KR20050101600A - 원심 분리기 - Google Patents

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KR20050101600A
KR20050101600A KR1020040026526A KR20040026526A KR20050101600A KR 20050101600 A KR20050101600 A KR 20050101600A KR 1020040026526 A KR1020040026526 A KR 1020040026526A KR 20040026526 A KR20040026526 A KR 20040026526A KR 20050101600 A KR20050101600 A KR 20050101600A
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Abstract

본 발명은 승강식 하중 측정 장치에 관한 것으로, 매 하중 측정 전 하중 측정이 필요한 대상물을 본체에 대해 무간섭 상태로 만들어 하중을 측정 할 수 있는 승강식 하중 측정 장치에 관한 것이다.
특히 하중 센서를 측정 대상물과 분리시킬 수 있도록 함으로써 하중 센서와 측정 대상물의 상시 접촉으로 인한 센서의 잦은 파손을 방지 할 수 있다.
본 발명의 승강식 하중 측정 장치는 상승에 의해 측정 대상물을 무간섭 상태로 만드는 센서 상판, 상기 센서 상판의 하부에 설치되어 상기 센서 상판에 인가되는 측정 대상물의 하중을 감지하는 하중 감지 수단, 상기 센서 상판과 상기 하중 감지 수단을 승강시키는 승강 수단 및 상기 승강 수단을 제어하고, 상기 하중 감지 수단으로부터 제공된 하중 감지 신호에 의해 상기 측정 대상물의 하중을 측정하는 제어 수단을 포함 하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

승강식 하중 측정 장치{lift type weight measuring apparatus}
본 발명은 승강식 하중 측정 장치에 관한 것으로, 특히 매 하중 측정 전 하중 측정이 필요한 대상물을 본체에 대해 무간섭 상태로 만들어 하중을 측정 할 수 있는 승강식 하중 측정 장치에 관한 것이다.
원심 분리 장치는 시료를 담은 버킷이 탑재된 로터를 고속 회전시켜 시료에 높은 원심 가속도를 부여함으로써 고밀도의 시료가 반경 방향의 외층에 자리 잡고 저밀도의 시료는 반경 방향의 내층에 자리 잡도록 하여 그 구성 성분을 분리시키는 장치이다.
도 1은 종래의 자동 평형형 원심 분리기의 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 종래의 자동 평형형 원심 분리기는 크게 베이스(110), 베이스(110)에 의해 지지되는 원심분리 모터(120), 원심분리 모터(120)에 축결합되며 로터 레버(160)가 장착된 로터(130), 분리 하고자 하는 시료(150)를 탑재 할 수 있는, 소정의 부피를 갖는 버킷(bucket)(140)을 포함하여 이루어진다. 로터(130)는 예를 들어 사각 캡 형상의 상부 하우징(172)과 하부 하우징(174) 내부에 하나의 로터 레버(160)가 설치되어 이루어진다. 로터 레버(160)는 중심부에 위치하는 레버 중심체(161)와 이러한 레버 중심체(161)의 양단에 상하 방향으로 회동할 수 있도록 힌지(163) 결합된 두 개의 회전팔(162)로 구성되어 있다. 레버 중심체(161) 양단의 회전팔(162)의 하부에는 회전팔(162)의 압력을 직접 가압식으로 감지하는 압력 센서(168)가 설치되어 있는 바, 이러한 압력 센서(168)의 지지에 의해 각각의 회전팔(162)이 수평 상태를 유지하게 된다. 상부 하우징(172)과 하부 하우징(174) 외주면의 대향하는 부분에는 두개의 레버 안내공(166)이 형성되어 있는 바, 로터 레버(160)는 이러한 레버 안내공(166)에 관통 삽입된 채로 평형 유지를 위해 수평으로 이동된다. 도면에서 미설명 부호 164는 회전팔 안쪽에 설치되어, 버킷을 고정시킬 수 있도록 한 걸림 돌기를 나타내며, 142는 버킷이 걸림 돌기(164)에 잘 걸릴 수 있도록 버킷(140)에 만들어놓은 걸림 홈이다. 이러한 구조에서, 시료 버킷(140)에 시료(150)를 탑재한 상태에서 양측 압력 센서(168)의 측정값 사이에 차이가 발생하면, 상부 하우징(172) 내부에 설치 되어있는 레버 이동 모터(182)가 동작하여 로터 레버(160)가 수평 이동됨으로써 평형이 유지된다.
