KR101542977B1 - 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서 및 이를 이용한 육축 힘 토크 측정장치 - Google Patents

스위칭 타입 육축 힘 토크 센서 및 이를 이용한 육축 힘 토크 측정장치 Download PDF

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Abstract

스위칭 타입 육축 센서가 개시된다. 스위칭 타입 육축 센서는, 측정하고자 하는 구조물에 부착되는 센서 기재와, 센서 기재의 중앙부를 기준으로 일측으로 설치되며, 변형율을 측정하는 제1 측정부와, 중앙부를 기준으로 제1 측정부에 대향하는 위치에서 센서 기재 상에 설치되어, 변형율을 측정하는 제2 측정부와, 제1 측정부와 제2 측정부를 연결한 연결선에 직교하는 위치에 설치되어 변형율을 측정하는 제3 측정부와, 중앙부를 기준으로 제3 측정부에 대향하는 위치에 설치되어 변형율을 측정하는 제4 측정부를 포함한다.

Description

스위칭 타입 육축 힘 토크 센서 및 이를 이용한 육축 힘 토크 측정장치{SWITCHING TYPE 6-AXIS SENSOR AND MEASUARING APPARATUS USING IT}
본 발명의 일 실시예는 소형화가 가능하여 감지 성능이 향상된 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서 및 이를 이용한 육축 힘 토크 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 6축 힘-토크 센서는 기계적 변형을 발생시키는 구조물에 다수의 스트레인 게이지를 부착하여 인가된 힘과 토크를 측정한다. 이러한 방식은 힘 인가 방향과 최대 변형 발생 위치를 고려하여 스트레인 게이지를 부착해야 한다.
그러나 여기서 발생하는 오차로 인해 2% 내지 5% 범위의 측정오차가 발생한다. 따라서 측정오차를 방지하기 위해 캘리브레이션을 위한 장치의 설치가 요구되지만 고가의 장비로서 설비 투자의 어려움이 있다.
최근에는 반도체 공정을 통해 실리콘 표면에 압저항 패턴을 제작하고, 이를 변형을 발생시키는 구조물에 부착하여 힘과 토크를 측정하는 방법이 연구되고 있다. 그러나, 이러한 방식은 구조물의 한쪽 면에서 발생하는 변형율을 측정하지만 6축 힘 토크를 구별하기 위해 휘스톤 브릿지 회로를 이용해야 한다. 그러나 휘스톤 브릿지 회로를 이용하는 것은 각 저항간 배선이 복잡하고 저항 패턴수가 과다하게 소요되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 휘스톤 브릿지 회로를 사용하지 않고 6축 힘 토크를 용이하게 확인하여 구조물의 변형을 측정하는 것이 가능한 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서 및 이를 이용한 육축 힘 토크 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 측정하고자 하는 구조물에 부착되는 센서 기재와, 센서 기재의 중앙부를 기준으로 일측으로 설치되며, 변형율을 측정하는 제1 측정부와, 중앙부를 기준으로 제1 측정부에 대향하는 위치에서 센서 기재 상에 설치되어, 변형율을 측정하는 제2 측정부와, 제1 측정부와 제2 측정부를 연결한 연결선에 직교하는 위치에 설치되어 변형율을 측정하는 제3 측정부와, 중앙부를 기준으로 제3 측정부에 대향하는 위치에 설치되어 변형율을 측정하는 제4 측정부를 포함한다.
제1 측정부와 제2 측정부와 제3 측정부 및 제4 측정부는, 중앙부를 중심으로 방사상으로 배치되며 복수개의 압저항 패턴부를 포함하는 변형율 측정부가 마련될 수 있다.
센서 기재는 실리콘 웨이퍼일 수 있다.
압저항 패턴부는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.
변형율 측정부는, 센서 기재에 설치되며 제1 저항 검출부와 연결되는 제1 스트레인 게이지와, 센서 기재에 제1 스트레인 게이지와 제1 신호선으로 연결되며 제2 저항 검출부와 연결되는 제2 스트레인 게이지와, 센서 기재에 제1 신호선에 분기선으로 연결되며 제3 저항 검출부와 연결되는 제3 스트레인 게이지와, 제3 스트레인 게이제와 제2 신호선으로 연결되며 제4 저항 검출부와 연결되는 제4 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.
