.

이러한 상하방향 유동방지수단은, 유동방지 볼트(60)의 과도한 상하방향 유동을 제한한다. 따라서, 웨이어 플레이트(50)의 이탈을 방지한다.

좌우방향 유동방지수단은, 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 유동방지 플레이트(70)를 갖는다. 유동방지 플레이트(70)는 웨이어 플레이트(50)의 양쪽에 소정의 간격을 두고 배치된다.

이러한 좌우방향 유동방지수단은, 웨이어 플레이트(50)의 과도한 좌우방향 유동을 제한한다. 따라서, 웨이어 플레이트(50)의 이탈을 방지한다. 통상적으로, 유동방지 플레이트(70)는 로드 셀의 설치부에 미리 설치되도록 구성된다.

이와 같은 구성에 의하면, 웨이어 플레이트(50)상에 측정 물체가 올려진다. 그러면, 측정 물체의 하중은 웨이어 플레이트(50)를 가해지며, 웨이어 플레이트(50)에 가해지는 하중은 상부 볼컵(42)과 볼(46) 그리고 하부 볼컵(44)을 거치면 서 금속 탄성체(20)의 연장부(24)에 수직으로 작용하게 된다.

이때, 금속 탄성체(20)의 연장부(24)는 휨변형이 발생되며, 이 휨변형은 곧바로 한 쌍의 스트레인 게이지(30)에 의해 검출되면서 케이블(32)을 통하여 데이터 처리부로 입력되는 것이다.

그런데, 이러한 종래의 로드 셀은, 웨이어 플레이트(50)의 좌우방향 유동과 상하방향 유동을 방지하기 위하여 별도의 유동방지 볼트(60)와 유동방지 플레이트(70)를 구비해야 한다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 많은 제조비용이 소요되고, 이로써, 제조원가가 상승된다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 로드 셀은, 제작된 유동방지 볼트(60)와 유동방지 플레이트(70)를 일일이 조립하고 설치해야 하므로, 조립공수가 증가된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에, 조립 및 제작시간이 지연되고, 이로써, 생산성이 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.

특히, 유동방지 플레이트(70)의 경우에는, 로드 셀의 설치부에 미리 설치해야 하고, 설치시에 로드 셀에 대한 위치와 간격을 정확하게 조절해야 하는 등 설치하기가 매우 까다롭고 번거롭다는 문제점이 지적되고 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 유동방지 볼트와 유동방지 플레이트 없이도 웨이어 플레이트의 상,하,좌,우 유동을 방지할 수 있는 로드 셀을 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 유동방지 볼트와 유동방지 플레이트 없이도 웨이어 플레이트의 상,하,좌,우 유동을 방지함으로써, 유동방지 볼트와 유동방지 플레이트를 구비하지 않아도 되고, 이들을 일일이 설치하지 않아도 되는 로드 셀을 제공하는 데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 유동방지 볼트와 유동방지 플레이트를 구비할 필요가 없고, 이들을 설치하지 않아도 됨으로써, 제조비용을 절감할 수 있고, 조립시간을 단축시킬 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있는 로드 셀을 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 금속 탄성체와, 물체를 받치는 웨이어 플레이트 및 상기 웨이어 플레이트에 가해지는 하중을 상기 금속 탄성체에 전달하는 하중 지지구를 포함하며, 상기 하중 지지구는 상기 웨이어 플레이트(50)에 고정되는 상부 볼컵과, 상기 금속탄성체에 고정되는 하부 볼컵 그리고 상기 상부 볼컵과 하부 볼컵 사이에 배치되는 볼로 구성되는 로드 셀에 있어서, 물체의 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트의 과도한 유동을 제한함과 동시에 감쇄시킬 수 있도록, 상기 웨이어 플레이트를 상기 금속 탄성체에 탄성운동가능하게 지지시키는 탄성지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 탄성지지부재는, 튜브형 몸체를 포함하며, 상기 튜브형 몸체는, 일측부가 상기 상부 볼컵의 둘레에 끼워져 고정되고, 타측부가 상기 상부 볼컵의 둘레에 대응되는 상기 하부 볼컵 둘레의 금속 탄성체 부분에 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 로드 셀은, 웨이어 플레이트를 금속 탄성체에 지지시키는 구조이므로, 웨이어 플레이트가 금속 탄성체로부터 이탈되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히, 하중 측정 시, 웨이어 플레이트에 횡력이 작용하여, 웨이어 플레이트가 과도하게 상,하,좌,우 유동하더라도 웨이어 플레이트의 이탈을 원천적으로 막을 수 있는 효과가 있다.

