KR20170077877A

KR20170077877A - 토크 센서 교정 장치

Info

Publication number: KR20170077877A
Application number: KR1020150187108A
Authority: KR
Inventors: 김태근; 김봉석; 박창우; 황정훈
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2017-07-07
Also published as: KR102127323B1

Abstract

본 발명은 토크 센서 교정 장치에 관한 것으로, 토크 센서와 회전축을 공유하여 토크 센서로 토크를 전달하는 토크암, 토크암에 탄성력을 전달하여 회전축을 중심으로 회전하도록 하는 스프링부, 및 토크암의 길이 방향을 따라 스프링부의 위치가 이동하도록 지원하여 토크암에 가해지는 토크를 조절하는 리니어 액츄에이터를 포함하며, 이를 통해 탄성력이 전달되는 위치에 따라 전달되는 힘의 크기를 조절하여 토크 센서를 편리하게 교정할 수 있다.

Description

토크 센서 교정 장치 {Torque sensor calibration device}

본 발명은 센서를 교정하는 기술과 관련한 것으로, 더욱 상세하게는 회전력을 측정하는 토크 센서를 교정하는 토크 센서 교정 장치와 관련한 것이다.

토크 센서는 물체에 작용하여 물체를 회전시키는 원인이 되는 토크(torque)를 측정한다.

이러한 토크 센서를 교정하기 위해서는 토크 센서와 회전축을 공유하는 토크암에 무게추 등을 이용해 실하중의 무게를 달거나, 모터를 이용해 부하 토크를 가해주어야 한다.

그런데 실하중의 무게추를 이용하여 토크 센서를 교정하는 경우, 큰 용량의 토크 센서를 교정하기 위해서는 무거운 무게추를 장착해야 하므로 작업자가 매우 힘들게 교정작업을 수행해야 하는 문제가 있다.

또한 모터를 이용하여 부하 토크를 가하는 경우 큰 용량과 고가의 모터 및 감속기가 필요하며, 전류 제어 등의 정밀한 제어 기술을 요구하여 그 제어가 어려운 문제가 있다.

한국공개특허 제10-2011-0075727호(2011년 07월 06일 공개)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 스프링의 탄성력에 의해 토크암에 외력이 가해지는 위치를 조정하여 편리하게 토크 센서를 교정할 수 있는 토크 센서 교정 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토크 센서 교정 장치에 따르면, 토크 센서와 회전축을 공유하여 상기 토크 센서로 토크를 전달하는 토크암, 상기 토크암에 탄성력을 전달하여 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 하는 스프링부, 및 상기 토크암의 길이 방향을 따라 상기 스프링부의 위치가 이동하도록 지원하여 상기 토크암에 가해지는 토크를 조절하는 리니어 액츄에이터(linear actuator)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 토크 센서 교정 장치에 있어서, 상기 스프링부는, 스프링, 일단이 상기 스프링의 끝단에 맞닿아 상기 스프링의 신장 또는 수축에 따라 이동하는 이동판, 상기 스프링의 신장 또는 수축에 따라 상기 이동판의 이동을 지원하는 리니어 모션 가이드(linear motion guide), 상기 이동판의 타단에 위치하고 상기 토크암에 맞닿아 상기 스프링의 탄성력을 상기 토크암으로 전달하는 캠 팔로워(cam follower)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 토크 센서 교정 장치에 있어서, 상기 스프링부는, 상기 토크 센서의 특성에 따라 스프링의 종류, 개수 또는 압축거리를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토크 센서 교정 장치에 따르면, 토크 센서와 회전축을 공유하여 상기 토크 센서로 토크를 전달하는 토크암, 상기 토크암에 탄성력을 전달하여 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 하는 스프링부, 상기 토크암의 길이 방향을 따라 상기 스프링부의 위치가 이동하도록 지원하여 상기 토크암에 가해지는 토크를 조절하는 리니어 액츄에이터, 및 상기 토크암에 의해 상기 토크 센서로 전달되는 토크에 따른 기준 신호를 출력하는 레퍼런스 토크 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 토크 센서 교정 장치에 따르면 토크 센서와 회전축을 공유하는 토크암에 탄성력을 전달하되, 탄성력이 전달되는 위치에 따라 전달되는 힘의 크기를 조절하여 토크 센서를 편리하게 교정할 수 있다.

