KR102181780B1 - Contact type measurement device for axial force - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 접촉식 축력측정장치에 관련된 것으로, 상세하게는, 볼트에 체결력 인가 전에 획득한 변형 감지 센서의 변형률과 볼트의 길이방향 변형량 간의 선형적 상관관계을 기반으로 볼트의 축력을 예측할 수 있는, 접촉식 축력측정장치에 관련된 것이다.The present invention relates to a contact-type axial force measuring device, and in detail, based on a linear correlation between the deformation rate of the deformation detection sensor obtained before applying the tightening force to the bolt and the amount of deformation in the longitudinal direction of the bolt, contact It is related to the type axial force measuring device.
건설 및 기계 분야에서 고정 대상을 고정하기 위해 볼트 및 너트를 체결하는데 있어서, 물리량을 측정하는 것은 안전 및 경제적 효율성 측면에서 중요한 요인이다.In the field of construction and machinery, in tightening bolts and nuts to fix a fixed object, measuring physical quantities is an important factor in terms of safety and economic efficiency.
그 중 고정 대상을 관통하되 너트와 체결되는 볼트의 축력을 측정하기 위해, 종래에는, 상기 볼트에 센서를 직접 부착하여, 상기 볼트 및 상기 너트의 체결에 따라 변화하는 상기 볼트의 물리량을 상기 센서로 측정하는 축력 측정장치가 이용되고 있다. Among them, in order to measure the axial force of a bolt that penetrates a fixed object but is fastened with a nut, conventionally, a sensor is directly attached to the bolt, and the physical quantity of the bolt that changes according to the fastening of the bolt and the nut is measured as the sensor. A measuring device for measuring axial force is used.
예를 들어, 대한민국특허 공개공보 특1998-0003507에는, 볼트 생크 부위에 볼트 축방향에 수직한 관통홀을 형성하고, 볼트 헤드로부터 상기 관통홀과 연결될 수 있도록 볼트 축방향으로 연결홈을 형성하는 볼트 준비 단계, 볼트 생크부 180° 위상으로 2개의 스트레인 게이지를 부착하고, 상기 스트레인 게이지의 와이어를 상기 관통홀과 연결 홈을 통해 외부로 인출하여 스트레인 게이지 측정장비에 연결하는 스트레인 게이지 설치 단계, 및 상기와 같이 준비된 볼트를 체결하여 상기 스트레인 게이지 측정장비로 볼트 축력을 측정하는 단계를 포함하는 볼트 축력 측정 방법이 개시되어 있다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1998-0003507 discloses a bolt forming a through hole perpendicular to the bolt axial direction in the bolt shank, and forming a connection groove in the bolt axial direction so that it can be connected to the through hole from the bolt head. Preparing step, attaching two strain gauges in a 180° phase to the bolt shank part, and drawing the wire of the strain gauge to the outside through the through hole and the connection groove to connect the strain gauge measuring equipment to the strain gauge installation step, and the A method for measuring bolt axial force is disclosed, including the step of measuring the bolt axial force with the strain gauge measuring device by fastening the prepared bolt as described above.
하지만, 볼트에 스트레인 게이지를 직접 부착하는 방법은, 대량 생산 현장에서 사용하기에 부적합할 뿐만 아니라, 스트레인 게이지를 부착하기 위해 특수 제작한 볼트를 사용하는 것에 따라 단가가 증가하며 경제적면에서 비효율적이다.However, the method of directly attaching the strain gauge to the bolt is not only unsuitable for use in mass production sites, but also increases the unit cost by using a specially manufactured bolt to attach the strain gauge and is inefficient in terms of economy.
따라서, 상술된 문제를 해결하기 위한 대책이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a countermeasure to solve the above-described problem.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 볼트에 체결력 인가 전에 획득한 선형적 상관관계에 의해 상기 볼트의 축력을 예측할 수 있는, 접촉식 축력측정장치를 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a contact-type axial force measuring device capable of predicting the axial force of the bolt by a linear correlation obtained before applying a fastening force to the bolt.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 볼트의 축력을 실시간으로 예측할 수 있는, 접촉식 축력측정장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a contact-type axial force measuring device that can predict the axial force of a bolt in real time.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 접촉식 축력측정장치를 제공한다.In order to solve the above-described technical problem, a contact-type axial force measuring device is provided.
