KR101487843B1 - Torque sensor - Google Patents

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KR101487843B1
KR101487843B1 KR20140063523A KR20140063523A KR101487843B1 KR 101487843 B1 KR101487843 B1 KR 101487843B1 KR 20140063523 A KR20140063523 A KR 20140063523A KR 20140063523 A KR20140063523 A KR 20140063523A KR 101487843 B1 KR101487843 B1 KR 101487843B1
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torque
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rotating
capacitor
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KR20140063523A
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최혁렬
김의겸
구자춘
이동혁
문형필
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is a torque measuring sensor which has a simple structure and is capable of precisely measuring torque. The torque measuring sensor according to the present invention comprises a first rotary body having a ring type elastic module having an opening part on one side, a first rotary axis formed in an axial direction of the elastic module, a fixated module formed to be extended from one end of the opening part of the elastic module to the first rotary axis and a separation module extended from the other end of the opening part of the elastic module and formed to be separated from the fixated module; a second rotary body coupled to one side of the first rotary body to perform a rotational operation by torque; a torque transmission part transmitting the torque applied to the second rotary body to the separation module of the first rotary body; and a torque measuring part having a condenser changing a capacity according to a size of the opening part of the first rotary body, a power module applying power to the condenser and a calculation module measuring the capacity of the condenser to which the power is applied and calculating torque applied to the second rotary body using the measured capacity, thereby precisely measuring torque caused by an external force.

Description

토크 측정센서{TORQUE SENSOR}Torque measurement sensor {TORQUE SENSOR}

본 발명은 토크 측정센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 외력에 따른 정전용량의 변화를 이용하여 토크를 측정할 수 있는 토크 측정센서에 관한 것이다.The present invention relates to a torque measurement sensor. And more particularly, to a torque measuring sensor capable of measuring a torque using a change in capacitance due to an external force.

산업 현장에서 로봇을 이용한 작업을 하는데 있어서 상기 로봇의 정밀한 동작을 위해서는 로봇에 가해지는 외력을 정확하게 측정하고 이에 따라 로봇을 제어할 필요가 있다.In order to precisely operate the robot in the industrial field using the robot, it is necessary to accurately measure the external force applied to the robot and control the robot accordingly.

따라서, 로봇에 가해지는 외력 즉, 힘 또는 토크를 측정하기 위하여 다양한 센서들이 제안되고 있으며, 현재 일반적으로 사용되고 있는 센서로는 스트레인 게이지를 이용한 센서, 광섬유를 이용한 센서 및 정전용량을 이용한 센서 등이 있다.Accordingly, various sensors have been proposed to measure the external force, i.e., force or torque, applied to the robot. Sensors using strain gauges, sensors using optical fibers, and sensors using capacitances are currently commonly used as sensors .

상기 센서 중 현재 산업 분야에서 가장 많이 사용되는 장치는 스트레인 게이지를 이용한 센서로서, 로봇의 관절과 같은 곳에 구조물을 장착하고 외력이 가해짐에 따라 변화되는 구조물을 스트레인 게이지를 이용해 측정하여 상기 구조물의 변화량에 따라 힘과 토크를 계산하는 방식을 사용한다.Among the above sensors, a device most commonly used in the industry is a strain gauge sensor. The structure is mounted on the joint such as a robot, and a structure that changes as an external force is applied is measured using a strain gauge, To calculate force and torque.

하지만, 상기와 같은 스트레인 게이지를 이용한 센서는 그 구조의 복잡성과 스트레인 게이지 장착의 어려움 등에 따라 소형화하기 어려운 문제점이 있었으며 가격이 매우 높은 문제점도 있었다.However, the sensor using the strain gauge as described above is miniaturized due to its complicated structure and difficulty in mounting the strain gauge There were difficult problems and very high prices.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 정전용량을 이용한 토크 측정 센서가 제안되었지만, 정전용량을 이용하여 토크를 측정할 수 있는 최적화된 구조가 제시되지 않아 널리 사용되지 못하고 있다.
Therefore, although a torque sensor using capacitance has been proposed to solve the above problems, an optimized structure capable of measuring torque using capacitance has not been proposed and is not widely used.