변형율 측정부는, 제1 스트레인 게이지와 제2 스트레인 게이지와 제3 스트레인 게이지 및 제4 스트레인 게이지 중에서 선택된 2개에 대하여, 제1 저항 검출부와 제2 저항 검출부와 제3 저항 검출부 및 제4 저항 검출부 중에서 선택된 2개를 사용하여 저항 신호를 센싱할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 16개의 스트레인 게이지에서 선택된 2개가 조합된 신호를 스위칭 타입으로 센싱하는 것이 가능함으로써, 일정힘의 측정에 필요한 저항 신호를 최대화하는 것이 가능하고, 일정힘 측정에 필요하지 않은 저항 신호를 최소화하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 제1 저항 검출부와 제3 저항 검출부를 이용하여 제1 스트레인 게이지와 제3 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 제2 저항 검출부와 제4 저항 검출부를 이용하여 제2 스트레인 게이지와 제4 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 제2 저항 검출부와 제3 저항 검출부를 이용하여 제2 스트레인 게이지와 제3 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 제1 저항 검출부와 제4 저항 검출부를 이용하여 제1 스트레인 게이지와 제4 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 제1 저항 검출부와 제2 저항 검출부를 이용하여 제1 스트레인 게이지와 제2 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 제3 저항 검출부와 제4 저항 검출부를 이용하여 제3 스트레인 게이지와 제4 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 Fx(Fz) 방향의 힘에 대하여 인장 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 Fx(Fz) 방향의 힘에 대하여 압축 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 Fz 방향의 힘에 대하여 인장 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 Fz 방향의 힘에 대하여 압축 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 Mx(My) 방향에 적용되는 모멘트 힘에 대한 인장 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 Mx(My) 방향에 적용되는 모멘트 힘에 대한 압축 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 Mz 방향의 힘에 대하여 인장 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 Mz 방향의 힘에 대하여 압축 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 육축 힘 토크 측정장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예는, 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서로부터 전달되는 센싱 신호를 저장하는 신호 저장부와, 신호 저장부의 센싱 신호를 전송받아 제1 측정부와 제2 측정부와 제3 측정부 및 제4 측정부를 구성하는 스트레인 게이지들 중에 선택된 어느 두 개의 스트레인 게이지의 신호를 조합하는 제어부를 포함한다.
스트레인 게이지는, 제1 측정부와 제2 측정부와 제3 측정부 및 제4 측정부의 각각에 4개로 설치되는 16개의 스트레인 게이지로 설치될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 타입 육축 센서를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 타입 육축 센서(100)는, 측정하고자 하는 구조물에 부착되는 센서 기재(10)와, 센서 기재(10)의 중앙부(A)를 기준으로 일측으로 설치되며 변형율을 측정하는 제1 측정부(20)와, 중앙부(A)를 기준으로 제1 측정부(20)에 대향하는 위치에서 센서 기재(10) 상에 설치되어 변형율을 측정하는 제2 측정부(30)와, 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)를 연결한 연결선에 직교하는 위치에 설치되어 변형율을 측정하는 제3 측정부(40)와, 중앙부(A)를 기준으로 제3 측정부(40)에 대향하는 위치에 설치되어 변형율을 측정하는 제4 측정부(60)를 포함한다.
센서 기재(10)는 힘, 토크 등의 측정하고자 하는 측정 위치에 설치되는 것으로 본 실시예에서는 실리콘 웨이퍼로 적용될 수 있다.
이러한 센서 기재(10)에는 센서 기재(10)의 중앙부(A)를 기준으로 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)가 방사상으로 위치될 수 있다. 이를 위해, 센서 기재(10)는 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)가 방사상으로 위치될 수 있도록 직교하는 형상을 이룰 수 있다. 그러나 센서 기재(10)는 직교 형상으로 반드시 한정되는 것은 아니고 부착되는 위치에 대응하여 다양한 형상으로 변형되는 것도 가능하다.
제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)는 동일한 형상의 동일 구성을 이루며 설치되는 것으로서, 그 각각의 측정부에는 동일한 구성의 변형율 측정부(50)가 설치된다.
