KR20220090116A - 하중 측정 장치 - Google Patents

Abstract

일 실시예에 따른 하중 측정 장치는 내부 공간이 구비된 실린더 몸체부, 상기 내부 공간에서 이동 가능한 피스톤 헤드 및 상기 실린더 몸체부의 하부에 배치되고, 상기 피스톤 헤드와 일체로 연결된 실린더 후크부를 포함할 수 있고, 상기 실린더 몸체부 내부에 유압유가 채워지며, 상기 실린더 후크부에 측정 대상의 인양 시 측정 대상의 중량으로 인해 상기 실린더 후크부가 상기 피스톤 헤드와 함께 이동하고, 이에 내부 유압유의 압력이 변하고 그로 인해서 상기 측정 대상의 중량이 산정될 수 있다.

Description

하중 측정 장치{LOAD MEASURING DEVICE}

본 발명은 하중 측정 장치에 대해 개시한다.

구조시험을 수행하기 위해서 구조물을 설치하고 작업하기 위해서는 크레인을 이용하는 작업이 주로 이루어진다. 일반적으로 부품 등 인양 물체를 싣거나 내리기 위해 구비되는 크레인(crane, 또는 기중기라고도 함)은 일정한 하중에도 안정성을 유지하면서 특정된 높이, 길이 및 회전반경을 유지하는 붐을 통해 고중량의 기계나 건축물을 이동시키거나 설치하는 중장비의 하나를 말한다.

크레인은 중량물(重量物)을 상승시키는 권상, 상승된 중량물을 수평 방향으로 이동하는 주행, 횡행, 선회, 및 수평 방향으로 이동한 중량물을 하강시키는 권하 등의 동작을 수행함으로써 중량물을 특정한 한 위치에서 다른 위치로 이동시키게 된다. 크레인은, 중량물이 걸리게 되는 훅(hook)부와, 훅부에 연결되는 와이어로프(wire rope)와, 와이어로프가 권취되는 와이어드럼 등을 포함하여 이루어진다.

구조시험을 수행하기 위해서 설치되는 치구류, 구조물 프레임, 시험체 등과 같은 구조물들은 일반적인 산업현장에서 사용되는 중량물과는 달리 해당 구조물의 무게를 확인해야 할 경우가 많다. 또한, 시험체의 형상에 따라 치구들이 설계되고 시험하중에 따라 구조물들의 무게가 결정되기 때문에 구조물의 중량이 설치작업에 영향을 줄 수 있다. 그래서 크레인 작업을 할 때 구조물의 중량을 확인할 필요한 경우가 있다.

일반적으로 구조물의 중량 확인할 필요가 있을 경우 크레인용 매달림 저울을 이용하여 중량물의 무게를 측정한다. 크레인에 사용하는 매달림 저울은 일반적으로 샤클부, 측정부, 후크부로 구성되어 있으며, 크레인을 취급하는 산업현장 또는 중량물의 무게를 측정하기 위한 곳에서 활용된다.

크레인용 매달림 저울을 이용하여 중량물의 무게를 측정하기 위해서는 기존의 크레인 후크부에 매달림 저울의 샤클을 걸고, 측정하고자 하는 중량물을 매달림 저울의 후크부에 슬링이나 체인을 걸어 측정부를 통해서 무게를 측정한다. 크레인에는 허용하중을 감지하는 기능이 있지만, 로프나 체인 등을 취급하는 하역현장에서는 중량물의 취급의 주의가 요구되기 때문에 중량물의 정보가 필요할 때가 많다.

이와 관련하여, 일본공개특허공보 제3229113호는 슬래브 거푸집이 매달아 올려 장치에 대해 개시한다.

전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

일 실시예에 따른 목적은 구조시험을 위해 사용되는 구조물의 이동 및 설치작업 전 중량물의 무게를 간편하게 확인하기 위해 필요한 유압식 저울을 크레인에 설치함으로써 설치를 간소화하여 작업을 원활히 수행하기 위한 하중 측정 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 유압식 실린더 저울이 크레인 후크에 일체화되어 있어 번거롭게 별도로 설치할 필요 없는 하중 측정 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 기계적 장치로만 구성되어 있어서 장치의 내구성이 견고하고, 고장이 나지 않으며, 유지보수가 쉬운 하중 측정 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치는, 내부 공간이 구비된 실린더 몸체부, 상기 내부 공간에서 이동 가능한 피스톤 헤드　및 상기 실린더 몸체부의 하부에 배치되고,　상기 피스톤 헤드와 일체로 연결된 실린더 후크부를 포함할 수 있고, 상기 실린더 몸체부 내부에 유압유가 채워지며,　상기 실린더 후크부에 측정 대상의 인양 시 측정 대상의 중량으로 인해 상기 실린더 후크부가 상기 피스톤 헤드와 함께 이동하여,　내부 유압유의 압력이 변화에 의해 상기 측정 대상의 중량이 산정될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 실린더 몸체부의 측에 탈부착 가능하게 연결되는 압력계가 구비되고,　상기 압력계는 내부 유압유의 압력을 측정할 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 유압유는 상기 피스톤 헤드의 아래에 배치되고,　상기 측정 대상의 하중에 의해 피스톤 헤드가 하강함으로써 상기 유압유가 압축될 수 있다.

