KR20140069858A - 토크검출이 용이한 고효율 자동 드라이버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나사, 피스 등을 돌려 박거나 빼기 위한 자동(전동, 에어 등) 드라이버 공구에 일체 내장형 또는 선택적이고 용이하게 적용(체결 또는 분리)할 수 있는 탈 부착형의 토크메타(토크 측정장치)를 부설하여 자동 드라이버 사용 중 기본적인 기능에 더하여 정확한 토크 값의 검출이 동시에 수행가능함에 따라 보다 효과적인 토크 제어 및 품질관리에 크게 유리한 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버에 관한 것이다.
즉, 위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 상부 본체 커버(10)의 내부에 전기의 동력으로 구동되는 전동 고속모터(미도 시)가 내장되고, 상기 본체 커버(10)의 하측에는 고속 모터(20)와 연결된 드라이버 주동축(30)이 내장된 홀더(40)가 구성되고, 상기 주동축(30) 하부 끝에는 툴(tool)의 용이한 체결 성을 갖도록 하는 툴체결용 비트(60)가 구비된 통상의 자동 드라이버에 있어서, 상기 드라이버 주동축(30)과 툴체결용 비트(60) 사이의 본체커버(10) 내부에는 일체 내장형 토크메타(100)를 설치하거나; 또는 상기 자동 드라이버의 하부에는 하방으로 돌출되어 있는 상기 툴체결용 비트(60)와 서로 필요에 따라 결속하거나 또는 분리 가능한 착탈식 토크메타(200)를 설치하여서 된 것이다.

Description

토크검출이 용이한 고효율 자동 드라이버{The Torque detection facilitates high-efficiency drivers automatically}

본 발명은 나사, 피스 등을 돌려 박거나 빼기 위한 자동(전동, 에어 등) 드라이버 공구에 일체 내장형 또는 선택적이고 용이하게 적용(체결 또는 분리)할 수 있는 탈 부착형의 토크메타(토크 측정장치)를 부설하여 자동 드라이버 사용 중 기본적인 기능에 더하여 정확한 토크 값의 검출이 동시에 수행가능함에 따라 보다 효과적인 토크 제어 및 품질관리에 크게 유리한 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버에 관한 것이다.

통상 나사, 볼트, 피스 등을 돌려 박거나 빼기 위한 공구인 드라이버는, 전기 또는 에어 등의 동력으로 회전축 및 그 축에 꽂히는 툴(tool) 또는 툴체결용 비트를 자동으로 회전시키는 전동 드라이버 또는 에어 드라이버 등이 널리 이용되고 있고,

그 구조는 상부 본체커버(10)의 내부에 전기의 동력으로 구동되는 전동 고속모터가 내장되고, 상기 바디의 하측에는 전동 고속모터와 연결된 드라이버 주동축이 내장된 홀더가 구성되고, 상기 홀더의 하방 끝에 도출된 회전축에는 툴(tool)의 용이한 체결 성을 갖도록 하는 툴체결용 비트가 구성되어 있는 것이 일반적이다. (이하, "자동 드라이버"라 통칭함)

그리고 통상의 자동 드라이버는, 동력원(전동, 에어)에 의해 회전되는 주동축의 출력 값이 작업 대상물(나사, 피스, 볼트 등)이 갖는 토크 값보다 크게 상회하기 때문에, 작업 대상물이 갖는 토크 값에 정확히 맞는 출력 값으로 조절하지 않을 경우 덜 잠겨지거나 또는 과하게 조이면서 불량 또는 파손될 수 있음으로, 자동 드라이버를 이용한 실전 작업시에는 작업 대상물에 대한 토크 값을 정확히 확인하는 것이 필요하나 작업자가 이를 감각으로 확인하는 것은 매우 어려운 일이다.

즉, 현재까지 출시된 종래의 자동 드라이버에는 그 작업대상물이 갖는 토크 값을 정확히 확인할 수 있는 어떠한 장치나 구성도 존재하고 있지 않아, 자동 드라이버를 이용한 작업시, 작업 중 손의 감각에 의해 파악된 대략적인 토크 값에 맞게 드라이버의 구동을 제어하는 방법으로 이루어질 수밖에 없었다.

