KR100375628B1

KR100375628B1 - 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법 및 측정저울

Info

Publication number: KR100375628B1
Application number: KR1019990028789A
Authority: KR
Inventors: 오화석
Original assignee: 오화석
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2003-03-15
Also published as: KR19990078632A

Abstract

본 발명은 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법 및 측정저울에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상판에 올려진 고속회전체에 의해 복수의 단축로드셀에 힘이 작용하게 되고, 이러한 작용힘을 각 단축로드셀의 위치에 따른 모멘트로 계산한 후, 다시 토크로 환산하여 고속회전체의 토크 및 힘을 용이하고도 경제적으로 측정하게 되는 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법 및 측정저울을 제공함에 그 목적이 있다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 동일한 지지점높이를 갖도록 구비된 복수의 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)에서 상판에 올려진 고속회전체(5)의 정적하중(f_si)을 측정하면 하기식을 이용하여 고속회전체(5)의 중량 W를 측정하는 단계와;

(단, W는 고속회전체의 중량, f_si는 i번째 단축로드셀의 측정하중, W₀는 상판의 중량을 나타낸다.)

하기식을 통해 고속회전체(5)의 무게중심좌표(x_c, y_c)를 구하는 단계와;

(단, x_c는 정지상태에서 고속회전체의 무게중심 x좌표, y_c는 정지상태에서 고속회전체의 무게중심 y좌표, x_i는 임의의 좌표중심에서 측정된 i번째 단축로드셀의 x좌표, y_i는 임의의 좌표중심에서 측정된 i번째 단축로드셀의 y좌표, x_o는 상판의 무게중심 x좌표, y_o는 상판의 무게중심 y좌표를 나타낸다.)

고속회전체(5)의 회전작동시 각 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)에서 동적 하중(f_di)을 측정하는 단계; 및 하기식을 이용하여 고속회전체(5)의 동적토크를 구하는 단계;

(단, Tx는 상당토크의 x축방향크기, Ty는 상당토크의 y축방향크기, f_di는 동적상태에서 i번째 단축로드셀의 측정하중이다.)

로 구성되는 것을 특징으로 하는 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법을 제공하게 된다.

또한, 본 발명은 상판(1)위에 올려진 고속회전체(5)의 힘과 토크를 하판(2)의 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)을 이용하여 측정하도록 구성된 측정저울에 있어서, 복수의 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)의 각 지지점높이를 같도록 구성하되, 상기 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)의 신호를 증폭부(20)에서 증폭하면 제어부(30)의 제어에 따라 연산부에서 청구항1에 기재된 3개의 연산식을 이용하여 고속회전체의 중량 W, 고속회전체의 무게중심좌표(x_c, y_c), 고속회전체의 동적토크(T_x,T_y)를 순차적으로 연산하고, 디스플레이부에서 상기 연산부의 각 연산값을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정저울을 제공하게 된다.

Description

단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법 및 측정저울{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING WITH ONE-DIMENSIONAL LOAD CELL THE DYNAMIC TORQUE OF HIGH-SPEED ROTARY MACHINE}

본 발명은 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법 및 측정저울에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속회전체인 모터나 플라이휠 등에서 발생되는 회전토크의 크기 및 방향을 통상의 단축로드셀을 이용하여 간단하게 측정할 수 있는 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법 및 측정저울에 관한 것이다.

오늘날 고속회전체를 장착 운용시 발생되는 외란형 토크가 장착대에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 고속회전체에 대한 여러방향의 힘과 모멘트를 정확하게 측정하여야 할 필요성이 증가하고 있다.

일반적으로, 고속회전체에 대한 회전토크는 3축로드셀을 사용한 토크측정저울을 이용하여 측정하게 된다.

