KR930003544Y1 - 스트레인검출기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스트레인검출기

제1도는 본 고안에 의한 스트레인검출기의 한 실시예를 나타내는 구성도.

제2도는 동 실시예의 요부단면도.

제3도는 베어링에 있어서의 반경방향간극의 설명도.

제4도는 종래의 스트레인검출기의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수동축(受動軸) 2 : 자성스트레인층(磁性Strain 層)

4 : 검출코일 5,6 : 베어링

8 : 스프링

본 고안은, 예를 들어, 회전축 등의 수동축의 비틀림을 검출하는 스트레인 검출기에 관한 것이다.

자성재료로 이루어진 봉상체(俸狀體)에 자장을 걸고, 이 봉상체에 토크가 걸렸을 경우 투자율의 변화를 픽업코일로 검출함으로써, 상기 봉상체의 토크를 검출하도록 한 스트레인검출기는 종래에도 알려져 있다. 그러나, 이와같은 스트레인검출기에 있어서는, 봉상체 자체를 자성재료로 만들 필요가 있기 때문에, 재료의 강도와 자기특성의 양쪽을 만족시키는 봉상재료를 선정하는 일의 어려운 문제와, 예를 들어, 봉상체를 단조해서 만들었을 경우, 내부응력이나 결정배향(配向)이 존재하기 때문에 봉상체의 각 부에 있어서의 투자율이 다름으로 인해 검출오차를 발생시키기 쉬운 문제점 등을 갖고 있었다.

그리하여, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 비자성체의 봉상체의 외주면에 고투자율의 연자성재로 이루어진 자성스트레인층을 띠형상으로 형성함으로써, 상기 봉상체에 가해지는 토크를 상기 자성스트레인층의 투자율의 변화에 의해 검출하도록한 스트레인검출기가 제안되어 있다.

제4도는 이와 같은 종류의 종래의 스트레인검출기를 나타내는 것이다. 이 스트레인검출기는, 수도축(1)의 외주면에는 고투자율의 연자성체로 이루어져 수동축(1)에 인가된 토크에 의해 발생하는 내부비틀림량에 따라 투자율이 변화하는 한 쌍의 자성스트레인층(2)이 띠형상으로 고착된 것으로 되어 있다. 여기서, 각 자성스트레인층(2)는 복수의 단책형상(短策形狀)의 소편(素片)으로 구성됨과 동시에 좌우대칭으로 되고 또, 상기 수동축(1)에 수직인 면에 대해 45°의 각도를 갖고 배설되어 있다.

상기 수동축(1)의 외주에는, 소정의 틈새기를 사이에 두고 비자성절연로 형성된 코일보빈(3)이 배설되고, 이 코일보빈(3)에는, 상기 각 자성스트레인층(2)의 대응위치에 각각이 자성스트레인층(2)의 투자율의 변화량을 검출하는 한 쌍의 검출코일(4)가 감겨 있다. 또, 코일보빈(3)에는 한쌍의 검출코일(4)를 가운데 두고, 좌우 위치에 이 코일보빈(3)과 수도축(1)과의 위치관계를 유지하기 위해, 비자성체의 베어링(5), (6)이 압입되어 있다.

이와 같이 구성된 스트레인검출기에 있어서, 수동측(1)에 외부로부터 토크가 인가되면, 자성스트레인층(2)의 단책형상소편에 이 장축방향(長軸方向)을 주축으로 하는 주응력(主nW力)이 발행한다. 이 주응력은, 좌우의 자성스트레인층(2)의 수동축(1)에 수직인 면에 대해서 ±45°의 각도를 갖고 있으므로 한쪽의 자성스트레인층(2)의 소편군에 대해서는 인장력으로 작용하고, 다른쪽의 자성스트레인층(2)의 소편군에 대해서는 압축력으로 작용한다.

