KR20170129396A - Nut runner system capable of Automatic torque control by wired - wireless communication - Google Patents
Nut runner system capable of Automatic torque control by wired - wireless communication Download PDFInfo
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Abstract
Description
본 발명은 너트 런너 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a nut runner system, and more particularly, to a nut runner system capable of automatic torque control using wire / wireless communication.
일반적으로 너트 런너는 서보모터(servo motor)를 회전시켜 볼트(bolt)나 너트(nut) 등의 체결 부품을 회전시켜 체결하는 공구를 지칭하는 것이다.In general, a nut runner refers to a tool that rotates a fastening part such as a bolt or nut by rotating a servo motor.
이러한 너트 런너는 토크(torque)를 감지할 수 있는 트랜스듀서(transducer)와 서보모터의 회전 각도를 감지할 수 있는 엔코더(encoder)를 장착하여 정해진 토크와 각도로 부품을 체결할 수 있다. These nut runners are equipped with a transducer that can sense torque and an encoder that can sense the rotation angle of the servo motor so that the parts can be tightened at a predetermined torque and angle.
따라서 너트 런너는 기계 부품, 전기 전자 부품 조립라인, 자동차 조립 라인 등의 자동화 생산 라인에 설치되어 사용되고 있다.Therefore, Nut Runner is installed in automation production lines such as machine parts, electrical and electronic parts assembly line, and automobile assembly line.
너트 런너를 이용하여 부품을 체결하는 방법 크게 두 가지로 요약할 수 있는데,There are two ways to tighten parts using nut runner.
정해진 토크만큼 체결부품을 회전시켜 체결하는 토크 체결법과, 정해진 각도만큼 체결부품을 회전시켜 체결하는 각도 체결법이 있다.There are a torque tightening method in which a fastening component is rotated and fixed by a predetermined torque, and an angle fastening method in which a fastening component is rotated and fixed by a predetermined angle.
특히, 토크 체결법을 이용하여 부품을 체결할 시에 트랜스듀서에서 측정되는 토크의 정확성에 의해 체결불량 여부가 결정된다.Particularly, when a component is fastened by using the torque fastening method, whether or not the fastening is defective is determined by the accuracy of the torque measured by the transducer.
일반적으로 트랜스듀서는 감속기와 스핀들 사이에 연결되어 토크를 측정하고, 이를 전기적인 신호로 변환한 후 제어기로 전달하는 방식이 사용된다.Generally, a transducer is connected between a decelerator and a spindle to measure a torque, convert the torque into an electrical signal, and transmit the signal to the controller.
이때 감속기에 서보모터의 회전력이 정확히 전달되지 않을 경우, 트랜스듀서에서 미리 설정된 토크를 감지할 때까지 서보모터가 계속해서 회전해야 한다. 따라서 서보모터의 과부하로 인한 너트 런너의 신뢰성 문제가 발생하는 경우가 있다.If the torque of the servo motor is not transmitted to the reducer at this time, the servo motor must continue to rotate until the preset torque is detected by the transducer. Therefore, reliability problems of the nut runner due to overload of the servo motor may occur.
또한 서보모터의 과부하 상태 및 트랜스듀서에서 측정된 토크는, 너트 런너의 액정 표시부에 표시되는데, 이는 작업자가 작업 현장에서 시각적으로 확인할 수 있는 방법이다.In addition, the overload of the servo motor and the torque measured by the transducer are displayed on the liquid crystal display part of the nut runner, which is a method that the operator can visually confirm at the work site.
따라서 너트 런너가 다수 개 설치된 작업 현장에서는 각 너트 런너의 동작 상태를 실시간으로 확인할 수 없어서, 너트 런너의 오동작으로 인한 체결불량이 발생할 수 있다.Therefore, in a worksite where a plurality of nut runners are installed, the operation state of each nut runner can not be confirmed in real time, so that a failure of fastening due to malfunction of the nut runner may occur.
