KR101567549B1 - 토크인가공구 검사장치를 이용한 토크인가공구 관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크인가공구 검사장치 및 이를 이용한 토크관리시스템에 관한 것이다. 상기 토크인가공구 검사장치는, 볼트에 가해지는 토크값이 미리 설정되고 상기 미리 설정된 토크값을 상기 볼트에 인가하는 토크인가공구를 검사하는 토크인가공구의 검사장치에 있어서, 피체결물의 체결을 위한 상기 볼트가 삽입되는 어댑터; 일측에 상기 어댑터가 체결되고, 타측에 상기 토크인가공구가 체결되며, 상기 토크인가공구에 미리 설정된 상기 토크값이 상기 어댑터를 통하여 상기 볼트에 가해질 때, 상기 볼트에 가해지는 실제 토크값을 센싱하는 센싱부; 및 상기 센싱부에 의해 센싱된 실제토크값이 유선 또는 무선을 전송되며, 상기 실제토크값을 표시하는 표시부를 갖는 포터블형 모듈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

토크인가공구 검사장치를 이용한 토크인가공구 관리시스템{Management System of torque applying device using Test Equipment of torque applying device}

본 발명은 토크인가공구의 검사장치 및 이를 이용한 토크관리시스템에 관한 것으로, 특히 볼트에 가해지는 토크값을 미리 설정하고, 그 설정된 토크값을 볼트에 인가하는 토크인가공구가 상기 설정된 토크값으로 동작하고 있는지를 지속적으로 검사하고 관리할 수 있도록 한 토크인가공구의 검사장치 및 이를 이용한 토크관리시스템에 관한 것이다.

오늘날 자동차, 항공기, 선박, 잠수함, 다리, 철골건축물 등 고성능, 고정밀, 고부가가치의 제품과 구조물들의 제조 생산시 필요한 부재간의 접합에 사용하는 볼트체결에 있어서 토크의 중요성은 점점 높아져가고 있다. 고품질, 안정성, 가격, 디자인, A/S 등 고객을 만족시키지 못하면 경쟁에서 뒤떨어지게 된다. 이는 제품의 생산과 제조에 있어서 한 개의 볼트 체결도 소홀히 할 수 없다.

볼트는 체결(tightening) 요소로서, 자동차, 항공기 등의 각종 기계, 전기전자 장치, 건축 및 토목 등에서 일반 생활용품에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 볼트를 이용한 체결 작업의 중요성에 대해 간과하고 있던 것이 현실이었다. 2002년 미국 패스너(Fastener) 보고서에 따르면 자동차의 총 부품 중 절반 이상이 체결 불량으로 구성되어 있으며, 자동차 부품 리콜의 약 80%에 체결 불량이 포함 되었다고 한다. 이와 같이 제품의 안전성, 제품 품질 등에 지대한 영향을 미치고 있는 체결 작업은 제조물 책임법(Product Law)의 도입으로 그 중요성은 더 커지게 되었다.

또한, 체결 불량을 예방하여 제품의 안전성, 제품 품질을 만족시키기 위해서는, 설계부터 제조, 품질관리, A/S까지 일관된 체계의 구축이 필요하다. 특히, 제품의 안전성 확보와 제품 품질 향상을 통해 세계적 경쟁력을 갖추려면 계량 측정 기술, 설계 기술 및 생산 기술 분야를 포함한 여러 분야의 기술이 집약되어 ISO와 같은 국제적인 공인 기준에 맞는 생산 및 품질 관리 체계를 구축하여야 한다.

최근의 기술동향은 크게 변화하고 있다. 보다 작게, 가볍게, 그리고 내구성이 우수한 제품 개발을 목표로 설계, 생산, 판매되고 있어, 보다 더 정밀한 체결을, 즉 제품의 종류와 용도에 따라서, 인가되어야 할 토크의 범위가 다양해 졌다.

이에 대응하기 위해서는 특정 볼트에 인가되어야 할 토크값을 미리 설정하고, 그 설정된 토크값을 볼트에 인가할 수 있도록 한 토크인가공구가 널리 사용된다. 예컨대, 토크 렌치, 전동드라이버 등은 특정 볼트에 인가되어야할 토크값을 미리 설정해 두고, 작업자는 특정 볼트의 체결 작업에 사용되는 특정의 토크 렌치 또는 특정의 전동드라이버를 이용하여 체결 작업을 수행한다.

하기 선행기술문헌 대한민국공개특허 제10-2013-0046278호(공개번호, 발명의 명칭: 자동 렌치용 토크 조정 제어 장치 및 자동렌치)에 따르면, 볼트에 인가해야 하는 토크를 설정하고 조정할 수 있는 토크 조정 제어 장치 및 자동렌치가 개시된다. 이처럼, 토크인가공구는 보다 정확하고 정밀하게 피체결물을 조립하기 위해서 볼트에 가해지는 토크를 정확하게 제어 및 조정하여 인가할 수 있도록 개발되고 있는 추세이나, 이러한 토크인가공구가 지속적으로 정확하게 토크를 인가하고 있는지 여부에 관한 장치 또는 시스템은 없는 실정이다.

