KR20090124007A - Method for torque test - Google Patents
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
Abstract
Description
본 발명은 토크 테스트 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서보모터를 사용하여 공인기관에서 정밀하게 교정이 된 마스터 토크셀과 테스트 대상인 슬레이브 토크셀에 동일한 크기의 토크를 인가하여 슬레이브 토크셀의 정확도를 판정하되, 계단형태의 토크를 인가함으로써 판정의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하는 토크 테스트 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a torque test method, and more particularly, by applying a torque of the same magnitude to a master torque cell precisely calibrated by an authorized institution and a slave torque cell to be tested by using a servomotor to improve the accuracy of the slave torque cell. The present invention relates to a torque test method for determining, but improving the accuracy of the determination by applying a stepped torque.
토크 측정기는 측정 대상의 회전력을 측정하는 것으로서 각종 공작기계 및 터어빈 또는 토크 렌치의 회전력 측정 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는데, 측정의 정확도 유지를 위해 수시로 토크 테스터(torque tester)를 사용하여 정확도를 테스트하게 된다.Torque measuring device is used to measure the rotational force of the measuring object and is widely used in various fields such as measuring the rotational force of various machine tools and turbines or torque wrenches. To maintain the accuracy of the measurement, the torque tester is frequently used to test the accuracy. do.
토크 측정기의 테스트 과정에서는 일반적으로 토크 측정기에 소정의 토크를 가하면서 토크 측정기에 가해진 토크치와 토크 측정기에서 측정된 토크치가 동일한 값을 갖는지를 확인하게 된다. 따라서 토크 측정기의 정확한 테스트를 위해서는 토 크 측정기에 정확한 값의 토크를 인가할 수 있는 방법이 요구된다.In the test process of the torque meter, it is generally checked whether the torque value applied to the torque meter and the torque value measured by the torque meter have the same value while applying a predetermined torque to the torque meter. Therefore, the accurate test of the torque meter requires a method that can apply the correct value of torque to the torque meter.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서보모터를 사용하여 공인기관에서 정밀하게 교정이 된 마스터 토크셀과 테스트 대상인 슬레이브 토크셀에 동일한 크기의 토크를 인가하여 슬레이브 토크셀의 정확도를 판정하되, 계단형태의 토크를 인가함으로써 판정의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하는 토크 테스트 방법에 관한 것이다.The present invention is to solve the above problems, by using the servo motor to determine the accuracy of the slave torque cell by applying the same magnitude of torque to the master torque cell precisely calibrated in the authorized institution and the slave torque cell to be tested. However, the present invention relates to a torque test method capable of improving the accuracy of the determination by applying a stepped torque.
본 발명의 토크 테스트 방법은 테이블, 상기 테이블에 그 일단이 착탈가능하게 설치되고 타단은 제 2 커플링에 파지되어 고정되는 슬레이브 토크셀, 상기 제 2 커플링과 연동되게 연결된 제 3 커플링에 그 일단이 파지되어 고정되는 마스터 토크셀, 상기 지지프레임에 고정되고 마스터 토크셀의 타단에 제 4 커플링을 매개로 연결되어 토크를 제공하는 서보모터 및 상기 서보모터를 제어하는 제어부;를 포함하는 토크 테스터을 이용한 토크 테스트 방법에 있어서, 상기 슬레이브 토크셀 및 마스터 토크셀에 계단 형태의 토크를 인가하면서 상기 슬레이브 토크셀 및 마스터 토크셀의 토크값을 비교하는 것을 특징으로 한다.The torque test method of the present invention includes a table, a slave torque cell having one end detachably installed at the table and the other end gripped and fixed to a second coupling, and a third coupling connected to the second coupling. A master torque cell having one end gripped and fixed, a servo motor fixed to the support frame and connected to the other end of the master torque cell via a fourth coupling to provide torque, and a controller controlling the servo motor. In the torque test method using a tester, it is characterized in that the torque value of the slave torque cell and the master torque cell is compared while applying a stepped torque to the slave torque cell and the master torque cell.
