KR102251110B1

KR102251110B1 - 스크류의 효율 측정 장치 및 이를 이용한 스크류의 효율 측정 방법

Info

Publication number: KR102251110B1
Application number: KR1020190164039A
Authority: KR
Inventors: 김동우
Original assignee: 주식회사 한화
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-05-11

Abstract

본 발명은 스크류의 효율 측정 장치 및 이를 이용한 스크류의 효율 측정 방법으로 스크류를 회전시키는 회전모터부, 상기 회전모터부가 상부에 위치되고 내부에 상기 회전모터부에 의해 회전되는 스크류와 상기 스크류에 나사 결합된 작동 너트가 위치되는 본체 하우징부, 상기 본체 하우징부 내에 위치되며 상기 작동 너트에 의해 가압되는 로드셀 가압부, 상기 본체 하우징부의 하부에서 상기 로드셀 가압부의 하부에 위치되어 상기 로드셀 가압부로 가압되는 하중을 측정하는 로드셀부 및 상기 로드셀 가압부의 상부에 위치되어 상기 작동 너트의 직선 이동을 안내하는 너트 이동 가이드부를 포함하고, 상기 너트 이동 가이드부는 크기 조절이 가능하여 모터의 회전력 즉, 토크에 의해 변환되는 스크류의 직진력에 대한 효율을 정확하게 측정할 수 있을 뿐 아니라 하나의 장치로 다양한 사이즈의 스크류에 대한 효율을 측정할 수 있어 다양한 사이즈의 스크류에 대한 효율을 간단하게 측정할 수 있고, 측정 시 편의성을 확보할 수 있다.

Description

스크류의 효율 측정 장치 및 이를 이용한 스크류의 효율 측정 방법{APPARATUS FOR MEASURING SCREW EFFICIENCY AND METHOD FOR MEASURING SCREW EFFICIENCY}

본 발명은 스크류의 효율 측정 장치 및 이를 이용한 스크류의 효율 측정 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 모터의 회전력 즉, 토크에 의해 변환되는 스크류의 직진력에 대한 효율을 측정할 수 있고, 다양한 사이즈를 가지는 스크류에 대한 효율을 측정할 수 있는 스크류의 효율 측정 장치 및 이를 이용한 스크류의 효율 측정 방법에 관한 발명이다.

일반적으로 회전모터의 회전력을 직선 이동으로 변환시키기 위해 스크류가 사용된다.

유도탄의 구동장치(Actuator)는 모터 등의 동력원을 이용하여 스크류, 기어 등과 같은 동력전달 과정을 통해 구동 날개 등의 제어 대상을 정확하게 움직이도록 고안된 장치이다.

이 때 유도탄에서 요구되는 구동토크, 구동속도 등의 주요 성능을 만족시킬 수 있도록 주요 부품들을 설계하고 선정하는 것이 매우 중요하다.

특히 동력 전달부(스크류, 기어 등)의 효율에 따라서 최종 출력부인 구동 날개의 성능이 결정이 되기 때문에, 동력전달부의 효율을 정확히 확인하고 인지하는 것이 유도탄의 요구사항에 맞는 구동장치를 설계하고 제작하는데 있어서 주요한 고려사항이 된다.

그러나 현재까지는 동력전달부의 핵심 부품 중 하나인 스크류(리드스크류, 볼스크류 등)의 효율을 측정하는 방법 등이 정형화/보편화 되어 있지 않은 실정이다.

0001)한국특허등록 제1738717호 '랙바의 백래시 측정장치'(2017.05.16.등록)

본 발명의 목적은 모터의 회전력 즉, 토크에 의해 변환되는 스크류의 직진력에 대한 효율을 정확하게 측정할 수 있는 스크류의 효율 측정 장치 및 이를 이용한 스크류의 효율 측정 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다양한 사이즈를 가지는 스크류의 직진력에 대한 효율을 정확하게 측정할 수 있는 스크류의 효율 측정 장치 및 이를 이용한 스크류의 효율 측정 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 스크류의 직진력에 대한 효율을 정확하게 측정하여 유도탄에서 요구되는 구동토크, 구동속도 등의 주요 성능을 만족시킬 수 있도록 주요 부품들을 설계하고 선정할 수 있도록 하는 스크류의 효율 측정 장치 및 이를 이용한 스크류의 효율 측정 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예는 스크류를 회전시키는 회전모터부, 상기 회전모터부가 상부에 위치되고 내부에 상기 회전모터부에 의해 회전되는 스크류와 상기 스크류에 나사 결합된 작동 너트가 위치되는 본체 하우징부, 상기 본체 하우징부 내에 위치되며 상기 작동 너트에 의해 가압되는 로드셀 가압부, 상기 본체 하우징부의 하부에서 상기 로드셀 가압부의 하부에 위치되어 상기 로드셀 가압부로 가압되는 하중을 측정하는 로드셀부 및 상기 로드셀 가압부의 상부에 위치되어 상기 작동 너트의 직선 이동을 안내하는 너트 이동 가이드부를 포함하고, 상기 너트 이동 가이드부는 크기 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 작동 너트는 양 측면에 너트홈이 위치되고, 상기 너트 이동 가이드부는 상기 로드셀 가압부의 상부에 세워져 위치되고 상기 너트홈에 각각 삽입되는 제1너트 가이드부재와 제2너트 가이드부재를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 제1너트 가이드부재와 상기 제2너트 가이드부재는 본체 하우징부의 내측면에 각각 분리 가능하게 장착되거나 상기 로드셀 가압부 상에 분리 가능하게 장착되어 상기 작동 너트의 크기에 맞는 사이즈로 교체될 수 있다.

