KR20120079294A - Torque measuring apparatus by non-contact magnetic field sensor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A torque measuring device using a non-contacting magnetic field sensor is provided to detect a torque value by changing an interval between a magnetic field and a hall sensor according to a torque change applied to an output shaft, thereby simplifying a configuration of a torque measuring device. CONSTITUTION: A torque measuring device(20) using a non-contacting magnetic field sensor comprises an output shaft(63), magnet(76), and a hall sensor(33). The magnet is move upward according to torque applied to a rotating output shaft, thereby being adjacent to the hall sensor. The hall sensor senses the approaching magnet according to a distance in which the magnet is adjacent to the hall sensor so that a torque value is measured.

Description

무접점 자계센서를 이용한 토크측정장치{TORQUE MEASURING APPARATUS BY NON-CONTACT MAGNETIC FIELD SENSOR}Torque measuring device using contactless magnetic field sensor {TORQUE MEASURING APPARATUS BY NON-CONTACT MAGNETIC FIELD SENSOR}

본 발명은 무접점 자계센서를 이용한 토크측정장치의 개량에 관한 것으로서, 특히 입력축과 출력축이 분리구성되게 토크측정장치를 구성하되, 출력축의 저항에 따라 자계가 승강하면서 홀센서와의 거리가 변화되게 하고, 상기 자계와 홀센서의 거리변화에 따라 토크값이 측정될 수 있게 하는 간단한 구성으로 토크측정장치를 구성케 함으로서, 장치를 소형, 경량화할 수 있게 할 뿐 아니라, 사용용도와 목적에 따라 미세범위까지 토크를 측정할 수 있게 하여, 모터의 회전동력을 전달받아 필요한 공구가 회전하는 각종 의료기구나 산업기계의 회전축 부분에 다양하게 적용사용할 수 있게 한 것이다.The present invention relates to an improvement of a torque measuring device using a solid-state magnetic sensor, and in particular, the torque measuring device is configured so that the input shaft and the output shaft are separated, so that the distance from the hall sensor is changed while the magnetic field is raised according to the resistance of the output shaft. In addition, by configuring the torque measuring device with a simple configuration that allows the torque value to be measured according to the distance change between the magnetic field and the hall sensor, the device can be made smaller and lighter, and according to the purpose and purpose of use By measuring the torque to the range, it is possible to use a variety of applications in the rotary shaft portion of various medical devices or industrial machines in which the required tool is rotated by receiving the rotational power of the motor.

일반적으로 토크(torque)는 어떤 중심축에 힘이 가해져 물체를 회전시키는 정도를 말하는 것으로서 비틀림 모멘트라고도 한다.In general, torque refers to the degree of rotation of an object by applying force to a central axis, also called a torsional moment.

상기 토크를 제어하거나 측정하기 위한 수단으로서 널리 사용되고 있는 것은 로드셀이나 스트랭스 게이지와 같은 장치들이 제공되고 있다.Widely used as a means for controlling or measuring the torque is provided devices such as load cells and strength gauges.

그러나 상기 로드셀이나 스트랭스 게이지의 경우 구조가 복잡할 뿐 아니라 부피가 크기 때문에 모터의 회전동력을 전달받아 필요한 공구가 회전하는 각종 의료기구나 산업기계의 회전축 부분에 직접 장착사용하기에는 많은 불편과 제약이 따르게 되며, 또한 설치비용이 많이 소요되는 등의 단점이 있는 것이었다.However, in the case of the load cell or the strength gauge, not only the structure is complicated but also the volume is large, and it is inconvenient and restrictive to use it directly mounted on the rotating shaft part of various medical devices or industrial machines in which necessary tools are rotated by receiving the rotational power of the motor. In addition, there were disadvantages such as high installation cost.

본 발명은 이러한 종래의 단점을 시정하고자 자계와 자계를 감지하는 홀센서를 이용한 무접점방식으로 토크를 측정할 수 있도록 한 장치를 구성하되, 상기 토크측정장치를 이용하여 토크의 측정은 물론, 토크의 제어 및 설정이 가능케 하면서 상기 장치를 소형, 경량화하여 회전동력이 필요한 각종 의료기구나 산업기계 및 공구의 회전축에 직접 적용하여 편리하게 사용할 수 있도록 한 것이다.The present invention is to configure the device to measure the torque in a non-contact method using a Hall sensor for detecting the magnetic field and the magnetic field in order to correct such a disadvantage, the measurement of the torque using the torque measuring device, as well as the torque While allowing the control and setting of the device to be compact and lightweight, it can be conveniently used by applying directly to the rotary shaft of various medical instruments or industrial machines and tools that require rotational power.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 출력축을 갖는 원통형의 하우징 내에, 입력축이 형성되면서 출력축의 저항에 의해 스프링을 압축시켜 일정각도 범위 내에서 회전각을 변화시키는 회전가동체와, 상기 회전가동체의 회전작동에 의해 자계를 갖는 승강가동체를 승강가능케 조립하여, 하우징과 회전가동체 및 승강가동체가 함께 회전될 수 있게 하고, 자계를 갖는 승강가동체 아랫쪽에는 자계를 감지하는 홀센서를 설치한 것으로서, 외부회전동력이 회전가동체의 입력축에 전달되어 하우징이 회전하는 과정에서 하우징의 출력축에 결합된 가상의 공구에 저항이 발생하게 되면, 저항값만큼 스프링을 압축시키면서 회전가동체가 일정각도로 회전하게 되고, 상기 회전가동체의 각도변화에 따라 자계를 갖는 승강가동체가 승강하면서 홀센서와 근접되게 하고, 상기 자계와 홀센서의 거리에 따라 토크값이 검출될 수 있게 한 것이다.As a means for solving the above problems, the present invention is a rotary movable body for changing the rotation angle within a certain angle range by compressing the spring by the resistance of the output shaft while the input shaft is formed in a cylindrical housing having an output shaft, the rotating movable body By assembling the elevating movable body having a magnetic field by the rotating operation of the elevating body, the housing, the rotatable movable body and the elevating movable body can be rotated together, and the hall sensor is installed below the elevating movable body having the magnetic field to detect the magnetic field. When the rotational power is transmitted to the input shaft of the rotatable movable body and the resistance is generated in the virtual tool coupled to the output shaft of the housing during the rotation of the housing, the rotatable movable body rotates at a predetermined angle while compressing the spring by the resistance value. Holsen as the elevating movable body having magnetic field moves up and down according to the change of angle of rotary movable body Make-up with, and will allow the torque value can be detected according to the distance of the magnetic field and a Hall sensor.

