KR200492689Y1 - 전동드라이버의 토크 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공구헤드를 연결하기 위한 전동드라이버의 토크 제어장치에 관한 것으로서, 구동 하우징, 동력전달모듈, 토션 소켓 및 적어도 하나의 변형계를 포함하며, 공구헤드는 구동 하우징의 선단에 연결되고, 동력전달모듈은 구동 하우징 내에 설치되어, 공구헤드를 구동 하우징에 대하여 회전시킬 수 있으며, 토션 소켓은 구동 하우징 내에 설치되어, 구동 하우징 및 동력전달모듈과 연결되고, 동력전달모듈의 구동에 의해 변형이 발생하며, 변형계는 토션 소켓에 설치되어 토션 소켓의 변형을 검출 및 기록한다. 본 고안은 변형계가 장착된 전동드라이버를 통해, 전동드라이버를 사용하는 과정 중의 데이터가 완전하게 기록될 수 있도록 함으로써, 매 회 토크 가공 수치를 모두 정확하게 제어할 수 있어, 가공과정의 정확도 및 효율이 향상된다.

Description

전동드라이버의 토크 제어장치{TORQUE ADJUSTING ASSEMBLY FOR ELECTRIC SCREWDRIVER}

본 고안은 수공구의 구조 개량에 관한 것으로서, 특히 전동드라이버의 토크 제어장치에 관한 것이다.

전동드라이버는 볼트 또는 나사 등 체결요소를 탈착하기 위한 수공구로서, 내부의 회전모터의 회전을 통해 볼트 또는 나사를 가공될 표면에 신속하게 탈착할 수 있다.

종래 기술의 전동드라이버는 설계상 토크를 조정할 수 있는 구조를 구비하며, 그 이유는 전동드라이버의 힘이 너무 강할 경우 가공될 표면 및 볼트 자체의 구조가 파괴되거나, 또는 힘이 너무 약할 경우 볼트를 상기 가공 표면에 안정적으로 설치할 수 없는 상황을 방지하도록, 가공될 표면의 재질, 경도, 및 나사 또는 볼트 자체의 구조 강도에 따라 회전력을 조정해야 하기 때문이다.

보다 정확히 설명하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 종래 기술 중 공장 내에서 사용되는 전동드라이버(90)의 작동 과정은 다음과 같다. 전원을 연결한 후, 사용자가 전동드라이버(90)를 작동시키면, 그 내부의 제어기판이 트리거되어, 모터가 기어박스를 회전시키며, 기어박스는 토크 조정장치와도 동시에 연결되어, 상기 토크 조정장치가 전동드라이버의 토크 상한을 설정할 수 있다. 다른 한편으로, 기어박스에 기계식 제동기구가 더 연결되고, 상기 제동기구는 출력되는 축그룹에 동시에 연결되며, 상기 축그룹이 즉 전동드라이버의 공구헤드이다.

전동드라이버가 작동하는 과정에서 토크 상한에 도달한 후, 상기 기계식 제동기구가 트리거되어 제어기판으로 정보를 피드백하며, 나아가 모터의 회전을 중지시킴으로써, 전체적인 작동 흐름을 정지시키고자 하는 목적을 달성한다.

그러나, 종래기술의 전동드라이버는 아래의 몇 가지 단점이 있다.

첫 번째, 도 9를 참조하면, 종래기술 중의 전동드라이버(90)의 토크 조정장치의 구조는 전동드라이버(90)의 하우징 내부의 스프링(94)과 복수의 강구(미도시) 사이의 상이한 정도의 가압력을 통해 달성되며, 보다 정확히 설명하면, 사용자가 지정된 토크를 설정한 후, 전동드라이버(90)가 상기 토크의 크기까지 비틀어지면, 하우징 내부의 강구가 튀어오르면서 스프링(94) 및 토크를 제공하는 모터를 분리시켜 모터가 공회전하는 상황을 형성하며, 이를 통해 사용자가 토크가 상기 설정값에 도달하였음을 알 수 있다.

그러나 사용자가 매 회 다른 토크로 조정해야 할 경우, 반드시 전동드라이버(90)를 가공장소로부터 조정장치로 가져가 스프링(94)을 조이거나 늦추어야 하고, 토크를 수동으로 즉시 조정할 수 없으며(다른 이유는 인위적인 조정의 부정확성을 방지하기 위한 것이다), 따라서 토크의 조정이 대단히 불편하다.

