KR20010059103A - 출력 계측 장치 - Google Patents

Abstract

출력(axial force) 계측 장치가 개시된다. 개시된 출력 계측 장치는, 토오크 및 축력을 동시에 받는 축과; 상기 축에 설치된 원판 상의 디스크와; 상기 디스크의 전면 및 후면에 각각 설치된 복수의 스트레인 게이지;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 축력을 정확하게 계측할 수 있는 이점이 있다.

Description

출력 계측 장치{APPARATUS FOR MEASURING AXIAL FORCE}

본 발명은 출력 계측 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축력 및 토오크를 받는 축에 대하여 정확한 축력값을 얻을 수 있도록 그 구조가 개선된 출력 계측 장치에 관한 것이다.

축력(axial force)이란 축방향에 작용하는 외력을 말하고, 토오크(torque)는 물체를 그 회전하는 축 주위로 회전시키려는 회전력 즉, 회전하고 있는 물체가 그 회전축 주위에서 받은 우력을 말한다. 이러한 축력을 계측하기 위해 스트레인 게이지(strain gauge)가 이용된다. 상기 스트레인 게이지는 금속 또는 반도체의 저항체에 변형이 가해지면 그 저항값이 변화하는 압력 저항 효과를 이용한 것이다. 즉, 금속 등 재질의 신축량을 전기 저항 등으로 변환하도록 한 미소 변위 검출 센서이다. 그 용도로서는 차압(差押), 압력 발신기 및 와류량계, 토크계, 및 기타 실응력의 측정에 각 분야에서 이용되고 있다.

이와 같은 스트레인 게이지를 이용한 축력 계측 장치가 도 1a 및 도 1b에 개략적으로 도시되어 있다. 여기서 도 1b는 도 1a의 A-A 선을 따라 절개한 단면도이다.

각각 도시된 바와 같이, 회전하는 축(11)의 좌우에 각각 두 개씩 모두 4개의 스트레인 게이지(12,13,14,15)를 부착하여 축력을 측정한다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 출력 계측 장치는, 축력과 동시에 토오크를 받는 상기 축(11)에서는 토오크에 의한 스트레인 게이지(12,13,14,15)의 변형률이 크게 발생되어 순수 축력에 의한 변형률에 혼입되므로서 그 축력값이 부정확해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 축력과 토오크를 받는 축에 대하여 정확한 축력값을 얻을 수 있도록 한 출력 계측 장치를제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 기술에 따른 출력 계측 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 출력 계측 장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 3은 브리지 회로를 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21. 축 22. 디스크

23. 제1스트레인 게이지 24. 제2스트레인 게이지

25. 제3스트레인 게이지 26. 제4스트레인 게이지

27. 플랜지부 28. 체결부재

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 출력 계측 장치는, 토오크 및 축력을 동시에 받는 축과; 상기 축에 설치된 원판 상의 디스크와; 상기 디스크의 전면 및 후면에 각각 설치된 복수의 스트레인 게이지;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 스트레인 게이지는, 상기 디스크의 일면에 180도 간격으로 동일 반지름 위치에 설치된 제1,2스트레인 게이지와; 상기 제1,2스트레인 게이지의 설치 대응면인 상기 디스크의 타면에 설치된 제3,4스트레인 게이지;를 포함하여 된다.

본 발명에 있어서, 상기 디스크는 상기 축에 마련된 플랜지부에 설치된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 및 도 2b에는 본 발명에 따른 출력 계측 장치가 개략적으로 도시되어 있다. 여기서 도 2b는 도 2a의 A 및 B에서 본 상태를 나타낸 정면도이다.

본 발명에 따른 출력 계측 장치는 토오크 및 축력을 동시에 받는 회전축 상에 설치되어 그 축력을 계측하는 것으로 그 구성을 상술하기로 한다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 출력 계측 장치는, 토오크 및 축력을 동시에 받는 축(21)과, 상기 축(21)에 설치된 원판 상의 디스크(22)와. 상기 디스크(22)의 전면 및 후면에 각각 설치된 복수의 스트레인 게이지를 포함하여 구성된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 스트레인 게이지는, 상기 디스크(22)의 일면에 180도 간격으로 동일 반지름 위치에 설치된 제1,2스트레인 게이지(23,24)와, 상기 제1,2스트레인 게이지(23,24)의 설치 대응면인 상기 디스크(22)의 타면에 설치된 제3,4스트레인 게이지(25,26)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 디스크(22)는 상기 축(21)에 마련된 플랜지부(27)에 설치된다. 또한 상기 디스크(22)는 상기 플랜지부(27)에 소정의 체결부재(28) 예컨대 볼트 등을 이용하여 체결함으로 설치된다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 출력 계측 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

제1,2,3,4스트레인 게이지(23,24,25,26)가 설치된 원판 상의 디스크(22)를 축력과 동시에 토오크를 받는 상기 축(21) 상의 플랜지부(27)에 설치된다. 이와 같이 설치됨에 따라 상기 디스크(22)는 그 구조적 특성상 비틀림 강성이 큰 반면, 그 두께가 얇다. 따라서 그 중심으로부터 부하되는 축력에 의해 굽힘(bending)이 발생하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 제1,2,3,4스트레인 게이지(23,24,25,26)를 도 3에 도시된 바와 같은 브리지(bridge) 회로로 구성해 준다.

이에 따라 토오크에 의해 발생되는 비틀림 영향은 상쇄되고, 굽힘 영향을 증폭시켜 도 3에 도시된 바와 같은 신호(Vo)를 검출하게 된다. 그리고 스트레인 게이지에 의한 측정방법은 종래와 동일하여 여기서는 생략하기로 한다.

상술한 바와 같이 구성 및 작동되는 본 발명에 따른 축력 계측 장치는 자동차 부품에 적용될 수 있다. 예컨대, 차축(drive shaft)과 조향축(steering column) 등의 부품들은 토오크 및 축력을 동시에 받음으로 본 발명에 따른 축력 측정장치를 응용할 수 있게 된다. 이와 같이 축력의 계측 데이터는 설계의 기초자료 또는 시작품의 시험 조건으로 사용되어 진다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 출력 계측 장치는, 간단한 구성으로 토오크 및 축력을 동시에 받는 부품의 축력을 종래에 비해 정확히 계측할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 토오크 및 축력을 동시에 받는 축과;

   상기 축에 설치된 원판 상의 디스크와;

   상기 디스크의 전면 및 후면에 각각 설치된 복수의 스트레인 게이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 계측 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스트레인 게이지는,

   상기 디스크의 일면에 180도 간격으로 동일 반지름 위치에 설치된 제1,2스트레인 게이지와;

   상기 제1,2스트레인 게이지의 설치 대응면인 상기 디스크의 타면에 설치된 제3,4스트레인 게이지;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 출력 계측 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 디스크는 상기 축에 마련된 플랜지부에 설치된 것을 특징으로 하는 출력 계측 장치.