본 발명은 자계와, 자계를 감지하는 홀센서로 구성된 토크측정장치를 구성하되, 출력축에 전가되는 토크의 변화에 따라 자계와 홀센서의 간격이 변화되게 하는 원리로 토크값이 검출될 수 있게 함으로서, 토크측정장치의 구성을 간단히 할 수 있을 뿐 아니라, 소형, 경량화할 수 있어 회전전동력이 필요한 각종 의료기구나 산업기계 및 공구의 회전축에 직접 설치사용가능토록 함은 물론 토크의 측정과 제어 및 설정이 가능케 하여 각종 공구의 안전하고 편리한 사용을 기대할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.The present invention comprises a torque measuring device composed of a magnetic field and a Hall sensor for detecting the magnetic field, by allowing the torque value to be detected on the principle that the distance between the magnetic field and the Hall sensor is changed in accordance with the change of torque transmitted to the output shaft In addition to simplifying the configuration of the torque measuring device, it is also compact and lightweight, making it possible to install and install it directly on the rotating shaft of various medical devices, industrial machines and tools that require rotational power. It is possible to expect the safe and convenient use of the various tools to enable such effects.

도 1 : 본 발명 토크제어장치의 분해사시도
도 2 : 본 발명 토크제어장치의 분해사시도
도 3 : 본 발명 토크제어장치의 조립상태 단면도
도 4 : 본 발명 토크제어장치의 조립상태 단면도로서 승강가동체가 하강한 상태도
도 5 : 본 발명에서 하우징과 회전가동체 사이에 스프링이 설치된 상태도
도 6 : 도 5의 상태에서 회전력에 저항이 발생하여 스프링이 압축된 상태도
도 7 : 본 발명 장치의 요부사시도
도 8 : 도 7의 상태에서 하우징을 제거한 상태도
도 9 : 도 7의 상태에서 하우징을 제거한 상태도
도 10 : 본 발명의 사용상태 예시도
도 11 : 본 발명의 홀센서에서 토크의 신호를 파형으로 검출표시한 상태도1 is an exploded perspective view of the torque control device of the present invention
2 is an exploded perspective view of the torque control device of the present invention
Figure 3 is a cross-sectional view of the assembled state of the torque control device of the present invention
4 is an assembled state sectional view of the torque control device of the present invention in a state where the lifting movable body is lowered.
Figure 5 is a state diagram installed between the housing and the rotatable body in the present invention
6 is a state in which the spring is compressed by the resistance generated in the rotational force in the state of FIG.
7: Main part perspective view of the apparatus of this invention
8 is a state diagram with the housing removed in the state of FIG.
9 is a state diagram with the housing removed in the state of FIG.
10 is an exemplary view of the use state of the present invention
11 is a state diagram in which a signal of torque is detected and displayed in a hall sensor of the present invention;

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명에서 제공하고자 하는 토크측정장치(20)의 분해사시도이고, 도 3 내지 도 9는 본 발명 장치를 좀더 구체적으로 도시한 도면(모터(M)는 가상으로 도시한 것임)으로서, 본 발명의 기술요지는 자계와 , 자계를 감지하는 홀센서로 구성되게 하되, 출력축에 전가되는 토크의 변화에 따라 자계와 홀센서의 간격이 변화되게 하는 원리로 토크값이 검출될 수 있게 한다는 것이다.1 and 2 are an exploded perspective view of the torque measuring device 20 to be provided in the present invention, Figures 3 to 9 is a view showing the device of the present invention in more detail (motor (M) is a virtual illustration) As a technical aspect of the present invention, a magnetic field and a Hall sensor for detecting a magnetic field may be configured, but a torque value may be detected based on a principle of changing a distance between a magnetic field and a Hall sensor according to a change in torque transmitted to an output shaft. To make it work.