본 발명에서 상기 제1너트 가이드부재와 상기 제2너트 가이드부재의 하부에는 각각 상기 로드셀 가압부의 상면에 볼트 체결로 결합되는 볼트 결합부가 돌출되게 위치될 수 있다.

본 발명에서 상기 본체 하우징부의 내측면에는 상기 제1너트 가이드부재와 상기 제2너트 가이드부재 중 적어도 어느 하나가 삽입되며 상기 로드셀 가압부의 상, 하 이동을 안내하는 승하강 안내 레일홈부가 세로로 위치될 수 있다.

본 발명에서 상기 제1너트 가이드부재와 상기 제2너트 가이드부재는 제1가이드 패널, 상기 제1가이드 패널 내에 삽입되어 인출 가능하게 위치되는 제2가이드 패널 및 상기 제2가이드 패널의 위치를 고정하는 패널 고정구를 포함하여 상기 제2가이드 패널이 인출되는 길이를 통해 크기가 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예는 상기 로드셀 가압부 상에 위치되어 상기 작동 너트를 탄성 지지하는 스프링부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 스프링부재는 상기 작동 너트의 하강에 의해 압축되면서 상기 로드셀 가압부에 상기 작동 너트에 의한 가압력을 전달하고, 상기 로드셀 가압부는 상기 스프링부재를 통재 전달받은 가압력을 통해 하강되어 상기 로드셀부를 가압할 수 있다.

본 발명에서 상기 로드셀 가압부의 중심부에는 상기 스프링부재의 하부 측 일부분이 삽입되는 스프링 삽입부가 위치되고, 상기 스프링부재는 상기 스프링 삽입부에 삽입되어 로드셀 가압부 상에 돌출되게 위치될 수 있다.

본 발명에서 상기 스프링부재는 상기 스크류의 회전에 의해 하강되는 상기 작동 너트에 의해 압축되는 코일 스프링이고, 상기 스프링 삽입부의 바닥에는 상기 스프링부재의 위치를 지지하는 스프링 지지돌기부가 위치될 수 있다.

본 발명에서 상기 스프링 지지돌기부는 상기 스크류보다 큰 직경을 가져 상기 작동 너트가 스크류에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에서 상기 로드셀부는 중심에 가압 안내돌기부가 돌출되고, 상기 로드셀 가압부의 하부면에는 상기 가압 안내돌기부가 이동 가능하게 삽입되어 상기 로드셀 가압부의 수직 이동을 안내하는 안내돌기 삽입부가 위치될 수 있다.

본 발명에서 상기 로드셀부는 중심에 가압 안내돌기부가 돌출되고, 상기 로드셀 가압부의 하부면에는 상기 가압 안내돌기부가 삽입되는 안내돌기 삽입부가 위치되고, 상기 가압 안내돌기부는 상기 안내돌기 삽입부에 나사 결합되어 상기 로드셀 가압부의 하중을 상기 로드셀부로 전달할 수 있다.

본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예는 상기 회전모터부의 작동을 제어하고, 상기 로드셀부로부터 측정된 하중을 전달받아 스크류의 효율을 계산하는 측정 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 측정 제어부는 상기 회전모터부의 토크값(T)과 상기 로드셀부에 의해 측정된 하중값(F)를 통해 수학식

로 스크류의 효율을 계산하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.