종래의 자동 평형형 원심 분리기에 따르면, 매 원심 분리 작업 전에 로터 레버에 탑재된 시료의 불평형을 감지하고, 그 감지 결과에 따라 로터 레버를 수평 이동시켜 자동 평형을 유지함으로써 로터의 불평형에 따른 시료의 파손을 방지하고 장치의 수명을 연장시킬 수 있다 그러나, 종래의 하중 측정 기구는 전술한 바와 같이 압력 센서와 같은 하중 센서가 버킷과 같은 측정 대상물과 상시 접촉하여 충격을 받기 때문에 하중 센서가 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하중 센서를 측정 대상물과 분리시킬 수 있도록 함으로써 하중 센서와 측정 대상물의 상시 접촉으로 인한 센서의 잦은 파손을 방지할 수 있도록 한 승강식 하중 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 승강식 하중 측정 장치는 상승에 의해 측정 대상물을 무간섭 상태로 만드는 센서 상판, 상기 센서 상판의 하부에 설치되어 상기 센서 상판에 인가되는 측정 대상물의 하중을 감지하는 하중 감지 수단, 상기 센서 상판과 상기 하중 감지 수단을 승강시키는 승강 수단 및 상기 승강 수단을 제어하고, 상기 하중 감지 수단으로부터 제공된 하중 감지 신호에 의해 상기 측정 대상물의 하중을 측정하는 제어 수단을 포함하여 이루어진 승강식 하중 측정 장치를 제공한다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강식 하중 측정 장치에 대해서 상세하게 설명하는데, 자동 평형형 원심 분리기에 적용된 예를 들어 설명을 진행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 승강식 하중 측정 장치가 탑재된 자동 평형형 원심 분리기의 사시도이고, 도 6a는 도 3에서 하중 측정 전 회전팔의 걸림 돌기와 버킷의 걸림홈의 상태를 보여주는 종단면도 이고, 도 6b는 도 3에서 하중 측정 시 회전팔의 걸림 돌기와 버킷의 걸림홈의 상태를 보여주는 종단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이 자동 평형형 원심분리기는 전체 부품이 탑재되는 베이스(310), 베이스(310)상에 설치되어있는 모터 지지판(320), 모터 지지판(320)에 의해 지지되는 원심분리 모터(322), 원심분리 모터(322)에 축결합되며 로터 레버(340)가 장착된 로터(330), 분리 하고자 하는 시료가 탑재되어 있는 버킷(360)을 포함하여 이루어진다. 로터(330)의 내부구성은 전술한 종래 자동 평형형 원심 분리기와 동일 할 수 있다. 시료가 탑재된 버킷(360)에는 걸림 홈(362)이 있어 버킷(360)을 회전팔(342)에 연결시킬 때, 버킷(360)의 걸림 홈(362)이 회전팔(342)의 걸림 돌기(344)에 걸려 버킷(360)이 안정적으로 연결되도록 되어있다. 이때 버킷(360)의 걸림 홈(362)은 버킷(360)의 하중 측정 시 걸림돌기(344)로부터 무간섭 상태가 되어야 하므로 도 6a와 도 6b에서 도시한 바와 같이 상측에서부터 하측으로 내려올수록 점점 깊어지면서 넓어지는 형태가 되어야 한다. 도면에서 미설명 부호 350은 원심분리 모터(320)와 로터(330)를 축결합시키는 모터축을 나타낸다. 미설명 부호 400은 원심분리기의 베이스(310)에 고정 설치되는 본 발명의 승강식 하중 측정 장치(400)를 나타낸다.
도 4는 도 3에서 하중 측정 장치만 확대 도시한 사시도이고, 도 5는 도4에서 C-C 선을 따라 절취하여 본 단면도이다. 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이 승강식 하중 측정 장치(400)는 원심분리기의 베이스상(310)에 고정 설치되며 수평 프레임 상판(442)과 수평 프레임 하판(444)이 부착되어있는 수직 프레임(440), 수평 프레임 하판(444)에 고정되어 있는 승강구동 모터(432), 승강구동 모터(432)와 축결합되어 승강구동 모터(432)의 구동시 회전하는 회전 샤프트(434), 회전 샤프트(434)와 나사 결합 되어 승강구동 모터(432)의 회전력을 상하 직선운동으로 전환하는 슬라이드 센터(436), 버킷(360)을 올려놓을 수 있는 센서 상판(410), 센서 상판(442)의 하단에 볼트결합 되어 버킷(360)의 하중을 측정할 수 있는 하중 센서(422), 하중 센서(422)의 하단에 볼트결합되며 슬라이드 센터(436)의 상단에 부착되어있는 센서 하판(421) 및 수평 프레임 상판(442)에 부착되어 센서 하판(421)의 승강 또는 하강 시 좌우 흔들림 없이 정확히 직선 운동을 할 수 있게 해주는 하나 이상의 가이드(426)를 포함하여 이루어질 수 있다.