또한, 웨이어 플레이트를 금속 탄성체에 지지시키는 구조이므로, 유동방지 볼트와 유동방지 플레이트 없이도 웨이어 플레이트의 유동을 방지할 수 있다. 따라서, 유동방지 볼트와 유동방지 플레이트를 구비하지 않아도 되고, 이들을 일일이 설치하지 않아도 된다. 이로써, 제조비용을 절감할 수 있고, 조립시간을 단축시킬 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은, 웨이어 플레이트를 금속 탄성체에 탄성지지시키는 구조이므로, 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트의 상,하,좌,우 유동을 효율좋게 감쇄시킬 수 있다. 따라서, 하중 측정 시, 웨이어 플레이트의 유동을 최대한 감소시킬 수 있다. 이로써, 정밀한 하중 측정이 가능하다는 효과가 있다.

이하, 본 고안에 따른 로드 셀에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다(종래와 동일한 구성은 부호를 동일하게 부여하여 설명한 다.).

먼저, 본 고안에 따른 로드 셀의 특징부를 살펴보기에 앞서 도 3을 참고로 하여 로드 셀의 구성에 대해 간략하게 살펴본다.

로드 셀은, 베이스 플레이트(10)를 가지며, 베이스 플레이트(10)의 상면에는 금속 탄성체(20)가 외팔보 형태로 설치된다.

금속 탄성체(20)는 고정부(22)와, 고정부(22)로부터 외팔보 형태로 길게 연장되는 연장부(24)를 갖는다.

그리고 연장부(24)의 양측에는 한 쌍의 스트레인 게이지(30)가 부착된다. 스트레인 게이지(30)는 2개가 1조가 되어 연장부의 양측면에 서로 나란하게 부착된다. 이러한 스트레인 게이지(30)는 케이블(32)을 통하여 도시하지 않은 데이터 처리부와 연결된다.

그리고 연장부(24)의 상부에는 하중 지지구(40)와 웨이어 플레이트(50)가 차례로 배치된다.

웨이어 플레이트(50)는 측정 물체를 받치도록 구성되는 것이고, 하중 지지구(40)는 웨이어 플레이트(50)에 가해지는 하중을 금속 탄성체(20)에 수직하게 전달하는 역할을 한다.

특히, 하중 지지구(40)는, 웨이어 플레이트(50)의 밑면에 고정되는 상부 볼컵(42)과, 연장부(24)의 상면에 고정되는 하부 볼컵(44) 그리고 상부 볼컵(42)과 하부 볼컵(44) 사이에 배치되는 볼(46)로 구성된다.

여기서, 상부 볼컵(42)의 밑면과 하부 볼컵(44)의 상면에는 볼(46)의 상,하 면이 각각 안착될 수 있는 오목면(42a, 44a)들이 형성되어 있는데, 이들 오목면(42a, 44a)들은 볼(46)의 위치를 항상 오목면(42a, 44a)들의 중심으로 복귀시킨다.

다음으로, 본 고안에 따른 로드 셀의 특징부를 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 본 고안의 로드 셀은, 웨이어 플레이트(50)를 금속 탄성체(20)에 탄성운동가능하게 지지시키는 탄성지지부재(80)를 구비한다.

탄성지지부재(80)는, 탄성변형이 가능한 재질, 예를 들면 고무재질로 구성되며, 튜브형 몸체(82)를 구비한다.