상기 계단 형태는 유지부와 상승부로 구성되며, 상기 유지부에서 상기 슬레이브 토크셀과 마스터 토크셀의 토크값을 비교하는 것이 바람직하다.The staircase is composed of a holding part and a rising part, and the holding part preferably compares torque values of the slave torque cell and the master torque cell.
상기 제어부는 상기 서보모터의 회전각도를 제어하되, 상기 서버모터의 회전각도는 상기 서버모터에 인가되는 펄스 신호의 단위시간당 하이레벨 지속시간에 비례하는 것이 바람직하다.The controller controls the rotation angle of the servo motor, wherein the rotation angle of the server motor is proportional to a high level duration per unit time of a pulse signal applied to the server motor.
상기 서보모터에 인가되는 펄스 신호의 반복 주기는 동일하되, 상기 유지부의 지속시간 동안에 인가되는 펄스 신호는 상기 상승부의 지속시간 동안에 인가되는 펄스보다 하이레벨 지속시간이 짧은 것이 바람직하다.The repetition period of the pulse signal applied to the servomotor is the same, but it is preferable that the pulse signal applied during the duration of the holding part is shorter in the high level duration than the pulse applied during the duration of the rising part.
다만, 상기 서보모터에 인가되는 펄스 신호의 하이레벨 지속시간은 동일하되, 상기 유지부의 지속시간 동안에 인가되는 펄스 신호는 상기 상승부의 지속시간 동안에 인가되는 펄스보다 반복 주기가 길도록 형성될 수도 있다.However, the high level duration of the pulse signal applied to the servomotor is the same, but the pulse signal applied during the duration of the holding part may be formed so that the repetition period is longer than the pulse applied during the duration of the rising part.
본 발명의 토크 테스트 방법에서는 서보모터를 사용하여 테스트의 기준이 되는 마스터 토크셀과 테스트 대상인 슬레이브 토크셀에 토크를 인가하면서 슬레이브 토크셀의 정확도를 판정하되, 계단 형태로 토크를 인가함으로써 양 토크셀에 인가되는 토크값이 일정하게 유지되는 상태에서 양 토크셀에서의 토크를 측정하여 대비함으로써 측정의 정확성을 향상시킬 수 있게 된다.In the torque test method of the present invention, the accuracy of the slave torque cell is determined by applying a torque to the master torque cell and the slave torque cell to be tested by using a servo motor, but by applying the torque in a step shape, both torque cells It is possible to improve the accuracy of the measurement by measuring and comparing the torque in both torque cells in a state that the torque value applied to the constant.
본 발명에서는 서보모터(120)를 이용하여 마스터 토크셀(200) 및 슬레이브 토크셀(300)에 토크를 인가하고 마스터 토크셀(200) 및 슬레이브 토크셀(300)에서 측정된 토크값을 대비하여 슬레이브 토크셀(300)을 교정하게 된다. 이때 마스터 토크셀(200)이란 인가되는 토크값에 대한 뒤틀림 정도가 공인기관에 의해 정확히 교정된 토크셀을 의미하며, 슬레이브 토크셀(300)이란 토크 측정기와 같은 토크 테스트의 대상을 의미한다.In the present invention, the torque is applied to the
이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 사용되는 토크 테스터(torque tester)의 구성도이며, 도 2는 토크 테스터에 사용되는 마찰조인트의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a torque tester used in the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a friction joint used in the torque tester.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 사용되는 토크 테스터(torque tester)(100)는 테이블(180), 다수의 커플링(150,151,152,153), 베어링(170), 클러치(140), 감속기(130), 서보모터(120) 및 제어부(190)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
