KR102298830B1 - 전자식 토크 렌치 - Google Patents

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    • B25B23/1425—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters by electrical means

Abstract

본 발명은, 래칫을 포함하는 헤드부, 일측이 헤드부의 일측에 연결되는 로드, 래칫에 작용하는 토크를 측정할 수 있도록 구성되는 토크 센서, 로드의 타측에 구비되며, 입력부, 디스플레이부 및 제어부를 포함하여 구성되는 바디부 및 로드 또는 헤드부에 연결되는 연장부를 인식할 수 있도록 구성되는 인식부를 포함하며, 입력부는 사용자가 목표 토크값을 설정할 수 있도록 구성되며, 제어부는, 인식부로부터 인식된 연장부의 종류에 따라 파라미터 값을 갱신하고, 파라미터 값을 근거로 사용자가 파지하여 힘을 가하는 작용점에서 목표 토크값을 발생시키기 위한 필요힘을 계산하며, 토크 센서로부터 측정된 현재 토크 값 및 파라미터 값을 근거로 사용자가 파지하여 힘을 가하는 작용점에서 작용힘을 계산하며, 필요힘 및 작용힘을 디스플레이부에 표시할 수 있도록 구성되는 전자식 토크 렌치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전자식 토크 렌치는 로드에 연결되는 연장부의 종류에 따라 작용점에서 필요한 힘을 연산하여 표시할 수 있어 직관적으로 확보할 수 있어 체결작업의 정확도 및 시간효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전자식 토크 렌치{Electrical Torque Wrench}
본 발명은 전자식 토크 렌치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 사용자가 목표로 하는 토크값을 발생시키기 위한 힘을 나타낼 수 있는 전자식 토크 렌치에 관한 것이다.
자동차나 항공기와 같은 제품 또는 다양한 구조물에 볼트와 너트와 같은 회전식 체결구가 사용되고 있으며, 체결시 적절한 체결 강도 및 내구성을 확보할 수 있도록 적절한 토크(Torque)로 체결하는 것이 중요하다. 최근 토크 센서가 구비된 아날로그 방식의 토크 렌치 또는 디지털 방식의 토크 렌치가 개발되어 실제 현장에서 사용되고 있으며, 사용자가 적절한 토크를 체결구에 작용하고 있는지 여부에 대한 판단 기준을 제시하고 있다. 이러한 토크 렌치에 대하여 대한민국 등록특허 제0868524 호(2008.11. 12. 공고)가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 토크 렌치는 로드에 연장부를 체결하여 사용하는 경우 실제 사용자가 로드에 작용하는 물리량은 힘이며, 렌치를 이용하여 체결시 동일한 토크를 발휘하기 위한 힘의 양이 작용점의 거리에 따라 달라지게 되므로 적정 토크만을 제시하는 것은 직관적으로 사용자가 작용해야 하는 힘을 결정하는데 어려운 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제0868524 호(2008.11. 12. 공고)
본 발명은 종래의 토크 렌치에서 사용자가 작용힘을 직관적으로 결정하기에 어려움이 있는 문제점을 해결하기 위한 전자식 토크 렌치를 제공하는 것에 그목적이 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 래칫을 포함하는 헤드부, 일측이 헤드부의 일측에 연결되는 로드, 래칫에 작용하는 토크를 측정할 수 있도록 구성되는 토크 센서, 로드의 타측에 구비되며, 입력부, 디스플레이부 및 제어부를 포함하여 구성되는 바디부 및 로드 또는 헤드부에 연결되는 연장부를 인식할 수 있도록 구성되는 인식부를 포함하며, 입력부는 사용자가 목표 토크값을 설정할 수 있도록 구성되며, 제어부는, 인식부로부터 인식된 연장부의 종류에 따라 파라미터 값을 갱신하고, 파라미터 값을 근거로 사용자가 파지하여 힘을 가하는 작용점에서 목표 토크값을 발생시키기 위한 필요힘을 계산하며, 토크 센서로부터 측정된 현재 토크 값 및 파라미터 값을 근거로 사용자가 파지하여 힘을 가하는 작용점에서 작용힘을 계산하며, 필요힘 및 작용힘을 디스플레이부에 표시할 수 있도록 구성되는 전자식 토크 렌치가 제공될 수 있다.
제어부는 연장부의 종류에 따른 파라미터 값을 포함하는 데이터 테이블을 포함하며, 인식부로 인식된 값에 따라 데이터 테이블로부터 파라미터 값을 선택하여 필요힘 및 작용힘을 연산하도록 구성될 수 있다.
한편, 로드의 타측 단부에는 연장부와 길이방향으로 연결될 수 있도록 구성된 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 인식부는 연결부에 구비될 수 있다.