때문에, 기존에는 작업 대상물에 대한 토크 조절 및 제어, 관리에 있어서, 그 정밀성이나 효율성이 지극히 크게 떨어질 수밖에 없고, 작업의 품질과 생산성 역시 어느 한계에 이를 수밖에 없는데다가 작업 중 불량률 또한 상당했던 문제점이 있었다.

한편, 산업분야에서 널리 사용되는 토크(torque) 측정장치인 토크메타 또는 토크 센서는, 비틀림에 대한 토크값(회전력에 대한 부하 또는 비틀림 모멘트 등)을 스트레인 게이지로 측정한 다음, 아날로그 또는 디지털 신호로 토출함에 따라, 보다 정밀한 작업조건과 효과적인 품질관리에 특히나 유익한 수단으로 산업 전반에 걸쳐 폭 넓게 사용되고 있는 것으로서,

스트레인 게이지가 부착되어 있는 일측의 샤프트는 비회전(고정)된 조건을 부여한 상태에서, 타측의 구동부 또는 부하 부에서 일정한 비틀림 또는 부하를 가했을 때, 그 비회전 샤프트 측에서 나타나는 일정한 저항 모멘트를 상기 스트레인 게이지로 검출한 다음 신호전달수단을 통해 외부로 전송(아날로그 또는 디지털 신호) 가능한 비회전식(=고정식) 토크 센서와;

스트레인 게이지가 부착되어 있는 일측 샤프트와 구동부 또는 부하부인 타측의 샤프트 모두가 회전가능한 유동성 조건이 부여된 상태에서, 일측 구동부에 일정한 부하를 걸었을 때, 그 사이에서 나타나는 소정의 저항 모멘트를 상기 스트레인 게이지로 계측한 다음, 이를 접촉식 신호전달수단 또는 비접촉식 신호전달수단을 통해 외부로 전송(아날로그 또는 디지털 신호)하는 회전식 토크 센서가 대표적으로 사용되고 있고,

근자에는 비회전식 토크 센서(고정식)와 같이 간단하고 저렴한 비용이 소요되면서도, 회전형 토크 센서(접촉식, 비접촉식)와 같이 고속 회전체에 대한 정밀한 고효율 토크 검출이 가능함에 따라 가격 대비보다 우수한 개량형 회전식 토크 장치가 개발된 사례도 보고되고 있다. (이하, "토크메타"라 통칭함)

그러나 위와 같은 종래의 토크메타는, 적용되는 기기의 구조에 맞게 내장 또는 일체형으로 장착되는 것이 일반적이라 그 이상의 활용도나 쓰임새 및 부가성은 사실상 기대하기 어렵다.