테이블(180)은 슬레이브 토크셀(300)을 고정하기 위한 것으로서, 상면에는 다수의 역 "T" 자 형상의 홈이 형성되어 있어서 상기 홈에 T형 너트가 삽입되면서 슬레이브 토크셀(300)을 고정시키게 된다. 다만 슬레이브 토크셀(300)은 그 형상에 따라 이후에서 설명될 커플링(150) 및 마찰조인트(160)를 매개로 하여 고정될 수도 있는데, 그러한 경우에는 커플링(150,151,152,153) 중 최하단에 배치되는 커플링(150)(이하 ‘제1 커플링’이라 함)이 볼트에 의해 테이블(180)의 상면에 고정되 고, 제 1 커플링(150)의 상면의 홈에는 제 1 마찰조인트(160)의 중공 축부가 삽입되어 설치되며, 슬레이브 토크셀(300)은 제1 마찰조인트(160)에 의해 고정된다.Table 180 is for fixing the
테이블(180)은 마스터 토크셀(200), 슬레이브 토크셀(300), 커플링(150,151,152,153) 또는 마찰조인트(160,161,162,163) 등의 체결 및 분리 과정의 편의를 위해 승강 가능하도록 구성됨이 바람직하다.The table 180 may be configured to be liftable for convenience of fastening and detaching of the
커플링(150, 151, 152, 153)은 토크 테스터(100)의 축을 자동으로 정렬하기 위한 플렉시블 커플링으로서 통상의 디스크 커플링으로 구성된다. 여기서, 디스크 커플링은 상부몸체와 하부몸체 그리고 양 몸체 사이에 디스크가 범퍼를 개재된 상태로 구성되어, 상하부의 몸체가 디스크측으로 기울어질 수 있고, 범퍼의 복원력에 의해 어긋난 축 중심을 자동으로 정렬시키는 통상의 커플링이다.
마찰조인트(160,161,162,163)는 통상적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 중공부재로서 대략 "T"자 형상의 몸체(160a) 일측면에 렌치볼트(160b)가 체결되는 렌치홈이 형성되며, 이 렌치홈을 통해 마찰조인트(160,161,162,163)의 두께부에는 소정의 유체 즉 그리스(grease) 등과 같은 윤활제가 충전된다. 따라서, 마찰조인트(160)의 렌치볼트(160b)를 조이면, 마찰조인트(160)내의 그리스가 압축되면서 마찰조인트(160)의 내측면에는 팽창압이 작용하게 되어 후술될 토크셀(200,300)의 축을 견고히 파지하여 고정시킬 수 있게 된다. 즉, 슬레이브 토크셀(300)의 하부 축(302)은 제1 마찰조인트(160)에 의해 파지되어 고정되고, 상부 축(301)은 제 2 커플링(151)의 하면에 구성된 제 2 마찰조인트(161)에 의해 파지되어 고정된다.As shown in FIG. 2, the
한편, 마스터 토크셀(200)과 슬레이브 토크셀(300)의 축(201, 202,301,302)은 토크 셀(200,300)의 구성요소일 수도 있으나 토크 테스트를 위해 토크셀(200,300)에 별도로 설치되는 어댑터일 수도 있으며, 이하에서는 "토크셀의 축" 으로 통칭한다.Meanwhile, the
상기 제 2 커플링(151)의 상부에는 베어링(170)을 매개로 하여 제 3 커플링(152)이 설치되고, 상기 제 3 커플링(152)의 상부에는 제 3 마찰조인트(162)가 설치된다.The
한편, 상기 베어링(170)의 상하 양편에 각각 설치된 제 2 커플링(151)과 제 3 커플링(152)은 연결축(172)으로 연동되게 연결되고, 상기 연결축(172)은 베어링(170)의 내부에서 공회전된다.On the other hand, the
제 3 마찰조인트(162)에는 마스터 토크셀(200)의 하부 축(202)이 파지되어 고정되고, 상부 축(201)은 상측에 위치한 제 4 커플링(153)의 하면에 구성된 제 4 마찰조인트(163)에 의해 파지되어 고정된다. 상기 제 4 커플링(153)의 상부에는 베어링(142)을 매개로 한 클러치(140)가 구성된다.The
클러치(140)는 후술될 서보모터(120)의 동력을 단속하는 것으로, 연결시에는 서보모터(120)의 작동에 의해 마스터 토크셀(200)과 슬레이브 토크셀(300)에 동일한 토크가 걸리게 되고, 차단시는 토크가 해제되어 원상태로 복원된다.The
클러치(140)는 그 하부에 제 4 커플링(153)과 연동되도록 연결되는 구동축(141)이 돌출 형성되고, 상기 구동축(141)은 베어링(142)에 의해 가이드된다. 클러치(140)의 상부에는 지지프레임에 고정된 서보모터(120)가 설치되고, 상기 서보모터(120)의 하부에는 모터(120)의 동력을 감속시키기 위한 감속기(130)가 설치되며, 상기 감속기(130)는 클러치(140)와 연동되게 설치된다.The
따라서 본 발명에 따른 토크 테스터(100)에서는 서보모터(120)로부터 테이 블(180)에 고정되는 제 1 커플링(150) 또는 슬레이브 토크셀(300)에 이르는 구성이 하나의 축으로 정렬되므로 서보모터(120)에서 발생된 회전력은 마스터 토크셀(200)과 슬레이브 토크셀(300)에 동일하게 가해진다.Therefore, in the
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 토크 테스터를 이용한 토크 테스트 방법에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a torque test method using the torque tester having the above configuration will be described in detail.