즉, 특정한 토크값으로 작업할 수 있도록 설정된 토크인가공구를 이용하여 지속적으로 작업할 때, 작업자는 토크인가공구에 설정된 토크값이 제대로 볼트에 인가되고 있는지 확인할 필요가 있다. 즉, 토크인가공구의 기계적 손상, 전기적 오류 등에 의해 미리 설정된 토크값이 정확하게 볼트에 인가되지 않을 수 있기 때문이다.

따라서, 토크인가공구가 미리 설정된 토크값을 볼트에 제대로 인가하고 있는지를 간편하게 검사하고, 검사를 수행한 후의 데이터를 체계적으로 관리하여 개별적인 토크인가공구의 이력을 관리하여 수많은 토크인가공구를 간편하고 관리하고, 작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장비 또는 시스템에 관한 요구가 있다.

한국공개특허공보 10-2013-0046278

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 볼트에 가해지는 토크값을 미리 설정하고, 그 설정된 토크값을 볼트에 인가하는 토크인가공구가 상기 설정된 토크값으로 동작하고 있는지를 지속적으로 검사하고 관리할 수 있도록 한 토크인가공구의 검사장치 및 이를 이용한 토크관리시스템를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 따른 토크인가공구 검사장치는, 볼트에 가해지는 토크값이 미리 설정되고 상기 미리 설정된 토크값을 상기 볼트에 인가하는 토크인가공구를 검사하는 토크인가공구의 검사장치에 있어서, 피체결물의 체결을 위한 상기 볼트가 삽입되는 어댑터; 일측에 상기 어댑터가 체결되고, 타측에 상기 토크인가공구가 체결되며, 상기 토크인가공구에 미리 설정된 상기 토크값이 상기 어댑터를 통하여 상기 볼트에 가해질 때, 상기 볼트에 가해지는 실제 토크값을 센싱하는 센싱부; 및 상기 센싱부에 의해 센싱된 실제토크값이 유선 또는 무선을 전송되며, 상기 실제토크값을 표시하는 표시부를 갖는 포터블형 모듈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모듈부는 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지를 판별하는 판별부를 구비하고, 상기 표시부에는 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 실제토크값과, 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값의 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부를 표시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 볼트와 상기 피체결물 사이에 배치되고, 상기 볼트에 토크가 인가될 때, 상기 볼트의 축 방향으로의 클램핑포스를 계측하는 압전센서를 구비하고, 상기 센싱부는 상기 볼트에 토크가 인가될 때, 상기 볼트의 회전각도를 계측하는 각도측정센서를 구비하며, 상기 모듈부는, 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 피체결물의 적정 클램핑포스에 관한 클램핑포스데이터와 상기 피체결물에 소재에 따라 상기 볼트가 회전되는 적정한 각도에 관한 각도데이터를 저장하는 저장부; 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지를 판별하고, 상기 압전센서에 의해 계측된 실제클램핑포스를 상기 클램핑포스데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하며, 상기 각도측정센서에 의해 계측된 상기 실제회전각도를 상기 각도데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하는 판별부;를 구비하고, 상기 표시부는 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 실제토크값과, 상기 실제토크값이 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제클램핑포스가 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제회전각도가 허용 오차 범차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부를 표시하고, 상기 실제토크값, 상기 실제클램핑포스, 또는 상기 실제회전각도 중 어느 하나가 허용 오차 범위 밖에 있는 경우에는 이상신호를 표시하여 상기 피체결물에 적합한 체결력이 인가되는지를 판별할 수 있도록 한 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따른 토크인가공구 검사장치를 이용한 토크관리시스템은, 상기 토크인가공구 검사장치가 복수 개 마련되며, 상기 각 토크인가공구에 미리 설정된 토크값과, 상기 각 토크인가공구에서 상기 미리 설정된 토크값을 인가될 때 실제로 계측되는 실제토크값을 전송하는 전송라인; 상기 전송라인을 통해 전송된 상기 각 토크인가공구의 상기 미리 설정된 토크값과 상기 실제토크값을 저장하는 메인저장부와, 상기 실제토크값과 상기 미리 설정된 토크값이 오차 범위 내인지 판별하는 메인판별부, 상기 미리 설정된 토크값, 상기 실제토크값, 및 상기 실제토크값이 오차 범위 내에 있는지 또는 오차 범위 밖에 있는지 표시하는 메인표시부를 포함하는 메인시스템을 포함하여, 상기 메인시스템은 주기적으로 상기 각 토크인가공구의 상기 실제토크값을 전송받아 누적하여 이력 관리하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 토크인가공구의 검사장치는, 상기 볼트와 상기 피체결물 사이에 배치되어 상기 볼트에 토크가 인가될 때 상기 볼트의 축 방향으로의 클램핑포스를 계측하는 압전센서와, 상기 볼트에 토크가 인가될 때 상기 볼트의 회전각도를 계측하는 각도측정센서를 구비하며, 상기 메인저장부는, 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 피체결물의 적정 클램핑포스에 관한 클램핑포스데이터와 상기 피체결물에 소재에 따라 상기 볼트가 회전되는 적정한 각도에 관한 각도데이터를 저장하고, 상기 메인판별부는, 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지를 판별하고, 상기 압전센서에 의해 계측된 실제클램핑포스를 상기 클램핑포스데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하며, 상기 각도측정센서에 의해 계측된 상기 실제회전각도를 상기 각도데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하며, 상기 메인표시부는 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 실제토크값과, 상기 실제토크값이 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제클램핑포스가 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제회전각도가 허용 오차 범차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부를 표시하고, 상기 실제토크값, 상기 실제클램핑포스, 또는 상기 실제회전각도 중 어느 하나가 허용 오차 범위 밖에 있는 경우에는 이상신호를 표시하여 상기 피체결물에 적합한 체결력이 인가되는지를 판별할 수 있도록 한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 토크인가공구의 검사장치 및 이를 이용한 토크관리시스템은, 개별적인 토크인가공구가 미리 설정된 토크값을 정확하게 볼트에 인가하고 있는지를 간편하고 용이하게 검사 및 판단하고, 지속적으로 토크인가공구의 이력을 관리하여 토크인가공구의 토크값의 재설정, 수리 또는 교체 시기 등에 관련된 정보를 제공함으로써, 작업 현장에서 토크인가공구의 작업 적합성을 용이하게 판단하고, 궁극적으로 피체결물을 보다 정밀하게 체결할 수 있도록 하여 제품 품질의 향상에 기여하는 효과를 제공한다.