　일 측에 따르면, 상기 피스톤 헤드의 둘레에 웨어링이 배치되고,　상기 웨어링을 통해 상기 실린더 몸체부 내에 상기 피스톤 헤드가 원할하게 이동할 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 실린더 몸체부는 실린더 상부 몸체 및 실린더 하부 몸체를 포함하고, 상기 실린더 상부 몸체와 상기 실린더 하부 몸체가 결합하여 상기 내부 공간을 구현할 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 실린더 하부 몸체에는 상기 실린더 후크부의 일부가 관통하는 후크부 관통공이 구비되고,　상기 후크부 관통공을 통해 상기 실린더 후크부의 일부가 상기 내부 공간으로 유입되어 상기 피스톤 헤드와 연결될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 실린더 하부 몸체와 상기 실린더 후크부 사이에는 오링이 배치되어,　유압유의 누수가 방지될 수 있다.

일 측에 따르면, 일 실시예에 따른 하중 측정 장치는 상기 피스톤 헤드와 상기 실린더 후크부를 결합하는 체결부를 더 포함할 수 있고, 상기 체결부는, 체결 나사, 상기 체결 나사가 상기 피스톤 헤드를 관통하도록 형성된 체결 관통공　및 상기 실린더 후크부의 일부에 형성되어 상기 체결 나사가 결합되는 나사산 형성공을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치는 크레인 후크에 일체화되어 있어 번거롭게 별도로 설치할 필요 없다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치는 몸체를 설치 후에 크레인 등을 이용한 권상작업을 별도로 분리할 필요가 없이 계속 사용할 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치는 기계적 장치로만 구성되어 있어서 장치의 내구성이 견고하고, 고장이 나지 않으며, 유지보수가 쉽다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 하중 측정 장치의 정면도를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 하중 측정 장치를 아래에서 바라본 모습을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 하중 측정 장치의 분해도를 자세히 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 하중 측정 장치의 일부 구성요소들의 분해도를 자세히 나타낸다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)의 정면도를 나타내며, 도 2는 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)를 아래에서 바라본 모습을 나타낸다. 도 3은 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)의 분해도를 자세히 나타내며, 도 4는 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)의 일부 구성요소들의 분해도를 자세히 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)는 측정 대상물의 하중을 측정할 때 이용될 수 있으며, 측정 대상물이 후술할 실린더 후크부(200)에 의해 인양될 때, 측정 대상물의 하중이 유압에 의해 동시에 측정될 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)는 크게 2부분으로 실린더 몸체부(100), 및 실린더 후크부(200)를 포함할 수 있으며, 실린더 몸체부(100)는 원통형 실린더로 형성될 수 있고, 실린더 후크부(200)는 실린더 몸체부(100)의 아래에 배치되며 고리 모양으로 형성될 수 있다. 실린더 후크부(200)에 중량물이 인양될 시, 실린더 몸체부(100) 내부에서 실린더 후크부(200)와 일체로 연결된 구성부품이 하중을 받으면서, 하부에 배치된 내부 유압유가 압력을 받을 수 있다.

압력은 임의의 물체의 표면에 대하여 단위면적에 가해지는 수직으로 받는 힘의 크기로, 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)의 압력과 힘이 정의된다면, 단위면적이 결정될 수 있다.

F = P × A : P(압력), F(힘), A(면적)

유압유가 측정 대상의 하중을 받으면서 압축되어 실린더 몸체부(100)의 일정한 단면에 압력을 받을 수 있고, 위 압력이 측정되면서 측정 대상의 중량이 산정될 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)에서, 단위면적에 맞는 실린더 몸체부(100)가 제작됨으로써 실린더 후크부(200)에 중량물을 매달고 실린더 몸체부(100) 내부 유압유에 걸리는 압력을 이용하여 중량물의 무게가 확인될 수 있다.

