KR101306016B1

KR101306016B1 - Mass properties measuring apparatus and method

Info

Publication number: KR101306016B1
Application number: KR1020110131214A
Authority: KR
Inventors: 은희광; 임종민; 이동우; 문남진; 문귀원
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: KR20130064551A

Abstract

본 발명은 하나의 측정 장치에서 구조물의 평면 상의 무게 중심과 수직축 관성 모멘트와 그리고 관성곱을 함께 측정할 수 있는 측정 장치를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 질량 특성 측정 장치는 측정 대상물이 올려지는 측정 테이블을 포함하는 회전부와, 회전부를 회전가능하게 지지하는 지지부와, 회전부를 회전시키는 구동부와, 회전부가 기울어질 때 그 반력을 측정하는 제1 측정기와, 회전부가 회전될 때 발생되는 원심력의 반력을 측정하는 제2 측정기와, 제2 측정기로부터 설정 거리 이격되어 구비되며 회전부가 회전될 때 발생되는 원심력의 반력을 측정하는 제3 측정기와, 그리고 회전부에 토션바를 통해 구비되며 회전부의 비틀림 주기를 측정하기 위한 비틀림 주기 측정부를 포함한다.It is a technical object of the present invention to provide a measuring device capable of measuring the center of gravity on the plane of the structure, the vertical axis of inertia, and the product of inertia together in one measuring device. To this end, the mass characteristic measuring apparatus of the present invention measures a rotating part including a measuring table on which a measurement object is placed, a supporting part rotatably supporting the rotating part, a driving part for rotating the rotating part, and a reaction force when the rotating part is tilted. A first measuring unit, a second measuring unit measuring a reaction force of the centrifugal force generated when the rotating unit is rotated, and a third measuring unit measuring the reaction force of the centrifugal force generated when the rotating unit is rotated, provided at a predetermined distance from the second measuring unit. And it is provided through the torsion bar to the rotating part and includes a torsion period measuring unit for measuring the torsion period of the rotating unit.

Description

Mass properties measuring apparatus and method

본 발명은 인공 위성, 항공기, 로켓, 미사일과 같은 구조물의 질량 특성을 측정할 수 있는 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a measuring device and measuring method capable of measuring the mass characteristics of structures such as satellites, aircraft, rockets, missiles.

일반적으로, 인공 위성, 항공기, 로켓, 미사일과 같은 구조물의 질량 특성에는 무게 중심(CG; center of gravity), 관성 모멘트(MOI; moment of inertia), 관성곱(POI; product of inertia) 등이 포함된다.In general, mass characteristics of structures such as satellites, aircraft, rockets, and missiles include the center of gravity (CG), moment of inertia (MOI), and product of inertia (POI). do.

이러한 질량 특성 값들은 우주 개발품 및 군용장비의 설계에 필수적이며 이 값들은 컴퓨터를 이용한 설계치 해석을 통하여 산출되거나 측정 장치를 통하여 실제 측정될 수 있다. 질량이 작은 부품인 경우에는 설계치 해석을 통해 산출된 예측 값이 측정을 통한 실제 측정 값과 큰 차이가 없지만, 질량이 큰 구조물인 경우에는 예측 값과 실제 측정 값 사이에 무시하기 어려운 오차가 발생된다. 따라서, 구조물의 질량 특성의 실제 값을 측정하기 위한 측정 장치의 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.These mass characteristic values are essential for the design of space products and military equipment, and these values can be calculated through computer-based design analysis or can be measured in practice by measuring devices. In the case of parts with small mass, the predicted value calculated by the design value analysis does not differ significantly from the actual measured value through measurement, but in the case of a large mass structure, an error that is difficult to ignore is generated between the predicted value and the actual measured value. . Therefore, the development of the technology of the measuring device for measuring the actual value of the mass characteristics of the structure is continuously made.