승강구동 모터(432)의 구동으로 인한 센서 하판(421)의 승강 또는 하강 시 가이드(426)와 센서 하판(421)의 마찰을 줄이기 위해 리니어 부쉬(424)를 더 구비 하는 것이 바람직하다. 또한 센서 상판(410)이 원하는 승강 위치에 정확하게 정지 하도록 위치 센서(454)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 위치 센서(454)는 센서 하판(421)에 부착된 위치 센서 지지대(452)에 의해 지지될 수 있으며, 한 쪽에는 발광소자(454b)가 설치되어있고 다른 쪽에는 발광소자(454b)로부터의 빛을 감지 할 수 있는 수광소자(454a)가 설치되어 수평 프레임 상판(442)에 부착된 위치 표시판(456)의 표시를 감지하게 된다. 이를 위해 위치 표시판(456)의 하측 적소와 상측 적소에는 각각 투광을 허용하는 상측 투광홈(456b) 및 하측 투광홈(456a)이 형성되어있다.
한편, 하중 센서(422)는 스트레인 게이지, 압전센서 등의 소자로 구현될 수 있고, 위치 센서(454)는 인터럽트 방식의 포토커플러나 스위치 등의 소자로 다양하게 구현될 수 있다. 또한 리니어 부쉬(424)를 대신하여 예를 들어 금속 윤활제, 등이 사용될 수도 있다. 승강구동 모터(432)로는 스테핑 모터를 사용하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 승강식 하중 측정 장치의 전기적인 블록 구성도이다. 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 승강식 하중 측정 장치의 전기적인 구성은 크게 위치 센서(454)와 그 주변 소자를 포함하여 이루어진 위치 감지부(730), 하중 센서(422)와 그 주변 소자를 포함하여 이루어진 하중 감지부(720), 하중 측정에 필요한 각종 키 입력을 수행하는데 필요한 키 입력부(710), 하중 측정 장치의 동작과 관련한 각종 정보를 표시하는 표시부(740), 승강구동 모터(432)를 승강 구동 하여 궁극적으로 센서 상판(410)을 승강 시키는 센서 이동부(750) 및 장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(700)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 8a는 도 3에서 일부 부품을 제외한 상태에서 B-B 선을 따라 절취하여 본 하중 측정 전의 단면도로서, 분리하고자 하는 시료가 탑재된 버킷(360)을 들어올리기 전의 상태를 도시하고 있다. 먼저 원심분리기의 모든 회전팔(342)은 로터(330)를 중심으로 동일한 회전궤적 상에 위치하도록 로터 레버(340)의 이동에 의해 조정되며, 이중 어느 하나의 회전팔(342)은 원심분리 모터(322)의 동작과 정위치 센서(미도시)의 감지에 의해 하중 측정 장치(400)의 상측 소정 위치에 위치하게 될 수 있다. 이때, 시료가 탑재되어 있는 버킷(360)과 센서 상판(410) 사이는 로터레버 회전 시 원심력을 받은 버킷(360)의 상태변화에 따른 회전 궤적 공간의 변화를 허용할 수 있을 정도의 소정 공간이 존재 해야만 한다.
도 8b는 도 3에서 일부 부품을 제외한 상태에서 B-B 선을 따라 절취하여 본 하중 측정시의 단면도이다. 도 8a상태에서 승강구동 모터(432)는 버킷(360)의 무게를 측정하기 위해 구동되어 센서 하판(421)을 승강시키게 된다. 이때 승강구동 모터(432)는 센서 상판(410)이 버킷(360)을 들어올려 버킷(360)이 주위 부품, 즉 걸림 돌기(344)로부터 간섭을 받지 않는 위치가 될 때까지 구동하게 되는데, 이러한 위치는 위치 센서(454)가 위치 표시판(456)의 상측 투광홈(456b)에 위치함을 감지함으로써 측정이 가능하다. 이와 같이 하여 감지된 위치 신호는 제어부(700)에 전달되고, 제어부(700)는 이어서 센서 이동부(750)에 제어 명령을 하달하여 승강구동 모터(432)의 구동을 중지 하게 된다. 이 상태에서 하중 감지부(720)가 버킷(360)의 하중을 감지하여 제어부(700)에 전달하면 제어부(700)는 이러한 하중 감지 신호를 일시 저장한 후에 원심 분리기의 메인 제어부(미도시)에 전달한다. 이어서, 제어부(421)는 센서 이동부(750)에 제어 신호를 출력하여 승강구동 모터(432)를 역동작 시킴으로써 센서 하판(421)을 하강 시키게 된다. 이러한 하강의 경우에도 위치 센서(454)가 하강하여 하측 투광홈(456a)을 감지하면 이러한 감지 신호를 제어부(700)에 전달하고, 제어부(700)는 센서 이동부(750)에 제어 명령을 하달하여 승강구동 모터(432)의 구동을 중지 시키게 된다. 이때 버킷(360)의 걸림 홈(362)은 다시 회전팔(342)의 걸림 돌기(344)에 걸리게 되고, 로터(330)는 회전이 가능한 상태로 된다. 다음으로 제어부(700)는 당해 버킷(360)에 대한 하중의 측정 결과를 원심분리기의 메인 제어부에 전달하고 이에 따라 원심분리기의 메인 제어부는 다른 쪽의 회전팔(342)에 걸려 있는 버킷(360)의 하중을 측정하기 위해 회전팔(342)을 180도 만큼 회전 시킨 후에 이 사실을 제어부(700)에 전달한다. 그러면, 제어부(700)는 전술한 과정에 의해 당해 버킷(360)의 하중을 측정하여 메인 제어부에 전달하고, 메인 제어부 에서는 이러한 하중 결과에 따라 로터 레버(340)를 수평 이동시켜 평형을 유지한 후에 원심분리 작업을 수행한다.