자동화 생산 라인에 있어서, 이러한 체결 불량이 발생하게 되면 엄청난 양의 불량품이 생산되어 금전적인 손실이 발생한다.In an automated production line, when such a fastening failure occurs, a large amount of defective products are produced, resulting in a financial loss.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 원격지에서 토크값을 실시간으로 감지하여 토크 데이터로써 관리하고, 너트 런너의 토크값을 제어할 수 있는 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned technical problems, and it is an object of the present invention to provide an automatic torque control system and a torque control method for controlling a torque value of a nut runner, A possible nut runner system is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서보모터의 회전력을 이용하여 회전 체결 부품이 소정의 토크값에 도달할 때까지 회전시켜 체결하는 너트런너 장치부; 상기 토크값을 감지하는 토크 센서부; 상기 너트런너 장치부의 진동을 감지하는 진동 감지부; 상기 토크 센서부에서 감지된 상기 토크값이 설정범위를 초과하는지를 감시하는 토크 에러 감시부; 상기 너트런너 장치부, 상기 토크 센서부, 상기 진동 감지부 및 상기 토크 에러 감시부의 동작을 제어하며, 상기 너트런너 장치부의 토크값을 통신부에 전달하는 동작 제어부; 상기 너트런너 장치부의 토크값을 유선 및 무선통신방식을 통해 전송하는 상기 통신부; 및 상기 통신부로부터 전송된 상기 토크값을 저장하고, 체결된 각각의 회전 체결 부품의 토크 데이터를 관리하며, 상기 동작 제어부에 제어 데이터를 전달하는 모니터링부;를 포함하는 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a nut runner device for rotating and fastening a rotary fastener until a rotary fastener reaches a predetermined torque value using a torque of a servo motor; A torque sensor unit for sensing the torque value; A vibration sensing unit for sensing vibration of the nut runner unit; A torque error monitoring unit for monitoring whether the torque value detected by the torque sensor unit exceeds a set range; An operation control unit for controlling operations of the nut runner unit, the torque sensor unit, the vibration sensing unit, and the torque error monitoring unit, and transmitting a torque value of the nut runner unit to a communication unit; The communication unit transmitting the torque value of the nut runner unit through a wire and wireless communication system; And a monitoring unit that stores the torque value transmitted from the communication unit and manages torque data of each of the coupled rotary components and transmits control data to the operation control unit. A nut runner system is provided.
본 발명의 실시예에 따른 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템은, 원격지에서 토크값을 실시간으로 감지하여 토크 데이터로써 관리하고, 너트 런너의 토크값을 제어할 수 있다.A nut runner system capable of automatic torque control using wired / wireless communication according to an embodiment of the present invention can detect a torque value in real time at a remote place, manage it as torque data, and control a torque value of a nut runner.
따라서 회전 체결 부품의 체결불량상태, 미작업 상태 및 품질상태를 판단하고, 그 이력을 데이터 베이스화하여 체계적으로 관리할 수 있다.Therefore, it is possible to judge whether the fastening failure state, the unworked state and the quality state of the rotary fastening part are determined, and the history thereof can be systematically managed as a database.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 너트 런너부의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템의 구성도.1 is a schematic view of a nut runner according to an embodiment of the present invention;
BACKGROUND OF THE
3 is a block diagram of a nut runner system capable of automatic torque control using wired / wireless communication according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 너트 런너부(100)의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a
본 실시예에 따른 너트 런너부(100)는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The
도 1을 참조하면, 너트 런너부(100)는 엔코더(110), 서보모터(120), 감속기(130), 토크 센서(140), 스핀들(150), 소켓(160)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
서보모터(120)는 회전 동력을 발생시키며, 엔코더(110)는 서보모터(120)의 회전 각도를 감지한다.The
엔코더(110)는 일종의 위치 검출기이며, 서보모터(120)의 회전방향 및 상대적 위치를 나타내는 제1 위상 펄스신호(A), 제2 위상 펄스신호(B) 및 제3 위상펄스신호(Z)를 출력한다. 제1 위상 펄스신호(A) 및 제2 위상 펄스신호(B)는 어느 신호의 위상이 빠른지에 따라서 서보모터(120)의 회전방향을 나타내며, 제3 위상펄스신호(Z)는 서보모터(120)가 한번 회전할 때마다 펄싱하는 신호이다.The
감속기(130)는 서보모터(120)에 연결되어 서보모터(120)의 회전 속도를 줄이고 회전력(토크)을 증가시킨다.The
감속기(130)에는 스핀들(150)의 일단이 연결되어 있어 감속기(130)의 회전에 따라 스핀들(150)도 같이 회전하게 된다.One end of the
감속기(130)와 스핀들(150)의 사이에는 스핀들(150)의 토크를 감지할 수 있는 토크 센서(140)가 장착되어 있다. A
아울러, 스핀들(150)의 타단에는 체결 부품(170)과 직접 결합되는 소켓(160)이 위치하여 회전 체결 부품(170)이 체결물(180)에 체결될 수 있도록 스핀들(150)의 회전력을 회전 체결 부품(170)에 전달한다.The other end of the
동작 제어부(190)는 회전 체결 부품(170)이 미리 설정된 토크값을 갖고 체결되도록 서보모터(120)를 제어한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템(1)의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a
본 실시예에 따른 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템은(1), 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The nut runner system capable of automatic torque control using wire / wireless communication according to the present embodiment (1) includes only a simple configuration for clearly explaining the technical idea to be proposed.