도1은 본 발명의 일측면에 따른 토크인가공구의 검사장치의 개략도,
도2는 압전센서의 설치 상태를 보여주는 개념도,
도3은 본 발명에 따른 토크인가공구의 블럭도,
도4는 회전각도와 토크의 상관관계를 도시한 그래프,
도5는 토크와 클램핑포스와의 상관관계를 도시한 그래프,
도6 및 도7은 피체결물에 따른 회전각도와 토크의 상관관계를 도시한 그래프,
도8은 본 발명의 다른 측면에 따른 토크인가공구 검사장치를 이용한 토크관리시스템의 개념도,
도9는 본 발명에 따른 토크인가공구 검사장치를 이용한 토크관리시스템의 블럭도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일측면에 따른 토크인가공구의 검사장치의 개략도이고, 도2는 압전센서의 설치 상태를 보여주는 개념도이다. 도3은 본 발명에 따른 토크인가공구의 블럭도이다. 도4는 회전각도와 토크의 상관관계를 도시한 그래프이고, 도5는 토크와 클램핑포스와의 상관관계를 도시한 그래프이며, 도6 및 도7은 피체결물에 따른 회전각도와 토크의 상관관계를 도시한 그래프이다.

본 발명의 일측면에 따른 토크인가공구의 검사장치(100)는, 볼트(20)에 가해지는 토크값이 미리 설정되고 상기 미리 설정된 토크값을 볼트(20)에 인가하는 토크인가공구(60)를 검사하는데 적용되는 것이다. 예컨대, 토크인가공구(60)는 토크렌치, 전동드라이버 등이 될 수 있으며, 이러한 공구를 이용하여 작업하는 자동차, 항공기, 선박, 건축 등의 다양한 분야에 본 발명이 사용될 수 있다.

본 발명의 발명배경에 대하여 먼저 기술하면 다음과 같다. 예컨대, 자동차 조립시 수많은 볼트(20) 체결이 필요하며, 이러한 볼트(20) 체결시 설계 사양을 초과하는 토크가 가해져 피체결물(10)이 체결되는 경우 외부 충격이나 물리적 변형으로 피체결물(10)이 파손되는 위험이 있고, 설계 사양보다 낮은 토크가 가해 체결되는 경우에는 피체결물(10)의 분리, 소음발생, 누수, 떨림 현상 발생, 또는 강성이 저하되는 등의 많은 문제가 노출될 수 있다. 따라서, 볼트(20)에 설계 사양에 맞는 정밀한 토크를 인가할 것이 요구되며, 상기 토크인가공구(60)는 수작업에 의하던 종래 방식에서 탈피하여 정확한 값으로 볼트(20)에 토크를 인가할 수 있다. 그러나, 자동차 조립 라인 등에서 사용되는 토크인가공구(60)는 특정의 볼트(20)에 토크를 가하기 위해서 특정의 토크인가공구(60)에 미리 토크값을 설정해 두고 지속적으로 작업을 한다. 그러나, 토크인가공구(60)에 미리 설정된 토크값은 시간이 경과함에 따라서 그 설정된 토크값에 변화가 있을 수 있다. 예컨대, 토크인가공구(60)에 미리 설정된 토크값을 작업자는 육안으로 확인하였으나, 실제 토크인가공구(60)는 그 미리 설정된 토크값보다 미달되는 토크를 가하도록 동작할 수 있다. 이는 토크인가공구(60)의 기계적 마모, 전기적 오류 등에 요인에 의해 기인하며, 장시간에 걸쳐 서서히 발생된다. 이러한 이유로 토크인가공구(60)는 미리 설정된 토크값으로 볼트(20)에 토크를 인가하지만 실제 피체결물(10)에 가해지는 체결력은 그와는 다를 수 있기 때문에, 토크인가공구(60)가 미리 설정된 토크값으로 정확하게 토크를 인가하는지 여부에 관하여 검사하고 관리할 필요가 있다.