변형율 측정부(50)는 본 실시예의 스위칭 타입 육축 센서가 설치된 위치에서 힘-토크 등을 센싱하는 부분을 말한다. 이러한 변형율 측정부(50)는 이하에서 도 2 내지 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
변형율 측정부(50)는, 제1 스트레인 게이지(51)와, 제2 스트레인 게이지(53)와, 제3 스트레인 게이지(55) 및 제4 스트레인 게이지(57)를 포함한다.
제1 스트레인 게이지(51)는 제1 저항 검출부(51a)와 연결된다. 제1 저항 검출부(51a)는 제1 스트레인 게이지(51)와 연결되어 제1 스트레인 게이지(51)의 변형에 따라 저항 변화값을 센싱한다.
제2 스트레인 게이지(53)는 제1 스트레인 게이지(51)의 근접된 위치에 배치되는 것으로서, 제1 스트레인 게이지(51)와 제1 신호선(52)으로 연결될 수 있다. 이러한 제2 스트레인 게이지(53)는 제1 스트레인 게이지(51)의 긴 길이와 수평한 방향으로 긴 길이를 갖도록 배치될 수 있다. 이러한 제2 스트레인 게이지(53)에는 제2 저항 검출부(53a)가 연결된다.
제2 저항 검출부(53a)는 제2 스트레인 게이지(53)와 연결되어 제2 스트레인 게이지(53)의 변형에 의한 저항 변화값을 센싱한다.
제3 스트레인 게이지(55)는, 제1 스트레인 게이지(51)의 하방향에서 제1 스트레인 게이지(51)와 근접되게 배치될 수 있다. 이러한 제3 스트레인 게이지(55)는 제1 신호선(52)과 연결된 분기선(54)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 제3 스트레인 게이지(55)에는 제3 저항 검출부(55a)가 연결된다.
제3 저항 검출부(55a)는 제3 스트레인 게이지(55)와 연결되어, 저항의 변형값을 센싱할 수 있다.
제4 스트레인 게이지(57)는, 제3 스트레인 게이지(55)의 하방향에서 제3 스트레인 게이지(55)와 근접되게 배치될 수 있다. 이러한 제4 스트레인 게이지(57)는 분기선(54)과 연결된 제2 신호선(54)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 제4 스트레인 게이지(57)에는 제4 저항 검출부(57a)가 연결된다.
제4 저항 검출부(57a)는 제4 스트레인 게이지(57)와 연결되어, 저항의 변형값을 센싱할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)의 각각에는 4개의 스트레인 게이지가 배치될 수 있다. 따라서 본 실시예의 스위칭 타입 육축 센서(100)는 16개의 스트레인 게이지를 이용한 힘-토크의 변형값을 센싱하는 것이 가능하다.
변형율 측정부(50)는, 제1 스트레인 게이지(51)와 제2 스트레인 게이지(53)와 제3 스트레인 게이지(55) 및 제4 스트레인 게이지(57) 중에서 선택된 2개에 대하여, 제1 저항 검출부(51a)와 제2 저항 검출부(53a)와 제3 저항 검출부(55a) 및 제4 저항 검출부(57a) 중에서 선택된 2개를 사용하여 저항 신호를 센싱하는 것이 가능하다. 이에 대해서 이하에서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 제1 저항 검출부와 제3 저항 검출부를 이용하여 제1 스트레인 게이지와 제3 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 스트레인 게이지(51)와 제3 스트레인 게이지(55)의 변형된 저항값은 제1 저항 검출부(51a)와 제3 저항 검출부(55a)에 의해 변화된 저항값을 센싱하는 것이 가능하다.
도 3은 제2 저항 검출부와 제4 저항 검출부를 이용하여 제2 스트레인 게이지와 제4 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 스트레인 게이지(53)와 제4 스트레인 게이지(57)의 변형된 저항값은 제2 저항 검출부(53a)와 제4 저항 검출부(57a)에 의해 변화된 저항값을 센싱하는 것이 가능하다.
도 4는 제2 저항 검출부와 제3 저항 검출부를 이용하여 제2 스트레인 게이지와 제3 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 스트레인 게이지(53)와 제3 스트레인 게이지(55)의 변형된 저항값은 제2 저항 검출부(53a)와 제3 저항 검출부(55a)에 의해 변화된 저항값을 센싱하는 것이 가능하다.
