KR101869596B1 - 토크 교정기의 무게추 구동장치 및 그 구동방법 - Google Patents

토크 교정기의 무게추 구동장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수톤의 무게추를 용이하게 구동할 수 있고, 정밀한 토크 측정이 가능한 토크 교정기의 무게추 구동장치 및 그 구동방법에 관한 것이다. 이를 위해, 토크 교정기의 무게추에 있어서, 서로 다른 무게를 갖는 복수개의 무게추; 일단이 베이스(270)에 지지되고, 무게추를 토크 교정기에 언로딩하기 위한 고정컬럼; 무게추를 상기 토크 교정기에 로딩하기 위한 이동컬럼; 이동컬럼의 일단이 고정되는 베이스이동판(260); 베이스이동판(260)의 승강수단; 및 무게추를 고정컬럼 또는 이동컬럼중 하나에 로딩하기 위한 선택수단;이 제공된다.

Description

토크 교정기의 무게추 구동장치 및 그 구동방법{Weights Loading and Unloading Apparatus of A Torque Calibration Machine And Loading and Unloading Method Thereof}
본 발명은 토크 교정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수톤의 무게추를 용이하게 구동할 수 있고, 정밀한 토크 측정이 가능한 토크 교정기의 무게추 구동장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 볼트와 나사의 조임력, 자동차 엔진의 토크, 헬리콥터의 회전력 등을 측정하기 위해서 토크 측정기가 사용된다. 이러한 토크 측정기는 일정기간마다 토크표준기 또는 토크교정기를 통해 정밀한 교정을 받아야 계측기로서의 신뢰성을 확보할 수 있다. 즉, 토크교정기는 토크 측정기를 교정하기 위한 표준 교정장비이고, 정밀한 토크의 발생이 가장 중요하다.
경량의 소형 토크교정기는 무게추가 가볍기 때문에 무게추의 로딩 및 언로딩에 관한 기구적 문제점이 미미하고, 정밀도에 큰 영향을 미치지 못한다. 반면, 중량의 대형(예 : 10 kN·m 이상) 토크교정기는 무게추(예 : 1톤 내지 2톤)를 한번에 구동하기 어렵고, 로딩 및 언로딩에 많은 시간이 소요되었다. 한편 무게추를 개별적으로 구동할 경우 전체 부피가 커지고 제작 비용의 상승 및 유지보수가 어려운 단점이 있다.
중국 특허공개공보 제 101358892호(2009년 2월 4일)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 고하중의 대형 무게추를 신속하게 로딩 또는 언로딩할 수 있는 토크 교정기의 무게추 구동장치 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은, 대형의 무게추를 포함하는 다양한 크기의 무게추를 조합하여 더 세분화된 토크 측정이 가능한 토크 교정기의 무게추 구동장치 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 토크 교정기의 무게추 구동장치에 있어서, 서로 다른 무게를 갖는 복수개의 무게추; 일단이 베이스(270)에 지지되고, 무게추를 토크 교정기에 언로딩하기 위한 고정컬럼; 무게추를 토크 교정기에 로딩하기 위한 이동컬럼; 이동컬럼의 일단이 고정되는 베이스이동판(260); 베이스이동판(260)을 베이스(270)로부터 승강시킬 수 있는 승강수단; 및 무게추를 고정컬럼 또는 이동컬럼중 하나에 로딩하기 위한 선택수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치가 제공된다.
여기서, 무게추는 복수개의 무게추그룹으로 군을 형성하고, 고정컬럼과 이동컬럼은 각 무게추그룹 별로 구비될 수 있다.
무게추그룹은 수직방향으로 정렬되고, 고정컬럼과 이동컬럼은 해당 무게추그룹의 측면에 구비되는 것이 바람직하다.
각 무게추는 중심에 관통구(316)가 형성된 디스크 형상이며, 관통구(316)를 통과하여, 해당 무게추마다 반구형 스토퍼(314)가 형성된 중심봉(210)을 더 포함할 수 있다. 또한, 중심봉(210)의 자유단의 흔들림을 방지하기 위해 척(295)이 더 구비된다. 이러한 중심봉(210)은 각 무게추에 대응하는 마디의 연속으로 조립되는 것이 바람직하다.
고정컬럼은 베이스이동판(260)을 통과하여 베이스(270)에 지지되고, 그리고 고정컬럼과 베이스이동판(260) 사이의 통과 마찰을 줄이기 위하여 베어링(262)이 더 구비되는 것이 바람직하다.