상기 토크측정장치(20)는 출력축(44)을 갖는 하우징(40) 내에 입력축(61)을 갖는 회전가동체(60)와, 자계, 즉 자석(76)이 형성된 승강가동체(70)가 조립되는 구조이고, 승강가동체(70) 아랫쪽에는 자계감지를 위한 홀센서(33)가 구성되게 한 것으로, 이들의 구성 및 조립구조를 좀더 상세히 설명한다.The torque measuring device 20 has a structure in which a rotatable movable body 60 having an input shaft 61 and a lifting movable body 70 having a magnetic field, that is, a magnet 76 are assembled in a housing 40 having an output shaft 44. In the lower part of the elevating movable body 70, the hall sensor 33 for magnetic field sensing is configured, and the configuration and assembly structure thereof will be described in more detail.

하우징(40)은 회전가동체(40)와 승강가동체(70)가 수납되어 함께 회전되게 하는 것으로서, 원통형의 하우징(40)의 본체(41) 내면에 수납실(42)이 구성되어 있고, 전면에는 출력축(44)이 돌출구성되어 있으며, 양측에는 체결공(45)이 뚫려 있다.The housing 40 is to allow the rotatable body 40 and the lifting movable body 70 to be received and rotated together, and the storage chamber 42 is formed on the inner surface of the main body 41 of the cylindrical housing 40. The output shaft 44 is protruding, and fastening holes 45 are bored at both sides.

상기 하우징(40)의 본체(41) 내면에 구성된 수납실(42) 내저면에는 스토퍼(50)를 끼워 체결고정되게 하되, 상기 스토퍼(50)는 다음과 같이 구성된다.The stopper 50 is inserted into and fixed to an inner bottom surface of the storage chamber 42 formed on the inner surface of the main body 41 of the housing 40, and the stopper 50 is configured as follows.

즉 도 1 및 도 2에서와 같이 통공(52)이 뚫린 단관(51) 양측에 나사공(53)과 요입홈(54)이 형성된 고정편(55)이 돌출구성되게 함으로서, 그 사이에 공간부(56)가 구성되게 하고, 상기한 구성의 스토퍼(50)를 하우징(40)의 수납실(42) 내저면에 끼워 스토퍼(50)에 구성된 나사공(53)이 하우징(40)의 체결공(45)과 나란히 일치되게 하고, 상기한 상태에서 체결공(45)을 통하여 나사공(53)에 체결피스(46)를 조립하여 이들이 조립구성되게 한다.That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the fixing piece 55 having the threaded hole 53 and the concave groove 54 is formed at both sides of the short pipe 51 through which the through hole 52 is drilled, thereby providing a space therebetween. A screw hole 53 formed in the stopper 50 is inserted into the stopper 50 of the housing 40 by inserting the stopper 50 having the above-described configuration into the storage chamber 42 of the housing 40. Side by side with 45, and assembling the fastening piece 46 to the screw hole 53 through the fastening hole 45 in the above state so that they are assembled.

이때 단관(51) 양측에 돌출구성되는 고정편(55)은 단관(51)의 두께보다 두껍게 구성되어 있어 고정편(55)의 하단부가 단관(51) 아랫쪽으로 돌출되어 단턱(57)이 구성되게 한다.At this time, the fixing piece 55 protruding on both sides of the short pipe 51 is formed to be thicker than the thickness of the short pipe 51 so that the lower end portion of the fixing piece 55 protrudes below the short pipe 51 so that the stepped jaw 57 is formed. do.

상기에서와 같이 하우징(40)의 수납실(42) 내저면에 스토퍼(50)의 조립이 완료되면, 스토퍼(50) 양측에 구성된 각 공간부(56)에 도 5에서와 같이 각각 2개의 스프링(58)을 끼워 스프링(58)의 일측 단부가 스토퍼(50)의 요홈(54)에 위치되게 한다.When the assembling of the stopper 50 is completed on the inner bottom surface of the storage chamber 42 of the housing 40 as described above, two springs are provided in each of the spaces 56 formed at both sides of the stopper 50 as shown in FIG. 5. Insert 58 so that one end of the spring 58 is positioned in the recess 54 of the stopper 50.

상기한 상태에서 하우징(40)의 수납실(42) 내에 회전가동체(60)를 결합하게 되며, 회전가동체(60)의 구성은 다음과 같다.In the above state, the rotatable body 60 is coupled to the housing 42 of the housing 40, and the rotatable body 60 is configured as follows.

축공(66)이 뚫린 입력축(61) 상단에 요홈(62)이 형성된 탄지편(63)을 양측에 돌출구성되게 하고, 상기 탄지편(63) 아랫쪽에는 평판(64)이 구성되어 있고, 평판(64) 아랫쪽에는 4개의 슬라이드봉체(65)가 구성되어 있다.The projection piece 63 having the groove 62 formed on the top of the input shaft 61 through which the shaft hole 66 is drilled is formed to protrude on both sides, and the plate 64 is formed under the connection piece 63. 64) Four slide rods 65 are formed at the bottom.

따라서 상기한 구성의 회전가동체(60)를 하우징(40)의 수납실(42)에 끼워 회전가동체(60)에 구성된 탄지편(63)이 스토퍼(50)의 공간부(56)에 끼워진 스프링(58) 사이에 위치되게 하고, 이때 스프링(58)의 단부는 도 5에서와 같이 탄지편(63)의 요홈(62) 내에 위치되게 한다.Therefore, a spring (63) in which the rotary piece (60) having the above-described configuration is inserted into the storage chamber (42) of the housing (40), and the finger piece (63) formed in the rotary mover (60) is fitted into the space portion (56) of the stopper (50). 58), wherein the end of the spring 58 is positioned in the groove 62 of the finger piece 63 as in FIG.

