KR101447573B1

KR101447573B1 - 테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기

Info

Publication number: KR101447573B1
Application number: KR1020130041894A
Authority: KR
Inventors: 설동규
Original assignee: 설동규
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-10-07

Abstract

본 발명은 베어링 토크 측정기에 관한 것으로, 베이스 플레이트(10)와; 상기 베이스 플레이트(10)에 수직으로 결합되는 복수 개의 칼럼(11)과; 상기 베이스 플레이트(10)의 상면에 고정 설치되는 에어 베어링(20)과; 상기 에어 베어링(20)의 작용에 의해 상기 에어 베어링(20)의 상부로부터 일정 간격만큼 이격된 상태로 유지되는 워크 플레이트(30)와; 상기 베이스 플레이트(10)에 결합된 복수 개의 칼럼(11)에 결합되며, 상기 베이스 플레이트(10)와 이격되어 설치되는 상부 플레이트(40)와; 상기 워크 플레이트(30)와 상기 상부 플레이트(40) 사이에 설치되는 하부 플레이트(50)와; 상기 상부 플레이트(40)에 설치되며, 연결로드(61)가 구비되는 에어 실린더(60)와; 상기 연결로드(61)의 인입출 동작에 연동되어 승강 동작되며, 하강시 상기 베어링의 외륜과 접촉하여 상기 외륜을 회전 동작시키는 구동유닛(70)과; 상기 베이스 플레이트(10)와 상기 워크 플레이트(30) 사이에 설치되며, 상기 구동유닛(70)의 회전 동작에 의해 상기 베어링에 의해 발생되는 회전 토크를 측정하는 토크측정용 로드셀(80) 및; 상기 토크측정용 로드셀(80)로부터의 측정데이터를 수신하고, 상기 에어 베어링(20)과 에어 실린더(60) 및 구동유닛(70)을 제어하는 제어기로 이루어져 베어링에 의해 생성되는 토크를 정확하게 측정할 수 있다.

Description

테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기{Torque Measuring Device for Tapered Roller Bearings}

본 발명은 테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 회전축에 설치되어 회전하면서 회전축에 대해 직각 방향(radial)과 축 방향(thrust)으로의 하중을 동시에 전달하는 테이퍼 롤러 베어링의 토크를 외부 영향을 받지 않고 정밀하게 측정할 수 있도록 하는 테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기에 관한 것이다.

회전축에 설치되어 원활한 회전이 이루어지도록 하는 베어링은 회전축에 작용하는 하중에 따라 여러 가지의 베어링이 사용되며, 이중 롤러 베어링은 내외륜 사이에 다수의 롤을 삽입한 형태의 베어링으로서 볼 베어링보다 접촉면이 넓어 큰 하중에 견딜 수 있기 때문에 타격력이 많이 작용하는 곳에 사용된다.

롤러 베어링 중 특히 테이퍼 롤러 베어링은 내외륜 사이에 설치되는 롤러가 경사진 형태로 배열되어 자동차의 각부, 공작 기계 등에서와 같이 작용하중이 회전축에 대해 레이디얼 하중과 스러스트 하중이 동시에 작용하는 곳에 적용되며, 이러한 테이퍼 롤러 베어링은 제조 후 그 성능을 확인하기 위해 토크 측정기를 이용하여 토크(torque) 등을 측정하고 있다.

상기와 같은 이유로 베어링의 토크를 측정하기 위해 토크 측정기가 개발되어 사용되고 있는데, 이러한 토크 측정기에 대한 하나의 예로서 일본 공개특허공보 특개2000-155073호에 개시된 '래디얼 구름 베어링용 회전 정밀도 및 토크 측정장치'를 들 수 있다.

상기 특허문헌에 개시된 토크 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 베어링의 내륜은 지지대에 의해 고정되고, 베어링의 외륜은 회전 장치에 의해 회전 동작되면서 이 과정에서 발생되는 토크를 토크 센서 등을 이용하여 측정하는 방식이다.

그러나 베어링의 내륜이 강체 운동하는 지지대에 의해 단순히 지지되는 구조이기 때문에 측정장치가 설치된 바닥이 차량 등의 통행에 의한 진동으로 인해 미세하게 진동하거나 또는 측정장치에 외력이 가해지는 경우 이러한 진동이 베어링의 내륜을 지지하는 지지대에 그대로 전달되고, 따라서 베어링의 토크를 정밀하고 정확하게 측정할 수 없다는 문제가 있다.

