KR20090052414A - 웨이트 밸런싱 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이트 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 변위센서가 장착되고 대차로부터 승강 가능한 베이스판을 이용하여, 에어스프링부에서의 지나치게 높은 공압 설정의 문제를 해결할 수 있는 웨이트 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 구름판과, 상기 구름판 상부에서 구름 베어링에 의해 전후 좌우로 자유롭게 이동되는 작업대, 상기 구름판의 하부에서 하중을 검출하는 로드셀, 상기 로드셀의 상하 이동을 조절하는 로드셀구동부, 상기 구름판의 상하 이동을 구속시키는 구름판가이드, 내부 공압 조절을 통해 상기 구름판을 지지하는 에어스프링부 및 상기 로드셀구동부, 상기 구름판가이드, 상기 에어스프링부가 장착되어 주행 가능한 대차를 포함하는 웨이트 밸런싱 장치에 있어서, 상기 대차와 상기 구름판 사이에서 상하 이동 가능하도록, 상기 로드셀구동부 및 상기 구름판가이드와 관통 체결되며, 상부면에 상기 에어스프링부가 탑재 가능한 베이스판; 상기 베이스판의 상부면에 사각 배열되어, 상기 베이스판과 상기 구름판 사이의 높이 변이를 검출하도록 형성된 변위센서; 및 상기 대차 상에서 상기 에어스프링부에 대응하는 위치에 장착되어, 상기 베이스판을 승강 또는 하강 시키도록 형성된 구동볼스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이트 밸런싱 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래 에어스프링부에 지나치게 높은 공압이 설정되어, 웨이트 밸런싱 장치의 구동에 큰 부하가 걸리던 문제점을 해결할 수 있음은 물론, 에 어스프링부의 공압 설정 후 로드셀을 구름판으로부터 하강시킬 때, 구름판에 처짐이 발생되어 정밀한 웨이트 밸런싱이 되지 않던 문제점을 해결할 수 있어, 고정밀도의 제품을 제작으로 인한 제품 경쟁력 향상의 기술적 효과가 있다.

웨이트 밸런싱, 에어스프링부, 변위센서, 구동볼스크류, 베이스판

Description

웨이트 밸런싱 장치 및 방법{Apparatus for Weight balancing and the method thereof}

본 발명은 웨이트 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상부면에 변위센서가 장착되고 대차로부터 승강 가능한 베이스판을 이용하여, 에어스프링부에서의 지나치게 높은 공압 설정의 문제를 해결할 수 있는 웨이트 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 선박, 플랜트, 배관공사현장 등에는 수많은 파이프가 존재한다. 이들 파이프들은 유체 또는 기체의 수송을 비롯하여, 다수의 전기 배선의 케이블의 용도로도 이용된다.

이러한 파이프들은 다수의 개별 파이프 부재들이 서로 연결되어, 목적된 길이 및 형상으로 제작 사용될 수 있다. 이러한 개별 파이프 부재들의 연결 작업에 웨이트 밸런싱 장치가 이용될 수 있다.

웨이트 밸런싱 장치는 안착된 작업물의 하중 변화에 민감하게 반응하여, 안 착된 작업물의 작용 하중을 줄여주는 장치이다.

도 1은 종래의 웨이트 밸런싱 장치에 관한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 웨이트 밸런싱 장치는 구름판(3)과, 상기 구름판(3) 상부에서 구름 베어링(5)에 의해 전후 좌우로 자유롭게 이동되는 작업대(1)와, 상기 구름판(3)의 하부에서 하중을 검출할 수 있는 4개의 로드셀(15)과, 상기 로드셀(15)을 공압으로 상하 이동 조절하는 4개의 로드셀구동부(17)와, 상기 구름판(3)의 상하 이동을 구속시키는 4개의 구름판가이드(7)와, 내부 공압 조절을 통해 상기 구름판(3)을 지지하는 4개의 에어스프링부(9) 및 상기 로드셀(15), 상기 구름판가이드(7), 상기 에어스프링부(9)가 장착되어 바퀴(21)에 의해 주행 가능한 대차(23)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

이러한 종래의 웨이트 밸런싱 장치의 구동은 로드셀(15)에서 검출된 하중에 따라, 에어스프링부(9)의 공압이 조절되어, 로드셀(15)에 검출되는 하중이 기준된 설정하중 이하가 되도록 한다. 이와 동시에 구름판(3)을 지지하고 있던 로드셀(15)이 로드셀구동부(7)에 의해 하강하게 되는데, 이로 인하여 작업대(1) 상에 놓인 작업물(예: 파이프)의 하중은 4개의 에어스프링부(9)에 의해 지지되게 된다.