이하, 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)의 구성부품들에 대해 구체적으로 후술하면서, 중량물의 무게를 산정하는 작동 방식을 구체적으로 후술한다.

도 3 내지 도 4를 참조하여, 실린더 몸체부(100)는 실린더 상부 몸체(110) 및 실린더 하부 몸체(120)를 포함할 수 있고, 실린더 상부 몸체(110)와 실린더 하부 몸체(120)가 결합하여 내부 공간을 구현할 수 있다. 실린더 몸체부(100) 내에 내부 공간이 구비될 수 있고, 내부 공간에서 이동 가능한 피스톤 헤드(300)가 마련될 수 있다.

실린더 몸체부(100)의 내부 공간에 유압유가 채워지며, 실린더 몸체부(100)의 실린더 상부 몸체(110) 내에 마련된 피스톤 헤드(300)의 하단에 유압유가 배치될 수 있다. 피스톤 헤드(300)에 실린더 후크부(200)가 일체로 연결될 수 있으며, 실린더 후크부(200)에 측정 대상이 인양될 시, 측정 대상의 중량으로 인해 실린더 후크부(200)와 일체로 연결된 피스톤 헤드(300)는 실린더 후크부(200)와 함께 이동될 수 있다. 피스톤 헤드(300)에 하중이 실리면, 피스톤 헤드(300)의 하단에 배치된 유압유에 하중이 전달될 수 있고, 유압유가 압축되면서 압력을 받을 수 있다.

실린더 몸체부(100)의 측에 탈부착 가능하게 연결되는 압력계(400)가 구비될 수 있고, 압력계(400)는 전술한 내부 유압유의 압력을 측정할 수 있다. 압력계(400)는 빠른 연결 및 분리를 위해 퀵 커플러로 연결될 수 있다.

피스톤 헤드(300)의 둘레에 웨어링(310)이 배치될 수 있다. 웨어링(310)을 통해 실린더 몸체부(100) 내에 피스톤 헤드(300)가 원할하게 이동할 수 있다. 또한, 웨어링(310)을 통해 실린더 몸체부(100)의 금속면과 피스톤 헤드(300)의 금속면 사이에 배치되어 마모를 방지할 수 있고 금속면을 보호할 수 있다. 웨어링은 유압유의 압력의 과부하를 방지할 수 있고 완충 역할을 할 수 있다.

상부 몸체(100)에는 피스톤 헤드(300)가 설치되거나 내부에서 실린더 움직임을 원활히 할 수 있도록 흡기/배기용 홀이 뚫려 있다.

실린더 하부 몸체(120)에는 실린더 후크부(200)의 일부가 관통하는 후크부 관통공(121)이 구비될 수 있다. 후크부 관통공(121)을 통해 실린더 후크부(200)의 일부가 내부 공간으로 유입되어 피스톤 헤드(300)와 연결될 수 있다. 실린더 하부 몸체(120)와 실린더 후크부(200) 사이에는 오링(미도시), 백업링이 배치되어, 유압유의 누수가 방지될 수 있다. 또한, 실린더 하부 몸체(120)의 후크부 관통공(121)의 하단에는 실린더 후크부(200)의 일부가 관통되면서 불순물, 먼지, 흙, 물 등으로부터 오염이 방지되도록 와이퍼 실(Wipaer Seal)(140)이 배치될 수 있다.

실린더 후크부(200)의 후크는 중량물을 매달 수 있는 고리 모양으로 형성될 수 있다. 실린더 후크부(200)는 실린더 몸체부(100)의 하부에 배치될 수 있고, 피스톤 헤드(300)와 일체로 연결될 수 있다.

도 4를 참조하여, 피스톤 헤드(300)와 실린더 후크부(200)가 일체로 연결되도록 체결부(500)가 마련될 수 있다.

체결부(500)는, 체결 나사(510), 체결 나사(510)가 피스톤 헤드(300)를 관통하도록 형성된 체결 관통공(520) 및 실린더 후크부(200)의 일부에 형성되어 체결 나사(510)가 결합되는 나사산 형성공(210)을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)는 예를 들어10톤 크레인에 장착되어 측정 대상의 중량정보를 유압유의 압축되는 정도(압력)를 통해 확인할 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)에서, 유압유가 압축됨에 따른 압축률이 낮으므로 적용하고자 하는 100~200 kgf/cm2 정도의 압력에서 안정적으로 측정 선형성을 가질 수 있다.

