KR102330826B1 - 스프링행어용 디지탈측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기와 같은 구성을 가진다.
코일스프링;
상기 코일스프링의 일단부에 고정되는 고정플레이트;
상기 코일스프링의 타단부에 고정되는 이동플레이트;
상기 이동플레이트와 상기 고정플레이트 사이에 구성한 상기 코일스프링 내부 중공부에 구성한 스프링축;
상기 스프링축을 견인하는 아암부;
상기 아암부의 메인피봇부를 축으로 구성하여 상기 스프링축에 일정한 힘을 인가하는 등부하스프링행어;
상기 메인피봇부와 연결된 회전지시부;
상기 등부하스프링행어의 변위값에 해당하는 상기 회전지시부 수치값을 통신부를 통하여 원격지에서 확인할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 스프링행어용 디지탈측정장치를 갖는다.

Description

스프링행어용 디지탈측정장치{Digital measuring device for spring hanger}

본 발명은 스프링 행어와 배관사이의 변위를 측정하는 변위측정장치에 관한 것이다.

도8을 참조하면, 배경 발명의 일 실시예에 따른 3축 변위 계측장치는 측정하고자 하는 구조물을 지지하는 행어에 고정되는 고정그립(10)과, 고정판(80)에 회전 가능하게 지지되는 회전 바디(30)와, 회전바디(30)에 제1힌지 연결부(50)에 의해 회전 가능하게 연결되는 제1파이프(40)와, 제1파이프(40)와 제2힌지 연결부(60)에 의해 회전 가능하게 연결되는 제2파이프(70)와, 제2파이프와 고정그립 사이를 360도 회전 가능하게 연결하는 볼 조인트(20)와, 제1힌지 연결부(50)에 설치되어 제1파이프(40)의 회전각도를 측정하는 제1엔코더와, 제2힌지 연결부(60)에 설치되어 제1파이프(40)와 제2파이프(70) 사이의 회전각도를 측정하는 제2엔코더와, 회전 바디(30)에 설치되어 회전 바디(30)의 회전각도를 측정하는 제3엔코더를 포함한다.

고정그립(10)은 측정하고자 하는 구조물에 고정되도록 'ㄷ' 형상을 가지며, 내열성, 강성 및 내부식성을 갖는 재질로 형성되고, 볼 조인트(20)가 회전 가능하게 연결되는 관절부(12)가 형성된다.

볼 조인트(20)는 관절부(12)에 연결되고 구형 홈이 형성되는 조인트 바디(22)와, 조인트 바디(22)의 구형 홈에삽입되는 볼 부재(24)을 포함하고, 상기 볼 부재(24)는 제2파이프(70)가 연결되는 파이프 연결부재(72)에 고정된다.

제1파이프(40)는 내부가 비여 있는 형태로 형성되고 알루미늄 합금 소재로 형성되어 가벼우면서 방열 성능을 갖도록 한다. 이러한 제1파이프(40)는 일단이 제1파이프 연결부재(42)에 고정되고 타단이 제2파이프 연결부재(44)에 고정된다. 그리고, 제1파이프(40)는 비틀림 강성을 갖고 강도를 보강하도록 복수 개로 형성되며 도면상 4개의 파이프로 구성되지만, 파이프의 개수는 다양하게 할 수 있다.

제1힌지 연결부(50)와 제2힌지 연결부(60) 사이에는 케이블 파이프(46)가 연결되어 제2엔코더(210)와 연결되는 케이블이 케이블 파이프(46)를 통과한다. 따라서, 케이블이 외부로 노출되지 않기 때문에 열화 또는 충격에 의해 케이블이 손상되는 것을 방지한다.

제1힌지 연결부(50)는 회전 바디(30)의 상면에 고정되는 제1베어링 하우징(52)과, 제1베어링 하우징(52) 내부에 고정되는 고정축과, 고정축에 설치되는 한 쌍의 베어링과, 제1베어링 하우징(52)의 측면에 배치되고 제1엔코더가 내장되며 베어링(130)이 지지되는 베어링 지지축이 장착되어 제1베어링 하우징(52)과 상대 회전되는 제1엔코더 하우징(54)을 포함한다.

여기에서, 제1엔코더는 베어링 지지축에 연결되어 제1파이프(40)의 회전 각도를 측정한다.

제1베어링 하우징(52)의 측면에는 제1커버(56)가 장착되고, 제1엔코더 하우징(54)의 측면에는 제2커버(58)가 장착된다.

제1베어링 하우징(52)과 제1엔코더 하우징(54)은 제1엔코더의 안전성을 유지시키고 경량화 및 방열 효과를 높이기 위해 단면적이 증대된 알루미늄 합금 재질로 형성되어 별도의 방열장치가 불필요하다.