그런데 이러한 종래의 웨이트 밸런싱은 전술된 바와 같이 에어스프링부(9)에 전속된 지지 구성 수단만을 사용하므로, 상기 에어스프링부(9)에 지나치게 높은 공압 설정을 요구하였다. 결과적으로, 이는 에어스프링부(9)의 탄성 계수를 지나치게 커지게 하여, 종래 웨이트 밸런싱 장치의 구동에 문제점으로 작용되었다.

아울러 상기 에어스프링부(9)의 공압 설정 후, 상기 구름판(3)을 지지하고 있던 로드셀(15)을 하강시키면, 순간 구름판(3)이 처지는 현상이 발생할 수 있었다. 그런데 종래의 웨이트 밸런싱 장치에서는 이러한 처짐 현상을 보상할 수 있는 수단이 없으며, 결국 이는 웨이트 밸런싱 성능 저하의 문제로 작용되었다.

따라서, 에어스프링부(9)에 지나치게 높은 공압이 설정되는 것을 방지할 수 있으며, 로드셀(15)이 구름판(3)으로부터 하강 시, 순간 구름판(3)의 처짐을 보상할 수 있는 수단을 구비한 웨이트 밸런싱 장치 및 방법에 대한 필요성이 대두되는 바이다.

상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 에어스프링부에 지나치게 높은 공압이 설정되지 않도록 하며, 로드셀이 구름판으로부터 하강 시, 순간 구름판의 처짐 정도를 보상할 수 있는 웨이트 밸런싱 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 사상에 따르면, 구름판과, 상기 구름판 상부에서 구름 베어링에 의해 전후 좌우로 자유롭게 이동되는 작업대, 상기 구름판의 하부에서 하중을 검출하는 로드셀, 상기 로드셀의 상하 이동을 조절하는 로드셀구동부, 상기 구름판의 상하 이동을 구속시키는 구름판가이드, 내부 공압 조절을 통해 상기 구름판을 지지하는 에어스프링부 및 상기 로드셀구동부, 상기 구름판가이드, 상기 에어스프링부가 장착되어 주행 가능한 대차를 포함하는 웨이트 밸런싱 장치에 있어서, 상기 대차와 상기 구름판 사이에서 상하 이동 가능하도록, 상기 로드셀구동부 및 상기 구름판가이드와 관통 체결되며, 상부면에 상기 에어스프링부가 탑재 가능한 베이스판; 상기 베이스판의 상부면에 사각 배열되어, 상기 베이스판과 상기 구름판 사이의 높이 변이를 검출하도록 형성된 변위센서; 및 상기 대차 상에서 상기 에어스프링부에 대응하는 위치에 장착되어, 상기 베이스판을 승강 또는 하강 시키도록 형성된 구동볼스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이 트 밸런싱 장치를 제공한다.

이러한 실시예에서, 상기 로드셀, 상기 변위센서에서 검출된 하중 또는 높이 변위 신호를 입력 받아 상기 로드셀구동부, 상기 에어스프링부, 상기 구동볼스크류를 적정 구동시키는 제어부가 더 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 작업대 하부에 지지된 로드셀을 이용하여 상기 작업대 상에 안착된 작업물의 하중을 검출하는 단계; 상기 검출된 하중의 크기에 대응된 에어스프링부의 압축량만큼 볼스크류를 이용하여 베이스판을 승강시키는 단계; 상기 에어스프링부의 공압을 설정하는 단계; 상기 베이스판의 상부면에 장착된 변위센서를 이용하여 승강된 상기 베이스판과 구름판 사이의 높이를 검출하는 단계; 상기 로드셀을 하강시켜, 상기 에어스프링부의 지지력만으로 상기 구름판을 지지시키는 단계; 이전 단계에서 발생된 상기 구름판 처짐량을 상기 변위센서를 이용하여 검출하는 단계; 및 검출된 상기 구름판 처짐량만큼 상기 베이스판을 승강시켜 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이트 밸런싱 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래 에어스프링부에 지나치게 높은 공압이 설정되어, 웨이트 밸런싱 장치의 구동에 큰 부하가 걸리던 문제점을 해결할 수 있음은 물론, 에어스프링부의 공압 설정 후 로드셀을 구름판으로부터 하강시킬 때, 구름판에 처짐이 발생되어 정밀한 웨이트 밸런싱이 되지 않던 문제점을 해결할 수 있어, 고정밀 도의 제품을 제작함으로 인한 제품 경쟁력 향상의 기술적 효과가 있다.

