KR20090117502A - 고하중 측정용 비접촉 하중 측정 장치 - Google Patents

고하중 측정용 비접촉 하중 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090117502A
KR20090117502A KR1020080043583A KR20080043583A KR20090117502A KR 20090117502 A KR20090117502 A KR 20090117502A KR 1020080043583 A KR1020080043583 A KR 1020080043583A KR 20080043583 A KR20080043583 A KR 20080043583A KR 20090117502 A KR20090117502 A KR 20090117502A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
load
elastic body
displacement
slit
substrate
Prior art date
Application number
KR1020080043583A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100972118B1 (ko
Inventor
신동용
이연석
Original Assignee
(주)인벤티오
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)인벤티오 filed Critical (주)인벤티오
Priority to KR1020080043583A priority Critical patent/KR100972118B1/ko
Publication of KR20090117502A publication Critical patent/KR20090117502A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100972118B1 publication Critical patent/KR100972118B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G21/00—Details of weighing apparatus
    • G01G21/24—Guides or linkages for ensuring parallel motion of the weigh-pans
    • G01G21/244—Guides or linkages for ensuring parallel motion of the weigh-pans combined with flexure-plate fulcrums
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
    • G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
    • G01G23/37—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting
    • G01G23/3707—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting using a microprocessor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/13—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing having piezoelectric or piezoresistive properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)

Abstract

고하중용 비접촉 하중 측정 장치가 개시된다. 개시된 장치는 고하중용 탄성체; 상기 고하중용 탄성체와 결합되며 상기 고하중용 탄성체의 변형에 상응하여 위치가 변경되는 변위 전달 링크; 상기 변위 전달 링크와 결합되어 상기 변위 전달 링크의 변위를 증폭시키는 변위 증폭 장치를 포함한다. 개시된 장치에 의하면, 탄성체의 민감도가 떨어지는 고하중용 탄성체를 이용하면서 하중 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
고하중, 탄성체, 지레대

Description

고하중 측정용 비접촉 하중 측정 장치{Non-contact Weight Measuring Device for Heavy Wight}
본 발명은 비접촉 하중 측정 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 고하중 측정용 탄성체 및 이를 이용한 하중 측정 장치에 관한 것이다.
초기에 있어서, 하중 측정은 스트레인 게이지를 이용한 측정이 일반적이었다. 스트레인 게이지를 이용한 하중 측정은 하중이 가해질 때 탄성체의 변형에 상응하여 변형되는 스트레인 게이지의 변형을 측정하는 방식이다. 이와 같은 초기의 하중 측정 방식은 접촉식으로 수행되어 정밀하지 못할 뿐만 아니라 여러번 측정을 하게 되면 특성이 변경되는 문제점이 있었다.
스트레인 게이지에 의한 접촉식 하중 측정 방식의 문제점을 해결하기 위해 비접촉 하중 측정 장치가 본 출원의 발명자에 의해 등록특허 제589228호에 제안되었다.
비접촉 하중 측정 방식은 탄성체와 결합된 스트레인 게이지의 변형량을 측정하지 않고 탄성체의 변위를 전자기적인 유도 현상을 이용하여 비접촉으로 측정하는 방식이다.
이와 같은 비접촉 하중 측정 방식은 종래의 스트레인 게이지 방식에 비해 높은 정밀도를 가질 수 있고 오랜 사용에도 동일한 특성을 유지할 수 있는 장점이 있기는 하나 하중 측정 장치의 정밀도는 여전히 탄성체의 민감도에 의존적일 수 밖에 없었다.
특히, 고하중 측정용 탄성체의 경우 고하중을 견딜 수 있을만한 강도를 가져야 하는 바 탄성체 자체의 민감도는 떨어질 수 밖에 없으며, 따라서 비접촉 방식이 사용된다고 할지라도 정밀도가 급격히 향상하기는 어려웠다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 하중 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 고하중용 비접촉 하중 측정 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 탄성체의 민감도가 떨어지는 고하중용 탄성체를 이용하면서 하중 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 고하중용 비접촉 하중 측정 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 지레대의 원리를 이용하여 고하중 물체의 하중을 정밀하게 측정할 수 있는 고하중용 비접촉 하중 측정 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 용이하게 도출될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 고하중용 탄성체; 상기 고하중용 탄성체와 결합되며 상기 고하중용 탄성체의 변형에 상응하여 위치가 변경되는 변위 전달 링크; 상기 변위 전달 링크와 결합되어 상기 변위 전달 링크의 변위를 증폭시키는 변위 증폭 장치를 포함하는 고하중용 하중 측정 장치가 제공된다.