본 발명의 승강식 하중 측정 창치는 전술한 실시예에 국한 되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 즉, 이상에서는 자동 평형형 원심 분리기에 적용된 예에 대해 설명 하였으나, 이 외에 다른 기기에도 적용이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 승강식 하중 측정 장치에 따르면, 하중 센서를 측정 대상물과 분리시킬 수 있도록 함으로써 하중 센서와 측정 대상물의 상시 접촉으로 인한 센서의 잦은 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 자동 평형형 원심 분리기의 사시도,
도 2는 도 1에서 일부 부품을 제외한 상태에서 A-A 선을 따라 절취하여 본 로터 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치가 탑재된 자동 평형형 원심 분리기의 사시도,
도 4는 도 3에서 승강식 하중 측정 장치만 확대 도시한 사시도,
도 5는 도4에서 C-C 선을 따라 절취하여 본 단면도,
도 6a는 도 3에서 하중 측정 전 회전팔의 걸림 돌기와 버킷의 걸림홈의 상태를 보여주는 종단면도
도 6b는 도 3에서 하중 측정 시 회전팔의 걸림 돌기와 버킷의 걸림홈의 상태를 보여주는 종단면도
도 7은 본 발명의 승강식 하중 측정 장치의 전기적인 블록 구성도,
도 8a는 도 3에서 일부 부품을 제외한 상태에서 B-B 선을 따라 절취하여 본 하중 측정 전의 단면도,
도 8b는 도 3에서 일부 부품을 제외한 상태에서 B-B 선을 따라 절취하여 본 하중 측정 시의 단면도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
110 : 베이스 120 : 원심분리 모터
122 : 모터축 130 : 로터
140 : 버킷 142 : 걸림 홈
150 : 시료 160 : 로터 레버
161 : 레버 중심체 162 : 회전팔
163 : 힌지 164 : 걸림 돌기
166 : 레버 안내 공 168 : 압력 센서
172 : 상부 하우징 174 : 하부 하우징
182 : 레버 이동 모터 310 : 베이스
320 : 모터 지지판 322 : 원심분리 모터
330 : 로터 340 : 로터 레버
342 : 회전팔 344 : 걸림 돌기
350 : 모터축 360 : 버킷
362 : 걸림 홈 400 : 하중 측정 장치
410 : 센서 상판 421 : 센서 하판
422 : 하중 센서 424 : 리니어 부쉬
426 : 가이드 432 : 승강구동 모터
434 : 회전 샤프트 436 : 슬라이드 센터
440 : 수직 프레임 442 : 수평 프레임 상판
444 : 수평 프레임 하판 452 : 위치 센서 지지대
454 : 위치 센서 454a : 수광소자
454b : 발광소자 456 : 위치 표시판
456a : 하측 투광홈 456b : 상측 투광홈
510, 520 : 볼트 700 : 제어부
710 : 키 입력부 720 : 하중 감지부
730 : 위치 감지부 740 : 표시부
750 : 센서 이동부

Claims (3)

  1. 상승에 의해 측정 대상물을 무간섭 상태로 만드는 센서 상판;
    상기 센서 상판의 하부에 설치되어 상기 센서 상판에 인가되는 측정 대상물의 하중을 감지하는 하중 감지 수단;
    상기 센서 상판과 상기 하중 감지 수단을 승강시키는 승강 수단 및 상기 승강 수단을 제어하고, 상기 하중 감지 수단으로부터 제공된 하중 감지 신호에 의해 상기 측정 대상물의 하중을 측정하는 제어 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 승강식 하중 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 승강 수단의 원활한 승강을 안내하는 승강 안내 수단을 더 포함 하여 이루어진 것을 특징으로 하는 승강식 하중 측정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 센서 상판의 소정의 승강 위치 및 하강 위치를 감지하는 위치 감지 수단을 더 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 위치 감지 수단으로부터의 감지 신호에 의해 상기 승강 수단의 구동을 제어 하도록 된 것을 특징으로 하는 승강식 하중 측정 장치.
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