이에 본 발명에서는 작업 대상물이 갖는 토크 값을 용이하게 검출할 수 있는 토크메타를 통상의 자동 드라이버에 유효하게 적용함에 따라 매 작업시마다 항시 정밀하고 효과적인 토크 검출, 제어, 관리가 가능해지는 것은 물론, 생산성과 품질향상에도 크게 기여할 수 있고, 나아가 드라이버와 토크메타 상호 간 바람직한 유기적 결합관계 또는 그 구조로 인해 설치적용의 용이성, 그리고 탈부착 타입으로 적용할 경우 사용 및 구입에 따른 비용절감의 효과에도 크게 기여할 수 있는 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 상부 본체 커버(10)의 내부에 전기의 동력으로 구동되는 전동 고속모터(미도 시)가 내장되고, 상기 본체 커버(10)의 하측에는 고속 모터(20)와 연결된 드라이버 주동축(30)이 내장된 홀더(40)가 구성되고, 상기 주동축(30) 하부 끝에는 툴(tool)의 용이한 체결 성을 갖도록 하는 툴체결용 비트(60)가 구비된 통상의 자동 드라이버에 있어서, 상기 드라이버 주동축(30)과 툴체결용 비트(60) 사이의 본체커버(10) 내부에는 일체 내장형 토크메타(100)를 설치하거나; 또는 상기 자동 드라이버의 하부에는 하방으로 돌출되어 있는 상기 툴체결용 비트(60)와 서로 필요에 따라 결속하거나 또는 분리 가능한 착탈식 토크메타(200)를 설치하여서 된 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버는, 다양한 작업대상물(나사, 볼트, 피스 등)을 돌려 박거나 빼는 작업시, 그 작업대상물의 토크를 별도의 고가 장치를 동원하지 않고 자체적으로 정밀한 검출이 가능할 뿐 아니라 이를 효과적으로 관리, 제어, 조절하면 보다 정밀한 작업품질과 높은 생산성은 물론 불량률과 비용의 절감효과에도 크게 기여할 수 있고, 나아가 탈부착 타입으로 적용하면 필요할 때와 그렇지 않을 때를 마음대로 선택할 수 있어 이에 따른 편의성은 물론, 특히 다수의 자동 드라이버에 모두 설치해둘 필요가 없이 몇 개만 비치하고 있다고 필요할 때만 부착해 사용하면 되므로 구입에 따른 비용절감효과도 상당한 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시상태 예시도
도 2는 본 발명의 일체 내장형 토크메타의 부분 단면 예시도
도 3은 본 발명의 착탈식 토크메타의 부분 단면 조립 예시도
도 4는 본 발명의 착탈식 토크메타의 부분 확대 단면 예시도
도 5는 본 발명의 탄력볼 걸림 타입과 핀걸림타입의 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 6은 본 발명의 클램프 밴드의 응용 실시 예를 나타낸 예시도

본 발명의 토크검출이 용이한 고효율 자동 드라이버는 첨부된 각 도면에 의거보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

즉, 본 발명은 상부 본체 커버(10)의 내부에 전기의 동력으로 구동되는 전동 고속모터(미도 시)가 내장되고, 상기 본체 커버(10)의 하측에는 고속 모터(20)와 연결된 드라이버 주동축(30)이 내장된 홀더(40)가 구성되고, 상기 주동축(30) 하부 끝에는 툴(tool)의 용이한 체결 성을 갖도록 하는 툴체결용 비트(60)가 구비된 통상의 자동 드라이버(A)에 있어서,

상기 드라이버 주동축(30)과 툴체결용 비트(60) 사이의 본체 커버(10) 내부에는 일체 내장형 토크메타(100)를 설치하거나;

또는 상기 자동 드라이버(A) 하부에는 기본적으로 하방 돌출되어 있는 상기 툴체결용 비트(60)에 필요에 따라 결속하거나 분리 가능한 착탈식 토크메타(200)를 설치하여서 된 것이다.

그 중 상기 일체 내장형 토크메타(100)는,

상기 본체커버(10) 내부 중 드라이버 주동축(30)과 툴체결용 비트(60) 사이에 스트레인 게이지(110)가 부착된 토크메타 회전축(120)이 구성되고, 상기 토크메타 회전축(120)과 본체커버(10) 사이에는 스트레인 게이지(110)에 의해 계측된 토크 검출정보를 외부로 전송하기 위한 정보인출수단(130)이 구성되어 있으며, 상기 정보인출수단(130)의 외 측에는 인출된 토크 정보를 별도의 위치에 있는 토크 제어 및 조절장치(미도 시)로 전달하는 외부전송케이블(140)이 마련된 구조로 이루어질 수 있다.

상기 착탈식 토크메타(200)는,

필요한 경우 상기 자동 드라이버의 하부에 구비된 상기 툴체결용 비트(60)에 용이하게 끼워 결합시켜서 사용하거나 또는 분리시킬 수 있게 착탈식으로 된 구조로서,

일측에는 비트결속홈(210)을 갖는 도킹부(220)가 구성되고, 반대 측에는 토크메타측 툴체결용 비트(230)가 돌출되어 있으며, 외주면 일단에는 스트레인 게이지(240)가 부착되어 있는 토크메타측 회전축(250)이 설치된 것과;