도 2를 참조하면, 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템(1)은, 너트 런너부(100)와, 통신부(200)와, 모니터링부(300)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, a
상기와 같이 구성되는 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템(1)의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.The detailed configuration and main operation of the
너트 런너부(100)는 도 1의 너트 런너부(100)에 도시된 바와 같이, 엔코더(110), 서보모터(120), 감속기(130), 토크 센서(140), 스핀들(150), 소켓(160)을 포함하여 구성되는데, 센서류 및 동작 제어부(190)를 제외한 구성들을 "너트런너 장치부"라고 총칭하고 설명하기로 한다.The
너트런너 장치부는 서보모터(120)의 회전력을 이용하여 회전 체결 부품(170)이 소정의 토크값에 도달할 때까지 회전시켜 체결물(180)에 체결한다.The nut runner unit rotates until the
토크 센서부(140)는 토크값을 감지한다. 즉, 토크 센서부(140)는 감속기(130)와 스핀들(150)의 사이에 배치되어, 스핀들(150)의 토크를 감지할 수 있도록 구성된다.The torque sensor unit 140 senses the torque value. That is, the
즉, 동작 제어부(190)는 토크 센서부(140)에서 감지한 토크값을 수신한 후, 서보모터(120)의 구동력을 조절하여 회전 체결 부품(170)이 미리 설정된 토크값으로 체결되도록 제어한다.That is, after receiving the torque value sensed by the
진동 감지부(141)는 너트런너 장치부의 진동을 감지한다. 너트 런너부(100)는 단순 반복 작업을 행하며 진동에 매우 민감하게 반응할 수 있다. 즉 회전 체결 부품(170)을 체결하는 동작 중에 진동이 크게 발생하는 경우, 회전 체결 부품(170)이 설정된 토크값으로 체결되지 않거나, 회전 체결 부품(170)이 체결물(180)로부터 이탈하여 체결불량이 발생할 수 있다.The
따라서 진동 감지부(141)는 진동을 실시간으로 감지하며, 감지된 진동값이 기준 진동값을 초과할 경우, 시각 및 청각적 수단을 이용하여 작업자에게 경고할 수 있다.Therefore, the
또한 진동 감지부(141)는 감지된 진동값을 동작 제어부(190)에 전달하며, 진동값은 통신부(200)를 통해 모니터링부(300)로 송신된다. 따라서 모니터링부(300)는 너트 런너부(100)의 진동상태를 실시간으로 모니터링 및 관리할 수 있다.The
토크 에러 감시부(142)는 토크 센서부(140)에서 감지된 토크값이 설정범위를 초과하는지를 감시한다.The torque
너트 런너부(100)는 서로 다른 구경 및 서로 다른 종류의 회전 체결 부품(170)을 체결할 수 있는데, 각 회전 체결 부품(170)마다 체결되는 토크값은 서로 다르게 설정된다.The
따라서 토크 에러 감시부(142)는 각 회전 체결 부품(170)마다의 기준 토크범위를 저장하고 있는데, 해당 회전 체결 부품(170)이 그 기준 토크범위를 초과하여 체결되는지를 실시간으로 감지하고, 초과할 경우 시각 및 청각적 수단을 이용하여 작업자에게 경고할 수 있다.Therefore, the torque
토크 에러 감시부(142)의 감시값은 통신부(200)를 통해 모니터링부(300)로 송신된다. 따라서 모니터링부(300)는 회전 체결 부품(170)의 체결 토크값을 실시간으로 모니터링 및 관리할 수 있다.The monitoring value of the torque
동작 제어부(190)는 너트런너 장치부, 토크 센서부(140), 진동 감지부(141) 및 토크 에러 감시부(142)의 동작을 제어한다.The
또한, 동작 제어부(190)는 토크 센서부(140)의 토크값, 진동 감지부(141)의 진동값 및 토크 에러 감시부(142)의 감시값을 통신부(200)를 이용하여 모니터링부(300)로 전송하며, 모니터링부(300)는 전송된 값을 데이터 베이스화 하여 관리한다.The
통신부(200)는 유선 및 무선통신방식을 통해 모니터링부(300)와 데이터를 상호 교환한다.The
