KR100385377B1 - 회전축상의 토오크를 계산하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

회전축상의 토오크를 계산하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전축에 장착되거나 또는 접착된 센서를 사용하지 않고 축의 동력을 산출할 목적으로 회전축의 토오크를 측정하는 장치에 관한 것이다. 펄스 리시버 내에서 오직 하나의 적합한 단일 전자 센서만을 사용함으로써 장시간의 정확도가 증가된다. 센서 데이터의 변경은 온도 변화에 기인하며 센서 데이터의 노화는 정확도에 아무런 영향을 끼치지 않는다. 빛은 적합한 광원 또는 트랜스미터로부터 광섬유 케이블을 통해서 전달된다. 광선(16 및 21)은 서로 적절한 거리를 두고 이격되어 축에 장착된 코딩 디스크 또는 기어 휠에 의해 2개의 공극 내에서 진동된다. 빛은 광선이 빛 수집장치(32) 내에서 진동되고 추가되는 적합한 U형상 소자(39,40)를 통과하여, 광원 또는 트랜스미터로부터 적합한 광섬유 케이블(24a, 24b)에 의해 전달된다. 2개의 디스크 또는 기어 휠 상의 베인와 톱니 사이에서 시간 변환은 축의 토오크에 관한 측정치이며, 이것은 계산기(50)에서 산출될회전축 동력을 가능하게 한다. 회전축이 진동하는 경우에 정확도를 증대시키기 위해, 펄스 대역 조정된 펄스는 종래의 축 회전수로 축적되고 평균된다. 정확도는 각각의 축회전에 대한 펄스의 수가 2배가 되도록 상승하는 펄스 및 하강하는 펄스를 검출함으로써 증가된다.

Description

회전축 상의 토오크를 계산하기 위한 장치 및 방법 {APPARATUS FOR TORQUE MEASUREMENT ON ROTATING SHAFTS}
본 발명은 부하를 받는 회전축 상의 비틀림 각(the angle of torsion)을 계산하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 비틀림 각을 알면 토오크의 계산이 가능하며, 또한 RPM으로 표시되는 동력을 알 수 있거나 계산할 수가 있다.
다양한 형태의 기계류에 사용되는 회전축 상에서 동력을 계산하기 위해 지금까지 가장 많이 이용되는 방법은 이러한 회전축에 부착된 스트레인 게이지(strain gauges)를 이용한 계산 방법이다. 스트레인 게이지에 의해 계산된 신호는 슬립링(sliprings) 또는 원격 계측기(telemetri)에 의해 전자장치 및 디스플레이에 전달된다. 원격 계측기가 사용되는 경우, 회전축 상에 고정되어 회전 전지를 전원으로 하는 전송기를 갖추어야 할 필요가 있으며, 또는 최신의 시스템에서는 회전축 상에 설치된 스트레인 게이지와 같은 전자장치에 전력을 보내는 무선 전송기를 갖출 필요가 있다.
이 보다 최신의 시스템은 소위, 자기 홀 효과 센서(magnetic hall effect sensors)를 사용한다. 자기 홀 효과 센서는 서로 적당하게 이격되어 회전축 상에 설치된 2개의 기어 휠에 의해 신호를 포착한다. 회전축이 부하를 받을 때, 기어 휠 상에서 각각 검출작용을 하는 2개의 자기 홀 효과 센서에 의해 검출된 펄스 간에는 어느 정도의 시간 지연이 있을 것이다. 이들 펄스 간의 시간 지연은 부하를 받는회전축의 비틀림 각을 결정한다. 본 발명의 시스템과 유사한 시스템은 1994년 발행된 "구동장치 기술(antriebstechnik) 33" 제 8호 53 페이지의 "견고하고 무마찰의 회전수-회전토오크 계산 시스템의 개량(Entwicklung eines robusten beruhrongslosen Drehzahl - Drehmoment - Messystems )" 에 설명되어 있다.
