KR102612187B1 - 스크류 장치, 구동토크발생 수단, 스크류 시스템 및 토크 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크류 파트너에 토크를 적용 및/또는 전달하고 구동토크발생 수단과 상호 작용하기 위한 스크류 장치에 관한 것으로서, 스크류 파트너에 분리 가능하게 연결될 수 있는 출력부와 구동 토크가 수동 또는 기계적으로 적용될 수 있는 구동부를 가지는 평평한 출력 수단(6), 평평한 출력 수단(6)에 의해 구동될 수 있는 출력 기어휠(8), 토크를 시작하기 위한 구동토크발생 수단에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위한 기계식 인터페이스(46), 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 출력 기어휠-한정 토크 곡선 및/또는 실제 출력 토크 값으로 측정하기 위한 출력 기어휠-한정 효율 곡선을 포함하는 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 디자인된 보상 유닛(30), 및 보상 데이터를 구동토크발생 수단에 전송하도록 디자인된 데이터 인터페이스(36)를 포함한다.

Description

스크류 장치, 구동토크발생 수단, 스크류 시스템 및 토크 제어 방법

본 발명은 스크류 파트너(screw partner)에 토크(torque)를 가하기 위한 스크류 장치(screwing device)에 관한 것이다. 추가적으로, 본 발명은 토크를 발생시키기 위한 구동토크발생 수단(drive torque generating means)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 스크류 장치 및 구동토크발생 수단을 포함하는 스크류 시스템(screwing system)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 스크류 시스템의 구동 모터를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 추가적으로, 본 발명은 방법을 수행하기 위한 스크류 시스템의 용도에 관한 것이다.

실제로, 특히 산업용 스크류 기술에서, 소위 기어식오프셋헤드(geared offset heads)라고 지칭되는 스크류 장치가 공지되어 있으며 특히 특정 공간 설치 조건(particular spatial installation conditions)으로 인해 스크류 파트너(즉, 예컨대, 본 발명의 범위 내에서 토크가 적용되는 스크류)가 도달하기 어려운 스크류 작업 및 조립 작업에 사용된다. 기어식오프셋헤드는 일반적으로 평평한 하우징에 수용되고 일반적으로 일측 단부에 제공되는 구동부(drive)와 타측 단부에 제공되고 스크류 파트너가 바람직하게는 분리 가능한 방식으로, 부착될 수 있는 출력부(output)를 가지는 기어유닛이다. 기어식오프셋헤드 하우징(geared offset head housing)에서의 기어는 서로 맞물리는 기어휠의 조립체로 보통 구성되어 구동부에서 출력부까지 토크 전달을 구현하고, 기어휠의 조립체는 예컨대, 구동부 및 출력부 사이에서 1:1 전달을 구현한다(이것은 대응하는 외부 톱니 시스템(external tooth system)을 가지는 기어휠로 보통 구현됨); 그러나, 상기 공통 및 일반 기술의 다른 변형 및 수정이 가능하며 적용 분야에 따라 공지된다.

출력부의 측면에서, 기어식오프셋헤드에는 적어도 하나의 인접한 기어휠에 의해 지지되고 인접한 기어휠과 맞물릴 수 있는 출력 기어휠(output gearwheel)을 가진다. 출력 기어휠은 토크를 스크류 파트너에 전달하는데 사용된다. 이와 관련하여, 스크류 파트너가 축방향으로만 출력 기어휠에 삽입될 수 있는 폐쇄형 디자인의 기어식오프셋헤드 사이에서 차이가 만들어져야 하며, 출력 기어휠에는 예컨대, 육각 소켓(hexagon socket)과, 스크류 파트너가 출력 기어휠의 회전축과 관련하여 반경 방향으로 출력 기어휠과 추가적으로 맞물릴 수 있는 개방형 디자인의 기어식오프셋헤드가 제공된다.

개방형 디자인의 출력 기어휠은 닫혀 있지 않지만, 반경 방향으로 육각 소켓에 스크류 파트너를 수용할 수 있도록 원주(circumference)에 리세스(recess)를 가진다. 각각의 회전 상태에서 출력 기어휠에 대한 적절한 지지를 제공하기 위해, 출력 기어휠은 적어도 2개의 인접한 기어휠 또는 지지 기어휠(support gearwheel)과 일시적으로 맞물리므로, 2개의 지지 기어휠 중 적어도 하나에 의해 출력 기어휠이 구동된다. 360°의 전체 회전 동안, 출력 기어휠은 출력 기어휠이 적어도 2개의 추가적인 기어휠 또는 지지 기어휠과 맞물리는 적어도 하나의 전체 지지 상태(full support phase)를 지나고 출력 기어휠이 전체 지지 상태에서 보다 더 적은 수의 기어휠 또는 지지 기어휠과 맞물리는 적어도 하나의 부분 지지 상태(partial support phase)를 지난다. 출력 기어휠은 일반적으로 전체 지지 상태에서 2개의 지지 기어휠과 맞물리고 부분 지지 상태에서 하나의 지지 기어휠과 맞물린다. 부분 지지 상태에서, 출력 기어휠의 리세스는 현재 출력 기어휠과 맞물리지 않는 지지 기어휠(support gearwheel)을 마주한다.

폐쇄형 디자인과 관련하여, 하나의 인접한 기어휠은 일반적으로 지지 및 토크 전달을 위해 충분하며, 따라서 폐쇄형 디자인의 출력 기어휠은 전체 360°회전 동안 하나의 전체 지지 상태만 지난다.

전술한 스크류 장치는 토크를 발생시키고 스크류 장치와 상호 작용하도록 구성될 수 있는 구동토크발생 수단과 결합하여 주로 사용된다. 예컨대, 구동토크발생 수단은 휴대용 도구(handheld tool) 또는 배턴(baton) 또는 배턴 각도 스크류드라이버(baton angle screwdriver)일 수 있다. 이러한 구동토크발생 수단은 산업 분야(industrial context)에서 주로 사용되며 특히 스크류 파트너가 도달하기 어려운 특정 공간 설치 조건에서 만족스러운 조립을 달성하기 위해 스크류 장치와 결합하여 사용된다.

스크류 장치 및 구동토크발생 수단의 조합은 스크류 시스템으로 요약될 수 있으며, 2개의 부품들은 특정 제조업체에 관계없이 서로 결합될 수 있다. 예컨대, 구동토크발생 수단을 판매하지 않는 스크류 장치의 제조업체가 알려져 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

구동토크발생 수단, 특히 구동토크발생 수단을 가지는 스크류 시스템은 필요에 따라 구동모터(drive motor) 및 구동모터용 제어기(controller) 또는 제어 유닛(control unit)을 포함한다. 상기 컨트롤 유닛은 예컨대, 도구가 토크 제어 또는 (회전) 속도 제어로 둘 다 작동되는지를 결정한다. 예컨대, 속도 제어에서는 유지되어야 할 회전 속도가 정의되고 스위치-오프 토크(switch-off torque)가 결정된다. 그리고나서, 제어기는 그에 따라 구동모터가 출력하는 토크를 재조정한다. 그러나, 이러한 분야(context)는 구동식 스크류 장치(driven screwing device)의 부정확성(inaccuracies), 성능 저하(sluggishness) 및 효율성 손실(efficiency losses)을 무시한다. 전체적인 효율성은 알려져 있지만, 전체적인 효율성에 대한 스크류 장치의 영향은 알려져 있지 않다.