상기 접촉식 축력측정장치는, 내부에 볼트가 길이방향으로 관통하는 변형 바디, 상기 변형 바디의 일 측에 마련되고, 상기 볼트의 일 측에 고정되는 제1 변형 날개, 상기 변형 바디의 타 측에 마련되고, 상기 볼트의 타 측에 고정되는 제2 변형 날개, 상기 변형 바디의 일 면에 마련되며, 상기 볼트의 일 측과 상기 볼트의 타 측의 변형률을 감지하는 변형 감지 센서, 및 상기 볼트에 인가되는 체결력에 의해, 상기 변형 감지 센서에서 감지되는 변형률에 기초하여, 상기 볼트에 인가된 축력을 판단하는 축력 판단부를 포함할 수 있다.The contact-type axial force measuring device may include a deformable body through which a bolt passes in a longitudinal direction, a first deformable blade provided on one side of the deformable body and fixed to one side of the bolt, and the other side of the deformable body. A second deformation blade provided and fixed to the other side of the bolt, a deformation detection sensor provided on one side of the deformation body, and detecting a deformation rate of one side of the bolt and the other side of the bolt, and the bolt It may include an axial force determination unit that determines an axial force applied to the bolt based on a strain detected by the strain detection sensor by the applied fastening force.
일 실시 예에 따르면, 상기 축력 판단부는, 상기 변형률과, 상기 볼트에 인가되는 체결력에 의한 상기 볼트의 길이방향 변형량의 선형적 상관관계를 고려하여, 상기 볼트에 인가된 축력을 판단할 수 있다.According to an embodiment, the axial force determination unit may determine the axial force applied to the bolt in consideration of a linear correlation between the strain and the amount of deformation in the longitudinal direction of the bolt due to a fastening force applied to the bolt.
일 실시 예에 따르면, 상기 선형적 상관관계는, 상기 제1 및 제2 변형 날개 및 상기 변형 바디의 형상 및 재료에 의존할 수 있다.According to an embodiment, the linear correlation may depend on the shape and material of the first and second deformable wings and the deformable body.
일 실시 예에 따르면, 상기 변형 바디는, 상기 제1 및 제2 변형 날개에 의하여, 상기 볼트에서 외부로 노출된 볼트 몸통에 고정될 수 있다.According to an embodiment, the deformable body may be fixed to the bolt body exposed to the outside from the bolt by the first and second deformable wings.
일 실시 예에 따르면, 상기 볼트는, 대응하는 너트를 통하여, 제1 고정 대상 및 제2 고정 대상을 체결할 수 있다.According to an embodiment, the bolt may fasten the first fixing object and the second fixing object through a corresponding nut.
일 실시 예에 따르면, 상기 변형 바디는, 상기 제1 및 제2 고정 대상 사이에서 고정될 수 있다.According to an embodiment, the deformable body may be fixed between the first and second fixing objects.
일 실시 예에 따르면, 상기 변형 바디는, 상기 제1 및 제2 변형 날개에 의하여, 상기 볼트의 길이방향으로 고정될 수 있다.According to an embodiment, the deformable body may be fixed in the longitudinal direction of the bolt by the first and second deformable blades.
일 실시 예에 따르면, 상기 볼트에 인가되는 체결력에 따른 변형은, 상기 제1 및 제2 변형 날개를 통하여, 상기 변형 바디를 거쳐, 상기 변형 감지 센서를 변형시킬 수 있다.According to an embodiment, the deformation according to the fastening force applied to the bolt may deform the deformation detection sensor through the first and second deformable blades, through the deformable body.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 변형 날개의 두께는, 상기 볼트의 피치(pitch)보다 얇을 수 있다.According to an embodiment, the thickness of the first and second deformable blades may be thinner than the pitch of the bolt.
일 실시 예에 따르면, 상기 변형 바디는, 상기 볼트가 상기 변형 바디의 내부로 수용될 수 있도록 개폐부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the deformable body may further include an opening/closing part so that the bolt can be accommodated into the deformable body.
본 발명의 실시 예에 따르면, 내부에 볼트가 길이방향으로 관통하는 변형 바디, 상기 변형 바디의 일 측에 마련되고, 상기 볼트의 일 측에 고정되는 제1 변형 날개, 상기 변형 바디의 타 측에 마련되고, 상기 볼트의 타 측에 고정되는 제2 변형 날개, 상기 변형 바디의 일 면에 마련되며, 상기 볼트의 일 측과 상기 볼트의 타 측의 변형률을 감지하는 변형 감지 센서, 및 상기 볼트에 인가되는 체결력에 의해, 상기 변형 감지 센서에서 감지되는 변형률에 기초하여, 상기 볼트에 인가된 축력을 판단하는 축력 판단부를 포함하는 접촉식 축력측정장치가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a deformable body in which a bolt passes in the longitudinal direction, a first deformable wing provided on one side of the deformable body and fixed to one side of the bolt, and the other side of the deformable body A second deformation blade provided and fixed to the other side of the bolt, a deformation detection sensor provided on one side of the deformation body, and detecting a deformation rate of one side of the bolt and the other side of the bolt, and the bolt A contact-type axial force measuring device including an axial force determination unit for determining an axial force applied to the bolt based on a strain detected by the deformation detection sensor by an applied fastening force may be provided.
이에 따라, 상기 변형 감지 센서에서 감지된 변형률과, 상기 볼트에 인가되는 체결력에 의한 상기 볼트의 길이방향 변형량의 선형적 상관관계를, 상기 체결력 인가 전에 미리 획득할 수 있다.Accordingly, a linear correlation between the strain sensed by the strain detection sensor and the amount of deformation in the longitudinal direction of the bolt due to a fastening force applied to the bolt may be obtained before applying the fastening force.
