KR102072492B1

KR102072492B1 - Torque sensor

Info

Publication number: KR102072492B1
Application number: KR1020180051813A
Authority: KR
Inventors: 강대희; 이형우
Original assignee: 주식회사 에이엘로봇
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2020-02-04
Also published as: KR20190127321A

Abstract

본 발명은 토크 센서에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 토크 센서에는, 센서 보드가 설치되는 본체 중앙부; 상기 본체 중앙부의 외측을 둘러싸도록 배치되는 본체 외면부; 및 상기 본체 중앙부의 외면으로부터 상기 본체 외면부의 내면을 향하여 연장되는 다수의 브릿지가 포함되며, 상기 다수의 브릿지에는, 강도 보강을 위한 다수의 보강 브릿지; 및 상기 다수의 보강 브릿지에 교번하여 원주 방향으로 배열되며, 스트레인 게이지가 설치되는 다수의 감지 브릿지가 포함된다.The present invention relates to a torque sensor.
The torque sensor according to the present embodiment includes: a main body center in which a sensor board is installed; A main body outer surface portion disposed to surround an outer side of the main body portion; And a plurality of bridges extending from an outer surface of the main body portion toward an inner surface of the main body outer surface portion, wherein the plurality of bridges include: a plurality of reinforcing bridges for strength reinforcement; And a plurality of sensing bridges alternately arranged in the circumferential direction with the plurality of reinforcing bridges and provided with a strain gauge.

Description

Torque sensor

본 발명은 토크 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a torque sensor.

산업용 다관절 로봇 또는 액츄에이터에는, 토크 센서가 사용될 수 있다. 상기 토크 센서는 여러 방향의 힘에 의하여 발생하는 토크(회전 모멘트)를 측정하도록 구비될 수 있다. 일례로, 상기 토크에는 모터의 축방향에 대한 토크 (z축에 대한 회전방향 모멘트) 및 x,y축에 대한 벤딩(또는 비틀림) 모멘트가 포함될 수 있다.In industrial articulated robots or actuators, torque sensors can be used. The torque sensor may be provided to measure torque (rotation moment) generated by forces in various directions. For example, the torque may include a torque (axial moment about the z axis) and a bending (or torsional) moment about the x and y axes of the motor.

상기 토크를 용이하게 감지하기 위하여, 상기 토크 센서에는 센서 바디 및 상기 센서 바디에 부착되는 스트레인 게이지가 포함될 수 있다.In order to easily sense the torque, the torque sensor may include a sensor body and a strain gauge attached to the sensor body.

종래의 토크 센서에 의하면, 토크 센서의 구조가 복잡하고 상대적으로 고가의 제조비용이 소요되는 문제점이 있었다.According to the conventional torque sensor, there is a problem in that the structure of the torque sensor is complicated and a relatively expensive manufacturing cost is required.

또한, 여러 방향에서 작용하는 힘 또는 토크를 정확하게 감지하기 위하여 스트레인 게이지가 부착되는 센서 바디의 두께를 너무 작게 형성하면, 상기 토크 센서의 강성이 약화되어 감지하고자 하는 토크 이외의 힘에 의하여 센서 바디에 변형이 이루어지는 문제점이 있었다.In addition, if the thickness of the sensor body to which the strain gauge is attached is too small in order to accurately detect the force or torque acting in various directions, the rigidity of the torque sensor is weakened to the sensor body by a force other than the torque to be detected. There was a problem that the deformation is made.

반대로, 토크 센서의 강성을 보강하기 위하여 상기 스트레인 게이지가 부착되는 센서 바디의 두께를 너무 크게 형성하면 상기 센서 바디의 변형률이 낮아져 토크 감지도가 저하되는 문제점이 있었다.On the contrary, when the thickness of the sensor body to which the strain gauge is attached is made too large to reinforce the rigidity of the torque sensor, the strain of the sensor body is lowered, thereby lowering the torque sensitivity.

또한, 토크 센서를 제어하기 위한 제어장치, 일례로 센서 보드(Sensor board)가 복잡한 구조를 가지는 토크 센서의 본체 내부에 존재하지 못하고 상기 토크 센서의 본체로부터 이격된 위치, 일례로 토크 센서와 결합되는 동력장치 (모터 또는 감속모듈)의 일측에 배치됨으로써, 스트레인 게이지와 센서 보드간 통신 과정에서 노이즈가 많이 발생되는 문제점이 있었다.In addition, a control device for controlling the torque sensor, for example, a sensor board (Sensor board) is not present in the main body of the torque sensor having a complex structure, but is coupled to a position, for example a torque sensor spaced apart from the main body of the torque sensor By being disposed on one side of the power unit (motor or deceleration module), there was a problem that a lot of noise occurs in the communication process between the strain gauge and the sensor board.

1. 등록번호 (등록일) : 한국 등록특허공보 10-1135426 (2012년 4월 4일)1. Registration No. (Registration Date): Korea Patent Publication 10-1135426 (April 4, 2012) 2. 발명의 명칭 : 사다리꼴 형상의 스포크를 구비한 1축 토크센서2. Name of invention: 1-axis torque sensor with trapezoidal spokes

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 컴팩트한 구조를 가지는 토크 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, it is an object to provide a torque sensor having a compact structure.

또한, 토크 센서 중 센서의 강성을 보강하기 위한 보강 브릿지 및 스트레인 게이지가 부착되는 감지 브릿지를 분리시켜, 센서의 강성을 높이면서 토크 감지도를 높일 수 있는 토크 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, an object of the present invention is to provide a torque sensor capable of increasing torque sensing while increasing the rigidity of the sensor by separating a reinforcing bridge for reinforcing the rigidity of the sensor and a sensing bridge to which the strain gauge is attached.

또한, 센서 보드를 토크 센서의 본체에 위치시킬 수 있는 토크 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a torque sensor capable of positioning the sensor board in the body of the torque sensor.

또한, 센서 본체의 가공성을 개선할 수 있는 토크 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. Moreover, it aims at providing the torque sensor which can improve the workability of a sensor main body.

본 실시예에 따른 토크 센서에는, 본체 중앙부; 상기 본체 중앙부의 전방에 배치되며, 보드 체결공이 형성되는 센서 보드; 상기 본체 중앙부의 외측을 둘러싸도록 배치되는 본체 외면부; 상기 본체 중앙부의 외면으로부터 상기 본체 외면부의 내면을 향하여 반경방향으로 연장되며, 강도 보강을 하기 위한 다수의 보강 브릿지; 상기 본체 중앙부의 외면으로부터 상기 본체 외면부의 내면을 향하여 반경방향으로 연장되며, 상기 다수의 보강 브릿지에 교번하여 원주 방향으로 배열되고, 스트레인 게이지가 설치되는 다수의 감지 브릿지; 및 상기 보강 브릿지의 반경방향 외측부에 위치되며, 상기 보강 브릿지의 전면으로부터 전방으로 돌출되고, 체결부재가 상기 보드 체결공을 관통하여 결합되는 본체 체결공이 형성되는 보드 안착부가 포함되고, 상기 센서 보드가 상기 체결부재에 의하여 상기 본체 중앙부의 전방에 설치되면, 상기 센서 보드의 후면은 상기 보드 안착부에 의해 지지되고, 상기 본체 중앙부 및 상기 감지 브릿지로부터 전방으로 이격된다.Torque sensor according to the present embodiment, the main body portion; A sensor board disposed in front of the center of the main body and having a board fastening hole formed therein; A main body outer surface portion disposed to surround an outer side of the main body portion; A plurality of reinforcing bridges extending radially from the outer surface of the main body center portion toward the inner surface of the main body outer surface portion, for reinforcing strength; A plurality of sensing bridges extending radially from an outer surface of the main body center portion toward an inner surface of the main body outer surface portion, alternately arranged in the circumferential direction alternately with the plurality of reinforcing bridges, and provided with a strain gauge; And a board seating part which is located at a radially outer side of the reinforcing bridge, protrudes forward from the front surface of the reinforcing bridge, and has a body fastening hole for fastening member to be coupled through the board fastening hole. When installed in front of the main body of the main body by the fastening member, the rear surface of the sensor board is supported by the board seating portion, and is spaced forward from the main body of the main body and the sensing bridge.