아울러, 선택수단은, 무게추의 측면에 돌출된 복수개의 측면로드(312); 측면로드(312)를 지지할 수 있도록 이동컬럼으로부터 돌출되는 고정스토퍼(241); 및 측면로드(312)를 지지하거나 지지해제할 수 있도록 고정컬럼의 실린더(251)로부터 왕복 가능하게 설치되는 이동스토퍼(256);를 포함하는 것이 가장 바람직하다.
측면로드(312)는 무게추의 원주방향을 따라 등간격으로 적어도 6개가 형성되고, 고정스토퍼(241)와 실린더(251)는 무게추의 둘레에서 교호적으로 배치된다.
승강수단은, 베이스(270)에 설치된 승강모터(280); 일단이 승강모터(280)에 연결되고, 타단이 베이스이동판(260)에 연결된 리드스크류;일 수 있다.
복수개의 무게추는, 무게가 4000 N인 제 1 무게추(310) 4개로 구성된 제 1 무게추그룹(300); 무게가 2000 N 2개, 1000 N 1개, 및 500 N 1개로 구성된 제 2 무게추그룹(330); 무게가 200 N 2개 및 100 N 1로 구성된 제 3 무게추그룹(350);으로 구성되고, 고정컬럼은, 베이스(270)로부터 제 1 무게추그룹(300)까지 연장되는 제 1 고정컬럼(250); 베이스(270)로부터 제 2 무게추그룹(330)까지 연장되는 제 2 고정컬럼(252); 베이스(270)로부터 제 3 무게추그룹(350)까지 연장되는 제 3 고정컬럼(254);으로 구성되고,
이동컬럼은, 베이스이동판(260)으로부터 제 1 무게추그룹(300)까지 연장되는 제 1 이동컬럼(240); 베이스이동판(260)으로부터 제 2 무게추그룹(330)까지 연장되는 제 2 이동컬럼(242); 베이스이동판(260)으로부터 제 3 무게추그룹(350)까지 연장되는 제 3 이동컬럼(244);으로 구성되는 것이 바람직하다.
아울러, 제 1 고정컬럼(250) 3개의 상단이 설치되는 제 3 고정판(230); 제 2 고정컬럼(252) 3개의 상단이 설치되는 제 2 고정판(232); 제 3 고정컬럼(254) 3개의 상단이 설치되는 제 1 고정판(234); 제 1 이동컬럼(240) 3개의 상단이 설치되는 제 3 이동판(224); 제 2 이동컬럼(242) 3개의 상단이 설치되는 제 2 이동판(222); 및 제 3 이동컬럼(244) 3개의 상단이 설치되는 제 1 이동판(220);을 더 포함하는 것이 가장 바람직하다.
그리고, 제 1 이동판(220)은 제 1 고정판(234) 내에서 승강 자유롭도록 분리되어 있고, 제 2 이동판(222)은 제 2 고정판(232) 내에서 승강 자유롭도록 분리되어 있고, 그리고 제 3 이동판(224)은 제 3 고정판(230) 내에서 승강 자유롭도록 분리되어 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 본 발명의 또 다른 카테고리로서, 전술한 무게추 구동장치의 구동방법에 있어서, 복수개의 무게추가 고정컬럼과 이동컬럼에 로딩된 초기상태(S100); 승강수단이 베이스이동판(26), 이동컬럼 및 무게추를 제 1 거리(L1)만큼 상승시키는 단계(S120); 선택수단이 무게추의 원하는 무게조합을 위해 고정컬럼의 실린더(251)를 선택적으로 동작시키는 단계(S140); 승강수단이 베이스이동판(26), 이동컬럼 및 무게추를 제 2 거리(L2)만큼 하강시켜 무게추의 일부가 고정컬럼에 로딩되고, 잔여 무게추가 이동컬럼에 로딩되는 단계(S160); 및 토크 교정기가 토크를 측정하는 단계(S180);를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동방법에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 제 2 거리(L2)는 제 1 거리(L1) 보다 상대적으로 더 크다.
초기상태(S100)는 토크암 고정장치를 동작시키는 단계를 더 포함한다.
아울러, 추가적인 토크의 측정을 위해 상기 승강수단이 베이스이동판(26), 이동컬럼 및 무게추를 제 1 거리(L1)만큼 상승시키는 단계(S120) 내지 상기 토크 교정기가 토크를 측정하는 단계(S180)를 반복하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 1톤 내지 2톤과 같은 고하중의 대형 무게추를 신속하게 로딩 또는 언로딩할 수 있다. 반면, 무게추의 동작은 최소화하여 로딩 또는 언로딩에 따른 충격이나 진동 발생은 최소화될 수 있다.