(η : 스크류의 효율, L : 스크류의 리드(lead), T : 회전모터부의 토크값(stall 토크 / Nm), F : 축력(로드셀로 측정된 하중값))

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 방법은 스크류에 작동 너트를 체결하는 스크류 준비단계, 작동 너트의 수직 이동을 안내하는 너트 이동 가이드부의 크기를 해당 작동 너트의 크기에 맞게 조절하여 작동 너트의 양 측에 위치된 너트홈에 너트 이동 가이드부를 삽입시키는 너트 가이드 크기조절단계, 스크류를 회전모터부로 회전시켜 작동 너트를 너트 이동 가이드부를 따라 하강 이동시켜 로드셀부를 가압하는 로드셀 가압단계, 로드셀부에서 작동 너트의 이동에 의한 하중을 측정하는 하중 측정단계 및 로드셀부에서 측정된 하중으로 스크류의 효율을 계산하는 스크류 효율 계산단계를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 너트 가이드 크기조절단계는 해당 작동 너트의 크기에 맞는 너트 이동 가이드부로 교체하는 교체 과정을 통해 상기 너트 이동 가이드부의 크기를 조절할 수 있다.

본 발명에서 상기 로드셀 가압단계는 상기 스크류의 회전으로 상기 작동 너트를 로드셀부를 향해 이동시키는 과정, 상기 작동 너트의 이동으로 스프링부재가 압축되는 과정 및 상기 스프링부재가 압축되면서 상기 작동 너트의 하중을 로드셀 가압부로 전달하고 상기 로드셀 가압부가 하강되어 상기 로드셀부를 가압하는 과정을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 스크류 효율 계산단계는 상기 회전모터부의 토크값(T)과 로드셀부에 의해 측정된 하중값(F)를 통해 수학식

로 스크류의 효율을 계산할 수 있다.

(η : 스크류의 효율, L : 스크류의 리드(lead), T : 회전모터부(100)의 토크값(stall 토크 / Nm), F : 축력(로드셀로 측정된 하중값))

본 발명에서 상기 로드셀 가압단계는 작동 너트의 하강에 의해 스프링부재가 최대로 압축된 상태에서 로드셀 가압부로 최대의 가압력을 상기 스프링부재를 통해 전달받고 해당 가압력에 의한 최종 하중값을 로드셀부에서 확인하며, 상기 스크류 효율 계산단계는 상기 로드셀 가압단계에서 확인된 최종 하중값을 상기 수학식에 적용하여 스크류의 효율(η)을 계산할 수 있다.

본 발명은 모터의 회전력 즉, 토크에 의해 변환되는 스크류의 직진력에 대한 효율을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 하나의 장치로 다양한 사이즈의 스크류에 대한 효율을 측정할 수 있어 다양한 사이즈의 스크류에 대한 효율을 간단하게 측정할 수 있고, 측정 시 편의성을 확보하는 효과가 있다.

본 발명은 스크류의 직진력에 대한 효율을 정확하게 측정하여 유도탄에서 요구되는 구동토크, 구동속도 등의 주요 성능을 만족시킬 수 있도록 주요 부품들을 설계하고 선정할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예를 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예에서 너트 이동 가이드부의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 작동예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 스크류의 효율 방법의 일 실시예를 도시한 블럭도.

삭제

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치는 회전모터부(100)를 포함한다.

회전모터부(100)는 스크류(10)가 하향되고 수직으로 세워진 상태로 위치되고, 본체 하우징부(200)의 상부에 장착된다.

본체 하우징부(200)는 하중을 측정하는 로드셀부(400) 및 로드셀부(400)의 상부에 위치되어 로드셀부(400)를 가압하는 로드셀 가압부(300)가 위치될 수 있는 효율 측정용 공간부가 위치된다.

더 상세하게 본체 하우징부(200)는 상부에 로드셀부(400)가 위치되는 베이스 받침부(210), 베이스 받침부(210) 상에 세워져 로드셀 가압부(300)의 양 측에 위치되어 로드셀 가압부(300)의 상, 하 이동을 안내하는 승하강 안내용 지지부(220)를 포함한다.

로드셀부(400)와 로드셀 가압부(300)는 승하강 안내용 지지부(220) 사이에 위치되며, 승하강 안내용 지지부(220)는 로드셀 가압부(300)의 양 측면과 밀착되게 위치되어 로드셀 가압부(300)의 수직 이동을 안내한다.

회전모터부(100)는 본체 하우징부(200)의 상부 즉, 승하강 안내용 지지부(220)의 상면에 볼트 체결로 분리 가능하게 장착되어 다른 용량과 규격을 가지는 모터로 변경되어 장착될 수 있다.

시험 대상인 스크류(10)는 회전모터부(100)와 일체로 결합된 스크류일 수도 있고, 회전모터부(100)의 샤프트와 분리 가능하게 결합되는 스크류일 수도 있음을 밝혀둔다.