이와 같은 제1힌지 연결부(50)는 제1베어링 하우징(52) 내부 및 제1엔코더 하우징(54) 내부로 물이 침투하는 것을 방지하도록 연결부위나 커버(56,58)가 장착되는 부분에는 시일링이 설치된다. 따라서, 본 실시예에 따른 3축변위 측정장치는 방수 구조를 가지기 때문에 옥외에서도 사용이 가능하다.

제2파이프(70)는 내부가 비여 있는 형태로 형성되고 알루미늄 합금 소재로 형성되어 가벼우면서 방열 성능을 갖도록 한다. 이러한 제2파이프(70)는 일단이 제3파이프 연결부재(72)에 고정되고 타단이 제4파이프 연결부재(74)에 고정된다.

이러한 제2파이프(70)는 제1파이프(40)와 동일한 구조를 갖는다.

제4파이프 연결부재(74)에는 볼 조인트(20)의 볼 부재(24)가 고정된다.

제2힌지 연결부(60)는 제3파이프 연결부재(72)가 고정되는 제2베어링 하우징(62)과, 제2베어링 하우징(62) 내부에 고정되는 고정축과, 고정축에 설치되는 한 쌍의 베어링과, 제2베어링 하우징(62)의 측면에 배치되고 제2엔코더가 내장되며 베어링이 지지되는 베어링 지지축이 장착되어 제2베어링 하우징(62)과 상대 회전되는 제2엔코더 하우징(64)을 포함한다.

제2엔코더 하우징(64)의 일측에는 제1파이프(40)의 타단이 고정된 제2파이프 연결부재(44)가 고정된다.

제2엔코더 하우징(64)의 측면에는 제3커버(68)가 밀봉 가능하게 장착되고, 제2베어링 하우징(62)의 측면에는 제4커버(66)가 밀봉 가능하게 장착된다.

회전 바디(30)는 수직으로 세워진 원통 형태로 형성되고 상면에 제1베어링 하우징(52)이 고정된다. 회전 바디(30)의 내부에는 회전 바디(30)의 회전각도를 측정하는 제3엔코더가 내장되고 하면에는 베어링(32)이 장착되는 베어링 커버(34)가 장착된다. 그리고, 베어링 커버(34)에 설치된 베어링(32)은 고정판(80)에 고정된 베어링 지지축(36)에 설치되어 회전 바디(30)를 회전 가능하게 지지한다.

회전 바디(30)의 내부에는 제1엔코더, 제2엔코더 및 제3엔코더에 측정되는 각도 값을 이용하여 측정 구조물의 3축 변위값을 산출하는 3축 변위 측정유닛이 설치된다.

회전 바디(30)는 위에서 설명한 하우징과 마찬가지로 방열 성능을 갖도록 알루미늄 합금재질로 형성된다.

제1엔코더는 고정그립(10)을 고정면으로 하여 회전 바디(30)에 제1힌지 연결부(50)에 의해 회전 가능하게 연결되는 제1파이프(40)의 각도를 측정한다.

일반적으로 스프링행어에 별도의 측정장치를 구성한다.

별도로 구성함으로 서로 설치업체가 상이할 경우에 문제가 있을 경우에 책임소재도 불분명하고 별도로 설치함으로 경제적 손실이 상당하게 발생한다.

즉, 별도로 변위를 측정하는 별도의 기계장치인 스프링행어를 설치하고 추가로 변위계측장치를 두는 것으로 비용이 증가되어왔다.

스프링행어를 두는 설치 환경으로는 지면으로부터 대략 5~6M의 상부에 설치하게 된다.

또한 스프링행어를 천정 및 구석에 위치하는 경우에는 실내 조명이 전체적으로 밝지 않아 점검시에 정확한 점검이 어려운 단점이 있어왔다.

배관과 배관 사이에 스프링행어가 위치하여 시각적으로 간섭현상이 발생하므로 측정에 어려운 점이 있어왔다.

또한 눈금을 보는 시각이 어디냐에 따라서 정확한 측정이 어려운 단점이 있어왔다.

또한 측정자가 갈수 없는 위치에 행어를 설치되는 경우, 측정자체가 불가능하게 되는 애로사항이 있는 것이다.

또한 사람이 통행이 불가한 위치에 있을 때, 점검을 위한 비계 설치를 하여 높은 위치까지 올라가서 측정을 수행하므로 측정자가 위험에 노출되어왔다.

따라서 정기적인 점검시에는 일반적으로 오직 스프링행어만을 위한 비계를 설치하여야 하는 경우가 발생할 수 있어 점검시에 많은 비용이 소요되어왔다.

그럼에도 측정이 어려운 장소는 측정이 불가능할 수 밖에 없는 단점이 있어왔다.

본 출원인은 하기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것이다.

대한민국특허청특허등록번호 10-1584658(2016.01.12) 대한민국특허청특허등록번호 10-1191797(2012.10.16)

발명의 첫번째 효과로는 스프링행어와 병행하여 3축변위계측장치를 설치하는 비용을 절감할 수 있어 경제적인 효과가 있는 것이다.

