KR20050024877A - 하중감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하중감지장치에 관한 것으로, 그 목적은 트랜스포터에 적재되는 조립블록의 하중을 자동인식하여 조립블록의 적재여부를 용이하게 파악할 수 있는 하중감지장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 조립블록이 상부면에 직접 접촉되고 하부면이 요철을 구비하는 상판과, 상기 상판의 하부면과 상부면이 요철결합되고 하부에 반원형상의 곡률반경을 구비하는 접촉홈이 다수개 형성된 탄성재질의 완충판과, 상기 완충판의 접촉홈내로 헤드캡이 삽입되고 병렬로 연결되는 다수개의 하중변환기와, 상기 다수개의 하중변환기 하부가 삽입되는 핀홀을 상부에 구비하고 운반체 상부에 설치되는 베이스 플레이트를 포함하는 하중감지장치를 제공함에 있다.

Description

하중감지장치{Load Cell}

본 발명은 하중감지장치에 관한 것으로, 선박용 조립블록이 트랜스포터에 상/하차 될 때, 하중을 감지하여 상하차 여부를 자동으로 인식할 수 있는 하중감지장치에 관한 것이다.

조선산업의 급성장으로 대형 선박건조사에서는 건조설비의 증대와 함께 지속적으로 공장부지를 확충하고 있으나, 지가 상승 또는 매립에 많은 어려움을 겪고 있다. 또한, 공정별로 여러 공정에서 제작되는 선박 1 척의 조립블록의 갯수는 150∼250 개에 이르러 연간 60척 정도의 신조선박을 건조하는 경우, 수 천 개의 조립블록이 차지하는 면적뿐만 아니라 조립블록을 운반하는 작업량이 대단히 많고 이에 따른 인력투입이 과다하게 발생하고 있으며, 운반용량이 300톤인 트랜스포터의 대당가격이 15억원을 상회하는 고가의 운반설비를 20여대 투입해야 하며, 조립블록을 운반 할 때, 저속운행에 따른 교통장애 유발 등 유무형으로 발생하는 손실비용은 엄청나기 때문에 선박건조사의 경쟁력 확보에 큰 난제로 대두되고 있다.

수 십척의 선박 설계와 건조를 동시에 진행하는 대형사업장은 조립블록의 설계, 생산, 배치 및 조립공정이 복잡하게 연계되어 있기 때문에 생산된 조립블록의 효율적인 이동, 배치 상황 및 위치정보는 매우 중요하다.

그러나 현실적으로는 조립블록의 정확한 위치정보가 실시간으로 자료화 또는 공유되지 못하고 있으며, 24시간 조립블록을 운반작업하는 경우, 특히, 물류이동이 드문 야간에 수행될 때는 숙련된 운전자와 보조작업자의 경험과 지식에 전적으로 의지하고 있으며, 수기록으로 운반작업 결과를 보고하도록 되어 있어, 관련부서의 업무진행에 차질이 발생되고, 이로 인해 생산성이 저하되는 현상이 발생되었다.

따라서, 조립블록의 이동 또는 블록지번 위치에 대한 정확한 정보의 제공과 트랜스포터로부터의 상/하차 여부를 확인하는 방법 및 적재된 조립블록의 하중 등이 조립블록의 최적배치 또는 운반관리 업무에 있어서 가장 핵심적이고 기초적인 요소이다.