통신부(200)는, 와이파이 통신방식, 지그비 통신방식, LTE 통신방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 데이터를 교환하는 무선 통신모듈과, 이더켓(EtherCAT) 통신방식을 이용하여 데이터를 교환하는 유선 통신모듈을 포함하여 구성될 수 있다.The
모니터링부(300)는 서버, 개인용 컴퓨터, 휴대용 단말기로 정의될 수 있는데, 휴대용 단말기는 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드 등과 같이 사용자가 휴대하면서 사용할 수 있는 기기를 총칭하는 것이며, 본 실시예에서는 스마트폰으로 구성된 휴대용 단말기로 가정하고 설명하기로 한다.The
모니터링부(300)는 통신부(200)로부터 전송된 토크 센서부(140)의 토크값, 진동 감지부(141)의 진동값 및 토크 에러 감시부(142)의 감시값을 저장하고 데이터 베이스화 하여 저장한다.The
특히 모니터링부(300)는 체결된 각각의 회전 체결 부품(170)의 토크 데이터를 관리하며, 동작 제어부(190)에 제어 데이터를 전달한다. 참고적으로 제어 데이터는 토크 센서부(140), 진동 감지부(141) 및 토크 에러 감시부(142)를 제어하기 위한 데이터와, 서보모터(120)의 제어값을 포함한다.In particular, the
모니터링부(300)는 토크 센서부(140)의 토크값, 진동 감지부(141)의 진동값 및 토크 에러 감시부(142)의 감시값을 토대로 회전 체결 부품(170)의 체결불량상태, 미작업 상태 및 품질상태를 판단하고, 그 이력을 데이터 베이스화하여 관리한다.The
따라서 작업자 및 관리자는 원격지에서 스마트폰 등과 같은 모니터링부(300)를 이용하여, 너트 런너부(100)의 작업상황을 모니터링 할 수 있어, 체결불량이 발생했을 경우 신속하게 대응할 수 있다.Therefore, the operator and the manager can monitor the operation status of the
또한, 관리자는 모니터링부(300)를 이용하여 회전 체결 부품(170)의 체결불량상태, 미작업 상태 및 품질상태를 판단한 후, 회전 체결 부품(170)이 체결되는 토크값을 변경하도록 조절할 수 있다.Further, the manager can adjust the torque value to which the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템(2)의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a
본 실시예에 따른 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템(2)은, 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The
도 3을 참조하면, 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템(2)은, 너트 런너부(100)와, 통신부(200)와, 모니터링부(300)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, a
상기와 같이 구성되는 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템(2)의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.The detailed configuration and main operation of the
너트 런너부(100)는 도 1의 너트 런너부(100)에 도시된 바와 같이, 엔코더(110), 서보모터(120), 감속기(130), 제1 토크 센서(140), 스핀들(150), 소켓(160)을 포함하여 구성되며, 제2 토크 센서(143)가 추가적으로 구비된다. 여기에서 센서류 및 동작 제어부(190)를 제외한 구성들을 "너트런너 장치부"라고 총칭하고 설명하기로 한다.The
너트런너 장치부는 서보모터(120)의 회전력을 이용하여 회전 체결 부품(170)이 소정의 토크값에 도달할 때까지 회전시켜 체결물(180)에 체결한다.The nut runner unit rotates until the
제1 토크 센서부(140)는 토크값을 감지한다. 즉, 제1 토크 센서부(140)는 감속기(130)와 스핀들(150)의 사이에 배치되어, 스핀들(150)의 토크를 감지할 수 있도록 구성된다.The first
즉, 기본적으로 동작 제어부(190)는 제1 토크 센서부(140)에서 감지한 토크값을 수신한 후, 서보모터(120)의 구동력을 조절하여 회전 체결 부품(170)이 미리 설정된 토크값으로 체결되도록 제어한다.That is, after receiving the torque value sensed by the first