한국공개특허 제10-2013-0061902호(2013년 06월 12일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2013-0061902 (published on June 12, 2013) 한국공개특허 제10-2010-0105015호(2010년 09월 29일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2010-0105015 (published on September 29, 2010)

본 발명의 목적은 정전 용량을 이용한 토크 측정센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a torque measuring sensor using capacitance.

본 발명의 다른 목적은 토크를 정밀하게 측정할 수 있으며 구조가 간단한 토크 측정센서를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a torque measuring sensor which can accurately measure torque and is simple in structure.

상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명에 따른 토크 측정센서는 일측에 개구부가 형성된 링 형태의 탄성모듈, 상기 탄성모듈의 축 방향으로 형성된 제1 회전축, 상기 탄성모듈의 개구부 일단에서 상기 제1 회전축까지 연장되도록 형성된 고정모듈 및 상기 탄성모듈의 개구부 타단으로부터 연장되어 상기 고정모듈로부터 이격되어 형성된 이격모듈로 구성된 제1 회전체, 상기 제1 회전축의 일측에 결합되어 토크에 의해 회전 동작을 하는 제2 회전체, 상기 제2 회전체에 가해진 토크를 상기 제1 회전체의 이격모듈로 전달하는 토크 전달부 및 상기 제1 회전체의 개구부 크기에 따라 정전 용량이 변하는 콘덴서, 상기 콘덴서에 전원을 인가하는 전원모듈 및 상기 전원이 인가된 콘덴서의 정전 용량을 측정하고 이를 이용하여 제2 회전체에 가해진 토크를 계산하는 계산모듈로 구성된 토크 측정부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the torque measuring sensor according to the present invention comprises a ring-shaped elastic module having an opening at one side thereof, a first rotating shaft formed in the axial direction of the elastic module, A first rotating body extending from the other end of the opening of the elastic module and spaced apart from the fixed module, a first rotating body coupled to one side of the first rotating shaft and rotating by a torque, A torque transmitting portion for transmitting the torque applied to the second rotating body to the first rotating body, a torque transmitting portion for transmitting the torque applied to the second rotating body to the first rotating body, a torque transmitting portion for transmitting the torque to the second rotating body, And the capacitance of the capacitor to which the power is applied is measured and the torque applied to the second rotating body By comprising a torque measurement consisting of a calculation module for calculating characterized in that formed.

또한, 상기 이격모듈과 상기 고정모듈은 서로 마주보는 면이 평행하게 형성된 것을 특징으로 한다.Further, the separation module and the fixing module are formed such that their facing surfaces are parallel to each other.

또한, 상기 콘덴서는 상기 고정모듈과 상기 이격모듈이 서로 마주보는 면에 각각 형성된 전극들로 구성된 것을 특징으로 한다.The capacitor may be formed of electrodes formed on the surfaces of the fixed module and the spacing module facing each other.

또한, 상기 콘덴서는 상기 고정모듈과 상기 이격모듈이 서로 마주보는 면 중 일면은 전극을 형성하고 타면은 그라운드와 연결되도록 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the condenser is configured such that one surface of the surface where the fixed module and the separation module face each other forms an electrode, and the other surface is connected to the ground.

또한, 상기 콘덴서는 상기 개구부에 충진되는 유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The capacitor may further include a dielectric material filled in the opening.

또한, 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전체 사이에 결합되는 베어링을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include a bearing coupled between the first rotating shaft and the second rotating body.

또한, 상기 제2 회전체로부터 돌출되도록 형성되며, 외부로부터 토크를 받아 이를 제2 회전체로 전달하는 제2 회전축이 형성된 것을 특징으로 한다.A second rotation shaft is formed to protrude from the second rotation body and receives torque from the outside and transmits the torque to the second rotation body.

또한, 상기 토크 전달부는 제1 회전체의 이격모듈에 형성되되 제1 회전축과 수평하게 형성된 홀인 제1 회전체홀, 제2 회전체에 형성되되 상기 제1 회전홀과 대응되는 위치에 형성된 홀인 제2 회전체홀 및 상기 제1 회전체홀과 제2 회전체홀을 연결하도록 형성되어 상기 제2 회전체에 가해진 토크를 상기 제1 회전체의 이격모듈로 전달하는 연결체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The torque transmitting portion may include a first rotating hole formed in the spacing module of the first rotating body and horizontally formed with the first rotating shaft, a hole formed in the second rotating body so as to correspond to the first rotating hole, And a connecting body formed to connect the first rotating hole and the second rotating hole to transmit the torque applied to the second rotating body to the separating module of the first rotating body. .