상기 변위 증폭 장치는 지레대 원리를 이용하여 상기 변위 전달 링크의 변위를 증폭시킨다.
상기 변위 전달 링크 및 상기 변위 증폭 장치는 상기 고하중용 탄성체에 내장된다.
상기 변위 증폭 장치는 상기 지레대 원리를 이용한 탄성체를 포함하며, 상기 탄성체는, 탄성체 바디; 상기 탄성체 바디에 형성되는 다수의 슬릿들; 및 상기 탄성체 바디에 형성되는 변형 공간부를 포함하되, 상기 변형 공간부 내에는, 힌지; 상기 힌지와 결합되는 제1 변형부; 및 상기 제1 변형부와 상기 힌지와 결합되며 상기 제1 변형부에 비해 긴 제2 변형부가 형성되며, 하중이 가해질 때 하중에 상응하여 상기 제1 변형부 및 상기 제2 변형부는 상기 힌지를 중심으로 회전 운동을 하며 상기 제1 변형부는 하중에 상응하여 하강하고 상기 제2 변형부는 상승하며, 상기 제2 변형부의 상승 변위가 하중 측정에 이용된다.
상기 변형 공간부는 상기 탄성체 바디에 형성되는 홀이며, 상기 홀 내에 상기 힌지, 제1 변형부 및 제2 변형부가 형성된다.
상기 다수의 슬릿은 탄성체 바디에 수평 방향으로 형성되며, 하중이 가해질 경우 탄성체의 변형이 상기 힌지에 제공되지 않도록 하는 제1 슬릿을 포함한다.
상기 다수의 슬릿은 상기 제1 슬릿으로부터 수직으로 연장되는 제2 슬릿을 포함한다.
상기 다수의 슬릿은 상기 제2 슬릿과 소정 거리 이격되어 탄성체 바디에 수직으로 형성되는 제3 슬릿을 포함한다.
상기 제2 슬릿 및 상기 제3 슬릿은 하중이 가해질 때 하중에 상응하여 변형되며 하중을 상기 제1 변형부에 전달하는 하중 전달부를 정의한다.
상기 제2 슬롯의 양 단은 라운드 구조일 수 있다.
상기 제2 슬릿, 제3 슬릿 및 상기 제2 슬릿 및 제3 슬릿에 의해 정의되는 하중 전달부의 일부에는 홈이 형성된다.
상기 제3 슬릿의 하단에는 홀이 형성된다.
상기 변위 증폭 장치는. 상기 탄성체의 제2 변형부와 상기 제2 변형부의 길이 방향으로 결합되는 아암; 상기 아암의 끝단에 결합되는 제1 기판; 및 고정 고조물에 결합되는 제2 기판을 더 포함하되, 상기 제1 기판 및 제2 기판에는 전기적인 패턴이 형성되어 있으며, 상기 제1 기판의 움직임에 상응하여 상기 제1 기판 및 제2 기판 중 어느 하나에 형성되어 있는 전기적인 패턴에 발생하는 유도 전류를 이용하여 상기 변위 전달 링크를 통해 가해진 하중을 측정한다.
상기 제2 변형부에는 상기 아암이 결합되기 위한 적어도 하나의 홀이 형성된다.
상기 탄성체의 일단이 놓여지는 받침대를 더 포함하며, 상기 제2 기판은 상기 받침대로부터 연장되는 암에 의해 고정적으로 설치된다.
본 발명은 탄성체의 민감도가 떨어지는 고하중용 탄성체를 이용하면서 하중 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고하중용 비접촉 하중 측정 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고하중용 비접촉 하중 측정 장치의 단면도를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고하중용 비접촉 하중 측정 장치는 고하중용 탄성체(100), 변위 전달 링크(102) 및 변위 증폭 장치(104)를 포함할 수 있다.
고하중용 탄성체(100)에는 하중 측정을 위한 고하중 대상물이 상부에 놓여진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고하중용 탄성체의 외관을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고하중용 탄성체는 탄성 물질로 상부에 형성되는 탄성부(200), 탄성부 중앙에 구비되는 강철 볼(202) 및 격벽 및 바닥을 포함하는 하우징(204)을 포함할 수 있다.
