KR20120054686A - 토크 측정 실험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크 측정 장치에 관한 것으로, 본 발명의 특징은 모터와 모터 하우징, 모터 하우징을 고정하기 위한 볼베어링, 모터 하우징에 연결된 측정량 지시계,측정량 범위와 측정 감도 조절 무게추, 전원 장치, 모터 제어 시스템으로 구성된다.
측정하고자 하는 물체를 모터 축에 고정하고, 모터의 회전 속도를 조정하여 측정하고자하는 물체의 토크를 측정하는 장치이다.
측정하고자 하는 물체가 초기 기동할 때 발생하는 토크뿐만 아니라 회전 속도에 따라 발생하는 정상상태 토크를 측정할 수 있다.
이러한 토크 측정 장치는 토크에 관한 개념이해를 돕는 실험 장치로서 교육적 효과를 얻을 수 있고, 토크 구동 장치의 휠과 무게추 제작을 효율적으로 할 수 있는 장치이다.

Description

토크 측정 실험 장치{Experimental Device of Torque Measurement}

본 발명은 토크를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 측정하고자 하는 물체의 토크(torque)를 측정하는 실험 장치이다.

본 발명은 토크 측정 실험 장치에 관한 것으로, 토크 구동 장치(특허 제10-0965048호)에서 휠(130)이 회전할 때 발생되는 토크는 무게추(210)을 회전시킨다. 무게추가 회전하는 정도가 모터 구동에 따른 휠(130)에서 발생한 토크로서, 휠(130)의 질량, 지름 및 모양, 무게추의 무게에 따라 각각 다르게 나타난다.

따라서 모터 출력과 토크가 정해질 때, 토크 구동 장치 휠과 무게추(210) 제작에 있어서 휠의 생김새와 질량에 따라 발생하는 토크의 양을 효율적으로 측정하는 장치가 필요하다.

특허등록 제10-0965048호, 토크 구동 장치, 왕현민 실용신안 출원번호, 20-2010-0004386 , 토크 구동 오뚝이, 왕현민 실용신안 출원번호, 20-2010-0007795, 토크 구동 장치를 위한 효율적인 휠 장치, 왕현민

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 휠의 생김새와 질량과 크기에 따라 토크를 쉽게 측정하는 장치를 제공함에 있다.

또한 종래의 토크 측정 장치는 대형 고가이어서 교육용 실험 장치로서 널리 보급되지 못했다. 따라서 본 발명의 효과는 토크를 측정하는 교육용 실험장치를 널리 보급함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위한 토크(torque) 측정을 위하여, 모터(1) 축에 측정하고자하는 물체를 고정한다. 모터는 모터를 감싸고 있는 모터 하우징(2)에 의해 고정되며, 모터 하우징(2)은 볼베어링(8)에 의해 몸체(11)에 고정된다. 그리고 모터 하우징(2)에는 측정량 지시계(3)가 연결되어 있다. 또한 모터 하우징 뒤쪽에는 측정량의 범위와 측정 감도를 조절하는 무게추(4)가 연결되어 있다.

측정하고자 물체는 모터 축에 고정되고 모터에 구동 전원을 인가하는 순간 초기 기동 토크가 측정되고, 모터가 회전하는 동안에는 회전 속도에 따라 정상상태 토크를 측정된다.

토크의 크기는 모터 하우징에 연결된 측정량 지시계(3)의 움직임 정도를 측정하는 것이다.

이상에서 서술한 바와 같이, 본 발명은 토크 측정 실험 장치로서 측정하고자 하는 물체의 토크를 모터 제어로 손쉽게 측정할 수 있어 토크에 관한 개념 이해를 쉽게 할 수 있는 교육적 효과를 얻을 수 있다.

또한 이러한 토크 측정 장치는 토크 구동 장치의 제작에 있어서 휠과 무게추의 제작을 효율적으로 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 토크 구동 장치
도 2는 토크 측정 장치 측면도
도 3은 토크 측정 장치 후면도
도 4는 토크 측정 장치 정면도
도 5는 토크 측정 장치 대각선 위에서 본 그림
도 6은 전자 시스템 블럭도

본 발명을 구체적으로 실시하기 위해, 도 1에서 모터와 모터 하우징(110), 모터 하우징을 고정하기 위한 볼베어링(310)으로, 도 2에서 모터(1), 모터 하우징(2), 모터 하우징을 고정하기 위한 볼베어링(8), 모터 하우징에 연결된 측정량 지시계(3),측정량 범위와 측정 감도를 조절하는 무게추(4), 전원 장치(5), 모터 제어 시스템(6:6-1,6-2,6-3)로 구성된다.

모터 회전 축에 측정하고자 하는 물체를 고정하고, 모터 제어기로 모터를 기동시키면, 모터 하우징에 연결된 측정량 지시계는 움직이게 된다. 지시계가 가리키는 값이 토크 값이 된다. 본체에 고정된 볼베어링이 감싸고 있는 모터 하우징은 자유롭게 움직인다.