도 3은 토크 테스트 과정에서 토크셀(200,300)에 인가되는 토크값을 개략적으로 도시한 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 토크 테스트 과정에서는 토크셀(200,300)에 계단 형태로 토크를 인가하게 된다. 즉, 최대 토크값에 이를 때까지 토크셀(200,300)에 인가되는 토크값을 증가시키되 미리 설정된 횟수만큼 유지부(301)와 상승부(320)가 반복되도록 한다. 다만 도 3에 도시된 바와 같이 증가감소순으로 토크를 인가할 수도 있다. 도면 부호 330은 하강부를 의미한다.3 is a graph schematically showing torque values applied to
토크는 상기에서 설명한 바와 같이 서보모터(120)에 의해 인가되는데, 제어부(190)는 서보모터(120)에 대하여 위치제어를 실시함으로써 토크셀(200,300)에 인가되는 토크값을 조절하게 된다. The torque is applied by the
서보모터(120)의 제어방식은 일반적으로 속도제어와 위치제어로 나눌 수 있는데, 이 경우 위치제어는 서보모터(120)에 인가되는 펄스 신호에 대한 서보모터(120)의 회전각도를 파악한 후 펄스 신호의 개수 또는 폭을 조절하여 서보모터(120)의 회전각도를 조절하는 제어방식으로서, 토크셀(200,300)에 도 3과 같은 형태의 토크를 정확하게 인가하는데 적합한바 본 발명에서는 서보모터(120)에 대하 여 위치제어를 실시하여 서보모터(120)의 회전각도를 조절함으로써 토크셀(200,300)에 인가되는 토크값을 조절하도록 한다. 이때 펄스 신호는 전압의 형태를 갖는 것이 일반적이다.The control method of the
서보모터(120)의 회전각도는 서보모터(120)에 인가되는 펄스 신호의 단위 시간당 하이레벨 지속시간에 비례하여 증가됨이 일반적이다. 따라서 펄스 신호의 반복 주기가 동일한 경우에는 각 주기 내에서의 하이레벨 지속시간이 길어질수록 서보모터(120)의 회전각도가 증가됨이 일반적이다. 다만 각 펄스의 하이레벨 지속시간을 일정하게 유지하면서 단위시간당 서보모터(120)에 인가되는 펄스의 개수를 증가시켜 서보모터(120)의 회전각도를 증가시킬 수 있음은 물론이다.The rotation angle of the
마스터 토크셀(200)과 슬레이브 토크셀(300)에서 측정된 토크값의 대비는 도 3의 유지부(310)에서 이루어진다. 즉, 도 3에 도시된 바와 상승부(320)에 해당되는 시간동안 서보모터(120)에 펄스 신호(이하 ‘구동펄스’라 함)를 인가한 결과 토크셀(200,300)에 인가된 토크값이 소정값에 이르게 되면 이후 유지부(310)에 해당되는 시간동안 토크값을 일정하게 유지하면서 토크 센서(미도시)를 이용하여 마스터 토크셀(200) 및 슬레이브 토크셀(300)의 토크값을 측정하여 대비를 한다.The comparison between the torque values measured by the
이때 서보모터(120)에 구동펄스가 인가되지 않게 되면 토크셀(200,300)에 인가되어 있던 토크에 의해 서보모터(120)가 반대방향으로 회전하게 되므로 토크셀(200,300)에 인가되는 토크를 일정하게 유지할 수 없게 된다. 따라서 유지부(310)에 해당되는 시간 동안에도 서보모터(120)가 반대로 회전하는 것을 방지함과 아울러 서보모터(120)가 반대방향으로 회전한 결과 발생된 토크값의 오차를 보 상하기 위한 펄스 신호(이하 ‘서브펄스’라 함)가 서보모터(120)에 인가되어야 한다. At this time, when the driving pulse is not applied to the
이때 서브펄스는 도 4에 도시된 바와 같이 구동펄스와 동일한 반복주기를 가질 수도 있는데 이 경우에는 하이레벨 지속시간이 구동펄스보다 짧게 형성됨이 바람직하다. 다만 도 5에 도시된 바와 같이 구동펄스와 서브펄스가 동일한 하이레벨 지속시간을 갖되 서브펄스의 반복 주기가 구동 펄스의 반복주기보다 길게 형성될 수도 있다.In this case, the sub-pulse may have the same repetition period as the driving pulse as shown in FIG. 4, in which case, the high level duration is preferably shorter than the driving pulse. However, as shown in FIG. 5, the driving pulse and the sub pulse may have the same high level duration, but the repetition period of the sub pulse may be longer than the repetition period of the driving pulse.
