KR20000001191A - 측정용 볼트체결공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측정용 볼트체결공구에 관한 것으로, 측정을 위한 볼트(1)와 대응되는 볼트체결홈(11)이 파여지고, 타측으로 숫나선부(12)를 갖는 측정소켓(10)과;

이 측정소켓(10)의 숫나선부(12)가 나사 체결되고, 일측으로 핸들(21)이 연장되는 본체(20)와;

상기 본체(20)의 측정소켓(10)이 노출되는 외측면으로 상대물(2)과의 접촉부에 일정한 마찰력을 일정하게 유지하게 위해 부착되는 마찰계수조절판(30)과;

상기 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이에 중심축으로 부터 어긋난 위치에 매립되는 비틀림스트레인게이지(40)와;

상기 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이에 중심축위치에 매립되는 인장스트레인게이지(50)와;

이 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)로 부터 리드선(66)으로 연결되어 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)에서 감지된 비틀림 및 인장력을 토오크변환기(61)와 축력검출기(62)로 검출하여 디지탈로 표시창(63)에 디스플레이하는 인디게이터(60)로 구성되는 것에 의해, 보다 간단한 구성으로 토오크 및 축력정도를 동시에 측정할 수 있어, 정밀한 체결력을 요구하는 각종 산업기기의 안전성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

측정용 볼트체결공구

본 발명은 측정용 볼트체결공구에 관한 것으로, 더 상세하게는 정밀을 요구하는 부품을 체결할 때 토크(torque) 및 축력(axial force)를 동시에 측정할 수 있어 보다 정밀한 부품의 체결상태를 확인할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 볼트의 정밀한 체결력을 필요로 하는 경우에는 토오크미터(torque meter)를 이용하고 있다.

토크는 물체를 그 회전축 주위로 회전시키려는 회전력을 칭하는 것으로, 비틀림방향의 회전력 정도를 토오크미터로 측정하고 있다.

이 토오크미터는 볼트체결시에 작용되는 비틀림정도를 수치로 계기에 표시하게 되는 데, 이 토오크미터를 이용하여 최근에 이르기 까지 볼트의 체결정도를 측정하는 용도로 이용되고 있다.

그러나, 실제 볼트가 부품을 체결할 때 작용되는 체결력은 볼트의 비틀림방향으로 작용되지 않고 축방향으로 작용된다.

따라서, 종래와 같이 볼트를 이용해 부품을 체결할 때 비틀림방향의 토오크를 측정하는 것은 볼트에 작용되는 가장 중요한 실제 축방향 응력상태가 아닌 볼트에 작용되는 비틀림응력만을 측정하는 것으로 그 정밀성에 신뢰감이 결여된다.

실제, 토오크미터에 의해 측정되는 볼트의 토오크는 볼트가 부품이나 너트 등에 체결된 상태에서 나선부의 가공정도나 부식여부 및 볼트머리와 부품의 접촉면상태, 그리고 이물질이 접촉면에 투입된 여부등의 주변 요인에 의해 상이하게 측정된다.

그러므로, 이 토오크미터에 의해 부품의 체결력정도를 측정하여 부품을 조립 및 분해하는 과정은 그 신뢰성이 크게 저하될 뿐만 아니라 각종 산업기기의 정밀도 및 안전성을 저하시키는 원인이 되었던 것이다.

즉, 예로서 상대물을 볼트가 체결된 상태에서 볼트의 충분한 조임력(축력)을 갖지 않은 상태에서 토오크는 원하는 수치를 표시하는 경우가 발생되는 데, 이후 진동 등의 원인으로 볼트가 쉽게 풀려 안전사고를 유발하는 등의 많은 문제점이 있었던 것이다.

본 발명의 목적은 하나의 공구를 이용해 토오크는 물론 실제 볼트의 체결력을 확인할 수 있는 축력을 동시 측정할 수 있도록 한 측정용 볼트체결공구을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 각종 산업기기의 정밀성 및 안전성을 향상시키는 데 기여할 수 있는 측정용 볼트체결공구을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 장치도

도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 - 측정소켓 20 - 본체

21 - 핸들 30 - 마찰계수조절판

40 - 비틀림스트레인게이지 50 - 인장스트레인게이지

60 - 인디게이터 63 - 표시창

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 장치는 측정을 위한 볼트(1)와 대응되는 볼트체결홈(11)이 파여지고, 타측으로 숫나선부(12)를 갖는 측정소켓(10)과;

