KR20050051625A - Rotang torgue sensor of use the volt, nut automatic electric powen - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기기전력의 특성을 이용하여 볼트, 너트 체결기에 요구되는 토크 값 검출 및 토크 제어수단을 더욱 간단하면서도 정밀/효과적인 기능을 제공하는 유기기전력을 이용한 회전형 토크센스에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary torque sense using organic electromotive force that provides simpler, more precise and effective functions of torque value detection and torque control means required for bolt and nut fasteners using the characteristics of organic electromotive force.
즉, 서버모터(10)와 다단계 유성감속기(20), 회전축(30), 스핀들(40)로 구성되는 통상의 볼트, 너트 체결기(A)에 있어서, 상기 체결기(A) 회전축(30)의 외주 면에 규소강판(111), 절연판(112)으로 각각 구분된 회전입력코일(110)과 회전출력코일(120)을 감아 만든 유기기전력용 회전자(100)를 설치하는 한편, 고정된 상태의 하우징(400) 내면에는 규소강판(211), 절연판(212)으로 각각 구분된 고정입력코일(210)과 고정출력코일(220)을 감아 만든 유기기전력용 고정자(200)를 상호 대응설치하고, 상기 회전 입력코일(110)과 회전출력코일(120) 사이의 회전축(30) 일면에는 회전축(30)의 기계적 미세변화를 즉각적이고 정확하게 감지하는 스트레인게이지(300)를 유도 선으로 연결/설치하여 된 것이다.That is, in the conventional bolt and nut fastener (A) consisting of the server motor 10, the multi-stage planetary reducer 20, the rotary shaft 30, the spindle 40, the fastener (A) rotary shaft 30 On the outer circumferential surface of the organic steel electromotive force rotor 100 made by winding the rotary input coil 110 and the rotary output coil 120 respectively divided by the silicon steel plate 111 and the insulating plate 112, while being fixed On the inner surface of the housing 400 of the silicon steel plate 211, the insulating plate 212, respectively, the fixed input coil 210 and the fixed output coil 220 wound around the organic electromotive force stator 200 made of the corresponding installation, On one surface of the rotary shaft 30 between the rotary input coil 110 and the rotary output coil 120 is connected to / installed by a strain gage 300 to detect the mechanical micro-changes of the rotary shaft 30 immediately and accurately with a guide line will be.
Description
본 발명은 유기기전력의 특성을 이용하여 볼트, 너트 체결기에 요구되는 토크 값 검출 및 토크 제어수단을 더욱 간단하면서 고정밀/효과적인 기능을 제공하는 유기기전력을 이용한 회전형 토크센스에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary torque sense using an organic electromotive force that provides a simpler, higher precision / effective function of torque value detection and torque control means required for bolt and nut fasteners using the characteristics of organic electromotive force.
종래에는 체결기를 이용한 볼트, 너트 체결시 오랜 경험을 토대로 숙련된 사용자의 감각에만 의존하여 규정된 체결토크를 맞춰 체결하는 수동 토크렌치를 사용하는 것이 일반적이었다. In the related art, it was common to use a manual torque wrench for fastening a prescribed tightening torque based on a long time experience when fastening bolts and nuts using fasteners, based only on the sense of experienced users.
그러나 상기한 수동 토크렌치는 상술 된 바와 같이 사용자의 감각에만 의존한 것임에 따라 높은 토크 정밀도 유지에 어려움이 클 뿐 아니라 연속적인 토크 품질유지가 불가능함에 따라서 작업 중 불량이 자주 발생하고, 일정하고도 연속적인 품질이 유지되지 못하는 등 이에 따른 막대한 원가 적 손실은 물론 소비자의 신뢰성 실추로 기업경쟁력이 크게 약화하는 문제점이 있었다. 또, 체결 작업시 고비용의 숙련자에게 전적으로 의존해야함으로 인력배치의 한계점과 인력채용에 따른 비용부담이 큰 문제점까지 있고, 무엇보다도 지속적인 토크 품질관리가 전혀 이루어지지 못하기 때문에 정밀한 토크 품질이 특히 요구되는 첨단제품의 경우 급기야 체결작업 자체를 포기해야하는 경우도 왕왕 발생하였다.However, as described above, the manual torque wrench is not only difficult to maintain high torque accuracy because it depends only on the user's sense, but also it is impossible to maintain the continuous torque quality, and thus, frequent defects occur during operation. There was a problem that the company's competitiveness was greatly weakened due to the enormous cost loss and lack of consumer reliability. In addition, it is necessary to rely solely on high-experienced skilled workers when tightening, which leads to the limitations of manpower allocation and cost burden due to recruitment, and above all, precise torque quality is particularly required because continuous torque quality management is not achieved at all. In the case of high-tech products, it was necessary to give up the fastening work itself.