발명의 두번째 효과로는 측정수치를 디지탈로 지면 또는 사무실에서 점검가능하여 측정자의 안전사고위험을 방지하는 효과가 있는 것이다.

발명의 세번째 효과로는 측정자의 시각에 의한 대략적인 측정에서 벗어나 정확한 측정이 가능한 효과가 있는 것이다.

발명의 네번째 효과는 스프링행어를 설치하는 장소의 조명과 지면으로부터 이격거리와 상관없이 손쉽게 점검가능하다는 효과가 있는 것이다.

발명의 다섯번째 효과로는 스프링행어의 위치가 배관과 배관 사이에 스프링행어가 위치하여 시각적으로 간섭현상이 발생하여 측정에 어려운 점을 해결하는 효과가 있는 것이다.

발명의 여섯번째 효과로는 측정자가 갈수 없는 위치의 측정자체가 불가능한 스프링행어가 없도록 하는 효과가 있는 것이다.

발명의 일곱번째 효과는 점검만을 위하여 비계를 설치하는 것을 하지 않을 수 있어 비용이 절감되는 효과가 있는 것이다.

발명의 여덟번째로는 측정시간을 단축하는 효과를 갖는 것이다.

발명의 아홉번째 효과는 배관의 가동 전/후 변화 현상을 파악하는 것이 용이한 효과가 있는 것이다.

즉 설치 또는 운전 정지시 배관과 보온재를 포함하여 스프링행어 등의 위치 측정이 가능하고, 운전(가동)시 위치를 측정하며,운전 조건별 측정 수행시 정상 가동 유/무를 확인하는 것이 가능한 것이다.

발명의 열번째 효과로는 배관 이상 현상 가동시 원인 파악 데이타로 활용 가능한 것이다.

즉 지진, 충돌, 기기 진동 등과 같이 비정상적인 현상이 발생되었을 경우와 스프링행어의 눈금 위치의 측정한 변화를 이용하였을 때 스프링행어 및 배관에 미치는 영향과 원인을 파악하는 것이 가능하다.

발명의 열한번째 효과로는 SUPPORT 점검 및 보수 시기 데이타로 활용하는 것이 가능하다.

즉 스프링행어의 눈금 위치 측정이 누적되어 데이타화가 이루어질 경우,스프링행어의 눈금 변화에 따라, 배관의 정비 시기 및 교체 시기를 예측하는 것이 가능한 효과가 있는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 하기와 같은 구성을 가진다.

코일스프링의 일단부에 고정되는 고정플레이트;

상기 코일스프링의 타단부에 고정되는 이동플레이트;

상기 이동플레이트와 상기 고정플레이트 사이에 구성한 상기 코일스프링 내부 중공부에 구성한 스프링축;

상기 스프링축을 견인하는 아암부;

상기 아암부의 메인피봇부를 축으로 구성하여 상기 스프링축에 일정한 힘을 인가하는 등부하스프링행어;

상기 메인피봇부와 연결된 회전지시부;

상기 등부하스프링행어의 변위값에 해당하는 상기 회전지시부 수치값을 통신부를 통하여 원격지에서 확인할 수 있도록 구성하는 스프링행어용 디지탈측정장치를 가진다.

여기서 상기 회전지시부의 수치값은 A/D변환부를 통하여 변환한 값을 전송하되, 상기 통신부는 무선전송을 통하여 원격지에 전달하여 상기 등부하스프링행어의 변위 측정값을 확인할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 통신부는 무선통신을 통하여 전송된 상기 등부하스프링행어의 변위 측정값에 해당하는 수치값을 일정한 간격으로 원격지에 구성한 서버에 저장하도록 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 회전지시부는 상기 메인피봇부와 연결삽입된 상부에 레이져통과홀부를 구성하여 전원부에 의하여 레이져가 구동되어 상기 회전지시부의 현재값을 판독하여 A/D변환부에 입력되도록 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 등부하스프링행어는 상기 이동플레이트에 상기 코일스프링의 일단부가 지지되도록 구성하고,

상기 스프링축의 타단부에 아암일부에서 회전결합되도록 구성하는 제2핀부;

상기 아암부의 상기 메인피봇부는 상기 제2핀부로부터 이격되어 구성하며,

상기 아암타부에는 힘이 작용하도록 구성하되, 상기 아암타부에 힘이 작용하면 상기 메인피봇부를 중심으로 회전하게 될 때에 상기 제2핀부가 이동됨에 따라 상기 코일스프링이 압축되도록 상기 이동플레이트가 상기 아암방향으로 이동하며,

상기 아암타부에서의 힘의 방향과 상기 메인피봇부와의 직각거리가 차이가 남에 따라, 상기 아암타부에서 모멘트가 작용함으로 상기 스프링축방향힘과 상기 메인피봇부와의 직각거리도 변경되면서 급격하게 증가하는 스프링축방향힘으로 인한 모멘트의 변동율을 낮추어 주도록 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 스프링축은 하나 또는 그이상으로 분할하여 핀부를 통하여 회전하도록 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 아암타부에서 힘의 방향과 상기 메인피복부와의 직각거리를 곱한 모멘트와 상기 스프링축방향힘과 상기 메인피봇부와의 직각거리의 곱한 모멘트는 어느지점에서나 각각 동일하되, 상기 아암타부에서 힘은 균등한 범위안에 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

발명의 해결하고자하는 제1과제로는 스프링행어와 병행하여 3축변위계측장치를 설치하는 비용을 절감하는 과제를 해결하는 것이다.

