KR20040106067A

KR20040106067A - 회전체의 회전토오크 측정장치와 이를 이용한 회전토오크측정방법

Info

Publication number: KR20040106067A
Application number: KR1020030037259A
Authority: KR
Inventors: 박정대; 변재상; 전제권
Original assignee: 범아유니텍(주)
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2004-12-17
Also published as: KR100517565B1

Abstract

본 발명은 회전체의 회전토오크(torque)를 자동 검사하여 회전정밀도 및 검사의 편의성을 동시에 만족하는 회전토오크 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 종래에는 회전체의 회전토오크 측정장치가 표준화되지 않고, 소재 모양에 따라 측정장치를 달리 구성하는 불편함이 있고 비용도 많이 소요되는 단점이 있다.

본 발명은 피측정물(W)을 측정 위치로 이송하는 로딩장치(10)와, 피측정물(W)의 위치를 결정하는 위치결정장치(20)와, 피측정물(W)을 고정시키는 위치고정장치(30)와, 피측정물(W)의 토오크를 측정하는 토오크측정기(40)와, 피측정물(W)을 감지하여 토오크측정기(40)를 측정위치로 이송하는 측정기이송장치(50)와, 피측정물(W)을 회전 운동시키는 회전장치(60)와, 상기 회전장치(60)의 분당회전수(RPM) 증가/감소시키거나 측정하고 싶은 회전수를 한 개 또는 수 개의 설정된 회전수만큼 회전하도록 제어하는 제어수단(C)과, 피측정물의 측정 결과를 나타내는 데이터표시장치(70)와, 상기 데이터표시장치(70)의 측정 결과를 비교하여 양호/불량을 판단하는 선별장치(80)와, 규격품이송부(90a)와 불량품배출부(90b)로 이송하는 언로딩장치(90)를 포함하는 것을 특징으로 함.

Description

회전체의 회전토오크 측정장치와 이를 이용한 회전토오크 측정방법{torque tester}

본 발명은 차바퀴용 베어링과 같은 회전체의 회전저항력(torque)을 측정하는 토오크 측정장치에 관한 것으로, 특히 피측정물의 회전정밀도 및 검사의 편의성을 동시에 만족할 수 있는 회전체의 회전토오크 측정장치 및 이를 이용한 측정방법을 제공하는데 있다.

일반적으로 회전체의 경우 회전면은 회전력 발생시 이에 대한 토오크가 수반하게 된다.

따라서 이 토오크 값을 정확히 알고 관리하는 것이 회전체의 회전정도 및 회전중 진동 및 떨림을 미리 예방할 수 있는 것이다.

일 예로 자동차 등의 차바퀴를 지지하는 차바퀴용 베어링과 같은 회전체 즉,디스크 브레이크를 이용하는 차량의 경우 디스크 브레이크(disc brake)의 로터(rotor)에 장착된 패드를 구속하는 방식으로 제동력을 발생시키도록 되어 있다.

상기한 회전체는 도 1에 나타낸 바와 같이 내방부재(100)와 외방부재(200) 사이에 복열의 전동볼(300)이 삽입되고, 상기 내방부재(100)와 외방부재(200)에는 차바퀴 또는 차체에 각각 부착되는 플랜지(120,220)가 일체로 형성되고, 상기 플랜지(120)에는 다수의 허브볼트(150)가 압입되며, 전동볼이 삽입되는 공간은 기밀 유지를 위해 실(170,270)로 밀봉 처리하여 그 내부에 봉입된 윤활그리스의 누설방지와 더불어 외부로부터의 빗물이나 먼지 등이 침입하는 것을 방지하고 있다.

상기한 회전체와 같은 피측정물의 회전토오크 측정이 종래에는 정적일 때는 로드셀에 측정지렛대를 메달아 힘과 힘이 작용된 거리를 계산하는 방식을 이용하고 있어 측정이 불편하고, 오차가 많이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 동적일 경우에는 토오크 트랜스듀서를 사용하기도 하였으나 피측정물(W)의 모양에 따라 측정장치를 별개로 구성하여야 하는 불편함이 있고, 비용도 많이 소요되는 등의 단점이 있다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 감안 해소하고자 본 발명에서는 피측정물의 토오크 측정과 검사를 표준화하여 회전토오크 측정에 편의를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명에서는 소재의 모양이나 크기에 따라 치구만을 소재의 모양에 맞도록 설계 제작하여 신속한 교환 및 부착이 가능하고, 측정프로세스는 전자동으로 이루어지도록 하는데 또 다른 목적이 있는 것이다.