한편, 도 3의 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템(2)은, 제2 토크 센서부(143)가 추가로 구비되어 있다.On the other hand, in the
이하에서는 제1 토크 센서부(140)와 제2 토크 센서부(143)에 의한 동작을 중심으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the first
상술한 바와 같이 제1 토크 센서부(140)는 감속기(130)와 스핀들(150)의 사이에 배치되어, 스핀들(150)의 토크를 감지할 수 있도록 구성된다.The first
또한, 제2 토크 센서부(143)는 서보모터(120)의 구동전류(I_DRV)를 이용하여 서보모터(120)의 구동토크(T_1)를 산출한다.The second
즉, 서보모터(120)의 구동토크(T_1)는, 서보모터(120)에 공급되는 구동전류(I_DRV)와 비례관계에 있으므로, 제2 토크 센서부(143)는 구동전류(I_DRV)를 측정하여 구동토크(T_1)를 산출하도록 구성된다.That is, since the drive torque T_1 of the
참고적으로 서보모터(120)에 전원을 공급하는, 전원부는 전원 공급부와 드라이버로 구분될 수 있는데, 전원 공급부는 드라이버에 전원을 공급하고, 드라이버는 동작 제어부(190)로부터 전달되는 구동제어신호(DRV_CTRL)의 제어에 따라 서보모터(120)에 구동전류(I_DRV)를 제공한다. 즉, 드라이버는 트랜지스터 등으로 구성될 수 있으며, 구동제어신호(DRV_CTRL)는 트랜지스터의 게이트단을 제어하는 신호로 사용될 수 있다.The power supply unit supplies power to the driver. The driver supplies a drive control signal (for example, a drive control signal) that is transmitted from the
서보모터(120)의 토크 제어는 서보모터(120)에 유입되는 전류를 제어함으로 이루어지며 서보모터의 속도, 위치 ,회전방향의 제어도 최종적으로 서보모터(120)에 유입되는 전력, 즉 전류를 제어하여 이루어진다. The torque control of the
서보모터(120)는 엔코더(110)를 포함하고 있는데, 엔코더(110)는 모터의 회전수, 모터의 회전방향, 회전횟수, 모터축의 초기위치를 확인하는 기능을 수행한다. 엔코더(110)는 서보모터(120)의 회전축에 연결될 수 있다.The
참고적으로 서보모터(120)의 회전자의 현재 위치를 검증하는 방법은 일반적으로 엔코더의 Z상을 기준으로 하여 현재 위치를 카운트하게 된다. 따라서 엔코더에서 Z상의 출력이 나타나는 시점을 회전자의 위치 초기점이라고 하고, 여기에서부터 회전자의 360도 위치를 엔코더 A상과 B상의 분해능(1회전당 펄스수)과 관계하여 계산하게 된다. 그러므로 엔코더의 분해능이 높으면 회전자의 위치를 검출하는데 있어서 더욱 정밀한 데이터를 구할 수 있다. For reference, the method of verifying the current position of the rotor of the
정역회전을 판별할 수 있는 것은 엔코더의 A상과 B상은 상호 90도의 위상 차이를 가지고 있으며 정회전시 엔코더 A상이 90˚위상 앞서게 되고 역회전시에는 B상이 90도 위상 앞서게 되는데, 이때 B상의 펄스가 Low에서 High으로 변하는 순간 A상의 상태를 읽으면 그때의 값으로 정역회전을 알 수 있다. It is possible to determine the forward / reverse rotation because the phase A and phase B of the encoder have a phase difference of 90 degrees with each other. Phase A of phase shift encoder A is 90 degrees ahead of phase B and phase B is 90 degrees phase ahead. When reading the state of phase A at the moment when it changes from Low to High, it is possible to know the forward / reverse rotation by the value at that time.