또한 탄성력 전달을 위한 스프링의 종류, 개수 또는 압축거리를 조절하여 다양한 특성을 갖는 토크 센서의 교정이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서 교정 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서 교정 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서 교정 장치의 측면도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 토크 센서의 교정 기술과 관련한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서 교정 장치(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서 교정 장치(100)의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서 교정 장치(100)의 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 토크 센서 교정 장치(100)는 토크암(10), 스프링부(20), 리니어 액츄에이터(30) 및 레퍼런스 토크 센서(40)를 포함한다.

토크암(10)은 스프링부(20)에 포함된 스프링(21)의 신장 또는 수축에 따라 토크 센서(1)로 토크를 전달한다. 이때 토크암(10)은 토크 센서(1)와 회전축(2)을 공유하며, 토크암(10)이 회전축(2)을 중심으로 회전하면 토크 센서(1)로 토크가 전달된다. 이때 토크 센서(1)는 회전축(2)을 통해 전달되는 토크에 따라 비틀림 모멘트를 측정하여 전기적 신호로 출력하는 역할을 한다.

스프링부(20)는 스프링(21)의 신장 또는 수축에 따라 탄성력을 토크암(10)에 전달하며, 토크암(10)은 스프링부(20)로부터 제공된 외력에 따라 회전축(2)을 중심으로 회전한다.

스프링부(20)는 탄성 운동하는 하나 이상의 스프링(21), 스프링(21)의 신장 또는 수축에 따라 이동하는 이동판(22), 이동판(22)의 이동을 지원하는 리니어 모션 가이드(linear motion guide)(23) 및 캠 팔로워(cam follower)(24)를 포함한다.

이때 이동판(22)은 스프링(21)의 끝단에 맞닿아 스프링(21)의 탄성 운동에 따라 이동하며, 이 경우 리니어 모션 가이드(23)는 이동판(22)이 수직 방향으로 선형 운동하도록 안내한다.

또한 캠 팔로워(24)는 이동판(22)의 타단에 위치하고, 토크암(10)에 맞닿아 스프링(21)의 탄성력을 토크암(10)으로 전달하며, 리니어 액츄에이터(30)에 의해 스프링부(20)의 수평 방향 위치 변화나 회전 운동하는 토크암(10)의 위치 변화에 따라 움직여 토크암(10)에 맞닿은 상태를 유지한다.

리니어 액츄에이터(linear actuator)(30)는 토크암(10)의 길이 방향을 따라 스프링부(20)의 위치가 이동하도록 지원하는 역할을 한다. 즉 리니어 액츄에이터(30)가 스프링부(20)의 위치를 이동시키면, 캠 팔로워(24)와 토크암(10)이 맞닿는 위치가 변경되고, 이에 따라 토크암(10)에 가해지는 토크가 변경된다.

예를 들어 리니어 액츄에이터(30)가 스프링부(20)의 캠 팔로워(24)를 토크암(10) 중 회전축(2)으로부터 상대적으로 먼 지점에 맞닿게 하는 경우, 토크가 가해지는 반지름의 길이가 길어져 동일한 크기의 탄성력을 가하는 경우에도 상대적으로 더 큰 토크를 토크암(10)에 전달할 수 있다. 반면 리니어 액츄에이터(30)가 스프링부(20)의 캠 팔로워(24)를 토크암(10) 중 회전축(2)으로부터 상대적으로 가까운 지점에 맞닿게 하는 경우, 토크가 가해지는 반지름의 길이가 짧아져 동일한 크기의 탄성력을 가하는 경우에도 상대적으로 더 작은 토크를 토크암(10)에 전달하게 된다.

레퍼런스 토크 센서(40)는 토크암(10)에 의해 토크 센서(1)로 전달되는 토크에 따른 기준 신호를 출력하는 역할을 한다.