미합중국 특허 제 4,520,681호에는 서로 적당한 내부 거리를 두고 회전하는 코드를 갖추고 있는 펄스 트레인(puls train)의 원리를 사용하는 시스템이 개시되어 있다. 비틀림 각은 전자 펄스 간의 시간 지연에 의해 계산된다. 각각의 회전하는 코드에 위치된 2개의 센서가 서로 적당한 거리만큼 이격된 상태로 장착되어 있다. 이들 센서로부터 계산된 펄스 간의 시간 지연이 전자 계산 회로에 의해 계산된다. 미합중국 특허 제 4,520,681호에는, 광학 센서 또는 자기 센서를 사용한 시스템이 개시되어 있다. 이러한 시스템은 1994년 발행된 "구동장치 기술(antriebstechnik) 33" 제 8호의 53 페이지에 공개된 시스템과 유사하거나 또는 동일한 원리이다.
전술한 종래 기술의 시스템들은 부하를 받는 회전축의 비틀림 각을 검출할 수 있도록 2개의 전자 센서를 사용해야만 하는 일반적인 작동 원리를 갖는다.
서로 이격되어 설치된 2개의 센서를 사용하는 이들 종래 기술의 시스템에서 정확도를 달성하기 위해서는, 2개의 센서의 작동 지점(triggerpoints)이 서로에 대해 표류하지 않아야 할 필요가 있다. 센서의 노화 또는 온도의 변화는 센서의 작동 지점이 표류하여 서로 반대방향으로 멀어질 수도 있는 원인이 된다.
본 발명은 부하를 받으며 회전하는 축의 비틀림 각을 계산하는데 오직 하나의 센서만을 사용한다. 이것은 감지된 펄스들 간의 시간 지연이 표류함으로 인해 센서의 감도가 부정확해질 가능성을 제거한다. 본 발명은 높은 정확도 및 장시간의 안정성을 갖춘 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 장치는 제 1 공극에 대응하는 제 1 위치에서 상기 회전축에 고정되는 제 1 베인과, 제 2 공극에 대응하는 제 2 위치에서 상기 회전축 상에 고정되고 상기 제 1 베인으로부터 예정된 거리에 위치되는 제 2 베인과, 광원으로부터 수신된 광을 전송하는 제 1 광섬유와, 상기 제 1 광섬유로부터 수신된 광을 상기 제 1 공극으로 전송하는 제 1 광 전송기와, 상기 제 1 공극을 경유하여 상기 제 1 광 전송기에 의해 수신된 광을 수신하는 제 1 광 수신기와, 상기 제 1 광 수신기에 의해 수신된 광을 전송하는 제 2 광섬유와, 상기 광원으로부터 수신된 광을 전송하는 제 3 광섬유와, 상기 제 3 광섬유로부터 수신된 광을 상기 제 2 공극으로 전송하는 제 2 광 전송기와, 상기 제 2 공극을 경유하여 상기 제 2 광 전송기에 전송된 광을 수신하는 제 2 광 수신기와, 상기 제 2 광 수신기에 의해 수신된 광을 전송하는 제 4 광섬유와, 상기 제 2 및 제 4 광섬유에 의해 전송된 광을 조합하는 가산기와, 상기 가산기에 의해 조합된 광을 전송하는 제 5 광섬유, 및 상기 제 5 광섬유에 의해 전송된 광을 수신하고 상기 가산기에 의해 조합된 상기 수신된 광을 처리하여 토오크를 결정하는 광 감지식 센서를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 방법은 제 1 공극에 대응하는 제 1 위치에서 제 1 베인을 상기 회전축에 고정하는 단계와, 제 2 공극에 대응하는 제 2 위치에서 상기 제 1 베인으로부터 예정된 거리에 위치되는 제 2 베인을 상기 회전축에 고정하는단계와, 광원으로부터 수신된 광을 제 1 광섬유를 통해 전송하는 단계와, 상기 제 1 광섬유로부터 수신된 광을 제 1 광 전송기를 통해 제 1 공극으로 전송하는 단계와, 상기 제 1 광 전송기에 의해 상기 제 1 공극을 경유하여 전송된 광을 