기동 토크 측정하기.

먼저 기동 토크를 측정하기 위한 측정량 범위와 감도를 조절하기 위하여, 모터 축에 아무것도 장착하지 않은 상태(무부하 상태)에서 모터 제어 시스템(6-2,6-3)을 이용하여 감도 조절 무게추(4)를 위쪽과 아래쪽으로 조절하여 무부하 초기 기동 토크 값을 설정한다. (6-2)와 (6-3)은 누름 스위치로서 눌려질 때 모터가 각각 반시계방향(6-2), 시계방항(6-3)으로 기동하게 되며, 이때 측정량 지시계(3)이 가리키는 최되 값을 무부하 초기 기동 값으로 설정한다. 이 무부하 초기 기동 토크는 모터 자체가 발생시키는 기동 토크이다.

무부하 초기 기동 값 설정할 때, 감도 조절 무게추(4)가 위쪽에 위치할 때는 지시계(3)은 큰 값을 가리키고, 아래쪽에 있을 때는 작은 값을 가리킨다.

이와 같이 무부하 상태에서 초기 기동 토크 값을 설정한 후, 측정하고자 하는 물체를 모터 축에 장착한다. 그리고 모터 제어 시스템(6-2,6-3)을 이용하여 장착된 물체의 초기 구동 토크 값을 측정하여 무부하 초기 기동 토크 값을 빼면 측정하고자 하는 물체의 초기 구동 토크 값이 구해진다. 식은 다음과 같다.

C = A -B

여기서 측정하고자 하는 물체의 초기 기동 토크 값 C,

측정하고자 하는 물체 장착 후 초기 기동으로 읽혀지는 토크 값 A,

무부하시 초기 기동 토크 값으로 읽혀지는 토크 값 B.

정상상태 토크 측정 하기.

회전속도에 따른 정상상태 토크를 측정하기 위해서, 먼저 무부하 상태에서 회전 속도에 따른 토크 값을 측정한다. 감도 조절을 위해 감도 조절 무게추(4)를 이용한다.

측정하고자 하는 물체 장착 후, 회전속도에 따라 측정되는 토크 값에서 무부하 상태에서의 토크 값을 차감하여 회전 속도에 따른 정상상태 토크 값을 구한다. 측정하고자 하는 회전 속도의 토크는 다음 식으로 계산된다.

S = SA -SB,

측정하고자 하는 회전 속도일 때 SA,SB값, 측정하고자 하는 회전 속도에서 측정하고자 하는 물체 정상상태 토크 값 S, 측정하고자 하는 회전 속도에서 측정하고자 하는 물체 장착 후 토크 값 SA, 측정하고자 하는 회전 속도에서 무부하 상태에서 정상상태 토크 값 SB이다.

회전 속도 조정은 제어 시스템(6-1)을 중심에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 조절하여 조정한다. (6-1)을 왼쪽으로 조절하면 모터는 시계방향으로 회전하고 오른쪽으로 조절하면 반시계 방향으로 회전한다. (6-1)이 중심에서 멀어질수록 모터 회전 속도는 빨라진다. 모터에는 엔코더가 내장되어 회전 속도를 알 수 있다.

이와 같이 모터 제어시스템에 의해 모터를 구동, 회전 속도를 조졸하므로써, 측정하고자 하는 물체의 기동 토크와 회전할 때 발생하는 정상상태 토크를 측정한다.

도 1에서
110은 모터 하우징
130은 휠
210은 무게추
310은 볼베어링
도 2,3,4,5에서
(1)은 모터
(2)는 모터 하우징
(3)은 측정량 지시계
(4)는 측정량 범위와 측정 감도 조절 무게추
(5)는 전원 장치
(6)는 모터 제어 시스템
(6-1)은 가변 속도 제어 장치
(6-2)는 모터 반시계 방향 기동 스위치
(6-3)은 모터 시계 방향 기동 스위치
(7)는 측정하고자 하는 물체 샘풀
(8)는 볼베어링
(9) 측정량을 숫자로 표시하는 장치
(10) 모터 회전 속도를 숫자로 표시하는 장치
(11) 토크 측정 장치 몸체

Claims (3)

1. 토크 측정 장치에 있어서,
   모터를 감싸고 있는 모터 하우징, 모터 하우징에 연결된 지시계와 측정량 범위와 측정 감도 조절 무게추, 몸체에 고정된 볼베어링이 감싸고 있는 모터 하우징으로 구성되고 측정하고자 하는 물체는 모터 축에 고정하여 토크를 측정하는 특징을 갖는 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   모터 하우징에 연결된 측정범위와 감도 조절 무게추를 모터 중심 축으로부터 임의의 길이에 고정할 수 있는 토크 측정 장치로 측정 범위와 측정 감도를 조절할 수 있는 특징을 갖는 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   측정하고자 하는 물체를 모터 제어 시스템에 의하여, 초기 기동 토크와 회전에 따른 정상상태 토크를 측정할 수 있는 특징을 갖는 장치.

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