또한, 대형의 무게추를 포함하는 다양한 크기의 무게추를 용이하게 조합하여 더 세분화된 토크의 크기를 구현할 수 있다. 이로서 토크 측정 과정이 간편하면서도 높은 정밀도의 토크를 측정할 수 있다(예 : 20 kN·m의 실하중 토크교정기 구현). 이러한 본 발명의 토크교정기는 기존 토크교정기보다 약 20배 가량 높은 정밀도를 갖는다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무게추 구동장치가 장착된 토크 교정기의 사시도,
도 2는 도 1중 무게추 구동장치만을 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 정면도,
도 4는 도 3중 고정컬럼을 설명하기 위해 고정컬럼만을 중점적으로 도시한 정면도,
도 5a는 도 4중 A-부분의 확대도로서, 측면로드(312)가 이동스토퍼(256)에 걸린 상태를 나타내는 것이고,
도 5b는 도 5a에서 이동스토퍼(256)가 실린더(251)내로 삽입되어 측면로드(312)가 이동스토퍼(256)에 걸리지 않는 상태를 나타내는 것이고,
도 6은 도 3중 이동컬럼을 설명하기 위해 이동컬럼만을 중점적으로 도시한 정면도,
도 7은 도 3중 무게추를 설명하기 위해 무게추만을 중점적으로 도시한 정면도,
도 8은 무게추, 이동컬럼 및 고정컬럼의 구성을 설명하기 위한 부분 평면도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무게추 구동장치의 구동방법을 나타내는 흐름도,
도 10은 본 발명의 동작방법중 제 1 무게추그룹(300)의 초기상태를 나타내는 설명도,
도 11은 도 10에 이어서 이동컬럼의 상승상태를 나타내는 설명도,
도 12는 도 11에 이어서 선택된 실린더(251)가 축소되는 상태를 나타내는 설명도,
도 13은 도 12에 이어서 이동컬럼이 하강하면서 일부 무게추가 고정컬럼에 로딩되고, 일부 무게추가 이동컬럼에 로딩되는 상태를 나타내는 설명도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
본 출원에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
무게추 구동장치의 구성
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무게추 구동장치가 장착된 토크 교정기의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 토크교정기(100)는 대략 한쌍의 무게추장치(200, 400), 제 1, 2 토크암(140, 160) 및 중심축(120)으로 구성된다.
중심축(120)은 토크교정기(100)의 상부에 세로방향으로 위치하며, 일단 영역에는 제 1, 2 토크암(140, 160)이 에어베어링에 의해 위치하고, 타단 영역에는 교정하고자 하는 토크 측정기(미도시)가 설치된다.
제 1 토크암(140)은 양단에 제 1, 2 무게추장치(200, 400)를 각각 지탱하고, 중심영역은 중심축(120)에 회전 자유롭게 거치된다. 이러한 제 1 토크암(140)은 열팽창계수가 10-4 ~ 10-5/℃인 스테인레스강(SUS)으로 제작되고, 수톤의 제 1, 2 무게추장치(200, 400)를 지탱하기 위하여 충분한 강성을 갖도록 설계된다. 제 1 토크암(140)은 스테인레스강으로 제작되는 한장의 판재로 제작할 수도 있고, 도 1과 같이 2장으로 제작하여 중심축(120)에 대해 상호 이격되도록 설치할 수도 있다.
제 2 토크암(160)은 일반 철 대비 100배정도 열팽창계수가 작은 인바-36 금속을 사용하여 제작되며, 중심 영역은 중심축(120)에서 에어베어링에 의해 회전 자유롭게 설치되고, 제 1 토크암(140)과 간섭을 일으키지 않는다. 제 1, 2 토크암(140, 160)이 베어링 중심부에만 같이 체결될 뿐 다른 부분은 기계적으로 구속이나 간섭됨이 없어 열팽창 차이에 따른 열응력이 없다.
제 2 토크암(160)은 상기와 같은 인바금속으로 제작되어 온도 변화에 따른 치수 변화가 거의 없다. 따라서, 토크를 측정할 때, 제 2 토크암(160)은 중심축(120)으로부터 정확한 거리(r)를 설정하는 역할을 한다. 즉, 제 1 토크암(140)은 수톤의 하중을 지지하도록 저렴한 스테인레스강으로 튼튼하게 제작하고, 제 2 토크암(160)은 고가의 인바금속을 소량 사용하여 정확한 거리를 설정하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수톤의 제 1 무게추장치(200)는 중심봉(210)을 제 1 토크암(140)의 일단에 지지되고, 제 2 무게추장치(400)도 대칭적 구조에 따라 제 1 토크암(140)의 타단에 지지된다.
이와 같은 제 1, 2 무게추장치(200, 400)는 동일한 구성과 동작 방법을 갖고 있으므로 중복적인 설명을 생략하기 위해 이하에서는 제 1 무게추장치(200)만을 중점적으로 설명하도록 한다.