그리고 본 발명에서는 사용자 임의로 설정값을 선택할 수 있게하고, 그 결과(테이타)는 표시장치를 통해 표시하여 그 결과 확인이 보다 용이하게 이루어질 수 있는 장치를 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적 달성을 위해 본 발명에서는 도 2에서와 같이 소재공급부(12)로부터 공급되는 피측정물(W)을 측정 위치로 이송하는 로딩장치(10)와, 상기 로딩장치(10)에 의해 이송된 피측정물(W)이 측정위치에 놓여지도록 피측정물(W)의 위치를 결정하는 위치결정장치(20)와, 상기 위치결정장치(20)에 의해 측정위치에 놓여진 피측정물(W)이 유동되지 않도록 고정시키는 위치고정장치(30)와, 상기 위치고정장치(30)에 고정된 피측정물(W)의 토오크를 측정하는 토오크측정기(40)와, 위치고정장치(30)에 고정된 피측정물(W)을 감지하여 토오크측정기(40)를 피측정물(W)의 측정위치로 슬라이딩되도록 이송시키는 측정기이송장치(50)와, 상기 위치고정장치(30)에 놓여진 피측정물(W)을 회전시키는 구동모터가 구비되어 상기 구동모터에 의해 피측정물(W)을 회전시키는 회전장치(60)와, 상기 회전장치(60)의 분당회전수(RPM)를 증가 또는 감소시키거나 측정하고 싶은 회전수를 한 개 또는 수 개를 설정하여 설정된 해당 회전수만큼 회전 운동하도록 제어하는 제어수단(C)과, 피측정물의 측정 결과를 보여주는 데이터표시장치(70)와, 상기 데이터표시장치(70)의 측정 결과를 미리 설정한 규격치(또는 설정치)와 비교하여 양호(규격품) 및 불량(규격외품)을 판단하는 선별장치(80)와, 상기 선별장치(80)의 판정 결과에 따라 규격품은 규격품이송장치에 신호를 보내 규격품이송부(90a)로 이송하고 규격외품(불량품)은 불량품신호발생장치에 신호를 보내 불량품배출부(90b)로 이송하는 언로딩장치(90)로 구성됨을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 피측정물(W)을 측정 위치로 공급하는 단계와, 이송된 피측정물(W)이 측정위치에 놓여질 수 있도록 피측정물(W)의 위치를 결정하는 단계와, 측정위치에 놓여진 피측정물(W)이 유동되지 않도록 고정시키는 단계와,피측정물(W)을 감지하여 피측정물(W)의 측정위치로 토오크측정기가 슬라이딩되도록 이송시키는 단계와, 측정하고자 하는 피측정물(W)을 회전 운동시키는 단계, 회전하는 피측정물의 분당회전수(RPM)의 증가 또는 감소에 따른 측정하고 싶은 회전수를 한 개 또는 수 개를 설정하여 설정된 회전수에 대한 토오크를 측정하는 단계와, 피측정물의 토오크 측정 결과 및 데이터를 표시하는 단계와, 피측정물(W)의 측정 결과와 미리 설정한 규격치를 비교하여 규격품과 규격외품으로 선별하는 단계와, 측정된 피측정물(W)중 규격품은 규격품이송장치에 신호를 보내 규격품이송부(90a)로 이송하고 규격외품(불량품)은 불량품신호발생장치에 신호를 보내 불량품배출부(90b)로 이송하는 단계로 이루어지는 측정방법을 제공하는데 또 다른 특징이 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예에 따른 구성 및 작용 효과를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 회전체의 구성을 나타낸 예시도,

도 2는 본 발명에 따른 회전토오크 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 회전토오크 측정장치의 정면도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 회전토오크 측정장치의 평면도,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 회전토오크 측정장치의 일측면도,

도 6은 본 발명에 따른 회전토오크 측정장치의 공정도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 로딩장치 12: 소재공급부

20: 위치결정장치 30: 위치고정장치

40: 토오크측정기 50: 측정기이송장치

60: 회전장치 70: 데이터표시장치

80: 선별장치 90: 언로딩장치

90a: 규격품이송부 90b: 불량품배출부

100: 내방부재 200: 외방부재

300: 전동볼 120,220: 플랜지

150: 허브볼트 170,270: 실

C : 제어수단 W : 피측정물

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 회전체의 회전토오크 측정장치의 구성을 나타낸 정면도이고, 도 4와 도 5는 평면도와 일측면도를 각각 나타내고 있다.

