KR20220078549A - 유압 토크 렌치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압 토크 렌치에 관한 것으로, 외부로부터 인가된 유압이 입력되는 유압부; 상기 유압부를 통해 인가되는 유압에 의해 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동력에 의해 회전하는 렌치 드라이버와, 상기 렌치 드라이버에 결합되는 렌치용 소켓을 포함하는 래칫부;를 포함하며, 상기 래칫부는, 상기 렌치 드라이버에 설치되어 측정된 토크의 데이터를 제공하는 토크 측정부;를 포함한다.

Description

유압 토크 렌치{HYDRAULIC TORQUE WRENCH}

본 발명은 유압 토크 렌치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간으로 출력 토크 값을 제공할 수 있는 유압 토크 렌치에 관한 것이다.

유압 토크 렌치(Hydraulic Torque Wrench)는 유압 펌프에서 보내지는 유압의 힘에 의해 목표로 하는 토크 값으로 볼트를 체결하는 장비(Tool)로서, 발전소, 석유화학, 건설, 자동차, 조선, 철도 등의 다양한 구조물에서 체결되는 볼트에 필수적으로 널리 사용되고 있다.

유압 토크 렌치의 볼트의 조임 방법은 토크법, 회전각법, 토크기울기법이 있으나 통상 토크법이 가장 많이 쓰이며, 이러한 토크법은 조임의 영역을 볼트의 탄성역 범위로서 항복 조임 축력이 넘지 않도록 요구하고 있다.

산업현장에서는 표준 및 이론적 계산을 바탕으로 오랜 시간의 시행착오에 의해 정하여진 설비별 토크 값을 볼트 조임 시 목표 토크 값으로 설정하여 철저한 관리하에 볼트체결 작업을 시행하고 있다.

그러나, 유압 토크 렌치는 마찰을 기반으로 한 변수와 현장의 작업조건 변화 등으로 인해서 출력 토크 값의 변화에 항상 노출되어 있지만, 출력 토크 값을 실시간으로 확인하여 대응할 수 없기 때문에 이를 극복하기 위한 정기적 또는 비정기적인 검교정 실시가 매우 중요하며, 일반적으로 작업 내용 및 사용 빈도에 따라 3개월, 6개월, 12개월의 주기 또는 특별 일정으로 검교정을 받고 있다.

또한, 이러한 유압 토크 렌치 출력 토크 값의 정확성 및 신뢰성 유지를 위한 검교정은 많은 예산과 불용시간이 요구되지만, 작업 설비의 수명과 사고 예방을 위해서는 시행하지 않을 수 없는 것이 현실이다.

이와 같이, 일정시간 사용된 유압 토크 렌치의 정확하지 않은 출력 토크 값으로 인해 발생하는 볼트의 풀림 또는 파괴는 산업현장에서의 재정적 및 환경적 측면에서 재앙으로 다가올 수 있기 때문에, 출력 토크 값을 실시간으로 확인하여 토크 값의 오류를 즉각적으로 대응 조치하게 함으로써, 작업이 수행된 설비 및 제품의 안전성과 내구성이 유지될 수 있도록 할 수 있는 기술개발이 절실히 요구되고 있다.

또한, 유압펌프 교체, 작업자 변경 등의 작업환경이 변화됨에 따라서도 출력 토크 값의 변화가 발생될 수 있는데, 이러한 경우에도 유압 토크 렌치에서 출력되는 토크 값을 실시간 확인하여 대응할 수 있도록 해야 하며, IoT 활용의 제품 서비스화를 대비해 출력 토크 값을 실시간의 디지털 데이터로 획득할 수 있는 기술 개발도 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 따르면 유압 토크 렌치 내부에 출력 토크 값을 감지할 수 있는 센서(Sensor)와 전자회로장치를 장착하고, 측정된 토크 값은 실시간으로 외부 단말로 제공하거나, 디스플레이(Display)를 통해 표시하여 제공하고자 한다.