상기에서와 같이 하우징(40)의 수납실(42) 내에 회전가동체(60)가 조립되면 자계를 갖는 승강가동체(70)를 끼워 회전가동체(60)와 조립되게 하며, 승강가동체(70)는 다음과 같이 구성된다.As described above, when the rotatable body 60 is assembled in the storage chamber 42 of the housing 40, the lifting movable body 70 having a magnetic field is fitted to be assembled with the rotatable movable body 60. It is composed as follows.

관통공(71)이 뚫린 원판(72) 외주면에 경사면(73)이 형성된 4개의 돌편(74)을 돌출구성하여, 돌편(74) 사이에 경사홈(75)이 구성되게 하고, 각 돌편(74) 하단에는 자계, 즉 자석(76)이 하향돌출구성되게 하여 승강가동체(70)를 구성한다.Four protrusion pieces 74 having an inclined surface 73 formed on the outer circumferential surface of the disc 72 through which the through-hole 71 is formed are projected, so that the inclined grooves 75 are formed between the stone pieces 74, and each protrusion piece 74 is formed. At the lower end, the magnetic field, that is, the magnet 76 is projected downward to constitute the lifting movable body 70.

따라서 상기한 구성의 승강가동체(70)를 하우징(40)의 수납실(42)에 끼워지게 하면 원판(72)에 뚫린 관통공(71)에 회전가동체(60)의 입력축(61) 하단부가 끼워지게 되고, 동시에 승강가동체(70)의 경사홈(75)에 회전가동체(60)의 봉체(65)가 위치하게 되고, 자석(76)의 상단부는 회전가동체(60)의 평판(64) 저면에 근접구성된다.Accordingly, when the lifting movable body 70 having the above-described configuration is fitted into the storage chamber 42 of the housing 40, the lower end of the input shaft 61 of the rotary movable body 60 is inserted into the through hole 71 that is drilled through the disc 72. At the same time, the rod 65 of the rotatable body 60 is positioned in the inclined groove 75 of the elevating movable body 70, and the upper end of the magnet 76 is placed on the bottom of the flat plate 64 of the rotatable movable body 60. Proximity.

이때 하우징(40)의 수납실(42)에 끼워지는 회전가동체(60)는 스프링(58)을 압축시키면서 회전가능케 끼워지게 되고, 승강가동체(70)는 회전없이 승강가능케 끼워지게 된다.At this time, the rotatable movable body 60 fitted into the housing chamber 42 of the housing 40 is rotatably fitted while compressing the spring 58, and the lifting movable body 70 is rotatably fitted without rotation.

승강가동체(70) 아랫쪽에는 4개의 안내공(81)이 뚫린 안내판(80)을 결합하되, 안내판(80)이 하우징(40)의 수납실(42) 하단에 억지끼움형태로 고정되게 하고, 안내판(80)에 뚫린 안내공(81)에 도 7에서와 같이 승강가동체(70)의 자석(76)이 끼워져 조립되게 하며, 이때 안내판(80)은 비자성체로 구성된다.The guide plate 80 through which four guide holes 81 are drilled is coupled to the lower side of the elevating movable member 70, and the guide plate 80 is fixed to the bottom of the storage chamber 42 of the housing 40 in the form of interference fit. As shown in FIG. 7, the magnet 76 of the lifting movable body 70 is fitted into the guide hole 81 drilled in the 80, and the guide plate 80 is made of a nonmagnetic material.

또한 하우징(40) 하단에 결합된 안내판(80) 아랫쪽에는 고정판(36)을 구성하고, 상기 고정판(36)에 홀센서(33)가 고정설치되게 하여 안내판(80)의 안내공(81)에 끼워진 자석(76)과 근접되게 하여 자계신호를 검출할 수 있게 구성한다.In addition, the lower side of the guide plate 80 coupled to the housing 40 constitutes a fixed plate 36, and the hall sensor 33 is fixed to the fixed plate 36 to the guide hole 81 of the guide plate 80. The magnetic field signal can be detected by bringing the magnet 76 into close proximity.

상기에서와 같이 하우징(40)의 수납실(42) 내에 스토퍼(50), 회전가동체(60), 승강가동체(70) 및 안내판(80)이 차례로 조립된 토크측정장치(20)를 가상의 회전축봉(32)에 끼워 조립하게 되면, 도 3 및 도 4에서와 같이 회전축봉(32)이 회전가동체(60)의 입력축(61) 하단에 구성된 축공(66)에 끼워져 조립되므로 회전축봉(32)이 회전하면 승강가동체(70)와 회전가동체(60) 및 하우징(40)이 회전하게 된다.As described above, the torque measuring device 20 in which the stopper 50, the movable movable body 60, the movable movable body 70 and the guide plate 80 are sequentially assembled into the storage chamber 42 of the housing 40 is virtually rotated. When assembled to the rod 32, as shown in Figures 3 and 4, the rotary shaft rod 32 is assembled into the shaft hole 66 formed in the lower end of the input shaft 61 of the rotary movable member 60, the rotary shaft rod 32 This rotation causes the lifting movable body 70, the rotary movable body 60, and the housing 40 to rotate.