즉, 회전모터부(100)는 시험대상인 스크류(10)가 일체로 결합된 구조를 가지는 모터일 수도 있고, 시험대상인 스크류(10)가 샤프트에 분리 가능하게 결합되는 구조를 가지는 모터일 수도 있음을 밝혀둔다.

한편, 스크류(10)에는 스크류(10)의 회전에 의해 상, 하 이동하는 작동 너트(20)가 체결되고, 로드셀 가압부(300)의 상부에는 작동 너트(20)의 직선 이동을 안내하는 너트 이동 가이드부(500)가 위치된다.

작동 너트(20)는 양 측면에 너트홈(21)이 위치되고, 너트 이동 가이드부(500)는 로드셀 가압부(300)의 상부에 세워져 위치되고 너트홈(21)에 각각 삽입되는 제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)를 포함할 수 있다.

제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)는 본체 하우징부(200)의 내측면에 각각 분리 가능하게 장착될 수도 있고, 로드셀 가압부(300) 상에 분리 가능하게 장착될 수도 있음을 밝혀둔다.

제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)는 스크류(10)의 크기에 따라 작동 너트(20)의 크기가 달라지는 경우 작동 너트(20)의 크기에 맞는 다양한 사이즈로 구비되어 해당 스크류(10)의 효율 측정 시험 시 해당 스크류(10)에 맞는 해당 작동 너트(20)의 크기에 맞는 사이즈로 교체될 수 있다.

제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)는 해당 스크류(10)의 효율 측정 시험 시 해당 스크류(10)에 맞는 해당 작동 너트(20)의 크기에 맞는 사이즈로 교체됨으로써 다양한 크기의 스크류(10)에 대한 효율 측정 시험을 가능하게 한다.

제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)의 하부에는 각각 로드셀 가압부(300)의 상면에 볼트 체결로 결합되는 볼트 결합부(500a)가 돌출되게 위치된다.

제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)는 로드셀 가압부(300) 상에 볼트 체결로 분리 가능하게 장착되어 로드셀 가압부(300)와 함께 상, 하 이동하며, 로드셀 가압부(300) 상에서 분리되어 다른 크기로 교체되어 장착될 수 있는 것을 일 예로 한다.

또한, 본체 하우징부(200)의 내측면 즉, 승하강 안내용 지지부(220)의 내측면에는 제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520) 중 적어도 어느 하나가 삽입되며 로드셀 가압부(300)의 상, 하 이동을 안내하는 승하강 안내 레일홈부(200a)가 세로로 위치된다.

제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)는 일측 단부가 작동 너트(20)의 너트홈(21)에 삽입되고, 타측 단부가 승하강 안내 레일홈부(200a)에 삽입되어 스크류(10)의 회전에 의해 작동 너트(20)가 스크류(10)의 길이 방향으로 하강 또는 승강될 수 있도록 함과 아울러 작동 너트(20)에 의해 가압되는 로드셀 가압부(300)의 승하강을 안내하여 로드셀 가압부(300)가 수직 방향으로 정확하게 이동될 수 있도록 안내한다.

본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예는 로드셀 가압부(300) 상에 위치되어 작동 너트(20)를 탄성 지지하는 스프링부재(600)를 더 포함한다.

스프링부재(600)는 작동 너트(20)의 하강에 의해 압축되면서 로드셀 가압부(300)에 작동 너트(20)에 의한 가압력을 전달한다.

로드셀 가압부(300)의 중심부에는 스프링부재(600)의 하부 측 일부분이 삽입되는 스프링 삽입부(310)가 위치되고, 스프링부재(600)는 스프링 삽입부(310)에 삽입되어 로드셀 가압부(300) 상에 돌출되게 위치되어 스크류(10)의 회전에 의해 하강되는 작동 너트(20)를 지지하고, 하강되는 작동 너트(20)에 의해 압축된다.

스프링부재(600)는 스크류(10)의 회전에 의해 하강되는 작동 너트(20)에 의해 압축되는 코일 스프링인 것을 일 예로 하고, 스프링 삽입부(310)의 바닥에는 코일 스프링 즉, 스프링부재(600)의 위치를 지지하는 스프링 지지돌기부(320)가 위치된다.

코일 스프링인 스프링부재(600)는 스프링 지지돌기부(320)가 내부로 삽입되어 끼워지면서 스프링 삽입부(310)의 중심 즉, 로드셀 가압부(300)의 중심부에 위치되며 작동 너트(20)에 의해 가압되어 작동 너트(20)의 가압력을 로드셀 가압부(300)로 균일하게 전달될 수 있도록 한다.

스프링 지지돌기부(320)는 스크류(10)보다 큰 직경을 가져 작동 너트(20)가 걸려 스크류(10)에서 빠지는 사고를 방지할 수 있다.