적어도 하나의 인접한 지지 기어휠의 맞물림은, 작업 오류(working error), 런-아웃(run-out), 기어링 오류(gearing error)(예컨대, 톱니 플랭크에 대한 손상), 윤활(lubrication), 표면 마감(surface finish) 및/또는 접촉 톱니 플랭크 사이의 마찰 상태(state of friction)가 스크류 장치의 효율성에 부정적인 영향을 미치며 따라서 스크류 장치가 개방형 또는 폐쇄형 디자인인지에 관계없이, 스크류 시스템의 효율성에 부정적인 영향을 미치는 결과를 가진다. 상기 영향이 클수록 효율성이 더 다양하다. 가변성은 효율 곡선이 고조파 효율 곡선(harmonic efficiency curve)에 비해 상당한 스파이크(spikes)를 나타낸다는 것을 의미한다.

추가적으로, 기어식오프셋헤드의 측정 가능한 성능 저하(sluggishness)는 개방형 기어식오프셋헤드의 디자인으로 인해 다양한 메시형 지지 기어휠(meshed support gearwheels) 수의 상태(phases)에서 기인한다. 이것은 모터가 발생하고 있는 성능 저하에 대해 보상하려는 시도때문에 구동토크발생 수단의 모터의 작동 거동(operating behavior)에 강한 변동을 초래한다. 속도 제어로 작동할 때(속도가 정의되고 모터가 토크를 재조정함), 예컨대, 모터는 출력된 토크를 변경하여 속도 요구량을 충족하려고 한다. 이러한 불균일성 및 비고조파 토크 곡선(inharmonic torque curve)의 영향은 전체 지지 상태의 효율성에 비해 부분 지지 상태에 대한 스크류 시스템의 효율성이 낮다는 것이다. 요약하자면, 개방형 기어식오프셋헤드의 디자인이 폐쇄형 기어식오프셋헤드의 디자인과 비교할 때 더 낮은 효율성을 야기한다.

추가적으로, 출력 기어휠이 회전하는 동안 강한 토크 변화는 스위치-오프 토크가 정의될 경우, 모터의 출력 토크가 스위치-오프 토크를 통과할 수 있고 따라서모터가 스위치 오프할 수 있다는 효과가 있다. 그러나, 스위치 오프(switching off)는 원하는 대로, 조여진 스크류 파트너에 의한 것이 아니라 효율을 저하시키는 전술한 기어식오프셋헤드의 영향으로 인해 발생할 수 있다. 따라서, 모터가 조기에 스위치 오프하기 때문에 원하는 조임 토크(tightening torque)에 도달할 때까지 스크류 연결이 조여지지 않을 수 있다. 최악의 경우, 사용자는 원하는 방식으로 스크류 파트너가 조여졌다는 것을 가정하는 데, 이것은 스크류 파트너의 갑작스런 분리에 의해 발생하는 손상 및/또는 상당한 안전 위험을 초래할 수 있다.

스크류 연결부의 원하는 한계 토크에 도달하기 전에 구동모터가 스위치 오프되는 결과로 인해, 토크 곡선의 불균일성은 토크 곡선의 개별 이상값(outliers)이 정의된 스위치-오프 한계를 초과할 수 있다는 영향을 미친다. 즉, 스크류 장치 및 특히 개방형 기어식오프셋헤드에서, 조임 토크가 실제로 스크류 파트너에 전달되는지 불명확하지만, 스위치-오프 한계를 잠시 지나면(brief passing) 모터가 스위치 오프되도록 영향을 미치는 데, 이것은 정의되지 않은 방식으로 조여지는 스크류 연결을 초래한다.

따라서, 세가지 양태(스크류 장치, 구동토크발생 수단 및 스크류 시스템) 각각의 공통 문제에 대한 해결책을 위한 특별한 기술적 요구가 있다.

세가지 양태(스크류 장치, 구동토크발생 수단 및 스크류 시스템)가 모두 가지는 문제는 효율을 저하시키는 영향이 모터 거동(motor behavior)과 지속적인 작동 거동(constant operating behavior)에 직접적인 영향을 미치고 따라서, 스크류 파트너의 정의된 조임이 방해를 받거나 불가능하다는 사실에서 볼 수 있다. 특히 개방형 기어식오프셋헤드가 사용될 때, 부분 지지 상태에 의해 발생되는 출력된 토크에 의한 스위치-오프 토크를 잠시 지나면(brief passing) 모터가 조기에 스위치 오프를 초래할 수 있으며 따라서 정의되지 않은 방식으로 조여지거나 불완전한 스크류 연결을 초래할 수 있다.

그러나, 고품질 스크류 연결에 대한 수립은 특히 산업 분야에서 품질 보증의 이유로 자주 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 특히 스크류 장치의 디자인과 관련하여 고품질 스크류 연결을 보장하는 스크류 장치, 구동토크발생 수단, 스크류 시스템, 방법 및 용도를 제안하는 것이다. 또한, 스크류 연결은 정의된 한계 토크에 도달할 때까지 조일 수 있도록 구현되어야 한다.

상기 목적은 특허 청구항 1의 특징을 가지는 스크류 장치, 특허 청구항 3의 특징을 가지는 구동토크발생 수단, 특허 청구항 7의 특징을 가지는 스크류 시스템, 특허 청구항 10의 특징을 가지는 구동 모터를 제어하기 위한 방법 및 특허 청구항 16의 특징을 가지는 용도에 의해 달성된다.

본 발명은 출력 기어휠의 전체 360°회전에 대한 효율성(efficiency) 및/또는 성능 저하(sluggishness)을 악화시키는 설명된 영향이 주기적인 방식으로 발생한다는 실현에 기초한다. 부분 지지 상태 동안 중요한 영향은 특히 개방형 디자인의 기어식오프셋헤드에서 발생한다. 따라서, 출력 기어휠의 각도 위치와 영향이 저하되는 결과가 어느 정도의 효율성이 사용 가능한지 명확해졌다. 일정한 작동 거동을 보장하기 위해 및/또는 스위치-오프 토크와 같은, 정의된 한계 값에 조기 도달에 의한 구동모터의 스위치 오프를 피하기 위해, 구동모터에 의해 출력되는 실제 출력 토크 값의 조작 또는 보상이 제공된다. 이러한 목적을 위해, 예컨대, 출력 기어휠의 전체 360°회전 및/또는 전체 지지 상태 또는 부분 지지 상태를 거쳐 형성되는 토크 곡선(torque curve) 및/또는 효율 곡선(efficiency curve)을 포함할 수 있는 보상 데이터가 사용된다. 따라서, 토크 거동(torque behavior) 또는 스크류 장치의 효율성에 대한 정보는 사용될 수 있다.

예컨대, 출력 기어휠에 한정된(specific) 보상 파일(compensation file) 또는 토크 곡선 또는 더 정확하게는, 그 값은 적합한 테스트 스탠드(test stand)에서 스크류 장치의 초기 측정에 의해 구현될 수 있다. 성능 저하(sluggishness)의 시간 및/또는 회전 각도에 대한 정보가 있을 경우, 실제 출력 토크 값은 조작될 수 있거나 출력 토크 값이 잠재적으로 초과하는 검출된 실제 출력 토크의 피크(peak)가 보정될 수 있다. 이제 성능 저하가 발생하는 시간 및/또는 회전 각도가 알려져 있으므로, 출력 기어휠 및/또는 토크 피크(torque peak)에서 일부에 의해 발생되는 토크 피크는 구동 모터에 의해 출력된 실제 출력 토크 값에서 차감될 수 있다.