도1 및 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 토크인가공구 검사장치(100)는, 어댑터(30), 센싱부(40), 및 포터블형 모듈부(50)를 포함한다.

상기 어댑터(30)는 피체결물(10)의 체결을 위해 사용되는 볼트(20)가 삽입된다. 상기 어댑터(30)의 형상은 상기 볼트(20)의 형상에 대응하여 형성된다. 도1에는 육각볼트가 사용된 경우를 도시한 경우로서, 어댑터(30)의 내부는 상기 육각볼트에 대응하는 홈(미도시)이 형성된다. 물론, 사용되는 볼트(20)의 형상에 맞게 어댑터(30)의 내부 형상은 변경된다.

상기 센싱부(40)는 상기 볼트(20)에 가해지는 실제토크값을 센싱하기 위해 마련된다. 상기 센싱부(40)의 일측에는 상기 어댑터(30)가 체결되고, 타측에는 상기 토크인가공구(60)가 체결된다.

상기 센싱부(40)는 상기 토크인가공구(60)에 미리 설정된 토크값이 상기 어댑터(30)를 통하여 상기 볼트(20)에 가해질 때, 상기 볼트(20)에 가해지는 실제 토크값을 센싱한다. 상기 토크인가공구(60)에 의해 토크를 가할 때, 상기 어댑터(30)가 회전하여 볼트(20)에 토크가 가해지며, 실제 토크값은 스트레인 게이지 등을 채용한 공지된 구성품에 의해 계측된다. 즉, 상기 센싱부(40)에 의해 실제토크값을 계측하는 것은 이미 공지된 구성품을 채용하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.

상기 포터블형 모듈부(50)는 상기 센싱부(40)에 의해 센싱된 실제토크값을 유선 또는 무선으로 전송받는다. 상기 실제토크값을 표시하는 표시부(51)를 구비한다. 상기 포터블형 모듈부(50)는 토크인가공구(60)가 사용되는 작업 라인 근처에서 용이하게 소지하여 토크인가공구(60)를 검사할 수 있도록 포터블 형태로 이루어진다.

상기 포터블형 모듈부(50)는 판별부(52), 표시부(51), 및 저장부(53)를 포함한다.

상기 판별부(52)는 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지를 판별한다. 도4를 참조하면, 항복점(yield)의 80%가 되는 지점을 기준으로 ±10%의 범위 내를 상기 허용 오차 범위로 설정할 수 있다. 물론, 허용 오차 범위는 피체결물(10)의 체결을 위해 요구되는 정밀도에 따라 다르게 설정될 수 있다.

도4는 회전각도와 토크와의 상관관계를 도시한 것으로, 최초 볼트(20)는 피체결물(10)에 실질적인 체결력을 전달하지 않으면서 회전한다. 좀 더 회전하여 실질적인 힘을 전달하기 시작하는데 이 지점을 착좌점이라 한다. 도4에 보듯이, 볼트(20)가 더 회전함에 따라 토크가 직선적으로 증가하고, 볼트(20)가 더 회전하는데 토크는 감소하는 양상으로 변화한다. 토크가 최대로 증가하고 다시 감소하는 지점이 항복점이며, 여기서 볼트(20)를 더 회전시키면 피체결물(10)이 파괴된다. 항복점을 기준으로 80% 가량의 토크를 적정 토크로 하고, ±10%의 허용 오차 범위를 두며, 항복점의 90% 를 초과하는 구간은 여유마진으로 남겨두는 일례를 도시한 것이다.

상기 표시부(51)는 상기 토크인가공구(60)에 미리 설정된 토크값과, 상기 센싱부(40)에서 유선 또는 무선으로 전송되는 실제토크값과, 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값에 대한 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부를 표시한다. 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 밖에 있는지 여부는 녹색 또는 빨간색 등의 색상으로 표시되거나, 문자로서 "정상" 또는 "비정상" 등으로 표시되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 일측면에 따른 토크인가공구의 검사장치(100)는, 압전센서(70)와 각도측정센서(80)를 포함한다.