튜브형 몸체(82)는, 일측부(84)가 상부 볼컵(42)의 둘레에 끼워져 고정되고, 타측부(85)가 금속 탄성체(20)에 고정되도록 구성된다.

특히, 타측부(85)는, 상부 볼컵(42)의 둘레에 대응되는 하부 볼컵(44)의 둘레 부분에 나사(85a)로 체결된다. 여기서, 상부 볼컵(42)의 외주면에는 튜브형 몸체(82)의 일측부(84)가 끼워져 고정되는 고정홈(84a)을 형성되어 있다.

이러한 튜브형 몸체(82)는, 일측부(84)가 상부 볼컵(42)의 둘레에 고정되고, 타측부(85)가 금속 탄성체(20)에 고정되므로, 상부 볼컵(42)이 고정된 웨이어 플레이트(50)를 금속 탄성체(20)에 지지시키는 역할을 한다.

특히, 튜브형 몸체(82)는, 탄성변형이 가능한 재질로 구성되므로, 웨이어 플레이트(50)를 금속 탄성체(20)에 대해 탄성운동가능하게 지지시킨다. 따라서, 물체의 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트(50)의 미세 유동을 허용한다.

또한, 튜브형 몸체(82)는, 탄성변형후 신속한 복원이 가능한 재질이므로, 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트(50)의 미세 유동을 감쇄시킨다. 따라서, 웨이어 플레이트(50)의 미세 유동을 부드럽게 잡아주는 역할을 한다.

특히, 상부 볼컵(42)과 하부 볼컵(44)과 볼(46) 사이의 움직임을 부드럽게 잡아준다. 따라서, 상부 볼컵(42)과 하부 볼컵(44)과 볼(46)의 위치가 신속하게 복원될 수 있게 한다.

이 밖에도, 튜브형 몸체(82)는, 웨이어 플레이트(50)를 금속 탄성체(20)에 지지시키되, 탄성운동가능하게 지지시키므로, 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트(50)의 횡력을 감쇄시키는 역할도 한다. 그리고, 횡력의 감소된 후, 웨이어 플레이트(50)를 원래 위치로 신속하게 복원시키는 역할도 한다.

또한, 튜브형 몸체(82)는, 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트(50)의 횡력을 감쇄시키므로, 하중 측정 시에 과도한 횡력이 웨이어 플레이트(50)에 작용하지 않게 한다. 따라서, 과도한 횡력으로 인한 웨이어 플레이트(50)의 이탈현상을 원천적으로 방지한다.

한편, 이러한 구성의 튜브형 몸체(82)는, 니트릴 부타디엔 러버(NBR:Nitrile Butadiene Rubber, 이하, "NBR"로 약칭함)로 구성되는 것이 바람직하다. 이는, NBR재질의 경우, 항장력(抗張力)이 매우 높기 때문이며, 이로써, 금속 탄성체(20)에 대한 웨이어 플레이트(50)의 탄성 지지력을 최대한 증가시킬 수 있다.

그 결과, 하중 측정 시에 과도한 횡력이 웨이어 플레이트(50)에 작용하더라도, 웨이어 플레이트(50)의 이탈현상은 원천적으로 방지된다.

다시, 도 3 내지 도 5를 살펴보면, 튜브형 몸체(82)는, 일측부(84)와 타측부(85)의 사이 부분에 형성되는 주름부(86)를 더 구비한다.

주름부(86)는, 튜브형 몸체(82)의 원주방향 둘레를 따라 형성되며, 튜브형 몸체(82)에 외력이 가해질 때, 펴지거나 접혀지면서 탄성변형되도록 구성된다.

이러한 주름부(86)는, 외력이 가해질 경우에 펴지거나 접혀지면서 탄성변형되므로, 튜브형 몸체(82)의 탄성변형율을 최대한 증가시킨다. 그 결과, 하중 측정시에 발생되는 웨이어 플레이트(50)의 미세 유동과 횡방향 하중을 효율좋게 감쇄시킨다.

