KR102170360B1 - 축력 예측장치 및 그를 이용한 축력 예측방법 - Google Patents

Abstract

볼트와 너트 간의 체결에 있어서, 각도-토크 관계를 획득하는, 각도-토크 관계 획득부, 상기 볼트와 상기 너트가 체결하는 고정 대상의 강성을 획득하는, 강성 획득부, 상기 볼트와 상기 너트의 체결 토크를 획득하는, 토크 획득부, 및 상기 각도-토크 관계, 상기 강성, 및 상기 체결 토크를 고려하여, 상기 볼트의 축력을 예측하는, 축력 예측부를 포함하는, 축력 예측장치가 제공된다.

Description

축력 예측장치 및 그를 이용한 축력 예측방법{Axial force prediction device and axial force prediction method using the same}

본 발명은 축력 예측장치 및 그를 이용한 축력 예측방법에 관련된 것으로, 상세하게는, 각도-토크 관계, 강성, 및 체결 토크를 고려하여, 볼트의 축력을 예측하는 장치 및 그를 이용한 축력 예측방법에 관련된 것이다.

건설 및 기계 분야에서 고정 대상을 고정하기 위해 볼트 및 너트를 체결하는데 있어서, 물리량을 예측하는 것은 안전 및 경제적 효율성 측면에서 중요한 요인이다.

그 중 고정 대상을 관통하되 너트와 체결되는 볼트의 축력을 예측하기 위해, 종래에는, 신장량-축력 간의 관계, 토크-축력 간의 관계, 또는 각도-축력 간의 관계를 이용한 축력 예측방법이 이용되고 있다.

예를 들어, 대한민국특허 공개공보 특2002-0079107에는, 차량의 실린더 헤드 볼트 축력 측정방법에 있어서, 소성역 체결 조건에 따른 실린더 헤드 볼트의 신장량과 축력과의 관계식을 설정하는 단계, 측정 대상 실린더 헤드 볼트의 길이를 측정하는 단계, 상기 측정 대상 실린더 헤드 볼트를 실엔진에 소성역 체결하는 단계, 상기 체결된 실린더 헤드 볼트를 분리하여 실린더 헤드 볼트의 신장량을 측정하는 단계, 상기 측정된 실린더 헤드 볼트의 신장량을 상기 설정된 관계식에 대입하여 상기 측정 대상 실린더 헤드 볼트의 실엔진에서의 축력을 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 차량의 실린더 헤드 볼트 축력 측정방법이 개시되어 있다.

하지만, 종래의 토크-축력과 각도-축력 간의 관계를 이용한 축력 예측방법은, 볼트 및 너트 간의 마찰계수의 산포에 따라 축력이 변화하기 때문에, 축력 예측이 부정확한 문제가 있다.

따라서, 고-정확도를 요구하는 건설 및 기계 분야의 부품에 이용되는 볼트의 축력을 예측하기 위해서는, direct tension indicator, stretch control, special bolt(smart bolt, piezo bolt, twist-off tension control), optical methods, ultrasonic measurements 중에서 적어도 어느 하나를 이용한 추가 공정이 수행되어야 한다.

이에 따라, 축력 예측이 복잡하고 비효율적인 단점이 있다.

따라서, 상술된 문제를 해결하기 위한 대책이 필요한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 축력 산포에 따른 과잉 설계를 방지하는 축력 예측장치 및 그를 이용한 축력 예측방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 체결 항복을 고려한 유동적인 설계가 가능한 축력 예측장치 및 그를 이용한 축력 예측방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.

상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 축력 예측장치를 제공한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 축력 예측장치는, 볼트와 너트 간의 체결에 있어서, 각도-토크 관계를 획득하는, 각도-토크 관계 획득부, 상기 볼트와 상기 너트가 체결하는 고정 대상의 강성을 획득하는, 강성 획득부, 상기 볼트와 상기 너트의 체결 토크를 획득하는, 토크 획득부, 및 상기 각도-토크 관계, 상기 강성, 및 상기 체결 토크를 고려하여, 상기 볼트의 축력을 예측하는 축력 예측부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 각도-토크 획득부는, 상기 각도-토크 관계를, 상기 볼트와 상기 너트의 체결 공정 중에 실시간으로 획득하고, 상기 강성 획득부는, 상기 강성을, 시뮬레이션을 통하여 상기 체결 공전 전에 획득하고, 상기 토크 획득부는, 상기 체결 토크를, 상기 볼트와 상기 너트의 체결 공정 중에 실시간으로 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 축력 예측부는, 하기 <수학식 1>을 통하여, 상기 축력을 예측할 수 있다.