그러나, 3축로드셀은 매우 고가의 측정장비로서 이를 이용한 동적토크의 측정저울 또한 매우 고가인 관계로 회전체의 동적토크를 측정하고자 하는 산업체 또는 학교 등에서 실용적으로 용이하게 사용할 수 없다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 상판에 올려진 고속회전체에 의해 복수의 단축로드셀에 힘이 작용하게 되고, 이러한 작용힘을 각 단축로드셀의 위치에 따른 모멘트로 계산한 후, 다시 토크로 환산하여 고속회전체의 토크를 용이하고도 경제적으로 측정하게 되는 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법 및 측정저울을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명의 측정저울을 예시한 구성도,

도2는 본 발명의 측정저울을 예시한 사용상태도,

도3은 본 발명을 예시하는 구성블록도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 상판 2: 하판 10-1,10-2,10-3,10-4: 단축로드셀 20: 증폭부 30: 제어부 40: 전원부 50: 디스플레이부 60: 연산부

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 동일한 지지점높이를 갖도록 구비된 복수의 단축로드셀에서 상판에 올려진 고속회전체의 정적하중(f_si)을 측정하면하기식을 이용하여 고속회전체의 중량 W를 측정하는 단계와;

하기식을 통해 고속회전체의 무게중심좌표(x_c, y_c)를 구하는 단계와;

고속회전체의 회전작동시 각 단축로드셀에서 동적 하중(f_di)을 측정하는 단계; 및 하기식을 이용하여 고속회전체의 동적토크를 구하는 단계;

또한, 본 발명은 상판위에 올려진 고속회전체의 힘과 토크를 하판의 단축로드셀을 이용하여 측정하도록 구성된 측정저울에 있어서, 복수의 단축로드셀의 각 지지점높이를 같도록 구성하되, 상기 단축로드셀의 신호를 증폭부에서 증폭하면 제어부의 제어에 따라 연산부에서 입력된 청구항1에 기재된 3개의 연산식을 이용하여 고속회전체의 중량 W, 고속회전체의 무게중심좌표(x_c, y_c), 고속회전체의 동적토크(T_x,T_y)를 순차적으로 연산하고, 디스플레이부에서 상기 연산부의 각 연산값을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정저울을 제공하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 측정저울을 예시한 구성도이고, 도2는 본 발명의 측정저울을 예시한 사용상태도이며, 도3은 본 발명을 예시하는 구성블록도이다.

본 발명에 따른 측정방법은 도1에 예시한 바와 같이 상판(1)의 하부에 위치하는 예컨대, 4개의 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)에 있어 각 지지점들의 높이가 같다는 전제조건하에서 성립된다.

여기서, 상판(1)의 무게를 W_O라 하면서 그 무게중심좌표를 (x_o,y_o)라 하고, 측정저울에 있어 임의의 한지점을 지정하여 좌표의 기준점을 설정한 후, 그 임의의 좌표중심에서 측정된 i번째 단축로드셀의 좌표를 (x_i,y_i)라 설정한다.

이때, 고속회전체(5)를 상판(1)에 올려놓고, 정지상태에서 복수의 단축로드셀(10-1,10-2...)을 이용하여 정적하중의 분포로부터 고속회전체의 중량과 무게중심의 위치를 측정할 수 있게 된다.

먼저, 고속회전체(5)의 중량은

의 식에서 구할 수 있다

단, W는 고속회전체의 중량이고, f_si는 정지상태에서 i번째 단축로드셀(10-1,10-2...)의 측정하중이다.

