KR102086377B1

KR102086377B1 - 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102086377B1
Application number: KR1020190135571A
Authority: KR
Inventors: 이철래; 선형동; 김영진
Original assignee: (주)테스트업
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-05-26

Abstract

본 발명은 홈어플라이언스의 부품 중 하나인 힌지 부품의 테스트를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 힌지 부품의 캠이 열리는 각도에 따라 걸리는 부하인 토크를 측정하고, 측정된 토크값을 이용해 최적의 힌지 부품을 설계하도록 한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치 및 방법이다.

Description

홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치 및 방법{Test devices and methods for hinge parts of home appliance}

일반적으로 홈어플라이언스(home appliance)란 가정용 전자기기나 전자부품을 말하여, TV, 냉장고, 가스레인지 등 다양한 제품이 있다.

이러한 홈어플라이언스 중에서 냉장고나 가스레인지와 같이 도어가 있는 제품에는 도어의 개폐를 위해 다양한 형상의 힌지 부품이 들어가며, 이러한 힌지 부품은 도어를 여닫을 때 적절한 힘을 가하여 개폐하면서 급격히 열리거나 닫히지 않도록 스프링이나 댐퍼를 사용하고 있다.

이러한 스프링이나 댐퍼를 사용한 힌지 부품은 제품의 생산 후 개폐동작에 대한 테스트만 이루어지고 있을 뿐 어느 정도의 힘을 가해야만 열리고 닫히는 지에 대한 테스트가 이루어지지 않고 있다.

이러한 힌지의 테스트와 관련된 종래기술로서는 공개특허공보 제10-2004-0024966호에 제안되어 있는 도어힌지용 부시 검사방법이 있다.

상기 특허에는 외경척(3)의 내경(3c)에 내경척(4)을 내장시킨 상태로 장착블록(2)의 장착홀(2a)에 내장시킨 검사구(10)와 접촉편(9a)을 구비한 통전블록(8)으로 구성시킨 검사장에서 통상의 도어힌지에 구성되어 도어의 선회운동을 원활하게 하도록 하는 부시(30)가 가동윙부재(40)의 양측에 체결된 상태에서 부시(30)의 유무 및 체결상태를 검사하는 검사방법에 있어서; 검사하고자 하는 부시(30)가 가동윙부재(40)에 체결되어 검사장치 하부에 이송되는 이송공정과, 에어척(20)을 하강시켜서 통전핀(9)의 접촉편(9a)이 가동윙부재(40) 상부를 눌러 고정시킴과 동시에 검사구(10)의 내경척(4)과 외경척(3)이 부시(30)의 중심에 위치하도록 하는 안착공정과, 검사구(10)를 가동윙부재(40) 중심으로 이송시켜서 부시(30)의 내경과 부시머리의 상태에 따라 내경척(4)과 외경척(3)의 작동이 개별적으로 이루어지는 측정공정과, 검사구(10)의 위치 이동에 의한 전류의 통전상태로 부시(30)의 유무 및 불량 여부를 전기적, 전자적인 장치로 확인하는 확인공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도어힌지용 부시 검사방법이 제안되어 있는데, 도어힌지용 부시가 제대로 조립이 되었는지에 대한 검사만 가능할 뿐 도어힌지의 작동에 필요한 토크의 검사는 되지 않는다.

또 다른 종래기술로서는 등록특허 제10-1469112호에 제안되어 있는 차량의 선바이저 힌지 연결부의 토크력 및 이음 검사 장치가 있다.

상기 특허에는 선바이저를 수평으로 이송시키는 순환식 이동 레일부와; 상기 순환식 이동 레일부에 구비되고, 상기 선바이저를 상기 순환식 이동 레일부의 상측으로 승강시키는 승강부와; 상기 순환식 이동 레일부의 상측에 배치되고, 상기 승강부에 의하여 상승된 상기 선바이저의 일측 모서리에 구비된 힌지 연결부의 토크력 및 이음을 검사하기 위한 검사 공간을 포함하는 차량의 선바이저 힌지 연결부의 토크력 및 이음 검사 장치가 제안되어 있는데, 힌지 연결부의 작동불량에 대해서만 파악알 수 있을 뿐 힌지 연결부의 회전에 필요한 토크값에 대한 파악이 되지 않는다.