따라서, 상기 볼트에 체결력이 인가되는 경우, 상기 축력 측정부를 통해 상기 변형 바디의 변형을 측정하는 것만으로도, 쉽고 빠르게 상기 볼트의 축력을 예측할 수 있다.Therefore, when a fastening force is applied to the bolt, the axial force of the bolt can be easily and quickly predicted by simply measuring the deformation of the deformable body through the axial force measuring unit.
또한, 일 실시 예에 따른 접촉식 축력측정장치를 탈착 방식으로 활용할 수 있으므로, 사용 편의성이 향상될 수 있다.In addition, since the contact-type axial force measuring device according to an embodiment can be used in a detachable manner, convenience of use can be improved.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 접촉식 축력측정장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 축력 측정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 축력 판단부를 설명하기 위한 도면이다. 1 to 3 are views for explaining a contact-type axial force measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views for explaining an axial force measuring unit according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are views for explaining an axial force determination unit according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
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. In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be placed between them. In addition, in the drawings, the shape and the thickness of the regions are exaggerated for effective description of the technical content.
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.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
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. In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, elements, or a combination of the features described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, and configurations It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in the present specification, "connection" is used to include both indirectly connecting a plurality of constituent elements and direct connecting.
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.In addition, terms such as "... unit", "... group", and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which can be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. have.
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.Further, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 접촉식 축력측정장치가 설명된다.Hereinafter, a contact-type axial force measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 접촉식 축력측정장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 축력 측정부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 축력 판단부를 설명하기 위한 도면이다.1 to 3 are views for explaining a contact-type axial force measurement device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are views for explaining an axial force measurement unit according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 8 is a view for explaining an axial force determination unit according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 상기 접촉식 축력측정장치는, 축력 측정부(100) 및 축력 판단부(200)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the contact-type axial force measuring device may include an axial
상기 축력 측정부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 볼트(B)의 몸통의 일 측에 착탈 방식으로 고정될 수 있다. 상기 축력 측정부(100)는, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되는 경우, 상기 볼트(B)의 축력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 축력 측정부(100)는 볼트(B)에 인가되는 체결력에 따라 상기 볼트(B)에 유발되는 변형을 측정함으로써, 축력 측정에 필요한 데이터를 상기 축력 판단부(200)에 제공할 수 있다.The axial
예를 들어, 상기 축력 측정부(100)는, 상기 볼트(B)가, 제1 고정 대상과 제 2 고정 대상을 관통하여 너트와 체결되는 경우에, 상기 제1 및 제2 고정 대상 사이에서 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 축력 측정부(100)는, 체결력이 인가됨에 따라 변화하는 상기 볼트(B)의 축력을 측정할 수 있다. 구체적으로, 상기 축력 측정부(100)는, 상기 볼트(B)의 몸통에 고정되는 바, 상기 체결력이 인가됨에 따라, 상기 볼트(B)의 길이방향 변위가 변화할 수 있다. 이 때, 상기 축력 측정부(100)도 변형할 수 있다. 이에 따라, 상기 축력 판단부(200)는 상기 축력 측정부(100)의 상기 변형을 통해, 상기 볼트(B)의 축력을 측정할 수 있는 것이다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.For example, the axial
상기 축력 측정부(100)에서 상기 변형이 측정되면, 측정된 상기 변형은 축력 판단부(200)로 전송될 수 있다.When the deformation is measured by the axial
이에 따라, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 축력 측정부(100)로부터 전송 받은 상기 변형에 기초하여 상기 볼트(B)의 축력을 판단할 수 있다.Accordingly, the axial
구체적으로, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 축력 측정부(100)로부터 전송 받은 상기 변형과, 상기 볼트(B) 및 상기 축력 측정부(100)의 강성을 고려하여 상기 볼트(B)의 축력을 판단할 수 있다. Specifically, the axial
상기 축력 판단부(200)는, 하기 <수학식 1>을 통하여, 상기 축력을 예측할 수 있다.The axial
<수학식 1><
Pb = (K1) X (εb)Pb = (K1) X (εb)
여기서, Pb는 볼트의 축력, K1은 볼트 및 고정 대상의 강성, εb은 볼트의 길이방향 변형량일 수 있다.Here, Pb may be the axial force of the bolt, K1 may be the rigidity of the bolt and the object to be fixed, and εb may be the amount of deformation in the longitudinal direction of the bolt.