상기 압전센서(70)와 상기 각도측정센서(80)는 토크인가공구(60)가 미리 설정된 토크값을 제대로 인가하는지 여부와 더불어 피체결물(10)이 적절한 힘으로 체결되는지 여부를 판단하기 위해서 마련된다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 압전센서(70)는 상기 볼트(20)와 상기 피체결물(10) 사이에 배치되고, 상기 볼트(20)에 토크가 인가될 때 볼트(20)의 축 방향으로의 클램핑포스(Clamping Force)를 계측한다. 본 실시예에서, 상기 압전센서(70)는 중앙에 구멍이 뚤린 형태의 압전 소자로서 공지된 구성에 의하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다. 상기 압전센서(70)와 볼트(20) 사이에 와셔(71)가 끼워진다.상기 압전센서(70)로부터 리드선(72)이 인출되고, 상기 리드선(72)은 상기 센싱부(40)에 연결된다. 상기 압전센서(70)에 의해 계측되는 실제클램핑포스는 모듈부(50)에 전송된다. 도2에 있어서, 상기 볼트(20)에 삽입되는 어댑터(30)는 생략되어 도시된 것이다.

상기 클램핑포스는 피체결물(10), 구체적으로 제1 피체결물(11)과 제2 피체결물(12)이 서로 밀착하는 정도를 표현하는 것으로, 일반적으로 토크와의 상관관계는 도5와 같이 주어진다. 도5의 P 지점은 토크인가공구(60)에 의해 미리 설정된 토크가 인가될 때, 제1,2 피체결물(11,12) 사이의 주어지는 적정 클램핑포스를 지시한다. 그런데, 토크인가공구(60)는 P 지점의 토크값에 해당하는 토크를 인가하였음에도 불구하고, 클램핑포스는 S1 지점으로 제1,2 피체결물(11,12)이 체결되는 경우가 발생될 수 있으며, 이러한 경우에 제1,2 피체결물(11,12)의 체결은 불완전하게 된다. 예컨대, 제1,2 피체결물(11,12)의 마찰계수 등의 영향으로 힘이 소실되어 적정 토크가 인가되었음에도 클램핑포스가 낮게 계측될 수 있다. 따라서, 실제클램핑포스는 피체결물(10)의 적정하게 체결되었는지를 판별하는 요소가 된다.

상기 각도측정센서(80)는 토크인가공구(60)에 의해 볼트(20)에 토크가 인가될 때, 상기 볼트(20)의 회전각도를 계측하기 위해 마련된다. 여기서, 상기 각도측정센서(80)에 의해 계측되는 상기 볼트(20)의 회전각도를 실제회전각도라 한다. 상기 각도측정센서(80)는 상기 어댑터(30)가 회전하는 각도를 계측하여 볼트(20)의 회전각도를 계측하며, 일반적으로 공지된 제품을 사용하므로 그 구체적인 설명은 생략한다. 예컨대, 상기 각도측정센서(80)는 상용화된 자이로스코프가 사용될 수 있다.

이와 같이, 센싱부(40), 압전센서(70), 및 각도측정센서(80)가 구비될 때, 상기 모듈부(50)의 구성에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

상기 저장부(53)는, 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 피체결물(10)의 적정 클램핑포스에 관한 클램핑포스데이터와 상기 피체결물(10)의 소재에 따라 상기 볼트(20)가 회전되는 적정한 각도에 관한 각도데이터를 저장한다.

상기 클램핑포스데이터는 피체결물(10)에 성질에 따라 설계시 주어지는 데이터이다. 예컨대, 특정한 토크인가공구(60)에 의해 특정한 피체결물(10)을 체결할 때, 상기 특정한 피체결물(10)의 클램핑포스는 설계시 주어지고, 특정한 토크인가공구(60)에 의해 미리 설정된 토크값이 인가될 때 바람직하게는 상기 특정한 피체결물(10)은 설계시 주어진 클램핑포스로 체결되어야 한다.

상기 각도데이터는 피체결물(10)의 소재에 따라 설계시 주어지는 데이터이다. 도6 및 도7을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도6은 제1,2 피체결물(11,12)이 스틸인 경우이고, 볼트(20)가 대략 30도 각도로 회전될 때 적정한 토크(P 지점)가 인가됨을 예시한 것이고, 도7은 제1 피체결물(11)이 합성수지이고 제2 피체결물(12)이 스틸인 경우여서, 볼트(20)가 대략 720도 각도로 회전될 때 적정한 토크(P 지점)가 인가되는 경우를 도시한 것이다. 즉, 피체결물(10)의 소재에 따라 볼트(20)의 적정한 회전각도가 다르게 주어진다. 따라서, 특정한 토크인가공구(60)에 의해 특정한 소재의 피체결물을 체결할 때, 특정한 토크인가공구(60)에 의해 미리 설정된 토크값이 인가되면 바람직하게는 상기 볼트(20)는 상기 각도데이터에 대응하는 각도로 회전되어 피체결물(10)이 체결되어야 한다.