따라서, 본 발명에 따르면 유압 토크 렌치를 이용하여 볼트 또는 너트의 조임 시에 작업자가 실시간으로 출력 토크 값을 확인하여, 작업 설비에 따라 각각 다르게 설정된 목표 토크 값과 동일하게 유지되도록 즉각적인 현장 대응이 가능하도록 하고자 한다.

따라서, 본 발명에 따르면 실시간으로 측정되는 토크 값을 디지털 데이터로 획득하여 IoT를 활용한 제품에 적용하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 유압 토크 렌치는,외부로부터 인가된 유압이 입력되는 유압부; 상기 유압부를 통해 인가되는 유압에 의해 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동력에 의해 회전하는 렌치 드라이버와, 상기 렌치 드라이버에 결합되는 렌치용 소켓을 포함하는 래칫부;를 포함하며, 상기 래칫부는, 상기 렌치 드라이버에 설치되어 측정된 토크의 데이터를 제공하는 토크 측정부;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면 유압 토크 렌치 내부에 출력 토크 값을 감지할 수 있는 센서(Sensor)와 전자회로장치를 장착하고, 측정된 토크 값은 실시간으로 외부 단말로 제공하거나, 디스플레이(Display)를 통해 표시하여 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면 유압 토크 렌치를 이용하여 볼트 또는 너트의 조임 시에 작업자가 실시간으로 출력 토크 값을 확인하여, 작업 설비에 따라 각각 다르게 설정된 목표 토크 값과 동일하게 유지되도록 즉각적인 현장 대응이 가능하다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면 실시간으로 측정되는 토크 값을 디지털 데이터로 획득하여 IoT를 활용한 제품에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치의 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치의 렌치 드라이버를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치의 토크 측정부의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 유압 토크 렌치에 관한 일 예시의 실물을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 유압 토크 렌치에 관한 다른 예시의 실물을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 유압 토크 렌치의 렌치 드라이버에 관한 일 예시의 실물들을 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

여기서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치의 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치의 구성도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치의 렌치 드라이버를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치의 토크 측정부의 구성도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 유압 토크 렌치에 관한 일 예시의 실물을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 유압 토크 렌치에 관한 다른 예시의 실물을 도시한 도면이며, 도 8 내지 도 11은 본 발명의 유압 토크 렌치의 렌치 드라이버에 관한 일 예시의 실물들을 도시한 도면이다.

도 1 ~ 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치(100)는 유압부(110), 구동부(120) 및 래칫부(130)를 포함하여 구성된다.

유압부(110)는 유압을 인가하기 위한 입력포트 및 출력포트를 갖는 유압포트 유닛(Hydraulic Pot Unit)을 포함할 수 있다. 즉, 외부의 유압발생장치(예를 들어, 유압펌프 등)의 호스가 유압포트 유닛에 결착됨에 따라, 외부의 유압발생장치로부터 발생된 유압이 유압부(110)를 통해 인가될 수 있다.

구동부(120)는 상기 유압부(110)를 통해 인가되는 유압에 의해 구동력을 제공하기 위한 구성으로서, 구동모터와 구동 드라이버를 포함할 수 있다.

래칫부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 렌치 드라이버(131), 렌치용 소켓(139), 토크 측정부(140)를 포함한다. 여기서, 상기 렌치 드라이버(131)는 상기 구동부(120)를 통해 인가되는 구동력에 의해 회전한다. 렌치용 소켓(139)은 일면은 상기 렌치 드라이버(131)의 사각 드라이버부(132)에 결합되고, 타면은 체결 대상인 볼트를 조이는데 쓰이는 너트의 둘레면의 형상 및 사이즈에 상응하는 형상 및 사이즈로 제작됨으로써, 상기 렌치 드라이버(131)의 회전에 따라 조임 대상인 볼트에 너트를 체결하는데 활용된다. 토크 측정부(140)는, 볼트 및 너트 간 체결 구동시의 출력 토크 값(실제 토크값)을 측정할 수 있도록 하는 구성으로서, 래칫부(130) 중 상기 렌치 드라이버(131)에 설치된다.