또한, 인식부는 연결부에 인접하여 구비되며, 연장부는 연결부와 연결부분과 인접한 위치에 구비되는 인식자를 포함하며, 인식부는 인식자와 전자기적 상호작용으로 발생된 전자기적 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
한편, 인식부는 인식자와 비 접촉식으로 전자기적 상호작용이 발생되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 전자식 토크 렌치는 로드에 연결되는 연장부의 종류에 따라 작용점에서 필요한 힘을 연산하여 표시할 수 있어 직관적으로 확보할 수 있어 체결작업의 정확도 및 시간효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치의 구성요소를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치와 연장부 킷의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치의 연결부를 나타낸 부분도이다.
도 5는 본 발명에 따른 헤드부 및 연장부를 나타낸 부분사시도이다.
도 6은 목표 토크값에 의한 필요힘을 표시한 예가 나타난 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 토크 렌치에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술 분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)의 구성요소를 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)는 입력부(510), 토크 센서(400), 인식부(610) 및 디스플레이부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.
입력부(510)는 사용자로부터 특정 명령을 입력받을 수 있도록 구성되며, 사용자의 조작에 따라 목표 토크값의 변경, 연장부(10)의 종류, 표시 레이아웃의 변경 등을 수행하도록 구성될 수 있다.
토크 센서(400)는 전자식 토크 렌치(1)를 사용함에 따라 헤드부(100)의 래칫(110)에 작용하는 토크를 측정할 수 있도록 구성된다.
인식부(610)는 전자식 토크 렌치(1)와 연결되는 연장부(10)의 종류를 인식할 수 있도록 구성된다. 인식부(610)는 연장부(10)에 구비되어 있는 연장구와 상호작용하여 연장부(10)의 종류를 인식할 수 있도록 구성된다.
디스플레이부(530)는 사용자가 시각적으로 인식할 수 있는 정보를 제공할 수 있도록 구성된다. 디스플레이부(530)는 전면을 향하여 화면이 구비되며, 목표 토크값, 현재 토크값, 작용점(P)에서의 목표힘과 현재 작용점(P)에서 사용자가 인가하고 있는 작용힘을 표시할 수 있도록 구성될 수 있다.
제어부(520)는 입력부(510), 인식부(610) 및 토크 센서(400)로부터 수신된 신호를 근거로 현재 토크 값, 작용점(P)에서의 필요힘 및 작용힘을 연산하고 연산결과에 따라 디스플레이부(530)에서 표시하기 위한 신호를 생성할 수 있다.
제어부(520)는 메모리를 포함하여 구성되며, 인식부(610)로부터 수신된 신호에 따라 현재 연결되어 있는 연결부(300)에 관한 정보를 로딩하고 필요힘 및 작용힘을 계산할 수 있도록 구성된다. 구체적으로 메모리에는 데이터 테이블이 구비되며, 데이터 테이블에는 각각의 연장부(10)의 종류에 따른, 즉 연장부(10)의 길이에 따른 파라미터 값을 포함할 수 있다. 제어부(520)는 인식부(610)에 의해 특정 신호가 수신되면, 해당 신호에 대응되는 파라미터 값을 갱신하여 필요힘과 적용힘을 연산할 수 있도록 구성된다.
따라서 현재 연결되어 사용하고 있는 연장부(10)의 종류, 특히 길이에 따라 달라지는 작용힘을 자동으로 계산하여 표시할 수 있으므로 사용자가 연장부(10)의 선택에 따른 작용힘의 선택을 고민하지 않더라도 직관적으로 인식할 수 있게 된다.
한편, 표시되지는 않았으나, 전자식 토크 렌치(1)에 전기 에너지를 공급하기 위한 전원부가 구비될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)의 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)와 연장부(10) 킷의 예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 전자식 토크 렌치(1)는 연장되어 사용될 수 있는 연장부(10) 킷과 함께 사용될 수 있다. 연장부(10) 킷은 필요에 따라 다양한 길이로 구성되며, 각각의 길이에 따라 구별되는 연장부(10)에는 서로 다른 인식자(620)가 구비될 수 있다. 연장부(10)는 토크 렌치(1)의 길이방향으로 연결될 수 있는 연장부(10)와 렌치의 보스부에 연결될 수 있는 어댑터 연장부(10)(Adapter Extansion)로 구분될 수 있다. 각각의 연장부(10)에는 연장부(10)의 종류에 따른 고유의 인식자(620)가 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)의 일 예로서, 헤드부(100), 로드(200), 바디부(500) 및 연장부(10)를 포함하는 전사식 토크 렌치(1)가 구비될 수 있다.
헤드부(100)는 내측에 일 방향으로 선택되어 회전할 수 있도록 구성된 래칫(110)(ratchet)이 구비될 수 있으며, 토크 렌치(1)의 길이방향과 수직한 방향으로 소정길이로 돌출되는 보스부가 구비될 수 있다.