발명의 해결하고자하는 제2과제로는 측정수치를 디지탈로 지면 또는 사무실에서 점검가능하여 측정자의 안전사고위험을 방지하는 과제를 해결한 것이다.

발명의 해결하고자하는 제3과제로는 측정자의 시각에 의한 대략적인 측정 또는 측정의 어려운 위치에서 벗어나 정확한 측정이 가능한 과제를 해결한 것이다.

발명의 해결하고자하는 제4과제로는 점검만을 위하여 비계를 설치하는 것을 하지 않을 수 있어 비용에 대한 과제를 해결한 것이다.

발명의 해결하고자 하는 제5과제로는 측정시간을 단축하는 과제를 해결한 것이다.

발명의 해결하고자하는 제6과제로는 배관의 가동 전/후 변화 현상을 파악하는 것이 용이하게 하는 과제를 해결한 것이다.

발명의 해결하고자하는 제7과제로는 배관 이상 현상 가동시 원인 파악 데이타로 활용 가능하는 과제를 해결한 것이다.

발명의 해결하고자하는 제8과제로는 SUPPORT 점검 및 보수 시기 데이타로 활용하는 과제를 해결한 것이다.

제1a도는 등부하스프링행어가 디지탈측정장치를 부착하되 힘을 받지 않은 상태를 보이는 도이다.
제1b도는 등부하스프링행어가 디지탈측정장치를 부착하되 힘을 받는 상태를 보이는 도이다.
제2a도 및 제2b도는 본원발명의 등부하스프링행어가 힘을 받지 않은 상태를 보이는 도이다.
제3a도 및 제3b도는 본원발명의 등부하스프링행어가 힘을 받고 있는 상태를 보이는 도이다.
제4a도 및 제4b도는 본원발명의 등부하스프링행어가 힘을 받고 있는 상태를 보이는 도이다.
제5a도는 제1a도에서 디지탈측정장치를 확대하여 보이는 도이다.
도5b도는 제1b도에서 디지탈측정장치를 확대하여 보이는 도이다.
제6a도는 디지탈측정장치를 보이는 도이다.
제6b도는 디지탈측정장치의 내부구성을 보이는 도이다.
제6c도는 회전지시부의 구성을 보이는 도이다.
제6d도는 스위칭부의 구성을 보이는 도이다.
제7도는 디지탈측정값송수신방법을 보이는 도이다.
제8도는 배경기술을 보이는 도이다.

본 발명을 보다 구체적으로 도면에 따라 설명하면 하기와 같은 구성을 가진다.

본 발명은 스프링행어와 병행하여 3축변위계측장치를 설치하는 비용을 절감할 수 있어 경제적인 장점이 있는 것이다.

본 발명은 측정수치를 디지탈로 지면 또는 사무실에서 점검가능하여 측정자의 안전사고위험을 방지하는 효과가 있는 것으로 측정자의 시각에 의한 대략적인 측정에서 벗어나 정확한 측정이 가능한 장점이 있는 것이다.

본 발명은 스프링행어를 설치하는 장소의 조명과 지면으로부터 이격거리와 상관없이 손쉽게 점검가능하며 스프링행어의 위치가 배관과 배관 사이에 스프링행어가 위치하여 시각적으로 간섭현상이 발생하는 등 측정에 어려운 점을 해결하는 장점이 있는 것이다.

본 발명은 측정자가 갈수 없는 위치의 측정자체가 불가능한 스프링행어가 없도록 하는 장점이 있는 것이다.

본 발명은 점검만을 위하여 비계를 설치하는 것을 하지 않을 수 있어 비용이 절감되고 측정시간을 획기적으로 단축하는 장점이 있는 것이다.

본 발명은 배관의 가동 전/후 변화 현상을 파악하는 것이 용이한 효과가 있는 것이다.

즉 설치 또는 운전 정지시 배관과 보온재를 포함하여 스프링행어 등의 위치 측정이 가능하고, 운전(가동)시 위치를 측정하며,운전 조건별 측정 수행시 정상 가동 유/무를 확인하는 것이 가능한 것이다.

본 발명은 배관 이상 현상 가동시 원인 파악 데이타로 활용 가능한 것이다.