도 6는 제어부(190)의 메인 윈도우(400)를 도시한 것이다. 제어부(190)는 토크 테스터(100)의 동작을 제어함과 아울러 토크 테스트 과정에서 측정된 데이터를 사용자에게 제시하게 된다.6 illustrates a
시험설정영역(401)은 서보모터(120)의 회전방향, 시험종류 및 최대 토크값 등을 설정하는 것이다. 구체적으로 서보모터(120)의 회전방향을 정방향(CW) 또는 역방향(CCW) 가운데서 선택하고, 토크셀에 인가될 최대 토크값(ex:500.00 N/m), 시험횟수(ex:1) 및 스텝(ex:5)을 입력하게 된다. The
최대 토크값은 토크 테스트 과정에서 토크셀(200,300)에 인가되는 최대 토크값을 의미하며, 스텝은 도 3에서와 같이 계단 형태로 토크를 인가하는 경우에 있어서의 계단의 개수, 즉 유지부(310)의 개수를 의미한다. 이때 사용자가 최대 토크값 및 스텝을 입력하게 되면 상기 유지부(310)에 대응되는 토크값이 자동으로 산정된다.The maximum torque value refers to the maximum torque value applied to the
마스터 토크셀 영역(402)과 슬레이브 토크셀 영역(403)에는 마스터 토크 셀(200) 및 슬레이브 토크셀(300)의 토크값 및 토크값에 대응되는 전압값이 표시된다. 이때 전압값은 토크 센서의 출력 전압을 의미하며, 토크값은 토크 센서의 출력 전압에 소정의 함수를 곱해서 얻게 되는 환산값이다.In the master
Difference 영역(404)은 마스터 토크셀(200)과 슬레이브 토크셀(300)에서의 토크값의 차이를 의미한다. 따라서 difference 영역에 표시된 토크값을 통하여 슬레이브 토크셀(300)의 정확도를 판정하게 된다. 이때 상기 시험설정영역(401)에서 시험횟수를 2 이상으로 설정한 경우에는 토크값의 평균을 취하여 마스터 토크셀(200)과 슬레이브 토크셀(300)의 토크값을 대비하는 것이 바람직하다.The
타겟 토크셀 영역(405)은 테스트 과정의 진행 정도를 파악하기 위한 것으로서, 상기 유지부(310)에 대응되는 토크값이 표시된다. 즉, 테크트 과정이 개시되면 타켓 토크셀 영역(405)에는 우선 첫 번째 유지부(310)에 대응되는 토크값(ex:100.00 N/m)이 표시되며, 마스터 토크셀(200)의 토크값이 유지부(310)에 표시된 토크값과 동일해지면 서버모터(120)가 정지되고 이 상태에서 슬레이브 토크셀(300)의 토크값을 측정하게 된다. 이후 타켓 토크셀 영역의 토크값은 두 번째 유지부(310)에 대응되는 토크값(ex:200.00 N/m)으로 대체되며, 이러한 과정은 미리 설정된 횟수만큼 반복된다.The target
리미트 설정 영역(406)은 시험 과정 중에서 장치의 오작동으로 인하여 토크셀(200,300)이 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 토크셀(200,300)에 인가되는 토크값이 미리 설정된 리미트값을 초과하게 되면 클러치를 분리시켜 토크셀(200,300)에 더 이상 토크가 인가되지 않도록 한다. The
매뉴얼(manual) 토크 영역(407)은 상기 도 3의 경우와는 달리 토크셀(200,300)에 소정 값의 토크를 인가하기 위한 것으로서, 사용자가 매뉴얼 토크 영역(407)을 통해 소정의 토크값을 입력하고 무브(move) 버튼을 클릭하면 입력된 토크값이 토크셀(200,300)에 인가되도록 서보모터(120)가 회전하게 된다.Unlike the case of FIG. 3, the
도 1은 본 발명에 사용되는 토크 테스터(torque tester)의 구성도.1 is a block diagram of a torque tester (torque tester) used in the present invention.