두 번째, 가공과정 중 토크 조정 빈도를 감소시키기 위하여, 사용자는 통상적으로 가공 전 반드시 토크가 각기 다른 복수의 전동드라이버(90)를 준비해야 하므로, 비용상의 부담을 초래할 수 있다.

세 번째, 스프링(94) 및 강구 등 부재의 가압력에 의한 비틀림은 일정 시간 사용 후, 장기간의 마찰 및 압력으로 인해 강구 등 장치의 구조상의 변형 또는 피로가 발생하여 조정량에 오차를 초래할 수 있으며, 나아가 사용자가 사용 시 체결시키고자 하는 토크 정도까지 정확하게 비틀 수 없다.

네 번째, 인더스트리 4.0의 개념에 부합하기 위하여, 차세대 공장의 공구는 공구의 각종 데이터를 수시로 검출, 기록 및 조정할 수 있는 기능을 구비하여야 하며, 다시 말해, 가공부재 내부에 가공 상황을 검출할 수 있는 센서가 설계되어 있어야 한다. 그러나 종래 기술의 전동드라이버(90)는 이러한 가공 과정을 데이터화하는 구조가 구비되어 있지 않기 때문에, 가공 과정에서, 각 가공과정의 데이터를 기록할 수 없다.

결론적으로, 종래 기술의 전동드라이버는 결함이 존재한다.

종래 기술의 단점 및 부족을 감안하여, 본 고안은 전동드라이버의 내부에 비틀림 정도를 탐지할 수 있는 변형 감지장치를 설치함으로써, 사용자가 비틀림 데이터를 전자화함과 동시에, 컴퓨터를 통해 전동드라이버에 인가해야 할 토크를 조정할 수 있는 전동드라이버의 토크 제어장치를 제공하고자 한다.

상기 고안 목적을 달성하기 위하여, 본 고안이 채택한 기술수단은 공구헤드를 연결하기 위한 전동드라이버의 토크 제어장치이며, 상기 전동드라이버의 토크 제어장치는

마주보는 양단이 각각 선단 및 후단이며, 상기 선단에 상기 공구헤드가 연결되는 구동 하우징;

상기 구동 하우징 내에 설치되어 상기 공구헤드를 상기 구동 하우징에 대해 회전시키기 위한 동력전달모듈;

상기 구동 하우징 내에 설치되며, 상기 구동 하우징 및 상기 동력전달모듈과 연결되어, 상기 동력전달모듈의 구동에 의해 변형이 발생하는 토션 소켓;

상기 토션 소켓에 설치되어, 각각 상기 토션 소켓의 변형을 검출 및 기록하는 적어도 하나의 변형계를 포함한다.

본 고안의 장점은, 변형계를 토션 소켓에 설치하여, 변형계를 통해 토션 소켓의 변형을 검출하고, 이에 따라 감지 및 기록을 수행함과 동시에, 변형계가 검출한 비틀림력 수치가 중앙제어 컴퓨터로 전송된 후, 토션 소켓이 사용자가 미리 설정한 비틀림력 상한에 도달 시, 사용자가 컴퓨터를 통해 자동으로 제어함으로써, 비틀림력을 구동시키는 모터의 작동을 정지시켜, 종래 기술 중 스프링 및 강구를 이용하여 발생시키는 것과 동일한 효과를 달성한다는데 있다.

단 이와 동시에, 사용자는 전동드라이버가 매 회 작동 시의 정확한 토크 및 기타 관련 데이터도 명확하게 획득할 수 있으며, 이를 통해 사용자는 상이한 가공 상태에 대해 맞춤형 조정을 실시하여 더욱 완벽한 체결기능을 달성할 수 있다. 다른 한편으로, 데이터의 전달을 통해, 전동드라이버의 토크 역시 컴퓨터를 통해 제어될 수 있으므로, 사용자는 본 고안을 사용 시 토크가 상이한 다수의 드라이버를 준비하여 수시로 교체할 필요 없이, 중앙컴퓨터를 통해 매 전동드라이버마다 다음 번 회전 시 인가해야 할 토크를 조정할 수 있어, 가공효율이 향상되고 비용이 절감되는 목적을 달성할 수 있다.

마지막으로, 토션 소켓의 변형량은 실제로는 매우 미세하기 때문에, 종래 기술의 스프링 및 강구가 매 회 사용 과정에서, 매우 큰 추진 압력을 받게 되는 것에 비해, 본 고안의 토션 소켓은 물리적인 구조상 빈번하게 큰 압력을 받지 않아, 종래 기술의 토크 장치에 비해, 본 고안은 실제 사용하는 내구성면에서 매우 우수하다.