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상기 다수의 보강 브릿지 및 상기 다수의 감지 브릿지는 바(bar) 형상을 가질 수 있다.The plurality of reinforcing bridges and the plurality of sensing bridges may have a bar shape.

상기 스트레인 게이지는, 상기 감지 브릿지의 양 측면 중, 적어도 일 측면에 설치될 수 있다.The strain gauge may be installed on at least one side of both sides of the sensing bridge.

상기 본체 중앙부로부터 상기 본체 외면부를 향하는 방향을 기준으로, 상기 감지 브릿지의 원주방향 폭은 상기 보강 브릿지의 원주방향 폭보다 작게 형성될 수 있다. The circumferential width of the sensing bridge may be smaller than the circumferential width of the reinforcing bridge based on the direction from the main body center toward the main body outer surface.

상기 감지 브릿지에는, 감지 브릿지 본체; 상기 감지 브릿지 본체의 반경방향 외측부에 구비되며, 상기 본체 외면부에 결합되는 제 1 감지브릿지보강부; 및 상기 감지 브릿지 본체의 반경방향 내측부에 구비되며, 상기 본체 중앙부에 결합되는 제 2 감지브릿지보강부가 포함되며, 상기 제 1,2 감지브릿지보강부의 원주방향 폭은 상기 감지 브릿지 본체의 원부방향 폭보다 크게 형성될 수 있다.The sensing bridge includes a sensing bridge body; A first sensing bridge reinforcement unit provided at a radially outer side of the sensing bridge body and coupled to an outer surface of the main body; And a second sensing bridge reinforcement unit provided at a radially inner side of the sensing bridge body and coupled to a central portion of the sensing bridge body, wherein a circumferential width of the first and second sensing bridge reinforcing parts is greater than a circular width of the sensing bridge body. It can be formed large.

상기 다수의 보강 브릿지와 상기 다수의 감지 브릿지의 사이에는, 관통홀이 형성될 수 있다. A through hole may be formed between the plurality of reinforcing bridges and the plurality of sensing bridges.

상기 감지 브릿지에는, 상기 본체 중앙부의 외면에 결합되는 제 1 결합부; 상기 제 1 결합부로부터 반경방향 외측으로 연장되는 2개의 연장부; 및 상기 2개의 연장부로부터 반경방향 외측으로 연장되며 상기 본체 외면부에 결합되는 제 2 결합부가 포함될 수 있다. The sensing bridge may include a first coupling part coupled to an outer surface of the main body center part; Two extensions extending radially outward from the first coupling portion; And a second coupling part extending radially outward from the two extension parts and coupled to the main body outer surface part.

상기 2개의 연장부는 원주 방향으로 서로 이격되며, 상기 2개의 연장부간의 이격된 거리는, 반경방향 외측으로 갈수록 점점 벌어지도록 형성될 수 있다.The two extension parts are spaced apart from each other in the circumferential direction, and the spaced distance between the two extension parts may be formed so as to increase gradually toward the radially outer side.

상기 본체 중앙부로부터 상기 본체 외면부를 향하는 방향을 기준으로, 상기 제 1 결합부의 원주방향 폭은 제 1 폭(w7)을 형성하고, 상기 제 2 결합부의 원주방향 폭은 제 2 폭(w8)을 형성하며, 상기 제 2 폭(w8)은 상기 제 1 폭(w7)보다 크게 형성될 수 있다. The circumferential width of the first coupling portion forms a first width w7 and the circumferential width of the second coupling portion forms a second width w8 based on the direction from the main body portion toward the main body outer surface portion. The second width w8 may be larger than the first width w7.

상기 본체 중앙부로부터 상기 본체 외면부를 향하는 방향을 기준으로, 상기 2개의 연장부의 원주방향 폭은 제 3 폭(w9)을 형성하며, 상기 제 3 폭(w9)은 상기 제 1 폭(w7) 또는 상기 제 2 폭(w8)보다 작게 형성될 수 있다. The circumferential widths of the two extension portions form a third width w9 based on a direction from the main body center portion toward the main body outer surface portion, and the third width w9 is the first width w7 or the It may be formed smaller than the second width (w8).

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상기 감지 브릿지에는, 상기 제 1 결합부와, 상기 2개의 연장부 및 상기 제 2 결합부에 의하여 정의되는 브릿지 관통홀이 더 포함될 수 있다.The sensing bridge may further include a bridge through hole defined by the first coupling part, the two extension parts, and the second coupling part.

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상기한 해결수단에 의하면, 보강 브릿지 및 감지 브릿지가 서로 분리되어 센서 본체에 구비되므로, 토크 센서의 강성을 높이면서 토크 감지도를 개선할 수 있다는 장점이 있다.According to the above solution, since the reinforcing bridge and the sensing bridge are separated from each other and provided in the sensor main body, there is an advantage that the torque sensing degree can be improved while increasing the rigidity of the torque sensor.

특히, 상대적으로 큰 폭을 가지는 보강 브릿지에 의하여 센서 본체의 강성이 보강될 수 있으므로 감지하고자 하는 토크값 이외의 힘에 의하여 토크센서에 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다. In particular, since the rigidity of the sensor main body may be reinforced by a reinforcing bridge having a relatively large width, deformation of the torque sensor may be prevented by a force other than the torque value to be sensed.

그리고, 상대적으로 작은 폭을 가지는 감지 브릿지에 부착되는 스트레인 게이지에 의하여, 3차원적인 변형에 따른 토크, 즉 z축을 기준으로 하는 회전 모멘트 및 x,y축을 기준으로 발생하는 벤딩 모멘트를 더욱 용이하게 감지할 수 있다.In addition, the strain gage attached to the sensing bridge having a relatively small width makes it easier to detect torque according to three-dimensional deformation, that is, a rotation moment based on the z-axis and a bending moment generated on the x and y axes. can do.

또한, 센서 보드가 센서 본체의 내부에 배치시킬 수 있으므로, 센서 본체에 구비되는 스트레인 게이지가 상기 센서 보드에 인접하게 위치될 수 있다. 결국, 상기 센서 보드와 상기 스트레인 게이지를 연결하는 보드 케이블의 길이를 짧게 형성할 수 있고, 이에 따라 센서 보드와 스트레인 게이지의 통신간 발생되는 노이즈를 줄일 수 있다.In addition, since the sensor board may be disposed inside the sensor main body, the strain gauge provided in the sensor main body may be positioned adjacent to the sensor board. As a result, the length of the board cable connecting the sensor board and the strain gauge can be shortened, thereby reducing the noise generated between the communication between the sensor board and the strain gauge.

또한, 감지 브릿지에는, 적어도 일부분이 관통하여 형성되는 브릿지관통부가 형성되어, 상기 브릿지에서 발생되는 변위는 스트레인 게이지에 용이하게 전달될 수 있다. In addition, the sensing bridge is provided with a bridge through which at least a portion is formed through, so that the displacement generated in the bridge can be easily transmitted to the strain gauge.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서의 구성을 보여주는 전방 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서의 구성을 보여주는 후방 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센서 본체의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센서 본체의 구성을 보여주는 정면도이다.
도 6은 도 1의 VI-VI'를 따라 절개한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서를 포함하는 동력 전달장치의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센서 본체의 구성을 보여주는 정면도이다.1 is a front perspective view showing a configuration of a torque sensor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a rear perspective view showing the configuration of the torque sensor according to the first embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view showing the configuration of the torque sensor according to the first embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing the configuration of a sensor main body according to a first embodiment of the present invention.
5 is a front view showing the configuration of the sensor body according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI 'of FIG. 1.
7 is a cross-sectional view showing the configuration of a power transmission device including a torque sensor according to the first embodiment of the present invention.
8 is a front view showing the configuration of a sensor main body according to a second embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described a specific embodiment of the present invention. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily suggest other embodiments within the scope of the same idea.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서의 구성을 보여주는 전방 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서의 구성을 보여주는 후방 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서의 구성을 보여주는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센서 본체의 구성을 보여주는 사시도이다.1 is a front perspective view showing a configuration of a torque sensor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a rear perspective view showing a configuration of a torque sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of the torque sensor according to the first embodiment, and FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the sensor main body according to the first embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서(100)는 동력 장치(200, 도 7 참조)에 결합되어 상기 동력 장치(200)에서 발생되는 힘에 의한 토크를 감지할 수 있다. 1 to 4, the torque sensor 100 according to the first embodiment of the present invention is coupled to a power unit 200 (see FIG. 7) to torque by a force generated by the power unit 200. It can be detected.