예컨대, 출력 기어휠에 한정된 트크 곡선은 출력 기어휠의 전체 360°회전 또는 적어도 각도 범위(angle range) 또는 부분 지지 상태와 관련된 데이터 또는 값을 포함할 수 있다.

따라서, 몇가지 장점은 사용 가능하다. 우선, 효율성이 상당히 향상될 수 있다. 추가적으로, 적어도 하나의 보상 파일과의 비교는 토크 피크가 출력 기어휠 또는 스크류 연결에 의해 발생되는지 나타낸다. 보상된 토크 값이 스위치-오프 토크와 같은 한계 값을 초과하는 경우, 조임 스크류 연결이 제공되는 것으로 가정한다. 이것은 본 발명이 출력 기어휠로 인해 발생하는 토크 증가만을 보상하기 때문이다; 스크류 연결로 인해 한계 값에 도달하게 될 경우, 모터는 알려진 방법으로 스위치 오프될 수 있다.

본 발명에 따른 이러한 아이디어는 청구항 1에 따른 스크류 장치, 청구항 3에 따른 구동토크발생 수단, 청구항 7에 따른 스크류 시스템에서 구현되고, 청구항 10에 따른 방법 및 청구항 16에 따른 용도에 의해 구현된다.

전술한 문제점을 해결하기 위해, 스크류 파트너에 토크를 적용 및/또는 전달하고 구동토크발생 수단과 상호 작용하기 위한 스크류 장치가 제안되는데, 스크류 장치는 분리 가능한 방식으로 스크류 파트너에 연결될 수 있는 출력부와 구동 토크가 수동 또는 기계적으로 적용될 수 있는 구동부를 가지는 기어식오프셋헤드 수단을 포함하고, 기어식오프셋헤드 수단에 의해 구동될 수 있는 출력 기어휠, 토크를 도입하기 위해 구동토크발생 수단에 선택적인 직접 또는 간접 연결(selective direct or indirect connection)을 위한 기계식 인터페이스, 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성되되, 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 상기 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 및/또는 실제 출력 토크 값에 대해 상기 데이터를 오프셋하기 위한 상기 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 포함하는 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성된 보상 유닛, 및 보상 데이터를 구동토크발생 수단에 전송하도록 구성된 데이터 인터페이스를 포함한다.

예컨대, 스크류 장치는 개방형 디자인을 가질 수 있다. 전체 회전 동안, 이러한 디자인의 기어휠은 적어도 2개의 다른 기어휠과 맞물리는 적어도 하나의 전체 지지 상태를 지나고 전체 지지 상태에서 보다 더 적은 수의 기어휠과 맞물리는 적어도 하나의 부분 지지 상태를 지난다. 그러나, 스크류 장치는 또한 폐쇄형 디자인을 가질 수 있다. 또한, 스크류 장치는 앵글 헤드(angle head)일 수 있다. 앵글 헤드는 힘 편향 기어(force deflection gear)에 의해 토크를 전달하기 위해 구동토크발생 수단 및 기어오프셋 헤드 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 본 발명은 앵글 헤드에서 구현될 수 있고, 예컨대, 앵글 헤드에서, 기어식오프셋헤드 수단은 또한 토크를 전달하기 위한 기어휠 또는 콘 기어휠(cone gearwheels)로 언급될 수 있고, 출력 기어휠(output gearwheel)은 앵글 헤드로부터 기어식오프셋헤드로 토크를 전달하는 기어휠로 언급될 수 있다.

스크류 장치는 공지된 방식으로 다양하고 적절한 구동토크발생 수단에 연결될 수 있고 데이터 인터페이스에 의해 구동토크발생 수단에 제공하기 위해 적어도 하나의 보상 파일이 저장되어 있다. 본 발명에 따라 사용되는 "오프셋"은 기본적인 산술 연산(arithmetic operations)의 사용을 직접 언급하는 것이 아니라 오히려 컴퓨터화된 처리(computerized processing)를 의미한다.

본 발명에 따른 스크류 장치의 바람직한 실시예에서, 실제 출력 토크 값을 검출하기 위한 적어도 하나의 토크검출 수단(torque detection means)이 제공된다. 일반적으로, 스크류 장치 및 특히, 기어식오프셋헤드는 자체 토크검출 수단을 포함하지 않는다. 스크류 장치의 토크검출 수단은 토크 센서(torque sensor)일 수 있다. 스크류 장치는 스크류 연결을 수립하기 위해 구동토크발생 수단과 결합하여 사용되며 구동토크발생 수단은 일반적으로 자체 토크검출 수단을 포함하기 때문에, 원칙적으로 토크검출 수단은 스크류 장치에서 생략될 수 있다. 그러나, 이러한 토크검출 수단은 스크류 장치 자체에서 토크를 검출하는 선택사항을 제공하고, 따라서 상기 데이터는 출력 기어휠에서 이용 가능한 실제 토크에 대한 정확한 정보(precise information) 또는 적어도 그 명확한 표시(clear indication)를 제공한다.

추가적으로, 토크를 발생시키고 스크류 장치와 상호 작용하기 위한 구동토크발생 수단이 본 발명에 따라 제안되고, 구동토크발생 수단은 구동 모터, 토크를 도입하기 위해 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위한 기계식 인터페이스(mechanical interface), 실제 출력 토크 값을 검출하기 위한 토크검출 수단, 및 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성되되, 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 상기 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 및/또는 실제 출력 토크 값에 대해 상기 데이터를 오프셋하기 위한 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 포함하는 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성된 보상 유닛을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 아이디어는 구동토크발생 수단에서 구현될 수 있다. 토크검출 수단에 의해 토크를 검출함으로써, 보상 데이터와의 비교에 의해 출력 기어휠의 위치는 언제나 검출될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 보상은 적어도 부분 지지 상태에서 구현될 수 있다. 예컨대, 토크검출 수단은 토크 센서 또는 모터 인코더(motor encoder)일 수 있다.