도 2는 도 1중 무게추 구동장치만을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 무게추장치(200)는 중심봉(210)에 의해 지지되며, 크게 제 1, 2, 3 무게추그룹(300, 330, 350), 승강장치, 척장치 등으로 구성된다.
베이스(270)는 바닥에 견고하게 고정되며, 제 1 무게추장치(200)의 하중을 지지한다.
승강장치는 승강모터(280)와 리드스크류(미도시)로 구성된다. 승강모터(280)는 베이스(270)상에 설치되고, 리드스크류(미도시)는 승강모터(280)와 베이스이동판(260)의 중심 사시에 수직으로 연결된다. 이러한 리드스크류의 회전은 베이스이동판(260)을 상승 또는 하강시키게 된다.
척장치는 베이스이동판(260)에 탑재되고, 척모터(290)와 척으로 구성된다. 척모터(290)는 척을 동작시키는 부재이고, 척은 중심봉(210)의 최하부인 자유단(215)을 흔들리지 않게 잡거나 풀어주는 기능을 한다. 이러한 척장치는 공지의 구성이므로 구체적인 구성 설명은 생략하기로 한다.
제 1 고정판(234)은 디스크 형상이고, 그 내부에 삼각 형상의 제 1 이동판(220)이 분리되어 위치한다. 제 1 고정판(234)에는 제 1, 2, 3 고정컬럼(250, 252, 254)이 3개씩(총 9개의 고정컬럼)설치된다. 제 1 고정컬럼(250)은 상호 60도의 등간격을 유지하면서 제 1 고정판(234)의 원주방향에 설치되고, 제 2 고정컬럼(252)은 상호 60도의 등간격을 유지하면서 제 1 고정판(234)의 원주방향에 설치되고, 제 3 고정컬럼(254)도 상호 60도의 등간격을 유지하면서 제 1 고정판(234)의 원주방향에 설치된다.
제 1 이동판(220)은 대략 삼각형의 판형 부재이고, 각 꼭지점 영역에 제 1, 2, 3 이동컬럼(240, 242, 244) 3개씩(총 9개의 이동컬럼) 설치된다. 제 1 이동컬럼(240)은 상호 60도의 등간격을 유지하면서 제 1 이동판(220)의 꼭지점 영역에 설치되고, 제 2 이동컬럼(242)은 상호 60도의 등간격을 유지하면서 제 1 이동판(220)의 꼭지점 영역에 설치되고, 제 3 이동컬럼(244)도 상호 60도의 등간격을 유지하면서 제 1 이동판(220)의 꼭지점 영역에 설치된다. 이러한 제 1 이동판(220)은 제 1 고정판(234)내에서 틈새를 유지하며 위치하여 제 1 고정판(234)에 대해 상대적으로 상하방향의 승강이 자유롭다.
제 2 고정판(232)은 제 1 고정판(234)와 제 3 고정판(230) 사이에 위치하며 대략적인 구성은 제 1 고정판(234)과 유사하다. 다만, 제 2 고정판(232)에는 제 1, 2 고정컬럼(250, 252)이 3개씩(총 6개의 고정컬럼) 설치된다.
제 2 이동판(222)은 제 1 이동판(220)과 제 3 이동판(224) 사이에 위치하며 대략적인 구성은 제 1 이동판(220)과 유사하다. 다만, 제 2 이동판(222)에는 제 1, 2 이동컬럼(240, 242)이 3개씩(총 6개의 이동컬럼) 설치된다.
제 3 고정판(230)은 제 2 고정판(232)의 상부에 이격되어 위치하며 대략적인 구성은 제 1, 2 고정판(234, 232)과 유사하다. 다만, 제 3 고정판(230)에는 제 1 고정컬럼(250)이 3개 설치된다.
제 3 이동판(224)은 제 2 이동판(222)의 상부에 이격되어 위치하며 대략적인 구성은 제 1, 2 이동판(220, 222)과 유사하다. 다만, 제 3 이동판(224)에는 제 1 이동컬럼(240)이 3개 설치된다.
제 1 무게추그룹(300)은 4000 N의 제 1 무게추(310) 4개로 구성되고, 제 2, 3 고정판(232, 230) 사이에 위치한다. 제 2 무게추그룹(330)은 2000 N의 제 2 무게추(340) 2개, 1000 N의 무게추 1개 및 500 N의 무게추 1개로 구성되고, 제 2, 1 고정판(232, 234) 사이에 위치한다. 제 3 무게추그룹(350)은 200 N의 제 3 무게추(360) 2개, 100 N의 무게추 1개로 구성되고, 제 1 고정판(234)과 베이스이동판(260) 사이에 위치한다.