스프링부재(600)는 작동 너트(20)가 로드셀 가압부(300)에 직접 충돌되는 경우 발생되는 충격에 의한 파손을 방지함은 물론 안정적으로 로드셀 가압부(300)가 로드셀부(400)를 가압할 수 있도록 하중을 전달하는 역할을 한다.

작동 너트(20)가 로드셀 가압부(300)에 직접 충돌하여 급작스런 하중이 로드셀부(400)에 가해지는 경우 스크류(10) 효율을 측정하는 데 있어 로드셀부(400)에서 측정되는 하중값에 대한 신뢰성을 확보할 수 없는 경우가 발생될 수 있다.

이에 작동 너트(20)의 하향 이동으로 스프링부재(600)가 압축되면서 충격을 흡수하면서 작동 너트(20)의 가압력을 로드셀 가압부(300)로 전달하고, 로드셀 가압부(300)는 스프링부재(600)를 통재 전달받은 가압력을 통해 하강되어 로드셀부(400)를 가압하게 되어 로드셀부(400)에 가해지져 측정되는 하중값을 안정적이고 정확하게 확보할 수 있고 이로써 스크류(10)의 효율을 안정적이고 정확하게 계산하여 산출할 수 있게 된다.

그리고, 로드셀부(400)는 중심에 가압 안내돌기부(310)가 돌출되고, 로드셀 가압부(300)의 하부면에는 가압 안내돌기부(310)가 삽입되는 안내돌기 삽입부(213)가 위치된다.
가압 안내돌기부(310)는 안내돌기 삽입부(213) 내에 이동 가능하게 위치되어로드셀 가압부(300)의 수직 이동을 안내하거나, 안내돌기 삽입부(213)에 나사 결합되어 로드셀 가압부(300)의 하중을 로드셀부(400)로 전달할 수도 있다.

즉, 로드셀 가압부(300)는 작동 너트(20)에 의해 가압되어 하향 이동할 때 가압 안내돌기부(310)를 따라 수직방향으로 정확하게 이동되어 로드셀부(400)에 하중을 발생시키게 된다.

또는, 로드셀 가압부(300)는 작동 너트(20)에 의해 가압되어 하향 이동할 때 안내돌기 삽입부(213)에 나사 결합된 가압 안내돌기부(310)를 통해 하중을 로드셀부(400)로 전달할 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예에서 너트 이동 가이드부(500)의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)는 각각 제1가이드 패널(501), 제1가이드 패널(501) 내에 삽입되어 인출 가능하게 위치되는 제2가이드 패널(502), 제2가이드 패널(502)의 위치를 고정하는 패널 고정구를 포함하여 제2가이드 패널(502)이 인출되는 길이를 통해 크기가 조절될 수 있다.

패널 고정구는 제1가이드 패널(501)을 관통하여 체결되어 제2가이드 패널(502)을 가압하여 제2가이드 패널(502)의 위치를 고정하는 세트 스크류인 것을 일 예로 한다.

제2가이드 패널(502)은 제1가이드 패널(501)에서 인출되어 인출되는 길이 만큼 너트 가이드부 즉, 제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)의 크기를 크게 할 수 있고, 다시 제1가이드 패널(501) 내로 삽입됨으로써 너트 가이드부 즉, 제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)의 크기를 작게 조절할 수 있다.

제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드부재(520)의 크기는 제2가이드 패널(502)을 인출하거나 제1가이드 패널(501) 내로 삽입시켜 스크류 효율 측정 시험 시 사용되는 작동 너트(20)의 맞게 조절될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 4를 참고하면 본 발명에 따른 스크류(10)의 효율 측정 장치는 회전모터부(100)의 작동을 제어하고, 로드셀부(400)로부터 측정된 하중을 전달받아 스크류(10)의 효율을 계산하는 측정 제어부(700)를 더 포함할 수 있다.

측정 제어부(700)는 회전모터부(100)의 토크값 또는 스크류(10)의 리드값을 입력할 수 있는 입력부(710)를 포함하고, 계산된 스크류(10)의 효율을 출력하여 표시하는 디스플레이부(720)를 포함할 수 있다.

또한, 측정 제어부(700)에는 회전모터부(100)의 토크값이 기설정되어 있고, 회전모터부(100)의 작동을 제어하여 기설정된 토크값으로 회전시키는 모터 작동제어부를 포함할 수 있다.

측정 제어부(700)는 회전모터부(100)의 토크값(T)과 로드셀부(400)에 의해 측정된 하중값(F)를 통해 하기의 수학식 1로 스크류(10)의 효율(η)을 계산한다.