방향을 정의한다. 상기 토크 센서(100)를 기준으로, 상기 동력장치(200)의 출력측, 즉 감속기(250)가 위치하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향 즉 부하장치(미도시)가 결합되는 방향을 "후방"이라 이름한다. 그리고, 동력장치(200)의 축(212)이 연장되는 방향을 "축방향" 또는 "z축 방향"이라 이름하고, 도 7을 기준으로 상기 축방향에 수직한 방향을 "반경 방향"이라 이름한다. 그리고, 상기 반경 방향에는, "x축 방향" 및 "y축 방향"이 포함될 수 있다 (도 4 참조).Define the direction. Based on the torque sensor 100, the output side of the power unit 200, that is, the direction in which the reducer 250 is located "front", the opposite direction, that is, the direction in which the load device (not shown) is coupled Named "Rear". The direction in which the shaft 212 of the power unit 200 extends is called "axial direction" or "z-axis direction", and the direction perpendicular to the axis direction based on FIG. 7 is called "radial direction". do. In addition, the "x-axis direction" and the "y-axis direction" may be included in the radial direction (see FIG. 4).

상기 토크 센서(100)에는, 센서 보드(150)가 설치되는 센서 본체(110)가 포함된다. 일례로, 상기 센서 본체(110)는 링 형상을 가질 수 있다. The torque sensor 100 includes a sensor body 110 on which a sensor board 150 is installed. For example, the sensor body 110 may have a ring shape.

상기 센서 본체(110)에는, 상기 센서 보드(150)가 설치되는 본체 중앙부(111)와, 상기 본체 중앙부(111)로부터 반경 방향으로 연장되는 다수의 브릿지(120,130) 및 상기 다수의 브릿지(120,130)의 반경방향 외측 단부를 연결하며 상기 센서 본체(110)의 외주면을 형성하는 본체 외면부(112)가 포함된다. The sensor main body 110 includes a main body central portion 111 on which the sensor board 150 is installed, a plurality of bridges 120 and 130 extending radially from the main body central portion 111, and the plurality of bridges 120 and 130. A body outer surface portion 112 is formed to connect the radially outer end of the body to form an outer circumferential surface of the sensor body 110.

상기 다수의 브릿지(120,130)에는, 상기 센서 본체(110)의 강성을 보강하기 위한 보강 브릿지(120) 및 스트레인 게이지(140)가 설치되어 토크를 감지하는 감지 브릿지(130)가 포함된다. The plurality of bridges 120 and 130 include a reinforcement bridge 120 and a strain gauge 140 installed to reinforce the rigidity of the sensor main body 110 to sense torque 130.

상기 본체 외면부(112)는 링 형상을 가지며, 상기 본체 중앙부(111)의 외측을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 본체 외면부(112)에는, 외부 부품, 일례로 동력장치(200)에 체결되는 제 1 외부체결부(118)가 포함될 수 있다. 상기 제 1 외부체결부(118)는 다수 개가 구비되어 원주 방향으로 배열될 수 있다.The main body outer surface portion 112 may have a ring shape and may be disposed to surround the outer side of the main body central portion 111. In addition, the main body outer surface portion 112 may include an external component, for example, a first external fastening portion 118 fastened to the power unit 200. A plurality of first external fastening parts 118 may be provided and arranged in the circumferential direction.

상기 본체 중앙부(111)는 대략 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 본체 중앙부(111)에는, 외부 부품, 일례로 부하장치(미도시)에 체결되는 제 2 외부체결부(119)가 포함될 수 있다. 상기 제 2 외부체결부(119)는 다수 개가 구비되어 원주 방향으로 배열될 수 있다.The main body 111 may have a substantially cylindrical shape. The main body central part 111 may include a second external fastening part 119 fastened to an external component, for example, a load device (not shown). A plurality of second external fastening parts 119 may be provided and arranged in the circumferential direction.

상기 센서 보드(150)는 상기 센서 본체(110)의 함몰부(114)에 배치될 수 있다. 상기 함몰부(114)는 상기 본체 외면부(112)를 기준으로 볼 때, 상기 센서 본체(110)의 중앙부 내측에 함몰되는 공간부로서 이해되며, 상기 센서 보드(150)가 수용되는 공간을 제공할 수 있다.The sensor board 150 may be disposed in the depression 114 of the sensor body 110. The depression 114 is understood as a space portion that is recessed inside the central portion of the sensor body 110 when viewed based on the body outer surface portion 112, and provides a space in which the sensor board 150 is accommodated. can do.

그리고, 센서 보드(150)는 상기 본체 중앙부(111)의 전면부에 위치되며, 상기 다수의 브릿지(120,130)의 전방에 구비되는 보드 안착부(125)에 지지되도록 구성될 수 있다. 상세히, 상기 보드 안착부(125)는 상기 다수의 브릿지(120,130) 중, 보강 브릿지(120)의 전면으로부터 전방으로 돌출되며 상기 센서 보드(150)의 후면을 지지할 수 있다.In addition, the sensor board 150 may be positioned at the front portion of the main body 111 and may be supported by the board seating portion 125 provided in front of the plurality of bridges 120 and 130. In detail, the board seating part 125 may protrude forward from the front surface of the reinforcing bridge 120 among the plurality of bridges 120 and 130 and support the rear surface of the sensor board 150.

상기 센서 보드(150)가 상기 보드 안착부(125)에 지지됨으로서, 상기 센서 보드(150)의 후면은 상기 본체 중앙부(111)로부터 S1만큼 이격하도록 위치될 수 있다 (도 6 참조).Since the sensor board 150 is supported by the board seating part 125, the rear surface of the sensor board 150 may be positioned to be spaced apart from the central portion 111 of the main body 111 by S1 (see FIG. 6).

그리고, 상기 보드 안착부(125)에 의하여, 상기 센서 보드(150)는 다수의 브릿지(120,130) 중 감지 브릿지(130)로부터 전방으로 이격되도록 위치될 수 있다. 즉, 상기 보드 안착부(125)는 상기 센서 보드(150)가 상기 보강 브릿지(120)에 지지되도록 하고 상기 감지 브릿지(130)에는 지지되지 않도록 하는 "턱"을 형성할 수 있다. The sensor board 150 may be positioned to be spaced forward from the sensing bridge 130 among the plurality of bridges 120 and 130. That is, the board seating part 125 may form a “chin” such that the sensor board 150 is supported by the reinforcing bridge 120 and not supported by the sensing bridge 130.

이와 같은 배치에 의하여, 상기 센서 보드(150)로부터 전달되는 힘, 일례로 센서 보드(150)의 체결력이 상기 감지 브릿지(130)에 직접 작용하지 않으므로, 감지하고자 하는 토크 이외의 힘이 상기 감지 브릿지(130) 또는 스트레인 게이지(140)에 작용하는 것을 방지할 수 있다. By such arrangement, since the force transmitted from the sensor board 150, for example, the clamping force of the sensor board 150 does not directly act on the sensing bridge 130, a force other than the torque to be sensed is applied to the sensing bridge 130. 130 may be prevented from acting on strain gauge 140.

상기 보드 안착부(125)는 상기 보강 브릿지(120)의 반경방향 외측부에 위치되며, 상기 본체 외면부(112)의 내주면에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 보드 안착부(125)는 다수 개가 구비되어, 원주 방향으로 이격하여 배치될 수 있다. 일례로, 상기 보드 안착부(125)는 3개가 구비될 수 있다. The board seating part 125 may be located at a radially outer side of the reinforcing bridge 120 and may be coupled to an inner circumferential surface of the main body outer surface part 112. In addition, a plurality of board seating portions 125 may be provided and spaced apart in the circumferential direction. For example, three board mounting parts 125 may be provided.