종래에는 조립블록을 이동시키는 트랜스포터부터의 조립블록 상/하차 여부를 운전자의 수작업 즉, 운전자가 무전기 등의 통신수단을 통해 관제센터로 통보하도록 되어 있어, 운전자의 보고가 늦을 경우, 조립블록의 현재 위치 파악이 곤란하고, 트랜스포터로 운반된 조립블록의 상/하차 여부만을 통보하므로, 상/하차된 조립블록이 어떠한 조립블록인지에 대한 정보를 별도로 추적하여 기재하여야 하므로, 다수번 작업을 해야 하는 등 효율적 관리에 어려움이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점 해소 및 조립블록의 효율적 관제를 위한 것으로, 그 목적은 트랜스포터에 적재되는 조립블록의 하중을 자동인식하여 조립블록의 적재여부를 용이하게 파악할 수 있는 하중감지장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 조립블록이 상부면에 직접 접촉되고 하부면이 요철을 구비하는 상판과, 상기 상판의 하부면과 상부면이 요철결합되고 하부에 반원형상의 곡률반경을 구비하는 접촉홈이 다수개 형성된 탄성재질의 완충판과, 상기 완충판의 접촉홈내로 헤드캡이 삽입되고 병렬로 연결되는 다수개의 하중변환기와, 상기 다수개의 하중변환기 하부가 삽입되는 핀홀을 상부에 구비하고 운반체 상부에 설치되는 베이스 플레이트를 포함하는 하중감지장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 조립블록(11)의 하중이 요철결합된 상판(12)과 완충판(13)을 통해 다수개의 하중변환기(14)에 전달되고, 상기 하중변환기(14)에서는 변형량이 전기신호로 변환되며, 이러한 전기적 신호는 제어부로 전송되어 설정값과의 대비에 의해 하중이 측정되도록 되어 있다. 이때, 상기 다수개의 하중변환기(14)는 트랜스포터 등 운반체(17)의 상부면에 설치된 베이스 플레이트(16)에 하부가 삽입 고정되도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 조립블록(11)이 상부면에 직접 접촉되는 상판(12)과, 상기 상판(12)과 요철결합되고 고무 등의 탄성재질을 구비하는 완충판(13)과, 상기 완충판(13) 하부에 위치하는 다수개의 하중변환기(14)와, 상기 다수개의 하중변환기(14) 하부에 위치하고 운반체(17) 상부에 설치되는 베이스 플레이트(16)와, 상기 하중변환기(14)를 베이스 플레이트(16)에 고정하는 고정핀(19)으로 구성되어 있다.

상기 상판(12)은 조립블록(11)이 놓여지는 것으로, 조립블록(11)과 접촉되는 상부면은 평평하게 형성되어 있으며, 완충판(13)과 결합되는 하부면에는 다수개의 요철이 형성되어 있다.

상기 완충판(13)은 조립블록(11)의 충격으로부터 하중변환기(14)를 보호하고 철재 상판(12)의 미끄러짐 현상을 방지하는 것으로, 상판(12)의 하부면에 형성된 요철과 결합하는 다수개의 요철이 상부면에 형성되어 있으며, 하중변환기(14)와 접촉되는 하부면은 반원형상의 굴률반경을 구비하는 다수개의 접촉홈이 형성되어 있다.

즉, 상기 조립블록(11)의 하중을 하중변환기(14)로 전달하는 완충판(13)은 하중변환기의 헤드캡(18)의 곡률반경과 일치하는 접촉홈의 하부구조를 구비하며, 조립블록(11)이 적재되는 철재 상판(12)의 미끄러짐 현상을 방지하는 요철구조를 상부에 구비하도록 되어 있다.

이와 같은 완충판(13)은 조립블록(11)을 철재 상판(12)에 얹게 될 때, 하중변환기(14)가 받는 충격을 감소시키고, 슬립에 의한 조립블록(11)의 이탈현상을 제거하여 조립블록의 손상이나 인명사고 등 안전사고를 예방할 수 있도록 되어 있다.

상기 하중변환기(14)는 완충판(13)의 하부면에 형성된 반원형상의 접촉홈내로 삽입되는 헤드캡(18)을 구비하며, 하부가 고정핀(19)에 의해 베이스 플레이트(16)에 고정되고, 등각도를 유지하며 서로 병렬로 연결되도록 배치되어 있다.

상기 하중변환기(14)를 도면에 도시된 바와 같이 3개를 병렬로 연결하여 사용할 경우, 조립블록(11)의 하중을 받을 때, 가장 안정된 위치설정을 위하여 3개의 하중변환기(14)는 정삼각형으로 배치하는 것이 바람직하다.

상기 베이스 플레이트(16)는 하중변환기(14)가 고정 설치되는 것으로, 상부면에 다수개의 하중변환기(14) 하부가 각각 삽입되는 핀홈(20)이 형성되어 있다.