η : 스크류의 효율

L : 스크류의 리드(lead)

T : 회전모터부(100)의 토크값(stall 토크 / Nm)

F : 축력(로드셀로 측정된 하중값)

스크류(10)의 리드값과 회전모터부(100)의 토크값은 스크류(10)의 사양과 모터 사양에서 기설정된 값으로 측정 제어부(700)에 기저장될 수 있고, 작업자가 스크류(10)의 사양과 모터 사양으로 각각 입력부(710)를 통해 측정 제어부(700)로 입력할 수 있음을 밝혀둔다.

도 5는 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 장치의 작동예를 도시한 도면이고, 도 5를 참고하면 회전모터부(100)의 작동에 의해 스크류(10)가 회전하면 스크류(10)에 체결된 작동 너트(20)는 너트 이동 가이드부(500) 즉, 제1너트 가이드부재(510)와 제2너트 가이드를 따라 수직으로 하강하면서 스프링부재(600)를 압축하게 된다.

그리고, 스프링부재(600)는 압축되면서 작동 너트(20)의 하중을 로드셀 가압부(300)로 전달하고, 로드셀 가압부(300)는 압축되는 스프링부재(600)에 의해 작동 너트(20)의 하중을 전달받아 하강하여 로드셀부(400)를 가압하여 하중을 발생시키게 되고, 로드셀부(400)는 로드셀 가압부(300)를 통해 가압되는 하중을 측정하여 측정 제어부(700)를 통해 해당 스크류(10)의 효율을 측정하도록 한다.

로드셀부(400)는 스프링부재(600)를 통해 전달받는 가압력을 통해 하강되는 로드셀 가압부(300)에 의해 가압된 하중값을 측정 제어부(700)로 전달하여 이에 작동 너트(20)의 하향 이동으로 스프링부재(600)가 압축되면서 충격을 흡수하면서 작동 너트(20)의 가압력을 로드셀 가압부(300)로 전달하여 측정 제어부(700)에서 스크류(10)의 효율을 안정적이고 정확하게 계산하여 산출할 수 있게 한다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 방법의 일 실시예를 도시한 블럭도이고, 도 5 및 도 6을 참고하면 본 발명에 따른 스크류의 효율 측정 방법은 스크류(10)에 작동 너트(20)를 체결하는 스크류 준비단계(S100), 작동 너트(20)의 수직 이동을 안내하는 너트 이동 가이드부(500)의 크기를 해당 작동 너트(20)의 크기에 맞게 조절하여 작동 너트(20)의 양 측에 위치된 너트홈(21)에 너트 이동 가이드부(500)를 삽입시키는 너트 가이드 크기조절단계(S110), 스크류(10)를 회전모터부(100)로 회전시켜 작동 너트(20)를 너트 이동 가이드부(500)를 따라 하강 이동시켜 로드셀부(400)를 가압하는 로드셀 가압단계(S200), 로드셀부(400)에서 작동 너트(20)의 이동에 의한 하중을 측정하는 하중 측정단계(S300) 및 로드셀부(400)에서 측정된 하중으로 스크류(10)의 효율을 계산하는 스크류 효율 계산단계(S400)를 포함할 수 있다.

너트 가이드 크기조절단계(S110)는 해당 작동 너트(20)의 크기에 맞는 너트 이동 가이드부(500)로 교체하는 교체 과정을 통해 너트 이동 가이드부(500)의 크기를 조절하는 것을 일 예로 한다.

또한, 로드셀 가압단계(S200)는 스크류(10)의 회전으로 작동 너트(20)를 로드셀부(400)를 향해 이동시키는 과정, 작동 너트(20)의 이동으로 스프링부재(600)가 압축되는 과정, 스프링부재(600)가 압축되면서 로드셀 가압부(300)가 하강되어 로드셀부(400)를 가압하는 과정을 포함한다.

로드셀 가압단계(S200)는 작동 너트(20)가 직접 로드셀부(400)에 충돌되어 가압하지 않고 작동 너트(20)의 이동으로 스프링부재(600)가 압축되면서 작동 너트(20)의 하중을 로드셀 가압부(300)로 전달하고, 스프링부재(600)를 통해 작동 너트(20)의 하중을 전달받은 로드셀 가압부(300)가 하강되어 로드셀부(400)를 가압한다.

로드셀 가압단계(S200)는 작동 너트(20)의 하향 이동으로 스프링부재(600)가 압축되면서 충격을 흡수하면서 작동 너트(20)의 가압력을 로드셀 가압부(300)로 전달하고, 로드셀부(400)는 스프링부재(600)를 통재 전달받은 가압력을 통해 하강되는 로드셀 가압부(300)에 의한 하중값을 측정하여 스크류(10) 효율 측정 시 작동 너트(20)를 통해 최종적으로 발생되는 하중값을 안정적이고 정확하게 확보할 수 있고 이로써 스크류(10)의 효율을 안정적이고 정확하게 계산하여 산출할 수 있게 된다.