그런데, 도6 및 도7의 S2 및 S3 지점에서와 같이, 토크인가공구(60)에 의해 미리 설정된 토크값은 인가되었는데, 볼트(20)의 회전각도가 적정 체결을 위해 요하는 회전각도보다 적게 회전될 수 있다. 예컨대, 볼트(20)와 피체결물(10) 사이에 이물질이 존재하는 경우에 토크인가공구(60)에 의해 미리 설정된 토크값이 인가되었음에도 볼트(20)는 덜 회전될 수 있다. 따라서, 볼트(20)의 회전각도가 피체결물(10)이 적정하게 체결되었는지를 판별하는 요소가 되는 것이다.

상기 판별부(52)는 상술한 바와 같이 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하는 것과 아울러, 상기 압전센서(70)에 의해 계측되는 실제클램핑포스와 상기 클램핑포스데이터를 비교하여 판단하고, 상기 각도측정센서(80)에 의해 계측된 상기 실제회전각도와 상기 각도데이터를 비교하여 판단한다.

즉, 상기 실제클램핑포스를 상기 클램핑포스데이터와 비교하여, 상기 실제클램핑포스가 상기 클램핑포스데이터의 허용 오차 범위 내에 있는지를 판단한다. 또한, 상기 실제회전각도를 상기 각도데이터와 비교하여, 상기 실제회전각도가 상기 각도데이터의 허용 오차 범위 내에 있는지 판단한다. 상기 클램핑포스데이터를 기준으로 한 허용 오차 범위와 상기 각도데이터를 기준으로 한 허용 오차 범위는, 상기 실제토크값의 허용 오차 범위와 같은 방식으로 설정될 수 있으며, 피체결물(10)이 체결되어야 하는 정밀도에 따라 허용 오차를 달리 설정될 수 있다.

상기 표시부(51)는, 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 실제토크값, 및 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값을 기준으로 허용 오차 범위 내에 있는지를 표시하는 것에 더하여, 상기 실제클램핑포스가 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제회전각도가 허용 오차 범차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부를 표시한다.

또한, 상기 표시부(51)는 상기 실제토크값, 상기 실제클램핑포스, 또는 상기 실제회전각도 중 어느 하나가 허용 오차 범위 밖에 있는 경우에는 이상신호를 표시한다. 상기 이상신호는 상기한 바와 같이, 색깔 또는 문자로 표시되도록 구현될 수 있다.

상기한 바와 같이, 토크인가공구(60)에 미리 설정된 토크값 자체가 오차 범위 내에서 인가되면 토크인가공구(60)는 작업을 위해 적합한 상태로 판단할 수 있으며, 이때, 실제클램핑포스 및 실제회전각도가 모두 오차 범위 내에 있다면, 상기 토크인가공구(60)에 의해 인가된 토크에 의해 상기 피체결물(10)이 적정한 체결력으로 체결되는 것으로 판단하게 된다.

따라서, 본 발명의 일측면에 따른 토크인가공구의 검사장치(100)는 토크인가공구(60)가 미리 설정된 토크값을 실제로도 정확하게 인가하고 있는 지를 신속하고 정확하며 용이하게 판단할 수 있으며, 실제토크값, 실제클램핑포스 및 실제회전각도를 종합하여 피체결물(10)에 적합한 체결력이 인가되는지를 판별한다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 토크인가공구 검사장치(100)를 이용한 토크관리시스템이 제공된다. 상기 토크관리시스템은 개별적인 토크인가공구(60)의 이력을 지속적을 추적 관리하여 토크인가공구(60)의 토크값을 재설정하거나, 토크인가공구(60)의 수리 또는 교체 시기 등을 결정하기 위해 사용된다.

도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 상기 토크관리시스템은 복수의 토크인가공구 검사장치(100), 전송라인(210), 및 메인시스템(200)을 포함한다.

상기 토크인가공구 검사장치(100)는 이미 구체적으로 상술한 바, 그 구체적인 설명은 생략한다.

상기 전송라인(210)은 상기 각 토크인가공구(60)에 미리 설정된 토크값과 상기 각 토크인가공구(60)에서 미리 설정된 토크값이 인가될 때 실제로 계측되는 실제토크값을 전송한다. 도8에 도시된 바와 같이, 상기 전송라인(210)의 하층 계층으로 상기 토크인가공구(60)가 배치된다. 상기 토크인가공구 검사장치(100)는 상기 전송라인(210)에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 미리 설정된 토크값 및 실제토크값이 메인시스템(200)으로 전송되거나, 로컬컴퓨터(220)를 거쳐 전송라인(210)을 따라 메인시스템(200)으로 전달될 수 있다. 물론, 필요에 따라 상기 로컬컴퓨터(220)는 생략될 수 있다.