탄성부(200)는 탄성력을 가진 금속 재질로 형성되며, 철 또는 알루미늄이 사용될 수 있다. 탄성부(200)는 하중 측정 대상물의 하중에 상응하여 변형된다.
탄성부의 중앙에는 강철 볼(202)이 구비된다. 강철 볼(202)은 하중 측정 대상물의 하중이 한 지점에 모일 수 있도록 한다. 강철 볼(202)외에도 탄성부의 중앙 부분이 돌출 형성된 구조 역시 강철 볼(202)과 동일한 역할을 할 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
하우징(204)은 탄성부(200)를 지지하며 내부의 엘리먼트들을 보호하는 기능을 한다.
도 2에는 직육면체형 구조의 탄성체가 도시되어 있으나, 본 발명에 사용되는 고하중용 탄성체가 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 다양한 고하중용 탄성체, 예를 들어 원통 형태의 탄성체 등이 사용될 수 있을 것이다.
변위 전달 링크(102)는 고하중용 탄성체(100)의 탄성부(200) 하부에 결합된다. 변위 전달 링크(102)는 탄성부(200)의 변형에 상응하여 그 위치가 변형된다. 도 2와 같은 형태의 고하중용 탄성체의 경우 변위 전달 링크(102)는 하강한다.
변위 전달 링크(102)는 그 위치가 변경되면서 탄성체의 변형에 따른 변위를 변위 증폭 장치(104)에 전달한다. 변위 증폭부(104)는 변위 전달 링크(102)로부터 힘을 전달받으며 변위 전달 링크의 하강 변위를 증폭시킨다.
도 1에는 변위 전달 링크(102) 및 변위 증폭 장치(104)가 고하중용 탄성체 내부에 구비되는 경우가 도시되어 있으나 변위 전달 링크가 탄성체의 상응하여 변위를 변위 증폭부에 전달하는 구조라면 본 발명의 범주에 포함되며 탄성체 내부에 구비되는 경우에 한정되지는 않는다.
전술한 바와 같이, 고하중용 측정 장치에 이용되는 탄성체는 고하중에 상응하여 변형되도록 설정되어 있기 때문에 높은 정밀도를 가질 수 없었으며, 정밀도는 탄성체의 변위에 의존적일 수 밖에 없었다.
그러나, 본 발명에 의한 고하중용 하중 측정 장치에 따르면, 고하중용 탄성체(100)의 변위에 상응하여 변위 전달 링크(102)의 변위가 변하며, 변위 전달 링크(102)의 변위를 변위 증폭 장치(104)가 증폭시킴으로써 탄성체의 변위에 구속되지 않고 고하중용 하중 측정 장치의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 고하중용 하중 측정 장치에서의 정밀도 향상은 변위 증폭부(104)에 의해 이루어지며, 이하에서는 고하중용 탄성체 내부에 구비되는 변위 증폭부에 대해 살펴보기로 한다.
변위 증폭 장치는 변위를 증폭시키기 위해 지레대의 원리를 적용한 또 다른 하중 측정 장치이며, 변위 전달 링크로부터 힘을 전달받는 것이므로 고하중용 하중 측정 장치일 필요는 없다.
변위 증폭 장치로 사용되는 하중 측정 장치에는 지레대의 원리를 이용한 탄성체가 사용되며, 변위 증폭 장치를 살펴보기에 앞서, 변위 증폭 장치에 사용되는 지레대의 원리를 이용한 하중 측정 장치에 대해 먼저 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭 장치에 사용되는 탄성체의 사시도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭 장치에 사용되는 탄성체의 정면도를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭 장치의 탄성체는 탄성체 바디(300), 제1 슬릿(302), 제2 슬릿(304), 제 3 슬릿(306) 및 변형 공간부(310)를 포함한다. 또한, 변형 공간부(310) 내에는 힌지(312), 제1 변형부(314) 및 제2 변형부(316)가 형성된다.
도 3에서, 변위 전달 링크(102)는 우측 상부에 결합되어 하중을 전달하며, 전달되는 하중에 상응하여 탄성체 바디(300)는 변형된다. 탄성체 바디(300)는 직육면체 형태일 수 있다.
도 3에서, 제1 슬릿(302)은 탄성체 바디 측면의 상부 영역에 수평 방형으로 형성되며 소정의 폭을 가지고 있다. 제1 슬릿(302)의 폭은 탄성체의 변형량에 의해 설정되며 탄성체 바디의 변형량이 크면 제1 슬릿(302)의 폭은 넓게 설정되고 탄성체 바디의 변형량이 작으면 제1 슬릿(302)의 폭은 좁게 설정될 수 있다.