하지만, 현재 나와 있는 측정 장치들은 구조물에 대해 하나의 질량 특성만을 측정할 수 있다. 즉, 하나의 구조물에 대해 무게 중심, 관성 모멘트, 관성곱을 포함하는 질량 특성들을 측정하기 위해서는, 무게 중심을 측정하기 위한 측정 장치와, 관성 모멘트를 측정하기 위한 측정 장치와, 관성곱을 측정하기 위한 측정 장치 등이 개별적으로 사용되어야 한다. 따라서, 하나의 구조물에 대한 각각의 질량 특성들이 각각의 측정 장치들에서 개별적으로 측정되므로, 각각의 측정 장치들을 셋팅시키기 위한 시간과 다음 측정 장치로의 구조물 이송 시간 등이 불필요하게 소요되어 전체적으로 하나의 구조물에 대한 측정 시간이 고도하게 소요되는 등의 문제가 있다.However, current measurement devices can measure only one mass characteristic for a structure. That is, in order to measure mass characteristics including the center of gravity, the moment of inertia and the product of inertia for a structure, a measuring device for measuring the center of gravity, a measuring device for measuring the moment of inertia, and a measurement for measuring the inertia product Devices, etc., must be used separately. Therefore, since the mass properties of one structure are measured separately in the respective measuring devices, the time for setting up each measuring device and the time for transporting the structure to the next measuring device are unnecessarily required, resulting in a total of one. There is a problem that the measurement time for the structure is very high.

또한, 무게 중심을 측정하기 위한 기존의 측정 장치는 1개의 측정 테이블과, 3개의 힘 센서를 포함하여 이루어진다. 하지만, 측정 테이블과 3개의 힘 센서의 정렬 수순에 의하여 무게 중심 측정 값에 직접적인 영향을 미치므로, 지속적으로 정렬 수순을 확인해야 하는 문제가 있고, 무게 중심인 하나의 질량 특성을 측정하게 위해 힘 센서가 불필요하게 많이 사용되는 문제가 있다.In addition, the existing measuring device for measuring the center of gravity comprises one measuring table and three force sensors. However, since the alignment procedure of the measurement table and the three force sensors directly affects the center of gravity measurement value, there is a problem in that the alignment procedure is constantly checked, and the force sensor is used to measure one mass characteristic as the center of gravity. There is a problem that is used a lot unnecessarily.

본 발명의 기술적 과제는, 하나의 측정 장치에서 구조물의 평면 상의 무게 중심과 수직축 관성 모멘트와 그리고 관성곱을 함께 측정할 수 있는 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는 것이다.The technical problem of the present invention is to provide a measuring device and a measuring method capable of measuring together the center of gravity on the plane of the structure, the vertical axis of inertia, and the product of inertia in one measuring device.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 무게 중심을 위한 측정을 하나의 센서로 수행할 수 있는 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem of the present invention is to provide a measuring device and a measuring method capable of performing the measurement for the center of gravity with one sensor.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 질량 특성 측정 장치는 측정 대상물이 올려지는 측정 테이블을 포함하는 회전부; 상기 회전부를 회전가능하게 지지하는 지지부; 상기 회전부를 회전시키는 구동부; 상기 회전부가 기울어질 때 그 반력을 측정하는 제1 측정기; 상기 회전부가 회전될 때 발생되는 원심력의 반력을 측정하는 제2 측정기; 상기 제2 측정기로부터 이격되어 구비되며 상기 회전부가 회전될 때 발생되는 원심력의 반력을 측정하는 제3 측정기; 및 상기 회전부에 토션바를 통해 구비되며 상기 회전부의 비틀림 주기를 측정하기 위한 비틀림 주기 측정부를 포함한다.In order to achieve the above object, a mass characteristic measurement apparatus according to an embodiment of the present invention includes a rotating part including a measurement table on which a measurement object is placed; A support part rotatably supporting the rotating part; A driving unit for rotating the rotating unit; A first measuring device measuring the reaction force when the rotating part is tilted; A second measuring device measuring a reaction force of the centrifugal force generated when the rotating unit is rotated; A third measuring device provided spaced apart from the second measuring device and measuring a reaction force of the centrifugal force generated when the rotating part is rotated; And a torsion period measurement unit provided through the torsion bar to the rotation unit and measuring the torsion period of the rotation unit.