상기 <수학식 1>에서, 상기 K1 값은, 상기 볼트(B) 및 상기 볼트(B)에 의해 체결되는 고정 대상에 따라 미리 시뮬레이션되는 값일 수 있다. 이에 따라, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 εb 값 즉, 상기 볼트(B)의 길이방향 변형량을 고려하여, 상기 Pb 값 즉, 상기 축력을 판단할 수 있다. In the <
즉, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 K1 값이 미리 정해진 값이므로, 상기 <수학식 1>을 통해, 상기 축력 측정부(100)에서 상기 볼트(B)의 길이방향 변형량(εb)을 측정하는 것만으로도, 쉽게 상기 볼트(B)의 축력을 판단할 수 있는 것이다.That is, the axial
이로써, 상기 접촉식 축력측정장치는, 종래의 볼트(B) 축력 측정 및 판단 방법과는 달리, 상기 볼트(B)에 센서를 직접 부착하지 않고도 상기 볼트(B)의 축력을 측정 및 판단할 수 있는 것이다.Thus, the contact-type axial force measuring device, unlike the conventional bolt (B) axial force measurement and determination method, can measure and determine the axial force of the bolt (B) without directly attaching a sensor to the bolt (B). There is.
따라서, 상기 접촉식 축력측정장치는, 시판되고 있는 다양한 종류의 볼트(B)의 형상에 구애받지 않고, 상기 다양한 종류의 볼트(B)의 몸통에 고정되어, 상기 볼트(B)의 축력을 용이하게 측정 및 판단할 수 있다.Therefore, the contact-type axial force measuring device is fixed to the body of the various types of bolts (B), regardless of the shape of various types of bolts (B) on the market, to facilitate the axial force of the bolts (B). Can be measured and judged properly.
이에 따라, 상기 접촉식 축력측정장치는, 사용이 간편한 장점으로 인해, 대량 생산 현장에서 사용하기에 적합하다.Accordingly, the contact-type axial force measuring device is suitable for use in mass production sites due to its ease of use.
이하, 상기 볼트(B)의 길이방향 변형량(εb)을 측정하는 축력 측정부(100)의 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the axial
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 축력 측정부(100)는, 변형 바디(110), 제1 변형 날개(122), 제2 변형 날개(124), 및 개폐부(130)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the axial
상기 변형 바디(110)는, 내부에 볼트(B)를 길이방향으로 수용할 수 있다. The
구체적으로, 상기 변형 바디(110)는, 상기 볼트(B)에서 외부로 노출된 볼트(B) 몸통에 고정될 수 있다.Specifically, the
이를 위해, 상기 변형 바디(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 볼트(B)의 일 측에 마련되는 제1 변형 날개(122), 및 상기 볼트(B)의 타 측에 마련되는 제2 변형 날개(124)를 포함할 수 있다.To this end, the
이에 따라, 상기 변형 바디(110)는, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)에 의해 상기 볼트(B)의 길이방향으로 고정될 수 있는 것이다.Accordingly, the
이때, 상기 볼트(B)는, 대응하는 너트를 통하여, 제1 고정 대상 및 제2 고정 대상을 체결할 수 있다. 다시 말해, 상기 변형 바디(110)는, 상기 제1 및 제2 고정 대상 사이에서 고정될 수 있다.In this case, the bolt B may fasten the first fixing object and the second fixing object through a corresponding nut. In other words, the
상기 변형 바디(110)는, 일 면에 변형 감지 센서(115)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 변형 바디(110)는. 일 면에 스트레인 게이지(strain gage)를 마련할 수 있다. The
이하, 본 발명에서는, 상기 변형 감지 센서(115)가 스트레인 게이지인 것으로 상정하여 설명하기로 한다.Hereinafter, in the present invention, it is assumed that the
상기 변형 감지 센서(115)는, 상기 볼트(B)가 길이방향으로 변형하는 경우, 소정의 변형률을 감지할 수 있다. The
구체적으로, 상기 변형 감지 센서(115)는, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되는 경우, 상기 볼트(B)의 일 측과 상기 볼트(B)의 타 측이 변형됨에 따라, 변형되는 변형 바디(110) 변형률을 감지할 수 있다.Specifically, the
즉, 상기 변형 감지 센서(115)는, 상기 변형 바디(110)에 마련되는 것에 의해, 상기 변형 바디(110)가 변형되는 것에 따라서 변형될 수 있는 것이다. That is, the
한편, 상기 변형 감지 센서(115)는, 상기 체결력 인가 시에, 상기 볼트(B)가 길이방향으로 변형하는 것과는 달리, 상이한 방향으로 변형할 수 있다.On the other hand, the
이에 따라, 상기 볼트(b)의 길이방향 변형과 상기 변형 감지 센서(115)의 변형에 대한 선형적 상관관계가 요구된다.Accordingly, a linear correlation between the deformation of the bolt (b) in the longitudinal direction and the deformation of the
상기 선형적 상관관계는 하기 <수학식 2>로 정의될 수 있다.The linear correlation may be defined by the following <Equation 2>.