도 4는 도 3중 고정컬럼을 설명하기 위해 고정컬럼만을 중점적으로 도시한 정면도이다. 먼저, 도 4에는 한셋트의 고정컬럼만이 도시되었으나, 원주방향으로 60도의 간격을 유지한채 총 3셋트의 고정컬럼이 위치한다. 다만, 이해를 돕고, 도면을 간략히 표현하기 위해 한셋트의 고정컬럼만을 도 4에 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 고정컬럼에는 대응되는 무게추만큼의 (유압 또는 공압)실린더(251)가 수평으로 설치되어 있고, 실린더(251)의 피스톤로드가 이동스토퍼(256)로서 왕복 가능하게 설치된다.
즉, 제 1 고정컬럼(250)의 일단은 베이스(270)를 통해 베이스 마운트(257)까지 일체로 고정되고, 중간 영역은 마찰이 적은 베어링(262)을 통해 베이스이동판(260)을 통과하고, 제 1, 2 고정판(234, 232)을 관통고정하며, 타단은 제 3 고정판(230)에 고정된다. 이러한 제 1 고정컬럼(250)에는 제 1 무게추그룹(300)을 위해 4개의 실린더(251)가 설치된다.
제 2 고정컬럼(252)의 일단은 베이스(270)에 관통 고정되고, 중간 영역은 마찰이 적은 베어링(262)을 통해 베이스이동판(260)을 통과하고, 제 1 고정판(234)을 관통고정하며, 타단은 제 2 고정판(232)에 고정된다. 이러한 제 2 고정컬럼(252)에는 제 2 무게추그룹(330)을 위해 4개의 실린더(251)가 설치된다.
제 3 고정컬럼(254)의 일단은 베이스(270)에 관통 고정되고, 중간 영역은 마찰이 적은 베어링(262)을 통해 베이스이동판(260)을 통과하고, 타단은 제 1 고정판(234)에 고정된다. 이러한 제 3 고정컬럼(254)에는 제 3 무게추그룹(350)을 위해 3개의 실린더(251)가 설치된다.
도 5a는 도 4중 A-부분의 확대도로서, 측면로드(312)가 이동스토퍼(256)에 걸린 상태를 나타내는 것이고, 도 5b는 도 5a에서 이동스토퍼(256)가 실린더(251)내로 삽입되어 측면로드(312)가 이동스토퍼(256)에 걸리지 않는 상태를 나타내는 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 이동스토퍼(256)가 연장되어 노출된 상태에서는 제 1 무게추(310)의 측면로드(312)가 이동스토퍼(256)에 걸리게 된다.
그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 이동스토퍼(256)가 실린더(251) 내로 삽입된 상태에서는 제 1 무게추(310)는 고정컬럼의 고정스토퍼(241)에 걸리게 된다.
도 6은 도 3중 이동컬럼을 설명하기 위해 이동컬럼만을 중점적으로 도시한 정면도이다. 먼저, 도 6에는 한셋트의 이동컬럼만이 도시되었으나, 원주방향으로 60도의 간격을 유지한채 총 3셋트의 이동컬럼이 위치한다. 다만, 이해를 돕고, 도면을 간략히 표현하기 위해 한셋트의 이동컬럼만을 도 6에 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각 이동컬럼에는 대응되는 무게추만큼의 고정스토퍼(241)가 수평으로 설치되어 있다.
즉, 제 1 이동컬럼(240)의 일단은 베이스이동판(260)을 관통하여 고정되고, 중간 영역은 제 1, 2 이동판(220, 222)을 관통고정하며, 타단은 제 3 이동판(224)에 고정된다. 이러한 제 1 이동컬럼(240)에는 제 1 무게추그룹(300)을 위해 4개의 고정스토퍼(241)가 설치된다.
제 2 이동컬럼(242)의 일단은 베이스이동판(260)을 관통하여 고정되고, 중간 영역은 제 1 이동판(220)을 관통고정하며, 타단은 제 2 이동판(222)에 고정된다. 이러한 제 2 이동컬럼(242)에는 제 2 무게추그룹(330)을 위해 4개의 고정스토퍼(241)가 설치된다.
제 3 이동컬럼(244)의 일단은 베이스이동판(260)을 관통하여 고정되고, 타단은 제 1 이동판(220)에 고정된다. 이러한 제 3 이동컬럼(244)에는 제 3 무게추그룹(350)을 위해 3개의 고정스토퍼(241)가 설치된다.
도 7은 도 3중 무게추를 설명하기 위해 무게추만을 중점적으로 도시한 정면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 각 무게추의 중앙에는 관통구(316)가 형성되어 중심봉(210)이 통과할 수 있도록 구성된다. 관통구(316)의 내면은 함몰된 반구 형상으로서 반구형 스토퍼(314)와 형상 맞춤되는 구성이다.