이 측정소켓(10)의 숫나선부(12)가 나사 체결되고, 일측으로 핸들(21)이 연장되는 본체(20)와;

상기 본체(20)의 측정소켓(10)이 노출되는 외측면으로 상대물(2)과의 접촉부에 일정한 마찰력을 일정하게 유지하게 위해 부착되는 마찰계수조절판(30)과;

상기 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이에 중심축으로 부터 어긋난 위치에 매립되는 비틀림스트레인게이지(40)와;

상기 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이에 중심축위치에 매립되는 인장스트레인게이지(50)와;

이 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)로 부터 리드선(66)으로 연결되어 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)에서 감지된 비틀림 및 인장력을 토오크변환기(61)와 축력검출기(62)로 검출하여 디지탈로 표시창(63)에 디스플레이하는 인디게이터(60)로 구성되는 것에 의해 달성된다.

따라서, 측정소켓(10)이 볼트(1)에 결합된 상태에서 핸들(21)을 조임방향으로 회전시킬 때 본체(20)와 나사 체결된 측정소켓(10)이 상대 볼트(1)와 동일하게 비틀림 및 인장방향으로 나타나는 정도를 측정하여 토오크 및 축력정도를 동시에 파악할 수 있도록 하는 것이다.

이와같이 볼트(1)에 실제 작용되는 축력 및 비틀력이 측정되는 것에 의해 정밀한 체결력을 요구하는 각종 산업기기의 안전성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전체 장치를 보이고 있다.

이 도면에서와 같이 2개의 상대물(2)(3)을 볼트(1)로 체결할 때 측정소켓(10)이 구비된 본 발명의 본체(20)를 이용해 핸들(21)을 회전시키는 것에 의해 측정소켓(10)에 내장된 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)에서 각각 비틀림정도와 인장방향으로 작용되는 축력정도가 인디게이터(60)에 수치로 표시되는 것이다.

상기 측정소켓(10)은 2개의 상대물(2)(3)을 체결시키는 볼트(1)의 헤드와 대응되는 형상으로 볼트체결홈(11)이 파여져 상호 결합된 상태로 회전력의 전달이 가능하게 된다.

그리고, 이 헤드부의 타측으로 대략 통상의 볼트와 같은 숫나선부(12)가 형성되고, 이때 측정소켓(10)의 숫나선부(12)와 헤드부 사이에는 일부 나사가 형성되지 않는 부위를 갖도록 성형하게 된다.

이와같이 나사가 형성되지 않는 위치로는 도면에서와 같이 대략 중심축위치로는 인장스트레인게이지(50)를 위치시키고, 인장스트레인게이지(50)의 외측으로는 비틀림스트레인게이지(40)를 중심축과 어긋난 위치에서 한쌍이 매립설치된다.

그리고, 이 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)의 저항값 변화를 전기적으로 인디게이터(60)로 보내기 위한 리드선(66)이 통과구멍(16)을 통해 본체(20)의 외측에 적절히 작업자가 보기 좋은 위치에 놓여진 인디게이터(60)로 연결된다.

상기 본체(20)는 중앙에 나사공(22)이 뚫어져 측정소켓(10)의 숫나선부(12)가 나사 체결되며, 그 일측으로는 핸들(21)이 연장되어 작업자가 이 핸들(21)을 잡고 본체(20)를 회동시킬 수 있도록 한다.

이 볼트의 나사공(22)에는 나사구멍이 노출되는 것을 방지하기 위해 리드선(66)은 통과된 상태로 밀폐시키는 캡(23)이 나사 체결된다.

한편, 이 본체(20)의 일측으로는 측정소켓(10)의 헤드부 위치로 마찰계수조절판(30)이 얇은 판상태로 부착된다.

이 마찰계수조절판(30)은 본체(20)와 상대물(2)과의 접촉부에 위치된 상태에서 볼트(1)를 체결하기 위해 본체(20)가 회전될 때 상대물(2)과의 접촉부 마찰상태에 따라 상이한 토오크값이 나타나는 것을 방지하기 위해 부착된다.

따라서, 이 마찰계수조절판(30)이 본체(20)와 상대물(2)의 사이에서 항상 일정한 마찰계수값을 갖도록 하므로 보다 정밀한 토오크값을 갖도록 하는 것이다.

또, 실제로 사용하는 볼트(1)의 축력이 최대한 근접되도록 측정 오차를 줄일 수 있는 것이다.

