KR102398937B1 - 토크 측정 장치 - Google Patents

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KR102398937B1
KR102398937B1 KR1020200161218A KR20200161218A KR102398937B1 KR 102398937 B1 KR102398937 B1 KR 102398937B1 KR 1020200161218 A KR1020200161218 A KR 1020200161218A KR 20200161218 A KR20200161218 A KR 20200161218A KR 102398937 B1 KR102398937 B1 KR 102398937B1
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이재민
김규달
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에이치에스디엔진 주식회사
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Abstract

토크 측정 장치가 개시된다. 본 실시 예에 따른 토크 측정 장치는 고출력으로 토크가 발생되는 토크 발생부에 대해 정확한 토크를 측정할 수 있는 토크 측정 장치를 제공한다.

Description

토크 측정 장치{Torque measuring device}
본 발명은 고출력의 토크를 정확하게 측정하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 토크 측정 장치에 관한 것이다.
오늘날 자동차, 항공기, 선박, 잠수함, 다리, 철골건축물 등 고성능, 고정밀, 고부가가치의 제품과 구조물들의 제조 생산시 필요한 부재간의 접합에 사용하는 볼트체결에 있어서 토크의 중요성은 점점 높아져가고 있다.
고품질, 안정성, 가격, 디자인, A/S 등 고객을 만족시키지 못하면 경쟁에서 뒤떨어지게 된다. 이는 제품의 생산과 제조에 있어서 한 개의 볼트 체결도 소홀히 할 수 없다.
볼트는 체결(tightening) 요소로서, 자동차, 항공기 등의 각종 기계, 전기전자 장치, 건축 및 토목 등에서 일반 생활용품에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 볼트를 이용한 체결 작업의 중요성에 대해 간과하고 있던 것이 현실이었다, 일 예로 자동차는 총 부품 중 절반 이상이 체결불량으로 구성되어 있으며, 자동차 부품 리콜의 약 80%에 체결 불량이 포함 되었다고 한다. 이와 같이 제품의안전성, 제품 품질 등에 지대한 영향을 미치고 있는 체결 작업은 제조물 책임법(Product Law)의 도입으로 그 중요성은 더 커지게 되었다.
또한, 체결 불량을 예방하여 제품의 안전성, 제품 품질을 만족시키기 위해서는, 설계부터 제조, 품질관리, A/S까지 일관된 체계의 구축이 필요하다. 특히, 제품의 안전성 확보와 제품 품질 향상을 통해 세계적 경쟁력을 갖추려면 계량 측정 기술, 설계 기술 및 생산 기술 분야를 포함한 여러 분야의 기술이 집약되어 ISO와 같은 국제적인 공인 기준에 맞는 생산 및 품질 관리 체계를 구축하여야 한다.
최근의 기술동향은 크게 변화하고 있다. 보다 작게, 가볍게, 그리고 내구성이 우수한 제품 개발을 목표로 설계, 생산, 판매되고 있어, 보다 더 정밀한 체결을, 즉 제품의 종류와 용도에 따라서, 인가되어야 할 토크의 범위가 다양해 졌다. 이에 대응하기 위해서는 특정 볼트에 인가되어야 할 토크값을 미리 설정하고, 그 설정된 토크값을 볼트에 인가할 수 있도록 한 토크인가공구가 널리 사용된다. 예컨대, 토크 렌치, 전동드라이버 등은 특정 볼트에 인가되어야 할 토크값을 미리 설정해 두고, 작업자는 특정 볼트의 체결 작업에 사용되는 특정의 토크 렌치 또는 특정의 전동드라이버를 이용하여 체결 작업을 수행한다.
특정한 토크값으로 작업할 수 있도록 설정된 토크인가공구를 이용하여 지속적으로 작업할 때, 작업자는 토크인가공구에 설정된 토크값이 제대로 볼트에 인가되고 있는지 확인이 필요하나 현재 까지는 이에 대해 정확히 확인하기 어려운 문제점이 유발되었다.
대한민국공개특허 제10-2013-0046278호
본 발명의 실시 예들은 고출력의 토크가 발생되는 토크 렌치에 대한 정확한 토크를 측정할 수 있는 토크 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 실시 예에 의한 토크 측정 장치는 베이스 플레이트(100); 성능 검증을 위해 구비된 토크 발생부(2)와 결합되어 토크를 감지하기 위해 상기 베이스 플레이트(100)에 설치된 토크 감지부(200); 상기 토크 발생부(2)가 상기 토크 감지부(200)에 결합된 상태로 토크가 인가되는 동안 회전을 방지하기 위해 상기 베이스 플레이트(100)에 설치된 지지부(300); 및 상기 토크 감지부(200)에서 감지된 토크가 표시되는 표시부(400)를 포함한다.