즉 지진, 충돌, 기기 진동 등과 같이 비정상적인 현상이 발생되었을 경우와 스프링행어의 눈금 위치의 측정한 변화를 이용하였을 때 스프링행어 및 배관에 미치는 영향과 원인을 파악하는 것이 가능하다.

본 발명은 SUPPORT 점검 및 보수 시기 데이타로 활용하는 것이 가능하다.

즉 스프링행어의 눈금 위치 측정이 누적되어 데이타화가 이루어질 경우,스프링행어의 눈금 변화에 따라, 배관의 정비 시기 및 교체 시기를 예측하는 것이 가능한 장점이 있는 것이다.

관리자가 보다 편리하고, 안전하게 측정 및 유지 관리가 가능 할 수 있도록 하기 위함이다.

본원발명의 구성은 도면 1 내지 도면 7에 의하여 설명하면 하기와 같다.

코일스프링의 일단부에 고정되는 고정플레이트(116)를 구성한다.

상기 코일스프링의 타단부에 고정되는 이동플레이트(114)를 구성한다.

상기 이동플레이트(114)와 상기 고정플레이트(116) 사이에 구성한 상기 코일스프링 내부 중공부에 스프링축(120)을 구성한다.

상기 스프링축(120)을 견인하는 아암부(130)를 구성한다.

상기 아암부(130)의 메인피봇부(132)를 축으로 구성하여 상기 스프링축(120)에 일정한 힘을 인가하는 등부하스프링행어(100)를 구성한다.

상기 메인피봇부(132)와 회전지시부(300)를 연결구성한다.

상기 등부하스프링행어(100)의 변위값에 해당하는 상기 회전지시부(300) 수치값을 통신부(230)를 통하여 원격지에서 확인할 수 있도록 구성하는 스프링행어용 디지탈측정장치(200)를 구성한다.

회전지시부(300)에 의하여 수치값을 읽어드린 후에 A/D변환부에 의하여 변환한 후에 통신부를 통하여 외부안테나의 안테나부(290)로 전송되어 사무실의 서버 및 사용자의 핸드폰에 수치값을 저장할 수 있도록 구성하는 것이다.

정기적으로 전원부(260)에 의하여 펄스값으로 전원접속을 하는 경우에만 측정값을 외부의 서버나 사용자의 핸드폰에 전송하는 것이다.

전원을 오랜동안 사용하기 위하여 일정한 기간에 해당되는 정기적으로 전원이 온되도록 구성하는 것이다.

상용전원 또는 충전장치를 이용할 수 있으나 태양광 등의 전원에 의하여 충분하게 전원부(260)를 구성하여 충전하는 것이 가능하다.

제어부(250)에 의하여 스위칭부(240)에 입력되는 값을 읽어드려 A/D변환부(210)에 의하여 읽어드린 측정값을 통신부(230)에 의하여 전송하는 것이다.

스위칭부는 도6d에 구성한 것으로 이하 설명은 하기와 같다.

범용입출력단자로 GPIO(General Purpose Input Output)를 사용한다.

마이크로프로세스가 주변장치와 통신하기 위해 범용으로 사용하는 입출력 포트에 대해 입력이야 출력이냐를 사용자가 설정할 수 있으며 GPIO 포트는 사용자가 설정하기 이전에 사용이 불가능하므로, 사용할 GPIO 포트에 대한 설정을 반드시 지정해야 한다.

GPIO 포트(244)는 입력과 출력 포트를 제어하기 위해 3개의 레지스터를 갖고 있으며, 3개의 레지스터는 PORTx, DDRx, PINx으로 구성되어 있다.

PORTx는 포트에 대한 내용이며, PINx는 포트를 이루고 있는 핀에 대한 내용이다.

또한 DDRx는 출력인지 입력인지 방향을 정하는 내용이다.

딥스위치(242:DIP switch)는 딥 상의 일련의 ON-OFF스위치로서, 하드웨어의 변경 없이 사용자가 회로기판 상에서 기능을 임의로 선택할 수 있는 것이다.

프린트 기판 위에 부착된 각종 변환이나 온·오프를 하는 스위치로, 빈번하게 조작하는 기기에는 맞지 않기 때문에 한 번 설정하면 별로 변경할 필요가 없는 항목을 설정할 때 주로 쓰인다.

본 발명은 한번 설정하면 변경할 필요가 없는 것이다.

상기 회전지시부(300)의 수치값은 A/D변환부(210)를 통하여 변환한 값을 전송하되,상기 통신부(230)는 무선전송을 통하여 원격지에 전달하여 상기 등부하스프링행어(100)의 변위 측정값을 확인할 수 있도록 구성하는 것이다.

상기 통신부(230)는 무선통신을 통하여 전송된 상기 등부하스프링행어(100)의 변위 측정값에 해당하는 수치값을 일정한 간격으로 원격지에 구성한 서버에 저장하도록 스프링행어용 디지탈측정장치를 구성한 것이다.