제 1 광 수신기에서 수신하는 단계와, 상기 제 1 광 수신기에 의해 수신된 광을 제 2 광섬유를 통해 전송하는 단계와, 상기 제 2 광섬유로부터 수신된 부터 수신된 광을 제 3 광 전송기를 통해 전송하는 단계와, 제 2 광 전송기에 의해 상기 제 2 공극을 경유하여 전송된 제 2 광 수신기에서 수신하는 단계와, 상기 제 2 광 수신기에 의해 수신된 광을 제 3 광섬유를 통해 전송하는 단계와, 및 토오크를 결정하도록 상기 제 3 광섬유에 의해 전송된 광을 광 감지식 센서로 처리하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 전송기로 사용되는 광원(lightsource) 및 수신기로 사용되는 광 감지용 전자 센서를 구비한 장치를 도시한 사시도이다. 전송기로 작용을 하는 광원은 레이저 광원 또는 발광 다이오우드(LED)로 구성될 수 있다. 협대역 광선(2)이 전송기(1)로부터 회전축(4)에 평행하게 방사되고 있다. 회전축(4)의 회전중에, 서로 적당한 거리를 두고 회전축(4)에 장착되어 있는 베인(3a,3b)에 의해 광선이 차단될 것이다. 이러한 방식으로 발생되는 광 펄스(light pulses)는 수신기(5) 내에 수신된다. 광 감지식 검출기(6)는 전자 펄스를 발생시킨다. 회전축(4)이 부하를 받을 때, 각각의 베인(3a,3b)은 비틀림 각에 상응하는 각도로 변위될 것이다.
광/암시야 시간(light/dark time)은 부하가 가해지지 않은 시간(t)으로부터부하가 가해지는 시간(t+Δt)까지 증가한다. 이러한 원리는 회전축(4)에 장착된 베인(3a,3b)을 도시하는 도 4에 설명되어 있으며 서로에 대해 시간(△t)만큼 변위되어 있다.
도 2는 광섬유 케이블(9)을 사용하는 실시예를 도시한 사시도이다. 광섬유 케이블로부터 나오는 광선이 베인(3a,3b)에서 차단된다. 광선은 전송기(1)로부터 베인(3a)이 설치되어 있는 공간을 가로지르며 전달되어서 적절한 수신기(7)에 의해 포착된 후에, 적절한 광섬유 케이블(9)과, 광학 렌즈(10)를 통과하여 베인(3b)이 설치되어 있는 공간을 가로질러서, 내부에 펄스발생 전자회로를 구비한 광 감지식 검출기(6)에 연결되어 있는 광학 수신기(11)를 향해 전달된다. 광 전송용 광섬유 케이블을 이용함으로써, 도 2의 베어링(8) 등과 같은 장애물을 통과할 수가 있다. 이는, 차단되어 있는 베인(3a,3b) 사이의 거리를 확대하고 계산의 정확성을 증대시킬 수가 있다.
도 3A는 광선 변조용으로 사용되는 각각 2개의 코딩 디스크(coding disks) 및 기어 휠을 구비한 장치를 도시한 사시도이다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 광선은 S/M으로 나타낸 광원(12)으로부터 광섬유 케이블(13)을 통과하여 적절한 전송기(14) 또는 렌즈까지 전달된다. 광선(15)은 회전하는 펄스 변조 디스크(16)를 통과한 후, 광 수신기(17)에 의해 수신되고 계속해서 펄스 변조된 광선은 연결된 광섬유 케이블(18)과 전송기(19) 또는 렌즈를 통과해 전송된다. 광선(20)은 회전하는 디스크(21)를 통과하여 광 수신기(22)에 의해 수신된 후에, 이러한 수신기(22)로부터 광섬유 케이블(23)을 통과하여 S/M으로 지정된 광 감지식센서(12)까지 전달된다. 이러한 방식으로, 광선은 축(4)의 매 회전 동안에 다수의 펄스를 발생시킨다. 2개의 코딩 디스크(16,21)의 톱니 간의 변위가 비틀림 각, 토오크 및 축의 동력에 대한 계산치인 펄스 폭을 결정한다.