엔코더의 Z상 펄스(원점신호)로 하여금 Z상 펄스가 발생할 때마다 카운트를 클리어(Clear)하거나 로드(Load)하여 주면 회전자가 1회전할 때마다 항상 일정한 위치에서 위치 카운터가 클리어(Clear)/ 로드(Load)된다. 따라서 엔코더의 위치로 회전자의 위치를 판별할 때 누적오차가 발생하지 않고 엔코더 정밀도내의 카운트가 발생하게 된다.If the count is cleared or loaded each time a Z-phase pulse is generated, the Z-phase pulse (origin point signal) of the encoder is used to clear the position counter at a constant position every time the rotor makes one revolution. And is loaded. Therefore, when the position of the rotor is determined by the position of the encoder, no cumulative error occurs and a count within the encoder accuracy occurs.
동작 제어부(190)는 구동제어신호(DRV_CTRL)를 이용하여 서보모터(120)에 공급되는 구동전류(I_DRV)를 조절함으로써, 서보모터(120)의 회전속도 및 회전방향를 제어할 수 있다.The
또한, 동작 제어부(190)는 서보모터(120)에 공급되는 구동전류(I_DRV)를 피드백 받아 시간에 따른 구동전류(I_DRV)의 변화량을 토대로 구동토크(T_1)를 실시간으로 산출한다.The
한편, 동작 제어부(190)는 서보 모터(120)에 공급되는 구동전류(I_DRV)를 직접 피드백 받아서 구동전류(I_DRV)의 변화량을 감지하도록 구성될 수도 있으나, 본 실시예의 구성에서 동작 제어부(190)는 제2 토크 센서부(143)로부터 감지된 센싱전류(I_1)를 피드백 받아서 구동전류(I_DRV)의 변화량을 간접적으로 감지한다.The
즉, 제2 토크 센서부(143)는 변류기(Current Transformer, CT)로 구성될 수 있는데, 구동전류(I_DRV)를 직접 측정할 경우, 너무 높은 전류값으로 인해 측정 시간의 제약이 발생할 수 있으며, 높은 전류값에 의해 기기 손상 또는 상해가 발생할 수 있다. 따라서 고전류를 안전하게 측정하기 위한 변류기를 이용하여 전류값을 감소시켜서 구동전류(I_DRV)의 변화량을 안정적으로 측정한다. In other words, the second
즉, 변류기는 인덕턴스를 이용하여 비접촉 방식으로 구동전류(I_DRV)에 대응하는 센싱전류(I_1)를 출력한다. 참고적으로 변류기는 스플릿 코어 또는 솔리드 코어로 구성될 수 있다.That is, the current transformer outputs the sensing current I_1 corresponding to the driving current I_DRV in a non-contact manner using the inductance. For reference, the current transformer can be composed of a split core or a solid core.
참고적으로 제2 토크 센서부(143)는 전원 공급부와 드라이버 사이에 연결되어 전류 변화량을 감지하고 센싱전류(I_1)를 출력하도록 구성될 수 있다. 제2 토크 센서부(143)가 전원 공급부와 드라이버 사이에 연결될 경우, 노이즈 유입이 감소되어 센싱전류(I_1)의 파형이 명확하게 출력될 수 있다.For reference, the second
상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 회전 체결 부품(170)이 체결되는 토크값을,As described above, in another embodiment of the present invention, the torque value at which the
제1 토크 센서부(140)에서 측정된 토크값(T_0)과, 제2 토크 센서부(143)에서 측정된 서보모터(120)의 구동토크(T_1)를 모두 고려하여 산출한다.Is calculated in consideration of both the torque value T_0 measured by the first
이하에서는 제1 토크 센서부(140)에서 측정된 토크값(T_0)을 제1 토크값(T_0)이라고 정의하고, 제2 토크 센서부(143)에서 측정된 서보모터(120)의 구동토크(T_1)를 제2 토크값(T_1)이라고 정의하고 설명하기로 한다.Hereinafter, the torque value T_0 measured by the first
이상적으로는 제1 토크값(T_0)과 제2 토크값(T_1)이 동일할 경우, 회전 체결 부품(170)의 체결 토크값을 가장 정밀하게 확인할 수 있다.Ideally, when the first torque value T_0 and the second torque value T_1 are equal to each other, the tightening torque value of the
즉, 서보모터(120)의 전류량을 토대로 측정된 제2 토크값(T_1)이, 스핀들(150)의 회전력을 토대로 판단한 제1 토크값(T_0)에 모두 반영될 경우 가장 이상적이나, 각 부품 사이의 유격 등으로 인해, 토크값의 차이가 발생한다.That is, the second torque value T_1 measured based on the current amount of the
동작 제어부(190)에는 기준 토크값(REF)이 저장되어 있는데,The reference torque value REF is stored in the
동작 제어부(190)는 회전 체결 부품(170)을 소정의 목표 토크값(T_P)으로 체결할 경우,When the
목표 토크값(T_P)에 도달하였는지를 제1 토크값(T_0) 및 제2 토크값(T_1)의 평균값으로 판단한다.And determines whether the target torque value T_P has been reached as an average value of the first torque value T_0 and the second torque value T_l.