그런데, 일반적으로 자성비틀림정수가 영이 아닌 자성재료에 응력이 가해지면 그 자기적성질이 변화함으로 인해 투자율이 변화하는 현상(Villari효과)이 나타난다고 하는 사실이 알려져 있다. 기계적에너지를 전기적에너지로 변환시키는, 소위 자성스트레인변환기는 상기 현상을 이용한 것이다. 또, 자성비틀림의 크기를 정량적으로 나타내는 양인 자성비틀림정수가 플러스일 경우에는, 투자율은 인장력이 작용하면 증대하고, 압축력이 작용하면 감소하며, 또, 자성비틀림정수가 마이노스일 경우에는 상기와 반대가 되는 것도 알려져 있다.

이와 같은 현상에 따라, 상기 자성스트레인층(2)에 발생한 주응력에 의한 변형을 이 자성스트레인층(2)의 투자율의 변화로서 검출하고, 이 투자율변화를, 또 검출코일(4)에 의해 자기적임피던스의 변화로서 검출함으로써, 수동축(1)에 인가된 토크량 및 이에 수반하는 비틀림량을 검출할 수 있다.

상기 종래의 스트레인검출기에 있어서는, 코일보빈(3)에 압입된 베어링(5), (6)의 굴러돌아가는 부분에서 아무래도 덜거덕그림이 있게 되므로 이에 의해 진동이 가해질 경우 코일보빈(3)에 감겨 있는 검출코일(4)와 수동축(1)에 고착된 자성스트레인층(2)와의 위치관계가 변화하고, 이에 의해, 스트레인검출기의 출력이 불안정한 것이 되어 버리는 문제가 있었다.

본 고안은, 상기와 같은 문제점을 해소시키기 위해 이루어진 것이고, 진동에 의한 출력특성에 대한 영향을 방지할 수 있는 스트레인검출기를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 고안에 따른 스트레인검출기는, 베어링을 축방향으로 밀어주는 스프링 등의 탄성체를 설치함으로써 베어링의 덜거덕그림이 일어나지 않도록 한 것이다.

본 고안에 있어서는 스프링 등의 탄성체에 의해 베어링의 내륜을 밀어줌으로써 베어링의 볼을 내륜의 한쪽과 외륜의 반대 쪽의 볼이 접촉하는 부분에 각각 접촉하도록 하여, 베어링의 반경방향의 간극을 축방향의 간극으로 변환시킬 수 있다. 따라서, 베어링은 덜거덕그림이 일어나지 않고, 진동이 있을 경우에도, 자성 스트레인층과 검출코일의 위치 관계가 변화하지 않는 안정적인 출력을 얻을 수 있다.

다음에는, 실시예를 도면에 따라 설명한다.

제1도는 본 고안에 의한 스트레인검출기의 한 실시예를 나타내는 구성도, 제2도는 같은 실시예에 있어서의 요부단면도이다. 이 실시예에 있어서, 수동축(1), 자성스트레인층(2), 코일보빈(3), 검출코일(4)등으로 된 스트레인검출기의 구성은 제4도에 나타나 있는 종래의 것과 기본적으로 변경된 바는 없다. 따라서, 제4도의 것과 공통된 구성 및 동작에 대해서는 설명을 생략하고 여기서는 이 실시예에 특유한 점만을 중심으로 설명한다.

이 실시예에 있어서는, 수동축(1)에 헐거운 끼워맞춤 된 베어링 (5), (6) (예 : 한줄 깊은 골 볼베어링)중에서 한 쪽의 베어링(5)의 내륜끝면(5a)는 정지링(7)에 의해 축방향으로 이동이 규제되고, 반대 쪽의 베어링(6)의 내륜끝면(6a)는 스프링(8)에 의해 베어링(5) 쪽으로 밀리는 힘을 받고 있다. 또, 제1도에 있어서, 9는 스프링(8)를 고정시키기 위한 정지링을 나타내고 있다.