제1 슬릿(302)은 제1 슬릿의 하부로 탄성체의 변형이 전달되지 않도록 하는 기능을 한다.
제2 슬릿(304)은 제1 슬릿(302)으로부터 연장되며 제1 슬릿(302)과 수직 방향으로 형성된다.
제2 슬릿(304)은 제3 슬릿(306)과 함께 하중 전달부(318)를 정의한다. 제3 슬릿(306)은 제2 슬릿과 소정 거리 이격되어 수직 방향으로 형성된다.
하중 전달부(318)는 하중 측정 대상물이 놓여질 때 하중 측정 대상물의 하중에 상응하여 변형된다.
변형 공간부(310) 내에는 힌지(312), 제1 변형부(314) 및 제2 변형부(316)가 형성된다. 제1 변형부(314) 및 제2 변형부(316)는 단일한 구조이며, 도 4에서 힌지(312)를 중심으로 오른쪽 부분이 제1 변형부(314)이고, 힌지를 중심으로 왼쪽 부분이 제2 변형부(316)이다. 제1 변형부(314)는 하중 전달부로부터 연장된다.
변형 공간부(310)는 하중이 가해질 때 제2 변형부(316)의 변형 공간을 확보하기 위한 것이다.
힌지(312)는 지레대에서의 힌지와 동일한 역할을 수행하며, 하중이 가해질 때 힌지를 중심으로 제1 변형부(314) 및 제2 변형부(316)의 회전 운동이 이루어진다.
도 5는 본 발명의 원리를 설명하기 위해 지레대의 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일반적인 지레대는 힌지(500), 제1 변형단(502) 및 제2 변형단(504)을 포함한다.
제1 변형단(502)에 하중이 가해질 때, 제1 변형단(502)은 하강하며 이에 상응하여 제2 변형단(504)은 상승한다. 지레대의 원리에 의할 경우 제1 변형단(502)이 Δa 만큼 하강할 때 제2 변형단(504)은 Δb만큼 상승하며, Δa와 Δb의 비는 a와 b의 길이의 비에 상응한다. b가 a에 비해 길면 길수록 Δa에 비해 Δb의 길이는 커진다.
도 3 및 도 4에 도시된 변위 증폭 장치의 탄성체에서 제1 변형부(314)는 지레대의 제1 변형단(502)에 상응하고, 제2 변형부(316)은 지레대의 제2 변형단(504)에 상응하며, 힌지(312)는 지레대의 힌지(500)에 상응한다.
도 3에서, 하중 전달부(318)와 결합되어 있는 제1 변형부(314)의 끝단은 하중이 가해질 때 회전 운동을 하면서 아래로 하강한다.
한편, 힌지(312)의 좌측에 있는 제2 변형부(316)의 끝단은 힌지를 중심으로 회전하면서 상승한다.
제1 변형부(314)의 하강 변위와 제2 변형부(316)의 상승 변위는 제1 변형부(314) 및 제2 변형부(316)의 길이에 따라 달라진다.
도 6은 도 3 및 도 4에 도시된 실시예의 탄성체가 하중에 의해 변형될 경우의 상태를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 하중이 가해질 경우, 탄성체 바디의 a 부분은 휘어지면서 변형이 이루어진다. 한편, 제1 슬릿(302)의 하부에 있는 b 부분은 제1 슬릿(304) 및 제2 슬릿(306)에 의해 변형이 이루어지지 않는다. 한편, 탄성체의 아랫 부분인 d 부분 역시 휘어지면서 변형이 이루어진다.
탄성체 바디의 f 부분은 하중이 가해질 경우 하강하면서 변형이 이루어진다. 하중 전달부(318)에 해당되는 e 부분은 하중이 가해질 때의 하강력을 힌지(312)와 결합되어 있는 제1 변형부(314)에 전달한다.
c 부분인 제1 변형부(314) 및 제2 변형부(316)는 힌지(312)를 중심으로 회전 운동을 한다. 하중 전달부에 해당되는 e 부분은 제1 변형부와 수직이 되도록 변형된다. f 부분은 하중이 가해질 때 단순 하강이 이루어지나 제3 슬릿에 의해 e 부분은 e 부분은 하강하면서 제1 변형부와 수직인 관계를 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변위 증폭 장치의 탄성체의 정면도를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 변위 증폭 장치의 탄성체는 탄성체 바디(700) 제1 슬릿(702), 제2 슬릿(704), 제3 슬릿(706) 및 변형 공간부(710)을 포함할 수 있으며, 변형 공간부(710) 내부에는 힌지(712), 제1 변형부(714) 및 제2 변형부(716)가 형성된다.