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 개구부가 형성된 제1 회전체에 콘덴서를 형성하고 토크에 의한 상기 콘덴서의 정전용량 변화를 측정함으로써, 구조가 간단하고 토크를 정밀하게 측정할 수 있는 토크 측정센서가 제공된다.
As described above, according to the present invention, there is provided a torque measuring sensor which is simple in structure and capable of accurately measuring torque by forming a capacitor in a first rotating body having an opening formed thereon and measuring a capacitance change of the capacitor by torque / RTI >

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 제1 회전체의 평면도이다.
도 4는 제1 회전체의 동작 예를 보여주는 평면도이다.
도 5는 제1 회전체의 다른 동작 예를 보여주는 평면도이다.1 is a perspective view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of the first rotating body.
4 is a plan view showing an operation example of the first rotating body.
5 is a plan view showing another operation example of the first rotating body.

본 발명은 토크 측정센서에 관한 것으로 도 1 내지 도 5를 참고로 본 발명에 따른 장치를 상세히 설명하기로 한다.The present invention relates to a torque measuring sensor, and an apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 사시도이고 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 분해 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of an apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1, 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 제1 회전체(100), 제2 회전체(200), 토크 전달부(300) 및 토크 측정부(400)를 포함하여 이루어진다.1 and 2, an apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first rotating body 100, a second rotating body 200, a torque transmitting portion 300, and a torque measuring portion 400 .

제1 회전체(100)는 외부에서 가해진 토크를 측정하는 장치로서, 제1 회전체의 평면도인 도 3을 참조하여 더욱 자세히 설명하기로 한다.The first rotating body 100 is an apparatus for measuring a torque applied from the outside, and will be described in more detail with reference to FIG. 3, which is a plan view of the first rotating body.

제1 회전체(100)는 도 3에 도시된 것과 같이 탄성모듈(110), 제1 회전축(120), 고정모듈(130) 및 이격모듈(140)을 포함하여 구성된다.The first rotating body 100 includes an elastic module 110, a first rotating shaft 120, a fixing module 130, and a separation module 140 as shown in FIG.

탄성모듈(110)은 일측에 개구부(P)가 형성된 링 형태의 탄성체로서, 측정하고자 하는 토크의 세기 범위에 따라 탄성모듈의 탄성을 조절할 수 있다. The elastic module 110 is a ring-shaped elastic body having an opening P formed at one side thereof, and can adjust the elasticity of the elastic module according to the intensity range of the torque to be measured.

더욱 상세히 설명하면 측정하고자 하는 토크의 세기가 강할수록 상기 탄성모듈의 탄성력을 크게 하고 토크의 세기가 약할수록 탄성모듈의 탄성력을 낮추어 탄성모듈의 작은 변화로도 토크를 측정할 수 있도록 함으로써, 탄성모듈의 크기를 줄일 수 있으며 그에 따라 로봇의 손가락 관절과 같은 협소한 곳에 장착할 수 있다.More specifically, the elasticity of the elastic module is increased as the intensity of the torque to be measured is increased, and the elasticity of the elastic module is lowered as the torque is weaker. Thus, And thus it can be mounted in a narrow place such as a finger joint of a robot.

제1 회전축(120)은 상기 탄성모듈(110)의 회전축 방향으로 형성되어 후술할 제2 회전체(200)를 결합하는 장치이다.The first rotating shaft 120 is formed in the direction of the rotation axis of the elastic module 110 and is a device for coupling the second rotating body 200 to be described later.

고정모듈(130)은 상기 탄성모듈(110)의 개구부(P)가 형성된 일단에서 상기 제1 회전축(120)까지 연장되어 형성된 장치로서, 상기 탄성모듈의 일단을 상기 제1 회전축과 고정하는 역할을 한다.The fixing module 130 is formed to extend from one end of the elastic module 110 to the first rotating shaft 120 and has a function of fixing one end of the elastic module to the first rotating shaft do.

이격모듈(140)은 상기 탄성모듈(110)의 개구부(P)가 형성된 타단으로부터 연장되되 상기 고정모듈(130)과 이격되게 형성된 장치로서, 후술할 토크 전달부(300)로부터 토크를 전달받으면 상기 탄성모듈(110)의 타단을 이동시켜 개구부(P)의 간격을 변화시키는 장치이다.The separation module 140 is formed to extend from the other end where the opening P of the elastic module 110 is formed and spaced apart from the fixing module 130. When the torque is transmitted from the torque transmission unit 300, And the other end of the elastic module 110 is moved to change the interval of the openings P. [

상기 이격모듈(140)은 토크를 전달받아 이동하였을 때 상기 고정모듈(130)과 접촉되지 않도록 충분히 이격되어야 하며, 이를 위하여 도 3에 도시된 것과 같이 고정모듈(130)과 이격모듈(140)은 서로 마주보는 면이 평행하게 형성될 수 있다.3, the fixing module 130 and the separation module 140 may be spaced apart from each other such that the separation module 140 does not contact the fixing module 130 when the torque is transmitted. The surfaces facing each other can be formed in parallel.

제2 회전체(200)는 상기 제1 회전체(100)의 제1 회전축(120)에 결합되는 원판형태의 장치로서 외력에 의한 토크를 전달받는 장치이다. The second rotating body 200 is a disk-shaped device coupled to the first rotating shaft 120 of the first rotating body 100, and receives a torque due to an external force.

이때, 상기 제2 회전체(200)는 도 2에 도시된 것과 같이 상기 제1 회전축(120)과 결합되는 곳에 베어링(210)을 형성함으로써, 외력에 의한 토크를 전달 받아 상기 제1 회전축(120)을 중심으로 회전동작을 하는데 있어서 상기 제1 회전축과의 마찰을 최소화할 수도 있다.2, the second rotating body 200 includes a bearing 210 which is coupled with the first rotating shaft 120 to receive a torque due to an external force, The friction with the first rotary shaft may be minimized.

또한, 상기 제2 회전체(200)는 상기 토크를 전달받기 위하여 상기 제2 회전체로부터 돌출되도록 형성되며, 외부로부터 토크를 받아 이를 제2 회전체로 전달하는 제2 회전축(220)을 형성하고 이를 토크를 측정하고자 하는 장치에 연결하여 손실 없이 토크를 전달받을 수 있다.The second rotating body 200 is formed to protrude from the second rotating body to receive the torque. The second rotating body 220 forms a second rotating shaft 220 receiving torque from the outside and transmitting the torque to the second rotating body This can be connected to the device to be measured for torque, so that torque can be delivered without loss.

토크 전달부(300)는 상기 제2 회전체(200)의 토크를 상기 제1 회전체(100)의 이격모듈(140)로 전달하는 장치로서, 제1 회전체홀(310), 제2 회전체홀(320) 및 연결체(330)로 구성된다.The torque transmitting unit 300 is a device for transmitting the torque of the second rotating body 200 to the separating module 140 of the first rotating body 100. The torque transmitting unit 300 includes a first rotating hole 310, An entire hole 320 and a connecting body 330.

도 2에 도시된 것과 같이 제1 회전체홀(310) 및 제2 회전체홀은 각각 이격모듈(140)과 제2 회전체(200)를 관통하는 홀이며, 연결체(330)는 상기 제1 회전체홀(310)과 제2 회전체홀(320)을 연결하도록 형성된 장치이다.As shown in FIG. 2, the first rotating hole 310 and the second rotating hole are holes that pass through the separation module 140 and the second rotating body 200, respectively, And is configured to connect the first full hole 310 and the second full hole 320 together.

도 2에서 상기 연결체(330)는 볼트 및 상기 볼트가 제1 회전체홀(310)과 제2 회전체홀(320)에서 탈거되는 것을 방지하는 너트가 결합 된 형태로 도시하였지만, 제2 회전체(200)에 가해진 토크를 이격모듈(140)로 전달할 수 있는 다른 형태의 토크 전달부(300)를 구성할 수 있다면 대체하여도 무방하다.In FIG. 2, the coupling member 330 has a bolt and a nut coupled to prevent the bolt from being detached from the first rotary hole 310 and the second rotary hole 320. However, It is also possible to replace the torque transmitting portion 300 with another type of torque transmitting portion 300 capable of transmitting the torque applied to the entire body 200 to the separating module 140.

상기와 같은 토크 전달부(300)의 구성에 의하여 제2 회전체(200)가 외력에 의한 토크를 전달받아 회전 운동을 하면, 상기 제2 회전체홀(320)에 삽입된 연결체(330)도 함께 회전 운동을 하면서 토크를 제1 회전체홀(310)이 형성된 이격모듈(140)에 전달하고, 그에 따라 이격모듈(140)도 회전 운동을 하면서 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 개구부(P)의 간격을 변화시키게 된다.When the second rotating body 200 receives the torque due to the external force and rotates by the torque transmitting portion 300, the connecting body 330 inserted in the second rotating hole 320 is rotated, And the torque is transmitted to the separation module 140 having the first full hole 310 while the rotary module 140 is rotating. Thus, as shown in FIGS. 4 and 5, (P) of the liquid.

토크 측정부(400)는 상기 이격모듈(140)이 전달받은 토크를 측정하는 장치로서, 콘덴서(410), 전원모듈(미도시) 및 계산모듈(미도시)로 구성된다.The torque measuring unit 400 includes a capacitor 410, a power module (not shown), and a calculation module (not shown). The torque measuring unit 400 measures the torque transmitted from the separation module 140.

콘덴서(410)는 상기 개구부(P)의 간격에 따라 정전용량이 변화되는 장치로서 도 3에 도시된 것과 같이 제1 회전체(100)의 고정모듈(130)과 이격모듈(140)이 서로 마주보는 면에 각각 형성된 두 개의 전극(411,412)으로 구성되며, 전원모듈로부터 전원을 공급받으면 정전용량을 형성하게 된다. The condenser 410 is a device in which the capacitance is changed in accordance with the interval between the openings P and the fixing module 130 of the first rotating body 100 and the separation module 140 of the first rotating body 100 face each other And two electrodes 411 and 412 respectively formed on the viewing surface. When the power is supplied from the power module, a capacitance is formed.

물론, 상기 두 개의 전극은 정전용량을 형성하기 위하여 고정모듈(130) 및 이격모듈(140)로부터 절연되어야 한다.Of course, the two electrodes must be isolated from the fixing module 130 and the spacing module 140 to form a capacitance.

또한, 상기 콘덴서(410)는 고정모듈(130) 또는 이격모듈(140) 중 하나의 일측면에는 전극을 형성하고 다른 일측면은 그라운드에 연결하는 구성으로 형성할 수도 있으며, 이러한 콘덴서를 형성하기 위한 변형 예는 당업자가 용이하게 변경 및 적용할 수 있다.In addition, the capacitor 410 may be formed by forming an electrode on one side of one of the fixing module 130 or the separation module 140 and connecting the other side to the ground. Modifications can be readily modified and adapted by those skilled in the art.

그리고, 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 상기 두 개의 전극이 형성되어 있는 개구부(P)는 상기 연결체(330)로부터 토크를 전달받은 이격모듈(140)의 회전운동에 따라 간격이 좁아지거나 넓어지게 되며, 그에 따라 상기 두 개의 전극(411,412)사이의 거리가 변하게 되면서 콘덴서(410)의 정전용량 또한 변하게 된다.4 and 5, the opening P in which the two electrodes are formed is narrowed in accordance with the rotational movement of the separation module 140 which receives the torque from the coupling body 330 So that the distance between the two electrodes 411 and 412 is changed, and the capacitance of the capacitor 410 is also changed.

이때, 상기 두 개의 전극(411, 412) 사이에 탄성이 있는 유전체를 충진하여 외부의 이물질이 개구부(P)로 내부로 침투하는 것을 막으면서 콘덴서를 형성할 수도 있지만, 상기 토크에 의한 이격모듈(140)의 회전이 상기 유전체의 탄성력에 의해 방해받을 수 있으므로 현장에 따라 선택적으로 상기 두 개의 전극(411, 412) 사이에 유전체를 충진할 수도 있다. At this time, a dielectric material may be filled between the two electrodes 411 and 412 so as to prevent external foreign substances from penetrating into the opening P, but the capacitor may be formed by the torque. 140 may be interrupted by the elastic force of the dielectric, the dielectric may be selectively filled between the two electrodes 411, 412 according to the field.

계산모듈은 상기 콘덴서(410)의 정전용량 변화를 이용하여 상기 제2 회전체(200)에 가해진 토크를 계산하는 장치이다. 이를 위하여 상기 계산모듈은 상기 콘덴서(410)의 정전용량을 측정하며, 상기 측정된 정전용량 값을 미리 저장된 정전용량에 따른 토크 값 테이블에 대입함으로써 상기 제2 회전체(200)에 가해진 토크를 구할 수 있다.The calculation module calculates a torque applied to the second rotating body 200 by using a change in capacitance of the condenser 410. To this end, the calculation module measures a capacitance of the capacitor 410, and substitutes the measured capacitance value into a torque value table according to the stored capacitance to obtain a torque applied to the second rotating body 200 .

또한, 상기 계산모듈은 상기 콘덴서의 정전용량 값을 이용하여 외력을 도출할 수 있는 계산식을 미리 저장함으로써, 상기 측정된 정전용량 값을 상기 계산식에 대입하여 외력을 도출할 수도 있다.
In addition, the calculation module may previously calculate a calculation formula that can derive an external force using the capacitance value of the capacitor, and may derive an external force by substituting the measured capacitance value into the calculation formula.

이와 같이 본원발명에 따른 토크 측정센서는 개구부가 형성된 제1 회전체에 콘덴서를 형성하고 토크에 의해 발생하는 상기 콘덴서의 정전용량 변화를 측정함으로써, 구조가 간단하고 토크를 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
As described above, the torque measuring sensor according to the present invention has a structure in which the capacitor is formed in the first rotating body having the opening and the change in the capacitance of the capacitor caused by the torque is measured, .

지금까지 본 발명에 따른 토크 측정센서를 첨부된 도면을 참조로 구체적인 실시예로 한정되게 설명하였으나 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 첨부된 특허청구범위에서 청구된 발명의 사상 및 그 영역을 이탈하지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
Although the torque measuring sensor according to the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It should be understood that various changes and modifications may be made.

100 : 제1 회전체 110 : 탄성모듈
120 : 제1 회전축 130 : 고정모듈
140 : 이격모듈 200 : 제2 회전체
210 : 베어링 220 : 제2 회전축
300 : 토크 전달부 310 : 제1 회전체홀
320 : 제2 회전체홀 330 : 연결체
400 : 토크 측정부 410 : 콘덴서
411, 412 : 전극100: first full body 110: elastic module
120: first rotating shaft 130: fixed module
140: separation module 200: second whole
210: bearing 220: second rotating shaft
300: torque transmitting portion 310: first full hole
320: second full hole 330: connecting body
400: torque measuring unit 410: condenser
411 and 412:

Claims (8)