따라서 가상의 회전축봉(32)이 회전하게 되면, 상기 회전축봉(32)의 회전에 의해 홀센서(33)를 제외한 토크측정장치(20), 즉 하우징(40)이 회전하게 된다.Therefore, when the virtual rotary shaft 32 is rotated, the torque measuring device 20, that is, the housing 40, except for the hall sensor 33 by the rotation of the rotary shaft 32 is rotated.

이때 토크측정장치(20)를 구성하는 하우징(40)의 출력축(44)에 의료기구나 산업기계의 필요한 공구를 결합하여 사용하게 되며, 상기 출력축(44)에 부하가 걸리면 입력축(61)을 통하여 회전축봉(32)과 연결된 회전가동체(60)의 탄지편(63)이 스프링(58)을 압축시키면서 일정각도 회전되게 하고, 따라서 회전가동체(60) 하단에 위치하는 승강가동체(70)는 회전가동체(60)의 봉체(65)와 접하는 경사면(73)에 의해 하강하게 되므로, 안내판(80)의 안내공(81)에 위치하는 자석(76)이 하강하면서 홀센서(33)와 근접하게 되고, 상기 홀센서(33)와 자석(76)의 거리에 따라 홀센서(33)의 출력값이 감지될 수 있게 하여서 된 것이다.At this time, the necessary tool of a medical device or an industrial machine is coupled to the output shaft 44 of the housing 40 constituting the torque measuring device 20. When a load is applied to the output shaft 44, the shaft is rotated through the input shaft 61. The tangent piece 63 of the rotary movable body 60 connected to the rod 32 is rotated at a predetermined angle by compressing the spring 58, and thus the lifting movable member 70 located at the lower end of the rotary movable body 60 is a rotary movable body ( Since it is lowered by the inclined surface 73 in contact with the rod 65 of the 60, the magnet 76 located in the guide hole 81 of the guide plate 80 is lowered to come close to the Hall sensor 33, The output value of the Hall sensor 33 can be detected according to the distance between the Hall sensor 33 and the magnet 76.

미설명부호 (100)은 콘트라앵글, (110)은 콘트롤박스, (120)은 케이블, (130)은 핸드피스, (140)은 연결소켓이다.Reference numeral 100 is a contra-angle, 110 is a control box, 120 is a cable, 130 is a handpiece, 140 is a connecting socket.

이와 같이 구성된 토크측정장치(20)를 통한 토크감지는 다음과 같이 이루어지게 된다.Torque detection through the torque measuring device 20 configured as described above is made as follows.

즉 가상의 모터(M)에 전원을 인가하면 회전축봉(32)이 회전하고, 따라서 회전축봉(32)에 입력축(61)이 끼워진 회전가동체(60)가 회전하게 되고, 상기 회전가동체(60)의 회전에 의해 하우징(40)이 회전하여 출력축(44)을 회전시키게 되며, 이때 출력축(44)에 필요한 공구가 결합되어 회전하게 된다.That is, when power is applied to the virtual motor M, the rotary shaft rod 32 rotates, and thus, the rotary movable body 60 in which the input shaft 61 is fitted to the rotary shaft rod 32 rotates, and the rotary movable body 60 is rotated. By rotating the housing 40 is rotated to rotate the output shaft 44, the tool necessary for the output shaft 44 is coupled to rotate.

이때 회전작동중 출력축(44)에 끼워진 공구의 회전력에 부하, 즉 토크가 가해지게 되면 출력축(44)과 직접 연결된 하우징(40)에 전달되며, 이때 하우징(40)과, 하우징(40) 내에 끼워진 회전가동체(60)는 회전축봉(32)에 의해 회전이 되므로, 이들 사이에는 회전력 차이가 발생하게 되고, 따라서 이들 사이에 위치하는 스프링(58)은 도 6에서와 같이 출력축(44)에 전달되는 저항만큼 스프링(58)을 압축시키게 된다.At this time, when a load, that is, torque is applied to the rotational force of the tool fitted to the output shaft 44 during the rotation operation is transmitted to the housing 40 directly connected to the output shaft 44, the housing 40 and the housing 40 Since the rotatable body 60 is rotated by the rotating shaft rod 32, a difference in rotational force occurs between them, and thus, the spring 58 positioned therebetween is transmitted to the output shaft 44 as shown in FIG. 6. The spring 58 is compressed by the resistance.

상기에서와 같이 하우징(40)의 출력축(44)에 토크가 가해지게 되면, 회전가동체(60)의 탄지편(63)과 스토퍼(50)의 고정편(55) 사이에 위치하는 스프링(58)은도 6에서와 같이 탄성계수만큼 압축되고, 따라서 회전가동체(60)는 하우징(40)을 기준으로 화살표(A)방향으로 조금 더 회전이동하게 된다.When the torque is applied to the output shaft 44 of the housing 40 as described above, the spring 58 is located between the holding piece 63 of the rotary movable body 60 and the fixing piece 55 of the stopper 50. 6 is compressed by an elastic modulus as shown in FIG. 6, so that the rotatable movable body 60 is rotated a little further in the direction of the arrow A with respect to the housing 40.