도 7을 참조하면, 제1 슬릿(702)은 탄성체의 변형 시 제1 슬릿 하부로 휘어짐이 전달되지 않도록 한다. 제1 슬릿(702)에 의해 제1 슬릿의 윗부분은 변형이 이루어지나 아랫 부분은 변형이 이루어지지 않는다.
제2 슬릿(704)은 제1 슬릿(702)으로부터 수직으로 연장된다. 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와는 달리 제2 슬릿(704)의 시작 부분과 끝 부분은 라운드 구조이다. 이와 같은 라운드 구조는 하중이 가해질 때 보다 많은 변형을 일으키기 위한 것이다.
제2 슬릿(704)은 제3슬릿(706)과 함께 하중 전달부(718)를 정의한다.
제3 슬릿(706)은 탄성체 바디에 수직으로 형성되며, 제3 슬릿(706)의 끝단에는 홀(730)이 형성된다.
하중 전달부(718)는 하중 측정 대상물이 놓여질 때 하중 측정 대상물의 하중에 상응하여 변형되며, 변형량은 하중에 상응한다. 제3 슬릿(706) 끝단의 홀(730)은 하중 전달부(716)의 변형량을 증가시켜 정밀도를 향상시키기 위한 것이다.
제2 슬릿(704), 제3 슬릿(706) 및 하중 전달부 중앙에는 홈(732)이 형성되는데, 홈(732) 역시 하중 전달부 하중 전달부(716)의 변형량을 증가시켜 정밀도를 향상시키기 위한 것이다.
변형 공간부(710) 내에는 힌지(712), 제1 변형부(714) 및 제2 변형부(716)가 형성된다. 제1 변형부(714) 및 제2 변형부(716)는 단일한 구조이며, 도 7에서 힌지(712)를 중심으로 오른쪽 부분이 제1 변형부(714)이고, 힌지를 중심으로 왼쪽 부분이 제2 변형부(716)이다.
제1 변형부(714)의 끝단은 하중 전달부(718)와 결합되며 제1 변형부(714)의 끝단은 하중이 가해질 때 하강한다.
힌지(712)는 도 7에 도시된 실시예와 같이 하중이 가해질 때 제1 변형부(714) 및 제2 변형부(716)가 회전 운동을 하도록 한다.
힌지(712)를 중심으로 좌측에 형성되는 제2 변형부(716)의 끝단은 회전 운동에 의해 제1 변형부(714)의 하강에 상응하여 상승한다. 전술한 바와 같이, 제2 변형부(716) 끝단의 상승 변위는 제1 변형부(714) 및 제2 변형부(716)의 길이의 비에 상응한다.
제2 변형부(716)에는 홀(716a, 716b)이 형성될 수 있으며, 이 홀(716a, 716b)은 추후에 설명할 아암이 결합되기 위한 홀이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭부의 탄성체에 하중이 가해졌을 때의 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 의한 변위 증폭 장치에 사용되는 탄성체는 탄성체에 다수의 슬릿 및 변형 공간부를 형성하고 지레대의 원리를 적용함으로써 변위 전달 링크의 변위를 증폭시킬 수 있는 바, 고하중의 대상물의 하중을 보다 높은 정밀도로 측정하는 것을 가능하게 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭 장치의 사시도를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭 장치는 아암(900), 제1 기판(902), 제2 기판(904) 및 탄성체(906)를 포함할 수 있다. 변위 증폭 장치에는 위에서 설명한 탄성체에 아암(900), 제1 기판(902) 및 제2 기판(904)이 추가적으로 결합된다.
제1 기판(902)에는 전기적 패턴인 제1 패턴(910)이 형성되며, 제2 기판(904)에는 전기적인 패턴인 제2 패턴(912)이 형성된다.
아암(900)은 제2 변형부의 홀(716a, 716b)을 통해 결합되며, 다양한 결합 방식이 사용될 수 있을 것이다.