도 5는 제1 저항 검출부와 제4 저항 검출부를 이용하여 제1 스트레인 게이지와 제4 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 스트레인 게이지(51)와 제4 스트레인 게이지(57)의 변형된 저항값은 제1 저항 검출부(51a)와 제4 저항 검출부(57a)에 의해 변화된 저항값을 센싱하는 것이 가능하다.
도 6은 제1 저항 검출부와 제2 저항 검출부를 이용하여 제1 스트레인 게이지와 제2 측정부의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 스트레인 게이지(51)와 제2 스트레인 게이지(53)의 변형된 저항값은 제1 저항 검출부(51a)와 제2 저항 검출부(53a)에 의해 변화된 저항값을 센싱하는 것이 가능하다.
도 7은 제3 저항 검출부와 제4 저항 검출부를 이용하여 제3 스트레인 게이지와 제4 스트레인 게이지의 저항 신호를 검출하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 스트레인 게이지(55)와 제4 스트레인 게이지(57)의 변형된 저항값은 제3 저항 검출부(55a)와 제4 저항 검출부(57a)에 의해 변화된 저항값을 센싱하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 스위칭 타입 육축 센서(100)는 16개의 스트레인 게이지에서 선택된 2개가 조합된 신호를 스위칭 타입으로 센싱하는 것이 가능함으로써, 일정힘의 측정에 필요한 저항 신호를 최대화하는 것이 가능하고, 일정힘 측정에 필요하지 않은 저항 신호를 최소화하는 것이 가능한 구성이다. 또한 기존의 스트레인게이지는 40여개 이상을 사용하지만, 본 실시예에서는 16개의 스트레인 게이지를 이용함으로써 소형화가 가능한 구성이다.
이와 같이, 제1 측정부(20)와, 제2 측정부(30)와, 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)의 각각에 설치되는 변형율 측정부(50)에서는 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 6개의 조합된 신호의 검출이 가능하다. 따라서, 본 실시예의 스위칭 타입의 육측 센서는 4개의 측정부(20, 30, 40, 60)에서 24개의 조합된 저항 신호의 검출이 가능하게 된다.
이하에서는 도 8 내지 도 15 및 표 1을 참조하여 제1 측정부(20)와, 제2 측정부(30)와, 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)가 설치된 상태에서 Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz 방향에 적용되는 인장 변형과 압축 변형 상태를 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은 Fx(Fz) 방향의 힘에 대하여 인장 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 측정부(20)에 에 더욱 큰 인장 변형이 발생된 것을 확인 가능하다.
도 9는 Fx(Fy) 방향의 힘에 대하여 압축 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 측정부(30)에 더욱 큰 압축 변형이 발생된 것을 확인 가능하다.
도 10은 Fz 방향의 힘에 대하여 인장 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, Fz 방향의 힘에 대하여 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)에 모두 인장 변형이 발생된 것을 확인 가능하다.
도 11은 Fz 방향의 힘에 대하여 압축 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, Fz 방향의 힘에 대하여 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)에 모두 압축 변형이 발생된 것을 확인 가능하다.
도 12는 Mx(My) 방향에 적용되는 모멘트 힘에 대한 인장 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 측정부(20)에 더욱 큰 인장 모멘트 변형이 발생된 것을 확인 가능하다.
도 13은 Mx(My) 방향에 적용되는 모멘트 힘에 대한 압축 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 13에 되시된 바와 같이, 제2 측정부(30)에 더욱 큰 압축 모멘트 변형이 발생된 것을 확인 가능하다.
도 14는 Mz 방향의 힘에 대하여 인장 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60) 모두에 인장 모멘트 변형이 발생된 것을 확인 가능하다.
도 15는 Mz 방향의 힘에 대하여 압축 변형 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60) 모두에 압축 모멘트 변형이 발생된 것을 확인 가능하다.
한편, 도 9 내지 도 15에 도시된 바와 같이, Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz 방향의 육측 힘의 측정된 신호는 후술하는 스위칭 타입 육축 힘토크 측정장치(200)를 통해 힘 토크의 측정이 가능하다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 타입 육축 힘토크 측정장치(200)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 15와 동일 참조번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 타입 육축 힘토크 측정장치(200)는, 신호 저장부(110)와, 신호 저장부(110)에 저장된 육측 힘 토크 측정 신호는 제어부(130)를 포함한다.