또한, 전술한 전동드라이버의 토크 제어장치는 상기 구동 하우징 내에 설치되어 상기 동력전달모듈에 끼워지는 적어도 하나의 회전베어링을 더 포함하며, 상기 회전베어링의 내측면과 외측면은 상기 동력전달모듈 및 상기 구동 하우징의 내벽면에 각각 접합된다.

또한, 전술한 전동드라이버 토크 제어장치는, 상기 토션 소켓에 상기 동력전달모듈의 후방에 설치되는 전방 연결부; 상기 전방 연결부의 후방에 설치되는 후방 연결부; 상기 전방 연결부와 상기 후방 연결부 사이에 설치되는 감지부를 더 포함하며, 상기 감지부의 두께는 상기 전방 연결부의 두께보다 작고, 상기 감지부의 두께는 상기 후방 연결부의 두께보다 작으며, 또한 상기 적어도 하나의 변형계가 상기 감지부의 외벽면에 설치된다.

도 1은 본 고안의 입체 외관도이다.
도 2는 본 고안의 부품 분해도이다.
도 3은 본 고안의 토션 소켓과 신호 감지장치의 분해 확대도이다.
도 4는 본 고안의 단면도이다.
도 5는 본 고안의 토션 소켓의 단면 확대도이다.
도 6은 본 고안을 전동드라이버에 장착한 입체 외관도이다.
도 7은 도 6의 부품 분해도이다.
도 8은 도 6의 단면도이다.
도 9는 종래 기술의 전동드라이버 토크 제어장치의 부품 분해도이다.

이하 도면 및 본 고안의 바람직한 실시예를 결합하여 소정의 고안 목적을 달성하기 위해 채택한 기술수단으로서 본 고안을 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 1, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 고안의 전동드라이버의 토크 제어장치는 공구헤드(91) 및 모터(92)를 연결하기 위한 것으로서, 공구헤드(91) 및 모터(92)는 각각 본 고안의 선단 및 후단에 설치된다.

도 2, 도 3 및 도 4를 더 참조하면, 본 고안은 구동 하우징(10), 동력전달모듈(20), 토션 소켓(30), 적어도 하나의 변형계(40) 및 적어도 하나의 회전베어링(50)을 포함한다.

도 2, 도 4 및 도 8을 참조하면, 구동 하우징(10)의 마주보는 양단은 각각 선단 및 후단이며, 구동 하우징(10)의 선단에 상기 공구헤드(91)가 연결되고; 동력전달모듈(20)이 구동 하우징(10) 내에 설치되어, 공구헤드(91)를 구동 하우징(10)에 대해 회전시킨다. 또한 본 실시예에서, 상기 동력전달모듈(20)은 유성기어그룹이다.

도 2, 도 3 및 도 8을 참조하면, 토션 소켓(30)은 구동 하우징(10) 내에 설치되어 구동 하우징(10) 및 동력전달모듈(20)과 연결된다. 본 실시예에서, 전술한 동력전달모듈(20)은 공구헤드(91)와 토션 소켓(30)의 중간에 설치되나, 단 동력전달모듈(20) 및 토션 소켓(30)의 배열위치는 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에서, 상기 토션 소켓(30)은 원기둥형상의 소켓이나, 단 그 형상 역시 원기둥에 한정되지 않는다.

도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 토션 소켓(30)은 동력전달모듈(20)의 구동에 의해 변형이 발생하며, 보다 정확히 설명하면, 본 실시예 중 상기 토션 소켓(30)의 선단은 동력전달모듈(20) 내의 링기어(미도시)와 고정 설치되고, 토션 소켓(30)의 후단은 즉 복수의 볼트(11)를 통해 구동 하우징(10)의 내부에 나사 결합되어 고정되며, 동력전달모듈(20) 내부의 유성기어그룹이 일정 토크까지 비틀린 후, 유성기어그룹의 선기어가 링기어를 함께 순조롭게 회전시키지 못하기 때문에, 링기어가 토션 소켓(30)의 선단을 함께 비틀기 시작하며, 이때, 토션 소켓(30)의 후단은 구동 하우징(10)에 의해 고정되어 있으므로, 선후단에 비틀림 차이가 발생하게 된다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 토션 소켓(30)은 전방 결합부(31), 후방 결합부(32) 및 감지부(33)를 더 포함하며, 전방 결합부(31)는 동력전달모듈(20)의 후방에 설치되고, 후방 결합부(32)는 전방 결합부(31)의 후방에 설치되며, 감지부(33)는 즉 전방 결합부(31)와 후방 결합부(32) 사이에 설치되어 전, 후측이 상기 두 구조에 결합된다.