<수학식 1>

Fp = (θ/T) X (Fs/θ) X (T)

(여기서, Fp는 예측된 축력, θ는 체결 각도, T는 체결 토크, 및 Fs/θ는 시뮬레이션을 통해 획득한 강성)

일 실시 예에 따르면, 상기 각도-토크 관계 획득부는, 상기 체결 각도인 θ와 상기 체결 토크의 T의 비를 직접적으로 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 각도-토크 획득부는, 상기 각도-토크 관계 분포에서, 각도/토크 기울기가 미리 정해진 크기 이하인 값을, 상기 각도-토크 관계의 대푯값으로 선정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 각도-토크 획득부는, 상기 각도-토크 관계 분포 중, 상기 각도/토크 기울기가 선형으로 변화하는 구간 내에서, 상기 각도-토크 관계의 대푯값을 선정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 볼트와 너트 간의 체결에 있어서, 각도-토크 관계를 획득하는, 각도-토크 관계 획득부, 상기 볼트와 상기 너트가 체결하는 고정 대상의 강성을 획득하는, 강성 획득부, 상기 볼트와 상기 너트의 체결 토크를 획득하는, 토크 획득부, 및 상기 각도-토크 관계, 상기 강성, 및 상기 체결 토크를 고려하여, 상기 볼트의 축력을 예측하는, 축력 예측부를 포함하는, 축력 예측장치가 제공될 수 있다.

이에 따라, 상기 축력 예측장치를 이용하면, 축력 산포에 따른 과잉 설계를 방지하는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 상기 축력 예측장치를 이용하면, 체결 항복을 고려한 유동적인 설계가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 단계 S110을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 단계 S120을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 단계 S130을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 단계 S140을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측장치가 설명된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측장치(100)는, 각도-토크 관계 획득부(10), 강성 획득부(20), 토크 획득부(30), 및 축력 예측부(40)를 포함할 수 있다.

상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 볼트와 너트 간의 체결에 있어서, 각도-토크 관계를 획득할 수 있다.

구체적으로, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 각도-토크 관계 분포에서, 각도/토크 기울기가 미리 정해진 크기 이하인 값을, 상기 각도-토크 관계의 대푯값으로 선정할 수 있다.

또한, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 각도-토크 관계 분포 중, 상기 각도/토크 기울기가 선형으로 변화하는 구간 내에서, 상기 각도-토크 관계의 대푯값을 선정할 수 있다.

이에 따라, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 고정 대상의 일 면에 상기 너트가 착좌되기 전, 상기 고정 대상과 상기 너트 사이에 존재할 수 있는 공차(tolerance)로 인한 오차를 최소화시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 볼트와 상기 너트 간의 각도 및 토크를, 상기 볼트와 상기 너트 간의 체결 공정 중에, 실시간으로 획득할 수 있다.

상기 강성 획득부(20)는, 상기 볼트와 상기 너트가 체결하는 고정 대상의 강성을 획득할 수 있다.

구체적으로, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 고정 대상을 관통하는 볼트에 상기 너트가 체결되는 동안, 상기 고정 대상의 강성뿐만 아니라, 상기 볼트의 강성을 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 강성들을, 시뮬레이션을 통하여 획득할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 시뮬레이션을 상기 볼트와 상기 너트의 체결 공정 전에 수행할 수 있다.

상기 토크 획득부(30)는, 상기 볼트와 상기 너트의 체결 토크를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 토크 획득부(30)는, 상기 볼트와 상기 너트 간의 각도 및 토크를, 상기 볼트와 상기 너트 간의 체결 공정 중에, 실시간으로 획득할 수 있다.

상기 축력 예측부(40)는, 상기 각도-토크 관계, 상기 강성, 및 상기 체결 토크를 고려하여, 상기 볼트의 축력을 예측할 수 있다.

구체적으로, 상기 축력 예측부(40)는, 하기 <수학식 1>을 통하여, 상기 축력을 예측할 수 있다.