첨부 도면에서와 같이 지지프레임(11)의 일측 상면에 측정대기 콘베이어 또는 셔틀이 구비된 소재공급부(12:Loading Conveyor)가 설치되고, 상기 소재공급부(12)의 일측에는 피측정물을 들어올릴 수 있는 핑거가 구비된 로딩장치(10)가 설치되어 피측정물(W:소재)을 수동 또는 자동으로 이송 공급하도록되어 있다.

상기 로딩장치(10)는 실린더와 연결되어 상기 실린더에 의해 지지프레임(11)의 상면을 따라 길이방향으로 직선 왕복 운동하면서 피측정물(W)을 위치결정장치(20)의 측정 위치로 하나씩 들어올려 이송하도록 되어 있다.

상기 위치결정장치(20)에는 측정위치로 이송된 피측정물(W)을 고정하는 클램핑수단이 구비된 위치고정장치(30)가 설치되고, 위치고정장치(30)의 상부측에는 피측정물(W)을 측정하는 토오크측정기(40)가 배치되고 있다.

상기 토오크측정기(40)는 외부 토오크의 크기에 따라 출력의 크기가 발생되는 트랜스형 센서로 구성되고 있다.

토오크측정기는 실린더가 구비된 측정기이송장치에 설치되어 상기 실린더에 의해 상,하로 이동하여 피측정물의 상면에 접촉하도록 되어 있다.

측정기이송장치(50)는 위치고정장치(30)에 고정된 피측정물(W)을 감지하는 센서와 연결되어 상기 센서의 신호에 따라 토오크측정기(40)의 측정핀을 피측정물의 지정된 측정위치에 충격 없이 자동 결합시키도록 되어 있다.

상기 위치고정장치(30)에는 피측정물(W)을 회전 운동시키도록 모터가 구비된 회전장치(60)가 구비되어 상기 회전장치(60)에 의해 피측정물을 회전시키도록 되어 있다.

상기 회전장치(60)에는 제어수단(C)이 구비되어 상기 제어수단(C)이 피측정물(W)의 분당회전수(RPM)를 증가 또는 감소시키거나, 측정하고 싶은 회전수를 한 개 또는 수 개를 설정하여 설정된 회전수만큼 회전 운동시키도록 제어하도록 구성되어 있다.

따라서 제어수단(C)은 회전장치가 831RPM, 693RPM, 416RPM, 138RPM, 10RPM 순으로 회전운동하도록 세팅하게 되면 세팅된 순서에 따라 순차적으로 피측정물을 회전 운동시키면서 해당되는 회전수에 대한 토오크를 차례로 측정할 수 있게 된다.

상기한 회전장치(60)의 회전 설정은 검사자가 측정 회전수를 임의로 선택하는 것에 의해 세팅이 가능한 것으로, 상기 세팅작업은 검사자가 별도의 조작반을 통해 회전토오크의 크기에 따라 사전에 세팅하도록 되어 있다.

또한 회전장치(60)에는 피측정물을 회전 운동시키기 위해 피측정물의 구동축 또는 구멍과 대응되는 구조를 갖는 구동캡 또는 축이 설치되어 상기 구동캡 또는 축이 피측정물의 구동축 또는 구멍에 상호 결합되도록 되어 있다.

토오크측정기(40)에 의해 측정이 완료된 피측정물(W)의 측정 결과는 디스플레이용 화면이 구비된 데이터표시장치(70)에 의해 그 측정 결과를 보여주도록 되고, 상기 데이터표시장치(70)는 선별장치(80)와 전기적으로 연결되어 토오크측정기(40)에 의해 측정된 피측정물의 측정 결과에 따라 상기 선별장치(80)가 세팅된 규격치 또는 설정치와 비교하여 양호(규격품) 및 불량(규격외품) 판정을 내리도록 되어 있다.

데이터표시장치(70)는 그 차이를 연산하여 검사자가 설정한 설정치와 비교하여 양호/불량 판정을 모니터 또는 컴퓨터 디스플레이용 화면을 통해 출력하도록 되어 있다.