상기 비틀림 주기 측정부는 상기 토션바에 구비되는 보조 회전 부재; 및 상기 보조 회전 부재를 정지시키는 제동부를 포함할 수 있다.The torsion period measuring unit includes an auxiliary rotating member provided in the torsion bar; And a braking unit for stopping the auxiliary rotating member.

상기 제동부는 상기 보조 회전 부재에 구비되는 마찰 디스크; 및 상기 마찰 디스크를 파지하여 상기 보조 회전 부재를 정지시키는 브레이크를 포함할 수 있다.The brake unit includes a friction disk provided in the auxiliary rotating member; And a brake for stopping the auxiliary rotating member by holding the friction disk.

제3 측정기는 상기 회전부의 회전 중심을 기준으로 상기 제2 측정기로부터 90도 이격된 지점에 구비될 수 있다.The third measuring device may be provided at a point spaced 90 degrees from the second measuring device with respect to the rotation center of the rotating unit.

상기 제1, 제2 및 제3 측정기 각각은 힘센서일 수 있다.Each of the first, second and third measuring devices may be a force sensor.

상기 구동부는 상기 회전부에 대해 이격되어 구비되는 모터; 및 상기 모터의 축과 상기 회전부를 연결하는 벨트를 포함할 수 있다.The drive unit is provided with a motor spaced apart from the rotating unit; And a belt connecting the shaft and the rotation part of the motor.

상기 회전부는 상기 측정 테이블의 회전 중심에 수직하게 구비되는 회전축; 및 상기 회전축의 중간부에 구비되되 상기 회전축을 회전 중심으로 하는 원판 형상의 제1 보조 측정대를 더 포함할 수 있다.The rotating unit is provided with a rotating shaft perpendicular to the rotation center of the measurement table; And a first auxiliary measuring table provided in an intermediate portion of the rotating shaft and having a disk shape having the rotating shaft as the center of rotation.

상기 제1 측정기는 상기 제1 보조 측정대의 저면에 접하여 위치되도록 상기 지지부에 구비될 수 있고, 그리고 상기 제2 측정기는 상기 제1 보조 측정대의 외주면에 접하여 위치되도록 상기 지지부에 구비될 수 있다.The first measuring unit may be provided in the support unit to be positioned in contact with the bottom of the first auxiliary measuring table, and the second measuring unit may be provided in the supporting unit so as to be in contact with the outer circumferential surface of the first auxiliary measuring table.

상기 지지부는 상기 제1 보조 측정대를 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링을 포함할 수 있고, 상기 제1 측정기는 고정 브라켓을 통해 상기 제1 베어링의 고정체에 구비될 수 있으며, 그리고 상기 제2 측정기는 상기 제1 베어링의 고정체에 구비될 수 있다.The support part may include a first bearing rotatably supporting the first auxiliary measuring table, the first measuring device may be provided on a fixture of the first bearing through a fixing bracket, and the second The measuring device may be provided in the fixture of the first bearing.

상기 회전부는 상기 측정 테이블과 상기 회전축이 교차하는 지점에 형성되되 상기 회전축을 회전 중심으로 하는 제2 보조 측정대를 더 포함할 수 있고, 그리고 상기 제3 측정기는 상기 제2 보조 측정대의 외주연에 접하여 위치되도록 상기 지지부에 구비될 수 있다.The rotating unit may further include a second auxiliary measuring table which is formed at a point where the measuring table and the rotating shaft intersect, and has the rotating shaft as the center of rotation, and the third measuring unit is provided on the outer periphery of the second auxiliary measuring table. It may be provided in the support portion to be in contact with.

상기 지지부는 상기 제2 보조 측정대를 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링을 포함할 수 있고, 그리고 상기 제3 측정기는 상기 제2 베어링의 고정체에 구비될 수 있다.The support part may include a second bearing rotatably supporting the second auxiliary measuring table, and the third measuring device may be provided in a fixture of the second bearing.