도 5를 참조하면, 보다 정확히 설명하면, 본 실시예에서, 토션 소켓(30)은 양단이 관통되는 원기둥 소켓이며, 감지부(33)의 두께는 전방 결합부(31)의 두께보다 작고, 감지부(33)의 두께는 후방 결합부(32)의 두께보다도 작으며, 감지부(33)는 감지벽(331) 및 복수의 장공(332)을 더 포함한다. 전술한 감지부(33)의 두께는 즉 감지벽(331)의 두께를 말하며, 상기 장공(332)은 감지벽(331)에 서로 이격되도록 관통 형성되어, 상기 감지벽(331)의 원주방향을 따라 연장된다.

도 3을 참조하면, 각각의 상기 적어도 하나의 변형계(40)는 토션 소켓(30)에 설치되어, 토션 소켓(30)의 변형을 검출 및 기록하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 상기 적어도 하나의 변형계(40)의 수량은 복수개이나, 단 이에 한정되지 않으며, 상기 변경계(40)는 감지부(33)의 외벽면에 설치된다. 보다 정확히 설명하면, 각각의 상기 변형계(40)는 임의의 두 이웃한 장공(332) 사이에 설치되며, 장공(332)과 변형계(40)가 상기 감지벽(331)에 서로 교차되도록 위치한다.

다른 한편으로, 본 고안은 사용 시, 변형계(40)가 신호감지장치(93)에 전기적으로 접속되어, 상기 신호감지장치(93)를 통해 변형계(40)에 기록된 수치를 외부의 컴퓨터로 전달할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 신호감지장치(93)는 토션 소켓(30) 내에 설치되나, 단 그 설치위치는 이에 한정되지 않는다.

도 4 및 도 8을 참조하면, 상기 적어도 하나의 회전베어링(50)이 구동 하우징(10) 내에 설치된다. 본 실시예에서, 상기 적어도 하나의 회전베어링(50)의 수량은 2개이며, 또한 상기 2개의 회전베어링(50)은 각각 전후방을 따라 설치되어 동력전달모듈(20)에 끼워지며, 각각의 상기 회전베어링(50)의 내측면 및 외측면이 각각 동력전달모듈(20)과 구동 하우징(10)의 내벽면에 접합된다.

이하 본 고안의 사용상태 및 장점에 대해 설명한다.

도 2, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 고안은 사용 시, 신호감지장치(93)를 통해 외부의 컴퓨터(미도시)에 접속되며, 컴퓨터를 통해 모터(92)의 토크 전송 상한을 미리 설정한다. 이러한 신호감지장치는 이와 동시에 제동, 가공공정 및 계수 등 데이터를 전달할 수 있다.

실제 조작 시, 사용자가 전동드라이버를 작동시키면, 모터가 동작하여 볼트 또는 나사가 공구헤드(91)의 회전을 통해 가공할 물체에 점진적으로 고정 삽입된 후, 가공헤드(91)가 견디는 토크가 점차 토션 소켓(30)으로 전이되어, 토션 소켓(30)이 약간 비틀어지기 시작하며, 이러한 비틀림 변형량이 발생하면, 변형계(40)에 의해 기록되어 신호감지장치(93)를 통해 외부의 컴퓨터로 전송되며, 변형계(40)가 기록한 양이 사용 전 미리 설정한 수치에 도달 시, 컴퓨터가 모터(92)의 작동을 정지시키고, 나아가 전동드라이버를 정지시켜 전체적인 비틀림 행위를 완료한다.

본 고안의 장점은 다음과 같다.

첫 번째, 도 3을 참조하면, 변형량을 검출 및 기록할 수 있는 변형계(40)의 설치를 통해, 본 고안은 매 회 가공 과정 중의 데이터를 기록할 수 있으며, 이를 통해 매 회 가공 시 발생하는 결과, 오차 등의 상황을 판단 및 통합하고, 이러한 데이터의 종합적인 정리를 통해, 본 고안을 공장 내 각종 시설과 더 결합시킬 수 있어, 4차 산업(Industry 4.0)의 목적을 달성할 수 있다.

