KR101877072B1 - 조임부재의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 표시하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

공작물(5)에 조여지는 조임부재(3)의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 표시하는 장치(1) 및 방법에 관한 것이다. 상기 조임부재는 자기변형 물질이 함유된 나사형 샤프트(7)를 포함한다. 상기 장치는 샤프트를 관통하는 교번 자계를 생성하는 수단(9, 12); 샤프트의 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량을 측정하는 수단(9, 14); 및 물리량의 유의적 변화를 검출하고, 조임부재의 샤프트가 인장항복 한계하중에 도달하였는 지를 판단하여 표시하는 제어유닛(16)을 포함한다.

Description

조임부재의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 표시하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR INDICATING IF A FASTENING ELEMENT HAS REACHED A TENSILE YIELD LIMIT LOAD}

본 발명은 공작물에 조여지는 조임부재의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 표시하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 조임부재는 자기변형(magnetostrictive) 물질이 함유된 나사형 샤프트를 포함한다.

조임부재를 공작물에 조일 때, 조임부재와 공작물 사이의 마찰의 영향으로 인해 조임부재의 응력만 대강 추정할 수 있다. 만일 조임부재를 너무 큰 응력으로 장착시키면 조임부재가 약해지거나 부러질 수 있다. 조임부재가 응력에 대한 불확실성 때문에, 안전마진을 감안하여 조임부재를 최적 하중까지 조일 필요가 있다. 이와 같이, 조임부재를 최적으로 사용하고 있지 않음에 따라 더 두꺼운 조임부재를 사용하거나 더 많은 조임부재들을 사용해야 한다. 더 두꺼운 조임부재를 사용하거나 더 많은 조임부재들을 사용하면 결과적으로 조임부재 및 공작물을 포함하게 되는 구조체의 중량이 증가하게 된다. 많은 적용분야에서, 구조체의 중량을 제한하는 것이 중요하다. 예를 들어 조임부재를 자동차, 기차, 비행기 등과 같은 수송용 구조체에 사용하는 경우, 구조체의 중량이 증가되면 운전비용이 늘어난다. 또한 함께 체결되는 구조체에 대해 충분히 높은 응력으로 안전한 방식으로 조임부재를 조이는 것이 중요하다.

조임부재의 응력을 측정하는 것으로 알려져 있는 방법은, 송신기가 조임부재의 토션 헤드로부터 조임부재 샤프트의 단부까지 초음파 신호를 보내면, 상기 신호가 조임부재 샤프트의 단부에서 반사된다는 것에 근거한다. 상기 방법의 단점은 송신기와 조임부재 토션 헤드가 서로 물리적으로 접촉을 이루어야 한다는 것과, 충분한 신호 전달을 위해 겔 또는 이와 유사한 접촉 수단이 필요하다는 것이다. 따라서, 조임부재가 회전 상태로 있으면 조임부재의 응력을 측정하기가 어렵다. 게다가, 충분한 신호 응답을 얻기 위해 특별히 설계된 샤프트 단부를 가진 조임부재를 사용할 필요가 있을 수 있다.

자기변형 물질을 함유한 샤프트의 단축 인장항복 한계하중을 측정하는 방법이 알려져 있다. 상기 방법은 단축 인장항복 한계하중과 일치하는 자화율(磁化率)의 최대값을 파악하는 것에 근거한다. 한편 상기 방법은, 인장응력과 토션응력을 받는 조임부재를 조일 때와 같이, 인장항복 한계하중을 결정하기 위한 다축 응력 조건에는 적용할 수 없는데, 그 이유는 자화율의 최대값이 다축 인장항복 한계하중과 일치하지 않기 때문이다.

특허문헌 JP56019423은 구조체에 조여지는 스크류의 축방향 힘을 결정하는 장치에 관한 것이다. 이러한 결정은 스크류의 헤드의 압축응력에 의해 형성되는 자기적 변화량을 측정하는 것에 근거한다.

본 발명의 제1 목적은 공작물에 조여지는 조임부재의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 표시하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제2 목적은 인장항복 한계하중에 따라 조임부재의 조임 상태를 조절하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제3 목적은 조임부재를 최적의 하중으로 조이기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

제1 목적은 청구항 제1항의 전제부에 기재된 장치를 통해서 달성되며, 상기 장치는 샤프트를 관통하는 교번 자계를 생성하는 수단; 샤프트를 관통한 후의 자계에 노출되어, 샤프트의 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량을 측정하는 수단; 및 상기 물리량의 측정값을 수신하여 물리량의 유의적 변화를 검출하며, 상기 유의적 변화에 근거하여 조임부재의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 판단하여 표시하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

샤프트의 순간 자화율은 자기변형 물질을 함유한 조임부재의 샤프트 내 응력 변경에 따라 변화된다. 생성되는 자계는 샤프트를 관통할 때 샤프트의 순간 자화율의 영향을 받는다. 물리량을 측정하는 수단은 샤프트를 관통한 후의 자계에 노출되어 물리량을 측정하며, 이때 물리량은 샤프트의 순간 자화율에 따라 결정된다.

제어유닛은 물리량을 측정하는 수단으로부터 물리량 측정값들을 수신하고, 물리량의 유의적 변화를 검출한다. 물리량의 유의적 변화는 조임부재의 샤프트의 인장항복 한계하중에 해당된다. 물리량의 유의적 변화를 검출할 때, 제어유닛은 조임부재가 인장항복 한계하중에 도달했는 지를 표시한다.

“인장항복 한계하중”이란 용어는 조임부재 샤프트의 물질이 탄성 상태에서 소성(plastic) 상태로 넘어갈 때의 하중에 관한 것이다.