이에 더하여 상기 측정장치는 베어링의 외륜을 가압하면서 회전 동작하는 부분이 스프링에 의해 지지되는 구조이기 때문에 스프링에 의한 탄성력이 정밀하게 제어되지 못하는 상태에서 베어링의 외륜을 가압하게 되고, 이에 따라 베어링의 외륜에 정확한 하중을 부가하지 못하므로 측정 정밀도가 저하된다는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 베어링 토크 측정기가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 베어링의 토크를 측정할 때 검사대상이 되는 테이퍼 롤러 베어링의 내륜이 외부 영향이 차단된 상태로 지지되도록 하고, 또한 외륜에 일정한 압력을 가함으로써 더욱 정밀하고도 정확하게 테이퍼 롤러 베어링의 토크를 측정할 수 있는 토크 측정기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기를, 수평으로 설치되는 베이스 플레이트와; 상기 베이스 플레이트에 수직으로 결합되는 복수 개의 칼럼과; 상기 베이스 플레이트의 상면에 고정 설치되는 에어 베어링과; 상기 에어 베어링의 작용에 의해 상기 에어 베어링의 상부로부터 일정 간격만큼 이격된 상태로 유지되는 워크 플레이트와; 상기 베이스 플레이트에 결합된 복수 개의 칼럼에 결합되며, 상기 베이스 플레이트와 이격되어 설치되는 상부 플레이트와; 상기 워크 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 설치되는 하부 플레이트와; 상기 상부 플레이트에 설치되며, 연결로드가 구비되는 에어 실린더와; 상기 연결로드의 인입출 동작에 연동되어 승강 동작되며, 하강시 상기 베어링의 외륜과 접촉하여 상기 외륜을 회전 동작시키는 구동유닛과; 상기 베이스 플레이트와 상기 워크 플레이트 사이에 설치되며, 상기 구동유닛의 회전 동작에 의해 상기 베어링에 의해 발생되는 회전 토크를 측정하는 토크측정용 로드셀 및; 상기 토크측정용 로드셀로부터의 측정 데이터를 수신하고, 상기 에어 베어링과 에어 실린더 및 구동유닛을 제어하는 제어기로 구성하는 것에 의해 달성된다.

이때 상기 워크 플레이트의 측면에는 압축공기에 의해 동작하는 3개의 센터링 실린더가 120°의 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 에어 실린더의 상부에는 상기 연결로드와 연결되어 상기 에어 실린더의 작동에 의해 상기 베어링에 가해지는 하중을 측정하는 축 하중측정용 로드셀이 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 워크 플레이트의 상면에는 반광 크롬으로 도금 처리된 접촉판이 설치되는 것이 더욱 바람직하다.

이에 더하여 상기 구동유닛은, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 설치되며 가이드 샤프트를 따라 승강 동작되는 승강 플레이트와; 상기 승강 플레이트에 설치되며, 상단은 상기 연결로드와 연결되고 하단은 상기 상부 플레이트와 결합되는 메인샤프트와; 상기 승강 플레이트에 설치되어 상기 메인샤프트를 회전 동작시키는 서보모터 및; 상기 메인샤프트의 하단에 설치되어 상기 베어링의 외륜과 선택적으로 접촉되는 베어링 클램프로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 메인샤프트와 상기 서보모터에는 각각 벨트풀리가 설치되고, 상기 메인샤프트는 상기 벨트풀리를 연결하는 타이밍벨트에 의해 회전 동작되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 에어 베어링의 작용에 의해 측정기와 물리적으로 이격된 상태에서, 테이퍼 롤러 베어링에 의해 발생되는 토크를 측정하기 때문에 측정 작업이 외부의 영향을 받지 않고, 그 결과 토크를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

또한 본 발명은 피검체에 가해지는 축 하중을 에어 실린더에 의해 조절하여 가할 수 있기 때문에 다양한 크기와 환경에서 테이퍼 롤러 베어링의 토크를 측정할 수 있다.

그리고 본 발명은 워크 플레이트의 중심이 센터링 실린더에 의해 항상 일정하게 유지되기 때문에 테이퍼 롤러 베어링에 대한 편심 가압이 배제되며, 그 결과 토크 측정에 대한 신뢰성이 향상된다.