레퍼런스 토크 센서(40)로부터 출력된 기준 신호는 토크 센서(1)로부터 출력된 측정 신호와 비교하여, 토크 센서(1)를 교정(calibration)하는데 활용된다.

토크 센서 교정 장치(100)에서 토크암(10)은 베어링(3) 및 커플링(4)을 통해 레퍼런스 토크 센서(40)의 일단과 연결되고, 레퍼런스 토크 센서(40)의 타단은 베어링(5) 및 커플링(7)을 통해 토크 센서(1)와 연결되어 회전축(2)을 공유한다. 이때 커플링(7)의 일단은 커넥터(6)를 통해 레퍼런스 토크 센서(40) 측과 연결되고, 커플링(7)의 타단은 커넥터(8)를 통해 토크 센서(1) 측과 연결된다.

한편 토크 센서 교정 장치(100)는 교정 대상인 토크 센서(1)의 특성에 따라 스프링부(20)에 포함된 스프링(21)의 종류, 개수 또는 압축거리를 조절하여 다양한 토크 센서(1)의 교정을 수행할 수 있으며, 토크암(10)에 탄성력이 전달되는 위치에 따라 전달되는 힘의 크기를 조절하여 토크 센서(1)를 편리하게 교정할 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

1: 토크 센서 2: 회전축
10: 토크암 20: 스프링부
21: 스프링 22: 이동판
23: 리니어 모션 가이드 24: 캠 팔로워
30: 리니어 액츄에이터 40: 레퍼런스 토크 센서
100: 토크 센서 교정 장치

Claims

토크 센서와 회전축을 공유하여 상기 토크 센서로 토크를 전달하는 토크암;
상기 토크암에 탄성력을 전달하여 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 하는 스프링부; 및
상기 토크암의 길이 방향을 따라 상기 스프링부의 위치가 이동하도록 지원하여 상기 토크암에 가해지는 토크를 조절하는 리니어 액츄에이터(linear actuator);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 교정 장치.
제1항에 있어서,
상기 스프링부는,
스프링;
일단이 상기 스프링의 끝단에 맞닿아 상기 스프링의 신장 또는 수축에 따라 이동하는 이동판;
상기 스프링의 신장 또는 수축에 따라 상기 이동판의 이동을 지원하는 리니어 모션 가이드(linear motion guide);
상기 이동판의 타단에 위치하고 상기 토크암에 맞닿아 상기 스프링의 탄성력을 상기 토크암으로 전달하는 캠 팔로워(cam follower);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 교정 장치.
제2항에 있어서,
상기 스프링부는,
상기 토크 센서의 특성에 따라 스프링의 종류, 개수 또는 압축거리를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 토크 센서 교정 장치.
토크 센서와 회전축을 공유하여 상기 토크 센서로 토크를 전달하는 토크암;
상기 토크암에 탄성력을 전달하여 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 하는 스프링부;
상기 토크암의 길이 방향을 따라 상기 스프링부의 위치가 이동하도록 지원하여 상기 토크암에 가해지는 토크를 조절하는 리니어 액츄에이터; 및
상기 토크암에 의해 상기 토크 센서로 전달되는 토크에 따른 기준 신호를 출력하는 레퍼런스 토크 센서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 교정 장치.
제4항에 있어서,
상기 스프링부는,
스프링;
일단이 상기 스프링의 끝단에 맞닿아 상기 스프링의 신장 또는 수축에 따라 이동하는 이동판;
상기 스프링의 신장 또는 수축에 따라 상기 이동판의 이동을 지원하는 리니어 모션 가이드(linear motion guide);
상기 이동판의 타단에 위치하고 상기 토크암에 맞닿아 상기 스프링의 탄성력을 상기 토크암으로 전달하는 캠 팔로워(cam follower);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 교정 장치.
제5항에 있어서,
상기 스프링부는,
상기 토크 센서의 특성에 따라 스프링의 종류, 개수 또는 압축거리를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 토크 센서 교정 장치.