본 발명과 본 발명의 이점 및 본 발명에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시된 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 장치의 일실시예를 도시한 개념도이며, 도 3은 도 2에 도시된 실시예를 도시한 평면 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 방법의 일실시예를 도시한 순서도이며, 도 5는 도 4에 도시된 실시예 중 베이스판을 승강시키는 단계(S210)를 설명하기 위해 도시한 에어스프링부의 작동 개념도이고, 도 6 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 장치 및 방법을 이용한 파이프 정렬 작업을 설명하기 위해 도시한 작업 개념도이다.

도 2 내지 도 6을 병행 참조하여 본 발명의 사상에 따른 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 장치(100)에 관해 설명하면, 구름판(3)과, 상기 구름판(3) 상부에서 구름 베어링(5)에 의해 전 후 좌우로 자유롭게 이동되는 작업대(1)와, 상기 구름판(3)의 하부에서 하중을 검출하도록 설치된 로드셀(15)과, 상기 로드셀(15)을 공압으로 승, 하강 시키는 로드셀구동부(17)와, 상기 구름판(3)의 상하 이동을 구속시키는 구름판가이드(7)와, 내부 공압 조절을 통해 상기 구름판(3)을 지지하는 댐퍼 역할을 수행하는 에어스프링부(9)와, 상기 로드셀구동부(17)가 장착되어 바퀴(21)를 이용하여 주행 가능한 대차(23)를 포함하는 구성에 있어서, 상기 대차(23)와 상기 구름판(3) 사이에서 상기 로드셀구동부(17)과 상기 구름판가이드(7)에 관통 체결되고, 상부면에 에어스프링부(9)를 탑재하는 베이스판(102)과, 상기 베이스판(102)의 상부면에 배열 장착된 복수 개의 변위센서(106) 및 상기 대차(23) 상에서 상기 에어스프링부(9)에 대응하는 위치에 장착되는 구동볼스크류(104)를 더 포함한다. 이때, 바람직하게는 상기 로드셀(15)에서 검출된 하중 또는 상기 변위센서(106)에서 검출된 상기 베이스판(102)과 상기 구름판(3) 사이의 높이 변위를 신호로 입력 받아 상기 로드셀구동부(17), 상기 에어스프링부(9) 및 상기 구동볼스크류(104)를 적정 구동시키는 제어부(미도시)가 구비되는 것이 좋다.

본 실시예에 따른 웨이트 밸런싱 장치(100)를 전술된 도 1의 종래의 웨이트 밸런싱 장치와 비교하면, 베이스판(102), 변위센서(106) 및 구동볼스크류(104)가 추가 구성되었음을 알 수 있다. 따라서, 이들 베이스판(102), 변위센서(106) 및 구동볼스크류(104)를 중점적으로 설명한 후, 본 실시예의 작동 관계를 설명하도록 한다.

본 실시예에 따른 웨이트 밸런싱 장치(100)에서 베이스판(102)은 대차(23)와 구름판(3) 사이에서 상하 이동 가능하도록 형성되는데, 이는 베이스판(102) 상부에 에어스프링부(9)를 탑재하여, 상기 에어스프링부(9)를 이완 및 압축시키기 위함이다. 이러한 구조적인 형상 특징으로 인하여, 상기 베이스판(102)은 상기 로드셀구동부(17) 및 상기 구름판가이드(7)와 관통 체결되는 것이 바람직하다.