이러한 문제점을 해소하기 위해 최근에는 체결기의 회전축에 비회전 비접촉식 센서를 부착해 회전각도를 검출한 후 사전에 기억해둔 규정 토크의 각도와 비교판정하여 자동으로 서버모터를 제어하는 체결방법이 개발되었을 뿐 아니라 회전축의 기계적 미세 변화를 전기신호로 변화시켜 이를 토대로 효율적인 토크제어 및 관리할 수 있도록 하는 첨단 체결기까지 속속 선보이고 있는 실정이다.Recently, in order to solve this problem, a fastening method has been developed in which a non-rotating non-contact sensor is attached to the rotating shaft of the fastener to detect the rotation angle, and then compare and determine the angle of the pre-stored torque to automatically control the server motor. In addition, the state-of-the-art fasteners that change the mechanical micro-changes of the rotating shaft into electrical signals to enable efficient torque control and management are being introduced one after another.
그러나 상기 종래 비회전식 토크 제어수단은 체결기 회전축의 기계적 미세 변화를 전기신호로 변화시켜 주는 토크센서인 스트레인게이지가 체결기의 회전축에 직접부착되지 않고 측면과 분리된 고정체의 하우징내면에 부착된 상태에서 회전되는 축의 변화를 감지하게 되는 것임에 따라, However, the conventional non-rotating torque control means has a strain gauge, which is a torque sensor that changes mechanical micro-changes of the fastener's rotation shaft into an electrical signal, is attached to the housing inner surface of the fixture separated from the side rather than directly attached to the rotating shaft of the fastener. As it will detect the change of the rotating axis in the state,
회전체의 기계적인 미세변화에 대하여 보다 정밀하고도 정확하게 다 감지하지 못할 뿐 아니라 오히려 회전체에 미치는 기타 영향(기계적인 진동 등)에 오히려 더 크게 반응하는 등 아주 정밀한 토크검출 및 제어에는 역부족하였다. 게다가 구조가 아주 복잡하여 제조에 따른 제반비용부담이 많을 뿐 아니라 고장율이 커 유지보수에 따른 손실 또한 만만치 않았다.Not only did they not detect more precisely and accurately the mechanical micro-changes of the rotating body, but also responded to the other influences (mechanical vibration, etc.) on the rotating body much more precisely. In addition, the structure was so complex that not only was it expensive to manufacture, but also had a high failure rate, resulting in maintenance losses.
이에 본 발명에서는 상기한 문제점을 일소하기 위해 창안한 것으로서, 볼트, 너트 체결기의 회전체 구동시 고정체와 회전체 간 별도의 연결선 없는 가운데에서도 용이하게 상호 전력유기될 수 있게 유기기전력을 이용하고, 이 유기기전력은 체결기의 회전축에 직접 부착한 스트레인게이지의 입력 전원으로 하며, 이때 발생하는 출력 측의 변화 기전력을 회전자의 토크 값으로 환산하여 보다 효율적이면서 정밀한 토크검출 및 토크 제어수단을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, when using the organic electromotive force to be easily mutual power in the absence of a separate connection line between the fixed body and the rotating body when driving the rotating body of the bolt, nut fastener and This organic electromotive force is the input power of the strain gauge directly attached to the rotating shaft of the fastener, and converts the generated electromotive force on the output side into the torque value of the rotor to provide more efficient and precise torque detection and torque control means. The main focus is on the technical task.
위 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서는 첨부된 각 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.In the present invention to achieve the above technical problem will be described in more detail based on the accompanying drawings.