(0001) 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0024966호(2004. 3. 24. 공개) (0002) 대한민국 등록특허공보 제10-1469112호(2014. 12. 4. 공고)

따라서, 본 발명은 홈어플라이언스의 부품 중 하나인 힌지 부품의 테스트를 위한 장치 및 방법을 제공하되, 힌지 부품의 캠이 열리는 각도에 따라 걸리는 부하인 토크를 측정하고, 측정된 토크값을 이용해 최적의 힌지 부품을 설계하도록 한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 감속기의 일측에 엔코더를 설치하여 감속기의 회전판 즉, 캠래버의 회전각도에 대한 센싱으로 회전각도별도 힌지에 걸리는 토크값을 측정할 수 있는 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치는 힌지 부품의 테스트를 위한 장치에 있어서, 베이스플레이트(1)와, 상기 베이스플레이트(1)에 고정 결합되는 감속기(2)와, 상기 감속기(2)에 회전동력을 부여하는 모터(3)와, 상기 베이스플레이트(1)의 상부에 설치되며 힌지 부품(20)을 고정해주는 고정지그(5)와, 상기 고정지그(5)의 일측에 결합되어 힌지 부품(20)의 힌지 몸체(21)에 인가되는 토크를 전달하는 토크플레이트(10)와, 상기 감속기(2)의 회전판(4)과 고정되어 힌지 부품(20)의 캠(22)을 회동시키는 캠레버(6)와, 상기 캠레버(6)에 의한 캠(22)의 회전에 의해 힌지 몸체(21)에 걸리는 토크를 측정하는 토크센서(8)로 구성된 것이 특징이다.

본 발명에 의한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치 및 방법은 홈어플라이언스의 부품 중 하나인 힌지 부품의 테스트를 위한 장치 및 방법을 제공하되, 힌지 부품의 캠이 열리는 각도에 따라 걸리는 부하인 토크를 측정하고, 측정된 토크값을 이용해 최적의 힌지 부품을 설계할 때 적용할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 감속기의 일측에 엔코더를 설치하여 감속기의 회전판 즉, 캠래버의 회전각도에 대한 센싱으로 회전각도별도 힌지에 걸리는 토크값을 측정할 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전체구성 사시도
도 2는 본 발명의 일부분 구성사시도
도 3은 본 발명의 일부분 분리구성도
도 4는 본 발명의 일부분 평면구성도
도 5와 도 6은 본 발명을 이용한 테스트 예시도
도 7은 캠의 회전각에 따라 측정된 토크값으로 만든 그래프 예시도
도 8은 본 발명에 의한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 방법 순서도

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체구성 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일부분 구성사시도이며, 도 3은 본 발명의 일부분 분리구성도이고, 도 4는 본 발명의 일부분 평면구성도로써 본 발명에 의한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치는 힌지 부품의 테스트를 위한 장치에 있어서, 베이스플레이트(1)와, 상기 베이스플레이트(1)에 고정 결합되는 감속기(2)와, 상기 감속기(2)에 회전동력을 부여하는 모터(3)와, 상기 베이스플레이트(1)의 상부에 설치되며 힌지 부품(20)을 고정해주는 고정지그(5)와, 상기 고정지그(5)의 일측에 결합되어 힌지 부품(20)의 힌지 몸체(21)에 인가되는 토크를 전달하는 토크플레이트(10)와, 상기 감속기(2)의 회전판(4)과 고정되어 힌지 부품(20)의 캠(22)을 회동시키는 캠레버(6)와, 상기 캠레버(6)에 의한 캠(22)의 회전에 의해 힌지 몸체(21)에 걸리는 토크를 측정하는 토크센서(8)로 구성된 것이 특징이다.

먼저, 베이스플레이트(1)는 테스트 장치의 구성들을 지지해주기 위한 구성이며, 상기 베이스플레이트(1)의 일측에는 감속기(2)가 고정 결합되고, 상기 감속기(2)의 일측에는 전기가 인가되면 회전동력을 발생하는 모터(3)가 결합되며, 상기 모터(3)는 정역회전이 가능한 서보모터를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 베이스플레이트(1)의 상부에는 힌지 부품(20)을 고정해주기 위한 고정지그(5)가 설치되고, 상기 고정지그(5)의 하부쪽에는 토크플레이트(10)가 결합되어 있으며, 상기 힌지 부품(20)은 전자제품의 도어에 고정되는 캠(22)과 도어의 창틀에 고정되는 힌지 몸체(21)로 구성되며, 감속기(2)의 회전판(4)에는 캠(22)의 고정을 위한 캠레버(6)가 설치되고, 상기 감속기(2)의 중심부에는 토크센서(8)가 설치되어 있다.