상기 베이스판(102) 상부면에는 복수 개의 변위센서(106)가 규칙적인 배열로 장착되는데, 본 실시예에서는 4개의 변위센서(106)가 각각 상기 에어스프링부(9)의 내측에 인접되어 상기 베이스판(102) 상부면에 사각 배열된다. 이러한 변위센서(106)는 상기 변위센서(106)가 장착된 상기 베이스판(102)과 상기 구름판(3) 사이의 거리(즉, 높이)를 측정할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 웨이트 밸런싱 장치(100)에서 구동볼스크류(104)는 상기 대차(23) 상에 일부 내설되어 상기 베이스판(102)을 승강 또는 하강 시키도록 형성된다. 이러한 구동볼스크류(104)의 형상 및 구조에 관한 것은 당업자에게 주지된 것으로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 본 실시예에서, 상기 구동볼스크류(104)는 상기 베이스판(102) 하부에 설치되는데, 특히, 상기 베이스판(102)의 전 영역에서도 상기 에어스프링부(9)가 탑재된 영역에 상기 구동볼스크류(104)가 설치되는 것이 바람직하다. 이는 전체 베이스판(102) 영역 중에서도 상기 에어스프링부(9)가 탑재된 영역에서의 하중이 가장 크기 때문이다.

다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 또 다른 사상에 다른 웨이트 밸런싱 방법에 관해 설명하면, 작업대 하부에 지지된 로드셀을 이용하여 상기 작업 대 상에 안착된 작업물의 하중을 검출한다(S200).

그리고 이전 단계(S200)에서 검출된 하중의 크기에 대응된 에어스프링부의 압축량만큼 볼스크류를 이용하여 베이스판을 승강시킨다(S210)다.

여기서, 로드셀에서 검출된 하중의 크기에 대응하는 에어스프링부의 압축량은 사전 실험 데이터를 통해 미리 구해 둘 수 있는데, 이러한 압축량 만큼 베이스판을 승강시킨다. 도 5를 참조하여 설명하면, 도 5의 (a)는 베이스판이 승강되기 전의 모습이고, 도 5의 (b)는 에어스프링부의 공기압이 설정되지 않은 상태에서 베이스판을 일정 높이(Z)만큼 승강시킨 후의 모습이다. 에어스프링부의 공기압이 설정되지 않은 상태에서 베이스판을 승강시키면 구름판의 높이 및 전체 구성의 위치나 상태는 변화하지 않으며, 단지 에어스프링부의 높이와 베이스판에 장착된 변위 센서의 높이만 일정 높이(Z)만큼 줄어들게 된다. 이러한 도 5의 (b)에서와 같이 압축된 에어스프링부는 동일한 하중이 가해진다는 가정하에서, 종래에 비해 더 낮은 공기압이 설정된 상황에서도 상기 가해진 하중을 지지할 수 있게 된다.

그리고 상기 베이스판의 상부면에 장착된 변위센서를 이용하여 승강된 상기 베이스판과 구름판 사이의 높이 변위를 검출한다(S220).

그리고 상기 로드셀에 감지된 하중이 설정된 하중 이하가 되도록 에어스프링부의 공압을 설정한다(S230).

이후, 상기 로드셀을 하강시켜, 상기 에어스프링부의 지지력만으로 상기 구름판을 지지시킨다(S240). 본 단계(S240)에서는 에어스프링부의 지지력만으로도 주어진 하중을 지지할 수 있기 때문에, 하중 측정이 끝난 상기 로드셀을 하강시킨다.

그리고 이전 단계(S250)에서 발생된 상기 구름판의 처짐량을 상기 변위센서를 이용하여 검출한다(S250). 본 단계(S250)에서는 상기 로드셀이 하강된 후 상기 변위센서를 이용하여 높이를 검출하고, 이렇게 검출된 높이를 상기 로드셀이 하강되기 전의 높이와 비교하여 구름판의 처짐량을 검출하는 단계이다.

그리고 검출된 상기 구름판 처짐량만큼 상기 베이스판을 승강시켜 보정한다(S260). 본 단계(S260)에서는 이전 단계(S250)에서 변위센서에 의해 검출된 구름판의 처짐량을 보정해 주기 위하여, 에어스프링부가 탑재된 베이스판을 상기 구름판의 처짐량만큼 승강시켜, 에어스프링부에 의해 지지된 구름판의 위치를 보정해준다.