도 3B는 도 3A에 도시된 장치의 상보형 장치(complementary arrangment)를 도시한 사시도이다. 도 3A에서는 광선(15,20)이 회전하는 펄스 변조 디스크(16,21)가 위치한 2개의 공간을 통과해야 하기 때문에 직렬구조로 배열된 광섬유 케이블을 통하여 전달되는 장치를 도시하였다. 반면에 도 3B에 도시된 장치에서는 광원(12)으로부터 전달되는 광선이 2개의 평행한 광선으로 분산된다. 광섬유 케이블(24a)을 통해 전달되는 광선은 전송기(25)와 수신기(27) 사이의 틈새 및 디스크(16a)를 통과한다. 제 2의 광선은 전송기(29)와 수신기(31) 사이의 틈새 및 디스크(21a)를 통과한다. 이들 광선(26,30)은 2개의 디스크(16a,21a)에 의해 각각 펄스화된다. 이들 디스크(16a,21a)는 도 3A의 디스크(16,21)와 비교하여 반대의 형상을 갖는 것이다. 2개의 디스크(16a,21a)는 서로 동일하며 좁은 광선 개구 및 넓은 베인을 갖추고 있다. 개구와 베인의 적합한 비율은 1 : 4 이다. 펄스 변조된 광선은 광섬유 케이블(28a,28b)을 통해 전달된다. 2개의 펄스화 광선은 적합한 가산 유닛(32) 내에서 더해진다. 그 결과, 가산 유닛(32)으로부터 출력은 펄스폭이 변조된 광선이고, 이는 도 3B의 (S/M)으로 지칭된 광 감지식 센서(12)에 차례로 전달된다.
도 3A 및 도 3B에 도시된 각각의 장치는 광원(12) 내부에 설치된 광 감지식 수신기 및 검출기에 원리적으로는 동일한 정보를 제공하는 구조이다. 도 3B의 장치는 도 3A의 장치에 비해 광선의 감쇠가 더 낮으므로 보다 바람직하다. 광선은 2개의 평행한 경로로 분리되며, 각각의 광선은 공기 중의 한 공간만을 통과할 것이다. 또한, 광섬유 케이블(28a,28b)로부터의 펄스를 가산한 후, 케이블(33)로부터 나오는 외측 광 펄스 내부의 오프??(offset) 신호를 방지하기 위해서는 도 3B에 도시된 것처럼 좁은 광선 개구 및 넓은 베인을 사용하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 참조부호(34,35)는 도 3A에 도시된 2개의 디스크(16,21) 상에서 A1 내지 An 및 B1 내지 Bn으로 지정된 디스크 베인을 통과한 후의 광 펄스를 도시한 것이다. 도 3B에 도시된 디스크(16a, 21a)는 디스크(16,21)와 서로 반대의 형상을 가진다.
동일한 축에 부착된 양쪽의 디스크 또는 기어 휠은 일치하며 서로 적합한 거리를 두고 이격되어 있다.
부하가 가해지지 않는 축에서는 디스크(16,21)의 상호위치가 바뀌어도 상관없다. 디스크(16,21)는 축에 부하가 가해지는 동안 오버래핑(overlapping)을 방지하는 방식으로, A1 내지 An의 사이에 끼워져 있는 B1 내지 Bn의 위치에 장착된다. 이러한 상황은 도 5의 도면부호(34,35)로 도시되어 있다. 축이 회전할 때, 광 감지식 수신기(12)는 도 5의 도면부호(36)에 도시된 바와 같이 광 펄스를 수신할 것이다. 만일 회전축이 부하를 받지 않는다면, 두 개의 디스크 및 기어 휠의 톱니(A,B) 사이에는 시간 변위(t)가 있을 것이다. 회전축이 부하를 받을 경우, 이러한 시간 변위(t)는 t+Δt로 증가할 것이고, 이러한 Δt는 부하비를 의미한다.