종종 그리스 문자 χ로 표시되는 “순간 자화율”이란 용어는 물질이 외부자계 하에 얼마나 많이 자성을 나타내게 되는 지를 표현하는 물질의 특성에 관한 것이다. 자기변형 물질의 경우, 순간 자화율은 해당 물질 내 응력의 영향을 받는다.상기 장치의 이점은 인장항복 한계하중을 표시하기 위해 조임부재와 물리적으로 접촉할 필요가 없다는 것이다. 이로써, 공작물에 조임부재를 조이는 도중에, 인장항복 한계하중을 표시할 수 있다. 이러한 장치 덕분에, 조임부재가 약해지거나 부러지게 되는 하중까지 조임부재를 조이는 상황을 막을 수 있게 된다. 또한, 구조체와 함께 체결되기에 너무 낮은 응력까지 조임부재가 조여지는 위험을 줄인다.

인장항복 한계하중에 대한 정보를 기초로 하여, 공작물에 조임부재를 조이는 작업을 최적화할 수 있다. 이로 인해, 조임부재와 공작물을 포함하는 구조체의 중량을 줄일 수 있다. 상기 장치는 자기변형 물질이 함유된 샤프트를 구비한 모든 유형의 조임부재 상에 이용될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 물리량의 유의적 변화는 샤프트의 변형률과 관련하여 검출된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 샤프트의 변형률은 조임부재 또는 나사형 조임설치부재의 회전, 및 상기 나사형 샤프트 또는 조임설치부재의 나사 피치(threaded pitch)를 바탕으로 결정된다.

“나사 피치”란 용어는 조임부재의 특정 회전시 축방향으로 샤프트 또는 조임설치부재의 변위 정도에 관한 것이다. 나사 피치는 조임부재의 다양한 변형예 사이, 그리고 조임설치부재의 다양항 변형예 사이에서 각기 다르다. 조임설치부재는 예를 들어 회전시 조임부재의 샤프트 내 응력에 영향을 미치는 볼트 또는 이와 유사한 부재이다.

본 발명에 따른 일 구현예에 따르면, 제어유닛은 샤프트의 변형률에 대한 물리량의 대체로 일정한 변화율을 파악하며, 상기 물리량의 유의적 변화는 물리량의 대체로 일정한 변화율로부터의 편차가 제1 특정값을 초과할 때 검출된다.

물리량의 대체로 일정한 변화율은 조임부재의 인장항복 한계하중까지 적어도 일부 탄성 상태 동안 존재한다. 인장항복 한계하중에서 물리량의 유의적 변화가 발생되며, 이러한 변화는 대체로 일정한 변화율로부터 벗어난 것이다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 제어유닛은 초기값 또는 최대값 중 임의의 것으로부터의 물리량의 절대 변화(absolute change)가 발생하는 경우에 물리량의 유의적 변화를 검출한다.

물리량의 절대 변화에 근거한 인장항복 한계하중에서의 물리량의 유의적 변화는 다양한 변형예의 조임부재들, 이를테면 상이한 강도, 길이, 기하학적 구조, 치수 등을 가진 조임부재들마다 각기 다르다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 조임부재를 일정한 또는 대체로 일정한 회전 속도로 조이며, 물리량의 유의적 변화는 조임부재를 조이는 시간과 관련하여 검출된다. 일정한 회전 속도에서 조임부재의 샤프트의 변형률은 조임 시간에 따라 결정된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 물리량을 측정하는 수단은 자계가 샤프트를 관통한 후 상기 자계에 노출되는 센서부재이며, 상기 물리량은 센서부재의 저항 및 인덕턴스(유도용량) 중 적어도 하나이다. 센서부재의 저항과 인덕턴스는 샤프트의 순간 자화율에 따라 결정된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 센서부재는 조임부재의 토션 헤드가 토션력의 영향을 받는 동안 토션 헤드를 적어도 일부 에워싼다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 센서부재는 코일과 같은 유도성 성분이다. 유도성 성분은 교번 자계에 노출시 전류를 유도하며, 이때 전류는 제어유닛에 의해 검출된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 교번 자계를 생성하는 수단은 1 Hz 내지 1 MHz, 바람직하게는 28 Hz 내지 350 Hz의 주파수를 가진 교류를 수신하며, 이때 상기 교번 자계가 생성된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 교번 자계를 생성하는 수단은 코일과 같은 유도성 성분이며, 유도성 성분은 조임부재의 토션 헤드가 토션력의 영향을 받는 동안 토션 헤드를 적어도 일부 에워싼다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 유도성 성분은 센서의 홀-효과(Hall-effect) 및 자기저항 중 하나에 근거하여 자계를 검출하는 자계 센서이다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 장치는 샤프트를 관통하는 정자계(static magnetic field)를 생성하는 수단을 포함한다. 정자계에 의해 물리량의 유의적 변화가 개선되어, 물리량의 유의적 변화를 검출하는 일이 용이해진다.

본 발명의 제2 목적은 청구항 제11항에 기재된 발명의 일 구현예를 통해 제공되며, 이에 따른 장치는, 조임부재 또는 나사형 조임설치부재에 토션력을 전달하고 인장항복 한계하중으로의 도달 여부에 대한 표시에 따라 제어유닛에 의해 제어되는 토션 전달 유닛을 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 인장항복 한계하중에 도달했음이 표시되는 경우, 제어유닛은 토션 전달 유닛이 조임부재에 토션력을 전달시키는 동작을 중단시킨다. 이로써, 조임부재가 소성 상태로 장착되는 것을 막는다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, Rp0.2 한계치에 따른 인장항복 한계하중에 도달했음이 표시되는 경우, 제어유닛은 토션 전달 유닛이 조임부재에 토션력을 전달시키는 동작을 중단시킨다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 제어유닛은 특정 조임부재에 대해 인장항복 한계하중으로의 도달에 대한 정보를 저장한다.

본 발명의 제3 목적은 청구항 제12항에 기재된 발명인 장치의 일 구현예를 통해 제공되며, 이에 따른 토션 전달 유닛은 인장항복 한계하중으로의 도달에 대한 표시에 근거하여 조임부재를 회전시킴으로써, 조임부재의 하중은 특정 보정값을 통해 보정된다.