그리고, 고속회전체(5)의 무게중심위치는의 식에서 구할 수 있고, 여기서 x_c는 정지상태에서 고속회전체의 무게중심 x좌표이고, y_c는 정지상태에서 고속회전체의 무게중심 y좌표이다.이러한 상태에서 고속회전체(5)의 회전축을 작동시키어 동적상태를 만들게 되면 상판(1)에는 작용-반작용의 원리에 의한 동적하중이 발생되고, 이러한 동적하중은 그대로 복수의 단축로드셀(10-1,10-2...)에 의해 측정되어지게 된다.여기서, 복수의 단축로드셀(10-1,10-2...)에는 각각 동적하중이 측정되고, 각 단축로드셀에서 측정되는 동적하중은 고속회전체(5)가 발생하는 회전축의 토크에 의해 서로 차이가 발생되어지게 되는데, 본 발명의 측정저울은 앞서 설명한 바와 같이 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)의 각 지지점 높이가 같도록 구성되어 있어 고속회전체에 의한 힘과 토크가 좌표기준점에 미치는 상당토크를 측정할 수 있게 된다.따라서, 각 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)에서 측정되는 동적하중의 차이로부터 고속회전체(5)의 토크를 산출해낼 수 있게 된다.즉, 본 발명에서 사용되는 단축로드셀(10-1,10-2...)의 설치개수는 상판(1)의 안정된 지지와 측정값을 고려할 때 적어도 3개이상이 되어야 하며, 도1에서 예시된 4개의 단축로드셀을 사용하면 고속회전체(5)의 토크산출식은로부터 산출해내게 되고, 이때 Tx는 상당토크의 x축방향 크기이고 Ty는 상당토크의 y축방향 크기이며, f_di는 동적상태에서 i번째 단축로드셀(10-1,10-2...)의 측정하중이다.한편, 상술한 측정원리를 이용한 측정저울에서는 도1 및 도2에 예시한 바와 같이 통상의 상하판(1,2)과 단축로드셀(10-1,10-2...)로 구성하되, 상판(1)의 하부에 위치하는 3개이상의 단축로드셀(10-1,10-2....)의 각 지지점 높이가 같도록 구성하게 된다.본 발명의 측정저울에 있어 연산부(60)에는 상기한 연산식으로 이루어진 연산프로그램을 입력시키게 되는데, 도3에 도시한 바와 같이 각 단축로드셀(10-1,10-2,10-3,10-4)의 측정하중신호가 증폭부(20)에서 증폭된 상태로 제어부(60)에 입력되면 연산부(60)에서는 제어부로부터 입력된 각종 측정데이터를 입력된 연산식에 따라 순차적으로 연산하게 되고, 다시 제어부에서 정적상태 또는 동적상태에서의 고속회전체의 중량W, 무게중심좌표(x_c, y_c), 토크값(T_x,T_y)을 디스플레이부(50)에 표시하도록 제어하게 된다.

본 발명은 고가의 3축로드셀 대신 단축로드셀을 이용하여 고속회전체의 토크를 손쉽고도 경제적으로 측정할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Claims

동일한 지지점높이를 갖도록 구비된 복수의 단축로드셀에서 상판에 올려진 고속회전체의 정적하중(f_si)을 측정하면 하기식을 이용하여 고속회전체의 중량 W를 측정하는 단계와;

(단, W는 고속회전체의 중량, f_si는 i번째 단축로드셀의 측정하중, W₀는 상판의 중량을 나타낸다.)

하기식을 통해 고속회전체의 무게중심좌표(x_c, y_c)를 구하는 단계와;

(단, x_c는 정지상태에서 고속회전체의 무게중심 x좌표, y_c는 정지상태에서 고속회전체의 무게중심 y좌표, x_i는 임의의 좌표중심에서 측정된 i번째 단축로드셀의 x좌표, y_i는 임의의 좌표중심에서 측정된 i번째 단축로드셀의 y좌표, x_o는 상판의 무게중심 x좌표, y_o는 상판의 무게중심 y좌표를 나타낸다.)

고속회전체의 회전작동시 각 단축로드셀에서 동적 하중(f_di)을 측정하는 단계; 및

하기식을 이용하여 고속회전체의 동적토크를 구하는 단계;

(단, Tx는 상당토크의 x축방향크기, Ty는 상당토크의 y축방향크기, f_di는 동적상태에서 i번째 단축로드셀의 측정하중이다.)

로 구성되는 것을 특징으로 하는 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정방법.
상판위에 올려진 고속회전체의 힘과 토크를 하판의 단축로드셀을 이용하여 측정하도록 구성된 측정저울에 있어서,

복수의 단축로드셀의 각 지지점높이를 같도록 구성하되, 상기 단축로드셀의 검출신호를 증폭부에서 증폭하면 제어부의 제어에 따라 연산부에서 청구항1에 기재된 3개의 연산식을 이용하여 고속회전체의 중량 W, 고속회전체의 무게중심좌표(x_c, y_c), 고속회전체의 동적토크(T_x,T_y)를 순차적으로 연산하고, 디스플레이부에서 상기 연산부의 각 연산값을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단축로드셀을 이용한 고속회전체의 동적토크 측정저울.
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