상기 베이스 플레이트(100)에는 상기 베이스 플레이트(100)의 상면에 안착되는 지그부(50)가 구비되고, 상기 지그부(50)에는 상기 토크 감지부(200)가 결합되도록 형성된 제1 삽입부(52); 상기 제1 삽입부(52)를 기준으로 대칭되게 위치된 제2 삽입부(54)를 포함한다.
상기 제1 삽입부(52)에는 모서리 위치에서 외측을 향해 라운드 진 라운드 부(52a)가 형성된다.
상기 베이스 플레이트(100)에는 상기 제2 삽입부(54)와 마주보며 대응되는 위치에 형성된 제3 삽입부(102); 상기 지지부(300)가 삽입되도록 상기 베이스 플레이트(100)의 외측에서 내측을 향해 소정의 간격을 갖고 일 방향으로 개구된 제4 삽입부(104)가 형성된다.
상기 토크 감지부(200)는 상기 제1 삽입부(52)와 대응되는 형태로 이루어져 삽입되도록 소정의 길이로 연장된 제1 바디부(210); 상기 제1 바디부(210)가 상기 제1 삽입부(52)에 삽입된 후에 상기 지그부(50)의 상면에 걸림 접촉되는 걸림부(220); 상기 걸림부(220)의 상측을 향해 소정의 길이로 연장된 제2 바디부(230); 상기 제2 바디부(230)의 단부에 다각 형태로 형성되고, 상기 토크 발생부(2)와 결합되는 헤드부(240)를 포함한다.
상기 걸림부(220)에는 상기 제 2 삽입부(54)와 마주보는 위치에 개구된 제5 삽입부(222)가 형성된다.
상기 제2 바디부(230)에는 상기 토크 발생부(2)에 의해 가해지는 토크를 감지하기 위한 스트레인 게이지(202)가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 지지부(300)는 상기 제4 삽입부(104)에 삽입되도록 상기 제4 삽입부(104)의 단면 형태와 대응되는 형태로 형성된 한 쌍의 지지 레그(310); 상기 한 쌍의 지지 레그(310)의 상측을 향해 소정의 길이로 연장된 한 쌍의 연장부(320); 상기 한 쌍의 연장부(320)에 삽입되어 서로 간에 연결된 상태를 유지하고, 상기 지지부(300)에 대한 강도 보강을 위해 구비된 보강체(330)를 포함한다.
본 발명의 실시 예들은 높은 토크가 출력는 토크 렌치에 대한 정확한 토크를 측정할 수 있어 측정 데이터에 대한 신뢰도가 향상된다.
본 실시 예들은 토크 렌치에서 높은 토크가 발생될 때 회전되는 현상을 안정적으로 방지할 수 있어 정확한 토크 측정이 이루어진다.
도 1 내지 도 2는 본 실시 예에 의한 토크 측정 장치를 도시한 사시도,
도 3은 본 실시 에 의한 베이스 플레이트를 도시한 사시도.
도 4는 본 실시 예에 의한 지그부의 평면도.
도 5는 본 실시 예에 의한 토크 감지부를 도시한 사시도.
도 6은 본 실시 예에 의한 지지부를 도시한 사시도.
본 실시 예에 의한 토크 측정 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 의한 토크 측정 장치는 후술할 토크 발생부(2)에서 발생되는 토크를 검증하기 위해 사용되는 장비로써, 정밀한 토크 제어가 요구되는 부품에 정확한 토크를 인가할 때 사용되는 토크 발생부(2)에 대한 성능 검증 및 신뢰도 있는 토크 데이터를 측정 및 획득하기 위해 사용된다.
상기 토크 발생부(2)는 일 예로 고출력 토크렌치가 사용되나 특정 토크가 발생되는 다른 장비에 적용하여 사용하는 것도 가능할 수 있다.