구동토크발생 수단은 공지된 방식으로 다양하고 적합한 스크류 장치에 연결될 수 있고 연결된 스크류 장치의 보상 데이터를 저장할 수 있다. 데이터 인터페이스는 반드시 필요한 것은 아니다. 본 발명에 따른 구동토크발생 수단의 다른 바람직한 실시예에서, 보상 데이터를 전송하도록 구성된 데이터 인터페이스가 제공된다. 예컨대, 데이터는 따라서 구동토크발생 수단과 이에 연결된 스크류 장치 사이에서 교환될 수 있다. 예컨대, 단일 구동토크발생 수단이 본 발명에 따른 방식으로 구동토크발생 수단에 연결될 수 있는 다른 스크류 장치의 각 토크에 대해 본 발명에 따른 보상을 실행할 수 있다는 것이 고려될 수 있다. 따라서, 하나의 구동토크발생 수단은 다른 스크류 장치에 사용될 수 있다. 예컨대, 데이터는 무선 도는 유선 방식으로 전송될 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 스크류장치식별 수단(screwing device identification means)이 제공될 수 있다. 이러한 수단은 구동토크발생 수단에 연결된 스크류 장치의 고유한 식별(unique identification)을 위한 적절한 도구이다. 예컨대, 구동토크발생 수단에 대한 수동 입력을 통해 또는 스크류 장치가 연결될 때 자동으로 식별이 발생할 수 있다. 바람직하게는, 스크류 장치는 데이터 인터페이스에 의해 구동토크발생 수단에 자체 식별을 전송할 수 있다. 식별이 검출될 때 각 식별은 검색(retrieved) 및 적용할 수 있는 한정된 보상 파일(specific compensation file)을 지정할 수 있다. 예컨대, 보상 유닛은 본 발명에 따른 방식으로 대응하는 다른 스크류 장치와 상호 작용하기 위해 복수의 출력 기어휠-한정 토크 곡선(output gearwheel-specific torque curves) 또는 효율 곡선(efficiency curves)을 저장할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 스크류 장치 또는 구동토크발생 수단은 출력 기어휠의 위치 각도를 결정하기 위한 각도결정 수단을 가진다. 이러한 각도결정 수단은 예컨대, 360°시스템에서 출력 기어휠의 위치 또는 그 위치 각도의 정확한 검출을 고려하고, 따라서 출력 기어휠이 있는 상태의 결정을 고려한다. 추가적으로, 스크류 장치의 식별, 특히 그 전달 비율(transmission ratio)의 식별은 이러한 경우에 유리할 수 있다. 또한, 제로 위치(0°) 또는 각도 간격(angular distance)은 결정될 수 있기 때문에 초기에 표시할 필요가 없다.

또한, 스크류 시스템이 제안되는 데, 스크류 시스템은 분리 가능한 방식으로 스크류 파트너에 연결될 수 있는 출력부와 구동 토크가 수동 또는 기계적으로 적용될 수 있는 구동부를 가지는 기어식오프셋헤드 수단, 기어식오프셋헤드 수단에 의해 구동될 수 있는 출력 기어휠, 토크를 도입하기 위해 구동토크발생 수단에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위한 기계식 인터페이스를 포함하는 스크류 장치와, 구동부의 측면 상의 기어식오프셋헤드 수단에 연결되고 그리고 구동 모터, 토크를 도입하기 위해 스크류 장치에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위한 기계식 인터페이스, 실제 출력 토크 값을 검출하기 위한 토크검출 수단, 및 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성되되, 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 및/또는 실제 출력 토크 값에 대해 상기 데이터를 오프셋하기 위한 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 포함하는 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성된 보상 유닛을 포함하는 구동토크발생 수단을 적어도 포함한다.

스크류 시스템은 휴대용 스크류 시스템으로 디자인될 수 있고, 이러한 경우에 바람직하게는 작업자가 한 손으로 파지할 수 있는 중량을 가진다. 스크류 시스템은 중량 측면에서 법적인 요건을 준수한다. 대안적으로, 고정 시스템(stationary system)으로 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 스크류 시스템의 바람직한 실시예에 따르면, 스크류 시스템은 보상 데이터를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 데이터 인터페이스를 포함한다. 이러한 데이터 인터페이스에 의해, 데이터는 스크류 장치와 구동토크발생 수단 사이 또는 스크류 시스템과 외부 데이터 저장소(external data storage) 사이에서 전송될 수 있다. 이것은 유지보수 작업(maintenance work)이 보상 데이터에서 수행될 수 있거나 보상 데이터가 적용될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 스크류 시스템의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 스크류 시스템은 출력 기어휠의 위치 각도를 결정하기 위한 각도결정 수단(angle determination means)을 포함한다.

본 발명에 따르면, 스크류 시스템, 바람직하게는, 청구항 7에 따른 스크류 시스템의 구동 모터를 제어하기 위한 방법이 제안되고, 방법은 적어도 다음 단계를 포함한다:

- 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 및/또는 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 보상 유닛에 저장하는 단계,

- 토크검출 수단에 의해 구동 모터에 의해 출력된 실제 출력 토크 값을 검출하는 단계,

- 보상된 출력 토크 값을 발생하기 위해 적어도 하나의 보상 파일에 대해 실제 출력 토크 값을 오프셋하는 단계, 및

- 보상 유닛에 의해 보상된 출력 토크 값을 구동 모터의 제어 유닛에 출력하는 단계를 포함한다.

따라서, 방법은 본 발명의 아이디어를 구현한다. 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선과 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선은 보상 데이터이다. 본 발명에 따른 방법은 본질적으로 상기의 장점을 가지며, 이에 의해 참조된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 오프셋 단계는, 바람직하게는 적어도 하나의 부분 지지 상태에 대해서만 보상 파일과 실제 출력 토크 값의 비교 및/또는 감산 및/또는 추가 단계를 포함하고, 및/또는 적어도 하나의 부분 지지 상태에 대해서만 실제 출력 토크 값의 평활화 단계를 포함한다. 따라서, 스크류 장치에 의해 야기되는 토크 증가는 존재하지 않는 것으로 간주되도록 조작될 수 있다. 예컨대, 제어 및/또는 조정 프로세스를 위해 구성될 수 있는 제어 유닛은 보상된 출력 토크의 출력값을 수신하여 이를 처리하고 작동 모드(속도 제어 또는 토크 제어)에 따라 공지된 방식으로 처리한다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 따르면, 방법은 다음 단계를 포함한다:

- 각도결정 수단에 의해 출력 기어휠의 위치 각도를 결정하는 단계, 및

- 보상 유닛에 의해 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 위치 각도를 사용하는 단계를 포함한다.

이러한 실시예에서, 출력 기어휠의 위치 각도는 보다 정확한 보상을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 개방형 스크류 장치에서, 상기 각도는 출력 기어휠이 전체 지지 상태 또는 부분 지지 상태에 있는 회전 상태를 결정하는데 사용될 수 있다. 위치 각도는 360°시스템에서 표시될 수 있다. 2개의 지지 기어휠에 의해 지지되는 출력 기어휠과 관련하여, 제1 부분 지지 상태는 일반적으로 대략 130번째 위치 각도와 170번째 위치 각도 사이의 제1 각도 범위에 있을 수 있고 제2 지지 상태는 대략 190번째 위치 각도와 230번째 위치 각도 사이의 제1 각도 범위에 있을 수 있다. 그러나, 각도 범위는 지지 기어휠의 특정 디자인과 그 배치에 따라 달라진다. 제로 위치 또는 출력 기어휠의 위치 각도에서, 개방형 스크류 장치는 출력 기어휠이 스크류 파트너에 부착될 수 있는 부착 위치를 제공한다.

본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 방법은 다음 단계를 포함한다:

- 스위치-오프 토크 값을 정의하는 단계로서, 상기 구동 모터의 상기 보상된 출력 토크의 상기 값이 상기 정의된 스위치-오프 토크 값에 도달할 때 상기 구동 모터는 스위치 오프되는, 단계, 및

- 상기 구동 모터(26)가 회전하는 목표 속도를 정의하는 단계로서, 상기 목표 속도는 상기 스위치-오프 토크 값에 도달할 때까지 가능한 한 높게 되도록 동적으로 조정 가능한, 단계를 포함한다.