상기 제2 보조 측정대는 반구 형상을 할 수 있고, 상기 제2 베어링은 상기 반구 형상의 제2 보조 측정대를 감싸는 형상을 하며, 상기 제2 보조 측정대의 원심력 방향과 중력 방향을 지지하는 에어 베어링일 수 있다.The second auxiliary measuring table may have a hemispherical shape, and the second bearing is a shape surrounding the second auxiliary measuring table having a hemispherical shape, and the air bearing supports the centrifugal force direction and the gravity direction of the second auxiliary measuring table. Can be.

상기 지지부, 상기 구동부 및 상기 비틀림 주기 측정부는 고정 프레임에 의해 지지될 수 있다.The support part, the driving part and the torsion period measuring part may be supported by a fixed frame.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 질량 특성 측정 장치를 이용한 질량 특성 측정 방법은 (a) 상기 측정 대상물을 로딩시키지 않은 언로딩 상태에서, 상기 구동부를 이용하여 상기 측정 테이블을 제1 설정 각도씩 회전시켜 가며 상기 제1 측정기로 해당 위치의 반력을 측정하는 단계; (b) 상기 언로딩 상태에서, 상기 구동부 및 상기 비틀림 주기 측정부를 이용하여 상기 토션바를 제2 설정 각도 만큼 비튼 후 비틀림 주기를 측정하는 단계; (c) 상기 측정 대상물을 로딩시킨 로딩 상태에서, 상기 구동부를 이용하여 상기 측정 테이블을 상기 제1 설정 각도씩 회전시켜 가며 상기 제1 측정기로 해당 위치의 반력을 측정하는 단계; (d) 상기 로딩 상태에서, 상기 구동부 및 상기 비틀림 주기 측정부를 이용하여 상기 토션바를 상기 제2 설정 각도 만큼 비튼 후 비틀림 주기를 측정하는 단계; 및 (e) 상기 로딩 상태에서, 상기 구동부를 이용하여 상기 측정 테이블을 설정 회전수로 회전시키면서 상기 측정 테이블의 0도 및 90도 통과시 상기 제2 및 제3 측정기를 이용하여 원심력의 반력을 측정하는 단계를 포함한다.In the meantime, in the mass characteristic measurement method using the mass characteristic measuring apparatus according to the embodiment of the present invention, (a) in the unloading state in which the measurement object is not loaded, the measurement table is rotated by the first set angle using the driving unit. Measuring reaction force of the position with the first measuring device; (b) measuring the torsion period after twisting the torsion bar by a second set angle using the driving unit and the torsion period measurement unit in the unloading state; (c) measuring the reaction force of the corresponding position with the first measuring device while rotating the measuring table by the first set angle using the driving unit in the loading state in which the measuring object is loaded; (d) measuring the torsion period after twisting the torsion bar by the second set angle using the driving unit and the torsion period measurement unit in the loading state; And (e) measuring the reaction force of the centrifugal force by using the second and third measuring instruments when 0 and 90 degrees of the measuring table are passed while rotating the measuring table at a predetermined rotation speed using the driving unit in the loading state. It includes a step.

상기 (a) 단계 및 상기 (c)단계 각각은 상기 측정 테이블을 0도 각도로 회전시키고 상기 제1 측정기로 F(0도)을 측정하는 단계; 상기 측정 테이블을 90도 각도로 회전시키고 상기 제1 측정기로 F(90도)을 측정하는 단계; 상기 측정 테이블을 180도 각도로 회전시키고 상기 제1 측정기로 F(180도)을 측정하는 단계; 및 상기 측정 테이블을 270도 각도로 회전시키고 상기 제1 측정기로 F(270도)을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.Each of the steps (a) and (c) includes rotating the measurement table at an angle of 0 degrees and measuring F (0 degrees) with the first measuring device; Rotating the measurement table at an angle of 90 degrees and measuring F (90 degrees) with the first meter; Rotating the measurement table at an angle of 180 degrees and measuring F (180 degrees) with the first meter; And rotating the measurement table at an angle of 270 degrees and measuring F (270 degrees) with the first measuring device.