두 번째, 토크 수치의 피드백을 통해, 사용자가 컴퓨터로 단일한 전동드라이버가 전송하는 토크값을 조작할 수 있으며, 다시 말해, 사용자는 각각의 전동드라이버가 매 회 가공하는 과정 중의 토크 상한을 조정할 수 있어, 각기 다른 가공물에 더욱 정확하게 부합되도록 하는 목적을 달성함과 동시에, 전동드라이버의 조작원이 상이한 토크의 전동드라이버를 사용하기 위해 복수의 전동드라이버를 준비할 필요도 없으며, 컴퓨터 조작을 통해 각각의 전동드라이버의 현재의 토크 상한을 신속하고도 직접적으로 조정할 수 있다.

세 번째, 도 2 및 도 3을 참조하면, 토션 소켓(30)을 토크 검출 장치로써 사용하여, 전동드라이버의 사용 과정에서 장비의 손실률을 감소시킬 수 있으며, 따라서 단일한 전동드라이버의 사용수명이 향상될 수 있다.

결론적으로, 본 고안의 전동드라이버의 토크 제어장치는 전동드라이버의 사용 정확도와 사용수명 및 사용시의 가공효율을 효과적으로 높일 수 있는 장점을 지닌다.

이상의 설명은 단지 본 고안의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 고안을 임의의 형식으로 제한하는 것이 아니다. 비록 본 고안은 바람직한 실시예를 통해 상기와 같이 공개하였으나, 본 고안을 한정하기 위한 것이 아니며, 소속 기술분야에서 통상적인 지식을 갖춘 자라면 누구든지, 본 고안의 기술방안을 벗어나지 않는 범위에서 상기 공개된 기술내용을 이용하여 동등한 변화의 등가 실시예로써 약간의 변동 또는 수식을 실시할 수 있다. 단 본 고안의 기술방안의 내용을 벗어나지 않고, 본 고안의 기술의 실질에 의거하여 이상의 실시예에 대해 실시되는 임의의 간단한 수정, 동등한 변화와 수식은 모두 본 고안의 기술방안의 범위 내에 속한다.

10: 구동 하우징 11: 볼트
20: 동력전달모듈 30: 토션소켓
31: 전방 연결부 32: 후방 연결부
33: 감지부 40: 변형계
50: 회전베어링 90: 전동 드라이버
91: 공구헤드 92: 모터
93: 신호감지장치 94: 스프링
331: 감지벽 332: 장공

Claims (3)

1. 공구헤드를 연결하기 위한 전동드라이버의 토크 제어장치에 있어서,
   마주보는 양단이 각각 선단 및 후단이며, 상기 선단에 상기 공구헤드가 연결되는 구동 하우징;
   상기 구동 하우징 내에 설치되어 상기 공구헤드를 상기 구동 하우징에 대해 회전시키기 위한 동력전달모듈;
   상기 구동 하우징 내에 설치되며, 상기 구동 하우징 및 상기 동력전달모듈과 연결되어, 상기 동력전달모듈의 구동에 의해 변형이 발생하는 토션 소켓 - 상기 토션 소켓은, 상기 동력전달모듈의 후방에 설치되는 전방 연결부, 상기 전방 연결부의 후방에 설치되는 후방 연결부, 및 상기 전방 연결부와 상기 후방 연결부 사이에 설치되며, 두께가 상기 전방 연결부의 두께보다 작고, 또한 상기 후방 연결부의 두께보다 작은 감지부를 포함하고; 상기 감지부는, 감지벽, 및 상기 감지벽에 이격되도록 관통하여 형성되며 상기 감지벽의 원주를 따라 연장되는 복수의 장공을 포함함 - ; 및
   상기 토션 소켓의 감지부의 외측면에 설치되는 적어도 하나의 변형계 - 상기 적어도 하나의 변형계 중의 각각의 변형계는 상기 복수의 장공 중 인접한 2개의 사이에 설치되어, 상기 토션 소켓의 변형을 검출 및 기록함 -
   를 포함하는 전동드라이버의 토크 제어장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동 하우징 내에 설치되어 상기 동력전달모듈에 끼워지며, 내측면 및 외측면이 각각 상기 동력전달모듈 및 상기 구동 하우징의 내벽면에 접합되는 회전베어링을 더 포함하는 전동드라이버의 토크 제어장치.
3. 삭제

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