상기 회전지시부(300)는 도6c에 도시된 바와같다.

상기 메인피봇부(132)와 연결삽입된 상부에 레이져통과홀부(310)를 구성하여 전원부(260)에 의하여 레이져가 구동되어 상기 회전지시부(300)의 현재값을 판독하여 A/D변환부(210)에 입력되도록 구성하는 것이다.

레이져통과홀부(310)를 레이져가 통과한 경우에 수치값을 미리정해놓아 해당되는 수치값이 얼마의 변위에 해당하는지의 변위량을 산출하는 것이다.

본발명은 변위가 커져도 작용하는 힘은 같은 크기를 가진 등부하스프링행어 (100)를 사용하는 것이다.

등부하 타입은 힘의 변위 폭이 10% 이내로 해당되는 것을 의미한다.

본발명에서 사용하는 등부하스프링행어(100:constant spring hanger)의 원리는 하기와 같다.

등부하스프링행어(100)의 배치 및 겹치는 수량에 의하여 최대 신장변위 및 인장력을 변경하며 설치 환경에 따른 적용이 가능하다.

도2a 내지 도4b를 중심으로 발명을 설명하면 하기와 같다.

특히 도2b,3b,4b에서는 하기와 같이 설명된다.

W 라는 인장력이 작용한다.(본원발명에서는 하방향으로 작용하는 것으로 표현됨.)

인장력이라는 단어는 잡아당기는 힘으로 결국은 등부하스프링행어의 코일스프링과 연결된 스프링축을 이끌어낸다는 차원에서 인장력이라는 표현을 사용한 것이다.

인장력이 작용하면서 중심축인 메인피봇부(132)를 중심점으로 하여 아암(130)이 회전하게 된다.

아암(130)의 회전으로 코일스프링(140)과 연결되어있는 이동플레이트(114)와 연결된 스프링축(120)을 인장하게 되며 연결되어있는 이동플레이트(114)가 코일스프링(140)을 압축하게 된다.

코일스프링(140)과 연결되어있는 스프링축(120)이 아암(130)과 연결되는 작용점인 제2핀부(134)와 메인피봇부(132) 와의 직교하는 높이 a가 변경되면서 급격하게 증가하는 스프링축모멘트(F1×a1,F2×a2,F3×a3)의 변동율을 낮추어 준다.

W의 힘이 가해질수록 팔의 길이에 해당하는 a의 길이가 작아지게 되어 모멘트의 급격한 변동율을 낮추어 준다. 이러한 구성이 일정한 힘으로 계류장치에서 부유장치의 파도나 수위변화에 일정한 힘을 제공하여 주는 것이다.

이때 모멘트 F1×a1,F2×a2,F3×a3는 변화하는 모멘트 W×b1, W×b2, W×b3와 정확히 일치되어 일정한 등부하를 유지하게 된다.

모멘트 F×a가 변화하는 만큼 모멘트 W×b도 변화하므로 일정한 부하를 항상유지하여 준다.

코일스프링(140)의 내부의 중공부에 스프링축(120)이 삽입구성된다.

상기 스프링축(120)의 일단부에 이동플레이트(114)가 고정된다.

상기 이동플레이트(114)에 상기 코일스프링(140)의 일단부가 지지되도록 구성한다.

상기 스프링축(120)의 타단부에 아암일부(135)에서 회전결합되도록 제2핀부(134)를 구성한다.

상기 아암(130)의 메인피봇부(132)는 상기 제2핀부(134)로부터 이격되어 구성하여 힘의 모멘트가 발생하도록 하는 것이다. 이격되는 길이의 크기에 비례하여 모멘트의 차이가 나는 것이다.

상기 아암부타부(136)에는 힘이 작용하도록 구성하되, 상기 아암타부(136)에 힘이 작용하면 상기 메인피봇부(132)를 중심으로 회전하게 될 때에 상기 제2핀부(134)에 의하여 상기 코일스프링(140)이 압축되도록 상기 이동플레이트(114)가 상기 아암(130)방향으로 이동하는 것이다.

상기 아암타부(136)에 힘이 가해질수록 힘의 방향과 상기 메인피봇부(132)사이에 직각거리가 차이가 남에 따라,

상기 아암타부(136)에서 모멘트가 상이하게 됨으로 상기 스프링축방향힘(도면에서는 화살표방향임.)과 상기 메인피봇부(132)와의 직각거리도 변경되면서 급격하게 증가하는 스프링축방향힘으로 인한 모멘트의 변동율을 낮추어 주도록 등부하스프링행어를 구성하는 것이다.

여기서 상기 스프링축(120)은 하나 또는 그이상으로 분할하여 핀부를 통하여 회전하도록 구성한다. 본원발명의 도면2a에서는 제1핀부(125)를 구성한다.

코일스프링의 길이에 따라 핀부를 복수개를 구성할 수 있는 것이다.