상기 선별장치(80)는 측정이 완료된 피측정물을 규격품이송장치 및 불량품배출부로 이송하는 언로딩장치(90)와 연결되어 상기 선별장치에 의해 언로딩장치가 작동하도록 되고, 상기 언로딩장치(90)에는 제품이송 셔틀 또는 트랜스퍼가 부착된 핑거가 구비되어 측정 완료된 제품을 이송하도록 되어 있다.

따라서 측정이 완료된 피측정물에 있어서, 선별장치(80)에 의해 규격품으로 판정받으면 규격품이송장치에 신호를 보내 언로딩장치(90)는 콘베이어 또는 셔틀이 구비된 규격품이송부(90a)로 이송하고, 규격외품(불량품)으로 판정받으면 불량품신호발생장치에 신호를 보내게 되어 언로딩장치(90)는 콘베이어 또는 셔틀이 구비된 불량품배출부(90b)로 측정이 완료된 피측정물을 각각 이송하게 된다.

상기 언로딩장치(90)는 앞서 설명한 바와 같은 로딩장치(10)와 나란히 설치되는 일체형으로 구성되어 하나의 실린더 작동으로 로딩장치(10)는 피측정물(W)을 측정전 위치결정 위치로 이송하게 하고, 언로딩장치(90)는 측정이 완료된 피측정물(W)을 들어올려 측정완료 위치로 자동 이송시키는 상대 운동하도록 되어 있다.

또한 본 발명에서는 토오크 검사를 끝마친 피측정물을 필요에 따라 반전 즉 180° 회전운동시킬 수 있는 반전수단을 부가할 수 있다.

그리하면 측정이 완료된 피측정물은 반전수단에 의해 180°반전시킨 상태로 측정이 완료된 피측정물을 이송할 수 있게 되어 다음 공정 라인으로 투여되는 제품의 이송이 보다 용이하게 이루어질 수 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 도 6에 나타낸 공정도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소재공급부로부터 검사하고자 하는 피측정물이 수동 또는 자동으로 측정대기 컨베이어 또는 셔틀에 이송 공급되면, 로딩장치(10)의 소재이송 셔틀 또는 트렌스퍼에 부착된 핑거가 피측정물(W)을 집어올려 위치결정장치(20)의 치구에 올려놓으면 위치고정장치(30)는 피측정물이 유동되지 않도록 이를 고정하게 된다.

이때 피측정물(W)의 구동축 또는 구멍에는 회전장치(60)의 구동캡 또는 축이 자동으로 결합되어지며 측정 대기 상태를 유지하게 된다.

이처럼 피측정물이 위치고정장치(30)로 고정되면 측정기이송장치(50)의 센서는 이를 감지하여 토오크측정기(40)를 측정 위치로 이송시키며 피측정물에 측정핀을 접촉시키게 된다.

피측정물에 측정핀이 접촉하게 되면 회전장치(60)를 제어하는 제어수단(C)은 토오크 측정을 위해 해당되는 회전수(RPM)만큼 피측정물이 회전 운동하도록 회전장치를 제어하면서 순차적으로 회전운동 시키게 된다.

이때 제어수단(C)은 회전장치(60)를 각각 831RPM, 693RPM, 416RPM, 138RPM, 10RPM 순으로 회전운동하도록 미리 세팅되어 있어 상기 회전장치(60)와 함께 피측정물(W)을 해당하는 회전수만큼 순차적으로 회전 운동시키게 된다.

회전장치(60)를 제어하는 제어수단(C)에 의해 피측정물이 다양한 회전수로 회전 운동할 때 피측정물과 접촉하고 있는 측정핀은 각 회전수에 따른 회전토오크를 측정하고, 이때의 측정값을 검사자가 임의로 설정한 분할각에 해당하는 회전면의 토오크를 컴퓨터 또는 모니터의 디스플레이용 화면에 표시한 후 이를 규격치 또는 설정치와 비교하여 선별장치(80)가 양호/불량 판정을 수행하게 된다.

한편, 측정이 모두 완료된 제품은 선별장치(80)의 판정 결과 즉, 규격품 판정을 내리면 언로딩장치)90)의 핑거는 이를 들어올려 콘베이어 또는 셔틀이 구비된 규격품이송부(90a)로 이송하고, 선별장치(80)에 의해 규격외품(불량품)으로 판정받으면 불량품신호발생장치에 신호를 보내 언로딩장치(90)는 콘베이어 또는 셔틀이 구비된 불량품배출부(90b)로 측정이 완료된 피측정물을 이송시키게 된다.