중심봉(210)의 상단은 토크암에 연결되고, 타단은 자유단(215)으로서 척(295)에 의해 체결되거나 체결해제된다. 중심봉(210)중 각 무게추에 상응하는 영역에는 반구형 스토퍼(314)가 형성되어 있다. 이러한 반구형스토퍼(314)는 관통구(316)와 접촉하여 무게추가 중심봉(210)에 로딩되는 구성이고, 관통구(316)와 이격되어 무게추가 중심봉(210)에 언로딩되는 구성이다. 제작시 중심봉(210)은 반구형 스토퍼(314)가 하나 형성된 마디를 연속적으로 체결하여 전체 길이를 형성한다.
도 8은 무게추, 이동컬럼 및 고정컬럼의 구성을 설명하기 위한 부분 평면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 무게추(310)의 측면 둘레에는 총6개의 측면로드(312)가 반경방향으로 돌출형성되어 있다. 이들중 교호적으로 3개는 이동컬럼에 로딩하기 위한 것이고, 나머지 3개는 고정컬럼에 로딩하기 위한 것이다.
제 1 이동컬럼(240)은 제 3 이동판(224) 내에 고정되어 상하로 승강 가능하고, 제 1 고정컬럼(250)은 베이스(270)에 고정되어 움직이지 않는다.
도 8에서는 제 1 무게추(310)만을 도시하였으나 모든 무게추는 무게 및 무게에 따른 크기만 다를 뿐 유사한 구성을 갖고 있고, 특히 측면로드(312)는 각 무게추가 공통적으로 6개씩 돌출형성된 구성이다.
무게추 구동장치의 동작
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 구체적인 동작 방법을 설명하도록 한다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무게추 구동장치의 구동방법을 나타내는 흐름도이고, 도 10은 본 발명의 동작방법중 제 1 무게추그룹(300)의 초기상태를 나타내는 설명도이다. 단, 도 10 내지 도 13은 당업자의 이해를 돕기 위해 제 1 무게추그룹(300)만을 부분적으로 도시하였으나, 이러한 동작은 제 2, 3 무게추그룹(330, 350)에 대해서도 동일하게 동작하는 것이다.
먼저, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 초기상태일때 4개의 무게추(310a, 310b, 310c, 310d) 각각은 6개의 측면로드(312)를 통해 3개의 실린더(251)와 제 1 고정컬럼(250) 및 3개의 고정스토퍼(241)에 로딩되어 있고, 토크암 고정장치(미도시)는 동작상태이다(S100). 토크암 고정장치는 토크암을 로킹하거나 언로킹하는 장치로서 동작시에는 토크암이 움직이지 않고 고정되며, 해제시에는 토크 측정을 위해 토크암이 움직인다. 즉, 초기상태에서 토크암 고정장치는 동작상태를 유지하여 토크암 및 토크암에 매달린 무게추장치가 움직이지 않도록 한다. 이를 위해 제 1 이동컬럼(240)은 제 1 고정컬럼(250)과 같은 높이를 유지한다. 따라서, 4개의 무게추(310a, 310b, 310c, 310d) 사이의 간격(t1)은 모두 동일한 상태이다.
도 11은 도 10에 이어서 이동컬럼의 상승상태를 나타내는 설명도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 승강모터(280)가 회전하여 리드스크류가 회전하면 베이스이동판(260)이 L1(약 5mm) 높이만큼 상승한다(S120). 이때, 도 10과 같이 제 2, 3 이동판(222, 224), 제 1 이동컬럼(240), 및 4개의 무게추(310a, 310b, 310c, 310d)가 L1 높이만큼 동반 상승한다. 이때, 제 1 고정컬럼(250)은 움직이지 않기 때문에 이동스토퍼(256)와 측면로드(312)는 분리(언로딩)된다.
도 12는 도 11에 이어서 선택된 실린더(251)가 축소되는 상태를 나타내는 설명도이다(S140). 도 12에 도시된 바와 같이, 만약 제 1 무게추그룹(300)에서 로딩할 무게추가 8000 N이라면 4000 N 무게추 2개의 로딩이 필요하고, 4000 N 무게추 2개의 언로딩이 필요하다. 이를 위해 도 12에서 2개의 실린더(251)가 축소상태(화살표 방향)가 되고, 2개의 실린더(251)가 노출상태가 된다.