<수학식 2><Equation 2>
εb = (K2) X (εs) εb = (K2) X (εs)
여기서, K2은 상관계수, εs는 변형 감지 센서의 변형률일 수 있다.Here, K2 may be a correlation coefficient, and εs may be a strain of the strain detection sensor.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 <수학식 2>에서, 상기 K2 값은 시뮬레이션을 통해 획득할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in Equation 2, the K2 value may be obtained through simulation.
이에 따라, 상기 <수학식 2>의 εs 값 즉, 상기 변형 감지 센서(115)에서 감지된 센서의 변형률을 통해, 상기 εb 값 즉, 볼트의 길이방향 변형량을 획득할 수 있는 것이다. Accordingly, the value of εb, that is, the amount of deformation in the longitudinal direction of the bolt, can be obtained through the εs value of Equation 2, that is, the strain rate of the sensor detected by the
상기 <수학식 2>를 통해 εb 값이 획득되면, 상기 <수학식 1>을 통해 상기 εb 값을 고려하여, 상기 볼트(B)의 축력을 판단할 수 있다.When the εb value is obtained through <Equation 2>, the axial force of the bolt B may be determined by considering the εb value through the <
즉, <수학식 1> 및 <수학식 2>를 통해, 상기 변형 감지 센서(115)에서 상기 센서의 변형률을 감지하는 것 만으로도 용이하게 상기 볼트(B)의 축력을 판단할 수 있는 것이다.That is, through <
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)의 두께는, 상기 볼트(B)의 피치(pitch)보다 얇을 수 있다. According to an embodiment, the thickness of the first and second
이에 따라, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)의 일 측이, 상기 볼트(B)의 나사선과 맞물려 상기 볼트(B)에 용이하게 고정될 수 있는 것이다. Accordingly, one side of the first and second
상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)는, 상기 변형 바디(110)의 양 측에 제공되는 것에 의해, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되는 경우, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)가 먼저 변형될 수 있다.The first and second
상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)가 변형되면, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)의 변형을 통하여, 다음으로, 상기 변형 바디(110)가 변형될 수 있다. When the first and second
상술된 바와 같이, 상기 변형 감지 센서(115)가, 상기 변형 바디(110)의 일 면에 마련되는 것에 따라, 상기 변형 바디(110)가 변형되는 것에 따라 변형되는바, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되는 경우, 상기 제1 및 제2 변형 날개(1222, 124), 상기 변형 바디(110), 및 상기 변형 감지 센서(115) 순으로 변형될 수 있는 것이다.As described above, as the
즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되는 경우, 상기 볼트(B)의 양 측에 고정된 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)의 변형률과, 상기 변형 바디(110)의 변형률을 모두 고려하여 상기 볼트(B)의 축력을 판단할 수 있는 것이다.That is, according to an embodiment of the present invention, when a fastening force is applied to the bolt (B), the strain rates of the first and
상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 따른 선형적 상관관계는, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)와 상기 변형 바디(110)의, 형상 및 재료에 의존할 수 있다.The linear correlation according to <
예를 들어, 상기 변형 바디(110)와 상기 변형 바디(110)의 양 측에 마련되는 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)로 구성되는 축력 측정부(100)의 형상은, 디귿, 반원, 타원, 시옷, 또는 사다리꼴 중에서 적어도 어느 하나로 제공될 수 있다.For example, the shape of the axial
또한, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124) 및 상기 변형 바디(110)의 재료는, 금속, 탄소중합체, 세라믹, 또는 목재 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.In addition, the material of the first and second
상기 변형 바디(110)는, 일 측에 송신부(TM)를 마련할 수 있다.The
이에 따라, 상기 송신부(TM)는, 상기 변형 감지 센서(115)로부터 감지된 변형을 송신할 수 있다.Accordingly, the transmission unit TM may transmit the deformation sensed by the
구체적으로, 상기 송신부(TM)는, 상기 변형 감지 센서(115)로부터 감지된 변형을, 상기 축력 판단부(200)의 수신부(RC)로 송신할 수 있다.Specifically, the transmission unit TM may transmit the deformation detected by the
상기 변형 바디(110)는, 개폐부(130)를 더 포함할 수 있다.The
따라서, 상기 변형 바디(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 개폐부(130)를 통해 상기 볼트(B)를 내부로 용이하게 수용할 수 있다.Accordingly, the
상기 개폐부를 보다 상세히 설명하기 위해, 도 3을 참조하면, 상기 개폐부(130)는, 스프링 기반의 스냅-핏(snap-fit)의 형태로 제공될 수 있다. In order to describe the opening and closing unit in more detail, referring to FIG. 3, the opening and