이때, 동작 제어부(190)는 제1 토크값(T_0) 및 제2 토크값(T_1)의 평균값을 산출하기 전에, 기준 토크값과 제1 토크값(T_0) 및 제2 토크값(T_1)을 각각 비교한다.At this time, the
기준 토크값(REF)과 제1 토크값(T_0)의 오차범위가 10 ~ 20 % 이내이고, 기준 토크값(REF)과 제2 토크값(T_1)의 오차범위가 10 ~ 20 % 이내일 경우, 제1 토크값(T_0) 및 제2 토크값(T_1)의 평균값을 산출하며, 제1 토크값(T_0) 및 제2 토크값(T_1) 중 어느 하나가 오차범위를 초과하는 경우, 초과한 토크값을 제외하고 나머지 토크값으로 목표 토크값(T_P)에 도달하였는지를 판단한다.When the error range between the reference torque value REF and the first torque value T_0 is within 10-20% and the error range between the reference torque value REF and the second torque value T_1 is within 10-20% The first torque value T_0 and the second torque value T_l are calculated and when the first torque value T_0 and the second
참고적으로 기준 토크값(REF)은 제1 토크값(T_0)과 제2 토크값(T_1)의 차이를 비교하기 위한 절대값으로 정의되고, 기본적으로 목표 토크값(T_P)과 동일하게 설정될 수 있다.The reference torque value REF is defined as an absolute value for comparing the difference between the first torque value T_0 and the second torque value T_1 and basically is set equal to the target torque value T_P .
한편, 동작 제어부(190)는 회전 체결 부품(170)이 소정의 목표 토크값(T_P)으로 체결되었는지를 판단하기 위해 다른 방법을 사용할 수 있다.On the other hand, the
기본적으로 실제로 반영되는 토크값은 제2 토크값(T_1)보다 제1 토크값(T_0)이 더 정확하다고 볼 수 있으므로, Basically, since the first torque value T_0 is more accurate than the second torque value T_1,
동작 제어부(190)는 기본적으로 제1 토크값(T_0)만으로 목표 토크값(T_P)을 판단하고, 제1 토크값(T_0)과 제2 토크값(T_1)을 비교한 후 그 오차를 산출하여 보정값으로 저장한다. 이러한 보정값은 계속해서 학습되면서 업데이트 된다.The
이후, 동작 제어부(190)는 제1 토크값(T_0)을 제외하고 제2 토크값(T_1)만으로 목표 토크값(T_P)을 판단하도록 설정될 수 있는데, 이때 제2 토크값(T_1)에 보정값을 반영한 후 목표 토크값(T_P)을 판단한다.The
상술한 제1 토크값(T_0), 제2 토크값(T_1) 및 동작 제어부(190)의 처리과정은, 통신부(200)를 통해 모니터링부(300)에 전달되어 관리될 수 있다.The first torque value T_0, the second torque value T_1 and the process of the
본 발명의 실시예에 따른 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템은, 원격지에서 토크값을 실시간으로 감지하여 토크 데이터로써 관리하고, 너트 런너의 토크값을 제어할 수 있다.A nut runner system capable of automatic torque control using wired / wireless communication according to an embodiment of the present invention can detect a torque value in real time at a remote place, manage it as torque data, and control a torque value of a nut runner.