이와 같이 본 발명은 회전체의 회전토오크 측정이 자동화된 장치에 의해 일련의 작업 공정이 전자동으로 이루어질 수 있게 되므로 대량체계에서는 물론 그다지 수요가 적은 소량생산 체계에 동시에 적용이 가능한 것이다.

본 발명에서와 같은 자동화, 표준화된 회전토오크 측정장치는 데이터의 처리시간이 대폭 단축되어 설비의 효율이 극대화를 꾀할 수 있게 된다.

본 발명의 토오크 측정장치는 상기한 실시 예에서 설명한 자동차 바퀴의 구성외에도 내축을 기준으로 외축이 회전하도록 구성되는 회전체의 구성 즉, 공작기계나 장치설비 등에 장착되는 부품으로 구성되는 회전체로부터 런-아웃 측정하고자 하는 경우에도 아주 유용하게 이용되어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 회전체의 회전토오크 측정장치에 의하면, 다양한 제품의 정적 및 동적 회전저항 토오크를 전자동으로 측정이 가능함은 물론, 검사자의 간단한 설정조작에 의하여 소기의 검사가 가능하도록 표준화하므로서 검사시간 단축과 더불어 작업 및 생산 효율이 크게 향상되게 되는 이점이 있다.

또한 본 발명의 회전토오크 측정장치는 다량생산 체계에서는 물론 소량 생산체계에도 동시에 적용이 가능하고, 데이터 처리시간이 크게 단축되어 설비의 효율을 극대화를 도모할 수 있다는 등의 작용 효과를 갖는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

소재공급부(12)로부터 공급되는 피측정물(W)을 측정 위치로 이송하는 로딩장치(10)와, 상기 로딩장치(10)에 의해 이송된 피측정물(W)의 위치를 결정하는 위치결정장치(20)와, 상기 위치결정장치(20)에 놓여진 피측정물(W)을 고정시키는 위치고정장치(30)와, 상기 위치고정장치(30)에 고정된 피측정물(W)의 토오크를 측정하는 토오크측정기(40)와, 위치고정장치(30)에 고정된 피측정물(W)을 감지하여 토오크측정기(40)를 피측정물(W)의 측정위치로 이송시키는 측정기이송장치(50)와, 상기 위치고정장치(30)에 놓여진 피측정물(W)을 회전시키는 회전장치(60)와, 상기 회전장치(60)의 분당회전수(RPM)를 증가 또는 감소시키거나 측정하고 싶은 회전수를 한 개 또는 수 개로 설정된 회전수만큼 회전 운동하도록 제어하는 제어수단(C)과, 피측정물의 측정 결과를 나타내는 데이터표시장치(70)와, 상기 데이터표시장치(70)의 측정 결과를 규격치와 비교하여 규격품/규격외품으로 선별하는 선별장치(80)와, 상기 선별장치(80)의 판정 결과에 따라 규격품은 규격품이송장치에 신호를 보내 규격품이송부(90a)로 이송하고 규격외품(불량품)은 불량품신호발생장치에 신호를 보내 불량품배출부(90b)로 이송하는 언로딩장치(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전체의 회전토오크 측정장치.
회전체의 회전토오크를 측정함에 있어서, 피측정물(W)을 측정 위치로 공급하는 단계와, 이송된 피측정물(W)이 측정위치에 놓여지도록 피측정물(W)의 위치를 결정하는 단계와, 측정위치에 놓여진 피측정물(W)을 고정시키는 단계와, 피측정물(W)을 감지하여 피측정물(W)의 측정위치로 토오크측정기를 이송시키는 단계와, 측정하고자 하는 피측정물(W)을 회전 운동시키는 단계와, 회전하는 피측정물의 분당회전수(RPM) 증가 또는 감소에 따른 측정 회전수를 한 개 또는 수 개로 설정된 해당회전수에 대한 토오크를 측정하는 단계와, 피측정물의 측정 결과 및 데이터를 표시 화면을 통해 보여주는 단계와, 피측정물(W)의 측정 결과와 미리 설정한 규격치를 비교하여 규격품과 규격외품으로 판별하는 단계와, 측정된 피측정물(W)중 규격품은 규격품이송장치에 신호를 보내 규격품이송부(90a)로 이송하고 규격외품(불량품)은 불량품신호발생장치에 신호를 보내 불량품배출부(90b)로 이송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전체의 회전토오크 측정방법.