아암(900)은 제2 변형부(916)의 길이를 실질적으로 증가시켜 제1 변형부에 하강 시 상승되는 변위를 증폭시킨다.
제1 기판(902)은 아암(900)과 결합된다. 탄성체에 하중이 가해져서 제2 변형부(716)가 상승할 경우, 아암(900)은 제2 변형부(716)의 움직임에 상응하여 상승한다.
아암(900)이 상승하게 되면 아암(900)과 결합된 제1 기판(902) 역시 상승한다.
한편, 제2 기판(904)은 제1 기판(902)과는 독립적으로 고정된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 기판(904)은 탄성체를 받치는 받침대(920)에 고정적으로 연결될 수 있다. 따라서, 하중이 가해질 때 제1 기판은 위로 상승하나 제2 기판은 고정적으로 유지된다.
제1 기판(902)의 제1 패턴(910) 및 제2 기판(904)의 제2 패턴(미도시) 중 어느 하나에는 교류 전류가 제공되며, 다른 하나에는 교류 전류가 제공되지 않는다.
탄성체에 하중이 가해져 제1 기판(902)이 상승할 경우 교류가 흐르지 않는 패턴에는 유도 전류가 발생한다. 예를 들어, 제1 기판(902)의 제 1 패턴(910)에 교류 전류가 제공되고 제2 기판(902)의 제2 패턴에는 교류 전류가 제공되지 않을 경우, 제1 기판(902)이 하중에 의해 상승하면 제2 기판(904)의 제2 패턴에는 유도 전류가 발생한다. 유도 전류는 제1 기판의 상승 변위에 상응한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탄성체에 의할 경우 지레대의 원리를 이용하여 탄성체의 변형량이 증폭될 수 있으므로 하중에 따른 제1 기판의 변위도 증폭되어 보다 정밀한 하중 측정이 가능하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판에 형성되는 패턴을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 기판(902) 및 제2 기판(904)에는 동일한 형태의 패턴이 형성된다. 패턴은 에칭, 프린팅, 스퍼터링 등과 같은 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
도 10에는 구형 펄스 형태의 패턴이 도시되어 있으나, 패턴이 구형 펄스 형태에 한정되는 것은 아니며, 유도 전류가 발생할 수 있는 어떠한 형태의 패턴도 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 기판 및 제2 기판 중 어느 하나의 패턴에는 교류 전류가 제공되고 다른 하나의 패턴에는 교류 전류가 제공되지 않는다. 도 14에는 연속적인 패턴이 도시되어 있으나, 반드시 연속적일 필요는 없으며 일부가 단절된 다수의 구형 펄스파형 패턴이 기판에 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정은 유도 전류의 크기를 이용한 하중 측정 및 유도 전류의 위상을 이용한 하중 측정이 모두 가능하며, 어떠한 물리량을 이용하는지에 따라 적절한 패턴이 형성될 수 있을 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 외팔보 탄성체에 하중이 가해질 때 제1 기판 및 제2 기판에 형성된 패턴들간의 위치 변동 관계를 도시한 도면이다.
도 11에서 실선으로 표시한 것은 고정되는 기판인 제2 기판의 제2 패턴(912)이고 점선으로 표시한 것은 탄성체의 변형에 따라 이동하는 제1 기판의 제1 패턴(910)이다. 제1 기판의 패턴에는 교류 전류가 제공되어 흐르는 상태라고 가정한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 하중이 가해질 경우, 제1 기판의 제1 패턴은 제2 기판의 제2 패턴에 비해 상대적으로 상승한다. 또한, 회전 운동에 의한 상승이므로 제1 기판의 제1 패턴은 오른쪽으로 약간 이동한다.
도 11과 같이 제1 기판이 움직일 경우 제1 기판의 제1 패턴 및 제2 기판의 제2 패턴 사이에는 전자기적인 상호 작용이 발생하며, 이로 인해 전류가 흐르지 않는 제2 기판의 제2 패턴에는 유도 전류가 발생한다.
유도 전류가 발생하는 제2 기판의 제 2패턴은 별도의 신호 처리부와 전기적으로 연결되어 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부는 신호 변환부(1200), 하중 계산부(1202) 및 디스플레이부(1204)를 포함할 수 있다.
신호 변환부(1200)는 유도 전류 신호를 미리 설정된 형식으로 변환하는 기능을 한다. 일례로, 신호 변환부(1200)는 아날로그 신호인 유도 전류를 디지털 신호로 변환하고 노이즈 성분을 제거하는 신호 변환을 수행할 수 있다. 또한, 신호 변환부(1200)는 유도 전류의 증폭을 수행할 수도 있다.