또한 메인피봇부(132)를 중심으로 아암이 회전하기 때문에 필연적으로 제2핀부(134)가 스프링축(120)과는 경사지도록 구성되어 제1핀부(125)를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 아암타부(136)에서 힘의 방향과 상기 메인피봇부(132)와의 직각거리를 곱한 모멘트와 상기 스프링축방향힘과 상기 메인피봇부(132)와의 직각거리의 곱한 모멘트는 어느지점에서나 서로 동일하되, 상기 아암타부(136)에서 힘은 균등한 범위안에 있도록 구성되는 것이다.

도2a 내지 도4b를 종합적으로 설명하면 하기와 같다.

여기서 제2핀부(134)에 작용하는 스프링축(120)의 힘은 F1,F2,F3이다.

힘에 의한 각각의 팔의 거리에 해당하는 a1,a2,a3는 각각의 힘의 방향과 메인피봇부(132)와의 직각거리를 의미하는 것이다.

상기의 힘에 해당하는 각각의 힘에 따라 아암타부(136)에서의 힘은 하방향으로 W이 작용한다.

힘에 의한 각각의 팔의 거리에 해당하는 b1,b2,b3는 각각의 힘의 방향과 메인피봇부(132)와의 직각거리를 의미하는 것이다.

즉 등식으로 설명하면

F1×a1= W×b1

F2×a2= W×b2

F3×a3= W×b3

와 같다.

가장 이상적인 경우의 등식에 해당된다.

본 발명의 등부하스프링행어는 일정한 부하의 범위안에 있는 것을 의미한다.

일정한 부하에 해당되는 W 는 본원발명에서는 6 내지 10%범위 내에 해당되도록 하는 것이다.

따라서 코일스프링(140)의 힘이 코일스프링의 길이가 축소됨에 따라 급격하게 변화하는 힘에도 불구하고 아암타부(136)에서는 일정한 힘이 작용하도록 하는 것이다. 일정한 힘의 범위안에 있을 경우에 계류장치에 적용이 가능한 것이다.

조정부(138)은 메인피봇부(132)와 제2핀부(134)와의 거리를 조절하기 위한 것이다.

안테나와 접속하는 단자는 케이블 연결 단자 (SMA:Subminiature Version A) 를 구성한다.

SMA 커넥터는 주로 높은 주파수와 소형화에 있다.

SMA 커넥터에 대한 추세가 MIL-C-39012에 따라 구축되며 다양한 유연성 및 강성 케이블에 사용할 수있다.

이전에 사용하는 나사형 커플링 메커니즘이 있는 동축케이블용 최소 커넥터 인터페이스로 개발된 반 정밀 동축 RF 커넥터이다 커넥터 인피던스는 50오옴이다. SMA는 DC(0Hz)~18Hz에서 사용하도록 설계되었으며 마이크로웨이브 시스템, 휴대용 라디오 및 전화 안테나에서 가장 일반적으로 사용되었으며 최근에는 WiFi 안테나 시스템 및 USB 소프트웨어와 함께 사용된다.

레이져를 이용하여 스프링행어(SPRING HAGNER)에 부착되여 회전하는 회전지시부(300)에 위치한 표시된 눈금(홈) 위치를 읽어드리는 방식을 구성한 것이다.

즉, 고유(지정) 위치 표시(홈)를 정하고, 스프링행어 작동시 회전지시부가 회전하게 되며, 회전지시부에 부착되여 있는 고유(지정) 위치인 회전이 이루어질 때 레이져가 홈을 지나가게 되어 지정한 홈(구멍)을 읽어 드리는 방식인 것이다.

도7에 의하여 설명하면 하기와 같다.

스위칭부에 의하여 전원을 온시키는 스위칭단계(S100)를 갖는다.

상기 스위칭단계후에 스프링행어의 고유번호를 입력하는 고유번호입력단계 (S200)를 갖는다.

스프링행어 고유번호가 일치하는지의 여부를 확인하는 고유번호판단단계 (S300)를 갖는다.

상기 고유번호판단단계에서 고유번호가 일치하지 않으면 상기 고유번호입력단계로 전환되고, 고유번호가 일치하면, 레이져에 전원을 공급하는 단계인 레이져에 전원을 공급하는 레이져전원공급단계(S400)를 갖는다.

레이져가 회전지시부 현재 위치를 판독하여 회전지시부에 위치한 측정값을 판독하는 회전지시부측정값판독단계(S500)를 갖는다.

상기 회전지시부판독단계에서 읽어드린 값을 디지털 신호로 저장하는 디지탈신호로 변환하는 A/D변환단계(S600)를 갖는다.

상기 A/D변환단계 후에 제어부에서 연산하는 연산단계(S700)를 갖고 저장한다.

상기 연산단계의 출력값을 송신용 아날로그신호로 변환하는 아날로그변환단계(S800)를 갖는다.

아날로그로 변환된 값을 아날로그 신호로 송신하는 아날로그송신단계(S900)를 갖는다.