이때 회전가동체(60) 아랫쪽에 위치하는 승강가동체(70)는, 승강가동체(70)의 자석(76)이 하우징(40) 하단에 고정설치된 안내판(80)의 안내공(81)에 끼워져 있어 회전하지 않게 된다.At this time, the lifting movable body 70 positioned below the rotatable movable body 60 is rotated because the magnet 76 of the lifting movable body 70 is fitted into the guide hole 81 of the guide plate 80 fixed to the lower end of the housing 40. You will not.

따라서 회전가동체(60)가 하우징(40) 내에서 스프링(58)을 압축시키면서 하우징(40) 및 승강가동체(70)를 기준으로 화살표(A)방향으로 회전이동하면, 승강가동체(70)의 경사홈(75)에 위치하고 있던 회전가동체(60)의 봉체(65)는 경사면(73)을 따라 이동하게 되므로, 승강가동체(70)는 도 4에서와 같이 하강하게 되고, 승강가동체(70) 하단에 위치한 자석(76)은 안내공(81)을 따라 하강하면서 홀센서(33)와의 간격이 가까워지게 된다.Therefore, when the rotatable body 60 rotates in the direction of the arrow A with respect to the housing 40 and the lifting body 70 while compressing the spring 58 in the housing 40, the lifting body 70 is inclined. Since the rod 65 of the rotatable body 60 located in the groove 75 moves along the inclined surface 73, the elevating movable body 70 is lowered as shown in FIG. The positioned magnet 76 descends along the guide hole 81 and the distance from the hall sensor 33 is close.

자석(76)이 홀센서(33)와 근접하게 되면 홀센서(33)에서 감지하는 출력값이 거리에 따라 달라지게 되고, 홀센서(33)의 출력값은 신호처리하여 콘트롤박스(110)의 표시부에 지시하게 되며, 이때 홀센서(33) 신호는 도 11에서와 같이 파형으로 검출되는데 이 파형은 회전토크의 크기에 따라 진폭이 변하게 되고, 회전수에 따라 단위시간 동안의 파형수가 변하게 된다.When the magnet 76 is close to the Hall sensor 33, the output value detected by the Hall sensor 33 is changed according to the distance, the output value of the Hall sensor 33 is a signal processing to the display unit of the control box 110 In this case, the Hall sensor 33 signal is detected as a waveform as shown in FIG. 11, the amplitude of which changes according to the magnitude of the rotational torque, and the number of waveforms during the unit time changes according to the rotational speed.

상기에서 파형의 수는 증폭과 트리거 신호처리하여 회전수의 검출신호로 사용되며, 진폭의 신호는 증폭, 평활처리하여 토크값으로 사용된다.The number of waveforms is used as a detection signal of the rotational speed by amplifying and triggering signal processing, and the signal of amplitude is used as a torque value by amplifying and smoothing.

본 발명에서 토크측정장치(20)에 가해지는 토크값이 클수록 화살표(A)방향으로 이동하는 회전가동체(60)의 이동각이 커지면서 스프링(58)의 압축거리가 길어지게 되고, 따라서 승강가동체(70)의 하강거리가 길어지면서 자석(76)과 홀센서(33)의 간격이 가까워지게 되므로 홀센서(33)에서 감지하는 토크값이 커지게 된다.In the present invention, as the torque value applied to the torque measuring device 20 increases, the compression angle of the spring 58 becomes longer as the moving angle of the rotatable movable body 60 moving in the direction of the arrow A becomes longer, and thus the lifting movable body ( As the falling distance of 70 becomes longer, the distance between the magnet 76 and the hall sensor 33 becomes closer, so that the torque value detected by the hall sensor 33 becomes larger.

이때 하강한 승강가동체(70)의 상승, 즉 원복은 승강가동체(70)에 끼워진 자석(76)이 회전가동체(60)에 밀착하려 자성에 의해 상승하게 되며, 승강가동체(70) 하단에 위치하는 안내판(80)은 비자성체로 구성되어 있어 승강가동체(70)의 상승을 방해하지 않는다.At this time, the lowering of the lifting movable body 70, that is, the original arm is raised by the magnet 76 to be in close contact with the rotatable mobile body 60, which is located on the lower of the lifting movable body 70 The guide plate 80 is made of a nonmagnetic material and does not prevent the lifting movable body 70 from rising.

상기 원리를 이용하여 스프링(58)의 압축거리와, 그에 따른 자석(76)과 홀센서(33)의 거리에 따라 토크값이 측정되게 함으로서, 기계나 공구에 가해지는 토크값이 설정치에 오면 콘트롤박스(110)로 신호를 보내고, 콘트롤박스(110)에서 이를 인식하여 구동모터의 동작을 정지시켜 안전성을 확보할 수 있게 된다.By using the above principle, the torque value is measured according to the compression distance of the spring 58 and the distance between the magnet 76 and the hall sensor 33, so that when the torque value applied to the machine or tool reaches the set value, the control value is controlled. Sending a signal to the box 110, the control box 110 recognizes this to stop the operation of the drive motor to ensure the safety.