이를 위해 본 실시 예는 베이스 플레이트(100)와, 성능 검증을 위해 구비된 토크 발생부(2)와 결합되어 토크를 감지하기 위해 상기 베이스 플레이트(100)에 설치된 토크 감지부(200)와, 상기 토크 발생부(2)가 상기 토크 감지부(200)에 결합된 상태로 토크가 인가되는 동안 회전을 방지하기 위해 상기 베이스 플레이트(100)에 설치된 지지부(300) 및 상기 토크 감지부(200)에서 감지된 토크가 표시되는 표시부(400)를 포함한다.
상기 베이스 플레이트(100)에는 상기 베이스 플레이트(100)의 상면에 안착되는 지그부(50)가 구비되고, 상기 지그부(50)에는 상기 토크 감지부(200)가 결합되도록 형성된 제1 삽입부(52)와, 상기 제1 삽입부(52)를 기준으로 도면 기준으로 상하 대칭된 위치에 위치된 제2 삽입부(54)를 포함한다.
지그부(50)는 제1 볼트(20)를 통해 매개로 베이스 플레이트(100)에 고정되는데, 일 예로 상기 제1 볼트(20)가 상기 제2 삽입부(54)를 경유하여 제3 삽입부(102)에 나사 결합 방식으로 고정된다.
상기 제1 볼트(20)에는 토크 발생부(2)의 하면과 면접촉되어 상기 토크 발생부(2)가 일 방향으로 토크가 가해질 때 하면을 지지하기 위한 너트가 삽입되어 축 방향 높이가 조절될 수 있다. 이를 통해 상기 토크 발생부(2)는 토크 측정이 이루어지는 동안 하면이 지지될 수 있어 안정적인 회전과 토크 측정을 동시에 도모할 수 있다.
지그부(50)는 제1 삽입부(52)를 기준으로 상측과 하측에 각각 2개씩 개구된 제2 삽입부(54)가 형성되고, 제2 삽입부(54)는 후술할 걸림부(220)에 형성된 제5 삽입부(222)와 축 방향에서 일치되어 제2 볼트(21)를 통해 서로 간에 고정되며 이에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 지그부(50)는 직육면체 형태로 형성되어 상기 토크 감지부(200)가 결합되는 공간을 제공하는 제1 삽입부(52)가 도면 기준으로 중앙에 형성된다.
상기 제1 삽입부(52)는 일 예로 사각 기둥 형태로 형성되나 다른 형태로 변경되는 것도 가능할 수 있으며 도면에 도시된 형태로 한정하지 않는다.
상기 제1 삽입부(52)는 모서리 위치에서 외측을 향해 라운드 진 라운드 부(52a)가 형성된다. 상기 라운드 부(52a)는 상기 토크 감지부(200)가 토크 발생부(2)에 의해 하중이 가해질 때 모서리 위치에서의 변형을 방지하기 위해 형성된다.
상기 라운드 부(52a)는 도면에 도시된 크기 또는 방향으로 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
상기 제2 삽입부(54)는 상기 토크 감지부(200)가 안정적인 결합을 위해 형성되며 도면에 도시된 크기 및 위치로 반드시 한정하지 않고 변경될 수 있으며 후술할 토크 감지부(200)를 설명하면서 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 토크 감지부(200)는 상기 제1 삽입부(52)와 대응되는 형태로 이루어져 삽입되도록 소정의 길이로 연장된 제1 바디부(210)와, 상기 제1 바디부(210)가 상기 제1 삽입부(52)에 삽입된 후에 상기 베이스 플레이트(100)의 상면에 걸림 접촉되는 걸림부(220)와, 상기 걸림부(220)의 상측을 향해 소정의 길이로 연장된 제2 바디부(230)와, 상기 제2 바디부(230)의 단부에 다각 형태로 형성되고, 상기 토크 발생부(2)와 결합되는 헤드부(240)를 포함한다.
상기 제1 바디부(210)는 지그부(50)에 형성된 제1 삽입부(52)에 삽입되는 부분으로 상기 제1 삽입부(52)와 대응되는 사각 기둥 형태로 형성되어 있어 서로 간에 밀착되게 결합된다.
상기 제1 바디부(210)는 제1 삽입부(52)와 대응되는 크기 및 길이로 형성되므로 서로 간에 결합될 때 결합력이 향상된다. 이 경우 토크 발생부(2)에서 발생된 고출력의 토크가 상기 제1 바디부(210)에 전달되는 경우에도 안정적으로 지지될 수 있어 정확한 토크 측정이 이루어진다.