상기 보드 안착부(125)에는, 보드 체결부재(161)가 결합되는 본체 체결공(126)이 형성된다. 상기 보드 체결부재(161)는 프론트 커버(180)의 프론트커버 체결공(184)에 결합되어 센서 보드(150)의 보드 체결공(155)을 관통하며, 상기 본체 체결공(126)에 체결될 수 있다. 상기 본체 체결공(126)은 상기 보드 안착부(125)의 수에 대응하여 다수 개가 형성될 수 있다. 이러한 체결구조에 의하여, 상기 센서 보드(150)는 상기 센서 본체(110)에 안정적으로 체결될 수 있다. The board seating part 125 has a body fastening hole 126 to which the board fastening member 161 is coupled. The board fastening member 161 is coupled to the front cover fastening hole 184 of the front cover 180 to penetrate the board fastening hole 155 of the sensor board 150 to be fastened to the main body fastening hole 126. Can be. A plurality of body fastening holes 126 may be formed corresponding to the number of board seating portions 125. By this fastening structure, the sensor board 150 may be stably fastened to the sensor body 110.

상기 센서 본체(110)에는, 상기 본체 중앙부(111)로부터 전방으로 돌출되는 돌출부(113)가 더 포함된다. 상기 돌출부(113)는 중공의 실린더 형상을 가지며, 상기 돌출부(113)의 내부에는 동력장치(200)에 연결되는 장치 케이블이 위치하는 본체 관통부(117)가 형성될 수 있다. 상기 장치 케이블은 동력장치(200)에 연결되어 전기적 신호를 전달하는 케이블로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 함몰부(114)는 상기 돌출부(113)의 외측 공간으로 정의될 수 있다. The sensor main body 110 further includes a protrusion 113 protruding forward from the main body central part 111. The protrusion 113 may have a hollow cylindrical shape, and a body penetrating portion 117 may be formed in the protrusion 113 to place a device cable connected to the power unit 200. The device cable may be understood as a cable that is connected to the power unit 200 to transmit an electrical signal. In addition, the depression 114 may be defined as an outer space of the protrusion 113.

상기 본체 관통부(117)는 상기 본체 중앙부(111)의 내부로부터 상기 돌출부(113)의 내부까지 형성될 수 있다.The body through part 117 may be formed from the inside of the body center part 111 to the inside of the protrusion part 113.

상기 센서 보드(150)는 원판 형상을 가지며, 다수의 센싱부품(151)이 설치될 수 있다. 상기 센서 보드(150)의 대략 중앙부에는, 상기 돌출부(113)가 삽입되는 보드 관통홀(156)이 형성된다. 상기 센서 본체(110)에 상기 센서 보드(150)가 결합되면, 상기 돌출부(113)는 상기 보드 관통홀(156)에 삽입되어 전방으로 돌출될 수 있다. The sensor board 150 has a disk shape and a plurality of sensing components 151 may be installed. In the substantially center portion of the sensor board 150, a board through hole 156 into which the protrusion 113 is inserted is formed. When the sensor board 150 is coupled to the sensor body 110, the protrusion 113 may be inserted into the board through hole 156 to protrude forward.

상기 센서 보드(150)에는, 커넥터(170)가 결합될 수 있는 커넥터 포트(158)가 더 포함된다. 상기 커넥터 포트(158)에는 보드 케이블(172)이 연결되어 상기 센서 보드(150)의 전기적 신호를 외부로 전달하거나, 외부의 전기적 신호를 상기 센서 보드(150)에 전달할 수 있다. The sensor board 150 further includes a connector port 158 to which the connector 170 may be coupled. The board cable 172 may be connected to the connector port 158 to transmit an electrical signal of the sensor board 150 to the outside, or to transmit an external electrical signal to the sensor board 150.

일례로, 상기 보드 케이블(172)은 스트레인 게이지(140)와 상기 센서 보드(150)를 연결할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 센서 본체(110)에는 상기 보드 케이블(172)의 위치를 가이드 하는 홀이 형성될 수 있다. 이러한 케이블 가이드 구조에 의하여, 상기 스트레인 게이지(140)와 센서 보드(150) 사이에서 전달되는 신호에서 노이즈의 발생을 감소시킬 수 있다.For example, the board cable 172 may connect the strain gauge 140 and the sensor board 150. Although not shown in the figure, a hole may be formed in the sensor body 110 to guide the position of the board cable 172. By this cable guide structure, it is possible to reduce the generation of noise in the signal transmitted between the strain gauge 140 and the sensor board 150.

상기 토크 센서(100)에는, 상기 센서 본체(110)의 전방부에 결합되는 프론트 커버(180) 및 상기 센서 본체(110)의 후방부에 결합되는 리어 커버(190)가 포함된다. The torque sensor 100 includes a front cover 180 coupled to the front portion of the sensor body 110 and a rear cover 190 coupled to the rear portion of the sensor body 110.

상기 프론트 커버(180)에는, 대략 원판 형상을 가지는 프론트커버 본체(181) 및 상기 프론트커버 본체(181)의 중앙부에 형성되며 상기 보드 관통홀(156)에 정렬되는 프론트커버 관통부(182)가 포함된다. 상기 장치 케이블은 상기 본체 관통부(117), 및 프론트커버 관통부(182)를 통하여 전후 방향으로 연장되며, 동력장치(200)에 접속될 수 있다. The front cover 180 includes a front cover body 181 having a substantially disc shape and a front cover through portion 182 formed at the center of the front cover body 181 and aligned with the board through hole 156. Included. The device cable may extend in the front-rear direction through the main body penetrating part 117 and the front cover penetrating part 182, and may be connected to the power unit 200.

상기 프론트 커버(180)에는, 상기 커넥터 포트(158)가 삽입되는 포트 관통부(183)가 더 포함된다. 상기 커넥터 포트(158)는 상기 포트 관통부(183)를 통하여 외부에 노출될 수 있다. The front cover 180 further includes a port through part 183 in which the connector port 158 is inserted. The connector port 158 may be exposed to the outside through the port through part 183.

상기 프론트커버 본체(181)에는, 상기 보드 체결공(155)에 정렬되는 프론트커버 체결공(184)이 포함된다. 상기 프론트커버 체결공(184)은 상기 보드 체결공(155)의 수에 대응하여 다수 개가 형성되며, 상기 보드 체결부재(161)가 결합될 수 있다.The front cover body 181 includes a front cover fastening hole 184 aligned with the board fastening hole 155. A plurality of front cover fastening holes 184 may be formed corresponding to the number of the board fastening holes 155, and the board fastening members 161 may be coupled to each other.

상기 리어 커버(190)에는, 원판 형상의 리어커버 본체(191) 및 상기 리어커버 본체(191)의 대략 중앙부에 관통하도록 형성되어 상기 센서 본체(110)의 본체 중앙부(111)가 삽입되는 리어커버 관통부(192)가 포함된다. 그리고, 상기 리어커버 관통부(192)의 외측에는, 커버체결부재(162)가 결합되는 리어커버 체결공(194)이 형성된다. 상기 리어 커버(190)는 상기 커버체결부재(162)에 의하여 상기 센서본체(110)에 결합될 수 있다. The rear cover 190 is formed so as to penetrate through the disk-shaped rear cover main body 191 and the substantially central portion of the rear cover main body 191, the rear cover into which the main body 111 of the sensor main body 110 is inserted. The penetrating portion 192 is included. The rear cover fastening hole 194 to which the cover fastening member 162 is coupled is formed at an outer side of the rear cover through part 192. The rear cover 190 may be coupled to the sensor body 110 by the cover fastening member 162.

상기 프론트 커버(180)와 상기 리어 커버(190)는 동력장치(200) 또는 부하장치에 연결될 때, 제거될 수도 있다. The front cover 180 and the rear cover 190 may be removed when connected to the power unit 200 or the load unit.