도 1은 종래의 토크 측정기의 예를 보인
도 2는 본 발명에 따른 베어링 토크 측정기의 예를 보인 사시도,
도 3(a, b)은 각각 검사대상 베어링의 예를 보인 사시도 및 단면도,
도 4는 도 2의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 베어링 토크 측정기의 분리 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 베이스 프레임과 에어 베어링 및 워크 플레이트를 보인 분리 사시도,
도 7(a, b)은 본 발명에 따른 베이스 프레임과 에어 베어링 및 워크 플레이트를 보인 사시도 및 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 에어 베어링과 워크 플레이트 사이의 간극을 확대한 확대도,
도 9는 본 발명에 따른 구동유닛의 예를 보인 분리 사시도,
도 10(a, b)은 본 발명에 따른 구동유닛의 예를 보인 사시도 및 측면도,
도 11은 본 발명에 따른 베어링 클램프에 검사대상 베어링이 삽입된 예를 보인 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 베어링 토크 측정기의 사용 상태도이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 베어링의 토크를 정확하고도 정밀하게 측정할 수 있도록 하는 토크 측정기를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 토크 측정기는 도 2에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(10), 복수 개의 칼럼(11), 에어 베어링(20), 워크 플레이트(30), 상부 플레이트(40), 하부 플레이트(50), 에어 실린더(60), 구동유닛(70), 토크측정용 로드셀(80) 및 제어기로 이루어진다.

먼저, 본 발명의 토크 측정기에 의해 측정되는 검사대상 베어링(이하 이를 '피검체'라 한다)에 대해 설명하면, 피검체(1)는 테이퍼 롤러 베어링으로서, 그 구조는 도 3(a, b)에 도시된 바와 같이 내륜(1A)과 외륜(1B)이 서로 마주하는 면에 테이퍼가 형성되고, 그 사이에 테이퍼가 형성된 롤러(1C)가 복수 개 설치되어, 내륜(1A)과 외륜(1B)이 롤러(1C)에 의해 서로 구름 접촉되면서 회전 동작되고, 이에 의해 축과 직각 방향의 하중과 축 방향 하중이 동시에 지지된다. 이때 내륜(1A)과 외륜(1B) 사이에는 복수 개의 롤러(1C) 사이의 간격을 일정하게 유지시켜주는 리테이너(1D)가 설치된 형태이다.

베이스 플레이트(10)는 바닥에 안정적으로 설치되어 그 상면에는 후술하는 에어 베어링(20)과 워크 플레이트(30)가 위치되는 것으로, 이러한 베이스 플레이트(10)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 평판 형상으로서 수직방향으로 배열된 복수 개의 칼럼(11)에 결합부재에 의해 결합되고, 베이스 플레이트(10)의 저면에는 베이스 플레이트(10)가 바닥으로부터 일정 높이만큼 이격될 수 있도록 지지판(12)에 의해 지지된다.

이때 지지판(12)은 평판의 상면에 3개의 수직판을 배열하여 전체적으로 "H"자 형상을 이루도록 하여 연결 고정한 것으로, 이와 같은 구조에 의해 베이스 플레이트(10)의 저면이 바닥으로부터 일정 간격을 두고 이격되어 설치되며, 이러한 구조에 의해 베이스 플레이트(10)에 관통 설치되는 복수 개의 칼럼(11)의 단부가 베이스 플레이트(10)의 저면에 노출되고, 그 결과 너트와 같은 결합부재를 이용하여 칼럼(11)의 각각의 단부를 베이스 플레이트(10)에 쉽게 조립하여 고정할 수 있다.

그리고 복수 개의 칼럼(11) 역시 후술하는 상부 플레이트(40)에 관통하여 설치된 다음, 각각의 단부가 너트와 같은 결합부재에 의해 고정되며, 이에 의해 상부 플레이트(40)가 베이스 플레이트(10)로부터 일정 높이로 이격된 상태로 고정 유지된다.