상기 걸림부(220)는 상기 제1 바디부(210)가 제1 삽입부(52)에 삽입된 이후에 지그부(50)의 상면과 면접촉된 상태가 유지된다. 상기 걸림부(220)에는 상기 제2 삽입부(54)와 마주보는 위치에 개구된 제5 삽입부(222)가 형성된다.
상기 토크 감지부(200)는 제2 볼트(21)가 상기 제5 삽입부(222)를 경유하여 제2 삽입부(54)에 결합됨으로써 상기 지그부(50)에 설치된다.
상기 제5 삽입부(222)에는 상기 지그부(50)에 고정되기 위해 제2 볼트(21)가 복수 개 삽입되므로 상기 감지부(200)를 지그부(50)에 안정적으로 고정 시킬 수 있다.
상기 제2 삽입부(54)는 베이스 플레이트(100)에 개구되어 있는 제3 삽입부(102)에 상기 제1 볼트(20)가 삽입될 경우 지그부(50)를 안정적으로 베이스 플레이트(100)에 안정적으로 고정시킬 수 있다.
따라서 상기 토크 감지부(200)는 토크 발생부(2)에 의해 고출력의 토크가 가해지는 조건에서도 베이스 플레이트(100)에 안정적으로 결합된 상태가 유지될 수 있어 정확한 토크 측정이 가능해진다.
상기 제2 바디부(230)는 걸림부(220)의 상측을 향해 도면에 도시된 길이로 연장되고 단부에 헤드부(240)가 형성된다. 상기 헤드부(240)는 도면에 도시된 형태 또는 다른 형태로 변경 가능하며 특별히 특정 형태로 한정하지 않는다.
상기 헤드부(240)는 토크 발생부(2)에 직접적으로 결합되는 구성으로 다각 형태로 형성되어 결합력과 토크 전달력을 일정하게 유지하는데 유리할 수 있다.
상기 제2 바디부(230)에는 상기 토크 발생부(2)에 의해 가해지는 토크를 감지하기 위한 스트레인 게이지(202)가 설치되고, 상기 스트레인 게이지(202)를 통해 토크 발생부(2)의 토크 변화를 감지할 수 있다.
상기 지지부(300)가 삽입되도록 상기 베이스 플레이트(100)의 외측에서 내측을 향해 소정의 간격을 갖고 일 방향으로 개구된 제4 삽입부(104)가 형성된다.
상기 제4 삽입부(104)는 베이스 플레이트(100)의 외측에서 도면에 도시된 길이로 연장 형성되되, 다양한 토크 발생부(2)의 사양에 따라 상기 지지부(300)의 위치 이동이 보다 용이해지도록 소정의 길이로 연장된다.
이 경우 지지부(300)는 토크 발생부(2)의 사양에 따라 제4 삽입부(104)에서 최적의 위치로 위치 이동이 손쉽게 이루어질 수 있어 토크 발생부(2)에 대한 정확한 토크 측정이 가능해 진다.
상기 지지부(300)는 상기 제4 삽입부(104)에 삽입되도록 상기 제4 삽입부(104)의 단면 형태와 대응되는 형태로 형성된 한 쌍의 지지 레그(310)와, 상기 한 쌍의 지지 레그(310)의 상측을 향해 소정의 길이로 연장된 한 쌍의 연장부(320)와, 상기 한 쌍의 연장부(320)에 삽입되어 서로 간에 연결된 상태를 유지하고, 상기 지지부(300)에 대한 강도 보강을 위해 구비된 보강체(330)를 포함한다.
지지부(300)는 토크 발생부(2)가 헤드부(240)로 고출력의 토크를 가하는 도중에 회전으로 인한 측정 오류를 사전에 방지하기 위해 구비된다.
상기 지지부(300)는 상기 지지 레그(310)가 상기 제4 삽입부(104)에 밀착되게 결합되며, 보다 안정적인 결합 상태가 유지되도록 상기 제4 삽입부(104)의 단면 형태와 동일하게 형성된다.
일 예로 본 실시 예에 의한 제4 삽입부(104)는 ㅗ 자 형의 단면으로 형성되어 있어 상기 지지 레그(310) 또한 제4 삽입부(104)와 대응되게 구성된다.
상기 제4 삽입부(104)는 서로 간에 이격된 한 쌍으로 배치되어 있고, 상기 지지 레그(310) 또한 제4 삽입부(104)와 동일하게 한 쌍으로 구성되어 상기 제4 삽입부(104)에 각각 결합된다.