상기 토크메타측 회전축(250)의 외 측 둘레에는 전, 후측 베어링(261,262)에 의해 지지된 하우징(260)이 구비되어 있되, 상기 하우징(260)과 스트레인 게이지(240)의 일측 토크메타측 회전축(250)에는 스트레인 게이지(240)에 의해 계측된 토크 검출정보를 외부로 전송하기 위한 정보인출수단(270)이 구성된 것과;

이때, 상기 하우징(260)의 상측에는 본체커버(10)에 일부 삽입되면 상호 간 체결의 용이성과 체결 후의 기구 안정성을 기할 수 있는 드라이버간 결합부(280)가 구성되어 이루어질 수 있다.

이때. 상기 착탈식 토크메타(200)의 구성요소 중 자동 드라이버간 착탈 작용의 핵심인 상기 토킹부(220)에는,

전술된 바와 같이 자동 드라이버(A)에 기본적으로 갖추고 있는 툴체결용 비트(60)에 삽입된 후 도킹 됨에 따라, 자동 드라이버의 주동축(30)에서 출력되는 회전 동력 간 연결 및 선택적인 착탈 기능을 갖도록 하는 비트결속홈(210)이 형성되는데, 이 비트결속홈(210)은 기본적으로 사각바 형태인 툴체결용 비트(60)와 반대로 음각 된 형태인 동시에 추가적인 걸림수단(400)에 의해 명확한 걸림 성이 부여될 수 있다.

그리고 상기 걸림수단(400)은,

다양한 구조가 적용될 수 있지만 본원에서는 아래와 같이 2가지의 예를 제시한다.

그 하나는 상기 툴체결용 비트(60)에 천공된 걸림홈(61)과 대응하는 상기 도킹부(220) 일측 또는 양측에 핀홀(411)을 형성한 다음 그 핀홀(411)에 일정한 길이의 걸림핀(412)을 끼워서 걸림 될 수 있도록 한 핀걸림타입(410)으로 구성할 수도 있고,

때에 따라서는, 상기 도킹부(220)의 비트결속홈(210) 내부 양측에 후측 스프링(411)의 탄성력에 따라 내 향으로 일부 돌출되어 있다가 툴체결용 비트(60)가 삽입되면 뒤로 밀려나서 진입을 허용하면서도 상기 툴체결용 비트(60)에 천공되어 있는 걸림홈(61)이 위치하면 그 걸림홈(61)으로 튀어나와 걸림 성을 부여하게 되는 탄력 볼(422)이 구성되어 이루어질 수 있는 탄력볼 걸림타입(420)으로 구성하면 보다 편리할 수 있다.

참고로, 상기 핀걸림타입(410)으로 구성할 경우 상기 걸림핀(412)이 하우징(260) 내부로의 진입이 가능토록 상기 하우징(260)에도 걸림핀 안내홈(415)이 추가로 더 구성되는 것이 필요하다.

또한, 상기 하우징(260)의 상측에 구성될 수 있는 상기 드라이버간 결합부(280)는,

상기 하우징(260)과 일체형으로 결합될 수 있지만 필요한 경우 상호 별도 분리된 상태로 제작한 다음 결합볼트(261)로 조립 구성시키면,

상기 하우징(260)을 제작할 때 그 내부의 상당한 공간을 절삭해낼 필요없이 기성품인 파이프를 그 길이 만큼 잘라서 활용하면 보다 저렴하고 간단한 제작이 가능할 뿐 아니라,

나중에 결합볼트(261)로 결속하면 상기 툴체결용 비트(60)와 도킹부(220)간 결속시 상기 드라이버간 결합부(280) 내부의 상태를 명확하게 보면서 도킹할 수 있기 때문에 보다 편리할 수 있다.

그리고 상기 드라이버간 결합부(280)의 상측 내경에는 고무재질로 된 오링(O)을 끼워 넣을 수 있는데, 이는 자동 드라이버 사용 중 수반될 수 있는 진동이나 기타 충격에 대한 완충작용이 가능함으로 유리하고,

상기 드라이버간 결합부(280) 상측의 외곽 둘레에는 하나 이상의 를 추가로 더 구성하면, 상기 드라이버간 결합부(280) 및 하이징(260)의 임의적인 유동이 방지됨으로 보다 안정된 지지력을 확보할 수 있다.