로드(200)는 일단이 헤드부(100)의 일측과 연결되며, 소정길이로 연장되도록 구성된다. 로드(200)의 내측에는 래칫(110)에 작용하는 토크를 측정할 수 있도록 구성되는 토크 센서(400)가 구비될 수 있다. 다만, 토크 센서(400)는 종래의 다양한 구성으로 구비될 수 있으므로 그 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.
바디부(500)는 로드(200)의 일측에 구비되며, 사용자에 의해 특정 입력값을 수받고 연산하며, 디스플레이할 수 있도록 구성될 수 있다.
바디부(500)는 하우징(540), 디스플레이부(530), 입력부(510), 제어부(520) 및 인식부(610)를 포함하여 구성될 수 있다. 하우징(540)은 로드(200)의 일측을 감싸는 형태로 구성되며, 내측에 제어부(520)와 입력부(510)와 같은 전기적 구성요소를 수용할 수 있도록 구성될 수 있다. 바디부(500)의 일측에는 디스플레이부(530) 및 입력부(510)가 구비되어 사용자가 입력 및 현재 상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 구성될 수 있다. 인식부(610)는 바디부(500) 중 연장부(10)가 연결되는 부분을 바라볼 수 있는 위치에 구비될 수 있다. 인식부(610)는 연장부(10)가 로드(200)에 연결된 경우 로드(200)에 구비된 인식자(620)를 전자기적으로 인식할 수 있도록 구성될 수 있다. 제어부(520)는 하우징(540)의 내측에 구비되며, 연산 및 디스플레이의 표시되는 내용을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)의 연결부(300)를 나타낸 부분도이다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 연장부(10)는 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)와 길이방향으로 연결되도록 구성될 수 있다. 전자식 토크 렌치(1) 중 로드(200)의 단부는 연장부(10)와 끼움결합이 이루어질 수 있도록 연결부(300)가 구비될 수 있다. 연결부(300)는 연장부(10)의 내측으로 삽입되도록 구성될 수 있다.
도 4(b)에 도시된 바와 같이 연장부(10)의 인식자(620)와 바디부(500)의 인식부(610)는 연장부(10)가 로드(200)와 결합되는 경우 인식부(610)와 인식자(620)가 서로 인접하여 배치되도록 구성된다. 구체적으로 인식자(620)는 연장부(10) 중 로드(200)와 연결되는 부분에 고리형태로 구비될 수 있다. 따라서 로드(200)와 연장부(10)의 결합각도에 영향을 받지 않고 인식부(610)가 인식자(620)를 인식할 수 있게 된다. 인식부(610)와 인식자(620)는 서로 비접촉식으로 서로 영향을 미치도록 구성될 수 있다. 일 예로서, 인식자(620)는 마그네틱으로 구성되고, 인식부(610)는 마그네틱의 세기를 측정할 수 있는 마그네틱 센서로 구성될 수 있다. 각각의 연장부(10)에 구비되는 인식자(620)는 서로 다른 세기의 마그네틱이 구비되어 로드(200)와 체결시 센서로부터 발생되는 신호를 근거로 제어부(520)에서 연장부(10)의 종류를 선택할 수 있게 된다. 다른 예로서, 인식자(620)는 연장부(10)의 일측에 내장되어 있는 코일로 구성될 수 있으며, 제어부(520)에서는 전자기 유도에 의해 전자기적인 특성의 변화를 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 이와같이 구성된 경우 비접촉식으로 구성되더라도 인식자(620)를 인식할 수 있게 된다. 한편, 도시되지는 않았으나, 인식부(610)는 로드(200)의 연결부(300)에 구비되어 연장부(10)가 연결되는 경우 전자기적 상호작용으로 인식자(620)를 인식할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 헤드부(100) 및 연장부(10)를 나타낸 부분사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)의 헤드부(100)에는 인식부(610)가 구비될 수 있다. 또한 어댑터 연장부(10) 중 래칫(110)의 보스부에 연결되는 연결부(300)측에 인식자(620)가 구비될 수 있다. 따라서 로드(200)와 연장부(10)의 연결시와 마찬가지로 인식부(610)가 인식자(620)와의 상호 작용으로 특정신호를 발생 또는 신호가 변경되면 제어부(520)에서 이를 수신하여 연장부(10)의 종류를 선택하도록 구성될 수 있다.
한편 도 4 및 도 5에는 도시되지 않았으나, 헤드부(100) 및 로드(200)에 구비되어 있는 인식부(610)와 제어부(520)를 연결하기 위한 와이어가 로드(200)의 내부에 별도로 구비될 수 있다.
도 6은 목표 토크 값에 의한 필요힘을 표시한 예가 나타난 도면이다. 도 6에는 전자식 토크 렌치(1)의 기능을 설명하기 위하여 연장부(10)가 체결된 모습(도 6(a))과 연장부(10) 없이 전자식 토크 렌치(1) 만을 사용하는 경우(도 6(b))의 모습이 도시되어 있다.