상기 측정 대상물의 평면상의 무게중심은The center of gravity on the plane of the measurement object is

상기 로딩 상태 및 상기 언로딩 상태에서 각각 측정된 상기 F(0도), 상기 F(90도), 상기 F(180도) 및 상기 F(270도)을 미리 설정된 계산식1에 대입하여 산출되고,The F (0 degrees), the F (90 degrees), the F (180 degrees) and the F (270 degrees) measured in the loading state and the unloading state, respectively, is calculated by substituting the preset equation 1,

상기 미리 설정된 계산식1은The preset calculation formula 1

Fx=[F(0도)+(F180도)]/2 ------ 식(1)Fx = [F (0 degree) + (F180 degree)] / 2 ------ Equation (1)

Fy=[F(90도)+(F270도)]/2 ------ 식(2)Fy = [F (90 degrees) + (F270 degrees)] / 2 ------ Equation (2)

CGx= [Fx(로딩상태)-Fx(언로딩상태)]×L/W ------ 식(3)CGx = [Fx (Loading State) -Fx (Unloading State)] × L / W ------ Equation (3)

CGy= [Fy(로딩상태)-Fy(언로딩상태)]×L/W ------ 식(4)CGy = [Fy (Loading) -Fy (Unloading)] × L / W ------ Equation (4)

이고, 여기서, "L"은 상기 측정 테이블의 회전 중심과 상기 측정 대상물 사이의 거리이고, 그리고 "W"는 상기 측정 대상물의 중량이다.Where "L" is the distance between the rotation center of the measurement table and the measurement object, and "W" is the weight of the measurement object.

상기 (b) 단계 및 상기 (d) 단계 각각은 상기 토션바 중 상기 회전부의 반대측 단부를 정지시키는 단계; 및 상기 구동부를 이용해서 상기 토션바를 대략 3도 비튼 후 풀어서 비틀림 주기를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.Each of the steps (b) and (d) may include stopping the opposite end of the rotating part of the torsion bar; And measuring the twist period by twisting the torsion bar approximately 3 degrees using the driving unit.

상기 측정 대상물의 수직축 관성모멘트는The vertical moment of inertia of the measurement object is

상기 로딩 상태 및 상기 언로딩 상태에서 측정된 비틀림 주기를 미리 설정된 계산식2에 대입하여 산출되고,The torsion period measured in the loading state and the unloading state is calculated by substituting a preset equation 2,

상기 미리 설정된 계산식2은The preset calculation formula 2 is

Izz=C×[T(로딩상태)²-T(언로딩상태)²]Izz = C × [T (loading state) ² -T (unloading state) ² ]

이고, 여기서, T=비틀림 주기, C=관성모멘트 상수이다.Where T = torsion period and C = moment of inertia.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 방법은 상기 (e) 단계를 수행하기 전에, 상기 제1 측정기를 상기 회전부로부터 이격시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method for measuring mass properties according to an embodiment of the present invention may further include a step of separating the first measuring device from the rotating unit before performing the step (e).

상기 측정 대상물의 관성곱은The inertia product of the measurement object is

상기 제1 및 제2 측정기에서 측정된 값을 미리 설정된 계산식3에 대입하여 산출되고,It is calculated by substituting a value measured by the first and second measuring instruments into a preset equation 3,

상기 미리 설정된 계산식3은The preset calculation formula 3

POI= [F2×(Distance(F2-F3))+(F3+F2)×(Distance(F3-Table))+g/ω²)]/ω² POI = [F2 × (Distance (F2-F3)) + (F3 + F2) × (Distance (F3-Table)) + g / ω ² )] / ω ²

이고, 여기서, g=중력가속도 상수, ω=각속도이다.Where g = gravity acceleration constant and ω = angular velocity.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 질량 특성 측정 장치 및 측정 방법은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.As described above, the mass characteristic measuring apparatus and the measuring method according to the embodiment of the present invention may have the following effects.

본 발명의 실시예에 의하면, 하나의 측정 장치에서 구조물의 평면 상의 무게 중심과 수직축 관성 모멘트와 그리고 관성곱을 포함하는 질량 특성을 함께 측정할 수 있는 측정 장치가 제공되므로, 측정 장치 관리 및 측정 장치 구입에 소요되는 비용을 최소화할 수 있고, 한 번의 셋팅으로 그리고 다른 장치로의 이동 없이 측정이 되므로 질량 특성을 측정하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a measuring device capable of measuring together the mass center including the center of gravity on the plane of the structure and the vertical axis of inertia and the product of inertia in one measuring device, so that the measuring device management and the measurement device purchase This minimizes the cost, and minimizes the time it takes to measure mass properties by making measurements with one setting and without moving to another device.