베이스 플레이트(10)의 상면에는 후술하는 워크 플레이트(30)와의 사이에 얇은 공기 막을 형성함으로써 워크 플레이트(30)의 저면이 다른 물체와 접촉되지 않고 일정 간격만큼 이격됨으로써 부상된 상태가 유지되도록 하는 에어 베어링(20)이 설치된다. 그리고 에어 베어링(20)의 상면쪽에는 도 8에 도시된 바와 같이 무수한 개수의 미세 통공이 형성되고, 이들 통공을 통해 에어 베어링(20)에 공급된 고압의 압축공기가 분출되면서 그 압력에 의해 에어 베어링(20)의 상면과 후술하는 워크 플레이트(30)의 하부본체(31)의 저면 사이에 약 30∼50㎛의 미세한 이격공간(G)이 형성되면서 워크 플레이트(30)가 부상된 상태로 유지되고, 이에 의해 바닥으로부터의 진동이나 외력에 의한 영향이 배제되며, 그 결과 더욱 정확하고 정밀하게 베어링의 토크를 측정할 수 있게 된다.

에어 베어링(20)의 상부에 위치하면서 압축공기의 압력에 의해 에어 베어링(20)과 일정 간격만큼 이격되어 유지되는 워크 플레이트(30)는 도 6 및 도 7(a, b)에 도시된 바와 같이 에어 베어링(20)의 상부에 위치하는 하부본체(31)와, 하부본체(31)의 상면에 설치되며 피검체(1)의 내륜과 접촉되는 접촉판(32)과, 하부본체(31)와 접촉판(32)의 이탈을 방지하면서 복수 개의 지지대(33)에 의해 베이스 플레이트(10)에 고정되는 작업대(34)를 포함한다.

이때 접촉판(31)의 상면은 연마기에 의해 정밀하게 연마된 다음, 반광 크롬 도금 처리되는 것이 바람직한데, 이에 의해 피검체(1)의 내륜이 접촉판(31)의 상면에 균일하게 접촉될 수 있고, 또한 접촉판(31) 상에 피검체(1)를 하여 반복적으로 위치시켜 측정작업을 계속하더라도 접촉판(31)의 표면이 함몰되거나 손상되지 않으며, 그 결과 피검체(1)에 대한 토크 측정의 정확성이 그대로 유지될 수 있다.

그리고 워크 플레이트(30)의 측면에는 압축공기에 의해 동작하는 3개의 센터링 실린더(36)가 120°의 간격을 두고 설치되는데, 이러한 센터링 실린더(36)에 의해 워크 플레이트(30)에 위치하는 접촉판(31)의 중심(center)의 위치가 항상 일정하게 유지된다.

센터링 실린더(36)의 기능과 관련하여 더욱 상세히 설명하면, 베어링의 토크를 측정할 때에는 피검체(1)를 워크 플레이트(30)의 접촉판(32)에 위치시킨 다음, 후술하는 베어링 클램프(74)가 검사대상 베어링(피검체)의 외륜을 가압한 상태에서 회전시키게 되는데, 이때 베어링 클램프(74)의 중심이 베어링의 외륜의 중심에 위치되지 못하고 편심된 상태에서 베어링을 가압하게 되면 이에 의해 베어링의 외륜이 편하중을 받아 정상적으로 회전되지 못하고 진동이 발생되거나 비정상적으로 높은 토크가 발생될 수 있으며, 이 경우 토크 측정의 신뢰성을 담보할 수 없다.

이에 따라 본 발명에서는 워크 플레이트(30)의 측면을 따라 방사상으로 3개의 센터링 실린더(36)를 등간격으로 설치하여 이들 실린더(36)에 각각 설치된 피스톤의 인출 행정(stroke)에 의해 워크 플레이트(30) 상의 접촉판(31)의 중심이 항상 동일한 위치에 위치되도록 한 것이다. 이때 3개의 센터링 실린더(36)의 피스톤의 인출 행정에 대한 설정작업은 토크 측정기를 처음 동작시키기 전에 이루어지며, 필요한 경우 주기적으로 이루어질 수 있다.

한편, 작업대(34)는 레벨링 볼트로 각각 이루어진 복수 개의 지지대(33)에 의해 그 설치상태가 미세하게 조절되면서 수평으로 설치되고, 접촉판(31)의 상부 측면에는 도 4에 도시된 바와 같이 근접센서(35)가 설치되는데, 이러한 근접센서(35)는 컨베이어 벨트(도시하지 않음)나 작업자 등에 의해 공급되는 피검체(1)가 접촉판(32) 상에 놓여있는지 여부를 검출하여 그 결과를 제어기에 송신하며, 이에 의해 측정 작업의 다음 절차가 진행될 수 있다.

복수 개의 칼럼(11)에 의해 베이스 플레이트(10)와 일정 간격 이격된 상태로 베이스 플레이트(10)의 상부에 설치되는 상부 플레이트(40)는, 도 5에 도시된 바와 같이 평판 형상으로 이루어지고, 그 상면에는 후술하는 에어 실린더(60)가 설치된다.