로드셀부(400)는 스프링부재(600)가 최대로 압축된 상태에서 로드셀 가압부(300)로 최대의 가압력을 전달받고 해당 가압력에 의한 최종 하중값을 확인하고, 스크류 효율 계산단계는 로드셀부(400)에서 최종 하중값을 하기의 수학식 2에 적용하여 스크류(10)의 효율(η)을 계산한다.

즉, 스크류 효율 계산단계(S400)는 하기의 수학식 2로 스크류(10)의 효율(η)을 계산한다.

η : 스크류의 효율

L : 스크류의 리드(lead)

T : 회전모터부(100)의 토크값(stall 토크 / Nm)

F : 축력(로드셀로 측정된 하중값)

본 발명은 모터의 회전력 즉, 토크에 의해 변환되는 스크류(10)의 직진력에 대한 효율을 정확하게 측정할 수 있다.

본 발명은 하나의 장치로 다양한 사이즈의 스크류(10)에 대한 효율을 측정할 수 있어 다양한 사이즈의 스크류(10)에 대한 효율을 간단하게 측정할 수 있고, 측정 시 편의성을 확보할 수 있다.

본 발명은 스크류(10)의 직진력에 대한 효율을 정확하게 측정하여 유도탄에서 요구되는 구동토크, 구동속도 등의 주요 성능을 만족시킬 수 있도록 주요 부품들을 설계하고 선정할 수 있도록 한다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

10 : 스크류 20 : 작동 너트
21 : 너트홈 100 : 회전모터부
200 : 본체 하우징부 200a : 승하강 안내 레일홈부
210 : 베이스 받침부 220 : 승하강 안내용 지지부
300 : 로드셀 가압부 310 : 스프링 삽입부
320 : 스프링 지지돌기부 400 : 로드셀부
500 : 너트 이동 가이드부 500a : 볼트 결합부
501 : 제1가이드 패널 502 : 제2가이드 패널
510 : 제1너트 가이드부재 520 : 제2너트 가이드부재
600 : 스프링부재 700 : 측정 제어부
710 : 입력부 720 : 디스플레이부