신호 저장부(110)는 도 9 내지 도 15에 도시된 바와 같이, Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz 방향의 육측 힘의 측정된 신호가 저장된다.
제어부(130)는, 신호 저장부(110)를 통해 전송된 제어 신호를 전송받아 측정된 신호를 조합하여, Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz의 어느 하나의 힘을 검출할 수 있다. 이에 대해 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)에서 변형율 측정부(50)의 측정된 신호를 나타난 표이다.
제1 측정부 제4 측정부 제2 측정부 제3 측정부
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R1 R2 R3 R4 R5 R6
Fx + + + + + + 0 0 0 0 - + - - - - - - 0 0 0 0 + -
Fy 0 0 0 0 + - + + + + + + 0 0 0 0 - + - - - - - -
Fz - 0 + 0 0 0 - 0 + 0 0 0 - 0 + 0 0 0 - 0 + 0 0 0
Mx 0 0 0 0 - + + 0 - 0 0 0 0 0 0 0 + - - 0 + 0 0 0
My - 0 + 0 0 0 0 0 0 0 - + + 0 - 0 0 0 0 0 0 0 + -
Mz 0 0 0 0 - + 0 0 0 0 - + 0 0 0 0 - + 0 0 0 0 - +
위 표에서, R1은 도 2의 변형율 측정부의 2개의 저항 검출부의 센싱 신호의 상태를 말하는 것이고, R2는 도 3의 변형율 측정부의 2개의 저항 검출부의 센싱 신호의 상태를 말하는 것이고, R3는 도 4의 변형율 측정부의 2개의 저항 검출부의 센싱 신호의 상태를 말하는 것이고, R4는 도 5의 변형율 측정부의 2개의 저항 검출부의 센싱 신호의 상태를 말하는 것이고, R5는 도 6의 변형율 측정부의 2개의 저항 검출부의 센싱 신호의 상태를 말하는 것이고, R6는 도 7의 변형율 측정부의 2개의 저항 검출부의 센싱 신호의 상태를 말하는 것이다.
그리고, 상기에서 + 는 2개의 저항 검출부의 변형율이 모두 증가한 것이고, -는 2개의 저항 검출부의 변형율이 모두 감소한 상태를 말하는 것이며, 0는 2개의 저항 검출부 중에서 1개의 저항 변형율은 증가하고, 1개의 저항 변형율은 감소한 것을 나타낸 것이다.
전술한 표 1에 나타난 저항 검출신호는, 제어부(130)에서 아래 표 2의 조합으로 힘 성분이 도출될 수 있다.
A B C D
Fx R1+R2
(제1 측정부)		 R5+R6
(제1 측정부)		 R1+R2
(제2 측정부)		 R5+R6
(제2 측정부)
Fy R1+R2
(제4 측정부)		 R5+R6
(제4 측정부)		 R1+R2
(제3 측정부)		 R5+R6
(제3 측정부)
Fz R3(제1 측정부)
+ R3(제4 측정부)		 R3(제2 측정부)
+R3(제3 측정부)		 R1(제1측정부)
+R1(제4측정부)		 R1(제2측정부)
+R1(제3측정부)
Mx R1(제4측정부)
+ R3(제3측정부)		 R1(제4측정부)
+R3(제3측정부)		 R3(제4측정부)
+R1(제3측정부)		 R3(제4측정부)
+제3측정부)
My R3(제1측정부)
+R1(제2측정부)		 R3(제1측정부)
+R1(제2측정부)		 R1(제1측정부)
+R5(제4측정부)		 R1(제1측정부)
+R3(제2측정부)
Mz R6(제1측정부)
+R6(제4측정부)		 R6(제2측정부)
+R6(제3측정부)		 R5(제1측정부)
+R5(제4측정부)		 R5(제2측정부)
+R5(제3 측정부)
위 표2에 기재된 바와 같이, 제어부(130)에서는 A, B, C, DFMF 통해 일정한 힘에 민감한 힘의 성분을 도출한다. 그리고 제어부(130)는 Fx, Fy, Fz, Mx,My, Mz의 각각에 대하여 (A+B)-(C+D)의 연산을 하여 아래 표 3의 출력 신호를 도출할 수 있다.