또한, 상기 감속기(2)는 중공형 감속기로써 모터(3)의 회전동력이 감속기(2)의 감속비율대로 감속되어 회전판(4)을 통해 출력된다.

따라서, 고정지그(5)에 힌지 부품(20)의 몸체(21)를 고정시키고, 캠레버(6)에 캠(22)을 삽입시킨 다음 모터(3)를 구동시키면 모터(3)의 회전동력이 감속기(2)를 통해 감속되어 회전판(4) 쪽으로 전달되고, 상기 회전판(4)의 회전에 의해 캠레버(6)가 회전하면서 캠(22)을 힌지(23)를 중심으로 회전시키게 되는데, 이때 힌지(23)의 회전에 의해 토크(τ)가 발생되고 발생된 토크는 토크플레이트(10)에 의해 토크센서(8) 쪽으로 전달되어 토크센서(8)에서 토크값을 측정하게 된다.

도 3과 도 4를 참조하면, 상기 토크플레이트(10)에는 고정홀(10a)과 끼움홀(10b)이 각각 형성되어 있으며, 상기 고정홀(10a)에는 힌지 부품(20)의 힌지 몸체(21)가 끼워져 힌지 몸체(21)가 회전하려고 하는 회전력이 토크플레이트(10) 쪽으로 전달되고, 상기 끼움홀(10b)에는 샤프트(11)이 상단부가 끼워져 있어서, 힌지 몸체(21)가 회전하려는 회전력은 토크플레이트(10)를 거쳐 샤프트(11) 쪽으로 전달되고, 상기 샤프트는 커플링(12)을 거쳐 토크센서(8) 쪽으로 회전에 대한 토크를 전달하게 되어 결국 토크센서(8)에서 힌지 몸체(21)에서 발생된 토크를 측정하게 된다.

여기서, 상기 고정지그(5)는 그 위치가 고정되어 있는 위치고정지그(5a)와 가변지그(5b)로 구성되어 있으며, 상기 가변지그(5b)는 도 3의 화살표 방향대로 토크플레이트(10)를 따라 이동되면서 고정될 수 있어서, 다양한 모델의 힌지 부품(20)을 고정할 수 있다.

또한, 상기 회전판(4)의 일측에는 엔코더(7)가 설치되어 회전판(4)의 회전각도 즉, 캠레버(6)의 회전각도에 대한 센싱이 이루어지게 된다.

도 5와 도 6은 본 발명을 이용한 테스트 예시도로써, 도 5의 상태에서 힌지 부품(20)의 힌지 몸체(21)와 캠(22)을 고정블록(5) 및 캠레버(6)에 각각 고정시킨 상태에서 모터(3)를 이용해 회전판(4)을 회전시키면, 도 6의 상태와 같이 힌지 몸체(21)는 고정된 상태에서 캠(22)만 캠레버(6)에 의해 힌지(23)를 중심으로 회전되게 된다.

즉, 회전판(4)은 모터(3)에 의해 천천히 회전되게 되는데, 회전판(4)의 일측에 구비된 엔코더(7)에 의해 회전판(4)의 회전각도를 측정하게 되면, 회전판(4)과 고정되어 있는 캠레버(6)의 회전각을 측정할 수 있고, 이는 곧 캠(22)의 회전각을 파악하는 것과 같은 의미이므로, 회전판(4)의 회전각 즉, 예로서 1~90°까지 정수의 회전각마다 토크값을 측정하고 측정된 토크값을 이용해 도 7과 같이 그래프화함으로써 힌지 부품(20)의 설계에 유익한 데이터로 활용할 수 있다.

즉, 도 7은 캠의 회전각에 따라 측정된 토크값으로 만든 그래프 예시도로써, 캠(22)의 회전각에 따라 토크센서(8)에서 측정된 토크값이 변하는 수치를 그래프로 만든 것으로써, 이러한 그래프를 이용해 홈어플라이언스의 도어를 개폐할 때 가장 감성적으로 안정적인 도어 설계를 수행할 수 있다.

부연하면, 측정된 토크의 최대값(τ max)를 정해준 다음 테스트를 수행한 결과가 특정한 각도에서 토크의 최대값을 넘어서 감지되었을 경우 이러한 힌지 부품은 불량으로 판단하여 검사를 수행하거나, 다음의 힌지 부품에 대한 설계에 활용할 수 있다.