즉, 상기 다수개의 하중변환기(14)는 헤드캡(18)이 완충판(13)의 반원형상 접촉홈내로 삽입되고, 하부가 베이스 플레이트의 핀홈(20)내로 삽입되며, 완충판(13)과 베이스 플레이트(16) 사이에 다수개가 등각도를 유지하며 병렬로 연결되도록 배치되어 있다.

도 2 는 본 발명의 회로구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 조립블록의 하중을 측정하는 하중변환기는 정밀도와 안정도가 우수하며 하중에 선형적으로 비례한 전기적 출력을 갖는 스트레인 게이지(Strain Gage)식 하중변환기로서, 내부에 스트레인 게이지(15)에 의해 변형량을 전기신호로 변환하여 전기신호선을 연결하는 내부 도관(21)을 구비하고 있으며, 각각의 하중 변환기에서 발생하는 수십 ㎷ ∼ 수백 ㎷ 의 미약한 전기적 출력신호는 신호합성증폭기(22)에 입력되어 합성/증폭시키도록 되어 있다. 상기 증폭된 전기적 출력신호는 제어부(25)의 메모리(26)에 입력되어 있는 기준하중에 비례한 전기출력 기울기표를 참조하여 전기신호에 비례한 하중을 산출하도록 되어 있다.

이때, 상기 하중변환기는 스트레인 게이지 2개를 축방향에, 다른 2개는 원주방향으로 부착하여 조립블록의 하중에 의해 수직응력이 작용하여 미세하게 발생하는 가로와 세로 방향의 두 변형의 비를 측정하는 휘스톤브리지 회로로 구성되어 있으며, 스트레인 게이지는 350Ω 동일한 값을 갖는 정밀저항을 사용하여 각각의 하중부담에 의한 전압 Ｅ₁, Ｅ₂, Ｅ₃ 이 거의 동일하게 나타나므로, 10㏁ 이상의 고 임피던스 Ｚ를 갖는 신호합성증폭기(22)에 나타나는 출력전압은 다음식과 같이 간략하게 표시된다.

이와 같이 하중에 의해 발생하는 하중변화기의 미세한 전압신호를 신호합성증폭기에서 합성/증폭하고, 그 출력값을 중앙처리장치의 입력단에 연결하여 제어부의 메모리에 저장된 조립블록의 하중값과 비교함으로써, 조립블록이 트랜스포터 등의 운반체에 탑재 또는 하역되었는지를 판단할 수 있도록 되어 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기록의 범위 내에 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 트랜스포터 등의 운반체에 조립블록을 적재할 시, 하중을 자동인식하여 조립블록을 탑재여부를 감지하고 이를 제어부로 전송하여 하중을 산출하도록 되어 있어, 조립블록의 탑재여부 및 이동여부를 신속하게 파악할 수 있으며, 이로 인해 조립블록 운반장비와 인력배치를 효율적으로 운용할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명의 회로구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(11) : 조립블록 (12) : 철재상판

(13) : 완충전달판 (14) : 하중변환기

(15) : 스트레인게이지 (16) : 베이스플레이트

(17) : 운반체 (18) : 헤드캡

(19) : 고정핀 (20) : 핀홈

(21) : 도관 (22) : 신호합성증폭기

(23) : 합성전압출력단 (24) : 여자공급단

(25) : 제어부 (26) : 메모리

Claims (2)

1. 조립블록이 상부면에 직접 접촉되고 하부면이 요철을 구비하는 상판과,

   상기 상판의 하부면과 상부면이 요철결합되고 하부에 반원형상의 곡률반경을 구비하는 접촉홈이 다수개 형성된 탄성재질의 완충판과,

   상기 완충판의 접촉홈내로 헤드캡이 삽입되고 병렬로 연결되는 다수개의 하중변환기와,

   상기 다수개의 하중변환기 하부가 삽입되는 핀홀을 상부에 구비하고 운반체 상부에 설치되는 베이스 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 하중감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하중변환기는 정삼각 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 하중감지장치.