작동 중에, 목표 속도의 레벨은 목표 속도가 스위치-오프 토크 값을 초과하지 않도록 이상적으로 선택될 수 있다. 이러한 실시예는 신속한 스크류 프로세스로 이어진다.

또한 본 발명에 따른 방법은 속도 제어로 스크류 시스템의 작동을 제공하는 것으로 고려할 수 있다. 이러한 작동 모드는 특히 산업 분야에서 일반적이며 상기 분야에서 본 발명의 유리한 사용을 허용한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 방법은 다음 단계를 제공한다:

- 상기 출력 기어휠의 전체 회전 내에서 여러 부분 지지 상태를 부분 지지 상태 그룹에 결합하는 단계, 및

- 적어도 상기 부분 지지 상태 그룹에 대해 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 적어도 하나의 보상 파일에 대해 상기 실제 출력 토크의 상기 값을 오프셋하는 단계를 제공한다.

출력 기어휠이 360°의 전체 회전 동안 여러 부분 지지 상태를 지날 경우, 이러한 부분 지지 단계 중 여러개, 바람직하게는 전체는 부분 지지 상태 그룹에 결합될 수 있다. 장점은 회전당 하나의 보상, 즉 그룹의 제1 부분 지지 상태로부터 최후의 부분 지지 상태까지 연장되는 부분 지지 상태 그룹의 일부에 대해서만 단지 실행되어야 한다는 것이다.

예컨대, 2개의 부분 지지 상태에 있는 경우, (대략 130번째 위치 각도와 170번째 위치 각도 사이의 제1 각도 범위의 제1 부분 지지 상태와 대략 190번째 위치 각도 및 230번째 위치 각도 사이의 제1 각도 범위의 제2 부분 지지 상태와 같이) 부분 지지 상태 그룹은 그 위치에 형성될 수 있으며, 부분 지지 상태 그룹은 130번째 위치 각도로부터 230번째 위치 각도까지 연장된다. 따라서 단일 보상은 상기 각도 범위로 실행된다.

또한, 청구항 10에 따른 방법을 수행하기 위해 청구항 7에 따른 스크류 시스템의 용도가 제안된다. 본 발명에 따른 용도는 본질적으로 상기한 장점을 가지며, 이에 의해 참조된다.

반복을 피하기 위하여, 장치와 관련된 공개된 특징은 또한 방법과 관련된 것으로 간주되므로 또한 이에 대해 청구할 수 있다. 동일한 방식으로, 방법과 관련된 공개된 특징은 또한 장치와 관련된 것으로 간주되므로 이에 대해 또한 청구될 수 있다.

설명, 청구항 및/또는 도면에 개시된 적어도 2개의 특징의 모든 조합은 본 발명의 범주의 일부를 구성한다. 상기 특징의 조합은 또한 청구할 수 있는 것으로 간주된다.

본 발명의 추가적인 장점, 특징 및 세부 사항은 바람직한 예시적인 실시예의 다음 설명 및 도면으로부터 명백하다.
도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 스크류 시스템의 사시도를 도시한다;
도 2는 본 발명에 따른 기어식오프셋헤드 수단의 개략적인 평면도를 도시한다(하우징이 제거된 상태);
도 3은 본 발명에 따른 스크류 시스템의 구성요소의 블럭 다이아그램을 도시한다;
도 4는 개방형 기어식오프셋헤드의 토크 곡선의 프로토콜을 도시한다;
도 5는 도 4에 따른 개방형 기어식오프셋헤드의 효율 곡선의 프로토콜을 도시한다;
도 6은 폐쇄형 기어식오프셋헤드의 토크 곡선의 프로토콜을 도시한다;
도 7은 도 6에 따른 폐쇄형 기어식오프셋헤드의 효율 곡선의 프로토콜을 도시한다;
도 8은 개방형 기어식오프셋헤드의 부분 지지 상태에서의 보상 다이어그램을 도시한다; 그리고
도 9는 개방형 기어식오프셋헤드의 부분 지지 상태에서의 보상 다이어그램을 도시한다.

본 발명에 대한 시스템 뷰(system view)이고, 이와 동시에, 컨텍스트 뷰(context view)인 도 1은 스크류 파트너(미도시)에 토크를 적용하기 위한 스크류 장치(2, screwing device)를 가지는 스크류 시스템(screwing system)의 사시도를 도시하는 데, 스크류 장치(2)는 개방형 기어식오프셋헤드(32, open geared offset head)의 하우징(4)에 수용된 기어식오프셋헤드 수단(6, geared offset head means)을 포함한다. 일측 단부(출력부 측)에서, 기어식오프셋헤드 수단(6)은 슬롯형 출력 기어휠(8. slotted output gearwheel)로 구현되는 피팅 스크류 도구(fitting screwing tool)와 상호 작용하고 구동되도록 구성된다. 구동부 측에서, 즉, 출력부에 반대되는 기어식오프셋헤드 수단(6)의 단부에서, 기어식오프셋헤드 수단(6)은 한 쌍의 기어휠 또는 콘 기어휠(cone gearwheels)을 가지는 앵글 헤드(10, angle head)를 통해, 적용되는 경우, 기계식 인터페이스(46)를 통해 수동으로 작동 가능한 구동토크발생 수단(drive torque generating means)에 연결되고, 구동토크발생 수단은 스크류 도구(12, screwing tool)로서 구현된다.

스크류 도구(12)는 구동 모터(26)(예컨대, 전기식 또는 공압식)를 가지며, 발생된 출력 토크를 스크류 장치(2)에 적용한다. 스크류 장치(2) 및 스크류 도구(12) 둘 다는 각각 스크류 시스템의 2개의 파트너 중 다른 하나에 선택적인 직접 또는 간접 연결(selective direct or indirect connection)을 위한 기계식 인터페이스(mechanical interface)를 가진다.

수동식 스크류 작동을 위한 전형적인 구현예에서, 이러한 스크류 장치(2) 또는 기어식오프셋헤드 수단(6)은 제공되고 대략 250Nm의 최대 토크의 전달에 적합하다.

스크류 장치(2)는 개방형 기어식오프셋헤드(open geared offset head)로 디자인되고 출력 기어휠(8)이 육각 소켓에서 스크류 파트너의 방사형 수용(radial reception)을 위한 슬롯(slot)으로 구현된 리세스(62, recess)를 가지는 것을 특징으로 한다. 대안적으로, 도면에 도시된 스크류 장치는 폐쇄형 기어식오프셋헤드(closed geared offset head)로 다지인될 수 있다. 두 디자인은 위에서 지적된 동일한 영향을 가지므로 효율성이 저하되고 그 효과는 본 발명에 의해 두 디자인 모두에서 제외된다. 추가적으로, 개방형 디자인은 부분 지지 상태 동안 효율성에 영향을 미치며, 그 영향은 또한 본 발명에 따라 제외될 수 있다.

도 2는 하우징(4)이 제거되고 출력 측에 출력 기어휠(8)을 가지는 평면도에서 여러 기어식오프셋헤드 수단 또는 스크류 장치(2)의 기어휠을 도시한다. 구동 모터(26)에 의해 출력되는 출력 토크는 제1 아이들러 기어휠(14), 제2 아이들러 기어휠(16) 및 제1 지지 기어휠(18)과 제2 지지 기어휠(20)에 적용된다. 2개의 지지 기어휠(18,20)은 그에 따라 맞물림됨으로써 출력 기어휠(8)에 토크를 전달한다.