상기 메인시스템(200)은 메인저장부(230), 메인판별부(240), 및 메인표시부(250)를 포함한다.

상기 메인저장부(230)는 상기 전송라인(210)을 통해 전송된 상기 각 토크인가공구(60)의 미리 설정된 토크값과 상기 실제토크값을 저장한다.

상기 메인판별부(240)는 상기 실제토크값과 상기 미리 설정된 토크값이 오차 범위 내인지 판별한다. 상기 오차 범위의 설정은 상기한 토크인가공구의 검사장치(100)에 사용된 것을 그대로 채용할 수 있다.

상기 메인표시부(250)는 상기 미리 설정된 토크값, 상기 실제토크값, 및 상기 실제토크값이 오차 범위 내에 있는지 또는 오차 범위 밖에 있는지를 표시한다. 상기 실제토크값이 오차 범위 내에 있을 때 또는 오차 범위 밖에 있을 때의 표시는 상기한 바와 같이 색상 또는 문자로 구분되어 표시된다.

상기 메인시스템(200)은 주기적으로 각 토크인가공구(60)의 실제토크값을 전송 받아 누적하여 이력을 관리함으로써, 각 토크인가공구(60)의 작업 적합성을 판단한다. 예컨대, 실제토크값의 오차가 지속적으로 커지는 것으로 분석될 때 토크인가공구(60)의 재점검이 필요한 것으로 판단한다.

또한, 상기 토크관리시스템에 채용된 토크인가공구 검사장치(100)는, 상술한 바와 같이 압전센서(70)와 각도측정센서(80)를 포함한다.

상기 압전센서(70)는 상기 볼트(20)와 상기 피체결물(10) 사이에 배치되어 상기 볼트(20)에 토크가 인가될 때 상기 볼트(20)의 축 방향으로의 클램핑포스를 계측하고, 상기 각도측정센서(80)는 상기 볼트(20)에 토크가 인가될 때 상기 볼트(20)의 회전각도를 계측하기 위한 것으로, 그 작용에 관하여는 상술한 바 구체적인 설명은 생략한다.

상기 토크관리시스템에 있어서, 압전센서(70) 및 각도측정센서(80)를 구비한 토크인가공구 검사장치(100)가 사용될 때, 상기 메인시스템(200)은 상기 토크인가공구 검사장치(100)에서의 판별부(52)와 유사한 기능을 수행한다.

즉, 상기 메인저장부(230)는, 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 피체결물(10)의 적정 클램핑포스에 관한 클램핑포스데이터와 상기 피체결물(10)에 소재에 따라 상기 볼트(20)가 회전되는 적정한 각도에 관한 각도데이터를 저장한다. 상기 클램핑포스데이터 및 각도데이터는 상술한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 메인판별부(240)는, 상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지를 판별하고, 상기 압전센서(70)에 의해 계측된 실제클램핑포스를 상기 클램핑포스데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하며, 상기 각도측정센서(80)에 의해 계측된 상기 실제회전각도를 상기 각도데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별한다. 상기 허용 오차 범위 역시 토크인가공구 검사장치(100)에서 설명한 바와 동일하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.

상기 메인표시부(250)는 상기 미리 설정된 토크값과, 상기 실제토크값과, 상기 실제토크값이 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제클램핑포스가 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제회전각도가 허용 오차 범차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부를 표시한다. 상기 허용 오차 범위 내인지 또는 밖인지 여부는 상기한 바와 같이 색상 또는 문자로 구분되어 표시될 수 있다.

또한, 상기 메인표시부(250)는 상기 실제토크값, 상기 실제클램핑포스, 또는 상기 실제회전각도 중 어느 하나가 허용 오차 범위 밖에 있는 경우에는 이상신호를 표시한다. 상기 이상신호 역시 상술한 바와 같이, 색상 또는 문자로 표시될 수 있다. 상기 메인표시부(250)는 상기 실제토크값, 실제클램핑포스, 또는 실제회전각도가 모두 허용 범위 안에 있을 때 정상인 것으로 표시되는 것이다.