<수학식 1>

Fp = (θ/T) X (Fs/θ) X (T)

여기서, Fp는 예측된 축력, θ는 체결 각도, T는 체결 토크, 및 Fs/

는 시뮬레이션을 통해 획득한 강성일 수 있다.

즉, 상기 축력 예측부(40)는, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)에서 획득된 각도-토크 관계, 상기 강성 획득부에(20)서 획득된 강성, 및 상기 토크 획득부(30)에서 획득된 체결 토크를 고려하여, 상기 볼트의 축력을 예측할 수 있는 것이다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측장치를 이용하면, 축력 산포에 따른 과잉 설계를 방지하는 효과가 있다.

또한, 상기 축력 예측장치를 이용하면, 체결 항복을 고려한 유동적인 설계가 가능한 효과가 있다.

이하, 상기 축력 예측장치를 이용한, 본 발명의 축력 예측방법이 설명된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 단계 S110을 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 단계 S120을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 단계 S130을 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 단계 S140을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측방법은, 볼트와 너트가 체결하는 고정 대상의 강성을 획득하는 단계(S110), 볼트와 너트 간의 각도-토크 관계를 획득하는 단계(S120), 볼트와 너트 간의 체결 토크를 획득하는 단계(S130), 및 볼트의 축력을 예측하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대하여 설명하기로 한다.

도 2에서 비록 단계 S120 이후에 단계 S130이 수행되는 것으로 도시되었으나, 볼트와 너트 간의 체결 토크를 획득하는 단계(S130)가 먼저 수행된 후에, 상기 볼트와 너트 간의 각도-토크 관계를 획득하는 단계(S120)가 수행될 수도 있다.

또는, 상기 볼트와 너트 간의 각도-토크 관계를 획득하는 단계(S120)와 볼트와 너트 간의 체결 토크를 획득하는 단계(S130)가 동시에 수행될 수도 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 볼트와 너트 간의 각도-토크 관계를 획득하는 단계(S120)가 먼저 수행된 후에, 볼트와 너트 간의 체결 토크를 획득하는 단계(S130)가 수행될 수 있음은 물론이다.

단계 S110

단계 S110에서, 상기 강성 획득부(20)는, 볼트와 너트가 체결하는 고정 대상의 강성을 획득할 수 있다.

뿐만 아니라 상기 강성 획득부(20)는, 상기 볼트의 강성도 획득할 수 있다.

즉, 단계 S110에서 상기 강성 획득부(20)는, 상기 고정 대상을 관통하는 볼트에 상기 너트가 체결되는 동안, 상기 고정 대상의 강성과, 상기 볼트의 강성을 획득할 수 있는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 고정 대상의 강성과 상기 볼트의 강성을, 상기 볼트와 상기 너트 간의 체결 공정 전에 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 볼트와 너트가 체결되는 고정 대상의 강성을 획득하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 강성 획득부(20)는, 하기 <수학식 2>를 통해 상기 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

<수학식 2>

Fs/θ = 1/(δb + δc) X (P/360)

여기서, Fs/θ는 시뮬레이션을 통해 획득한 강성, θ는 체결 각도, δb는 볼트의 변위, δc는 고정 대상의 변위, P는 볼트 피치(pitch of bolt)일 수 있다.

상기 <수학식 2>를 참조하면, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 시뮬레이션을 통해, 상기 고정 대상의 변위(δc)와 상기 볼트의 변위(δb)를 고려할 수 있다.

이때, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 고정 대상의 변위(δc)를 고려하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정 대상을 관통한 볼트에 상기 너트가 체결되는 동안 변화하는 상기 고정 대상의 두께 변화를 고려할 수 있다.

상기 고정 대상의 변위(δc)는 하기 <수학식 3>을 통해 획득할 수 있다.

<수학식 3>

δc = Δlc/Fs

여기서, Δlc는, 상기 고정 대상의 두께 변화일 수 있다.

또한, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 볼트의 변위(δb)를 고려하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정 대상을 관통한 볼트에 상기 너트가 체결되는 동안 변화하는 상기 볼트의 z축 방향 길이 변화를 고려할 수 있다.

상기 볼트의 변위(δb)는 하기 <수학식 4>를 통해 획득할 수 있다.

<수학식 4>

δb = Δlb/Fs

여기서, Δlc는, 상기 볼트의 길이 변화일 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 고정 대상의 두께 변화를 고려하여 상기 고정 대상의 변위를 획득할 수 있고, 상기 볼트의 길이 변화를 고려하여 상기 볼트의 변위를 획득할 수 있다.