본 발명에 따른 볼트, 너트 체결기(A)는 1에서 도시된 바와 같이 서버모터(10)와 다단계 유성감속기(20), 회전축(30), 스핀들(40)로 구성되는 통상의 볼트, 너트 체결기(A)에 있어서,Bolt and nut fastener (A) according to the invention is a conventional bolt, nut fastening consisting of the server motor 10 and the multi-stage planetary reducer 20, the rotating shaft 30, the spindle 40 as shown in 1 In group (A),
상기 체결기(A) 회전축(30)의 외주 면에 규소강판(111), 절연판(112)으로 각각 구분된 회전입력코일(110)과 회전출력코일(120)을 감아 만든 유기기전력용 회전자(100)를 설치하는 한편,An organic electromotive force rotor made by winding a rotary input coil 110 and a rotary output coil 120 each divided into a silicon steel plate 111 and an insulating plate 112 on the outer circumferential surface of the rotation shaft 30 of the fastener (A) ( While installing 100)
고정된 상태의 하우징(400) 내면에는 규소강판(211), 절연판(212)으로 각각 구분된 고정입력코일(210)과 고정출력코일(220)을 감아 만든 유기기전력용 고정자(200)를 상호 대응설치하고,On the inner surface of the fixed housing 400, the organic electromotive stator 200 formed by winding the fixed input coil 210 and the fixed output coil 220 each divided into a silicon steel plate 211 and an insulating plate 212 correspond to each other. Install it,
상기 회전 입력코일(110)과 회전출력코일(120) 사이의 회전축(30) 일면에는 회전축(30)의 기계적 미세변화를 즉각적이고 정확하게 감지하는 스트레인게이지(300)를 유도 선으로 연결/설치하여 된 것이다.On one surface of the rotary shaft 30 between the rotary input coil 110 and the rotary output coil 120 is connected to / installed by a strain gage 300 to detect the mechanical micro-changes of the rotary shaft 30 immediately and accurately with a guide line will be.
이와 같은 본 발명의 볼트, 너트 체결기의 유기기전력을 이용한 회전형 토크센스는,Such a rotary torque sense using the organic electromotive force of the bolt, nut fastener of the present invention,
상기 고정체인 하우징(400) 내면에 설치된 유기기전력용 고정자(200)의 고정입력코일(210)에 입력을 주면 유기기전력이 발생하여, 회전되고 있는 상태의 회전축(30) 상의 회전입력코일(110)에 그 기전력이 유기되고, When an input is applied to the fixed input coil 210 of the stator 200 for organic electromotive force installed on the inner surface of the fixed chain housing 400, the organic electromotive force is generated, and the rotation input coil 110 on the rotating shaft 30 is rotated. That electromotive force is depleted,
그 유기기전력은 이와 선 연결된 스트레인게이지(300)의 입력 전원으로 함에 따라, 회전축(30)의 기계적 미세변화를 전기적 신호변화로 나타내는 스트레인게이지(300)의 역할로 인해,As the organic electromotive force is the input power of the strain gauge 300 connected to this, due to the role of the strain gauge 300 to represent the mechanical micro-change of the rotating shaft 30 as a change in the electrical signal,
입력된 유기기전력이 상기 입력코일(110)과 유도섬이 연결된 스트레인게이지(300)를 거치면서 변환되고, The input organic electromotive force is converted while passing through the strain gauge 300 to which the input coil 110 and the induction island are connected,
그 변화 기전력은 다른 쪽으로선 연결된 회전자(100)의 회전출력코일(120)로 인가된 후 그 회전출력코일(120)과 대응 구비하는 고정자(200)의 고정출력코일(220)로 유기된 후 시그널 신호로 출력하게 되는 데, The change of electromotive force is applied to the rotating output coil 120 of the rotor 100 connected to the other side and then induced to the fixed output coil 220 of the stator 200 corresponding to the rotating output coil 120. It is output as a signal signal,
이때 그 출력 기전력을 환산하게 되면 기존에 비하여 아주 정밀한 토크 값을 검출할 수 있게 되는 것이다.At this time, if the output electromotive force is converted, it is possible to detect a very precise torque value.
즉, 고정자(200)의 고정입력코일(210)과 회전자(100)의 회전입력코일(110) 사이에 발생한 유기기전력이 선 연결된 스트레인게이지(300)에 전달되면 회전축(30)의 회전구동시 발생하는 기계적인 미세변화에 따라 저항변화를 일으키는 스트레인게이지(300)의 특성에 따라 고정자(200)상의 출력코일(220)로 출력되는 출력 기전력이 다르게 나타나고, That is, when the organic electromotive force generated between the fixed input coil 210 of the stator 200 and the rotation input coil 110 of the rotor 100 is transmitted to the pre-connected strain gauge 300, when the rotary shaft 30 is driven to rotate. The output electromotive force output to the output coil 220 on the stator 200 appears differently according to the characteristics of the strain gauge 300 causing the resistance change according to the mechanical micro change occurring,
이를 Convertor 등으로 디지털 값으로 변화시킨 다음 CPU가 내장된 컨트롤러에서 사전에 규정해 놓은 규정 토크 값과 비교판정하여 서버모터(10)에 피드백 제어함으로써 보다 정밀한 토크 제어가 이루어질 수 있는 것이다.This is converted into a digital value by a convertor, etc., and then compared with a predetermined torque value pre-defined in the controller in which the CPU is embedded, and feedback control to the server motor 10 enables more precise torque control.