본 발명의 실시예에 의하면, 무게 중심을 위한 측정을 위해 고가의 센서를 3개나 사용하던 종래와 달리 하나의 센서를 사용하여 행할 수 있으므로 비용을 최소화할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, unlike the prior art that used three expensive sensors for the measurement for the center of gravity can be carried out using a single sensor can minimize the cost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 잘라서 본 개략적 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III 선을 잘라서 본 개략적 단면도이다.
도 4는 도 1의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 방법 중 무게 중심을 측정하기 위한 과정을 구체적으로 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 방법 중 관성모멘트를 측정하기 위한 과정을 구체적으로 나타낸 플로우차트이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a mass characteristic measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1.
3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1.
4 is a plan view of FIG. 1.
5 is a flowchart illustrating a method for measuring mass characteristics according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart specifically illustrating a process for measuring a center of gravity in a method for measuring mass characteristics according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart specifically showing a process for measuring the moment of inertia of the mass characteristic measurement method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 잘라서 본 개략적 단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III 선을 잘라서 본 개략적 단면도이며, 그리고 도 4는 도 1의 평면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus for measuring mass characteristics according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a line III-III of FIG. It is a schematic sectional drawing cut out, and FIG. 4 is a top view of FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 장치는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 회전부(100)와, 지지부(200)와, 구동부(300)와, 제1 측정기(400)와, 제2 측정기(500)와, 제3 측정기(600)와, 그리고 비틀림 주기 측정부(700)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 4, a mass characteristic measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention may include a rotating part 100, a support part 200, a driving part 300, a first measuring device 400, , A second measuring device 500, a third measuring device 600, and a torsion period measuring part 700.

회전부(100)는 구동부(300)에 의해 회전하는 것으로, 측정 대상물(10)이 올려지는 측정 테이블(110)을 포함한다. 나아가, 회전부(100)는 측정 테이블(110)의 회전 중심에 수직하게 구비되는 회전축(120)과, 그리고 회전축(120)의 중간부에 구비되되 회전축(120)을 회전 중심으로 하는 원판 형상의 제1 보조 측정대(130)를 더 포함한다. 더 나아가, 회전부(100)는 측정 테이블(110)과 회전축(120)이 교차하는 지점에 형성되되 회전축(120)을 회전 중심으로 하는 제2 보조 측정대(140)를 더 포함한다. 일예로, 상기 제2 보조 측정대(140)는 반구 형상을 한다.The rotating unit 100 rotates by the driving unit 300 and includes a measuring table 110 on which the measuring object 10 is placed. Further, the rotating part 100 is provided in the rotation axis 120 which is provided perpendicular to the rotation center of the measurement table 110, and the disk-shaped material is provided in the middle of the rotation shaft 120, the rotation axis 120 as the rotation center It further includes an auxiliary measuring table 130. Furthermore, the rotating unit 100 further includes a second auxiliary measuring table 140 formed at a point where the measuring table 110 and the rotating shaft 120 intersect, and having the rotating shaft 120 as the rotation center. For example, the second auxiliary measuring table 140 has a hemispherical shape.

지지부(200)는 그 외측면이 고정 프레임(900)에 고정되고, 그 내측면에 회전부(100)를 회전가능하게 지지하는 것이다. 특히, 지지부(200)는 제1 보조 측정대(130)를 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링(210)과, 그리고 제2 보조 측정대(140)를 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링(220)을 포함한다. 일예로, 제2 베어링(220)은 반구 형상의 제2 보조 측정대(140)를 감싸는 형상을 하며, 제2 보조 측정대(140)의 원심력 방향과 중력 방향을 지지하는 에어 베어링일 수 있다.The support part 200 is fixed to the fixed frame 900 on an outer side thereof, and rotatably supports the rotating part 100 on the inner side thereof. In particular, the support part 200 may include a first bearing 210 rotatably supporting the first auxiliary measuring bench 130 and a second bearing 220 rotatably supporting the second auxiliary measuring bench 140. It includes. For example, the second bearing 220 may be a shape surrounding the hemispherical second auxiliary measuring table 140, and may be an air bearing supporting the centrifugal force direction and the gravity direction of the second auxiliary measuring table 140.