인장항복 한계하중은 특정 보정값을 통해 공작물 내 조임부재의 하중을 보정시키기 위한 기준으로 사용된다. 이러한 보정으로 조임부재는 인장항복 한계하중으로부터 특정 보정값을 통해 소성 상태 또는 탄성 상태로 장착될 수 있게 된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 제어유닛은 특정 조임부재에 대해 인장항복 한계하중으로부터 특정 보정값을 통해 이루어지는 상기 보정에 대한 정보를 저장한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 제어유닛은 상기 물리량에 대한 측정값을 수신하고, 조임부재의 조임 종료 시점에서의 물리량에 대한 정보를 저장한다. 조임부재의 조임은 인장항복 한계하중에서 종료되거나, 조임부재의 응력을 인장항복 한계하중으로부터 특정 보정값을 통해 보정한 후에 종료된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 장치는 조임부재의 조임이 종료된 후, 교번 자계 생성 수단에 의해, 조임부재의 샤프트를 관통하는 교번 자계를 생성하고; 물리량을 측정하는 수단에 의해, 샤프트의 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량을 측정하며; 조임부재의 조임 시점에서의 물리량과 조임 종료 후 시간이 경과되었을 때의 물리량을 비교하고; 제어유닛에 의해, 물리량의 변화가 특정 제어값을 초과하는 지 판단하여, 물리량이 변화에 대한 특정 제어값을 초과하는 경우에는 상기 변화가 상기 특정 제어값을 초과한다는 것을 표시한다.

조임부재의 조임이 종료된 후 시간(이를테면, 2-3개월 또는 2-3년)이 경과되면, 조임부재의 응력은 공작물에서의 이동, 공작물 내의 물질 또는 조임부재 항복 등으로 인해 감소될 수 있다. 조임 종료시 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량과 조임 종료 후 시간이 경과된 시점에서의 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량을 비교함으로써, 조임부재의 응력에서의 변화를 검출할 수 있다. 이로써, 조임 종료 후 시간이 경과되었을 때 조임부재의 응력이 충분히 높지 않은 지를 검출할 수 있다.

앞서 언급한 목적은 청구항 제12항 내지 제15항에 기재된 방법에 의해서도 달성된다. 제12항에 기재된 방법은:

- 샤프트를 관통하는 교번 자계를 생성하는 단계,

- 샤프트의 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량을 측정하는 단계;

- 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계;

- 물리량의 유의적 변화에 근거하여, 조임부재의 샤프트가 인장항복 한계하중에 도달하였는 지 판단하는 단계; 및

- 상기 판단에 따라 조임부재가 인장항복 한계하중에 도달하였음을 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법은:

- 샤프트의 변형률에 대한 물리량의 대체로 일정한 변화율을 파악하는 단계; 및

- 물리량의 대체로 일정한 변화율로부터의 편차가 제1 특정값에 도달하거나 제1 특정값을 초과하는 경우 물리량의 상기 유의적 변화를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법은:

- 상기 물리량의 초기값 또는 최대값 중 임의의 것으로부터의 물리량의 절대 변화를 파악하는 단계; 및

- 물리량의 절대 변화가 제1 특정값에 도달하는 경우 물리량의 상기 유의적 변화를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법은:

- 샤프트의 변형률을 결정하는 단계;

- 샤프트의 변형률 증가에 대한 물리량의 대체로 일정한 변화율을 파악하는 단계;

- 제1축 상에서의 변형률 대 제2축 상에서의 물리량을 나타내는 그래프에서 선(line)을 작성하되, 상기 선이 제1축에서의 특정 오프셋 변형률 값으로부터 시작하여 상기 파악된 일정한 변화율로 연장되도록 작성하는 단계;

- 측정된 물리량이, 특정 오차로, 상기 작성된 선을 교차하는 경우 물리량의 상기 유의적 변화를 검출하는 단계; 및

- 측정된 물리량이, 특정 오차로, 상기 작성된 선을 교차하면, 조임부재가 오프셋 인장항복 한계하중에 도달하였음을 표시하는 단계를 포함한다.

일부 경우, 항복점이 명확히 정의되어 있지 않으므로 응력-변형률 곡선의 모양으로부터 인장항복 한계하중을 구하기가 어렵다. 이러한 경우에는 오프셋 변형률(이를테면, 0.1% 또는 0.2% 변형률)에 대한, 물리량의 일정한 변화율, 바람직하게는 인덕턴스에 근거하여, 인장항복 한계하중을 정의할 수 있다. 유의적 변화는, 결정된 변형률에서의 측정된 물리량의 한 지점이 변형률 대 물리량을 나타내는 그래프에 작성된 선을 교차할 때 검출된다. 결정된 변형률에서의 측정된 물리량과 선의 해당 변형률에서 작성된 선의 물리량 사이의 차이에 해당하는 오차가 제2 특정값 미만이면, 측정된 물리량과 결정된 변형률이 교차한 것으로 검출한다.

물리량의 대체로 일정한 변화율로부터의 편차와 비교하여, 오프셋 변형률을 이용하여 유의적 변화를 판단하는 것은, 조임부재가 인장항복 한계하중에 도달하였는 지를 판단하여 표시하는 조작의 신뢰성을 향상시킨다.

“일정한 변화율”이란 용어는 결정된 변형률에서의 물리량의 측정값들이 나타내는 기울기를 가리킨다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법은:

- 결정된 변형률에서 측정된 물리량과, 작성된 선의 해당 변형률에서 작성된 선의 물리량값 사이의 차이가 제2 특정값 미만인 경우에 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계; 및

- 상기 차이가 제2 특정값 미만이면, 조임부재가 오프셋 인장항복 한계하중에 도달하였음을 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법은:

- 측정된 물리량의 변화율과, 작성된 선의 해당값에서 작성된 선의 물리량값 사이의 차이가 제3 특정값 미만인 경우에 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계; 및

- 상기 차이가 제3 특정값 미만이면, 조임부재가 오프셋 인장항복 한계하중에 도달하였음을 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법은:

- 조임부재 또는 나사형 조임설치부재의 회전, 및 상기 샤프트 또는 나사형 조임설치부재의 나사 피치를 바탕으로, 샤프트의 변형률을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법은:

- 조임부재가 인장항복 한계하중에 도달하였다는 표시에 따라 조임부재의 조임을 종료시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법은:

- 인장항복 한계하중으로의 도달에 대한 표시에 근거하여 조임부재를 회전시킴으로써 조임부재의 하중이 특정 보정값을 통해 보정되도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다양한 구현예들에 대한 설명 및 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 구현예에 따른 장치를 나타낸다.
도 1b는 도 1a에 도시된 장치의 일부의 확대도를 나타낸다.
도 1c는 본 발명의 제1 구현예에 따른 방법에 대한 블록도를 나타낸다.
도 2a는 인덕턴스의 역수를 바탕으로 물리량의 유의적 변화를 검출하는 선도의 일 예를 나타낸다.
도 2b는 인덕턴스를 바탕으로 물리량의 유의적 변화를 검출하는 선도의 일 예를 나타낸다.
도 3a는 인덕턴스를 바탕으로 물리량의 유의적 변화를 검출하는 선도의 일 예를 나타낸다.
도 3b는 저항을 근거로 물리량의 유의적 변화를 검출하는 선도의 다른 예를 나타낸다.
도 4는 조임부재의 토션각, 조임력 및 변형률 사이의 의존관계를 보여주는 선도를 나타낸다.
도 5는 교번 자계의 주파수를 갖는 코일의 인덕턴스와 저항 사이의 의존관계를 보여주는 선도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제2 구현예에 따른 방법에 대한 블록도를 나타낸다.
도 7a는 인덕턴스 및 오프셋 변형률을 근거로 유의적 변화를 검출하는 선도의 일 예를 나타낸다.
도 7b는 유의적 변화를 검출하는 도 7a의 일부에 대한 확대도를 나타낸다.

도 1a는 공작물(5)에 조여지는 조임부재(3)가 인장항복 한계하중에 도달하였는 지를 판단하여 표시하는 장치(1)의 횡단면도를 나타낸다. 도 1b는 도 1a에 도시한 장치(1)의 일부에 대한 확대도를 나타낸다. 인장항복 한계하중의 판단 및 표시는 조임부재(3)가 조여지는 동안 실시간으로 수행된다.

조임부재(3)는 자기변형 물질을 함유하는 나사형 샤프트(7)를 포함한다. 조임부재(3)는 예를 들어 스크류 또는 이와 유사한 나사형 부재일 수 있다. 나사형 샤프트(7)는 자기변형 물질을 함유하며, 이러한 물질의 자기적 성질은 동 물질 내 기계적 응력의 영향을 받는다. 자기변형 물질은 예를 들어 철 또는 니켈의 다양한 합금을 포함한다. 조임부재(3)의 토션 헤드(8)는 나사형 샤프트(7)에 연결되어 토션력을 받는다.

장치(1)는 샤프트(7) 및 토션 헤드(8)를 관통하는 교번 자계를 생성하는 수단(9, 12)을 포함한다. 도면에 나타낸 구현예에서, 교번 자계를 생성하는 수단은 제1 전류공급유닛(12)으로부터 교류가 제공되는 제1 코일(9)을 포함한다. 제1 코일(9)은 토션 헤드(8)와 접촉하지 않으면서 토션 헤드(8) 둘레에 위치한다. 제1 코일(9)과 토션 헤드(8) 사이에는 에어갭이 있으며, 외부 토션 소켓(13)은 토션 헤드(8)에 토션력을 전달하도록 구성되어 있다.

장치(1)는 샤프트(7)의 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량을 측정하는 수단(9, 14)을 포함한다. 물리량을 측정하는 수단은 교번 자계의 영향을 받는 센서부재를 포함한다. 도 1a 및 도 1b에서, 센서부재는 코일이며, 이 경우 제1 코일(9)이다. 제1 코일(9)은 샤프트(7)를 관통한 후의 교번 자계에 노출된다. 또한 물리량을 측정하는 수단은 교번 자계에 노출된 후 제1 코일(9)에서 발생하는 물리량을 측정하는 측정 유닛(14)을 포함한다. 물리량은 예를 들어 제1 코일(9)의 인덕턴스와 저항이다. 측정 유닛(14)은 교번 자계로 인해 제1 코일(9)에 유도되는 전류를 바탕으로 물리량을 측정한다.

도시된 구현예에서, 교번 자계를 생성하는 수단(9, 12)과 물리량을 측정하는 수단(9, 14)은 따라서 동일한 제1 코일(9)이다. 다른 구현예에서, 교번 자계를 생성하는 수단(9, 12)과 물리량을 측정하는 수단(9, 14)은 다른 코일들이다.

장치(1)는 측정 수단(14)으로부터 물리량의 측정값들을 수신하는 제어유닛(16)을 포함한다. 제어유닛(16)은 수신된 물리량의 측정값들에 근거하여 물리량의 유의적 변화를 검출한다. 유의적 변화가 검출되면, 제어유닛(16)은 조임부재(3)의 샤프트(7)가 인장항복 한계하중에 도달하였는 지를 판단하여 표시한다. 인장항복 한계하중의 표시는 가령 표시 수단(18), 이를테면 램프, 라우드 스피커 또는 이와 유사한 표시 수단(18)을 통해 실현가능하다.

장치(1)는 토션력을 조임부재(3)의 토션 헤드(8)에 전달하는 토션 전달 유닛(19)을 포함한다. 토션력은 토션 소켓(13)을 통해 전달된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 인장항복 한계하중의 표시는 제어유닛(16)이 토션 전달 유닛(19)에 정지 신호를 전송함으로써 실현되며, 이로써 토션 전달 유닛(19)으로부터 조임부재의 토션 헤드(8)로의 토션력 전달이 중단된다. 다른 구현예에 의하면, 인장항복 한계하중의 표시는 제어 수단(16)이 토션 전달 유닛(19)에 표시 신호를 전송함으로써 실현되는데, 이때 표시 신호는 토션 전달 유닛(19)이 조임부재(3)의 토션 헤드에 토션력을 전달하도록 유도함으로써 조임부재(3)의 하중이 인장항복 한계하중으로부터 특정 보정값을 통해 보정되도록 한다.