워크 플레이트(30)와 상부 플레이트(40) 사이에 설치되며, 칼럼(11)에 고정 설치되는 하부 플레이트(50)에는, 상하로 관통되는 관통공(도면부호 없음)이 형성되고, 이 관통공을 통해 후술하는 구동유닛(70)의 메인샤프트(72)가 하향 설치된다.

그리고 하부 플레이트(50)의 상면에는 도 9에 도시된 바와 같이 역"ㄴ"자 형상의 고정 브래킷(53)이 설치되고, 이 고정 브래킷(53)의 상부와 하부에는 각각 근접센서(51, 52)가 설치되는데, 이러한 근접센서(51, 52)를 통해 후술하는 구동유닛(70)의 승강 플레이트(71)의 승하강 동작이 검출된다.

그리고 하부 플레이트(50)의 상부에는 구동유닛(70)이 설치되는데, 이 구동유닛(70)의 내부에는 상하 방향으로 승강 동작되는 메인샤프트(72)가 구비되어 구동유닛(70)과 함께 하부 플레이트(50)를 기준으로 승하강 동작한다.

상부 플레이트(40)의 상면에 설치되는 에어 실린더(60)에는, 도 5에 도시된 바와 같이 연결로드(61)가 관통공(도면부호 없음)을 통해 상부 플레이트(40)를 관통하여 베이스 플레이트(10)를 향해 인입출 동작하도록 하향 설치되고, 이러한 에어 실린더(60)에는 압축공기가 제어기의 제어에 의해 조절되어 공급됨으로써 연결로드(61)의 인입출 동작이 정확하게 제어된다.

그리고 에어 실린더(60)의 상부에는 축 하중측정용 로드셀(62)이 연결로드(61)와 연결되어 설치되는데, 이 축 하중측정용 로드셀(62)은 에어 실린더(60)의 연결로드(61)가 하강함으로써 후술하는 베어링 클램프(74)가 피검체(1)를 가압할 때 베어링 클램프(74)에 가해지는 반력을 측정함으로써 피검체(1)에 가해지는 축 하중을 측정한다.

하부 플레이트(50)의 상부에 설치되어 승하강 동작되면서 피검체(1)를 외륜에 접촉하여 외륜을 회전 동작시키는 구동유닛(70)은, 도 9 및 도 10(a, b)에 도시된 바와 같이 상부 플레이트(40)와 하부 플레이트(50) 사이에 설치되며 가이드 샤프트(71A)를 따라 승강 동작되는 승강 플레이트(71)와; 승강 플레이트(71)에 설치되며 상단은 에어 실린더(60)의 연결로드(61)와 연결되고, 하단은 상부 플레이트(50)를 관통 설치되는 메인샤프트(72)와; 승강 플레이트(71)에 설치되어 메인샤프트(72)를 회전 동작시키는 서보모터(73) 및; 메인샤프트(72)의 하단에 설치되며 피검체(1)의 외륜을 클램핑하는 베어링 클램프(74)로 이루어진다.

그리고 메인샤프트(72)는 제1,2샤프트(72', 72")가 상하로 조립된 형태로 실시될 수 있는데, 이때 제1샤프트(72')의 상단은 에어 실린더(60)의 연결로드(61)와 결합되고, 하단은 제2샤프트(72")와 결합되며, 이때 제2샤프트(72")의 상부 쪽에는 제2샤프트(72")가 타이밍벨트(77)에 의해 서보모터(73)와 연결될 수 있도록 벨트풀리(75)가 결합되며, 제2샤프트(72")의 하단에는 베어링 클램프(74)가 결합된다.

또한 제1,2샤프트(72', 72")는 이들의 외주면을 감싸는 외부하우징(72A, 72B, 72C)에 의해 외부로 노출되지 않도록 설치되며, 이때 외부하우징(72A, 72B, 72C)과 제1,2샤프트(72', 72") 사이에는 복수 개의 베어링(B)이 설치되어 제1,2샤프트(72', 72")가 원활하게 회전 동작되면서도 안정적으로 지지되도록 구성된다.