이로써, 상기 강성 획득부(20)는, 상기 <수학식 3> 및 상기 <수학식 4>를 통해 획득한 상기 고정 대상의 두께 변화 및 상기 볼트의 길이 변화를 통해, 상기 <수학식 2>의 Fs/

즉, 상기 고정 대상의 강성을 획득할 수 있는 것이다.

단계 S120

단계 S120에서, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 볼트와 너트 간의 각도-토크 관계를 획득할 수 있다.

구체적으로, 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 볼트와 상기 너트 간의 체결 공정 중에, 상기 볼트와 상기 너트 간의 각도 및 토크를 실시간으로 획득할 수 있다.

상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 실시간으로 획득된 각도 및 토크로부터, 실시간 각도-토크 관계를 획득할 수 있다. 구체적으로, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 실시간 각도-토크 비를 획득할 수 있다.

상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 실시간 각도-토크 비가 획득되면, 상기 각도-토크 비에서 선형 구간 중 대푯값을 선정할 수 있다. 구체적으로, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 각도-토크 비에서 선형 구간 중 α~β 구간에 해당하는 대푯값을 선정할 수 있다.

도 5의 (c)를 보다 구체적으로 설명하기 위해, 도 6을 참조하기로 한다.

상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 도 6에 도시된 각도-토크 관계 분포에서, 각도/토크 기울기가 미리 정해진 크기 이하인, 값 예를 들어 T1 시점과 기울기가 같은 구간 즉, α~β 구간을 상기 각도-토크 관계의 대푯값으로 선정할 수 있다.

이와는 달리, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 T1 시점과 기울기가 다른 구간 즉, α 이전 및 β 이후 구간을 상기 각도-토크 관계의 대푯값으로 선정하지 않을 수 있다. 상기 α 이전 및 β 이후 구간은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 각도-토크 비가 불규칙한 것을 확인할 수 있다.

이는, 상기 고정 대상의 일 면에 상기 너트가 착좌되기 전에, 상기 고정 대상과 상기 너트 사이에 공차(tolerance)가 존재할 수 있기 때문이다.

상기 고정 대상과 상기 너트 사이에 존재하는 공차로 인해, 상기 고정 대상의 일 면에 상기 너트가 착좌되지 않아, 도 6의 α 이전 및 β 이후 구간과 같이 상기 각도-토크 간의 관계가 비-선형적일 수 있다.

즉, 상기 고정 대상의 일 면에 상기 너트가 착좌되기 전에는, 상기 공차로 인해, 상기 각도-토크 간의 관계를 정의하기 어렵다.

따라서, 상기 각도-토크 관계 획득부(10)는, 상기 각도-토크 관계 분포 중, 상기 각도/토크 기울기가 선형으로 변화하는 구간(α~β 구간; 즉, 상기 고정 대상의 일 면에 상기 너트가 착좌되는 구간) 내에서, 상기 각도-토크 관계의 대푯값을 선정할 수 있는 것이다.

나아가, 상기 각도/토크 기울기가 선형으로 변화하는 구간(α~β 구간)은. 상기 볼트 및 상기 너트가, 체결되되 동시 회전되지 않는 구간 일 수 있다.

이에 따라, 상기 α~β 구간에서 대푯값을 선정하는 경우, 상기 볼트와 상기 너트의 체결을 위해 인가되는 체결력이, 상기 볼트 및 상기 너트의 동시 회전에 이용되지 않고, 체결되는 데에 이용되므로, 상기 α~β 구간에서는 상기 볼트에 가해지는 축력 예측의 정확도가 향상될 수 있다.

단계 S130

단계 S130에서, 상기 토크 획득부(30)는, 볼트와 너트 간의 체결 토크를 획득할 수 있다.

구체적으로, 도 7을 참조하면, 상기 토크 획득부(30)는, 상기 볼트와 상기 너트 간의 체결 공정 중에, 상기 볼트와 상기 너트 간의 체결 토크를 실시간으로 획득할 수 있다.

단계 S140

단계 S140에서, 상기 축력 예측부(40)는, 볼트의 축력을 예측할 수 있다.