Fx Fy Fz Mx My Mz
Fx인가 8 0 0 0 0 0
Fy인가 0 8 0 0 0 0
Fz인가 0 0 8 0 0 0
Mx인가 0 2 0 8 0 0
My인가 -2 0 0 0 8 0
Mz인가 0 0 0 0 0 8
전술한 바와 같이, 본 실시예의 제1 측정부(20)와 제2 측정부(30)와 제3 측정부(40) 및 제4 측정부(60)의 각각을 구성하는 16개의 스트레인 게이지의 구성을 통해, 어느 두 개의 조합된 스트레인 게이지들의 조합 신호를 전술한 바와 같이, 스위칭 방식을 통하여 검출하는 것이 가능하여 일정힘에 민감한 저항 신호를 정확하게 도출하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다.
10...센서 기재 20...제1 측정부
30...제2 측정부 40...제3 측정부
50...변형율 측정부 51...제1 스트레인 게이지
51a..제1 저항 검출부 53...제2 스트레인 게이지
53a..제2 저항 검출부 55...제3 스트레인 게이지
55a..제3 저항 검출부 57...제4 스트레인 게이지
57a..제4 저항 검출부 110..신호 저장부
130..제어부

Claims (7)

  1. 측정하고자 하는 구조물에 부착되는 센서 기재;
    상기 센서 기재의 중앙부를 기준으로 일측으로 설치되며, 변형율을 측정하는 제1 측정부;
    상기 중앙부를 기준으로 상기 제1 측정부에 대향하는 위치에서 상기 센서 기재 상에 설치되어, 변형율을 측정하는 제2 측정부;
    상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부를 연결한 연결선에 직교하는 위치에 설치되어 변형율을 측정하는 제3 측정부; 및
    상기 중앙부를 기준으로 상기 제3 측정부에 대향하는 위치에 설치되어 변형율을 측정하는 제4 측정부;
    를 포함하고,
    상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부와 상기 제3 측정부 및 상기 제4 측정부는, 상기 중앙부를 중심으로 방사상으로 배치되며 복수개의 압저항 패턴부를 포함하는 변형율 측정부가 마련되며,
    상기 압저항 패턴부는 스트레인 게이지를 포함하되, 상기 스트레인 게이지는 상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부와 상기 제3 측정부 및 상기 제4 측정부의 각각에 4개로 설치되는 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 기재는 실리콘 웨이퍼인 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변형율 측정부는,
    상기 센서 기재에 설치되며 제1 저항 검출부와 연결되는 제1 스트레인 게이지;
    상기 센서 기재에 상기 제1 스트레인 게이지와 제1 신호선으로 연결되며 제2 저항 검출부와 연결되는 제2 스트레인 게이지;
    상기 센서 기재에 상기 제1 신호선에 분기선으로 연결되며 제3 저항 검출부와 연결되는 제3 스트레인 게이지; 및
    상기 제3 스트레인 게이지와 제2 신호선으로 연결되며 제4 저항 검출부와 연결되는 제4 스트레인 게이지;
    를 포함하는 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변형율 측정부는, 상기 제1 스트레인 게이지와 상기 제2 스트레인 게이지와 상기 제3 스트레인 게이지 및 상기 제4 스트레인 게이지 중에서 선택된 2개에 대하여, 상기 제1 저항 검출부와 상기 제2 저항 검출부와 상기 제3 저항 검출부 및 상기 제4 저항 검출부 중에서 선택된 2개를 사용하여 저항 신호를 센싱하는 스위칭 타입 육축 힘토크 센서.
  6. 청구항 1의 스위칭 타입 육축 힘 토크 센서로부터 전달되는 센싱 신호를 저장하는 신호 저장부; 및
    상기 신호 저장부의 센싱 신호를 전송받아, 제1 측정부와 제2 측정부와 제3 측정부 및 제4 측정부를 구성하는 스트레인 게이지들 중에 선택된 어느 두 개의 스트레인 게이지의 신호를 조합하는 제어부;
    를 포함하는 스위칭 타입 육축 힘 토크 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지는, 상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부와 상기 제3 측정부 및 상기 제4 측정부의 각각에 4개로 설치되는 16개의 스트레인 게이지로 설치되는 스위칭 타입 육축 힘 토크 측정장치.
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