따라서 제어유닛(16)은, 인장항복 한계하중으로의 도달에 대한 표시에 따라, 조임부재(3)의 토션 헤드(8)에 토션력을 전달하는 토션 전달 유닛의 동작을 제어한다. 이로써, 제어유닛(16)은 도달된 인장항복 한계하중을 특정 보정값을 통해 보정한다. 조임부재(3)가 인장항복 한계하중으로부터 상기 특정 보정값을 통해 보정될 수 있게 됨에 따라, 조임부재(3)는 탄성 상태로 다시 돌아가거나, 조임부재(3)는 소성 상태로 된다.

장치(1)는 샤프트(7)를 관통하는 정자계를 생성하는 수단(20, 22)을 포함한다. 정자계는 예를 들어 조임부재(3)의 토션 헤드(8)를 에워싸는 제2 코일(20)에 의해 생성된다. 제2 전류공급유닛(22)이 제2 코일(20)에 직류를 공급함에 따라, 제2 코일(20)은 정자계를 생성한다. 제2 코일(20)은 제1 코일(9) 주변에 위치한다.

토션 헤드(8)는 공작물(5)의 표면에 대체로 평행인 평면으로 연장된다. 제1 코일(9)은 실질적으로 상기 평면에 배치된다. 같은 방식으로, 제2 코일(20)은 실질적으로 상기 평면에 배치된다. 이로써, 생성되는 교번 자계 및 정자계가 조임부재(3)의 샤프트(7)를 관통하게 된다.

제1 코일(9)은 1 Hz 내지 1 MHz, 바람직하게는 28 Hz 내지 350 Hz의 주파수를 갖는 교류를 수신하여 교번 자계를 생성한다. 생성되는 교번 자계의 주파수가 지나치게 높으면, 이른바 표면효과(skin effect)로 인해 자계는 조임부재(3)의 표면을 관통할 수 없게 된다. 따라서, 지나치게 높은 주파수에서는 조임부재(3)의 인장항복 한계하중을 검출하는 것이 불가능하다.

도 1c는 조임부재(3)를 조일 때 인장항복 한계하중을 판단하는 방법의 블록도를 나타낸다. 본 방법은 조임부재(3)를 조이는 동안 지속적으로 이용된다.

방법 중 블록(30)은 조임부재(3)의 샤프트(7)를 관통하는 교번 자계를 생성하는 단계를 포함한다. 이로써, 자계는 조임부재(3)의 샤프트(7)의 자기변형 특성에 의해 영향 받는다.

방법 중 블록(32)은 조임부재(3)의 샤프트(7)의 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량을 측정하는 단계를 포함한다. 물리량은 예를 들어 제1 코일(9)의 저항 또는 인덕턴스이다.

방법 중 블럭(34)은 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 일 구현예에서, 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계는 조임부재(3)의 샤프트(7)의 변형률에 대한 물리량의 대체로 일정한 변화율을 파악하고, 물리량의 대체로 일정한 변화율로부터의 편차를 파악함으로써 실현된다. 상기 방법의 다른 구현예에서, 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계는 물리량의 초기값 또는 최대값에 근거하여 물리량의 절대 변화를 검출함으로써 실현된다.

방법 중 블록(36)은 물리량의 유의적 변화에 근거하여 조임부재의 샤프트(7)가 인장항복 한계하중에 도달하였는 지 판단하는 단계를 포함한다. 조임부재(3)가 인장항복 한계하중에 도달한 것으로 판단되면, 상기 방법은 블록(38)에 따라 인장항복 한계하중에 도달하였음을 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 표시 단계는 표시 신호를 전달하는 조작을 포함하며, 이때 블록(40)에서의 표시 신호는 조임부재(3)의 하중의 보정 작업이 개시되도록 한다.

인장항복 한계하중에 도달하였는 지에 대한 판단이 없으면, 본 방법은 블록(30)을 시작으로 반복된다. 이와 같이, 본 방법은 인장항복 한계하중이 표시될 때까지 반복되도록 구성된다.

도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 물리량의 유의적 변화를 검출하는 제어유닛(16)의 다양한 구현예들을 나타낸다.

도 2a는 조임부재(3)의 변형률에 따른 인덕턴스의 역수 및 조임력에 대한 선도를 나타낸다. 도 2a에서, 인덕턴스의 역수의 물리량의 유의적 변화는 조임부재(3)의 샤프트(7)의 변형률에 대한 인덕턴스의 역수의 대체로 일정한 변화율을 파악함으로써 검출된다. 인덕턴스의 역수의 물리량의 유의적 변화는, 인덕턴스의 역수의 물리량의 대체로 일정한 변화율로부터의 편차가 제1 특정값을 초과할 때 검출된다.

도 2a에는, 약 0.3% 내지 최대 약 1.0%의 변형률에 대한 인덕턴스의 역수의 연속적 변화율이 나타나 있다. 연속적 변화율을 점선으로 표현하였다. 연속적 변화율은 조임부재(3)가 탄성 상태에 있을 때 변형률에 대한 조임력의 연속적 변화율과 일치한다.

약 1% 변형률에서, 상기 변형률에 대한 인덕턴스의 역수의 연속적 변화율이 이탈되면서 새로운 변화율을 시작한다. 이탈되는 변화율을 일점쇄선으로 그렸으며, 이러한 변화율은 초기 확인된 변화율보다 완만(slow)하다. 이탈되는 변화율이 반드시 연속적일 필요는 없다.

도 2a에는 또한 변형률에 대한 조임력이 그려져 있다. 인덕턴스의 역수의 대체로 일정한 변화율의 편차는, 탄성 상태에서 소성 상태로 전이되는 것(즉, 조임부재(3)에 대한 인장항복 한계하중)과 일치함을 알 수 있다.

도 2a와 같은 방식으로, 도 2b는 변형률에 대한 물리량 인덕턴스, 그리고 변형률에 대한 조임력을 보여 준다. 물리력의 유의적 변화를 측정하는 단계는 이에 대응되는 방식으로 실현된다.