도 13은 도 12에 이어서 이동컬럼이 L2(약 12mm) 높이만큼 하강하면서 일부 무게추가 고정컬럼에 로딩되고, 잔여 무게추가 이동컬럼에 로딩되는 상태를 나타내는 설명도이다(S160). 승강모터(280)가 역회전하여 리드스크류가 회전하면 베이스이동판(260)이 L2 높이만큼 하강한다. 이때, 도 13과 같이 제 2, 3 이동판(222, 224), 제 1 이동컬럼(240), 및 4개의 무게추(310a, 310b, 310c, 310d)가 동반 하강을 시작한다. 이때, 2개의 무게추(310a, 310b)는 실린더(251)에 걸려 하강을 멈추게 되고, 제 1 고정컬럼(250)에 로딩된다. 나머지 2개의 무게추(310c, 310d)는 L2 높이만큼 하강한 상태가 되어 제 1 이동컬럼(240)의 고정스토퍼(241)에 로딩된다. 이때 L1 높이(5mm)와 L2 높이(12mm)의 높이차로 인해, 2개의 무게추(310b, 310c) 사이의 간격이 t1에서 t1+Δt로 증가하게 된다.
도 13의 상태를 통해 2개의 무게추(310a, 310b)는 제 1 고정컬럼(250)을 통해 베이스(270)로 무게가 전달되고, 2개의 무게추(310c, 310d)는 제 1 이동컬럼(240)과 베이스이동판(260)을 통해 중심봉(210)으로 무게가 전달된다. 무게추와 실린더(251) 및 무게추와 고정스토퍼(241) 사이의 로딩과 언로딩을 확실히 하기 위하여 L2만큼의 하강후 추가 하강(약 10mm)도 이루어질 수 있다.
이와 같이 중심봉(210)에 원하는 무게추가 로딩된 상태에서 토크암의 고정장치를 해제하여 토크를 측정한다(S180).
그 다음, 토크암 고정장치를 다시 동작시켜 토크암을 록킹상태로 유지한다(S200). 만약, 다른 무게추의 조합을 이용하여 토크 측정이 필요한 경우 상기 S120 단계 부터 S200 단계를 반복한다. 초기상태(S100)부터 다시 반복하지 않는 것은 토크암에 히스테리시스가 남아 있을 가능성을 없애기 위함이다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.
100 : 토크교정기,
120 : 중심축,
140 : 제 1 토크암,
160 : 제 2 토크암,
200 : 무게추장치,
210 : 중심봉,
215 : 자유단,
220 : 제 1 이동판,
222 : 제 2 이동판,
224 : 제 3 이동판,
230 : 제 3 고정판,
232 : 제 2 고정판,
234 : 제 1 고정판,
240 : 제 1 이동컬럼,
241 : 고정스토퍼,
242 : 제 2 이동컬럼,
244 : 제 3 이동컬럼,
245 : 너트,
250 : 제 1 고정컬럼,
251 : 실린더,
252 : 제 2 고정컬럼,
253 : 실린더,
254 : 제 3 고정컬럼,
255 : 실린더,
256 : 이동스토퍼,
257 : 베이스 마운트,
259 : 너트,
260 : 베이스이동판,
262 : 베어링,
270 : 베이스,
280 : 승강모터,
290 : 척모터,
295 : 척,
300 : 제 1 무게추그룹,
310 : 제 1 무게추,
312 : 측면로드,
314 : 반구형 스토퍼,
316 : 관통구,
330 : 제 2 무게추그룹,
340 : 제 2 무게추,
350 : 제 3 무게추그룹,
360 : 제 3 무게추,
400 : 무게추장치.