한편, 상기 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이에 형성되는 비틀림스트레인게이지(40)는 측정소켓(10)에 작용되는 비틀림정도를 감지하게 된다.

따라서, 이 비틀림스트레인게이지(40)는 측정소켓(10)의 중심축으로 부터 어긋난 위치에 양측으로 한쌍이 매립되어 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이 텐션부에 작용되는 비틀림작용을 감지하여 이를 저항값으로 변화시켜 리드선(66)을 따라 휘트슨브리지(wheatstone bridge)회로를 거쳐 토오크변환기(61)로 전달된다.

이 토오크변환기(61)는 인디게이터(60)내에서 비틀림스트레인게이지(40)로 감지된 저항값을 전기신호로 증폭하여 디지탈데이터로 표시창(63)에 표시하게 된다.

또, 상기 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이 텐션부에 위치되는 인장스트레인게이지(50)는 대략 중심축위치에 매립되어 본체(20)와 측정소켓(10)이 상호 조여질 때 인장방향인 축방향으로 작용되는 인장력, 즉 축력을 감지하여 이를 저항값으로 변환시켜 리드선(66)을 따라 휘트슨브리지(wheatstone bridge)회로를 거쳐 축력검출기(62)로 보내게 된다.

이 축력검출기(62)는 인디게이터(60)내에서 인장스트레인게이지(50)로 감지된 저항값을 전기신호로 증폭하여 디지탈데이터로 표시창(63)에 표시하게 된다.

여기서, 저항값의 출력 계산공식은 다음과 같다.

Vout=Vin[(△R1/R1+R4)-(△R2/R2+R3)]

상기 인디게이터(60)는 본체(20)와는 리드선(66)으로 연결된 상태에서 작업자가 측정할 때 관찰하기 좋은 위치에 놓여지게 되는 데, 그 내부에는 각종 휘트슨브리지(wheatstone bridge)회로 및 토오크변환기(61)와 축력검출기(62)가 구비되어, 상기 감지수단에 의해 감지된 수치를 디지탈로 표시되는 표시창(63)이 구비되어 있다.

이와같이 구성된 본 발명은 측정소켓(10)이 측정 상대물인 볼트(1)와 역으로 위치된 상태에서 본체(20)의 조임작용으로 본체(20)와 측정소켓(10) 사이에는 볼트(1)와 동일한 비틀림 및 인장력이 작용되는 바, 이 비틀림 및 인장력을 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)에서 검출하여 인디게이터(60)에서 디지탈 수치로 표시하게 되는 것이다.

여기서 상기 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)는 여러 센서가 이용될 수 있으나, 본 발명에서는 부피가 적고 정밀성이 우수한 로드셀을 선택하는 것이 바람직 하다.

따라서, 본체(20)의 핸들(21) 조임작업으로 간단히 토오크 및 축력이 동시에 측정되므로 안전성이 필요한 교량이나 정밀성이 필요한 자동차, 항공기, 선박부품 및 진동과 관련되는 각종 산업기기에 유용하게 적용될 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 보다 간단한 구성으로 토오크 및 축력정도를 동시에 측정할 수 있어, 정밀한 체결력을 요구하는 각종 산업기기의 안전성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 측정을 위한 볼트(1)와 대응되는 볼트체결홈(11)이 파여지고, 타측으로 숫나선부(12)를 갖는 측정소켓(10)과;

   이 측정소켓(10)의 숫나선부(12)가 나사 체결되고, 일측으로 핸들(21)이 연장되는 본체(20)와;

   상기 본체(20)의 측정소켓(10)이 노출되는 외측면으로 상대물(2)과의 접촉부에 일정한 마찰력을 일정하게 유지하게 위해 부착되는 마찰계수조절판(30)과;

   상기 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이에 중심축으로 부터 어긋난 위치에 매립되는 비틀림스트레인게이지(40)와;

   상기 측정소켓(10)의 헤드부와 숫나선부(12)의 사이에 중심축위치에 매립되는 인장스트레인게이지(50)와;

   이 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)로 부터 리드선(66)으로 연결되어 비틀림스트레인게이지(40) 및 인장스트레인게이지(50)에서 감지된 비틀림 및 인장력을 토오크변환기(61)와 축력검출기(62)로 검출하여 디지탈로 표시창(63)에 디스플레이하는 인디게이터(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 측정용 볼트체결공구.