구체적으로, 상기 개폐부(130)는, 그 일 측이 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)에 형성된 홈에 끼워 맞춰질 수 있다.Specifically, one side of the opening and closing
이때, 상기 개폐부(130)는 스프링 구조로 형성될 수 있다.In this case, the opening/
이에 따라, 상기 개폐부(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)에 형성된 홈에 끼워 맞춰지기 전 L2의 길이를 가지다가, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)에 형성된 홈에 끼워 맞춰진 후 L1의 길이를 가질 수 있다(여기에서, L1 > L2). Accordingly, the opening and closing
즉, 상기 개폐부(130)는, 상기 스프링 구조로 형성되는 것에 의해 탄성을 가지므로, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)에 형성된 홈에 끼워 맞춰지기 전 및 후에 탄력적으로 변형될 수 있는 것이다.That is, the opening and closing
상기 축력 판단부(200)는, 수신부(RC)를 포함할 수 있다. The axial
이에 따라, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 축력 측정부(100)의 송신부(TM)로부터 송신된 변형을 수신할 수 있다.Accordingly, the axial
상기 축력 판단부(200)는, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되면, 상기 송신부로(TM)부터 송신된 변형에 기초하여, 상기 볼트(B)에 인가된 축력을 판단할 수 있다.When the fastening force is applied to the bolt B, the axial
이때, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 변형을 실시간으로 획득할 수 있다.In this case, the axial
여기에서 상기 변형이란, 상술된 바와 같이, 즉, 상기 체결력 인가 시에, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)의 변형률과, 상기 변형 바디(110)의 변형률을 모두 포함하는 의미로 이해될 수 있다. Here, the deformation means including both the deformation rate of the first and
이에 따라, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 변형률과, 상기 볼트(B)에 인가되는 체결력에 의한 상기 볼트(B)의 길이방향 변형량의 선형적 상관관계를 고려하여, 상기 볼트(B)에 인가된 축력을 판단할 수 있다.Accordingly, the axial
상기 축력 판단부(200)는, 상기 선형적 상관관계를 상기 체결력 인가 전에 미리 획득할 수 있다.The axial
이에 따라, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 체결력 인가 시에, 상기 미리 획득한 선형적 상관관계를 통해, 상기 실시간으로 획득된 변형률을 고려하여, 상기 볼트(B)의 축력을 실시간으로 판단할 수 있는 것이다.Accordingly, when the fastening force is applied, the axial
이하, 상기 축력 측정부(100)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the axial
도 4를 참조하면, 상기 축력 측정부(100)는, 상기 볼트(B)에 체결력 인가 전에 디귿 형상일 수 있다.Referring to FIG. 4, the axial
한편, 도 5를 참조하면, 상기 축력 측정부(100)는, 상기 볼트(B)에 체결력 인가 후에 그 형상이 사다리꼴로 변형될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 5, the shape of the axial
이는, 상술된 바와 같이, 상기 축력 측정부(100)의 변형 바디(100)의 양 측에 마련된 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)가 상기 볼트(B)에 고정됨에 따라, 상기 체결력 인가 시에, 상기 볼트(B)의 길이방향 변형에 따라, 상기 축력 측정부(100)가 변형되기 때문이다.This is, as described above, as the first and
구체적으로, 상기 축력 측정부(100)는, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가됨에 따라, 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124), 상기 변형 바디(110), 상기 변형 감지 센서(115) 순으로 변형될 수 있다.Specifically, the axial
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되면, Z축 방향으로 상기 볼트(B)가 인장(εb)하는 것에 의해, 상기 볼트(B)에 고정된 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124) 및 상기 변형 바디(110)가 변형될 수 있다.That is, as shown in FIG. 5, when a fastening force is applied to the bolt (B), the bolt (B) is tensioned (εb) in the Z-axis direction, so that the first fixed to the bolt (B) And the second
또한, 상기 변형 바디(110)가 변형되는 것에 따라, 상기 변형 바디(110)에 마련된 상기 변형 감지 센서(115)가 변형(εs)될 수 있다. In addition, as the
이에 따라, 상기 축력 측정부(100)는, 상기 변형 감지 센서(115)의 변형(εs)을, 상기 송신부(TM)를 통해 상기 수신부(RC)로 전송할 수 있다. Accordingly, the axial
이하, 상기 축력 판단부(200)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the axial
도 6을 참조하면, 상기 축력 판단부(200)는, 상기 축력 측정부(100)의 송신부(TM)에서 송신된 상기 변형 감지 센서(115)의 변형(εs)을, 상기 수신부(RC)를 통해 수신할 수 있다.Referring to FIG. 6, the axial
이 때에, 상기 송신부(TM) 및 상기 수신부(RC) 간의 통신은, 유선 또는 무선으로 수행될 수 있다.In this case, communication between the transmission unit TM and the reception unit RC may be performed by wire or wirelessly.