그리고 상대적으로 상부 쪽에 위치하는 외부하우징(72A)에는 그 둘레를 따라 플랜지가 형성되어 외부하우징(72A)이 상부 플레이트(40)의 저면에 고정 설치되고, 승강 플레이트(71)의 저면에 위치하는 또 다른 외부하우징(72C)은 승강 플레이트(71)를 관통하여 하부에서 상부로 돌출되도록 설치되는 복수 개의 체결부재에 의해 승강 플레이트(71)에 고정 설치된다.

상기와 같은 구조에 의해 에어 실린더(60)의 연결로드(61)의 인입출 동작되면, 이에 연동되어 구동유닛(70)의 메인샤프트(72)가 승강 동작되면서 아울러 승강 플레이트(71)도 함께 승강 동작되고, 승강 플레이트(71)가 승강 동작됨에 따라 서보모터(73)와 벨트풀리(75, 76) 및 타이밍벨트(77)도 함께 승강 동작되므로 메인샤프트(72)는 에어 실린더(60)의 승강 동작과 별도로 서보모터(73)에 의해 회전 동작에 의해 설정된 회전 속도로 정해진 회전량만큼 회전 동작된다.

그리고 메인샤프트(72)의 하단에 장착된 베어링 클램프(74)에는 피검체(1)의 외륜(1B)이 접촉 고정되는데, 이때 제어기의 제어에 의해 에어 실린더(60)의 연결로드(61)가 하강하면 베어링 클램프(74)가 피검체(1)의 외륜(1B)을 고정시킴과 동시에 내륜(1A)은 워크 플레이트(30)의 접촉판(32)에 의해 견고하게 지지되고, 이 상태에서 서보모터(73)가 회전 동작되면 이와 연결된 메인샤프트(72)의 회전 동작에 의해 베어링 클램프(74)가 회전 동작되면서 피검체(1)의 외륜(1B)이 강제 회전되고, 이에 의해 접촉판(32) 상에 위치하는 내륜(1A)에는 토크가 발생되며, 이때 발생된 토크의 크기가 허용크기 이상인 경우, 예를 들면 베어링을 구성하는 롤러나 레테이너 등이 손상되어 있거나 또는 롤러 사이에 가공칩 등의 이물질 등이 존재하여 이상 크기의 토크가 발생되는 경우에는 불량품으로 판정된다.

이때 내륜(1A)에 발생된 토크의 크기는 토크측정용 로드셀(80)에 의해 측정되는데, 이를 위해 본 발명의 토크측정용 로드셀(80)은 그 일단은 베이스 플레이트(10)의 측면에 고정되고, 타단은 워크 플레이트(30)의 측면에 고정되어 수직방향으로 설치되며, 이러한 로드셀(80)은 180°만큼 서로 이격되어 서로 마주보는 형태로 한 쌍이 구비되며, 이러한 구성에 의해 한 개의 토크측정용 로드셀(80)은 피검체(1)가 정회전력을 받을 때 발생되는 토크를 측정하고, 이와 반대방향에 위치하는 또 다른 토크측정용 로드셀(80)은 피검체(1)가 역회전력을 받을 때 발생되는 토크를 측정하게 되며, 이를 위해 서보모터(73)는 제어기의 제어에 의해 정회전(시계방향) 또는 역회전(반시계방향)으로 회전되도록 구동된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 그 상면에 피검체(1)가 놓이는 워크 플레이트(30)가 에어 베어링(20)에 의해 다른 부품과 접촉되지 않고 일정 간격만큼 부상된 상태로 유지되기 때문에 피검체(1)에 의해 발생된 토크는 토크측정용 로드셀(80)에만 그대로 전달되게 되며, 따라서 토크를 더욱 정확하게 측정할 수 있는 동시에 토크 측정값에 대한 신뢰도도 향상된다.

그리고 축 하중측정용 로드셀(62)과 토크측정용 로드셀(80)로부터 측정된 측정 데이터의 수신과, 에어 베어링(20)과 에어 실린더(60) 및 구동유닛(70) 등의 구성부품의 동작은 제어기의 제어에 의해 이루어지는데, 이러한 제어기는 별도로 설치되거나 베이스 플레이트(10) 또는 상부플레이트(40) 상에 설치될 수 있으며, 이때 제어기에는 디스플레이가 연결되어 측정된 하중과 토크 등을 출력할 수 있도록 함으로써 사용자가 측정과정을 가시적으로 모니터링할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 에어 베어링의 작용에 의해 측정기와 물리적으로 이격된 상태에서 테이퍼 롤러 베어링에 의해 발생되는 토크를 측정하기 때문에 측정 작업이 외부의 영향을 받지 않아 토크를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