도 6는 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 장치 및 방법을 이용한 파이프 자동 정렬 작업을 설명하기 위해 도시한 작업 개념도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 서로 연결 작업될 제1파이프(52a) 및 제2파이프(52b)는 먼저 일정한 갭과 직진도를 가지도록 정렬되어야 하는데, 이를 위해서, 일 측의 정반(50) 위에는 제1파이프(52a)를 안착시키고, 타 측에는 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 장치(100)를 배치한다. 상기 웨이트 밸런싱 장치(100)의 작업대 상에 제1파이프(52a)와 정렬될 제2파이프(52b)를 안착시킨 후, 상기 웨이트 밸런싱 장치(100)를 앞서 설명된 방법으로 웨이트 밸런싱 시킨 후, 상기 제1파이프(52a)에 상기 제2파이프(52b)가 정렬될 수 있게 한다. 이때, 특정 기구가 상기 제1파이프(52a) 및 상기 제2파이프(52b) 내부에서 이들을 정렬시키게 되는데, 본 웨이트 밸런싱 장치(100)는 이러한 특정 기구가 효과적으로 구동될 수 있게 도와주는 역할을 수행한다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 또는 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래의 웨이트 밸런싱 장치를 도시한 개념도이다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 장치의 일실시예를 도시한 개념도이다.

도 3은 도 2에 도시된 실시예를 도시한 평면 개념도이다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.

도 5는 도 4에 도시된 실시예 중 베이스판을 승강시키는 단계(S210)를 설명하기 위해 도시한 에어스프링부의 작동 개념도이다.

도 6 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 장치를 이용한 파이프 정렬 작업을 설명하기 위해 도시한 작업 개념도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 웨이트 밸런싱 장치 102: 베이스판

104: 구동볼스크류 106: 변위센서

Claims (3)

1. 구름판과, 상기 구름판 상부에서 구름 베어링에 의해 전후 좌우로 자유롭게 이동되는 작업대, 상기 구름판의 하부에서 하중을 검출하는 로드셀, 상기 로드셀의 상하 이동을 조절하는 로드셀구동부, 상기 구름판의 상하 이동을 구속시키는 구름판가이드, 내부 공압 조절을 통해 상기 구름판을 지지하는 에어스프링부 및 상기 로드셀구동부, 상기 구름판가이드, 상기 에어스프링부가 장착되어 주행 가능한 대차를 포함하는 웨이트 밸런싱 장치에 있어서,

   상기 대차와 상기 구름판 사이에서 상하 이동 가능하도록, 상기 로드셀구동부 및 상기 구름판가이드와 관통 체결되며, 상부면에 상기 에어스프링부가 탑재 가능한 베이스판;

   상기 베이스판의 상부면에 사각 배열되어, 상기 베이스판과 상기 구름판 사이의 높이 변이를 검출하도록 형성된 변위센서; 및

   상기 대차 상에서 상기 에어스프링부에 대응하는 위치에 장착되어, 상기 베이스판을 승강 또는 하강 시키도록 형성된 구동볼스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는,

   웨이트 밸런싱 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 로드셀, 상기 변위센서에서 검출된 하중 또는 높이 변위 신호를 입력 받아 상기 로드셀구동부, 상기 에어스프링부, 상기 구동볼스크류를 적정 구동시키는 제어부가 더 포함된 것을 특징으로 하는,

   웨이트 밸런싱 장치.
3. a) 작업대 하부에 지지된 로드셀을 이용하여 상기 작업대 상에 안착된 작업물의 하중을 검출하는 단계;

   b) 상기 검출된 하중의 크기에 대응된 에어스프링부의 압축량만큼 볼스크류를 이용하여 베이스판을 승강시키는 단계;

   c) 상기 베이스판의 상부면에 장착된 변위센서를 이용하여 승강된 상기 베이스판과 구름판 사이의 높이를 검출하는 단계;

   d) 상기 에어스프링부의 공압을 설정하는 단계;

   e) 상기 로드셀을 하강시켜, 상기 에어스프링부의 지지력만으로 상기 구름판을 지지시키는 단계;

   f) 상기 d)단계에서 발생된 상기 구름판의 처짐량을 상기 변위센서를 이용하여 검출하는 단계; 및

   g) 검출된 상기 구름판 처짐량만큼 상기 베이스판을 승강시켜 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이트 밸런싱 방법.

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