상기 보강 브릿지(120)는 바(bar) 형상을 가질 수 있다. 상세히, 상기 보강 브릿지(120)는 상기 본체 중앙부(111)로부터 반경방향 외측으로 연장되며, 상기 본체 외면부(112)의 내주면에 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 보강 브릿지(120)는 상기 본체 중앙부(111)로부터 상기 본체 외면부(112)를 향하여, 그 단면적이 감소하도록 구성될 수 있다.The reinforcement bridge 120 may have a bar shape. In detail, the reinforcing bridge 120 extends radially outward from the main body center portion 111 and may be configured to be coupled to an inner circumferential surface of the main body outer surface portion 112. The reinforcing bridge 120 may be configured to reduce the cross-sectional area from the main body central portion 111 toward the main body outer surface portion 112.

상기 보강 브릿지(120)는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 보강 브릿지(120)는 각각, 상기 본체 중앙부(111)의 서로 다른 지점으로부터 반경방향 외측으로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 보강 브릿지(120)의 수는 적어도 3개 이상 구비될 수 있다. 도 4에는 3개의 보강 브릿지(120)가 구비되는 것으로 도시되나, 4개 이상의 보강 브릿지(120)가 구비될 수도 있다.The reinforcement bridge 120 is provided with a plurality, each of the plurality of reinforcement bridge 120 may extend radially outward from different points of the main body portion 111. In one example, the number of the reinforcing bridge 120 may be provided at least three. 4, three reinforcement bridges 120 are shown, but four or more reinforcement bridges 120 may be provided.

상기 감지 브릿지(130)는 바(bar) 형상을 가질 수 있다. 상세히, 상기 감지 브릿지(120)는 상기 본체 중앙부(111)로부터 반경방향 외측으로 연장되며, 상기 본체 외면부(112)의 내주면에 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 보강 브릿지(120)는 상기 본체 중앙부(111)로부터 상기 본체 외면부(112)를 향하여, 그 단면적이 일정하도록 구성될 수 있다.The sensing bridge 130 may have a bar shape. In detail, the sensing bridge 120 may extend radially outward from the main body center portion 111 and may be configured to be coupled to an inner circumferential surface of the main body outer surface portion 112. The reinforcement bridge 120 may be configured such that its cross-sectional area is constant from the main body center portion 111 toward the main body outer surface portion 112.

반경 방향을 기준으로, 상기 감지 브릿지(130)의 양측면 중, 적어도 하나의 측면에는 스트레인 게이지(140)가 부착될 수 있다. 상기 스트레인 게이지(140)는 동력장치(200)와 부하장치(미도시)의 사이에서 발생되는 비틀림의 크기를 감지하도록 구성될 수 있다. 상기 부하장치는 도 7에서 토크 센서(100)를 기준으로, 상기 동력장치(200)의 반대편에 위치되는 장치로서 이해될 수 있다. Based on the radial direction, the strain gauge 140 may be attached to at least one side of both sides of the sensing bridge 130. The strain gauge 140 may be configured to detect the magnitude of the torsion generated between the power unit 200 and the load device (not shown). The load device may be understood as a device located on the opposite side of the power unit 200 based on the torque sensor 100 in FIG. 7.

일례로, 상기 스트레인 게이지(140)는 상기 감지 브릿지(130)의 양측면에 배치될 수 있다. 이러한 스트레인 게이지(140)의 배치에 의하여, 상기 스트레인 게이지(140)는 상기 감지 브릿지(130)의 3차원 변형, 즉 3축(x,y,z축)에서의 변형을 용이하게 감지할 수 있다. For example, the strain gauge 140 may be disposed on both side surfaces of the sensing bridge 130. By the arrangement of the strain gauge 140, the strain gauge 140 can easily detect the three-dimensional deformation of the sensing bridge 130, that is, the deformation in three axes (x, y, z axis). .

상기 감지 브릿지(130)는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 감지 브릿지(130)는 각각, 상기 본체 중앙부(111)의 서로 다른 지점으로부터 반경방향 외측으로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 감지 브릿지(120)의 수는 적어도 3개 이상 구비될 수 있다. 도 4에는 3개의 감지 브릿지(120)가 구비되는 것으로 도시되나, 4개 이상의 감지 브릿지(130)가 구비될 수도 있다.The sensing bridge 130 may be provided in plural, and the plurality of sensing bridges 130 may extend radially outwardly from different points of the main body 111. For example, the number of the sensing bridges 120 may be provided at least three. 4, three sensing bridges 120 are provided, but four or more sensing bridges 130 may be provided.

상기 다수 개의 보강 브릿지(120)와, 상기 다수 개의 감지 브릿지(130)는 서로 교번하여 원주 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 상기 다수 개의 보강 브릿지(120) 중 어느 하나의 보강 브릿지(120)는 2개의 가장 인접한 감지 브릿지(130)의 사이 공간에 위치될 수 있다.The plurality of reinforcement bridges 120 and the plurality of sensing bridges 130 may be alternately disposed in the circumferential direction. That is, any one of the plurality of reinforcement bridges 120 may be located in a space between two nearest sensing bridges 130.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센서 본체의 구성을 보여주는 정면도이고, 도 6은 도 1의 VI-VI'를 따라 절개한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토크 센서를 포함하는 동력 전달장치의 구성을 보여주는 단면도이다.5 is a front view showing the configuration of the sensor main body according to the first embodiment of the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI 'of Figure 1, Figure 7 is a first embodiment of the present invention Sectional drawing showing the configuration of a power transmission device including a torque sensor.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센서 본체(110)에는, 대략 원통형상을 가지는 본체 중앙부(111)와, 상기 본체 중앙부(111)를 둘러싸도록 배치되며 대략 링 형상을 가지는 본체 외면부(112) 및 상기 본체 중앙부(111)의 외주면으로부터 상기 본체 외면부(112)의 내주면으로 향하여 연장되는 다수의 브릿지(120,130)가 포함된다.5 to 7, the sensor body 110 according to the first embodiment of the present invention includes a body center portion 111 having a substantially cylindrical shape, and is arranged to surround the body center portion 111. A main body outer surface 112 having a shape and a plurality of bridges (120, 130) extending from the outer peripheral surface of the main body central portion 111 toward the inner peripheral surface of the main body outer surface 112.

상기 다수의 브릿지(120,130)에는, 상기 센서 본체(110)의 강성을 보강하는 다수의 보강 브릿지(120)가 포함될 수 있다. 상기 다수의 보강 브릿지(120)는 감지대상이 되는 토크이외의 외력에 의하여, 센서 본체(110)가 쉽게 변형되는 것을 방지할 수 있다. The plurality of bridges 120 and 130 may include a plurality of reinforcing bridges 120 to reinforce the rigidity of the sensor body 110. The plurality of reinforcement bridges 120 may prevent the sensor body 110 from being easily deformed by an external force other than the torque to be sensed.

상기 다수의 보강 브릿지(120)는 등간격으로 배열될 수 있다. 일례로, 도 5에 도시되는 바와 같이, 상기 보강 브릿지(120)가 3개 구비되는 경우, 상기 다수의 보강 브릿지(120)간에 이루는 중심 각도는 120도일 수 있다.The plurality of reinforcement bridges 120 may be arranged at equal intervals. For example, as shown in FIG. 5, when three reinforcement bridges 120 are provided, a center angle between the plurality of reinforcement bridges 120 may be 120 degrees.

상기 본체 중앙부(111)로부터 상기 본체 외면부(112)를 향하는 방향을 기준으로, 상기 보강 브릿지(120)의 가로(원주방향) 폭 또는 그 단면적은 감소하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 보강 브릿지(120) 중, 상기 본체 외면부(112)보다 상기 본체 중앙부(111)에 가까운 부분의 제 1 폭(w1)은, 상기 본체 중앙부(111)보다 상기 본체 외면부(112)에 가까운 부분의 제 2 폭(w2)보다 크게 형성될 수 있다. The width (circumferential direction) of the reinforcing bridge 120 or its cross-sectional area may be reduced based on a direction from the main body central part 111 toward the main body outer surface part 112. For example, a first width w1 of a portion closer to the main body center portion 111 than the main body outer surface portion 112 of the reinforcement bridge 120 is greater than the main body center portion 111 of the main body outer surface portion 112. It may be formed larger than the second width (w2) of the portion close to).