도 3a는 조임부재(3)의 변형률에 따른 인덕턴스 및 조임력에 대한 선도를 나타낸다. 도 3a에서, 인덕턴스의 물리량의 유의적 변화는 초기값 또는 최대값에 근거하여 인덕턴스의 절대 변화를 파악함으로써 검출된다.

초기값 또는 최대값으로부터의 인덕턴스의 물리량의 절대 변화는 조임부재의 유형과 인장항복 한계 정의값에 따라 결정된다. 도 3a에는, 특정 유형의 조임부재에 대해 초기값으로부터 인장항복 한계하중 Rp0.01 및 Rp0.2까지 a, b, c, d로 표시한 4가지 상이한 신호 변화들을 바탕으로 유의적 변화를 검출하는 것이 나타나 있다. 신호 변화 a 및 b의 경우, 인덕턴스의 물리량의 유의적 변화는 물리량의 초기값을 바탕으로 한다. 신호 변화 c 및 d의 경우, 인덕턴스의 유의적 변화는 물리량의 최대값을 바탕으로 한다.

인장항복 한계하중, 이를테면 Rp0.01 및 Rp0.2에 대한 상이한 정의가 존재한다. 신호 변화 a 및 c의 경우, 인덕턴스의 물리량의 유의적 변화는 Rp0.01 유형의 인장항복 한계하중에 대해서 검출된다. 신호 변화 b 및 d의 경우, 인덕턴스의 물리량의 유의적 변화는 Rp0.2 유형의 인장항복 한계하중에 대해서 검출된다.

위에 나타낸 것과 같은 방식으로, 도 3b는 변형률에 대한 저항의 물리량의 유의적 변화를 검출하는 것을 보여 준다. 신호 변화 a’ 및 b’의 경우 저항의 물리량의 유의적 변화는 저항의 물리량의 초기값으로부터 검출되며, 신호 변화 c’ 및 d’의 경우에는 저항의 물리량의 최소값으로부터 검출된다. 저항의 물리량의 유의적 변화는 도 3a에 따른 해당 결정 방식으로 검출된다.

도 4는 조임부재(3)의 토션각, 조임력 및 변형률 사이의 의존관계를 보여주는 선도를 나타낸다. 샤프트(7)의 변형률은 조임부재(3)의 토션을 바탕으로 또는 토션각을 가진 조임설치부재의 토션을 바탕으로 결정된다.

토션은 조임부재(3)의 샤프트(7)의 변형률 및 조임력에 해당된다. 조임부재(3)의 토션각, 조임력 및 변형률 사이의 의존도는 조임설치부재의 나사형 샤프트의 나사 피치에 좌우된다. 도면에 미도시된 조임설치부재는 가령 볼트 또는 이와 유사한 부재로서, 회전시 공작물(5) 쪽으로 가압되어 조임부재(3)의 샤프트(7)의 변형률을 증가시킨다.

도 5는 코일(9)이 조임부재(3)와 연결되어 위치할 때, 인덕턴스와 저항이 주파수에 따라 어떻게 변경되는 지를 나타낸다. 예를 들어, 코일(9)은 토션 헤드(8) 위에 위치한다. 코일(9)은 조임부재(3)의 토션 헤드(8)와 샤프트(7)에 영향을 미치는 교번 자계를 생성하며, 그 결과 토션 헤드(8)와 샤프트(7)는 코일(9)의 인덕턴스와 저항에 영향을 미친다. 이에 따라 도 5는 코일(9)로 측정된 조임부재(3)로부터의 자기응답을 나타낸다. 교번 자계의 주파수가 증가하면 코일(9)의 저항과 인덕턴스는 감소하며, 반대의 경우도 마찬가지이다.

조임부재(3)에 인접해서, 예를 들면 조임부재(8)의 토션 헤드(8)에서 코일(9)의 전기 임피던스를 측정한다. 코일(9)의 전기 임피던스는 z(f)=R(f)+jωL(식에서, R은 결과적으로 조임부재(3), 공작물(5) 및 토션 소켓(13) 내의 전계 손실에 따라 결정되는 전기저항이고, L은 조임부재(3), 공작물(5) 및 토션 소켓(13)의 여기(excitation)와 위상이 같은 자기응답을 가진 인덕턴스이며, 이때 ω = 2πf(식에서, f는 코일(9) 내의 여기 주파수임))로 표현될 수 있으며; 코일(9)로부터의 교번 자계는, 몇몇 Hz 내지 수 kHz의 특정 주파수 간격에 속하는 코일(9)의 임피던스를 측정하는데 이용되고, 측정되는 기계적 응력(변형률)의 방향과 일치하는 방향으로 약 0.1 mT의 일정한 여기 진폭을 가진다. 코일(9)이 조임부재(3), 토션 소켓(13) 및 공작물(5)에 인접하여 배치되어 있을 때, 주파수에 따른 L 및 R의 일반적인 측정을 도 5에 나타내었다.

조임부재(3)의 특정 물질의 경우, 인장항복점에서 물리량의 일정한 변화율로부터의 편차를 근거로 하여 인장항복점을 결정하는 것은 어렵다. 도 6은, 이러한 상황에 이용하기에 적합한, 본 발명의 제2 구현예에 따른 방법에 대한 블록도를 나타낸다.

본 방법은, 블록(33a)에서, 조임부재(3)의 샤프트(7)의 변형률을 결정하는 단계를 포함한다는 점에서 도 1c에 나타낸 방법과는 다르다. 샤프트(7)의 변형률은 예를 들어 조임부재(3) 또는 나사형 조임설치부재의 회전, 및 상기 나사형 샤프트(7) 또는 조임설치부재의 나사 피치를 바탕으로 결정될 수 있다.

본 방법은, 블록(33b)에서, 조임부재(3)를 조이는 동안 샤프트(7)의 변형률에 대한 물리량의 대체로 일정한 변화율을 파악하는 단계를 더 포함한다. 일정한 변화율을 설정하는 예를 도 7a에 제1선(L1) 형태로 예시하였다.