이 실시예에 의하면, 한 쪽의 베어링(5)의 내륜끝면(5a)를 정지링(7)로 고정시킨 상태에서, 반대쪽의 베어링(6)의 내륜끝면(6a)에 스프링(8)에 의해 상기 한쪽의 베어링(5)쪽으로 밀어붙이는 힘을 가함으로써 제2도에 나타나 있는 바와같이, 반대쪽의 베어링(6)의 볼(6b)는 내륜과 접촉하는 부분(6c)및 외륜과 접촉하는 부분(6d)에 접촉하고, 따라서, 스프링(8)이 미는 힘(F)는 상기 내륜과 접촉하는 부분(6c), 외륜과 접촉하는 부분(6d)의 법선(B)방향으로 베어링(6)의 외륜에 전달된다.

여기서, 베어링(5), (6)의 각각의 외륜은 기계적으로 강도가 높은 코일보빈(3)에 의해 접속되어 있기 때문에, 상기와 같이 반대 쪽의 베어링(6)의 내륜으로부터 외륜으로 전달된 스프링(8)의 미는 힘(F)는 상기 한쪽의 베어링(5)의 외륜에 그대로 전달된다. 그리하여, 이 한쪽의 베어링(5)의 볼(5b)가, 외륜과 접촉하는 부분(5d) 및 내륜과 접촉하는 부분(5c)와 접촉하여, 상기 미는 힘(F)는 외륜과 접촉하는 부분(5d), 내륜과 접촉하는 부분(5c)의 법선(c)방향으로 베어링(5)의 내륜으로 전달되게 된다.

일반적으로 베어링(5), (6)의 굴러가는 부분은 제3도에 있어서 A로 나타나 있는 바와 같이 반경방향의 간극을 갖고 있으나, 상기와 같이 베어링(6)의 내륜 끝면을 스프링(8)로 밀어 붙임으로써, 이 반경방향의 간극(A)를 제2도에 나타나 있는 축방향의 틈새(G)로 변환시킬 수 있고 이에 따라 반경반향(E)및 스러스트방향(D)의 베어링(5), (6)의 덜거덕그림을 억제할 수 있다.

따라서, 진동이 가해질 경우에도, 상기와 같은 덜거덕그림은 발생치 않기 때문에, 검출코일(4)외 자성스트레인층(2)과의 위치관계가 변화하는 일 없고, 스트레인검출기의 출력을 안정된 것으로 할 수 있다.

또, 수동축(1)의 외경과 베어링(5), (6)의 내륜의 내경사이의 간극은 진동의 영향을 받지 않는 레벨로 설정된다. 또 스프링(8)의 미는 힘(F)는 베어링 (5), (6)의 반경방향의 간극(A)와 수동축(1)의 회전수와의 관계로부터, 내진성(耐振性) 내구성을 교려해서 설정된다.

상기 실시예에 있어서는, 베어링(6)을 스프링(8)으로 미는 방법에 대해 설명했으나, 스프링(8)을 다른 탄성부재로 만들어도 좋다.

이상과 같이 본 고안에 따르면, 스프링 등의 탄성체로 베어링의 한쪽 끝면을 밀음으로써, 베어링의 반경방향 및 스러스트방향의 멀거덕그림을 없앨 수 있고, 따라서, 진동이 가해진 경우에도 스트레인검출기의 출력의 안정화를 도모할 수 있다.

Claims (1)

1. 외력을 받는 수동축과, 상기 수동축의 표면에 설치된 고투자율의 연자성재로 이루어진 자성스트레인층과, 상기 자성스트레인층의 근방이 설치되어 이 자성스트레인층에 발생하는 상기 외력에 따라 일어나는 투자율의 변화를 검출하는 검출코일과, 상기 수동축과 상기 검출코일을 같은 축으로 지지하는 베이링을 갖춘 스트레인 검출기에 있어서, 상기 베어링을 축방향으로 미는 힘을 주는 탄성체를 갖춘 것을 특징으로 하는 스트레인검출기.