상기 보강 브릿지(120)에는, 상기 본체 외면부(112)에 결합되는 브릿지보강부(126)가 포함된다. 상기 브릿지보강부(126)는, 상기 제 2 폭(w2)이 형성되는 보강 브릿지(120)의 일부분보다 더 외측에 위치될 수 있다. 상기 보강 브릿지(120)와 상기 본체 외면부(112)의 결합력을 높이기 위하여, 상기 브릿지보강부(126)의 제 3 폭(w3)은 상기 제 2 폭(w2)보다 크게 형성될 수 있다.The reinforcing bridge 120 includes a bridge reinforcing portion 126 coupled to the main body outer surface portion 112. The bridge reinforcement part 126 may be located at an outer side than a portion of the reinforcement bridge 120 in which the second width w2 is formed. In order to increase the coupling force between the reinforcing bridge 120 and the main body outer surface 112, the third width w3 of the bridge reinforcing portion 126 may be larger than the second width w2.

상기 다수의 브릿지(120,130)에는, 토크를 감지하기 위한 스트레인 게이지(140)가 설치되는 다수의 감지 브릿지(130)가 포함될 수 있다. 상기 스트레인 게이지(140)는 3차원 방향에서 발생되는 토크, 즉 동력장치(200)의 축(212, 도 7 참조) 방향을 기준으로 하는 회전 모멘트, 반경방향(x,y축 방향)을 기준으로 발생되는 벤딩 모멘트를 감지하도록 구성될 수 있다.The plurality of bridges 120 and 130 may include a plurality of sensing bridges 130 in which a strain gauge 140 for sensing torque is installed. The strain gauge 140 is based on the torque generated in the three-dimensional direction, that is, the rotation moment based on the direction of the axis 212 (see FIG. 7) of the power unit 200 and the radial direction (x, y axis direction). It may be configured to detect the bending moment generated.

상세히, 상기 스트레인 게이지(140)는 z축 방향을 기준으로 발생되는 토크(Tr)와, x축 방향으로의 제 1 벤딩모멘트(M1) 및 y축 방향으로의 제 2 벤딩모멘트(M2)를 용이하게 감지할 수 있다 (도 4,5 참조).In detail, the strain gauge 140 facilitates the torque Tr generated based on the z-axis direction, the first bending moment M1 in the x-axis direction, and the second bending moment M2 in the y-axis direction. Can be detected (see FIGS. 4 and 5).

상기 다수의 감지 브릿지(130)는 등간격으로 배열될 수 있다. 일례로, 도 5에 도시되는 바와 같이, 상기 감지 브릿지(130)가 3개 구비되는 경우, 상기 다수의 감지 브릿지(130)간에 이루는 중심 각도는 120도일 수 있다. 그리고, 상기 다수의 보강 브릿지(120) 및 상기 다수의 감지 브릿지(130)는 서로 교번하여 원주 방향으로 배열될 수 있다. 이와 같은 배치구조에 의하여, 상기 토크 센서(100)의 강도를 보강함과 함께, 토크 감지도를 용이하게 개선할 수 있다. The plurality of sensing bridges 130 may be arranged at equal intervals. For example, as illustrated in FIG. 5, when three sensing bridges 130 are provided, a center angle between the plurality of sensing bridges 130 may be 120 degrees. The plurality of reinforcing bridges 120 and the plurality of sensing bridges 130 may be alternately arranged in the circumferential direction. By such an arrangement structure, the strength of the torque sensor 100 can be reinforced, and the torque sensitivity can be easily improved.

상기 본체 중앙부(111)로부터 상기 본체 외면부(112)를 향하는 방향을 기준으로, 상기 감지 브릿지(130)의 가로(원주방향) 폭 또는 그 단면적은 일정하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 감지 브릿지(130)의 폭은 제 1 폭(w4)으로 구성될 수 있다. 상기 제 1 폭(w4)은 상기 보강 브릿지(120)의 제 1~3 폭(w1,w2,w3)보다 각각 작게 형성될 수 있다. The width (circumferential direction) width or cross-sectional area of the sensing bridge 130 may be constant based on the direction from the main body central part 111 toward the main body outer surface part 112. For example, the width of the sensing bridge 130 may be configured as a first width w4. The first width w4 may be smaller than the first to third widths w1, w2, and w3 of the reinforcement bridge 120.

상기 감지 브릿지(130)에는, 상기 본체 외면부(112)에 결합되는 제 1 감지브릿지보강부(136)가 포함된다. 상기 제 1 감지브릿지보강부(136)는, 상기 제 1 폭(w4)이 형성되는 감지 브릿지(130)의 일부분("감지브릿지 본체"라 이름함)보다 더 반경방향 외측에 위치될 수 있다. 상기 감지 브릿지(130)와 상기 본체 외면부(112)의 결합력을 높이기 위하여, 상기 제 2 브릿지보강부(136)의 제 2 폭(w5)은 상기 제 1 폭(w4)보다 크게 형성될 수 있다.The sensing bridge 130 includes a first sensing bridge reinforcing part 136 coupled to the main body outer surface part 112. The first sensing bridge reinforcing part 136 may be located at a radially outer side than a portion of the sensing bridge 130 in which the first width w4 is formed (named as a "sensing bridge body"). In order to increase the coupling force between the sensing bridge 130 and the main body outer surface 112, the second width w5 of the second bridge reinforcement part 136 may be larger than the first width w4. .

상기 감지 브릿지(130)에는, 상기 본체 중앙부(111)에 결합되는 제 2 감지브릿지보강부(137)가 포함된다. 상기 제 2 감지브릿지보강부(137)는, 상기 제 1 폭(w4)이 형성되는 감지브릿지 본체보다 더 반경방향 내측에 위치될 수 있다. 상기 감지 브릿지(130)와 상기 본체 중앙부(111)의 결합력을 높이기 위하여, 상기 제 2 감지브릿지보강부(137)의 제 3 폭(w6)은 상기 제 1 폭(w4)보다 크게 형성될 수 있다.The sensing bridge 130 includes a second sensing bridge reinforcing part 137 coupled to the main body 111. The second sensing bridge reinforcing part 137 may be located radially inward from the sensing bridge main body in which the first width w4 is formed. In order to increase the coupling force between the sensing bridge 130 and the main body 111, the third width w6 of the second sensing bridge reinforcing part 137 may be larger than the first width w4. .

상기 스트레인 게이지(140)에는, 상기 감지 브릿지(130)의 일 측면에 배치되는 제 1 스트레인게이지(140a) 및 상기 감지 브릿지(130)의 타 측면에 배치되는 제 2 스트레인게이지(140b)가 포함된다. 상기 일 측면과 상기 타 측면은 서로 마주보는 측면을 형성할 수 있다. 이와 같이, 각 감지 브릿지(130)에 다수 개의 스트레인 게이지(140)가 구비되어, 상기 토크 센서(100)에서 발생되는 토크를 용이하게 감지할 수 있다.The strain gauge 140 includes a first strain gauge 140a disposed on one side of the sensing bridge 130 and a second strain gauge 140b disposed on the other side of the sensing bridge 130. . The one side and the other side may form a side facing each other. As such, a plurality of strain gauges 140 are provided at each sensing bridge 130 to easily detect the torque generated by the torque sensor 100.

상기 센서 본체(110)에는, 상기 보강 브릿지(120)와 상기 감지 브릿지(130)의 사이에 형성되는 관통홀(114)이 포함된다. 상기 관통홀(114)에 의하여, 상기 보강 브릿지(120)와 상기 감지 브릿지(130)는 직접 결합되지 않으므로 상기 보강 브릿지(120)에 전달되는 힘이 상기 감지 브릿지(130)에 전달되는 것을 방지할 수 있다.The sensor body 110 includes a through hole 114 formed between the reinforcing bridge 120 and the sensing bridge 130. By the through hole 114, the reinforcement bridge 120 and the sensing bridge 130 is not directly coupled to prevent the force transmitted to the reinforcement bridge 120 is transmitted to the sensing bridge 130. Can be.