상기 축력 판단부(200)는, 상기 수신부(RC)를 통해 상기 변형(εs)을 수신하면, 상기 체결력 인가 전에 미리 획득된 선형적 상관관계를 통해, 상기 볼트(B)의 축력을 판단할 수 있다.When receiving the deformation (εs) through the receiving unit (RC), the axial
상술된 실시 예들 중에서, 상기 축력 측정부(100)의 형상이 디귿인 경우를 상정하기로 한다. Among the above-described embodiments, it is assumed that the shape of the axial
상기 축력 측정부(100)의 형상이 디귿인 경우, 하기 <수학식 3>을 통하여, 상기 축력을 예측할 수 있다. When the shape of the axial
<수학식 3><Equation 3>
Pb = (K1) X (K2) X (εs)Pb = (K1) X (K2) X (εs)
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 K1 값은, 아래 <수학식 4>에 의해, 상기 변형 감지 센서(115)의 변형률에 의존할 수 있다.7 and 8, the K1 value may depend on the strain rate of the
<수학식 4><Equation 4>
Δεb = [(H3/3I) + (H2L/I) + (L/A)]/ [(1/hb) - (Hh/2I)] X (εs)Δεb = [(H 3 /3I) + (H 2 L/I) + (L/A)]/ [(1/hb)-(Hh/2I)] X (εs)
여기서, K1 = [(H3/3I) + (H2L/I) + (L/A)]/ [(1/hb) - (Hh/2I)]이다.Here, K1 = [(H 3 /3I) + (H 2 L/I) + (L/A)]/ [(1/hb)-(Hh/2I)].
또한 상기 K2 값은, 아래 <수학식 5>에 의해, 상기 볼트(B)의 길이방향 변형량에 의존할 수 있다. In addition, the K2 value may depend on the amount of deformation in the longitudinal direction of the bolt (B) by the following <Equation 5>.
<수학식 5><Equation 5>
Pb = (AsEb)/ (2L) X (Δεb)Pb = (AsEb)/ (2L) X (Δεb)
여기서, K2 = (AsEb)/ (2L)이다.Here, K2 = (AsEb)/ (2L).
또한, As는 볼트가 받는 스트레스 면적, Eb는 볼트의 영률(Young's modulus of bolt)일 수 있다. In addition, As may be a stress area that the bolt receives, and Eb may be a Young's modulus of bolt.
즉, 상기 <수학식 3> 내지 <수학식 5>에 따르면, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되는 경우, 상기 볼트(B)의 양 측에 고정된 상기 제1 및 제2 변형 날개(122, 124)의 변형률, 상기 변형 바디(110)의 변형률, 및 상기 볼트(B)의 길이방향 변형량의 선형적 상관관계를 고려하여 상기 볼트(B)의 축력을 판단할 수 있는 것이다That is, according to the <Equation 3> to <Equation 5>, when a fastening force is applied to the bolt (B), the first and second
상술된 바와 같이, 상기 선형적 상관관계는 상기 체결력 인가 전에 미리 획득할 수 있다.As described above, the linear correlation can be obtained in advance before applying the fastening force.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 축력 측정부(100)j에서 실시간으로 측정되어 송신된 변형(εs)을, 상기 축력 판단부(200)에서 실시간으로 수신하는 것을 통해, 상기 볼트(B)의 축력을 실시간으로 예측할 수 있는 것이다.Accordingly, according to an embodiment of the present invention, by receiving the deformation (εs) measured and transmitted in real time by the axial
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 접촉식 축력측정장치를 이용하면, 상기 축력 판단부(200)에서, 볼트(B)의 일 측 및 타 측의 변형률, 및 상기 볼트(B)의 길이방향 변형량의 선형적 상관관계를 상기 체결력 인가 전에 미리 획득하므로, 상기 볼트(B)에 체결력이 인가되는 경우, 상기 축력 측정부(100)를 통해 상기 변형 감지 센서의 변형률(εs)을 측정하는 것만으로도, 쉽고 빠르게 상기 볼트(B)의 축력을 예측할 수 있는 것이다.That is, when using the contact-type axial force measuring device according to an embodiment of the present invention, in the axial
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.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.
100: 축력 측정부
110: 변형 바디
115: 변형 감지 센서
122: 제1 변형 날개
124; 제2 변형 날개
130: 개폐부
TM: 송신부
RC: 수신부
200: 축력 판단부
B: 볼트100: axial force measurement unit
110: deformed body
115: deformation detection sensor
122: first deformation wing
124; 2nd transformation wing
130: opening and closing part
TM: Transmitter
RC: receiver
200: axial force determination unit
B: bolt
Claims (10)
상기 변형 바디의 일 측에 마련되고, 상기 볼트의 일 측에 고정되는 제1 변형 날개;
상기 변형 바디의 타 측에 마련되고, 상기 볼트의 타 측에 고정되는 제2 변형 날개;
상기 변형 바디의 일 면에 마련되며, 상기 볼트의 일 측과 상기 볼트의 타 측의 변형률을 감지하는 변형 감지 센서; 및
상기 볼트에 인가되는 체결력에 의해, 상기 변형 감지 센서에서 감지되는 변형률에 기초하여, 상기 볼트에 인가된 축력을 판단하는 축력 판단부;를 포함하되,
상기 축력 판단부는,
하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 따라 상기 볼트의 축력을 예측하되,
하기 <수학식 2>에 따른 상기 변형 감지 센서의 변형률과 상기 볼트에 인가되는 체결력에 의한 상기 볼트의 길이방향 변형량의 선형적 상관관계를 고려하고, 하기 <수학식 1>에 따른 상기 볼트의 길이방향 변형량과 상기 볼트에 인가된 축력의 선형적 상관관계를 상기 체결력 인가 전에 미리 획득하여,
하기 <수학식 2>에 따른 상기 변형 감지 센서의 변형률 측정만으로도 상기 볼트의 축력을 예측하는, 접촉식 축력측정장치.