그리고 상기한 토크 정보는 컴퓨터 등을 통하여 언제든 재확인 및 검토할 수 있기 때문에 사후에 결함의 원인분석 및 리콜범위 등을 정하는데 유용한 자료로 사용할 수 있을 뿐 아니라 컴퓨터 통신으로 임의 제어나 세팅제어도 가능하다.In addition, the above-mentioned torque information can be reconfirmed and reviewed at any time through a computer, so that it can be used as a useful data for determining the cause of the defect and determining the recall range, and can be arbitrarily controlled or set by computer communication. .
이러한 편의성은 객관화된 데이터를 기준으로 숙련자가 아닌 비숙련자라도 정해진 규정에 따라 아주 간단하게 작업이 가능할 뿐 아니라 체결력이 부족하거나 과하게 발생할 수 있는 조립 및 체결제품의 불량을 미리 예방함은 물론 보다 신속하면서도 정밀한 토크 컨트롤 제어할 수 있는 등 체결품질향상에도 크게 기여할 수 있다.This convenience is not only for the unskilled but also skilled workers based on the objective data, and it is very simple to operate according to the prescribed regulations. It also prevents defects in assembly and fastening products that may be insufficient or excessively fast, It can contribute to the improvement of fastening quality, such as precise torque control control.
이상과 같이 본 발명의 볼트, 너트 자동 체결기의 유기기전력을 이용한 회전형 토크센스는 유기기전력의 특성으로 인해 회전축의 기계적 미세변화를 직접 감지하는 스트레인게이지를 토크검출 대상체인 회전축에 직접적으로 부착한 상태에서 그 회전축의 기계적 변화를 용이하게 검출해낼 수 있기 때문에 보다 정밀하고 효율적인 체결토크제어가 이루어질 수 있을 뿐 아니라 체계적인 유지관리를 통하여 체결품질과 생산성을 대폭향상시킬 수 있고, 볼트, 너트 조립공정의 자동화, 무인화 구축에도 크게 이바지할 수 있는 등 그 기대되는 바가 실로 많은 발명이다.As described above, the rotary torque sense using the organic electromotive force of the bolt and nut automatic fastener of the present invention is directly attached to the rotating shaft which is the torque detection object by using a strain gauge for directly detecting mechanical micro-changes of the rotating shaft due to the characteristics of the organic electromotive force. In this state, the mechanical change of the rotating shaft can be easily detected, so that more precise and efficient tightening torque control can be achieved, and the tightening quality and productivity can be greatly improved through systematic maintenance. Many inventions are expected because they can greatly contribute to automation and unmanned construction.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 체결기 전체적인 단면구조1 is a cross-sectional structure of the fastener overall showing a preferred embodiment of the present invention
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 체결기의 요부확대도Figure 2 is an enlarged view of the main part of the fastener showing a preferred embodiment of the present invention
도 3은 본 발명에서 제시한 체결기의 요부 분해 단면도Figure 3 is an exploded cross-sectional view of the main part of the fastener proposed in the present invention
*도면의 주요부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Main Parts of Drawings *
A: 볼트, 너트 체결기 10: 서버모터A: Bolt and nut fastener 10: Server motor
20: 유성감속기 30: 회전축20: planetary reducer 30: rotating shaft
40: 스핀들 100: 유기기전력용 회전자40: spindle 100: rotor for organic electromotive force
110: 회전입력코일 111,211: 규소강판110: rotary input coil 111,211: silicon steel sheet
112,212: 절연판 120: 회전출력코일112, 212: insulation plate 120: rotation output coil
200: 유기기전력용 고정자 210: 고정입력코일200: stator for organic electromotive force 210: fixed input coil
220: 고정출력코일 300: 스트레인게이지220: fixed output coil 300: strain gauge
400: 고정하우징400: fixed housing
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- 2005-05-11 KR KR1020050039517A patent/KR20050051625A/en not_active Application Discontinuation
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