하중 계산부(1202)는 신호 변환부에서 출력되는 신호를 이용하여 대상물의 하중을 계산한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하중 계산부(1202)는 마이크로 프로세서를 이용하여 하중을 계산할 수 있다. 하중 계산부(1202)는 신호 변환부의 출력 신호의 크기 및 위상 정보를 이용하여 하중을 계산한다. 하중 계산부는 미리 설정된 계산 알고리즘을 이용하여 하중을 계산할 수도 있으며, 큰 정밀도가 요구되지 않을 경우 룩업 테이블을 이용하여 하중을 계산할 수도 있다.
디스플레이부(1204)는 하중 계산부에 의해 계산된 하중을 표시하는 기능을 한다. LCD, LED와 같은 다양한 표시 장치가 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고하중용 비접촉 하중 측정 장치의 단면도를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고하중용 탄성체의 외관을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭 장치에 사용되는 탄성체의 사시도를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭 장치에 사용되는 탄성체의 정면도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 원리를 설명하기 위해 지레대의 구조를 도시한 도면.
도 6은 도 3 및 도 4에 도시된 실시예의 탄성체가 하중에 의해 변형될 경우의 상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변위 증폭 장치의 탄성체의 정면도를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭부의 탄성체에 하중이 가해졌을 때의 상태를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 증폭 장치의 사시도를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판에 형성되는 패턴을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 외팔보 탄성체에 하중이 가해질 때 제1 기판 및 제2 기판에 형성된 패턴들간의 위치 변동 관계를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 구성을 도시한 블록도.

Claims (15)

  1. 고하중용 탄성체;
    상기 고하중용 탄성체와 결합되며 상기 고하중용 탄성체의 변형에 상응하여 위치가 변경되는 변위 전달 링크;
    상기 변위 전달 링크와 결합되어 상기 변위 전달 링크의 변위를 증폭시키는 변위 증폭 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변위 증폭 장치는 지레대 원리를 이용하여 상기 변위 전달 링크의 변위를 증폭시키는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변위 전달 링크 및 상기 변위 증폭 장치는 상기 고하중용 탄성체에 내장되는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 변위 증폭 장치는 상기 지레대 원리를 이용한 탄성체를 포함하며,
    상기 탄성체는,
    탄성체 바디;
    상기 탄성체 바디에 형성되는 다수의 슬릿들; 및
    상기 탄성체 바디에 형성되는 변형 공간부를 포함하되,
    상기 변형 공간부 내에는,
    힌지; 상기 힌지와 결합되는 제1 변형부; 및 상기 제1 변형부와 상기 힌지와 결합되며 상기 제1 변형부에 비해 긴 제2 변형부가 형성되며,
    하중이 가해질 때 하중에 상응하여 상기 제1 변형부 및 상기 제2 변형부는 상기 힌지를 중심으로 회전 운동을 하며 상기 제1 변형부는 하중에 상응하여 하강하고 상기 제2 변형부는 상승하며, 상기 제2 변형부의 상승 변위가 하중 측정에 이용되는 고하중용 하중 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변형 공간부는 상기 탄성체 바디에 형성되는 홀이며, 상기 홀 내에 상기 힌지, 제1 변형부 및 제2 변형부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 슬릿은 탄성체 바디에 수평 방향으로 형성되며, 하중이 가해질 경우 탄성체의 변형이 상기 힌지에 제공되지 않도록 하는 제1 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 슬릿은 상기 제1 슬릿으로부터 수직으로 연장되는 제2 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 슬릿은 상기 제2 슬릿과 소정 거리 이격되어 탄성체 바디에 수직으로 형성되는 제3 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 슬릿 및 상기 제3 슬릿은 하중이 가해질 때 하중에 상응하여 변형되며 하중을 상기 제1 변형부에 전달하는 하중 전달부를 정의하는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 슬롯의 양 단은 라운드 구조인 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 슬릿, 제3 슬릿 및 상기 제2 슬릿 및 제3 슬릿에 의해 정의되는 하 중 전달부의 일부에는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제3 슬릿의 하단에는 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 하중 측정 장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 변위 증폭 장치는.