도 3A 또는 도 3B의 광 감지식 센서 또는 수신기에 의해 수신된 광신호는 폭변조된 전자 펄스를 발생시킨다. 상승하는 펄스 엣지들 사이의 시간을 계산하고 또한 유사하게 하강하는 펄스 엣지 사이의 시간을 계산함으로써 펄스 폭 변조가 발생된다.
도 5의 도면부호(37)는 톱니(A,B)의 상승 엣지에 의해 발생된 펄스를 도시한 것이다. 도 5의 도면부호(38)는 하강 엣지 펄스를 비슷하게 도시한 것이다. 이러한 펄스 발생의 이러한 모드는 축의 매 회전당 펄스 수를 2 배로 하며 디스크 및 기어 휠 상의 톱니의 수도 정확히 2배가 될 것이다.
폭 변조된 펄스(37,38)의 열은 신속한 전자 레지스터 내에 저장된다. 축의 적당한 회전수 또는 시간 간격에서 타임 듀레이션의 합은 평균화되고 업데이트된다.
부하가 가해지지 않은 시간 변위인 오프?? 시간(t)이 0일 때, 변위 시간(Δt)은 적절한 시간 지연이 있은 후 레지스터 내의 저장된 테이타를 평균함으로써 계산된다. 상기 시간(Δt)의 업데이트는 선택가능한 간격으로 수행될 수 있다.
RPM의 계산은 축의 일 회전에 대한 클록펄스(clockpulses)를 계산함으로써 수행된다. 상당히 높은 클록 주파수가 계산을 수행하는데 이용됨에 따라, RPM의 계산은 높은 해상도 및 정확도를 갖는다. 평균 시간변위(Δt), 계산된 RPM 및 회전축의 스틸 계수(steelparameters)에 대한 정보로부터 토오크 및 회전축 동력을 산출할 수가 있다.
본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 실시될 수 있다. 빛은 광원(S;45)으로부터 분할된 광섬유 케이블(24a,24b)를 통과하여 전달된다. 두 광선은 U형상 공간(39,40)을 통과한다. 상기 공간(39,40)에서 공극(airgaps)은 5 내지 10 mm 정도이다. 도 3A 및 도 3B 상에 도시된 장치와 유사하게, 광선은 U형상의 센서내의 공극을 통과하는 적당한 톱니 및 베인을 갖춘 회전 디스크에 의해 펄스화된다.
관통된 2개의 공간(39,40)을 갖춘 후, 펄스화된 광선은 광 가산유닛(32) 내에서 수렴된다. 광선의 총합은 광섬유 케이블(33)를 통해서 광 감지식 센서(41)에 전달된다. 광 펄스의 형상은 도 5의 도면부호 36으로 도시되어 있다. 수신기는 매우 짧고 빠른 반응을 가진 광 감지식 검출기이다. 이러한 검출기로부터 검출된 전자 출력 펄스는 TTL 레벨에 있는 신호이다. 이러한 실시간 신호는 매우 빠른 PLD 계수회로(47)에서 처리되는데, 이러한 PLD 계수회로 내의 정보는 계산된 비틀림 각의 평균화 및 업데이트를 위해 우선적으로 저장 및 이용된다. 이러한 처리는 양방향 RS485 통신 라인(Duplex RS 485 Communication Line)을 통해서 표준 퍼스널 컴퓨터(49)에 의해 제어된다.
진동 등과 같은 주기적인 운동에 의해 발생되는 부정확성을 제거하기 위해, 비틀림 각을 나타내는 신호는 축의 선택된 회전수가 지나간 후에 가산되고 평균된다.
전술한 방법으로 계산되고 산출된 데이터는 RPM, 토오크 및 동력을 충분히 정확하게 산출할 수 있다.
RPM, 토오크 및 동력은 퍼스널 컴퓨터의 모니터(50) 및 LCD 디스플레이 또는 이들 중 어느 하나에 그래픽 및 디지털 방식으로 나타내진다.