기어휠(8,14,16,18,20)은 하우징(4)에서 회전 가능하도록 하우징(4)의 길이를 따라 선형 방식(linear manner)으로 배치되고 서로 축방향으로 평행하게 장착된다. 화살표는 출력 기어휠(8)의 조임 회전 방향(48, tightening rotation direction)을 나타낸다.

360°의 전체 회전 동안, 출력 기어휠(8)은 2개의 전체 지지 상태 및 2개의 부분 지지 상태를 지난다. 전체 지지 상태에서, 출력 기어휠(8)은 2개의 지지 기어휠(18,20)과 맞물린다. 부분 지지 상태에서, 출력 기어휠(8)은 2개의 지지 기어휠(18,20) 중 하나에만 맞물린다. 각도 위치 면에서-0°는 하우징(4)의 길이방향으로 부착 위치를 가리키고 출력 기어휠(8)이 스크류 파트너에 부착될 수 있는 제로 위치로 언급됨-이것은 제1 전체 지지 상태가 230°의 각도 위치에서 시작하여, 0°의 각도 위치를 지나고 130°의 각도 위치까지 연장되는 것을 의미한다. 제1 부분 지지 상태는 130°의 각도 위치에서 시작하여 170°의 각도 위치까지 연장된다. 상기 제1 부분 지지 상태에는 170°및 190°의 각도 위치 사이의 좁은 제2 전체 지지 상태가 뒤 따른다. 마지막으로, 출력 기어휠(8)은 190°및 230°의 각도 위치 사이의 제2 부분 지지 상태를 지난다. 따라서, 전체 지지 상태 및 부분 지지 상태는 교대 한다.

각각의 2개의 부분 지지 상태 동안, 도 5에 도시한 바와 같이, 성능 저하(sluggishness)가 발생하고 저하된 효율성을 초래한다. 또한 성능 저하는 좁은 전체 지지 상태에서 발생할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 스크류 시스템 및 인접 시스템의 다양한 수단 및 요소의 개요를 제공한다.

스크류 도구(12)는 조작자에 의해 스크류 도구(12)를 작동시키기 위한 시작 버튼(22)을 포함한다. 에너지 공급 및 제어 유닛(24)은 시작 버튼(22)에 의해 활성화된다. 스크류 시스템이 속도 제어로 작동할 때, 속도가 정의되고 제어 유닛(24)은 그 중에서도 구동 모터(26)에 출력된 신호에 의해 구동 모터(26)에 의해 출력된 토크를 재조정한다. 이러한 목적을 위해, 구동 모터(26)는 예컨대, 유성 기어(planetary gear)(미도시)를 포함할 수 있다. 구동 모터(26)는 신호에 의해 그 위치 및/또는 그 회전 각도를 제어 유닛(24)에 전송할 수 있다. 구동 모터(26)는 토크검출 수단(torque detection means)으로서 사용되는 토크 센서(28)에 의해 값으로서 검출된 실제 출력 토크(actual output torque)를 출력한다.

스크류 시스템의 구동 모터를 제어하기 위한 제어 루프(control loop)가 이러한 지점에서 시작한다. 실제로, 토크 센서(28)는 검출된 실제 출력 토크 또는 구동 모터에 의해 출력된 그 값을 보상 유닛(30, compensation unit)에 전송한다. 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 또는 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선은 보상 유닛(30)에 저장된다. 무엇보다도, 보상 유닛(30)은 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선에 대해 실제 출력 토크 값을 오프셋하도록 구성된다. 즉, 출력 기어휠에 의해 발생하고 실제 출력되는 출력 토크 값에서 피크(peak)로서 반영되는 성능 저하(sluggishness)는 제거되거나 보상된다. 그리고나서 보상 유닛(30)은 보상된 출력 토크 값을 제어 유닛(24)에 전송한다. 제어 유닛(24)은 보상된 출력 토크 값을 스위치-오프 토크와 비교하도록 구성되고, 보상된 출력 토크 값이 스위치-오프 토크에 도달할 때 구동 모터(26)는 스위치 오프된다.

스위치-오프 토크에 도달할 때 구동 모터(26)를 스위치 오프함으로써, 본 발명은 스크류 공정이 성공적인 종료(successful end), 즉 고정 또는 정의된 스크류 연결이 수립될 때까지 실행된 것을 보여주고 보장한다. 경우에 따라, 스크류 장치(2)의 성능 저하에 의해 발생하는 조기 스위치 오프 및 상기의 스위치-오프 토크에 의해 발생하는 토크 증가는 이제 배제된다.

또한, 제어 유닛(24)은 모터 제어의 공지된 제어 루프에서 실제 출력 토크 값과 동일한 공지된 방식으로 보상된 출력 토크 값을 처리한다.

구동 모터(26)에 의해 출력된 토크는 기계식 인터페이스를 통해 스크류 장치(2)에 출력된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 스크류 장치(2)는 앵글 헤드(10)와, 기어식오프셋헤드 수단(6) 및 출력 기어휠(8)을 포함하는 기어식 오프셋 헤드(32)를 포함한다. 토크는, 최종적으로 고정 스크류 연결을 수립하기 위하여 출력 기어휠(8)로부터 스크류 파트너(5)까지 전달된다.

구동토크발생 수단 또는 스크류 장치(2)는 예컨대, 유선 또는 무선 방식으로 기어식오프셋헤드 수단(6), 기어식오프셋헤드(32) 및/또는 스크류 도구(12)에 대한 변속비인 디자인의 식별을 전달할 수 있는 스크류장치식별 수단(34)을 포함할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 데이터 인터페이스(36)는 예컨대, 보상 데이터를 전송하는데 사용될 수 있다. 또한 스크류 장치(2)는 예컨대, 스크류 장치(2)로부터 보상 데이터를 수신하고 및/또는 외부 데이터 소스(external data source)로부터 데이터를 수신하거나 상기 데이터를 외부 데이터 소스에 전송하기 위해 데이터 인터페이스(36)를 포함할 수 있다. 예컨대, 스크류 장치(2)는 출력 기어휠(8)의 위치 각도를 결정하기 위한 각도결정 수단(40)을 포함할 수 있다. 각도 위치의 상기 측정된 값은 예컨대, 하나 또는 둘 모두의 데이터 인터페이스(36,38)에 의해 전송될 수 있다. 전송은, 각도 헤드(10) 및/또는 각도결정 수단(40)으로부터 제어 유닛(24)까지 각도 위치의 측정된 값을 추가적인 처리를 위해 전송하는 최적화된 데이터 경로(64, idealized data path)에 의해 표시된다.

측정의 예는 시스템 한계(42) 내에 표시된다. 이러한 목적을 위해, 스크류 장치(2)는 스크류 도구(12) 또는 구동토크발생 수단과 결합하여 연결되고 블럭(52)에 도시된 바와 같이, 출력 기어휠(8)의 적어도 하나의 전체 회전이 검출된다. 이와 관련하여, 초점은 전달된 토크와 효율에 있다. 예컨대, 블럭(54)에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 50회 이상의 전체 회전 또는 스크류 사이클(screw cycles)이 기록될 수 있다. 도 6은 토크의 결과 측정 신호를 도시한다. 필요할 경우, 상기 측정 신호는 추가로 상세히 설명되지 않는 방식으로 블럭(56)에서 추가로 처리되고, 디지털화된다. 그리고나서 측정 신호는 예컨대, 데이터 전송을 위한 인터페이스(58)에 의해 보상 유닛(30)으로 전송되고 거기에 저장된다. 그러나, 측정 신호는 또한 스크류 장치(2)의 적절한 메모리에 저장될 수 있다.