따라서, 토크인가공구 검사장치(100)를 이용한 토크관리시스템은 상술한 토크인가공구 검사장치(100)와 유사한 효과를 제공하며, 특히 개별적인 토크인가공구(60)의 이력을 지속적으로 용이하게 관리할 수 있으며, 피체결물(10)에 적합한 체결력이 인가되는지 여부를 판별할 수 있도록 한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 피체결물 11... 제1 피체결물
12... 제2 피체결물 20... 볼트
30... 어댑터 40... 센싱부
50... 모듈부 51... 표시부
52... 판별부 53... 저장부
60... 토크인가공부 70... 압전센서
80... 각도측정센서 100... 토크인가공구의 검사장치
200... 메인시스템 210... 전송라인
220... 로컬컴퓨터 230... 메인저장부
240... 메인판별부 250... 메인표시부

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 토크인가공구의 검사장치를 이용한 토크인가공구 관리시스템은,
   복수의 토크인가공구 검사장치;
   여기서, 상기 토크인가공구 검사장치는,
   피체결물(10)의 체결을 위한 볼트(20)가 삽입되는 어댑터(30);
   일측에 상기 어댑터(30)가 체결되고, 타측에 상기 토크인가공구(60)가 체결되며, 상기 토크인가공구(60)에 미리 설정된 상기 토크값이 상기 어댑터(30)를 통하여 상기 볼트(20)에 가해질 때, 상기 볼트(20)에 가해지는 실제 토크값을 센싱하는 센싱부(40);
   상기 볼트(20)와 상기 피체결물(10) 사이에 배치되고, 상기 볼트(20)에 토크가 인가될 때, 상기 볼트(20)의 축 방향으로의 클램핑포스를 계측하는 압전센서(70);
   상기 볼트(20)에 토크가 인가될 때, 상기 볼트(20)의 회전각도를 계측하는 각도측정센서(80); 및
   상기 센싱부(40)에 의해 센싱된 실제토크값과, 상기 압전센서(70)에 의해 계측된 실제클램핑포스와, 상기 각도측정센서(80)에 의해 계측된 실제회전각도를 전송받는 포터블형 모듈부(50);를 포함하고,
   여기서, 상기 모듈부(50)는,
   상기 미리 설정된 토크값과, 상기 피체결물(10)의 적정 클램핑포스에 관한 클램핑포스데이터와 상기 피체결물(10)에 소재에 따라 상기 볼트(20)가 회전되는 적정한 각도에 관한 각도데이터를 저장하는 저장부(53);
   상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지를 판별하고, 상기 실제클램핑포스를 상기 클램핑포스데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하며, 상기 실제회전각도를 상기 각도데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하는 판별부(52); 및
   상기 미리 설정된 토크값과, 상기 실제토크값과, 상기 실제토크값이 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제클램핑포스가 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제회전각도가 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제토크값, 상기 실제클램핑포스, 또는 상기 실제회전각도 중 어느 하나가 허용 오차 범위 밖에 있는 경우에는 이상신호를 표시하는 표시부(51)를 포함하고,
   상기 각 토크인가공구(60)에 마련된 센싱부(40)에 의해 계측되는 실제토크값, 상기 각 토크인가공구(60)에 마련된 압전센서(70)에 의해 계측되는 실제클램핑포스, 및 상기 각 토크인가공구(60)에 마련된 각도측정센서(80)에 의해 계측되는 실제회전각도를 전송하는 전송라인(210);
   상기 전송라인(210)을 통해 상기 각 토크인가공구(60)에 대한 상기 실제토크값, 상기 실제클램핑포스, 및 상기 실제회전각도를 전송받는 메인시스템(200);을 포함하고,
   여기서, 상기 메인시스템(200)은,
   상기 미리 설정된 토크값과, 상기 피체결물(10)의 적정 클램핑포스에 관한 클램핑포스데이터와, 상기 피체결물(10)의 소재에 따라 상기 볼트(20)가 회전되는 적정한 각도에 관한 각도데이터와, 상기 실제토크값과, 상기 실제클램핑포스와, 상기 실제회전각도를 저장하는 메인저장부(230);
   상기 실제토크값이 상기 미리 설정된 토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지를 판별하고, 상기 실제클램핑포스를 상기 클램핑포스데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하며, 상기 실제회전각도를 상기 각도데이터와 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 판별하는 메인판별부(240); 및
   상기 미리 설정된 토크값과, 상기 실제토크값과, 상기 실제토크값이 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제클램핑포스가 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제회전각도가 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부와, 상기 실제토크값, 상기 실제클램핑포스, 또는 상기 실제회전각도 중 어느 하나가 허용 오차 범위 밖에 있는 경우에는 이상신호를 표시하는 메인표시부(250);를 포함하여서,
   상기 토크인가공구 검사장치는, 상기 토크인가공구가 의해 적정한 토크가 인가되었는지 및 상기 피체결물(10)에 적합한 체결력이 인가되는지를 판별하고,
   상기 메인시스템(200)은 상기 각 토크인가공구(60)의 상기 미리 설정된 토크값과 상기 실제토크값을 누적하고 주기적으로 분석하여 상기 토크인가공구의 작업 적합성을 판단하고, 상기 토크인가공구가 의해 적정한 토크가 인가되었는지 및 상기 피체결물(10)에 적합한 체결력이 인가되는지를 판별할 수 있도록 한 것을 특징으로 토크인가공구 검사장치를 이용한 토크인가공구 관리시스템.
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