유압유가 압축될 때 실린더 몸체부(100)의 변위 길이가 작아 실린더 몸체부(100)의 길이가 작게 선정될 수 있고, 전체 크기도 다양한 크기로 적용될 수 있다. 실린더 몸체부(100)의 외측 및 내측 크기는 사용 무게와 압력계에 맞게 조정됨으로써 크기를 사용자의 목적에 맞는 크기로 설계 및 제작이 가능할 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)는 설치된 후에 크레인 등을 이용한 권상작업을 별도로 할 필요없이 상시 설치되어 있는 장치로서, 필요할 때 간단한 작업을 통해 중량물의 무게정보의 확인이 가능하다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)에 의하면, 구조물 설치 작업 시 작업자로 하여금 무게 측정을 원활히 수행할 수 있도록 설계됨으로써, 중량물의 무게를 효과적으로 확인할 수 있게 하고, 크레인의 허용 하중 범위내의 권상작업을 안정적이고 효율적으로 수행할 수 있도록 하며, 설치 방법을 단순화하고 설치/분리작업을 최소화하여 작업의 간소화에 기여할 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)는, 구조물의 중량을 확인하기 위해 필요할 때마다 매달림 저울을 반복적으로 설치/분리해야 하는 번거로움을 없앨 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)는 크레인의 허용 하중 범위 내에서 권상작업을 수행함으로써 산업현장에서 발생할 수 있는 안전 사고를 미연에 방지할 수 있다.

일 실시예에 따른 하중 측정 장치(10)를 통해 작업 간소화와 업무 효율성에 따른 시간절감을 기대할 수 있고, 대략적인 무게를 신속히 측정함에 따른 설치작업 간에 불안정성으로부터 위험성을 감소시킬 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

10: 하중 측정 장치
100: 실린더 몸체부
110: 실린더 상부 몸체
120: 실린더 하부 몸체
121: 후크부 관통공
130: 연결 볼트
140: 와이어 실
200: 실린더 후크부
210: 나사산 형성공
300: 피스톤 헤드
310: 웨어링
400: 압력계
500: 체결부
510: 체결 나사
520: 체결 관통공
미도시: 오링

Claims (8)

1. 내부 공간이 구비된 실린더 몸체부;
   상기 내부 공간에서 이동 가능한 피스톤 헤드;　및
   상기 실린더 몸체부의 하부에 배치되고,　상기 피스톤 헤드와 일체로 연결된 실린더 후크부;
   를 포함하고,
   상기 실린더 몸체부 내부에 유압유가 채워지며,　상기 실린더 후크부에 측정 대상의 인양 시 측정 대상의 중량으로 인해 상기 실린더 후크부가 상기 피스톤 헤드와 함께 이동하여,　내부 유압유의 압력이 변화에 의해 상기 측정 대상의 중량이 산정되는,
   하중 측정 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 몸체부의 측에 탈부착 가능하게 연결되는 압력계가 구비되고,　상기 압력계는 내부 유압유의 압력을 측정하는,
   하중 측정 장치.
   　
3. 제1항에 있어서,
   상기 유압유는 상기 피스톤 헤드의 아래에 배치되고,　상기 측정 대상의 하중에 의해 피스톤 헤드가 하강함으로써 상기 유압유가 압축되는,
   하중 측정 장치.
   　
4. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤 헤드의 둘레에 웨어링이 배치되고,　상기 웨어링을 통해 상기 실린더 몸체부 내에 상기 피스톤 헤드가 원할하게 이동하는,
   하중 측정 장치.
   　
5. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 몸체부는 실린더 상부 몸체 및 실린더 하부 몸체를 포함하고,
   상기 실린더 상부 몸체와 상기 실린더 하부 몸체가 결합하여 상기 내부 공간을 구현하는,
   하중 측정 장치.
   　
6. 제5항에 있어서,
   상기 실린더 하부 몸체에는 상기 실린더 후크부의 일부가 관통하는 후크부 관통공이 구비되고,　상기 후크부 관통공을 통해 상기 실린더 후크부의 일부가 상기 내부 공간으로 유입되어 상기 피스톤 헤드와 연결되는,
   하중 측정 장치.
   　
7. 제5항에 있어서,
   상기 실린더 하부 몸체와 상기 실린더 후크부 사이에는 오링이 배치되어,　유압유의 누수가 방지되는,
   하중 측정 장치.
   　
8. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤 헤드와 상기 실린더 후크부를 결합하는 체결부를 더 포함하고,
   상기 체결부는,
   체결 나사;
   상기 체결 나사가 상기 피스톤 헤드를 관통하도록 형성된 체결 관통공;　및
   상기 실린더 후크부의 일부에 형성되어 상기 체결 나사가 결합되는 나사산 형성공;
   을 포함하는,
   하중 측정 장치.

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