Claims

스크류를 회전시키는 회전모터부;
상기 회전모터부가 상부에 위치되고 내부에 상기 회전모터부에 의해 회전되는 스크류와 상기 스크류에 나사 결합된 작동 너트가 위치되는 본체 하우징부;
상기 본체 하우징부 내에 위치되며 상기 작동 너트에 의해 가압되는 로드셀 가압부;
상기 본체 하우징부의 하부에서 상기 로드셀 가압부의 하부에 위치되어 상기 로드셀 가압부로 가압되는 하중을 측정하는 로드셀부; 및
상기 로드셀 가압부의 상부에 위치되어 상기 작동 너트의 직선 이동을 안내하는 너트 이동 가이드부를 포함하고,
상기 너트 이동 가이드부는 크기 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 작동 너트는 양 측면에 너트홈이 위치되고, 상기 너트 이동 가이드부는 상기 로드셀 가압부의 상부에 세워져 위치되고 상기 너트홈에 각각 삽입되는 제1너트 가이드부재와 제2너트 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1너트 가이드부재와 상기 제2너트 가이드부재는 본체 하우징부의 내측면에 각각 분리 가능하게 장착되거나 상기 로드셀 가압부 상에 분리 가능하게 장착되어 상기 작동 너트의 크기에 맞는 사이즈로 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1너트 가이드부재와 상기 제2너트 가이드부재의 하부에는 각각 상기 로드셀 가압부의 상면에 볼트 체결로 결합되는 볼트 결합부가 돌출되게 위치되는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 본체 하우징부의 내측면에는 상기 제1너트 가이드부재와 상기 제2너트 가이드부재 중 적어도 어느 하나가 삽입되며 상기 로드셀 가압부의 상, 하 이동을 안내하는 승하강 안내 레일홈부가 세로로 위치되는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1너트 가이드부재와 상기 제2너트 가이드부재는,
제1가이드 패널;
상기 제1가이드 패널 내에 삽입되어 인출 가능하게 위치되는 제2가이드 패널; 및
상기 제2가이드 패널의 위치를 고정하는 패널 고정구를 포함하여,
상기 제2가이드 패널이 인출되는 길이를 통해 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 로드셀 가압부 상에 위치되어 상기 작동 너트를 탄성 지지하는 스프링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 스프링부재는 상기 작동 너트의 하강에 의해 압축되면서 상기 로드셀 가압부에 상기 작동 너트에 의한 가압력을 전달하고,
상기 로드셀 가압부는 상기 스프링부재를 통재 전달받은 가압력을 통해 하강되어 상기 로드셀부를 가압하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 로드셀 가압부의 중심부에는 상기 스프링부재의 하부 측 일부분이 삽입되는 스프링 삽입부가 위치되고,
상기 스프링부재는 상기 스프링 삽입부에 삽입되어 상기 로드셀 가압부 상에 돌출되게 위치되는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 스프링부재는 상기 스크류의 회전에 의해 하강되는 상기 작동 너트에 의해 압축되는 코일 스프링이고,
상기 스프링 삽입부의 바닥에는 상기 스프링부재의 위치를 지지하는 스프링 지지돌기부가 위치되는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 스프링 지지돌기부는 상기 스크류보다 큰 직경을 가져 상기 작동 너트가 스크류에서 분리되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 로드셀부는 중심에 가압 안내돌기부가 돌출되고, 상기 로드셀 가압부의 하부면에는 상기 가압 안내돌기부가 이동 가능하게 삽입되어 상기 로드셀 가압부의 수직 이동을 안내하는 안내돌기 삽입부가 위치되는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 로드셀부는 중심에 가압 안내돌기부가 돌출되고, 상기 로드셀 가압부의 하부면에는 상기 가압 안내돌기부가 삽입되는 안내돌기 삽입부가 위치되고,
상기 가압 안내돌기부는 상기 안내돌기 삽입부에 나사 결합되어 상기 로드셀 가압부의 하중을 상기 로드셀부로 전달하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 회전모터부의 작동을 제어하고, 상기 로드셀부로부터 측정된 하중을 전달받아 스크류의 효율을 계산하는 측정 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 측정 제어부는 상기 회전모터부의 토크값(T)과 상기 로드셀부에 의해 측정된 하중값(F)를 통해 수학식
로 스크류의 효율을 계산하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 장치.
(η : 스크류의 효율, L : 스크류의 리드(lead), T : 회전모터부의 토크값(stall 토크 / Nm), F : 축력(로드셀로 측정된 하중값))
스크류에 작동 너트를 체결하는 스크류 준비단계;
상기 작동 너트의 수직 이동을 안내하는 너트 이동 가이드부의 크기를 해당 상기 작동 너트의 크기에 맞게 조절하여 상기 작동 너트의 양 측에 위치된 너트홈에 너트 이동 가이드부를 삽입시키는 너트 가이드 크기조절단계;
상기 스크류를 회전모터부로 회전시켜 상기 작동 너트를 상기 너트 이동 가이드부를 따라 하강 이동시켜 로드셀부를 가압하는 로드셀 가압단계;
상기 로드셀부에서 작동 너트의 이동에 의한 하중을 측정하는 하중 측정단계; 및 상기 로드셀부에서 측정된 하중으로 스크류의 효율을 계산하는 스크류 효율 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 너트 가이드 크기조절단계는 해당 작동 너트의 크기에 맞는 너트 이동 가이드부로 교체하는 교체 과정을 통해 상기 너트 이동 가이드부의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 로드셀 가압단계는 상기 스크류의 회전으로 상기 작동 너트를 로드셀부를 향해 이동시키는 과정;
상기 작동 너트의 이동으로 스프링부재가 압축되는 과정; 및
상기 스프링부재가 압축되면서 상기 작동 너트의 하중을 로드셀 가압부로 전달하고 상기 로드셀 가압부가 하강되어 상기 로드셀부를 가압하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 스크류 효율 계산단계는,
상기 회전모터부의 토크값(T)과 로드셀부에 의해 측정된 하중값(F)를 통해 수학식
로 스크류의 효율을 계산하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 방법.
(η : 스크류의 효율, L : 스크류의 리드(lead), T : 회전모터부(100)의 토크값(stall 토크 / Nm), F : 축력(로드셀로 측정된 하중값))
청구항 19에 있어서,
상기 로드셀 가압단계는 작동 너트의 하강에 의해 스프링부재가 최대로 압축된 상태에서 로드셀 가압부로 최대의 가압력을 상기 스프링부재를 통해 전달받고 해당 가압력에 의한 최종 하중값을 로드셀부에서 확인하며,
상기 스크류 효율 계산단계는 상기 로드셀 가압단계에서 확인된 최종 하중값을 상기 수학식에 적용하여 스크류의 효율(η)을 계산하는 것을 특징으로 하는 스크류의 효율 측정 방법.