이때, 상기 조임볼트(290) 대신, 상기 본체바디(10)에 다수의 걸림 돌기(510)가 형성된 클램프 밴드(500)를 설치하고, 이에 대응하는 드라이버간 결합부(280) 끝에는 턱걸림홈(281)을 형성시키면 좀더 효율적일 수 있다.

아울러, 상기 정보인출수단(130,270)과 토크메타 회전축(120,250)의 구조는, 적용되는 토크메타의 모델이나 종류(비회전식, 회전식, 개량형 회전식 등) 등에 따라 도면 및 위에서 설명된 예시와 일부 다른 구성들로 대체될 수 있다.

본원에서 하나의 예시로 제시된 도 1에 의한 정보인출수단(130, 270)은, 상기 트레인 게이지(110,240 일측의 토크메타 회전축(120,250)과 하우징 사이에 설치되는 것으로서, 상기 토크메타 회전축(120,250)에는 스트레인 게이지(110,240)에서 측정된 토크 값의 신호를 전달받는 슬립링(131,271)이 구성되고, 그 외 측에는 상기 회전 중인 슬립링(131,271)과 마찰된 상태에서도 토크 정보를 읽어들일 수 있는 브러쉬(132,272)가 구성되고, 상기 부러쉬(132,272)의 상측은 고정유닛(133,273)에 의해 고정되면, 상기 고정유닛(133,273)의 외 측으로는 데이터 외부 전송 케이블(140)이 구성된 구조로 되어 있다.

이와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버는, 전술된 바와 같이 자동 드라이버에 의해 작업 되어야할 작업대상물에 대한 조임 또는 풀림 작업시, 그 조건에 가장 바람직한 토크 값을 곧 바로 검출하여 확인할 수 있기 때문에 이를 활용한 정밀 효과적인 작업이 가능함으로 품질의 안정화 및 생산성 향상에 크게 기여할 수 있고, 특히, 착탈식으로 설치할 경우에는 다수의 자동 드라이버에 모두 다 설치하지 않고 필요한 드라이버에만 도킹 결합해 사용하면 되므로 아주 편리하고 비용 또한 크게 절감될 수 있다.

A: 드라이버 B: 툴체결용 비트
O: 오링 10: 커버
20: 모터 30: 주동축
40: 홀더 60: 툴체결용 비트
61: 걸림홈 100: 토크메타
110: 스트레인 게이지 120: 회전축
130: 정보인출수단 140: 외부전송케이블
200: 착탈식 토크메타 210: 비트결속홈
220: 도킹부 230: 비트
240: 스트레인 게이지 250: 토크메타측 회전축
261,262: 전,후측 베어링 260: 하우징
261: 결합볼트 270: 정보인출수단
280: 결합부 290: 조임볼트
400: 걸림수단 411: 핀홀
412: 걸림핀 410: 핀걸림타입
411: 스프링 422: 볼
420: 걸림타입

Claims (6)

1. 상부 본체 커버(10)의 내부에 전기의 동력으로 구동되는 전동 고속모터(미도 시)가 내장되고, 상기 본체 커버(10)의 하측에는 고속 모터(20)와 연결된 드라이버 주동축(30)이 내장된 홀더(40)가 구성되고, 상기 주동축(30) 하부 끝에는 툴(tool)의 용이한 체결성을 갖도록 하는 툴체결용 비트(60)가 구비된 통상의 자동 드라이버(A)에 있어서,
   