도 2는 토크 테스터에 사용되는 마찰조인트의 구성도.2 is a configuration diagram of a friction joint used in the torque tester.
도 3은 토크셀에 인가되는 토크값을 개략적으로 도시한 그래프.3 is a graph schematically showing a torque value applied to a torque cell.
도 4는 구동펄스와 서브펄스의 관계를 도시한 개념도.4 is a conceptual diagram showing a relationship between a driving pulse and a subpulse.
도 5는 구동펄스와 서브펄스의 관계를 도시한 개념도.5 is a conceptual diagram showing a relationship between a driving pulse and a subpulse.
도 6은 제어부의 메인 윈도우.6 is a main window of a control unit;
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
100 : 토크교정기 111 : 레일 100: torque corrector 111: rail
120 : 서보모터 130 : 감속기 140 : 클러치 141 : 구동축 142 : 베어링 150,151,152,153 : 커플링 160,161,162,163 : 마찰조인트 160a : 몸체 120: servomotor 130: reducer 140: clutch 141: drive shaft 142: bearing 150,151,152,153: coupling 160,161,162,163: friction joint 160a: body
160b : 렌치볼트 170 : 베어링 180 : 테이블 190 : 제어부160b: Wrench Bolt 170: Bearing 180: Table 190: Control Unit
200 : 마스터 토크셀 201,202 : 축200: master torque cell 201,202: axis
300 : 슬레이브 토크셀 301,302 : 축300: slave torque cell 301,302: axis
310 : 유지부 320 : 상승부310: holding part 320: rising part
330 : 하강부 400 : 메인 윈도우 330: descent 400: main window
401 : 시험설정영역 402 : 마스터 토크셀 영역 403 : 슬레이브 토크셀 영역 404 : difference 영역 401: Test setting area 402: Master torque cell area 403: Slave torque cell area 404: difference area
405 : 타켓 토크셀 영역 406 : 리미트 설정 영역 405: target torque cell area 406: limit setting area
407 : 매뉴얼 토크 영역407: manual torque area
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Cited By (2)
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CN103105253A (en) * | 2013-02-06 | 2013-05-15 | 中国人民解放军第五七二一工厂 | Device for measuring torque of torsion bar |
KR101413359B1 (en) * | 2014-04-01 | 2014-07-01 | 최영철 | Torque cell calibration device and method |
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2008
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KR101413359B1 (en) * | 2014-04-01 | 2014-07-01 | 최영철 | Torque cell calibration device and method |
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