상기 연장부(320)는 원기둥 형태로 형성되며, 보강체(330)가 외측에 삽입된다. 상기 보강체(330)는 상기 지지부(300)에 대한 안정적인 지지를 위해 강성이 높은 재질이 사용되며 이격된 한 쌍의 연장부(320)를 서로 간에 연결하는 연결부(332)가 형성되어 있어 하중이 지지 분산된다.
따라서 본 실시 예는 토크 발생부(2)에 의해 높은 토크가 지지부(300)에 가해지는 경우에도 이를 안정적으로 지지할 수 있어 정확한 토크 측정이 가능해 진다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
50 : 지그부
52, 54 : 제1,2 삽입부
100 : 베이스 플레이트
102, 104 : 제1,2 삽입부
200 : 토크 감지부
300 : 지지부
310 : 지지 레그
320 : 연장부
330 : 보강체
400 : 표시부

Claims (8)

  1. 베이스 플레이트(100);
    성능 검증을 위해 구비된 토크 발생부(2)와 결합되어 토크를 감지하기 위해 상기 베이스 플레이트(100)에 설치된 토크 감지부(200);
    상기 토크 발생부(2)가 상기 토크 감지부(200)에 결합된 상태로 토크가 인가되는 동안 회전을 방지하기 위해 상기 베이스 플레이트(100)에 설치된 지지부(300); 및
    상기 토크 감지부(200)에서 감지된 토크가 표시되는 표시부(400)를 포함하되,
    상기 베이스 플레이트(100)에는 상기 베이스 플레이트(100)의 상면에 안착되는 지그부(50)가 구비되고,
    상기 지그부(50)에는 상기 토크 감지부(200)가 결합되도록 형성된 제1 삽입부(52)와, 상기 제1 삽입부(52)를 기준으로 대칭되게 위치된 제2 삽입부(54)를 포함하는 토크 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 삽입부(52)에는 모서리 위치에서 외측을 향해 라운드 진 라운드 부(52a)가 형성된 토크 측정 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(100)에는 상기 제2 삽입부(54)와 마주보며 대응되는 위치에 형성된 제3 삽입부(102);
    상기 지지부(300)가 삽입되도록 상기 베이스 플레이트(100)의 외측에서 내측을 향해 소정의 간격을 갖고 일 방향으로 개구된 제4 삽입부(104)가 형성된 토크 측정 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 토크 감지부(200)는 상기 제1 삽입부(52)와 대응되는 형태로 이루어져 삽입되도록 소정의 길이로 연장된 제1 바디부(210);
    상기 제1 바디부(210)가 상기 제1 삽입부(52)에 삽입된 후에 상기 지그부(50)의 상면에 걸림 접촉되는 걸림부(220);
    상기 걸림부(220)의 상측을 향해 소정의 길이로 연장된 제2 바디부(230);
    상기 제2 바디부(230)의 단부에 다각 형태로 형성되고, 상기 토크 발생부(2)와 결합되는 헤드부(240)를 포함하는 토크 측정 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 걸림부(220)에는 상기 제2 삽입부(54)와 마주보는 위치에 개구된 제5 삽입부(222)가 형성된 토크 측정 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 바디부(230)에는 상기 토크 발생부(2)에 의해 가해지는 토크를 감지하기 위한 스트레인 게이지(202)가 설치된 것을 특징으로 하는 토크 측정 장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 지지부(300)는 상기 제4 삽입부(104)에 삽입되도록 상기 제4 삽입부(104)의 단면 형태와 대응되는 형태로 형성된 한 쌍의 지지 레그(310);
    상기 한 쌍의 지지 레그(310)의 상측을 향해 소정의 길이로 연장된 한 쌍의 연장부(320);
    상기 한 쌍의 연장부(320)에 삽입되어 서로 간에 연결된 상태를 유지하고, 상기 지지부(300)에 대한 강도 보강을 위해 구비된 보강체(330)를 포함하는 토크 측정 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130046278A (ko) 2011-10-27 2013-05-07 한국전력공사 자동 렌치용 토크 조정 제어 장치 및 자동 렌치
CN211626781U (zh) * 2020-01-14 2020-10-02 龙铁纵横（北京）轨道交通科技股份有限公司 一种便携式扭矩校验系统

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