또한, 상기 베이스플레이트(1)에는 두 개의 지지대(9)가 결합되어 고정지그(5)에 고정되는 힌지 부품(20)의 수평을 유지시켜주게 되는데, 두 개의 지지대(9)를 이용해 고정지그(5)에 고정된 힌지 부품(20)의 수평을 유지해주고, 이 상태에서 캠(22)을 회전시켜 토크값을 센싱함으로써 실제 도어의 개폐와 동일한 상태에서 실험을 수행할 수 있으며, 센터블록(13)은 힌지부품(20)이 정확한 위치로 안착된 다음 고정된 상태를 유지시켜주는 구성이다.

도 8은 본 발명에 의한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 방법 순서도로써, 본 발명에 의한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 방법은 베이스플레이트(1)와, 상기 베이스플레이트(1)에 고정 결합되는 감속기(2)와, 상기 감속기(2)에 회전동력을 부여하는 모터(3)와, 상기 베이스플레이트(1)에 고정되며 힌지 부품(20)을 고정해주는 고정지그(5)와, 상기 감속기(2)의 회전판(4)과 고정되어 힌지 부품(20)의 캠(22)을 회동시키는 캠레버(6)와, 상기 캠레버(6)에 의한 캠(22)의 회전에 의해 힌지에 걸리는 토크를 측정하는 토크센서(8)로 구성된 힌지 부품의 테스트 장치를 이용해 테스트를 수행하되, 모터(3)를 가동하여 캠(22)의 회전각도별 토크를 측정하는 토크측정단계(S 10)와, 토크센서(8)를 이용해 토크를 일정한 범위 내로 유지시킨 상태에서 회전속도를 측정하는 회전속도측정단계(S 20)와, 상기 토크측정단계(S 10)와 회전속도측정단계(S 20)에서 검출된 값을 이용해 타제품의 테스트를 통해 확보한 그래프와 비교하는 비교단계(S 30)로 이루어진다.

또한, 상기 토크측정단계(S 10)는 모터(3)를 저속으로 운전하여 캠의 회전각도별 토크를 측정하는 저속 토크측정단계(S 11)와, 모터(3)를 고속으로 운전하여 캠의 회전각도별 토크를 측정하는 고속 토크측정단계(S 12)로 이루어진다.

즉, 토크측정단계(S 10)는 최소 2단계의 측정으로 이루어지는데, 모터(3)를 저속으로 운전하여 캠(22)을 상대적으로 천천히 회전시켜 회전각도별 토크값을 측정하는 저속 토크측정단계(S 11)와, 모터(3)를 고속으로 운전하여 캠(22)을 상대적으로 빠르게 회전시켜 회전각도별 토크값을 측정하는 고속 토크측정단계(S 12)로 이루어진다.

부연하면, 홈어플라이언스의 사용자에 따라 도어의 개폐를 빠르게 하는 사용자가 있는 반면, 상대적으로 늦게 하는 사용자가 있으므로, 모든 사용자에게 도어 개폐시 가장 적절한 감성을 느낄 수 있도록 테스트를 여러 번 수행하여 얻은 결과값을 도어 설계에 활용할 수 있다.

토크측정단계(S 10)에 의해 토크측정이 완료되고 나면, 토크를 일정하게 유지시켜 캠(22)의 회전속도를 측정하는 회전속도측정단계(S 20)가 수행되며, 이러한 회전속도측정단계(S 20)는 토크가 일정할 때 도어나 너무 급격히 열리거나 잘 열리지 않는 구간을 파악할 수 있어 이 역시 도어 설계에 활용할 수 있으며, 비교단계(S 30)에서는 토크측정단계(S 10)와 회전속도측정단계(S 20)에서 검출된 값을 이용해 기존 설계되어 있는 제품들에서 추출한 그래프와 비교함으로써 사용자의 기호에 더욱 맞는 제품의 설계에 활용할 수 있다.

여기서, 상기 회전속도측정단계(S 20)에서는 토크센서에서 측정되는 토크값을 실시간 피드백받아서 모터(3)의 회전속도에 대한 제어를 수행함으로써 토크가 일정할 때 캠(22)의 회전속도에 대한 파악이 가능하다.