보다 구체적으로, 렌치 드라이버(131)는 사각 드라이버부(132), 몸체부(133) 및 수납부(135)를 포함하여 제작될 수 있다. 몸체부(133)에는 구동부(120)의 구동력이 인가되도록 하기 위하여 표면에 기어(134)가 형성된다. 또한, 상기 몸체부(133)의 내부에는 토크 측정부(140) 중 회로부(도 9 및 도 11의 도면부호 (A) 참조)를 수납하기 위한 수납부(135)가 형성될 수 있다.

토크 측정부(140)는, 토크 센서(141) 및 소정의 회로부(증폭기(142), A/D 컨버터(143) 및 통신 모듈(144), 배터리(미도시) 등)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 토크 센서(141)로는 토크 값을 측정할 수 있는 스트레인 게이지(Strain Gauge) 등이 이용될 수 있다.

상술한 구성에 의할 때, 토크 센서(141)는 상기 렌치 드라이버(131)에 설치되어 볼트 및 너트 간 체결 구동 시의 출력 토크를 측정하고, 증폭기(142)는 상기 측정된 토크 신호를 증폭하며, A/D 컨버터(143)는 상기 증폭된 토크 신호를 디지털 신호로 변환하고, 통신 모듈(144)은 상기 디지털 신호를 외부 단말(200)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 스마트 폰, 태블릿, 노트북, PC 등의 외부 단말(200)은 상기 토크 센서(141)에서 측정된 토크 데이터를 실시간으로 제공받을 수 있다(도 2 참조). 이외에도, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 유압 토크 렌치(100)에 디스플레이(150)가 설치되도록 제작될 수도 있으며, 이러한 경우 측정된 토크 값이 유압 토크 렌치(100) 자체에서 직접 표시될 수도 있다.

상술한 바에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 토크 렌치(100)를 이용하는 경우, 볼트 및 너트 간 조임 시에 실시간으로 출력 토크 값을 확인하여 작업 설비에 따라 각각 다르게 설정된 목표 토크 값과 동일하게 유지되도록 즉각적인 현장 대응이 가능하다.

또한, 도 3, 도 4, 도 8 ~ 도 11을 참조하여 토크 센서(141) 및 회로부(A)의 배치 위치에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

토크 센서(141)는 상기 렌치 드라이버(131)에서 상기 사각 드라이어부(132)가 형성되는 부위와 상기 기어(134)가 형성되는 부위 사이의 중간 공간(즉, 몸체부(133) 중 기어(134)가 형성되어 있지 않은 부위(이하, 센서 장착부(136)라 명명함))의 표면에 설치될 수 있다. 여기서, 센서 장착부(136)는, 토크 센서(141)의 두께를 고려할 때 토크 센서(141)가 설치되었을 때의 높이가 기어(134)의 나사산 높이보다 낮아질 수 있도록, 상기 기어(134)가 형성되는 부위보다 둘레 내측으로 함입되게 마련된다.

또한 도 3, 도 4, 도 8에서는 토크 센서(141)가 상기 센서 장착부(136)에 1개 설치되는 경우를 예시하였지만, 토크 센서(141)는 2개 이상 설치될 수도 있음은 물론이다. 이 경우, 상기 토크 센서(141)는 렌치 드라이버(131)의 원통형의 몸체부(133)의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치(예를 들어, 원통형 몸체부(133) 중 상기 센서 장착부(136)에 일정 간격으로 4개의 토크 센서가 배치)될 수 있다. 도 9의 경우, 토크 센서(141)를 설치한 후, 토크 센서(141)의 고정 및 밀봉을 위해 센서 장착부(136) 전체를 테이핑 처리한 케이스를 보여주고 있다.

또한 토크 측정부(140) 중 토크 센서(141)를 제외한 회로부(A)는 렌치 드라이버(131)의 몸체부(133) 내부의 수납부(135)에 설치되게 되는데, 이때, 회로부(A)와 토크 센서(141) 간의 전선 연결을 위해 몸체부(133)의 소정 위치에 관통공(137)이 마련된다.