상기 토크 센서(100)는 구동력을 발생시키는 동력장치(200)에 결합될 수 있다. 상세히, 상기 토크 센서(100)의 일측에는, 상기 동력장치(200)가 결합되고 그 반대측에는 부하장치(미도시)가 결합될 수 있다. 이 때, 상기 토크 센서(100)에 구비되는 프론트 커버(180) 또는 리어 커버(190)는 결합된 상태 또는 분리된 상태에서 상기 동력장치(200) 및 부하장치에 결합될 수 있다. The torque sensor 100 may be coupled to a power unit 200 for generating a driving force. In detail, one side of the torque sensor 100, the power unit 200 is coupled, the opposite side may be coupled to a load device (not shown). In this case, the front cover 180 or the rear cover 190 provided in the torque sensor 100 may be coupled to the power unit 200 and the load device in a coupled state or a separated state.

상기 동력장치(200) 및 토크 센서(100)는 하우징(201)의 내부에 배치될 수 있다.The power unit 200 and the torque sensor 100 may be disposed inside the housing 201.

상기 동력장치(200)에는, 모터 구동부(215, 메인보드)에 의하여 회전하는 모터(210) 및 상기 모터(210)의 구동에 의하여 회전하는 축(212)이 포함된다. 상기 축(212)의 외주면에는 상기 축(212)에 접촉 가능하게 구비되어 상기 축(212)의 회전을 가이드 하는 베어링(230)이 더 포함된다. 그리고, 상기 동력장치(200)에는, 상기 모터(210)의 회전량을 감지하는 엔코더(220)가 더 포함될 수 있다.The power device 200 includes a motor 210 that is rotated by the motor driver 215 (mainboard) and a shaft 212 that is rotated by the driving of the motor 210. An outer circumferential surface of the shaft 212 further includes a bearing 230 provided to be in contact with the shaft 212 to guide rotation of the shaft 212. In addition, the power unit 200 may further include an encoder 220 that detects a rotation amount of the motor 210.

상기 축(212)의 내부에는, 상기 모터 구동부(215)에 연결되는 장치 케이블이 삽입되는 케이블삽입부(213)가 형성된다. Inside the shaft 212, a cable insertion portion 213 is formed is inserted into the device cable connected to the motor drive unit 215.

상기 동력장치(200)에는, 상기 모터(210)와 상기 토크 센서(100)의 사이에 배치되어 모터(210)의 회전속도를 감소시키는 감속기(250)가 더 포함된다. 상기 감속기(250)는 상기 토크 센서(100)의 전방부에 결합될 수 있다.The power unit 200 further includes a reducer 250 disposed between the motor 210 and the torque sensor 100 to reduce the rotational speed of the motor 210. The reducer 250 may be coupled to the front portion of the torque sensor 100.

이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 다수의 브릿지의 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 상기 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. Since the present embodiment differs only in the configuration of a plurality of bridges compared to the first embodiment, the differences will be mainly described. The same parts as those of the first embodiment will be described with reference to the first embodiment.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센서 본체의 구성을 보여주는 정면도이다.8 is a front view showing the configuration of a sensor main body according to a second embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센서 본체(510)에는, 본체 중앙부(511)와, 상기 본체 중앙부(511)의 외측을 둘러싸도록 배치되며 대략 링 형상을 가지는 본체 외면부(512) 및 상기 본체 중앙부(511)의 외주면으로부터 상기 본체 외면부(512)의 내주면으로 향하여 연장되는 다수의 브릿지(520,530)가 포함된다.Referring to FIG. 8, the sensor main body 510 according to the second embodiment of the present invention includes a main body center portion 511 and a main body outer surface portion arranged to surround the outside of the main body central portion 511 and having a substantially ring shape. 512 and a plurality of bridges 520 and 530 extending from the outer circumferential surface of the main body center portion 511 toward the inner circumferential surface of the main body outer surface portion 512.

상기 다수의 브릿지(520,530)에는, 상기 센서 본체(510)의 강성을 보강하는 다수의 보강 브릿지(520)가 포함될 수 있다. 상기 다수의 보강 브릿지(520)는 감지대상이 되는 토크이외의 외력에 의하여, 센서 본체(510)가 쉽게 변형되는 것을 방지할 수 있다. 상기 다수의 보강 브릿지(520)에 관한 설명은, 제 1 실시예의 보강 브릿지(120)의 설명을 원용한다. The plurality of bridges 520 and 530 may include a plurality of reinforcing bridges 520 to reinforce the rigidity of the sensor body 510. The plurality of reinforcement bridges 520 may prevent the sensor body 510 from being easily deformed by an external force other than the torque to be sensed. The description regarding the plurality of reinforcement bridges 520 uses the description of the reinforcement bridges 120 of the first embodiment.

상기 다수의 브릿지(520,530)에는, 토크를 감지하기 위한 스트레인 게이지(540)가 설치되는 다수의 감지 브릿지(530)가 포함될 수 있다. 상기 스트레인 게이지(540)는 3차원 방향에서 발생되는 토크, 즉 동력장치(200)의 축(212, 도 7 참조) 방향을 기준으로 하는 회전 모멘트, 반경방향(x,y축 방향)을 기준으로 발생되는 벤딩 모멘트를 감지하도록 구성될 수 있다.The plurality of bridges 520 and 530 may include a plurality of sensing bridges 530 on which a strain gauge 540 is installed to sense torque. The strain gauge 540 is based on the torque generated in the three-dimensional direction, that is, the rotation moment based on the direction of the axis 212 (see FIG. 7) of the power unit 200, and the radial direction (x, y axis direction). It may be configured to detect the bending moment generated.

상세히, 상기 스트레인 게이지(540)는 z축 방향을 기준으로 발생되는 토크(Tr)와, x축 방향으로의 제 1 벤딩모멘트(M1) 및 y축 방향으로의 제 2 벤딩모멘트(M2)를 용이하게 감지할 수 있다 (도 4,8 참조).In detail, the strain gauge 540 facilitates the torque Tr generated based on the z-axis direction, the first bending moment M1 in the x-axis direction, and the second bending moment M2 in the y-axis direction. Can be detected (see FIGS. 4 and 8).

상기 다수의 감지 브릿지(530)는 등간격으로 배열될 수 있다. 일례로, 도 5에 도시되는 바와 같이, 상기 감지 브릿지(530)가 3개 구비되는 경우, 상기 다수의 감지 브릿지(530)간에 이루는 중심 각도는 120도일 수 있다. 그리고, 상기 다수의 보강 브릿지(120) 및 상기 다수의 감지 브릿지(130)는 서로 교번하여 원주 방향으로 배열될 수 있다. 이와 같은 배치구조에 의하여, 상기 토크 센서(100)의 강도를 보강함과 함께, 토크 감지도를 용이하게 개선할 수 있다. The plurality of sensing bridges 530 may be arranged at equal intervals. For example, as illustrated in FIG. 5, when three sensing bridges 530 are provided, a center angle between the plurality of sensing bridges 530 may be 120 degrees. The plurality of reinforcing bridges 120 and the plurality of sensing bridges 130 may be alternately arranged in the circumferential direction. By such an arrangement structure, the strength of the torque sensor 100 can be reinforced, and the torque sensitivity can be easily improved.

상기 센서 본체(510)에는, 상기 보강 브릿지(520)와 상기 감지 브릿지(530)의 사이에 형성되는 제 1 관통홀(514)이 포함된다. 상기 제 1 관통홀(514)에 의하여, 상기 보강 브릿지(520)와 상기 감지 브릿지(530)는 직접 결합되지 않으므로 상기 보강 브릿지(520)에 전달되는 힘이 상기 감지 브릿지(530)에 전달되는 것을 방지할 수 있다.The sensor body 510 includes a first through hole 514 formed between the reinforcing bridge 520 and the sensing bridge 530. Since the reinforcement bridge 520 and the sensing bridge 530 are not directly coupled by the first through hole 514, the force transmitted to the reinforcing bridge 520 is transmitted to the sensing bridge 530. It can prevent.

상기 감지 브릿지(530)에는 제 2 관통홀(535)이 형성된다. 상기 제 2 관통홀(535)은 상기 감지 브릿지(530)의 변형을 위한 자유도를 확보하는 점에서, "브릿지관통홀"이라 이름할 수 있다. 상세히, 상기 감지 브릿지(530)에는, 상기 본체 중앙부(511)의 외면에 결합되는 제 1 결합부(531) 및 상기 제 1 결합부(531)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 2개의 연장부(533,534)가 포함된다. A second through hole 535 is formed in the sensing bridge 530. The second through hole 535 may be referred to as a "bridge through hole" in terms of securing a degree of freedom for deformation of the sensing bridge 530. In detail, the sensing bridge 530 may include a first coupling part 531 coupled to an outer surface of the main body 511 and two extension parts 533 and 534 extending radially outward from the first coupling part 531. ) Is included.