본 발명의 큰 이점은 하나의 광원 만을 사용하며 하나의 광 감지식 전자 검출기 만을 사용한다는 것이다. 도 3B 및 도 6에 도시된 도시된 장치에서, 2개의 독립 광원이 광섬유 케이블(24a,24b) 안으로 빛을 공급하기 위해 사용될 수도 있다. 편리한 방법에 따라 1개 또는 2개의 광원을 사용할 수 있다. 본 발명의 뚜렷한 특징은 전송기로부터 단일의 광 감지식 전자 수신기 또는 검출기까지 빛을 공급하기 위해 적절한 광섬유 케이블을 사용하는 것이다. 이러한 장치는 코딩 디스크가 서로 가장 편리한 거리로 축에 장착될 수도 있어 크게 유리하다.
전술한 바와 같이, 2개의 감지 지점, 즉 디스크 및 기어 휠은 각각 단 하나의 검출기에 신호를 전달하기 위하여 광섬유 케이블을 사용함으로써 서로 크게 이격되어 축에 장착될 수가 있다.
이러한 방법으로, 더 많은 베어링 및 격벽(bulkhead)을 우회하여 설치될 수 있으며, 감지 지점간의 거리, 즉 디스크와 기어 휠 사이의 거리는 정확도를 증대시키기 위해 가능한 한 멀리 이격될 수 있다. 도 3A, 도 3B 및 도 6은 광섬유 케이블에 의해 우회 설치된 단 하나의 베어링(8)을 구비하고 있는 축 장치를 도시한 것이다.
도 7은 상이한 2개의 변형 디스크(51) 및 변형 기어 휠(52)을 도시한 것이다. 기어 휠(52)은 디스크(51)와 반대의 형상을 하고 있다. 디스크(51)는 암시야펄스(dark pulses)를 감지한다. 기어 휠(52)은 명시야 펄스(bright pulses)를 감지한다. 원리적으로는 위의 두 방법이 모두 이용될 수 있다. 2개의 디스크 코더(51A, 51B) 또는 기어 휠 코더(52A, 52B)를 각각 통과한 후에 광 감지식 검출기와 접촉하는 디스플레이된 일련의 광/암시야 펄스는 각각 A1, B1 ...... A12, B12와 같이 표시된다. 도 7에 도시된 코딩 디스크 상의 베인 및 톱니의 수는 12개이며, 그 결과적인 펄스 트레인(A1 ...... B12)은 축의 일회전에 해당한다. 원(53)은 광원을 모니터할 수 있는 위치를 가리킨다. 이미 설명한 바와 같이, 펄스(A1,B1 등등) 간의 간격은 비틀림을 의미하며, 따라서 회전축의 토오크를 나타낸다.

Claims (16)

  1. 회전축 상의 토오크 계산 장치로서,
    제 1 공극에 대응하는 제 1 위치에서 상기 회전축에 고정되는 제 1 베인과,
    제 2 공극에 대응하는 제 2 위치에서 상기 회전축 상에 고정되고 상기 제 1 베인으로부터 예정된 거리에 위치되는 제 2 베인과,
    광원으로부터 수신된 광을 전송하는 제 1 광섬유와,
    상기 제 1 광섬유로부터 수신된 광을 상기 제 1 공극으로 전송하는 제 1 광 전송기와,
    상기 제 1 공극을 경유하여 상기 제 1 광 전송기에 의해 수신된 광을 수신하는 제 1 광 수신기와,
    상기 제 1 광 수신기에 의해 수신된 광을 전송하는 제 2 광섬유와,
    상기 광원으로부터 수신된 광을 전송하는 제 3 광섬유와,
    상기 제 3 광섬유로부터 수신된 광을 상기 제 2 공극으로 전송하는 제 2 광 전송기와,
    상기 제 2 공극을 경유하여 상기 제 2 광 전송기에 전송된 광을 수신하는 제 2 광 수신기와,
    상기 제 2 광 수신기에 의해 수신된 광을 전송하는 제 4 광섬유와,
    상기 제 2 및 제 4 광섬유에 의해 전송된 광을 조합하는 가산기와,
    상기 가산기에 의해 조합된 광을 전송하는 제 5 광섬유, 및
    상기 제 5 광섬유에 의해 전송된 광을 수신하고 상기 가산기에 의해 조합된 상기 수신된 광을 처리하여 토오크를 결정하는 광 감지식 센서를 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공극은 두 개의 광학 포크로서 실시되는 회전축 상의 토오크 계산 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전축 상의 토오크에 관한 정보를 저장하는 전자 펄스 계수회로, 및 신호처리를 처리하는 컴퓨터를 더 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 장치.