    상기 탄성체의 제2 변형부와 상기 제2 변형부의 길이 방향으로 결합되는 아암;
    상기 아암의 끝단에 결합되는 제1 기판; 및
    고정 고조물에 결합되는 제2 기판을 더 포함하되,
    상기 제1 기판 및 제2 기판에는 전기적인 패턴이 형성되어 있으며, 상기 제1 기판의 움직임에 상응하여 상기 제1 기판 및 제2 기판 중 어느 하나에 형성되어 있는 전기적인 패턴에 발생하는 유도 전류를 이용하여 상기 변위 전달 링크를 통해 가해진 하중을 측정하는 고하중용 하중 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 변형부에는 상기 아암이 결합되기 위한 적어도 하나의 홀이 형성되 는 것을 특징으로 하는 하중 측정 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 탄성체의 일단이 놓여지는 받침대를 더 포함하며, 상기 제2 기판은 상기 받침대로부터 연장되는 암에 의해 고정적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 하중 측정 장치.
KR1020080043583A 2008-05-09 2008-05-09 고하중 측정용 비접촉 하중 측정 장치 KR100972118B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080043583A KR100972118B1 (ko) 2008-05-09 2008-05-09 고하중 측정용 비접촉 하중 측정 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080043583A KR100972118B1 (ko) 2008-05-09 2008-05-09 고하중 측정용 비접촉 하중 측정 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090117502A true KR20090117502A (ko) 2009-11-12
KR100972118B1 KR100972118B1 (ko) 2010-07-23

Family

ID=41601973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080043583A KR100972118B1 (ko) 2008-05-09 2008-05-09 고하중 측정용 비접촉 하중 측정 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100972118B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017146312A1 (ko) * 2016-02-23 2017-08-31 (주)아이투에이시스템즈 변위증폭 메카니즘을 이용한 힘센서 및 이를 포함하는 중량측정장치
KR102482634B1 (ko) * 2022-03-16 2022-12-29 유환기 공작기계 수평 확인 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4305426A1 (de) * 1993-02-22 1994-08-25 Mettler Toledo Ag Kraftmeßvorrichtung, insbesondere Waage
KR20050017051A (ko) * 2003-08-12 2005-02-21 박흥준 하중 시스템 및 하중 센서와 하중 측정 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017146312A1 (ko) * 2016-02-23 2017-08-31 (주)아이투에이시스템즈 변위증폭 메카니즘을 이용한 힘센서 및 이를 포함하는 중량측정장치
US10151646B2 (en) 2016-02-23 2018-12-11 i2A Systems Co., Ltd. Force sensor using displacement amplification mechanism and apparatus having the same for measuring weight
KR102482634B1 (ko) * 2022-03-16 2022-12-29 유환기 공작기계 수평 확인 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR100972118B1 (ko) 2010-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9046408B2 (en) Load cell assembly for an electrical scale
US4880069A (en) Electronic bathroom scale
US4616511A (en) Tactile sensor
EP2789997A1 (en) Load detecting device
CN205317380U (zh) 起重机械设备轮压测量传感器结构
KR100972118B1 (ko) 고하중 측정용 비접촉 하중 측정 장치
KR100972117B1 (ko) 하중 측정용 탄성체 및 이를 이용한 비접촉 하중 측정 장치
CN101398286A (zh) 用于非铁磁性材料的厚度以及铁制品表面涂层厚度测量的仪器
KR100589228B1 (ko) 하중 측정 장치 및 방법
US8082804B2 (en) Load measuring transducer using induced voltage for reducing measuring errors and load measuring system using the same
KR100820943B1 (ko) 고정밀 고정식 축중기
US4457385A (en) Platform scale with bendable load sensing beam
KR101029931B1 (ko) 방수형 전자저울
JP3616838B2 (ja) ロードセル付軸受け
CN208721235U (zh) 一种防过载自保护铝传感器
KR20120053125A (ko) 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기
RU48183U1 (ru) Ограничитель нагрузки грузоподъемного крана
KR100897536B1 (ko) 외팔보 탄성체를 이용한 비접촉 하중 측정 장치
CN112830405B (zh) 称重垫板
CN201297923Y (zh) 一种测厚仪
KR100317841B1 (ko) 전자저울용로드셀및플랫폼
CN220283515U (zh) 一种叉车电子秤
CN214224405U (zh) 一种高鲁棒性压力传感器装置
CN216846692U (zh) 一种测力元件的检定装置
CN210001361U (zh) 一种电梯称量装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee