KR101529712B1 - 롤러 회전 토크 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤러 회전 토크 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로, 프레임에 회전가능하게 설치되어 있는 가이드 롤러, 상기 가이드 롤러 위에 인접하여 위치하고, 직류 모터에 회전 기어 결합되어 회전 가능하게 설치되는 고무 롤러, 상기 직류 모터에 회전 기어 결합된 고무 롤러를 상기 가이드 롤러 위에 인접되도록 이동하거나 위치시키는 고무 롤러 포지셔닝 장치, 및 상기 고무 롤러에 결합된 직류 모터에 전기 에너지를 전달하여 상기 고무 롤러가 회전함에 의하여 상기 가이드 롤러가 회전할 때의 전달되는 전압과 전류를 각각 측정하는 전압계와 전류계가 구비된 가변 직류 전원 공급 장치를 포함하며, 상기 가이드 롤러는 측정용 가이드 롤러와 기준용 가이드 롤러가 프레임에 각각 설치된다.

Description

롤러 회전 토크 측정 장치 및 방법{Appraus and method of measuring torque for roller}

본 발명은 롤러 회전 토크 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름, 부직포, 종이 등을 가공하는 생산, 가공 과정에 사용되는 가이드 롤러에 구동에 있어서 여러 가지 이유로 물리적 변형 또는 베어링 트러블로 회전력이 저하된 롤러를 프레임에 장착되어 사용되는 상태로 회전 토크의 크기를 전기적 방법으로 측정하는 롤러 회전 토크 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 필름, 부직포, 종이 등을 생산 또는 가공하는 과정에서 가이드 롤러의 구동이 매우 중요하다.

도1은 종래의 평판디스플레이 세정용 브러쉬 롤러의 예로서, 평판디스플레이 세정용 브러쉬롤러는 평판 디스플레이(FPD : Flat Panel Display)의 제조 공정시 각각의 공정 또는 마무리 공정에 설치되어 FPD의 세정을 목적으로 사용된다.

세정용 브러쉬롤러는 통상 FDP를 이송하는 이송컨베이어의 일측 상, 하부에 각각 설치수단(미도시)으로 설치되어져 이송컨베이어를 따라 이송되는 디스플레이의 상, 하측부를 롤러(1)외주에 설치되는 브러쉬(11)로 세정을 실시하게 된다.

상기 종래의 FPD 세정용 브러쉬롤러는 통상 스테인레스로 구성된 브러쉬롤러(1) 양측으로 각각 베어링과 구동모터가 설치되어 제어장치에 의해 회전작동되고, 또 상기 브러쉬롤러(1)의 외주연으로 고정수단에 의해 브러쉬(11)가 롤러의 길이만큼 설치되어지는 구조를 가지고 있다.

그런데, 스테인레스의 특성상 그 무게하중이 매우 크므로 상기 롤러를 장시간 고속회전으로 사용할 경우, 그 무게 하중에 의하여 롤러의 중심부가 변형되면서 휘어짐이 발생하여 롤러가 편심회전하게 되는데, 이때 롤러의 편심회전으로 인해 그 양측에 설치된 베어링으로 무리한 힘이 가해져 베어링이 단시간내에 마모되거나 파손되어 버리는 문제가 발생하는 경우가 있다.

이와 같이, 롤러 구동에 부하가 발생되면 이송되는 필름 원재료나 컨베이어에 장력 변화를 일으켜서 이송되는 제품을 파손하게 되거나 제품의 변형을 일으키는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 그의 목적은 필름, 부직포, 종이 등을 가공하는 생산, 가공 과정에 사용되는 가이드 롤러에 구동에 있어서 여러 가지 이유로 물리적 변형 또는 베어링 트러블로 회전력이 저하된 롤러를 프레임에 장착되어 사용되는 상태로 회전 토크의 크기를 전기적 방법으로 측정하는 롤러 회전 토크 측정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치는, 프레임에 회전가능하게 설치되어 있는 가이드 롤러; 상기 가이드 롤러 위에 인접하여 위치하고, 직류 모터에 회전 기어 결합되어 회전 가능하게 설치되는 고무 롤러; 상기 직류 모터에 회전 기어 결합된 고무 롤러를 상기 가이드 롤러 위에 인접되도록 이동하거나 위치시키는 고무 롤러 포지셔닝 장치; 및 상기 고무 롤러에 결합된 직류 모터에 전기 에너지를 전달하여 상기 고무 롤러가 회전함에 의하여 상기 가이드 롤러가 회전할 때의 전달되는 전압과 전류를 각각 측정하는 전압계와 전류계가 구비된 가변 직류 전원 공급 장치를 포함하며, 상기 가이드 롤러는 측정용 가이드 롤러와 기준용 가이드 롤러가 프레임에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치에 있어서, 상기 고무 롤러 포지셔닝 장치는 상하로 높낮이 조정이 가능하고 고무롤러를 매달고 있는 아암부가 상하방향으로 구부릴 수 있도록 설치되는 높낮이 조절 삼각대를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치에 있어서, 상기 고무 롤러 포지셔닝 장치는 고무롤러를 매달고 있는 아암부가 상하방향으로 구부릴 수 있도록 이동 설치되고 철제 프레임에 자기력에 의해서 착탈 가능하게 설치되는 마그네틱 스탠드를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치에 있어서, 상기 기준용 가이드 롤러의 측단부에 양쪽 베어링을 지지 시킨 후 클러치를 장착하여 직류 모터에 회전력을 전달하여 전압과 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 롤러 회전 토크 측정 방법은, 회전 토크를 측정하고자 하는 측정용 가이드 롤러 위쪽에 고무 롤러를 포지셔닝 장치의 아암에 매달아서 설치하는 단계; 상기 고무 롤러를 무부하 상태에서 가변 직류 전원 공급 장치를 연결하여 고무 롤러를 회전시킬 때 전압과 전류를 측정하고 저항값을 측정하는 단계; 상기 측정용 가이드 롤러 위에 상기 고무 롤러를 인접시켜 놓고 상기 고무 롤러를 회전시켜서 상기 측정용 가이드 롤러가 회전할 때의 공급되는 전압과 전류를 각각 측정하여 저항값을 측정하는 단계; 상기 기준용 가이드 롤러 위에 상기 고무 롤러를 인접시켜 놓고 상기 고무 롤러를 회전시켜서 상기 기준용 가이드 롤러가 회전할 때의 공급되는 전압과 전류를 각각 측정하여 저항값을 측정하는 단계; 및 상기 기준용 가이드 롤러의 저항값에서 무부하 고무 롤러의 저항값을 뺀 값과 측정용 가이드 롤러의 저항값에서 무부하 고무 롤러의 저항값을 뺀 값으로부터 토크 편차를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 필름, 부직포, 종이 등을 가공하는 생산, 가공 과정에 사용되는 가이드 롤러에 구동에 있어서 롤러를 프레임에서 해체하지 않고서도 롤러의 회전토크를 전기적으로 검사 측정하여 사용 중인 가이드 롤러의 회전력의 이상 유무를 용이하게 알아낼 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 프레임에 장착되어 사용 중인 롤러의 회전토크를 측정하는 측정장치가 간단하고 소형으로 구성되어 있어 장소에 구애받지 않고 이동식으로 회전토크를 측정할 수 있으며, 롤러의 제작 과정에 있어서도 용이하게 사용이 가능한 장점이 있다.

도1는 종래의 평판다스플레이 세정용 브러쉬 롤러를 예시한 개략 구조도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치의 개략도이다.
도3은 도2에 도시된 롤러 회전 토크 장치의 사용 상태도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치의 개략도이다.
도5는 도4에 도시된 롤러 회전 토크 장치의 사용 상태도이다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전 토크 장치의 사용 상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치 및 측정 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치의 개략도이고, 도3은 도2에 도시된 롤러 회전 토크 장치의 사용 상태도이다.

도2, 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치는 측정용 가이드 롤러(10), 기준용 가이드 롤러(20)와 상기 가이드 롤러(10, 20)를 회전시키기 위한 고무 롤러(30), 상기 고무 롤러(30)를 일정 장소로 이동하거나 일정한 높이로 위치시키기 위한 고무 롤러 포지셔닝 장치(50)와, 상기 고무 롤러를 회전시키기 위한 전력을 공급하는 가변 직류 전원 공급 장치(70)를 포함하여 구성된다.

상기 가이드 롤러는 측정용 가이드 롤러(10)와 기준용 가이드 롤러(20)가 프레임(80)에 각각 장착되어 있고, 프레임(80)에 회전가능하게 설치되어 있다.

상기 고무 롤러(30)는 상기 가이드 롤러 위에 인접하여 위치하고, 고무 롤러(20)의 회전력에 의하여 상기 가이드 롤러를 회전시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 고무 롤러(30)는 직류 모터(40)에 회전 기어가 축 결합되어 회전 가능하게 설치되는 것이다.

상기 직류 모터(40)는 롤러 중량에 따라 용량 및 기어비를 선택하여설치할 수 있다.

또한, 상기 고무 롤러(30)는 롤러 중량에 따라 규격을 선택할 수 있고, 고무 롤러(30)에 사용되는 고무의 경도는 HS 30 내지 50 정도로 하는 것이 바람직하며 슬립을 방지할 수 있어야 한다.

그리고, 상기 직류 모터에 회전 기어가 축 결합된 고무 롤러를 상기 가이드 롤러 위에 인접되도록 이동하거나 위치시키도록 고무 롤러 포지셔닝 장치(50)가 구비되어 있다.

또한, 상기 고무 롤러에 결합된 직류 모터에 전기 에너지를 전달하여 상기 고무 롤러를 회전시키기 위해 전원 장치인 가변 직류 전원 공급 장치(70)가 구비된다.

상기 가변 직류 전원 공급 장치(70)는 고무 롤러(30)가 회전함에 의하여 상기 가이드 롤러가 회전할 때의 전달되는 전압과 전류를 각각 측정하도록 전압계(71)와 전류계(72)를 구비하고 있다.

상기 전압계(71)와 전류계(72)는 각각 공급되는 전압, 전류를 나타내도록 게이지 형태나 디지털 기기 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

도2, 도3에 도시된 실시예에서, 상기 고무 롤러 포지셔닝 장치(50)는 상하로 높낮이 조정이 가능하고 고무롤러(30)를 매달고 있는 아암부(52)가 상하방향으로 구부릴 수 있도록 설치되는 높낮이 조절 삼각대로 구성되어 있다.

상기 높낮이 조절 삼각대는 롤러 중량이 보다 무거운 경우에 사용되고 삼각대의 높낮이를 조절하여 1차적으로 고무 롤러(30)의 높이를 맞춘 다음에, 고무 롤러(30)를 매단 상태로 상기 아암부(52)의 경첩부(55)를 조정하여 미세 높낮이를 조절할 수 있도록 한다.

도4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치의 개략도이고, 도5는 도4에 도시된 롤러 회전 토크 장치의 사용 상태도이다.

도4, 도5를 참조하면, 본 발명에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치는 측정용 가이드 롤러(10), 기준용 가이드 롤러(20)와 상기 가이드 롤러(10, 20)를 회전시키기 위한 고무 롤러(30), 상기 고무 롤러(30)를 일정 장소로 이동하거나 일정한 높이로 위치시키기 위한 고무 롤러 포지셔닝 장치(60)와, 상기 고무 롤러를 회전시키기 위한 전력을 공급하는 가변 직류 전원 공급 장치(70)를 포함하여 구성된다.

상기 가이드 롤러는 측정용 가이드 롤러(10)와 기준용 가이드 롤러(20)가 프레임(80)에 각각 장착되어 있고, 프레임(80)에 회전가능하게 설치되어 있다.

상기 고무 롤러(30)는 상기 가이드 롤러 위에 인접하여 위치하고, 고무 롤러(20)의 회전력에 의하여 상기 가이드 롤러를 회전시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 고무 롤러(30)는 직류 모터(40)에 회전 기어가 축 결합되어 회전 가능하게 설치되는 것이다.

상기 직류 모터(40)는 롤러 중량에 따라 용량 및 기어비를 선택하여설치할 수 있다.

또한, 상기 고무 롤러(30)는 롤러 중량에 따라 규격을 선택할 수 있고, 고무 롤러(30)에 사용되는 고무의 경도는 HS 30 내지 50 정도로 하는 것이 바람직하며 슬립을 방지할 수 있어야 한다.

그리고, 상기 직류 모터에 회전 기어가 축 결합된 고무 롤러를 상기 가이드 롤러 위에 인접되도록 이동하거나 위치시키도록 고무 롤러 포지셔닝 장치(60)가 구비되어 있다.

또한, 상기 고무 롤러에 결합된 직류 모터에 전기 에너지를 전달하여 상기 고무 롤러를 회전시키기 위해 전원 장치인 가변 직류 전원 공급 장치(70)가 구비된다.

상기 가변 직류 전원 공급 장치(70)는 고무 롤러(30)가 회전함에 의하여 상기 가이드 롤러가 회전할 때의 전달되는 전압과 전류를 각각 측정하도록 전압계(71)와 전류계(72)를 구비하고 있다.

상기 전압계(71)와 전류계(72)는 각각 공급되는 전압, 전류를 나타내도록 게이지 형태나 디지털 기기 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

도4, 도5에 도시된 실시예에서, 상기 고무 롤러 포지셔닝 장치(60)는 고무롤러를 매달고 있는 아암부(62)가 상하방향으로 구부릴 수 있도록 이동 설치되고 철제 프레임에 자기력에 의해서 착탈 가능하게 설치되는 마그네틱 스탠드(64)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 마그네틱 스탠드는 롤러 중량이 보다 가벼운 경우에 이동하면서 철제 프레임에 자력에 의한 착탈방식으로 사용되고 고무 롤러(30)를 매단 상태로 상기 아암부(62)의 경첩부(65)를 조정하여 미세 높낮이를 조절할 수 있도록 한다.

도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전 토크 장치의 사용 상태도이다.

도6은 도2, 도4에 도시된 실시예에서 고무 롤러를 생략하여 가이드 롤러에 직접 직류모터에 의한 회전력을 전달하여 회전 토크 측정 장치를 구성하는 것이다.

상술한 바와 같이, 도2, 도4에 도시된 바와 같이, 상기 기준용 가이드 롤러의 측단부에 양쪽 베어링(25)을 지지 시키고 있다.

여기에서, 고무 롤러를 생략하고 상기 기준용 가이드 롤러의 측단부에 양쪽 베어링(25)을 지지 시킨후 클러치(26)를 장착하여 직류 모터(40)에 회전력을 전달시켜서 직접 롤러를 회전시킬 때의 가변 직류 전원 공급 장치에서 전압과 전류를 측정하여 이에 따라 롤러의 회전 토크 측정 장치를 구성하는 것도 가능하다.

다음으로, 본 발명에 따른 롤러 회전 토크 측정 장치를 이용한 회전 토크 측정 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

우선, 회전 토크를 측정하고자 하는 가이드 롤러가 설치된 프레임에 삼각대 또는 마그네틱 스탠드를 사용하여 위쪽에 아암부에 고무롤러를 매달아서 설치한다.

먼저, 상기 고무 롤러를 무부하 상태에서 가변 직류 전원 공급 장치를 연결하여 고무 롤러를 회전시킬 때 전압과 전류를 측정하고 저항값을 측정하게 된다.

가변 직류 전원 공급 장치에 포함된 전압계와 전류계에서 전압값과 전류값이 측정되면, 상기 측정된 전압, 전류의 값의 관계에 의하여 무부하 상태의 고무 롤러의 회전 토크에 대한 저항값(R)은 자동적으로 측정된다.

다음로, 상기 측정용 가이드 롤러 위에 상기 고무 롤러를 인접시켜 놓고 상기 고무 롤러를 회전시켜서 상기 측정용 가이드 롤러가 회전할 때의 공급되는 전압과 전류를 각각 측정하여 저항값을 측정한다.

즉, 상기 고무 롤러를 회전시킴에 따라 그 회전력을 전달받아서 측정용 가이드 롤러가 회전할 때, 가변 직류 전원 공급 장치에 포함된 전압계와 전류계에서 전압값과 전류값이 측정되면, 상기 측정된 전압, 전류의 값의 관계에 의하여 측정용 가이드 롤러의 회전 토크에 대한 저항값(A)은 자동적으로 측정된다.

그 다음, 상기 기준용 가이드 롤러 위에 상기 고무 롤러를 인접시켜 놓고 상기 고무 롤러를 회전시켜서 상기 기준용 가이드 롤러가 회전할 때의 공급되는 전압과 전류를 각각 측정하여 저항값을 측정한다.

즉, 상기 고무 롤러를 회전시킴에 따라 그 회전력을 전달받아서 기준용 가이드 롤러가 회전할 때, 가변 직류 전원 공급 장치에 포함된 전압계와 전류계에서 전압값과 전류값이 측정되면, 상기 측정된 전압, 전류의 값의 관계에 의하여 기준용 가이드 롤러의 회전 토크에 대한 저항값(B)은 자동적으로 측정된다.

상기 측정용 가이드 롤러의 저항값에서 무부하 고무 롤러의 저항값을 뺀 값(Ar)과 기준용 가이드 롤러의 저항값에서 무부하 고무 롤러의 저항값을 뺀 값(Br)으로부터 상기 두 저항값을 비교하여(Ar-Br) 측정된 측정편차를 토크 편차로서 검출하게 된다.

상기 측정된 토크 편차에 대한 값들은 일정한 회귀식이나 관계식을 설정하면 실질적인 토크 단위로 변환하여 토크 편차 값으로서 직접 사용할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 측정용 가이드롤러 20 : 기준용 가이드롤러
30 : 고무롤러 40 : 직류모터
50 : 포지셔닝 장치 60 : 마그네틱 스탠드
70 : 가변직류전원공급장치 80 : 프레임

Claims (5)

1. 프레임에 회전가능하게 설치되어 있는 가이드 롤러;
   상기 가이드 롤러 위에 인접하여 위치하고, 직류 모터에 회전 기어 결합되어 회전 가능하게 설치되는 고무 롤러;
   상기 직류 모터에 회전 기어 결합된 고무 롤러를 상기 가이드 롤러 위에 인접되도록 이동하거나 위치시키는 고무 롤러 포지셔닝 장치; 및
   상기 고무 롤러에 결합된 직류 모터에 전기 에너지를 전달하여 상기 고무 롤러가 회전함에 의하여 상기 가이드 롤러가 회전할 때의 전달되는 전압과 전류를 각각 측정하는 전압계와 전류계가 구비된 가변 직류 전원 공급 장치를 포함하며,
   상기 가이드 롤러는 측정용 가이드 롤러와 기준용 가이드 롤러가 프레임에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 롤러 회전 토크 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고무 롤러 포지셔닝 장치는 상하로 높낮이 조정이 가능하고 고무롤러를 매달고 있는 아암부가 상하방향으로 구부릴 수 있도록 설치되는 높낮이 조절 삼각대를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 회전 토크 측정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 고무 롤러 포지셔닝 장치는 고무롤러를 매달고 있는 아암부가 상하방향으로 구부릴 수 있도록 이동 설치되고 철제 프레임에 자기력에 의해서 착탈 가능하게 설치되는 마그네틱 스탠드를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 회전 토크 측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 기준용 가이드 롤러의 측단부에 양쪽 베어링을 지지 시킨후 클러치를 장착하여 직류 모터에 회전력을 전달하여 전압과 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 롤러 회전 토크 측정 장치.
5. 회전 토크를 측정하고자 하는 측정용 가이드 롤러 위쪽에 고무 롤러를 아암에 매달아서 설치하는 단계;
   상기 고무 롤러를 무부하 상태에서 가변 직류 전원 공급 장치를 연결하여 고무 롤러를 회전시킬 때 전압과 전류를 측정하고 저항값을 측정하는 단계;
   상기 측정용 가이드 롤러 위에 상기 고무 롤러를 인접시켜 놓고 상기 고무 롤러를 회전시켜서 상기 측정용 가이드 롤러가 회전할 때의 공급되는 전압과 전류를 각각 측정하여 저항값을 측정하는 단계;
   기준용 가이드 롤러 위에 상기 고무 롤러를 인접시켜 놓고 상기 고무 롤러를 회전시켜서 상기 기준용 가이드 롤러가 회전할 때의 공급되는 전압과 전류를 각각 측정하여 저항값을 측정하는 단계; 및
   상기 기준용 가이드 롤러의 저항값에서 무부하 고무 롤러의 저항값을 뺀 값과 상기 측정용 가이드 롤러의 저항값에서 무부하 고무 롤러의 저항값을 뺀 값으로부터 토크 편차를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 회전 토크 측정 방법.

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