도 6(a)와 도 6(b)는 동일한 목표 토크값(30Nm)을 설정해 놓은 상태이며, 동일한 목표 토크값이라도 작용점(P)의 길이가 달라지는 경우 작업자가 발휘하는 힘이 달라지게 된다. 단순한 예를 들기 위하여 래칫(110)의 중심과 로드(200)의 끝단과의 거리 및 연장부(10)의 길이는 동일하게 설정하여 동일한 토크를 발생시키기 위한 작용점(P)에서의 힘이 2배인 경우를 예를들어 설명하도록 한다.
제어부(520)는 현재 연결되어 있는 연장부(10)의 종류에 따라 파라미터를 갱신하고 파라미터 값과 목표 토크값을 근거로 작업자가 파지하여 힘을 가하는 작용점(P)에서 필요한 필요힘을 계산하여 표시하게 된다. 또한 작업자가 힘을 가하는 경우 토크 센서(400)로 부터 측정되는 토크값과 파라미터 값을 근거로 현재 작용점(P)에서 가해지는 작용힘을 연산하여 표시할수 있도록 구성된다. 따라서 작업자는 필요힘과 작용힘을 직관적으로 비교할수 있으며, 작용점(P)에서 발위하는 작업자의 힘(force)을 조절할 수 있게 된다. 한편, 작용점(P)은 로드(200)의 손잡이 부분의 중심거리, 연장부(10) 중 빈번하게 파지하는 부분을 기준으로 설정될 수 있다. 이와 같이 구성된 경우 작업자가 파지 위치를 변경하는 경우에도 결국 목표 토크값과 현재 토크 값을 기준으로 필요힘 및 작용힘을 계산하므로 필요힘 및 작용힘의 오차가 발생하더라도 사용자는 현재보다 더 작용힘을 증가시켜야 하는지, 감소시켜야 하는지 직관적으로 판단할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 토크 렌치(1)는 로드(200)에 연결되는 연장부(10)의 종류에 따라 작용점(P)에서 필요한 힘을 연산하여 표시할 수 있어 직관적으로 확보할 수 있어 체결작업의 정확도 및 시간효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
1: 전자식 토크 렌치
10: 연장부
100: 헤드부
110: 래칫
200: 로드
300: 연결부
400: 토크 센서
500: 바디부
510: 입력부
520: 제어부
530: 디스플레이부
540: 하우징
610: 인식부
620: 인식자
P: 작용점

Claims (6)

  1. 래칫을 포함하는 헤드부;
    일측이 상기 헤드부의 일측에 연결되는 로드;
    상기 래칫에 작용하는 토크를 측정할 수 있도록 구성되는 토크 센서;
    상기 로드의 타측에 구비되며, 입력부, 디스플레이부 및 제어부를 포함하여 구성되는 바디부; 및
    상기 로드 또는 상기 헤드부에 연결되는 연장부를 인식할 수 있도록 구성되는 인식부를 포함하며,
    상기 입력부는 사용자가 목표 토크값을 설정할 수 있도록 구성되며,
    상기 제어부는,
    상기 인식부로부터 인식된 연장부의 종류에 따라 파라미터 값을 갱신하고,
    상기 파라미터 값을 근거로 상기 사용자가 파지하여 힘을 가하는 작용점에서 상기 목표 토크값을 발생시키기 위한 필요힘을 계산하며,
    상기 토크 센서로부터 측정된 현재 토크 값 및 상기 파라미터 값을 근거로 상기 사용자가 파지하여 힘을 가하는 작용점에서 작용힘을 계산하며,
    상기 필요힘 및 상기 작용힘을 상기 디스플레이부에 표시할 수 있도록 구성되는 전자식 토크 렌치.
    상기 로드의 타측 단부에는 상기 연장부와 길이방향으로 연결될 수 있도록 구성된 연결부를 더 포함하며,
    상기 인식부는 상기 연결부에 인접하여 구비되며,
    상기 연장부는 상기 연결부와 연결부분과 인접한 위치에 구비되는 인식자를 포함하며,
    상기 인식부는 상기 인식자와 전자기적 상호작용으로 발생된 전자기적 신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 토크 렌치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연장부의 종류에 따른 파라미터 값을 포함하는 데이터 테이블을 포함하며,
    상기 인식부로 인식된 값에 따라 상기 데이터 테이블로부터 상기 파라미터 값을 선택하여 상기 필요힘 및 상기 작용힘을 연산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 토크 렌치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 인식부는 상기 연결부에 구비되는 것을 특징으로 하는 전자식 토크 렌치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 인식부는 상기 인식자와 비 접촉식으로 전자기적 상호작용이 발생되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 토크 렌치.
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