도 4는 시스템 한계(42) 내에서 검출된 바와 같이 2개의 지지 기어휠(18,20)과 맞물리는 출력 기어휠(8)을 가지는 개방형 기어식오프셋헤드의 측정 곡선을 도시한다. 도 4 및 5의 결합 도면은 본 발명의 기초가 되는 구현예를 도시한다. 스크류 장치(2)의 성능 저하는 주기적인 방식으로 발생한다는 점이 주목되었다. 구동 모터(26)는 도 4에서 피크(peak)에 의해 도시된 바와 같이, 예컨대 출력된 출력 토크를 증가시킴으로써 속도 제어의 상기 성능 저하를 보상하려고 시도한다. 결과는 도 5에 도시되고 360°마다 크게 감소한 효율 곡선이다. 효율 감소는 성능 저하와 일치하고, 따라서 값의 변화는 출력된 출력 토크를 증가시켜 구동 모터(26)가 성능 저하에 반응할 필요가 없는 효과를 가져야 하는 것으로 결론을 낼 수 있는데, 이것은 최종적으로 개선된 효율을 가져온다.

도 6은 시스템 한계(42) 내에서 검출된 바와 같이 단지 하나의 지지 기어휠과 맞물리는 출력 기어휠을 가지는 폐쇄형 기어식오프셋헤드의 측정 곡선을 도시한다. 도 7은 이로부터 직접 발생하는 효율 곡선을 도시한다. 도 5에 도시된 개방형 기어식오프셋 헤드의 측정 곡선과 비교하여, 이러한 측정 곡선은 더 안정적인 코스(steadier course)를 도시한다. 효율 곡선의 평균은 주기적인 거동을 가지는 정현파(60)를 도시한다. 이러한 경우에, 360°마다 출력 기어휠이 회전할 때마다 파장이 반복된다.

도 8 및 9는 보상 예 또는 구동 모터 제어의 2개의 선택 사항을 도시한다. 다음 설명은 기어식오프셋헤드에 대해서만 오직 언급하지만 설명된 원리는 폐쇄형 기어식오프셋헤드에 또한 사용될 수 있다.

도 8에서, 뉴턴 미터로 지정된 토크는 개략적으로 단순화된 방식으로 도 단위로(in degrees) 지정된 회전 각도와 관련하여 표시된다. 스위치-오프 토크 값은 거친 파선(coarse dashed line)에 의해 도시된다. 실제로 출력되는 출력 토크 값은 중간 가는 파선(medium-fine dashed line)에 의해 도시된다. 보상 파일(compensation file)로서 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 값은 가는 파선(finely dashed line)에 의해 도시된다. 보상된 출력 토크 값은 실선(solid line)에 의해 도시된다.

구동 모터(26)는 증가된 출력 토크-도 6에 도시된 토크 피크를 출력함으로써 출력 기어휠(8)의 130° 및 170°의 각도 위치 사이의 성능 저하를 보상하기 위해 시도하는 것을 알 수 있다. 보상 유닛(30)은 적어도 130° 및 170°사이의 이러한 부분 지지 상태에 대해 출력 기어휠에 한정된 토크 값에 대해 실제 출력된 출력 토크 값을 오프셋한다. 출력 기어휠에 한정된 토크 값과 비교하여, 보상 유닛(30)은 상기 각도 범위(130° 내지 170°), 출력 기어휠에 의해 야기되는 토크 피크의 명확한 표시에서- 주기적 토크 피크가 발생하는 것을 검출한다. 이러한 오프셋의 결과는 보상된 출력 토크의 개략적으로 표시된 값이다. 상기 출력 토크는 본 발명에 따른 보상에 관계없이 증가하고 포인트(44, point)에서 스위치-오프 토크에 도달한다. 포인트(44)에서, 제어 유닛(24)은 구동 모터(26)의 스위치 오프를 야기한다. 이때, 단단한(tight) 스크류 연결이 가정된다.

도 9는 도 8과 대체로 유사하며, 이것은 다음 설명이 단지 차이에 대해서만 초점을 맞추는 이유이다.

출력 기어휠(8)은 130° 및 170°의 회전 각도 사이의 제1 부분 지지 상태를 가지며, 190° 및 230°의 회전 각도 사이의 제2 부분 지지 상태를 가지는 것을 알 수 있다. 170°로부터 190°까지의 각도 범위의 전체 지지 상태는 두 부분 지지 상태 사이에 위치하게 된다. 2개의 부분 지지 상태는 230°의 회전 각도에서 0°의 제로 위치를 통해 130°의 회전 각도까지의 범위의 또 다른 전체 지지 상태에 의해 측면 배치된다(flanked). 부분 지지 상태에서 2개의 토크 피크에 대한 보상은 각 부분 지지 상태에 대해 개별적으로 발생할 수 있다. 그러나, 부분 지지 상태 그룹에서 출력 기어휠(8)의 전체 회전 내에서 2개의 부분 지지 상태를 결합하는 것을 또한 고려할 수 있다. 이것은 위에서 설명한 방식으로 전체적으로 부분 지지 상태 그룹에 대한 단일 보상의 구현예를 허용한다.

2 : 스크류 장치
4 : 하우징
6 : 기어식오프셋헤드 수단
8 : 출력 기어휠
10 : 앵글 헤드
12 : 스크류 도구
14 : 제1 아이들러 기어휠
16 : 제2 아이들러 기어휠
18 : 제1 지지 휠
20 : 제2 지지 휠
22 : 시작 버튼
24 : 제어 유닛
26 : 구동 모터
28 : 토크 센서
30 : 보상 유닛
32 : 기어식오프셋헤드
34 : 스크류장치식별 수단
36 : 데이터 인터페이스
38 : 데이터 인터페이스
40 : 각도결정 수단
42 : 시스템 한계
44 : 컷
46 : 기계식 인터페이스
48 : 조임 회전 방향
50 : 스크류 파트너
52 ; 블럭
54 : 블럭
56 : 블럭
58 : 인터페이스
60 : 정현파
62 : 리세스
64 : 데이터 통로

Claims (16)

1. 스크류 파트너에 토크를 적용 또는 전달하고 구동토크발생 수단과 상호 작용하기 위한 스크류 장치로서, 상기 스크류 장치는, 분리 가능한 방식으로 상기 스크류 파트너에 연결될 수 있는 출력부와 구동 토크가 수동 또는 기계적으로 적용될 수 있는 구동부를 가지는 기어식오프셋헤드 수단(6),
   상기 기어식오프셋헤드 수단(6)에 의해 구동될 수 있는 출력 기어휠(8),
   상기 토크를 도입하기 위해 상기 구동토크발생 수단에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위한 기계식 인터페이스(46),
   보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성되되, 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 상기 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 또는 실제 출력 토크 값에 대해 상기 데이터를 오프셋하기 위한 상기 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 포함하는 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성된 보상 유닛(30), 및
   보상 데이터를 구동토크발생 수단에 전송하도록 구성된 데이터 인터페이스(36)를 포함하는 스크류 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 실제 출력 토크의 상기 값을 검출하기 위한 적어도 하나의 토크검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 장치.
   