이때, 관통공(137)은, 상기 몸체부(133)의 표면을 관통하여 수납부(135)까지 연장 형성되게 되는데, 이를 위해, 관통공(137) 중 일단은 몸체부(133) 외주면 중 기어(134)와 센서 장착부(136) 간의 경계의 소정 위치에 형성되며, 타단(138)은 수납부(135)의 내주면의 소정 위치에 형성될 수 있다. 이러한 관통공(137)을 통해서 몸체부(133)의 외주면 표면에 설치되는 토크 센서(141)와 수납부(135) 내부에 장착되는 회로부(A) 간은 전선을 통해 전기적으로 연결되게 된다.

상술한 방식으로, 토크 센서(141)와 회로부(A) 간의 전기적 연결이 되고 나면, 회로부(A)를 도 11에서와 같이 수납부(135) 공간 안에 완전히 집어넣게 되는데, 이후에는 회로부(A)를 밀폐시키기 위하여, 소정의 밀폐캡(미도시)을 수납부(135) 상면에 밀폐 결합시킬 수 있다. 이를 위해, 수납부(135)의 내주면 상단부에는 상기 밀폐캡을 결합시키기 위한 결합부(도 10 및 도 11의 케이스에서는 스크류 결합을 위한 나사산(139)들)가 마련될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

100: 유압 토크 렌치
110: 유압부
120: 구동부
130: 래칫부
131: 렌치 드라이버
132: 사각 드라이버부
133: 몸체부
134: 기어
135: 수납부
136 : 센서 장착부
137 : 관통공
139: 렌치용 소켓
140: 토크 측정부
141 : 토크 센서

Claims (2)

1. 외부로부터 인가된 유압이 입력되는 유압부;
   상기 유압부를 통해 인가되는 유압에 의해 구동력을 제공하는 구동부; 및
   상기 구동력에 의해 회전하는 렌치 드라이버와, 상기 렌치 드라이버에 결합되는 렌치용 소켓과, 상기 렌치 드라이버에 설치되어 측정된 토크의 데이터를 제공하는 토크 측정부를 포함하는 래칫부;를 포함하고,
   상기 토크 측정부는, 상기 렌치 드라이버에 설치되어 볼트 및 너트 간 체결 구동 시의 출력 토크를 측정하는 토크 센서; 및 상기 토크 센서에서 측정된 출력 토크의 데이터를 전송하는 통신 모듈을 포함하는 회로부;를 포함하고,
   상기 렌치 드라이버는, 상기 렌치용 소켓이 결합되는 사각 드라이버부; 상기 구동부의 구동력이 인가되는 기어가 표면에 형성되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 내부에 형성되어 상기 회로부가 삽입되는 수납부;를 포함하고,
   상기 토크 센서는, 상기 렌치 드라이버 중 상기 사각 드라이버부와 상기 기어가 형성되는 사이 공간에 해당하는 센서 장착부에 설치되며,
   상기 렌치 드라이버에는, 일단이 상기 몸체부의 외주면 표면 중 상기 기어와 상기 센서 장착부의 경계 부위에 형성되고, 타단이 상기 몸체부의 내부의 상기 수납부의 내주면의 소정 위치에 형성되어, 상기 몸체부의 외주면 표면으로부터 상기 수납부의 내주면까지를 관통하는 관통공이 형성되고,
   상기 토크 센서와 상기 회로부는 상기 관통공을 통해서 전선 연결됨으로써 전기적으로 연결되며, 상기 수납부의 내주면 상단부에는 상기 수납부의 내부에 수용된 상기 회로부의 밀폐를 위한 밀폐캡을 결합시키기 위한 결합부가 형성되는, 유압 토크 렌치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 통신 모듈은,
   상기 토크 센서에서 측정된 토크의 데이터를 외부 단말로 전송하여 상기 외부 단말을 통해 상기 토크의 데이터를 표시하도록 하는 유압 토크 렌치.
   

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