결국, 본 발명에 의한 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치 및 방법은 홈어플라이언스의 부품 중 하나인 힌지 부품의 테스트를 위한 장치 및 방법을 제공하되, 힌지 부품의 캠이 열리는 각도에 따라 걸리는 부하인 토크를 측정하고, 측정된 토크값을 이용해 최적의 힌지 부품을 설계할 때 적용할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 감속기의 일측에 엔코더를 설치하여 감속기의 회전판 즉, 캠래버의 회전각도에 대한 센싱으로 회전각도별도 힌지에 걸리는 토크값을 측정할 수 있는 현저한 효과가 있다.

1. 베이스플레이트 2. 감속기
3. 모터 4. 회전판
5. 고정지그 6. 캠레버
7. 엔코더 8. 토크센서
9. 지지대 10. 토크플레이트
10a. 고정홀 10b. 끼움홀
11. 샤프트 12. 커플링
13. 센터블록
20; 힌지 부품
21; 힌지 몸체 22. 캠
23. 힌지
S 10; 토크측정단계
S 11; 저속 토크측정단계 S 12; 고속 토크측정단계
S 20; 회전속도측정단계 S 30; 비교단계

Claims

힌지 부품의 테스트를 위한 장치에 있어서,
베이스플레이트(1)와, 상기 베이스플레이트(1)에 고정 결합되는 감속기(2)와, 상기 감속기(2)에 회전동력을 부여하는 모터(3)와, 상기 베이스플레이트(1)의 상부에 설치되며 힌지 부품(20)을 고정해주는 고정지그(5)와, 상기 고정지그(5)의 일측에 결합되어 힌지 부품(20)의 힌지 몸체(21)에 인가되는 토크를 전달하는 토크플레이트(10)와, 상기 감속기(2)의 회전판(4)과 고정되어 힌지 부품(20)의 캠(22)을 회동시키는 캠레버(6)와, 상기 캠레버(6)에 의한 캠(22)의 회전에 의해 힌지 몸체(21)에 걸리는 토크를 측정하는 토크센서(8)로 구성된 것이 특징인 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치.
제1항에 있어서,
상기 감속기(2)는 중공형 감속기로써 모터(3)의 회전동력이 감속기(2)의 감속비율대로 감속되어 회전판(4)을 통해 출력되는 것이 특징인 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전판(4)의 일측에는 엔코더(7)가 설치되어 회전판(4)의 회전각도 즉, 캠레버(6)의 회전각도에 대한 센싱이 이루어지는 것이 특징인 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치.
제1항에 있어서,
상기 베이스플레이트(1)에는 두 개의 지지대(9)가 결합되어 고정지그(5)에 고정되는 힌지 부품(20)의 수평을 유지시켜주는 것이 특징인 홈어플라이언스 힌지 부품의 테스트 장치.
힌지 부품의 테스트를 위한 방법에 있어서,
베이스플레이트(1)와, 상기 베이스플레이트(1)에 고정 결합되는 감속기(2)와, 상기 감속기(2)에 회전동력을 부여하는 모터(3)와, 상기 베이스플레이트(1)의 상부에 설치되며 힌지 부품(20)을 고정해주는 고정지그(5)와, 상기 고정지그(5)의 일측에 결합되어 힌지 부품(20)의 힌지 몸체(21)에 인가되는 토크를 전달하는 토크플레이트(10)와, 상기 감속기(2)의 회전판(4)과 고정되어 힌지 부품(20)의 캠(22)을 회동시키는 캠레버(6)와, 상기 캠레버(6)에 의한 캠(22)의 회전에 의해 힌지에 걸리는 토크를 측정하는 토크센서(8)로 구성된 힌지 부품의 테스트 장치를 이용해 테스트를 수행하되,
모터(3)를 가동하여 캠(22)의 회전각도별 토크를 측정하는 토크측정단계(S 10)와, 토크센서(8)를 이용해 토크를 일정한 범위 내로 유지시킨 상태에서 회전속도를 측정하는 회전속도측정단계(S 20)와, 상기 토크측정단계(S 10)와 회전속도측정단계(S 20)에서 검출된 값을 이용해 타제품의 테스트를 통해 확보한 그래프와 비교하는 비교단계(S 30)로 이루어지는 것이 특징인 힌지 부품의 테스트 방법.
제5항에 있어서,
상기 토크측정단계(S 10)는 모터(3)를 저속으로 운전하여 캠의 회전각도별 토크를 측정하는 저속 토크측정단계(S 11)와, 모터(3)를 고속으로 운전하여 캠의 회전각도별 토크를 측정하는 고속 토크측정단계(S 12)로 이루어지는 것이 특징인 힌지 부품의 테스트 방법.