이와 같은 구성의 본 고안에 의하면, 웨이어 플레이트(50)를 금속 탄성체(20)에 지지시키는 구조이므로, 웨이어 플레이트(50)가 금속 탄성체(20)로부터 이탈되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.

특히, 하중 측정 시, 웨이어 플레이트(50)에 횡력이 작용하여, 웨이어 플레이트(50)가 과도하게 상,하,좌,우 유동하더라도 웨이어 플레이트(50)의 이탈을 원천적으로 막을 수 있게 된다.

또한, 본 고안은, 탄성지지부재(80)가 웨이어 플레이트(50)를 금속 탄성체(20)에 지지시키는 구조이므로, 유동방지 볼트와 유동방지 플레이트 없이도 웨이어 플레이트(50)의 과도한 유동을 방지할 수 있다.

따라서, 유동방지 볼트와 유동방지 플레이트를 구비하지 않아도 되고, 이들을 일일이 설치하지 않아도 된다. 그 결과, 제조비용을 절감할 수 있고, 조립시간을 단축시킬 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 고안은, 웨이어 플레이트(50)를 금속 탄성체(20)에 탄성지지시키는 구조이므로, 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트(50)의 상,하,좌,우 유동을 효율좋게 감쇄시킬 수 있다.

따라서, 하중 측정 시, 웨이어 플레이트(50)의 유동을 최대한 감소시킬 수 있으며, 이로써, 정밀한 하중 측정이 가능하다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 고안의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 실용신안등록청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

도 1은 종래의 로드 셀의 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 종래의 로드 셀의 구성을 나타내는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 로드 셀의 구성을 나타내는 단면도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,

도 5는 본 고안의 로드 셀을 구성하는 웨이어 플레이트와 탄성지지부재와 하중 지지구를 나타내는 분해 사시도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 베이스 플레이트(Base Plate) 20: 금속 탄성체

22: 고정부 24: 연장부

30: 스트레인 게이지(Strain Gauge) 40: 하중 지지구

42: 상부 지지구 42a: 상부 오목면

42b: 외환턱 44: 하부 지지구

44a: 하부 오목면 44b: 연장관

46: 볼(Ball) 50: 웨이어 플레이트(Weigher Plate)

80: 탄성지지부재 82: 튜브형 몸체

84: 일측부 85: 타측부

86: 주름부

Claims

삭제
금속 탄성체(20)와; 물체를 받치는 웨이어 플레이트(50)와; 상기 웨이어 플레이트(50)에 고정되는 상부 볼컵(42)과, 상기 금속탄성체(20)에 고정되는 하부 볼컵(44)과, 상기 상부 볼컵(42)과 하부 볼컵(44) 사이에 배치되는 볼(46)로 이루어져 상기 웨이어 플레이트(50)에 가해지는 하중을 상기 금속 탄성체(20)에 전달하는 하중 지지구(40)와; 물체의 하중 측정 시에 발생되는 웨이어 플레이트(50)의 과도한 유동을 제한함과 동시에 감쇄시킬 수 있도록, 상기 웨이어 플레이트(50)를 상기 금속 탄성체(20)에 탄성운동가능하게 지지시키는 탄성지지부재(80);를 포함하여 이루어지는 로드 셀에 있어서,

상기 탄성지지부재(80)는,

튜브형 몸체(82)를 포함하며, 상기 튜브형 몸체(82)는, 일측부(84)가 상기 상부 볼컵(42)의 둘레에 끼워져 고정되고, 타측부(85)가 상기 상부 볼컵(42)의 둘레에 대응되는 상기 하부 볼컵(44) 둘레의 금속탄성체(20)부분에 고정되는 것을 특징으로 하는 로드 셀.
제 2항에 있어서,

상기 튜브형 몸체(82)는, 탄성변형시에 펴지거나 접혀지면서 탄성변형율을 증가시키는 주름부(86)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 셀.