  4. 회전축 상의 토오크 계산 방법으로서,
    제 1 공극에 대응하는 제 1 위치에서 제 1 베인을 상기 회전축에 고정하는 단계와,
    제 2 공극에 대응하는 제 2 위치에서 상기 제 1 베인으로부터 예정된 거리에 위치되는 제 2 베인을 상기 회전축에 고정하는 단계와,
    제 1 광섬유를 통해 광원으로부터 수신된 광을 전송하는 단계와,
    제 1 광 전송기에 의해 상기 제 1 광섬유로부터 수신된 광을 제 1 공극으로 전송하는 단계와,
    상기 제 1 광 전송기에 의해 상기 제 1 공극을 경유하여 전송된 광을 제 1광 수신기에서 수신하는 단계와,
    상기 제 1 광 수신기에 의해 수신된 광을 제 2 광섬유를 통해 전송하는 단계와,
    상기 광원으로부터 수신된 광을 제 3 광섬유를 통해 전송하는 단계와,
    제 2 광 전송기에 의해 상기 제 3 광섬유로부터 수신된 광을 상기 제 2 공극으로 전송하는 단계와,
    상기 제 2 광 전송기에 의해 전송된 광을 상기 제 2 공극을 경유하여 제 2 광 수신기에서 수신하는 단계와,
    상기 제 2 광 수신기에 의해 수신된 광을 제 4 광섬유를 통해 전송하는 단계와,
    상기 제 2 및 제 4 광섬유에 의해 전송된 광을 가산기와 조합하는 단계와,
    상기 가산기에 의해 조합된 광을 제 5 광섬유를 통해 전송하는 단계, 및
    토오크를 결정하도록 상기 제 5 광섬유에 의해 전송되고 상기 가산기에 의해 조합된 광을 광 감지식 센서에서 수신 및 처리하는 단계를 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공극을 광학 포크에 의해 형성하고 상기 광 감지식 센서에 의해 수신된 광을 전자 펄스로 전환시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 전자 펄스는 전자 펄스 계수회로로 전송되어 전송 정보가 저장되며 계속해서 양방향 통신에 의해 컴퓨터로 전송되어 상기 컴퓨터에서 수신된 펄스에 기초하여 상기 회전축 상에 걸리는 토오크, 각속도 및 동력을 계산하는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 광을 펄스의 상승 및 하강 엣지 사이의 시간을 나타내는 전자 펄스로 전환시켜 축의 회전수에 대한 시간 지연 수의 두 번의 누산을 실행하는 상기 광 감지식 센서를 사용하는 단계를 더 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 상승 엣지 사이의 시간과 하강 엣지 사이의 시간을 누산하고 상기 상승 엣지 시간과 하강 엣지 시간 사이의 각각의 평균값을 계산하여 각속도를 알고 있을 때 회전축의 비틀림을 나타내는 값을 얻는 단계를 더 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 베인은 광을 통과시키는 슬릿을 가지는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  9. 회전축 상의 토오크 계산 장치로서,
    제 1 공극에 대응하는 제 1 위치에서 상기 회전축에 고정되는 제 1 베인과,
    제 2 공극에 대응하는 제 2 위치에서 상기 회전축 상에 고정되고 상기 제 1베인으로부터 예정된 거리에 위치되는 제 2 베인과,
    광원으로부터 수신된 광을 전송하는 제 1 광섬유와,
    상기 제 1 광섬유로부터 수신된 광을 상기 제 1 공극으로 전송하는 제 1 광 전송기와,
    상기 제 1 공극을 경유하여 상기 제 1 광 전송기에 의해 수신된 광을 수신하는 제 1 광 수신기와,
    상기 제 1 광 수신기에 의해 수신된 광을 전송하는 제 2 광섬유와,