Claims (17)

  1. 토크 교정기의 무게추 구동장치에 있어서,
    중심에 관통구(316)가 형성된 디스크 형상이고, 서로 다른 무게를 갖는 복수개의 무게추;
    상기 관통구(316)를 통과하여, 해당 무게추마다 반구형 스토퍼(314)가 형성된 중심봉(210);
    상기 중심봉(210)의 자유단의 흔들림을 방지하기 위해 베이스이동판(260)에 탑재되는 척(295);
    일단이 상기 베이스이동판(260)을 통과하여 베이스(270)에 지지되고, 상기 무게추를 상기 토크 교정기에 언로딩하기 위한 고정컬럼;
    상기 무게추를 상기 토크 교정기에 로딩하기 위한 이동컬럼;
    상기 이동컬럼의 일단이 고정되는 상기 베이스이동판(260);
    상기 베이스이동판(260)을 상기 베이스(270)로부터 승강시킬 수 있는 승강수단; 및
    상기 무게추를 상기 고정컬럼 또는 상기 이동컬럼중 하나에 로딩하기 위한 선택수단;을 포함하고,
    상기 승강수단은, 상기 베이스(270)에 설치된 승강모터(280); 및 일단이 상기 승강모터(280)에 연결되고, 타단이 상기 베이스이동판(260)에 연결된 리드스크류;이며,
    상기 고정컬럼은, 상기 베이스(270)로부터 제 1 무게추그룹(300)까지 연장되는 제 1 고정컬럼(250); 상기 베이스(270)로부터 제 2 무게추그룹(330)까지 연장되는 제 2 고정컬럼(252); 상기 베이스(270)로부터 제 3 무게추그룹(350)까지 연장되는 제 3 고정컬럼(254);으로 구성되고,
    상기 이동컬럼은, 상기 베이스이동판(260)으로부터 상기 제 1 무게추그룹(300)까지 연장되는 제 1 이동컬럼(240); 상기 베이스이동판(260)으로부터 상기 제 2 무게추그룹(330)까지 연장되는 제 2 이동컬럼(242); 상기 베이스이동판(260)으로부터 상기 제 3 무게추그룹(350)까지 연장되는 제 3 이동컬럼(244);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무게추는 복수개의 무게추그룹으로 군을 형성하고,
    상기 고정컬럼과 상기 이동컬럼은 각 무게추그룹 별로 구비되는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무게추그룹은 수직방향으로 정렬되고,
    상기 고정컬럼과 상기 이동컬럼은 해당 무게추그룹의 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심봉(210)은 상기 각 무게추에 대응하는 마디의 연속으로 조립되는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정컬럼과 상기 베이스이동판(260) 사이의 통과 마찰을 줄이기 위하여 베어링(262)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택수단은,
    상기 무게추의 측면에 돌출된 복수개의 측면로드(312);
    상기 측면로드(312)를 지지할 수 있도록 상기 이동컬럼으로부터 돌출되는 고정스토퍼(241); 및
    상기 측면로드(312)를 지지하거나 지지해제할 수 있도록 상기 고정컬럼의 실린더(251)로부터 왕복 가능하게 설치되는 이동스토퍼(256);를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 측면로드(312)는 상기 무게추의 원주방향을 따라 등간격으로 적어도 6개가 형성되고,
    상기 고정스토퍼(241)와 상기 실린더(251)는 상기 무게추의 둘레에서 교호적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 무게추그룹(300)은 무게가 4000 N인 제 1 무게추(310) 4개로 구성되고,
    상기 제 2 무게추그룹(330)은 무게가 2000 N 2개, 1000 N 1개 및 500 N 1개로 구성되고,
    상기 제 3 무게추그룹(350)은 무게가 200 N 2개 및 100 N 1로 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 고정컬럼(250) 3개의 상단이 설치되는 제 3 고정판(230);
    상기 제 2 고정컬럼(252) 3개의 상단이 설치되는 제 2 고정판(232);
    상기 제 3 고정컬럼(254) 3개의 상단이 설치되는 제 1 고정판(234);
    상기 제 1 이동컬럼(240) 3개의 상단이 설치되는 제 3 이동판(224);
    상기 제 2 이동컬럼(242) 3개의 상단이 설치되는 제 2 이동판(222); 및
    상기 제 3 이동컬럼(244) 3개의 상단이 설치되는 제 1 이동판(220);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 이동판(220)은 상기 제 1 고정판(234) 내에서 승강 자유롭도록 분리되어 있고,
    상기 제 2 이동판(222)은 상기 제 2 고정판(232) 내에서 승강 자유롭도록 분리되어 있고, 그리고
    상기 제 3 이동판(224)은 상기 제 3 고정판(230) 내에서 승강 자유롭도록 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동장치.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 따른 무게추 구동장치의 구동방법에 있어서,
    복수개의 무게추가 고정컬럼과 이동컬럼에 로딩된 초기상태(S100);
    승강수단이 베이스이동판(26), 이동컬럼 및 무게추를 제 1 거리(L1)만큼 상승시키는 단계(S120);
    선택수단이 상기 무게추의 원하는 무게조합을 위해 상기 고정컬럼의 실린더(251)를 선택적으로 동작시키는 단계(S140);
    상기 승강수단이 상기 베이스이동판(26), 이동컬럼 및 무게추를 제 2 거리(L2)만큼 하강시켜 상기 무게추의 일부가 상기 고정컬럼에 로딩되고, 잔여 무게추가 상기 이동컬럼에 로딩되는 단계(S160); 및
    토크 교정기가 토크를 측정하는 단계(S180);를 포함하고,
    상기 제 2 거리(L2)는 상기 제 1 거리(L1) 보다 상대적으로 더 큰 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    추가적인 토크의 측정을 위해,
    상기 승강수단이 베이스이동판(26), 이동컬럼 및 무게추를 제 1 거리(L1)만큼 상승시키는 단계(S120) 내지 상기 토크 교정기가 토크를 측정하는 단계(S180)를 반복하는 것을 특징으로 하는 토크 교정기의 무게추 구동방법.
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