본 발명의 토크측정장치(20)를 마이크로 임플란트 식립을 위한 치과용 핸드피스(130)에 적용한 일실시예를 설명한다.An embodiment in which the torque measuring device 20 of the present invention is applied to a dental handpiece 130 for micro implant placement will be described.

참고로 마이크로 임플란트는 치열교정을 위하여 구강 내의 치조골에 나사식으로 결합되는 나사못형태의 부품으로서 크기가 작고 가늘어 종래에 제공되고 있는 보철용 핸드피스를 이용할 경우에는 토크가 강하기 때문에 쉽게 부러지게 되므로 시술할 수가 없었으며, 주로 수동으로 미세조정이 가능한 핸드드라이버를 이용, 식립하였으나, 본 발명의 토크제어장치(20)를 적용한 핸드피스(130)는 소형이면서 경량화되었을 뿐만 아니라 원하는 토크로 설정이 가능하고, 또한 미세한 토크까지 조정이 가능하여 마이크로 임플란트 식립과 같은 시술도 무리없이 편리하게 할 수 있게 된다.For reference, the micro-implant is a screw-type part that is screwed to the alveolar bone in the oral cavity for orthodontic use. Since the size and size are small and thin, a prosthetic handpiece provided in the related art can be easily broken because of high torque. Although it was not possible, mainly by using a hand driver that can be finely adjusted manually, the handpiece 130 to which the torque control device 20 of the present invention is applied is not only compact and lightweight, but also can be set to a desired torque. In addition, the fine torque can be adjusted so that procedures such as micro-implant placement can be conveniently performed.

치열교정을 위한 마이크로 임플란트를 치조골에 식립하기 위한 안정적인 토크값이 15Ncm라고 가정한다면 콘트롤박스(110)에 토크값을 15Ncm로 설정하여 두면, 핸드피스(130)를 이용하여 마이크로 임플란트 식립중 핸드피스(130)의 토크값이 15Ncm에 도달하게 되면 구동모터의 작동이 정지하여 핸드피스(130)의 동작이 정지되므로 마이크로 임플란트의 식립작업 중 과다한 토크가 전달되어 마이크로 임플란트가 절단되는 현상을 방지할 수 있게 된다.Assuming that a stable torque value for implanting the micro implant for orthodontics in the alveolar bone is 15 Ncm, if the torque value is set to 15 Ncm in the control box 110, the hand piece during the micro implant placement using the hand piece 130 When the torque value of 130 reaches 15 Ncm, the operation of the driving motor is stopped and the operation of the handpiece 130 is stopped. Therefore, excessive torque is transmitted during the implantation operation of the micro implant to prevent the micro implant from being cut. do.

따라서 핸드피스(130)를 이용한 치과적 치료시 치료, 목적과 용도에 맞는 토크값을 콘트롤박스(110)에 입력후 사용토록 함으로서, 핸드피스(130)의 사용중 핸드피스(130)에 가해지는 토크값이 설정치에 오면 구동모터의 동작을 정지시켜 안정성을 확보할 수 있게 되므로 보다 효과적인 시술을 시행할 수 있게 된다.Therefore, the torque applied to the handpiece 130 during use of the handpiece 130 by inputting the torque value to the control box 110 for treatment, purpose and use during dental treatment using the handpiece 130. When the value reaches the set value, the operation of the driving motor can be stopped to ensure stability, so that a more effective procedure can be performed.

(20)--토크제어장치 (32)--회전축봉
(33)--홀센서 (36)--고정판
(40)--하우징 (41)--본체
(42)--수납실 (43)--베어링
(44)--출력축 (45)--체결공
(46)--체결피스 (50)--스토퍼
(51)--단관 (52)--통공
(53)--나사공 (54)--요홈
(55)--고정편 (56)--공간부
(57)--단관 (58)--스프링
(60)--회전가동체 (61)--입력축
(62)--요홈 (63)--탄지편
(64)--평판 (65)--봉체
(66)--축공 (70)--승강가동체
(71)--관통공 (72)--원판
(73)--경사면 (74)--돌편
(75)--경사홈 (76)--자석
(80)--안내판 (81)--안내공(20)-torque control (32)-rotary shaft
(33)-Hall Sensor (36)-Mounting Plate
(40)-Housing (41)-Body
(42)-Storage Room (43)-Bearings
(44)-output shaft (45)-fastener
(46)-Tightening Pieces (50)-Stopper
(51)-A Short Pipe (52)-Public
(53)-Screwman (54)-Home
(55)-Fixed (56)-Space
(57)-single tube (58)-spring
(60)-Rotator (61)-Input Shaft
(62)-Home (63)-Tanji
(64)-Reputation (65)-Seal
(66)-Axle (70)-Elevating Mobile
(71)-Through-Through (72)-Disc
(73)-Slope (74)-Stone
(75)-Inclined Groove (76)-Magnet
(80)-Guide (81)-Guide

Claims (4)