상기 2개의 연장부(533,534)에는 원주 방향으로 서로 이격되는 제 1 연장부(533) 및 제 2 연장부(534)가 포함될 수 있다. 상기 제 1,2 연장부(533,534)간의 이격된 거리는, 반경방향 외측으로 갈수록 점점 벌어지도록 형성될 수 있다. The two extension parts 533 and 534 may include a first extension part 533 and a second extension part 534 spaced apart from each other in the circumferential direction. The spaced distance between the first and second extension parts 533 and 534 may be formed to gradually increase toward the radially outer side.

상기 감지 브릿지(530)에는 상기 2개의 연장부(533,534)로부터 반경방향 외측으로 연장되며 상기 본체 외면부(512)에 결합되는 제 2 결합부(532)가 더 포함된다. The sensing bridge 530 further includes a second coupling part 532 extending radially outward from the two extension parts 533 and 534 and coupled to the main body outer surface part 512.

상기 본체 중앙부(511)로부터 상기 본체 외면부(512)를 향하는 방향을 기준으로, 상기 제 1 결합부(531)의 원주방향 폭은 제 1 폭(w7)을 형성하며, 상기 제 2 결합부(532)의 원주방향 폭은 제 2 폭(w8)을 형성할 수 있다. 상기 제 2 폭(w8)은 상기 제 1 폭(w7)보다 크게 형성될 수 있다.The circumferential width of the first coupling portion 531 forms a first width w7 based on a direction from the main body central portion 511 toward the main body outer surface portion 512, and the second coupling portion ( The circumferential width of 532 may form a second width w8. The second width w8 may be larger than the first width w7.

그리고, 상기 본체 중앙부(511)로부터 상기 본체 외면부(512)를 향하는 방향을 기준으로, 상기 제 1,2 연장부(533,534)의 원주방향 폭은 제 3 폭(w9)을 형성할 수 있다. 상기 제 3 폭(w9)은 상기 제 1 폭(w7) 또는 상기 제 2 폭(w8)보다 작게 형성될 수 있다. The circumferential widths of the first and second extension parts 533 and 534 may form a third width w9 based on a direction from the main body center portion 511 toward the main body outer surface portion 512. The third width w9 may be smaller than the first width w7 or the second width w8.

상기 제 1,2 결합부(531,532) 및 상기 제 1,2 연장부(533,534)에 의하여, 상기 제 2 관통홀(535)이 정의될 수 있다. 즉, 상기 제 2 관통홀(535)은 상기 상기 제 1,2 결합부(531,532) 및 상기 제 1,2 연장부(533,534)의 내부 공간으로서 이해될 수 있다. 상기 제 2 관통홀(535)이 형성됨으로써, 상기 감지 브릿지(530)는 상기 감지 브릿지(530)에 전달되는 힘 또는 토크에 의하여 변형이 용이하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 스트레인 게이지(540)의 토크 감지도가 향상될 수 있다. The second through hole 535 may be defined by the first and second coupling parts 531 and 532 and the first and second extension parts 533 and 534. That is, the second through hole 535 may be understood as an inner space of the first and second coupling parts 531 and 532 and the first and second extension parts 533 and 534. As the second through hole 535 is formed, the sensing bridge 530 may be easily deformed by a force or torque transmitted to the sensing bridge 530, and thus the torque of the strain gauge 540. Sensitivity can be improved.

상기 스트레인 게이지(540)에는, 상기 제 1 연장부(533)의 외면에 배치되는 제 1 스트레인게이지(540a) 및 상기 제 2 연장부(534)의 외면에 배치되는 제 2 스트레인게이지(540b)가 포함된다. 상기 제 1 연장부(533)의 외면과 상기 제 2 연장부(534)의 외면은 서로 마주보는 측면을 형성할 수 있다. 이와 같이, 각 감지 브릿지(530)에 다수 개의 스트레인 게이지(540)가 구비되어, 상기 토크 센서(100)에서 발생되는 토크를 용이하게 감지할 수 있다.The strain gauge 540 includes a first strain gauge 540a disposed on an outer surface of the first extension portion 533 and a second strain gauge 540b disposed on an outer surface of the second extension portion 534. Included. The outer surface of the first extension part 533 and the outer surface of the second extension part 534 may form side surfaces facing each other. As such, a plurality of strain gauges 540 are provided at each sensing bridge 530 to easily detect torque generated by the torque sensor 100.

100 : 토크 센서 110 : 센서 본체
111 : 본체 중앙부 112 : 제 1 바디
120 : 보강 브릿지 130 : 감지 브릿지
140 : 스트레인 게이지 150 : 센서 보드
180 : 프론트 커버 190 : 리어 커버
200 : 동력장치100: torque sensor 110: sensor body
111: central body 112: first body
120: reinforcement bridge 130: detection bridge
140: strain gauge 150: sensor board
180: front cover 190: rear cover
200: power unit

Claims

Main body center;
A sensor board disposed in front of the center of the main body and having a board fastening hole formed therein;
A main body outer surface portion disposed to surround an outer side of the main body portion;
A plurality of reinforcing bridges extending radially from the outer surface of the main body center portion toward the inner surface of the main body outer surface portion, for reinforcing strength;
A plurality of sensing bridges extending radially from an outer surface of the main body center portion toward an inner surface of the main body outer surface portion, alternately arranged in the circumferential direction to the plurality of reinforcing bridges, and provided with a strain gauge; And
Located on the radially outer side of the reinforcing bridge, and includes a board seating portion protruding forward from the front surface of the reinforcing bridge, the body seating hole is formed in which the fastening member is coupled through the board fastening hole,
When the sensor board is installed in front of the main body of the main body by the fastening member, the rear surface of the sensor board is supported by the board seating portion, the torque sensor spaced forward from the main body and the sensing bridge.

delete

The method of claim 1,
And the plurality of reinforcing bridges and the plurality of sensing bridges have a bar shape.

The method of claim 3, wherein
The strain gauge,
Torque sensor is provided on at least one side of both sides of the sensing bridge.

The method of claim 1,
On the basis of the direction from the main body center portion toward the main body outer surface portion,
The circumferential width of the sensing bridge is smaller than the circumferential width of the reinforcing bridge.

The method of claim 5, wherein
In the sensing bridge,
Sensing bridge body;
A first sensing bridge reinforcement unit provided at a radially outer side of the sensing bridge body and coupled to an outer surface of the main body; And
It is provided on the radially inner side of the sensing bridge body, and includes a second sensing bridge reinforcing portion coupled to the central portion of the body,
The circumferential width of the first and second sensing bridge reinforcement portions is greater than the circumferential width of the sensing bridge body.

The method of claim 1,
And a through hole is formed between the plurality of reinforcement bridges and the plurality of sensing bridges.

The method of claim 1,
In the sensing bridge,
A first coupling part coupled to an outer surface of the main body part;
Two extensions extending radially outward from the first coupling portion; And
And a second coupling portion extending radially outwardly from the two extension portions and coupled to the body outer surface portion.

The method of claim 8,
The two extensions are spaced apart from each other in the circumferential direction,
The spaced distance between the two extension parts is formed so as to increase gradually toward the radially outward.

The method of claim 8,
The circumferential width of the first coupling portion forms a first width w7 and the circumferential width of the second coupling portion forms a second width w8 based on a direction from the main body portion toward the main body outer surface portion. ,
And the second width (w8) is greater than the first width (w7).

The method of claim 10,
The circumferential widths of the two extension portions form a third width w9 based on the direction from the main body center portion toward the main body outer surface portion.
And the third width (w9) is smaller than the first width (w7) or the second width (w8).

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The method of claim 8,
In the sensing bridge,
And a bridge through hole defined by the first coupling part, the two extension parts, and the second coupling part.

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