구체적으로, 상기 축력 예측부(40)는, 단계 S110의 상기 강성, 단계 S120의 상기 각도-토크 관계, 및 단계 S130의 상기 체결 토크를 고려하여, 상기 볼트의 축력을 예측할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 축력 예측부(40)는, 상기 강성, 상기 각도-토크 관계, 및 상기 체결 토크를, 상기 <수학식 1>을 통해 고려할 수 있다.

즉, 상기 축력 예측부(40)는, 상기 <수학식 1>에, 단계 S110에서 획득한 강성 결과를, (Fs/θ)에 대입하고, 단계 S120에서 획득한 대푯값을 (θ/T)에 대입하고, 단계 S130에서 획득한 토크를 (T)에 대입함으로써, 초기 축력을 획득할 수 있는 것이다.

또한 상술한 바와 같이, 단계 S120의 (θ/T)의 대표값 선정 과정에서, 볼트와 너트 간의 공차 및 동시 회전 문제가 해소될 수 있다. 이에 따라 볼트에 가해지는 축력 예측의 정확도가 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 축력 예측 방법에 의하면, 축력 산포에 따른 과잉 설계를 방지할 수 있다.

또한, 도 9를 참조하면, 상기 축력 예측부(40)는, 도 6에서 상술된 각도-토크 관계의 대푯값인 T1 시점과 기울기가 같은 구간(α~β 구간)에 해당하는 축력뿐만 아니라, 항복 토크인 Ty 시점(β 시점)에 해당하는 축력까지 예측 가능하다.

이에 따라, 상기 축력 예측 방법에 의하면, 체결 항복을 고려한 유동적인 설계가 가능하다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100: 축력 예측장치
10: 각도-토크 관계 획득부
20: 강성 획득부
30: 토크 획득부
40: 축력 예측부

Claims (6)

1. 볼트와 너트 간의 체결에 있어서, 각도-토크 관계를 획득하는, 각도-토크 관계 획득부;
   상기 볼트와 상기 너트가 체결하는 고정 대상의 강성을 획득하는, 강성 획득부;
   상기 볼트와 상기 너트의 체결 토크를 획득하는, 토크 획득부; 및
   상기 각도-토크 관계, 상기 강성, 및 상기 체결 토크를 고려하여, 상기 볼트의 축력을 예측하는, 축력 예측부;를 포함하되,
   상기 각도-토크 관계 획득부는, 상기 각도-토크 관계 분포에서, 각도/토크 기울기가 미리 정해진 크기 이하인 값을, 상기 각도-토크 관계의 대푯값으로 선정하고,
   상기 축력 예측부는, 하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 따라 상기 볼트의 축력을 예측하되,
   상기 강성 획득부는, 하기 <수학식 2>에 따른 시뮬레이션을 통해, 상기 볼트의 변위 및 상기 고정 대상의 변위를 고려하여 상기 강성을 획득하고,
   상기 축력 예측부는, 하기 <수학식 1>을 통해, 상기 획득된 강성을 고려하여 상기 볼트의 축력을 예측하는, 축력 예측장치.
   <수학식 1>
   Fp = (θ/T) X (Fs/θ) X (T)
   <수학식 2>
   Fs/θ= 1/(δb + δc) X (P/360)
   (여기에서, Fp는 예측된 축력, θ는 체결 각도, T는 체결 토크, 및 Fs/θ는 시뮬레이션을 통해 획득한 강성, δb는 볼트의 변위, δc는 고정 대상의 변위, P는 볼트 피치(pitch of bolt))
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 각도-토크 관계 획득부는,
   상기 각도-토크 관계를, 상기 볼트와 상기 너트의 체결 공정 중에 실시간으로 획득하고,
   상기 강성 획득부는,
   상기 강성을, 시뮬레이션을 통하여 상기 체결 공정 전에 획득하고,
   상기 토크 획득부는,
   상기 체결 토크를, 상기 볼트와 상기 너트의 체결 공정 중에 실시간으로 획득하는, 축력 예측 장치.
   
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 각도-토크 관계 획득부는, 상기 체결 각도인 θ와 상기 체결 토크의 T의 비를 직접적으로 획득하는, 축력 예측장치.
   
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,
   상기 각도-토크 관계 획득부는,
   상기 각도-토크 관계 분포 중, 상기 각도/토크 기울기가 선형으로 변화하는 구간 내에서, 상기 각도-토크 관계의 대푯값을 선정하는, 축력 예측장치.

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