토크 센서란?

안녕하십니까! 센서 기술 전문가 비숍입니다.

스트레인게이지를 이용하는 센서 중 토크 센서에 대해 설명 드립니다.

토크 계측를 하는 방법에는 표면의 파장을 이용하는 SAW 기술 (Surface Acoustic wave), 자장을 이용하는 EMD (Embedded Magnetic Domain) 기술, 옵틱센서를 이용하여 비틀림을 측정하는 optic 기술 , Torque transducer를 이용한 계측, 스트레인게이지를 이용하여 무선 측정을 하는 다양한 방식 등이 있습니다.

위의 방식들 중에 가장 정밀한 토크 계측를 할 수 있는 것이 Torque transducer, 즉 토크센서를 사용하여 토크를 측정하는 것입니다.

1) 토크센서의 설명
토크센서는 스트레인게이지 센서를 기반으로 하는 센서입니다. 토크를 측정하기 위해서는 토크센서를 직접 샤프트에 연결하여 샤프트의 비틀림을 측정하는 방식으로 모터, 엔진, 터빈 등 다양한 제품의 효율, 시험에 사용이 되고 있습니다.

2) 토크센서의 선정
토크센서는 선정에는 모든 센서와 비슷하게 우선 측정하고자 하는 토크의 용량(nominal torque), 회전체의 RPM, 센서의 정밀도로 우선 센서를 선정하며, 데이터 처리에 따라 그에 맞는 앰프나 데이터 취득 시스템을 선정하면 됩니다.

3) 토크센서의 종류
크게 Shaft 타입과 Flange 타입으로 나누어 집니다.
Shaft 타입의 경우 센서의 양 끝단에 축이 나와 있는 형태입니다. 저용량, 낮은 정밀도에 많이 사용되나 플렌지 타입에 비교한다면 금액대가 저렴합니다.
플렌지 타입의 경우 비 접촉식으로 스테이터 (Staor), 로터 (Rotor)으로 구성이 됩니다.
플렌지 타입의 토크센서는 0.01~0.05%의 accuracy class를 가지며, 높은 회전속도, 대용량의 토크 측정 (2MN.m)에도 적용이 가능합니다.

 

Shaft type torque transducer

 Flange type torque transducer

 

 

4) 텔레메터리 시스템을 이용한 토크 측정 (Telemetry system)

 

토크센서의 경우는 정밀도가 높은 방면에 높은 금액과 샤프트에 직접 장착이 되어야 하기 때문에 인라인에 직접 장착이 어려운 점이 있습니다. 이를 보완하는 시스템이 무선의 텔레메터리 시스템을 이용한 토크 측정입니다.

샤프트에 풀 브릿지의 스트레인 게이지를 부착하여 토크를 측정하고 무선의 RF로 데이터를 측정하는 방식입니다.

사이즈가 작고 설치가 간단하여 좁은 공간 어디에도 부착이 가능하며, 스트레인 값을 캘리브레이션하여 측정하기 때문에 대용량 토크 측정에도 문제가 없습니다.

 

텔레메터리 시스템은 조선소의 축마력 계측, 철강회사의 대용량 압연 모터 토크 측정, 브레이크 온도 측정, 휠 토크 측정 등 응력, 토크, 온도, 진동 측정 등 다양한 분야에 적용이 되고 있습니다.

 

 

500KN.m 대용량 압연롤러 토크 모니터링 시스템

 

포스팅하는 토크측정에 대해 궁금하시다면 댓글 부탁드립니다.

 

이상 비숍이였습니다.