일측에 개구부가 형성된 링 형태의 탄성모듈, 상기 탄성모듈의 축 방향으로 형성된 제1 회전축, 상기 탄성모듈의 개구부 일단에서 상기 제1 회전축까지 연장되도록 형성된 고정모듈 및 상기 탄성모듈의 개구부 타단으로부터 연장되어 상기 고정모듈로부터 이격되어 형성된 이격모듈로 구성된 제1 회전체;
상기 제1 회전축의 일측에 결합되어 토크에 의해 회전 동작을 하는 제2 회전체;
상기 제2 회전체에 가해진 토크를 상기 제1 회전체의 이격모듈로 전달하는 토크 전달부; 및
상기 제1 회전체의 개구부 크기에 따라 정전 용량이 변하는 콘덴서, 상기 콘덴서에 전원을 인가하는 전원모듈 및 상기 전원이 인가된 콘덴서의 정전 용량을 측정하고 이를 이용하여 제2 회전체에 가해진 토크를 계산하는 계산모듈로 구성된 토크 측정부;
를 포함하여 이루어지는 토크 측정센서.
A fixing module formed to extend from the one end of the opening of the elastic module to the first rotary shaft, and a fixing module formed to extend from the other end of the opening of the elastic module, A first rotating body formed of a spacing module formed apart from the fixed module;
A second rotating body coupled to one side of the first rotating shaft and rotating by a torque;
A torque transmitting portion for transmitting a torque applied to the second rotating body to a separation module of the first rotating body; And
A power module that applies power to the capacitor and a capacitance of the capacitor to which the power is applied and measures a torque applied to the second rotating body by using the capacitance of the capacitor. A torque measuring unit configured as a calculation module for calculating a torque;
And a torque sensor.
제1 항에 있어서,
상기 이격모듈과 상기 고정모듈은 서로 마주보는 면이 평행하게 형성된 토크 측정센서.
The method according to claim 1,
Wherein the spacing module and the fixing module are formed so that their facing surfaces are parallel to each other.
제1항에 있어서,
상기 콘덴서는 상기 고정모듈과 상기 이격모듈이 서로 마주보는 면에 각각 형성된 전극들로 구성된 토크 측정센서.
The method according to claim 1,
Wherein the capacitor comprises electrodes formed on the surfaces of the fixed module and the spacing module facing each other.
제1항에 있어서,
상기 콘덴서는 상기 고정모듈과 상기 이격모듈이 서로 마주보는 면 중 일면은 전극을 형성하고 타면은 그라운드와 연결되도록 구성된 토크 측정센서.
The method according to claim 1,
Wherein the capacitor is configured such that one surface of the surface where the fixed module and the spacing module face each other forms an electrode and the other surface is connected to the ground.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 콘덴서는 상기 개구부에 충진되는 유전체를 더 포함하는 토크 측정센서.
The method according to claim 3 or 4,
Wherein the capacitor further comprises a dielectric filled in the opening.
제1항에 있어서,
상기 제1 회전축과 상기 제2 회전체 사이에 결합되는 베어링을 더 구비하는 토크 측정센서.
The method according to claim 1,
And a bearing coupled between the first rotating shaft and the second rotating body.
제1항에 있어서,
상기 제2 회전체로부터 돌출되도록 형성되며, 외부로부터 토크를 받아 이를 제2 회전체로 전달하는 제2 회전축이 형성된 토크 측정센서.
The method according to claim 1,
And a second rotation shaft that is formed to protrude from the second rotation body and receives torque from the outside and transmits the torque to the second rotation body.
제1항에 있어서,
상기 토크 전달부는
제1 회전체의 이격모듈에 형성되되 제1 회전축과 수평하게 형성된 홀인 제1 회전체홀;
제2 회전체에 형성되되 상기 제1 회전홀과 대응되는 위치에 형성된 홀인 제2 회전체홀; 및
상기 제1 회전체홀과 제2 회전체홀을 연결하도록 형성되어 상기 제2 회전체에 가해진 토크를 상기 제1 회전체의 이격모듈로 전달하는 연결체;
를 포함하여 이루어지는 토크 측정센서.
The method according to claim 1,
The torque transmitting portion
A first rotatable hole formed in the first rotatable module and horizontally formed with the first rotation axis;
A second rotating hole formed in the second rotating body and being a hole formed at a position corresponding to the first rotating hole; And
A connecting body formed to connect the first rotating hole and the second rotating hole to transmit the torque applied to the second rotating body to the separating module of the first rotating body;
And a torque sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004301731A (en) 2003-03-31 2004-10-28 Wacoh Corp Force sensing device
JP2005512037A (en) 2001-12-04 2005-04-28 ローベルト　ボツシユ　ゲゼルシヤフト　ミツト　ベシユレンクテル　ハフツング Method and apparatus for measuring force or moment components
JP2012112800A (en) 2010-11-25 2012-06-14 Tryforce Management Co Ltd Torque sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005512037A (en) 2001-12-04 2005-04-28 ローベルト　ボツシユ　ゲゼルシヤフト　ミツト　ベシユレンクテル　ハフツング Method and apparatus for measuring force or moment components
JP2004301731A (en) 2003-03-31 2004-10-28 Wacoh Corp Force sensing device
JP2012112800A (en) 2010-11-25 2012-06-14 Tryforce Management Co Ltd Torque sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101766982B1 (en) 2015-12-31 2017-08-10 성균관대학교산학협력단 Capacitive Torque Sensor Capable of Decoupling from External Interference

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