    상기 제 3 광섬유로부터 수신된 광을 상기 제 2 공극으로 전송하는 제 2 광 전송기와,
    상기 제 2 공극을 경유하여 상기 제 2 광 전송기에 전송된 광을 수신하는 제 2 광 수신기와,
    상기 제 2 광 수신기에 의해 수신된 광을 전송하는 제 3 광섬유와,
    토오크를 결정하도록 상기 제 3 광섬유에 의해 전송된 광을 처리하는 광 감지식 센서를 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 공극은 두 개의 광학 포크로서 실시되는 회전축 상의 토오크 계산 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 회전축 상의 토오크에 관한 정보를 저장하는 전자 펄스 계산회로, 및 신호처리를 처리하는 컴퓨터를 더 포함하는 회전축 상의 토오크계산 장치.
  12. 회전축 상의 토오크 계산 방법으로서,
    제 1 공극에 대응하는 제 1 위치에서 제 1 베인을 상기 회전축에 고정하는 단계와,
    제 2 공극에 대응하는 제 2 위치에서 상기 제 1 베인으로부터 예정된 거리에 위치되는 제 2 베인을 상기 회전축에 고정하는 단계와,
    광원으로부터 수신된 광을 제 1 광섬유를 통해 전송하는 단계와,
    상기 제 1 광섬유로부터 수신된 광을 제 1 광 전송기를 통해 제 1 공극으로 전송하는 단계와,
    상기 제 1 광 전송기에 의해 상기 제 1 공극을 경유하여 전송된 광을 제 1 광 수신기에서 수신하는 단계와,
    상기 제 1 광 수신기에 의해 수신된 광을 제 2 광섬유를 통해 전송하는 단계와,
    상기 제 2 광섬유로부터 수신된 광을 제 2 광 전송기를 통해 상기 제 2 공극으로 전송하는 단계와,
    상기 제 2 광 전송기에 의해 상기 제 2 공극을 경유하여 전송된 광을 제 2 광 수신기에서 수신하는 단계와,
    상기 제 2 광 수신기에 의해 수신된 광을 제 3 광섬유를 통해 전송하는 단계, 및
    토오크를 결정하도록 상기 제 3 광섬유에 의해 전송된 광을 광 감지식 센서로 처리하는 단계를 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공극을 광학 포크에 의해 형성하고 상기 광 감지식 센서에 의해 수신된 광을 전자 펄스로 전환시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 전자 펄스는 전자 펄스 계수회로로 전송되어 전송 정보가 저장되며 계속해서 양방향 통신에 의해 컴퓨터로 전송되고, 상기 컴퓨터는 수신된 펄스에 기초하여 상기 회전축 상에 걸리는 토오크, 각속도 및 동력을 계산하는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 광을 펄스의 상승 및 하강 엣지 사이의 시간을 각각 나타내는 전자 펄스로 전환시켜 축의 회전수 동안의 시간 지연 수의 두 배의 누산을 실행하도록 상기 광 감지식 센서를 사용하는 단계를 더 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 회전축의 사전 결정된 회전수 동안에 상기 상승 엣지 사이의 시간과 하강 엣지 사이의 시간을 누산하고, 각속도를 알고 있을 때 회전축의 비틀림을 나타내는 값을 얻도록 상기 상승 엣지 시간과 하강 엣지 시간 사이의 각각의 평균값을 계산하는 단계를 더 포함하는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 베인은 상기 제 1 및 제 2 베인 각각의 외측 주변부를 따라 연장하는 핑거를 가지는 회전축 상의 토오크 계산 방법.
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