상기 아날로그송신단계에서 수신하는 측정값을 서버 또는 웹을 통하여 측정데이타를 수신하는 측정데이타수신단계(S1000)를 통하여 디지탈측정값송수신방법을 갖는다.

아날로그로 변환된 값은 다시 아날로그 신호로 주파수변환되어 송신하는 과정을 거치는 것이다.

따라서 우리눈에 보이도록 수치와 된 것은 연산단계에서 연산하고 아날로그 신호를 주파수 변환하여 서버 또는 사용자의 모바일폰에 저장 또는 확인하는 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

a1,a2,a3 :메인피봇부와 제2핀부까지의 거리
b1,b2,b3:메인피봇부와 아암타부의 힘의 방향과의 직각거리
c:압축되기 전코일스프링의 길이 e:압축된 코일스프링 길이
L1,L2,L3:등부하스프링행어변위량
100:등부하스프링행어 112:케이스부 114:이동플레이트 116:고정플레이트 120:스프링축 125:제1핀부 130:아암부 132:메인피봇부
134:제2핀부 135:아암일부 136:아암타부 138:조정부 140:코일스프링
200:디지탈측정장치 210:A/D변환부 230:통신부
240:스위칭부 242:딥스위치 244:GPIO포트 250:제어부 260:전원부
262:메인충전부 264:보조충전부 270:USB 포트 290:안테나부
300:회전지시부 310:레이져통과홀부 332:메인피봇삽입부

Claims (8)

1. 코일스프링;
   상기 코일스프링의 일단부에 고정되는 고정플레이트;
   상기 코일스프링의 타단부에 고정되는 이동플레이트;
   상기 이동플레이트와 상기 고정플레이트 사이에 구성한 상기 코일스프링 내부 중공부에 구성한 스프링축;
   상기 스프링축을 견인하는 아암부;
   상기 아암부의 메인피봇부를 축으로 구성하여 상기 스프링축에 일정한 힘을 인가하는 등부하스프링행어;
   상기 메인피봇부와 연결된 회전지시부;
   상기 등부하스프링행어의 변위값에 해당하는 상기 회전지시부 수치값을 통신부를 통하여 원격지에서 확인할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 스프링행어용 디지탈측정장치로서,
   상기 등부하스프링행어는
   상기 이동플레이트에 상기 코일스프링의 일단부가 지지되도록 구성하고,
   상기 스프링축의 타단부에 아암일부에서 회전결합되도록 구성하는 제2핀부;
   상기 아암부의 상기 메인피봇부는 상기 제2핀부로부터 이격되어 구성하며,
   상기 아암타부에는 힘이 작용하도록 구성하되, 상기 아암타부에 힘이 작용하면 상기 메인피봇부를 중심으로 회전하게 될 때에 상기 제2핀부가 이동됨에 따라 상기 코일스프링이 압축되도록 상기 이동플레이트가 상기 아암방향으로 이동하며,
   상기 아암타부에서의 힘의 방향과 상기 메인피봇부와의 직각거리가 차이가 남에 따라,
   상기 아암타부에서 모멘트가 작용함으로 상기 스프링축방향힘과 상기 메인피봇부와의 직각거리도 변경되면서 급격하게 증가하는 스프링축방향힘으로 인한 모멘트의 변동율을 낮추어 주도록 구성하는 것을 특징으로 하며,
   상기 아암타부에서 힘의 방향과 상기 메인피복부와의 직각거리를 곱한 모멘트와 상기 스프링축방향힘과 상기 메인피봇부와의 직각거리의 곱한 모멘트는 어느지점에서나 각각 동일하되, 상기 아암타부에서 힘은 균등한 범위안에 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 등부하 스프링행어를 이용한 디지탈측정장치.
2. 제1항에 있어서 상기 회전지시부의 수치값은 A/D변환부를 통하여 변환한 값을 전송하되 상기 통신부는 무선전송을 통하여 원격지에 전달하여 상기 등부하스프링행어의 변위 측정값을 확인할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 스프링행어용 디지탈측정장치.
3. 제1항에 있어서 상기 통신부는 무선통신을 통하여 전송된 상기 등부하스프링행어의 변위 측정값에 해당하는 수치값을 일정한 간격으로 원격지에 구성한 서버에 저장하도록 구성한 것을 특징으로 하는 스프링행어용 디지탈측정장치.
4. 제1항에 있어서 상기 회전지시부는 상기 메인피봇부와 연결삽입된 상부에 레이져통과홀부를 구성하여 전원부에 의하여 레이져가 구동되어 상기 회전지시부의 현재값을 판독하여 A/D변환부에 입력되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 스프링행어용 디지탈측정장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서 상기 스프링축은 하나 또는 그이상으로 분할하여 핀부를 통하여 회전하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 등부하 스프링행어를 이용한 디지탈측정장치.
7. 삭제
8. 삭제

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