따라서 회전 체결 부품의 체결불량상태, 미작업 상태 및 품질상태를 판단하고, 그 이력을 데이터 베이스화하여 체계적으로 관리할 수 있다.Therefore, it is possible to judge whether the fastening failure state, the unworked state and the quality state of the rotary fastening part are determined, and the history thereof can be systematically managed as a database.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100 : 너트 런너부
110 : 엔코더
120 : 서보모터
130 : 감속기
140 : 제1 토크 센서
141 : 진동 감지부
142 : 토크 에러 감시부
143 : 제2 토크 센서부
150 : 스핀들
160 : 소켓
170 : 회전 체결 부품
180 : 체결물
200 : 통신부
300 : 모니터링부100: Nut runner part
110: Encoder
120: Servo motor
130: Reducer
140: first torque sensor
141:
142: Torque error monitoring section
143: second torque sensor unit
150: spindle
160: Socket
170: Rotary fastening part
180: fastener
200:
300: Monitoring section
Claims (3)
상기 토크값을 감지하는 토크 센서부;
상기 너트런너 장치부의 진동을 감지하는 진동 감지부;
상기 토크 센서부에서 감지된 상기 토크값이 설정범위를 초과하는지를 감시하는 토크 에러 감시부;
상기 너트런너 장치부, 상기 토크 센서부, 상기 진동 감지부 및 상기 토크 에러 감시부의 동작을 제어하며, 상기 너트런너 장치부의 토크값을 통신부에 전달하는 동작 제어부;
상기 너트런너 장치부의 토크값을 유선 및 무선통신방식을 통해 전송하는 상기 통신부; 및
상기 통신부로부터 전송된 상기 토크값을 저장하고, 체결된 각각의 회전 체결 부품의 토크 데이터를 관리하며, 상기 동작 제어부에 제어 데이터를 전달하는 모니터링부;
를 포함하는 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템.
A nut runner unit for rotating and fastening the rotary fastener until the rotary fastener reaches a predetermined torque value by using the torque of the servo motor;
A torque sensor unit for sensing the torque value;
A vibration sensing unit for sensing vibration of the nut runner unit;
A torque error monitoring unit for monitoring whether the torque value detected by the torque sensor unit exceeds a set range;
An operation control unit for controlling operations of the nut runner unit, the torque sensor unit, the vibration sensing unit, and the torque error monitoring unit, and transmitting a torque value of the nut runner unit to a communication unit;
The communication unit transmitting the torque value of the nut runner unit through a wire and wireless communication system; And
A monitoring unit that stores the torque value transmitted from the communication unit, manages torque data of each of the coupled rotary components, and transmits control data to the operation control unit;
Which is capable of automatic torque control using wired / wireless communication.
상기 모니터링부는,
상기 토크 센서부의 토크값, 상기 진동 감지부의 진동값 및 상기 토크 에러 감시부의 감시값을 토대로 상기 회전 체결 부품의 체결불량상태, 미작업 상태 및 품질상태를 판단하고, 그 이력을 데이터 베이스화하여 관리하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템.
The method according to claim 1,
The monitoring unit,
A failure state, a non-operation state, and a quality state of the rotary fastening part based on the torque value of the torque sensor part, the vibration value of the vibration sensing part, and the monitoring value of the torque error monitoring part, Wherein the automatic torque control can be performed using wired / wireless communication.
상기 통신부는,
와이파이 통식방식, 지그비 통신방식, LTE 통신방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 데이터를 교환하는 무선 통신모듈; 및
이더켓(EtherCAT) 통신방식을 이용하여 데이터를 교환하는 유선 통신모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신을 이용하여 자동 토크 제어가 가능한 너트 런너 시스템.The method according to claim 1,
Wherein,
A wireless communication module for exchanging data using any one of a Wi-Fi communication method, a Zigbee communication method, and an LTE communication method; And
And a wired communication module for exchanging data by using an EtherCAT communication method.
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---|---|---|---|
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KR20200054830A (en) * | 2018-11-01 | 2020-05-20 | 강현석 | Iot-based intelligent servo motor driver and remote management service system |
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- 2016-05-17 KR KR1020160060040A patent/KR20170129396A/en not_active Application Discontinuation
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