토크측정장치를 구성함에 있어서, 회전하는 출력축(63)에 전가되는 토크의 변화에 따라 토크측정장치(20)에 구성된 자계, 즉 자석(76)이 승강하면서, 홀센서(33)와 근접되게 하고, 상기 자석(76)이 홀센서(33)에 근접하는 거리에 따라 홀센서(33)가 이를 감지하여 토크값을 측정할 수 있게 구성함을 특징으로 하는 무접점 자계센서를 이용한 토크측정장치.In constructing the torque measuring device, the magnetic field configured in the torque measuring device 20, that is, the magnet 76, moves up and down in accordance with the change of the torque transmitted to the rotating output shaft 63, so as to be close to the hall sensor 33. Torque measuring apparatus using a contactless magnetic field sensor, characterized in that configured to measure the torque value by detecting the hall sensor 33 according to the distance that the magnet 76 is close to the hall sensor (33). 제1항에 있어서, 토크측정장치(20)는 출력축(63)을 갖는 원통형의 하우징(40) 내에 입력축(61)을 갖는 회전가동체(60)와, 자석(76)이 설치된 승강가동체(70)를 결합하여 하우징(40)와 함께 회전가동체(60) 및 승강가동체(70)가 회전되게 하고, 상기 하우징(40)과 회전가동체(60) 사이에는 스프링(58)을 탄력설치하여, 출력축(44)에 전가되는 토크의 변화에 따라 스프링(58)이 압축되면서 회전가동체(60)의 회전각이 변화되게 하고, 상기 회전가동체(60)의 회전각 변화에 따라 승강가동체(70)가 승강하면서 자석(76)이 홀센서(33)와 근접되게 하고, 자석(76)이 홀센서(33)에 근접하는 거리에 따라 홀센서(33)가 이를 감지하여 토크값을 측정할 수 있게 구성함을 특징으로 하는 자계센서를 이용항 토크측정장치.The torque measuring device (20) according to claim 1, wherein the torque measuring device (20) includes a rotary movable body (60) having an input shaft (61) in a cylindrical housing (40) having an output shaft (63), and a lifting movable body (70) provided with a magnet (76). Combining the rotating movable body 60 and the movable movable body 70 together with the housing 40, the spring 58 is elastically installed between the housing 40 and the rotating movable body 60, the output shaft 44 As the spring 58 is compressed in accordance with the change of torque imparted to), the rotational angle of the rotary movable body 60 is changed, and the elevating movable body 70 is moved up and down according to the change of the rotational angle of the rotary movable body 60. (76) close to the Hall sensor 33, the magnet 76 is configured to be able to measure the torque value by detecting the hall sensor 33 according to the distance to the Hall sensor 33 Torque measuring device using magnetic field sensor. 제2항에 있어서, 하우징(40) 내저면에는 스토퍼(50)를 끼운 다음 체결용 피스(46)로 체결고정되게 하되, 상기 스토퍼(50)는 통공(52)이 형성된 단관(51) 양측에 고정편(55)을 구성하여, 그 사이에 공간부(56)가 구성되게 하고, 상기 공간부(56) 내에 스프링(58)이 설치되게 하고, 회전가동체(60)는 입력축(61) 상단 양측에 탄지편(63)을 돌출구성하되, 상기 탄지편(63)이 스토퍼(50)의 공간부(56) 내에 설치된 스프링(58) 사이에 위치되게 하고, 탄지편(63) 아랫쪽에는 평판(64)을 구성하고, 평판(64) 아랫쪽에는 다수개의 봉체(65)가 구성되게 하고, 회전가동체(60) 아랫쪽에 위치하는 승강가동체(70) 상면에는 경사면(73)이 형성된 경사홈(75)을 구성하고, 상기 경사홈(75)에 회전가동체(60) 하단에 구성된 봉체(65)가 끼워져 결합구성되게 함으로서, 회전가동체(60)의 회전각 변화에 따라 승강가동체(70)가 승강되게 구성함을 특징으로 하는 무접점 자계센서를 이용한 토크제어장치.The stopper 50 is inserted into the inner bottom surface of the housing 40 and then fastened to the fastening piece 46. The stopper 50 is provided at both sides of the short pipe 51 having the through hole 52. The fixing piece 55 is configured so that the space portion 56 is formed therebetween, and the spring 58 is installed in the space portion 56, and the rotatable movable body 60 is provided at both sides of the upper end of the input shaft 61. Protruding configuration of the tungsten piece 63, so that the tungsten piece 63 is located between the springs 58 provided in the space portion 56 of the stopper 50, the plate 64 under the tangy piece 63 And a slanted groove 75 having an inclined surface 73 formed on an upper surface of the elevating movable body 70 positioned below the rotatable movable body 60. The rod 65 is inserted into the inclined groove 75 at the lower end of the rotatable body 60 so as to be coupled to the inclined groove 75. Torque control device using a solid-state magnetic sensor, characterized in that the lifting movable body 70 is configured to be elevated. 제2항 또는 제3항에 있어서, 하우징(40) 하단에 안내공(81)이 뚫린 안내판(80)을 억지끼움방식으로 고정설치되게 하고, 상기 안내판(80)의 안내공(81)에 승강가동체(70) 하단에 구성된 자석(76)이 승강가능케 끼워져 조립구성되게 하여서 됨을 특징으로 하는 무접점 자계센서를 이용한 토크제어장치.According to claim 2 or 3, wherein the guide plate (80) in which the guide hole 81 is drilled in the lower end of the housing 40 to be fixedly installed in the fitting manner, the elevator to the guide hole 81 of the guide plate (80) Torque control device using a contactless magnetic field sensor, characterized in that the magnet (76) configured at the bottom of the body (70) is fitted to be lifted and assembled.
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