조임부재(3)를 조일 때, 조임부재(3)의 샤프트(3) 내 변형률이 서서히 증가한다. 따라서, 조임부재(3)를 조이는 동안 변형률과 함께 물리량값들이 제어유닛(16)의 메모리부에 수집되어 저장된다. 물리량의 대체로 일정한 변화율은 예를 들어 수집된 값들의 평균을 구함으로써 파악되며, 이때 평균을 제1선(L1)으로 예시하였다.

본 방법은, 블록(33c)에서, 제1축 상에서의 변형률 대 제2축 상에서의 물리량을 나타내는 그래프에 선(L2)을 작성하는 단계를 더 포함한다. 도 7a를 참조한다. 선(L2)은 제1축에서의 특정 오프셋 변형률값으로부터 시작하여 물리량의 상기 파악된 대체로 일정한 변화율(도 7a의 경우, 0.2% 변형률)로 연장되도록 작성된다.

본 방법은, 블록(34a)에서, 결정된 변형률로 측정된 물리량과 상기 작성된 선(L2)이 교차하는 경우 조임부재(3)의 인장항복 한계하중에 대한 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계를 더 포함한다. 이러한 교차는, 결정된 변형률 및 상기 작성된 라인(L2)의 해당 변형률에서, 측정된 물리량 및 상기 작성된 선(L2)의 물리량값 사이의 차이(D1)가 제2 특정값(C2) 미만일 때 검출된다.

오프셋 변형률값을 사용하고, 상기 변형률로 물리량의 일정한 변화율을 파악하고, 상기 파악된 일정한 변화율을 포함하는 선(L2)을 작성하고, 상기 작성된 선과 측정값들의 교차를 확인함으로써, 인장항복 한계하중은, 유의적 변화를 검출하는 기타 다른 방식들에 비해, 보다 신뢰성있게 검출될 수 있다. 이는 인장항복 한계하중에서 물리량의 유의적 변화에 약한 응답을 제공하는 조임부재(3)에 특히 중요하다.

도 7a는 도 6에 나타낸 방법의 인장항복 한계에 대한 유의적 변화를 검출하는데 사용되는 그래프의 일 예를 나타낸다. 그래프의 제1축(이 경우, x축)은 샤프트(7)의 결정된 변형률을 나타낸다. 그래프의 제2축(이경우, y축)은 인덕턴스의 역수의 측정된 물리량을 나타낸다.

조임부재(3)를 조이는 동안, 인덕턴스의 역수의 측정값들과 샤프트(7)의 결정된 변형률을 지속적으로 수집하였다. 인덕턴스의 역수의 측정값들과 변형률로 결정된 값들을 그래프에 작성하였으며, 이들을 그래프에서는 점으로 표시하였다.

변형률과 함께 인덕턴스의 역수 값들을 충분히 수집한 후, 일정한 변화율을 작성하였다. 도 7a에서, 그래프의 원으로 둘러싸인 점들을 바탕으로 일정한 변화율을 작성하여 제1선(L1)으로 나타내었다.

일정한 변화율을 작성한 후에 제2선(L2)을 작성하였다. 이때 제2선(L2)은 제1축으로부터 특정 오프셋 변형률(이 경우, 0.2% 변형률)로 시작하여, 상기 설정된 일정한 변화율, 즉 제1선(L1)의 기울기로 제1축으로부터 연장된다. 이와 같이, 제2선(L2)은 제1선(L1)과 동일한 경사를 가진다.

측정된 인덕턴스의 역수의 유의적 변화는, 결정된 변형률에서 측정된 물리량과 상기 작성된 선(L2)의 해당 변형률의 물리량 값 사이의 차이(D1)가 제2 특정값(C2) 미만일 때 검출된다. X로 표시된 점과 오차에 대해 유의적 변화를 검출하는 도 7a의 일부에 대한 확대도를 나타내는 도 7b를 참조한다. 따라서, 유의적 변화는, 상기 변형률을 가진 인덕턴스의 역수의 측정값들이 작성된 선(L2)을 상기 오차로 교차할 때 검출된다.

낮은 여기 주파수에서의 자화율 χ는 자기이방성 K에 반비례하는 것으로 표현된다. 특히 이는 열변형의 영향을 덜 받는 화율(susceptibility)을 가진 물질에 대해 사실이다.

이러한 물질에 대해 하기 관계가 성립된다:

(식에서, K는 K = K0 + Cσ와 같이 표현될 수 있고, σ는 조임부재(3)의 기계적 응력이고, C는 자기변형 물질에 따라 결정되는 상수이며, K0는 부가 기계적 응력 없는 자기이방성임). 코일 시스템에 대한 인덕턴스는 코일 시스템과 밀접하게 연결된 자성 물질의 도자율(permeability)에 비례한다.

도자율은 화율과 대략 동일한데, 그 이유는 χ >>1,

따라서:

이기 때문이다.

따라서, 1/L을 변형률과 함께 작성하면, 조임부재에 대한 변형률 곡선이 반영되는데, 단 토션 소켓(13) 또는 공작물(5)과 같이 둘러싸인 자성 물질은 토션시 변형되지 않는다.

본 발명은 본원에 기술된 구현예들에 한정되지 않으며, 하기 청구범위에 대한 범주 내에서 수정 및 변형될 수 있다.

예를 들어, 제1 전류공급유닛(12)과 제2 전류공급유닛(22)은 동일한 전류공급유닛일 수 있다. 토션력은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 외부 토션 소켓(13)을 통해 전달되거나, 암나사 공구와 같은 내부 공구를 통해 전달된다.

교번 자계를 생성하는 수단(9, 12)과 물리량을 측정하는 수단(9, 14)은, 고정 조건 또는 회전 조건에서, 조임부재(3)나 조임설치부재를 회전시키는 토션 전달 유닛(13, 19)과 함께 위치한다.