3. 토크를 발생시키고 스크류 장치와 상호 작용하기 위한 구동토크발생 수단으로서, 상기 구동토크발생 수단은, 구동 모터(26),
   상기 토크를 도입하기 위해 스크류 장치(2)에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위해 구성된 기계식 인터페이스(46),
   실제 출력 토크 값을 검출하기 위한 토크검출 수단,
   보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성되되, 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 또는 실제 출력 토크 값에 대해 상기 데이터를 오프셋하기 위한 상기 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 포함하는 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성된 보상 유닛(30), 및
   보상 데이터를 전송하도록 구성된 데이터 인터페이스(38)를 포함하는 구동토크발생 수단.
   
4. 스크류장치식별 수단을 포함하는 제1항 또는 제2항에 따른 스크류 장치.
   
5. 스크류장치식별 수단을 포함하는 제3항에 따른 구동토크발생 수단.
   
6. 상기 출력 기어휠(8)의 위치 각도를 결정하기 위한 각도결정 수단(40)을 포함하는 제1항 또는 제2항에 따른 스크류 장치.
   
7. 상기 출력 기어휠(8)의 위치 각도를 결정하기 위한 각도결정 수단(40)을 포함하는 제3항에 따른 구동토크발생 수단.
   
8. 스크류 시스템으로서,
   분리 가능한 방식으로 스크류 파트너에 연결될 수 있는 출력부와 구동 토크가 수동 또는 기계적으로 적용될 수 있는 구동부를 가지는 기어식오프셋헤드 수단(6),
   상기 기어식오프셋헤드 수단(6)에 의해 구동될 수 있는 출력 기어휠(8),
   상기 토크를 도입하기 위해 구동토크발생 수단에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위한 기계식 인터페이스(46)를 포함하는 스크류 장치(2)와,
   상기 구동부의 측면 상의 상기 기어식오프셋헤드 수단(6)에 연결되고, 그리고 구동 모터(26),
   상기 토크를 도입하기 위해 상기 스크류 장치(2)에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위해 구성된 기계식 인터페이스(46),
   실제 출력 토크 값을 검출하기 위한 토크검출 수단,
   보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성되되, 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 상기 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 또는 실제 출력 토크 값에 대해 상기 데이터를 오프셋하기 위한 상기 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 포함하는 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성된 보상 유닛(30), 및
   보상 데이터를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 데이터 인터페이스(36,38)를 포함하는 구동토크발생 수단을 적어도 포함하는 스크류 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 출력 기어휠(8)의 위치 각도를 결정하기 위한 각도결정 수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 시스템.
   
10. 제8항에 따른 스크류 시스템의 구동 모터를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    - 상기 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 또는 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 보상 유닛(30)에 저장하는 단계,
    - 토크검출 수단에 의해 상기 구동 모터(26)에 의해 출력된 상기 실제 출력 토크 값을 검출하는 단계,
    - 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 적어도 하나의 보상 파일에 대해 상기 실제 출력 토크의 상기 값을 오프셋하는 단계, 및
    - 상기 보상 유닛(30)에 의해 상기 보상된 출력 토크의 상기 값을 상기 구동 모터의 제어 유닛(24)에 출력하는 단계를 적어도 포함하는 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 오프셋하는 단계는, 적어도 하나의 부분 지지 상태에 대해서만 보상 파일 및 상기 실제 출력 토크의 상기 값의 비교, 감산 또는 추가 단계를 포함하고, 또는 상기 오프셋하는 단계는, 적어도 하나의 부분 지지 상태에 대해서만 상기 실제 출력 토크의 상기 값의 평활화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    - 각도결정 수단(40)에 의해 상기 출력 기어휠(8)의 위치 각도를 결정하는 단계, 및
    - 상기 보상 유닛(30)에 의해 상기 보상된 출력 토크의 상기 값을 발생시키기 위해 상기 위치 각도를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
13. 제10항에 있어서,
    - 스위치-오프 토크 값을 정의하는 단계로서, 상기 구동 모터(26)의 상기 보상된 출력 토크의 상기 값이 상기 정의된 스위치-오프 토크 값에 도달할 때 상기 구동 모터(26)는 스위치 오프되는, 단계 및
    - 상기 구동 모터(26)가 회전하는 목표 속도를 정의하는 단계로서, 상기 목표 속도는 상기 스위치-오프 토크 값에 도달할 때까지 가능한 한 높게 되도록 동적으로 조정 가능한, 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
14. 제10항에 있어서,
    - 속도 제어로 상기 스크류 시스템을 작동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
15. 제10항에 있어서,
    - 상기 출력 기어휠(8)의 전체 회전 내에서 여러 부분 지지 상태를 부분 지지 상태 그룹에 결합하는 단계, 및
    - 적어도 상기 부분 지지 상태 그룹에 대해 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 적어도 하나의 보상 파일에 대해 상기 실제 출력 토크의 상기 값을 오프셋하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
16. 스크류 시스템의 용도로서,
    상기 스크류 시스템은,
    분리 가능한 방식으로 스크류 파트너에 연결될 수 있는 출력부와 구동 토크가 수동 또는 기계적으로 적용될 수 있는 구동부를 가지는 기어식오프셋헤드 수단(6),
    상기 기어식오프셋헤드 수단(6)에 의해 구동될 수 있는 출력 기어휠(8),
    상기 토크를 도입하기 위해 구동토크발생 수단에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위한 기계식 인터페이스(46)를 포함하는 스크류 장치(2)와,
    상기 구동부의 측면 상의 상기 기어식오프셋헤드 수단(6)에 연결되고, 그리고 구동 모터(26),
    상기 토크를 도입하기 위해 상기 스크류 장치(2)에 선택적인 직접 또는 간접 연결을 위해 구성된 기계식 인터페이스(46),
    실제 출력 토크 값을 검출하기 위한 토크검출 수단,
    보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성되되, 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 상기 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 또는 실제 출력 토크 값에 대해 상기 데이터를 오프셋하기 위한 상기 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 포함하는 보상 데이터를 저장하고 처리하도록 구성된 보상 유닛(30), 및
    보상 데이터를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 데이터 인터페이스(36,38)를 포함하는 구동토크발생 수단을 적어도 포함하고,
    상기 구동 모터는,
    - 상기 출력 기어휠에 한정된 토크 곡선 또는 출력 기어휠에 한정된 효율 곡선을 보상 유닛(30)에 저장하는 단계,
    - 토크검출 수단에 의해 상기 구동 모터(26)에 의해 출력된 상기 실제 출력 토크 값을 검출하는 단계,
    - 보상된 출력 토크 값을 발생시키기 위해 적어도 하나의 보상 파일에 대해 상기 실제 출력 토크의 상기 값을 오프셋하는 단계, 및
    - 상기 보상 유닛(30)에 의해 상기 보상된 출력 토크의 상기 값을 상기 구동 모터의 제어 유닛(24)에 출력하는 단계를 적어도 포함하는 방법에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 스크류 시스템의 용도.