<수학식 1>
Pb = (K1) X (εb)
<수학식 2>
εb = (K2) X (εs)
(여기에서, Pb는 볼트의 축력, K1은 볼트 및 고정 대상의 강성, εb는 볼트의 길이방향 변형량, K2는 상관계수, εs는 변형 감지 센서의 변형률)
A deformable body in which the bolt penetrates in the longitudinal direction;
A first deformable blade provided on one side of the deformable body and fixed to one side of the bolt;
A second deformable blade provided on the other side of the deformable body and fixed to the other side of the bolt;
A deformation detection sensor provided on one side of the deformable body and detecting a deformation rate of one side of the bolt and the other side of the bolt; And
Including; an axial force determination unit for determining an axial force applied to the bolt based on a strain detected by the deformation detection sensor by a fastening force applied to the bolt,
The axial force determination unit,
Predict the axial force of the bolt according to the following <Equation 1> and <Equation 2>,
Considering a linear correlation between the deformation rate of the deformation detection sensor according to the following <Equation 2> and the amount of deformation in the longitudinal direction of the bolt due to the fastening force applied to the bolt, the length of the bolt according to the following <Equation 1> A linear correlation between the amount of directional deformation and the axial force applied to the bolt is obtained before applying the fastening force,
A contact-type axial force measuring device for predicting the axial force of the bolt only by measuring the strain of the strain detection sensor according to the following <Equation 2>.
<Equation 1>
Pb = (K1) X (εb)
<Equation 2>
εb = (K2) X (εs)
(Here, Pb is the axial force of the bolt, K1 is the stiffness of the bolt and the object to be fixed, εb is the amount of deformation in the longitudinal direction of the bolt, K2 is the correlation coefficient, and εs is the strain of the strain detection sensor)
상기 선형적 상관관계는,
상기 제1 및 제2 변형 날개 및 상기 변형 바디의 형상 및 재료에 의존하는, 접촉식 축력측정장치.
The method of claim 1,
The linear correlation is,
The contact-type axial force measuring device, depending on the shape and material of the first and second deformable blades and the deformable body.
상기 변형 바디는,
상기 제1 및 제2 변형 날개에 의하여, 상기 볼트에서 외부로 노출된 볼트 몸통에 고정되는, 접촉식 축력측정장치.
The method of claim 1,
The deformable body,
The contact-type axial force measuring device is fixed to the bolt body exposed from the bolt to the outside by the first and second deformable blades.
상기 볼트는,
대응하는 너트를 통하여, 제1 고정 대상 및 제2 고정 대상을 체결하는, 접촉식 축력측정장치.
The method of claim 4,
The bolt,
A contact-type axial force measuring device for fastening the first fixing object and the second fixing object through a corresponding nut.
상기 변형 바디는,
상기 제1 및 제2 고정 대상 사이에서 고정되는, 접촉식 축력측정장치.
The method of claim 5,
The deformable body,
A contact-type axial force measuring device fixed between the first and second fixed objects.
상기 변형 바디는,
상기 제1 및 제2 변형 날개에 의하여, 상기 볼트의 길이방향으로 고정되는, 접촉식 축력측정장치.
The method of claim 1,
The deformable body,
A contact-type axial force measuring device that is fixed in the longitudinal direction of the bolt by the first and second deformable blades.
상기 볼트에 인가되는 체결력에 따른 변형은,
상기 제1 및 제2 변형 날개를 통하여, 상기 변형 바디를 거쳐, 상기 변형 감지 센서를 변형시키는, 접촉식 축력측정장치.
The method of claim 1,
The deformation according to the fastening force applied to the bolt,
A contact-type axial force measuring device for deforming the deformation detection sensor through the first and second deformation blades, through the deformation body.
상기 제1 및 제2 변형 날개의 두께는,
상기 볼트의 피치(pitch)보다 얇은, 접촉식 축력측정장치.
The method of claim 1,
The thickness of the first and second deformation blades,
Thinner than the pitch (pitch) of the bolt, contact-type axial force measuring device.
상기 변형 바디는,
상기 볼트가 상기 변형 바디의 내부로 수용될 수 있도록 개폐부를 더 포함하는, 접촉식 축력측정장치.The method of claim 1,
The deformable body,
The contact-type axial force measuring device further comprises an opening and closing part so that the bolt can be accommodated into the inside of the deformable body.
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GRNT | Written decision to grant |