1: 피검체 1A: 내륜
1B: 외륜 1C: 롤러
1D: 리테이너 10: 베이스 플레이트
11: 칼럼 12: 지지판
20: 에어 베어링 30: 워크 플레이트
31: 하부본체 32: 접촉판
33: 지지대 34: 작업대
35: 근접센서 40: 상부 플레이트
50: 하부 플레이트 51, 52: 근접센서
53: 고정브래킷 54: 고정하우징
60: 에어 실린더 61: 연결로드
62: 축 하중측정용 로드셀 70: 구동유닛
71: 승강 플레이트 71A: 가이드 샤프트
72: 메인샤프트 72': 제1샤프트
72": 제2샤프트 73: 서보모터
74: 베어링 클램프 75, 76: 벨트풀리
77: 타이밍벨트 80: 토크측정용 로드셀
G: 이격공간 B: 베어링

Claims

테이퍼 롤러 베어링의 회전 토크를 측정하는 토크 측정기에 있어서,
수평으로 설치되는 베이스 플레이트(10)와;
상기 베이스 플레이트(10)에 수직으로 결합되는 복수 개의 칼럼(11)과;
상기 베이스 플레이트(10)의 상면에 고정 설치되는 에어 베어링(20)과;
상기 에어 베어링(20)의 작용에 의해 상기 에어 베어링(20)의 상부로부터 일정 간격만큼 이격된 상태로 유지되는 워크 플레이트(30)와;
상기 베이스 플레이트(10)에 결합된 복수 개의 칼럼(11)에 결합되며, 상기 베이스 플레이트(10)와 이격되어 설치되는 상부 플레이트(40)와;
상기 워크 플레이트(30)와 상기 상부 플레이트(40) 사이에 설치되는 하부 플레이트(50)와;
상기 상부 플레이트(40)에 설치되며, 연결로드(61)가 구비되는 에어 실린더(60)와;
상기 연결로드(61)의 인입출 동작에 연동되어 승강 동작되며, 하강시 상기 베어링의 외륜과 접촉하여 상기 외륜을 회전 동작시키는 구동유닛(70)과;
상기 베이스 플레이트(10)와 상기 워크 플레이트(30) 사이에 설치되며, 상기 구동유닛(70)의 회전 동작에 의해 상기 베어링에 의해 발생되는 회전 토크를 측정하는 토크측정용 로드셀(80) 및;
상기 토크측정용 로드셀(80)로부터의 측정 데이터를 수신하고, 상기 에어 베어링(20)과 에어 실린더(60) 및 구동유닛(70)을 제어하는 제어기로 이루어지고,
상기 워크 플레이트(30)의 측면에는 압축공기에 의해 동작하는 3개의 센터링 실린더(36)가 120°의 간격을 두고 설치되며,
상기 워크 플레이트(30)의 상면에는 연마기에 의해 정밀하게 연마된 다음, 크롬으로 도금 처리된 접촉판(32)이 설치되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 에어 실린더(60)의 상부에는 상기 연결로드(61)와 연결되어 상기 에어 실린더(60)의 작동에 의해 상기 베어링에 가해지는 하중을 측정하는 축 하중측정용 로드셀(62)이 구비되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 구동유닛(70)은, 상기 상부 플레이트(40)와 상기 하부 플레이트(50) 사이에 설치되며 가이드 샤프트(71A)를 따라 승강 동작되는 승강 플레이트(71)와;
상기 승강 플레이트(71)에 설치되며, 상단은 상기 연결로드(61)와 연결되고 하단은 상기 상부 플레이트(50)와 결합되는 메인샤프트(72)와;
상기 승강 플레이트(71)에 설치되어 상기 메인샤프트(72)를 회전 동작시키는 서보모터(73) 및;
상기 메인샤프트(72)의 하단에 설치되어 상기 베어링의 외륜과 선택적으로 접촉되는 베어링 클램프(74)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기.
청구항 5에 있어서,
상기 메인샤프트(72)와 상기 서보모터(73)에는 각각 벨트풀리(75, 76)가 설치되고, 상기 메인샤프트(72)는 상기 벨트풀리(75, 76)를 연결하는 타이밍벨트(77)에 의해 회전 동작하는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링 토크 측정기.