Claims (15)

1. 자기변형(magnetostrictive) 물질을 함유한 나사형 샤프트(7)를 포함하는 조임부재(3)를 공작물(5)에 조일 때 조임부재(3)의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 표시하는 장치(1)로, 상기 장치(1)는:
   - 샤프트(7)를 관통하는 교번 자계를 생성하는 수단(9, 12);
   - 생성된 교번 자계에 따라 물리량을 측정하는 수단(9, 14)으로, 샤프트(7)를 관통한 후의 자계에 노출되는 센서부재를 포함하고, 상기 물리량은 샤프트(7)의 순간 자화율에 따라 결정되는 센서부재의 인덕턱스 및 저항 중 적어도 하나인 것인, 수단(9, 14); 및
   - 상기 물리량의 측정값을 수신하는 제어유닛(16)을 포함하고,
   상기 제어유닛(16)은:
   1a) 샤프트(7)의 변형률에 대한 물리량의 일정한 변화율, 또는 1b) 샤프트(7)의 변형률에 대한 물리량의 초기값 또는 최대값 중 임의의 것을 파악하고;
   2a) 물리량의 일정한 변화율로부터의 편차가 제1 특정값을 초과하거나, 2b) 초기값 또는 최대값 중 임의의 것으로부터의 물리량의 절대 변화가 발생하는 경우에, 물리량의 유의적 변화를 검출하며;
   상기 유의적 변화에 근거하여 조임부재(3)의 샤프트(7)가 인장항복 한계하중에 도달하였는지 판단하여 표시하는 것을 특징으로 하는 장치(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 교번 자계를 생성하는 수단(9, 12)은, 28 Hz 내지 350 Hz의 주파수를 갖는 교류를 수신하여 교번 자계를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치(1).
3. 제1항에 있어서, 샤프트(7)의 응력은 조임부재(3) 또는 나사형 조임설치부재의 회전, 및 상기 나사형 샤프트(7) 또는 조임설치부재의 나사 피치(threaded pitch)를 바탕으로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 센서부재는 조임부재(3)의 토션 헤드(8)가 토션력의 영향을 받는 동안 토션 헤드(8)를 적어도 일부 에워싸는 것을 특징으로 하는 장치(1).
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 교번 자계를 생성하는 수단(9, 12)은 유도성 성분(9)을 포함하며, 유도성 성분(9)은 조임부재(3)의 토션 헤드(8)가 토션력의 영향을 받는 동안 토션 헤드(8)를 적어도 일부 에워싸는 것을 특징으로 하는 장치(1).
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 샤프트(7)를 관통하는 정자계(static magnetic field)를 생성하는 수단(20, 22)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(1).
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조임부재(3) 또는 나사형 조임설치부재에 토션력을 전달하고, 인장항복 한계하중으로의 도달 여부에 따라 제어유닛(16)에 의해 제어되는 토션 전달 유닛(13, 19)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(1).
8. 제7항에 있어서, 토션 전달 유닛(13, 19)은 인장항복 한계하중으로의 도달에 대한 표시에 근거하여 조임부재(3)를 회전시킴으로써, 조임부재(3)의 하중이 특정 보정값을 통해 보정되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
9. 자기변형 물질을 함유한 나사형 샤프트(7)를 포함하는 조임부재(3)를 공작물(5)에 조일 때 조임부재의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 표시하는 방법으로, 상기 방법은:
   - 샤프트(7)를 관통하는 교번 자계를 생성하는 단계;
   - 샤프트(7)의 순간 자화율에 따라 결정되는 인덕턱스 및 저항 중 적어도 하나를 포함하는 물리량을 측정하는 단계;
   - 1a) 샤프트(7)의 변형률에 대한 물리량의 일정한 변화율, 또는 1b) 샤프트(7)의 변형률에 대한 물리량의 초기값 또는 최대값 중 임의의 것을 파악하여 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계;
   - 2a) 물리량의 일정한 변화율로부터의 편차가 제1 특정값을 초과하거나, 2b) 초기값 또는 최대값 중 임의의 것으로부터의 물리량의 절대 변화가 발생하는 경우에, 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계;
   - 물리량의 유의적 변화에 근거하여, 조임부재(3)의 샤프트(7)가 인장항복 한계하중에 도달하였는지 판단하는 단계; 및
   - 상기 판단에 따라 조임부재(3)가 인장항복 한계하중에 도달하였음을 표시하는 단계를 포함하는 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 교번 자계를 생성하는 단계는, 28 Hz 내지 350 Hz의 주파수를 갖는 교류를 수신하여 교번 자계를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 자기변형 물질을 함유한 나사형 샤프트(7)를 포함하는 조임부재(3)를 공작물(5)에 조일 때 조임부재의 인장항복 한계하중으로의 도달 여부를 표시하는 방법으로, 상기 방법은:
    - 샤프트(7)를 관통하는 교번 자계를 생성하는 단계;
    - 샤프트(7)의 순간 자화율에 따라 결정되는 물리량을 측정하는 단계;
    - 샤프트(7)의 변형률을 결정하는 단계;
    - 샤프트(7)의 변형률 증가에 대한 물리량의 일정한 변화율을 파악하는 단계;
    - 제1축 상에서의 변형률 대 제2축 상에서의 물리량을 나타내는 그래프에서 선(L2)을 작성하되, 상기 선(L2)이 제1축에서의 특정 오프셋 변형률 값으로부터 시작하여 상기 파악된 일정한 변화율로 연장되도록 작성하는 단계;
    - 측정된 물리량이, 특정 오차로, 상기 작성된 선(L2)과 교차하는 경우 물리량의 유의적 변화를 검출하는 단계;
    - 물리량의 유의적 변화에 근거하여, 조임부재(3)의 샤프트(7)가 인장항복 한계하중에 도달하였는지 판단하는 단계; 및
    - 측정된 물리량이, 특정 오차로, 상기 작성된 선(L2)과 교차하면, 조임부재(3)가 오프셋 인장항복 한계하중에 도달하였음을 표시하는 단계를 포함하는 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 인장항복 한계하중으로의 도달에 대한 표시에 근거하여 조임부재(3)를 회전시킴으로써 조임부재(3)의 하중이 특정 보정값을 통해 보정되도록 하는 단계를 더 포함하는 방법.
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