   상기 드라이버 주동축(30)과 툴체결용 비트(60) 사이의 본체 커버(10) 내부에는 일체 내장형 토크메타(100)를 설치하거나;
   또는 상기 자동 드라이버(A) 하부에는 기본적으로 하방 돌출되어 있는 상기 툴체결용 비트(60)에 필요에 따라 결속하거나 분리 가능한 착탈식 토크메타(200)를 설치하여서 된 것을 특징으로 한 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 일체 내장형 토크메타(100)는,
   상기 본체커버(10) 내부 중 드라이버 주동축(30)과 툴체결용 비트(60) 사이에 스트레인 게이지(110)가 부착된 토크메타 회전축(120)이 구성되고, 상기 토크메타 회전축(120)과 본체커버(10) 사이에는 스트레인 게이지(110)에 의해 계측된 토크 검출정보를 외부로 전송하기 위한 정보인출수단(130)이 구성되어 있으며, 상기 정보인출수단(130)의 외 측에는 인출된 토크 정보를 별도의 위치에 있는 토크제어 및 조절장치(미도 시)로 전달하는 외부전송케이블(140)이 마련된 구조로 이루어질 수 있는 것을 특징으로 한 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 착탈식 토크메타(200)는,
   필요한 경우 상기 자동 드라이버의 하부에 구비된 상기 툴체결용 비트(60)에 용이하게 끼워 결합시켜서 사용하거나 또는 분리시킬 수 있게 착탈식으로 된 구조로서,
   일측에는 비트결속홈(210)을 갖는 도킹부(220)가 구성되고, 반대 측에는 토크메타측 툴체결용 비트(230)가 돌출되어 있으며, 외주면 일단에는 스트레인 게이지(240)가 부착되어 있는 토크메타측 회전축(250)이 설치된 것과;
   상기 토크메타측 회전축(250)의 외 측 둘레에는 전, 후측 베어링(261,262)에 의해 지지된 하우징(260)이 구비되어 있되, 상기 하우징(260)과 스트레인 게이지(240)의 일측 토크메타측 회전축(250)에는 스트레인 게이지(240)에 의해 계측된 토크 검출정보를 외부로 전송하기 위한 정보인출수단(270)이 구성된 것과;
   이때, 상기 하우징(260)의 상측에는 본체커버(10)에 일부 삽입되면 상호 간 체결의 용이성과 체결 후의 기구 안정성을 기할 수 있는 드라이버간 결합부(280)가 구성된 것을 특징으로 한 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 토킹부(220)에는,
   자동 드라이버(A)의 툴체결용 비트(60)와의 명확한 걸림을 위한 걸림수단(400)이 추가로 구성될 수 있는데,
   그 걸림수단(400)은,
   상기 툴체결용 비트(60)에 천공된 걸림홈(61)과 대응하는 상기 도킹부(220) 일측 또는 양측에 핀홀(411)을 형성한 다음 그 핀홀(411)에 일정한 길이의 걸림핀(412)을 끼워서 걸림 될 수 있도록 한 핀걸림타입(410)으로 구성하거나,
   또는 상기 도킹부(220)의 비트결속홈(210) 내부 양측에 후측 스프링(411)의 탄성력에 따라 내 향으로 일부 돌출되어 있다가 툴체결용 비트(60)가 삽입되면 뒤로 밀려나서 진입을 허용하면서도 상기 툴체결용 비트(60)에 천공되어 있는 걸림홈(61)이 위치하면 그 걸림홈(61)으로 튀어나와 걸림성을 부여하게 되는 탄력 볼(422)이 구성되어 이루어질 수 있는 탄력볼 걸림타입(420)으로 구성될 수 있는 것을 특징으로 한 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 드라이버간 결합부(280)는,
   상기 하우징(260)과 일체형으로 결합될 수 있지만 필요한 경우 상호 별도 분리된 상태로 제작한 다음 결합볼트(261)로 조립 구성될 수 있는 것을 특징으로 한 토크검출이 용이한 고효율 자동 드라이버.
   
6. 제 3항에 있어서,
   상기 드라이버간 결합부(280)의 상측 내경에는, 고무재질로 된 오링(O)을 끼워 넣을 수 있고,
   상기 드라이버간 결합부(280) 상측의 외곽 둘레에는 하나 이상의 조임볼트(290)를 추가로 더 구성될 수 있는 것을 특징으로 한 토크 검출이 용이한 고효율 자동 드라이버.
   

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