구동부(300)는 회전부(100)를 회전시키는 것으로, 작업자에 의한 수동조작 또는 제어부(미도시)에 의한 자동조작에 의해 제어될 수 있다. 참고로, 회전부(100)가 90도씩 회전되도록, 회전부(100)가 대략 3도 회전된 후 해제되도록, 또는 회전부(100)가 설정 회전수로 회전되도록 구동부(300)는 제어될 수 있다. 이러한 구동부(300)는 고정 프레임(900)에 지지되며 회전부(100)에 대해 설정 간격 이격되어 구비되는 모터(310)와, 그리고 모터(310)의 축과 회전부(100)를 연결하는 풀리-벨트(320)를 포함한다.The driving unit 300 rotates the rotating unit 100 and may be controlled by manual operation by an operator or automatic operation by a controller (not shown). For reference, the driving unit 300 may be controlled so that the rotating unit 100 may be rotated by 90 degrees, the rotating unit 100 may be released after being rotated about 3 degrees, or the rotating unit 100 may be rotated at a set rotation speed. The driving unit 300 is supported by the fixed frame 900 and is provided with a motor 310 spaced apart from a predetermined interval with respect to the rotating unit 100, and a pulley-belt connecting the shaft and the rotating unit 100 of the motor 310 320.

제1 측정기(400)는 회전부(100)가 기울어질 때 그 반력을 측정하는 것으로, 힘센서(force transducer)일 수 있다. 일예로, 제1 측정기(400)는 제1 보조 측정대(130)의 저면에 접하여 위치되도록 지지부(200)에 구비된다. 구체적으로, 제1 측정기(400)는 고정 브라켓(800)을 통해 지지부(200)의 제1 베어링(210)의 고정체에 구비되되, 제1 측정기(400)의 감지부는 제1 보조 측정대(130)의 저면에 접하여 위치되고, 제1 측정기(400)의 바디부는 고정 브라켓(800)에 고정된다. 나아가, 고정 브라켓(800)은 필요에 따라 제1 측정기(400)를 상기 제1 보조 측정대(130)의 저면에서 이격시킬 수 있도록 착탈 구조, 절곡 구조, 또는 다관절 힌지 구조 등을 가질 수 있다.The first measuring unit 400 measures the reaction force when the rotating unit 100 is tilted, and may be a force transducer. In one example, the first measuring unit 400 is provided in the support 200 to be positioned in contact with the bottom of the first auxiliary measuring table 130. Specifically, the first measuring unit 400 is provided on the fixed body of the first bearing 210 of the support 200 through the fixing bracket 800, the sensing unit of the first measuring unit 400 is the first auxiliary measuring table ( The body of the first measuring unit 400 is positioned in contact with the bottom of the 130 and is fixed to the fixing bracket 800. In addition, the fixing bracket 800 may have a detachable structure, a bending structure, a multi-joint hinge structure, or the like so as to separate the first measuring unit 400 from the bottom of the first auxiliary measuring table 130 as necessary. .

제2 측정기(500)는 회전부(100)가 회전될 때 발생되는 원심력의 반력을 측정하는 것으로, 힘센서일 수 있다. 일예로, 제2 측정기(500)가 제1 보조 측정대(130)의 외주면에 접하여 위치되도록 지지부(200)에 구비된다. 구체적으로, 제2 측정기(500)의 감지부는 제1 보조 측정대(130)의 외주면에 접하여 위치되고, 제2 측정기(500)의 바디부는 제1 베어링(210)의 고정체에 고정된다.The second measuring unit 500 measures the reaction force of the centrifugal force generated when the rotating unit 100 is rotated, and may be a force sensor. For example, the second measuring unit 500 is provided in the support part 200 to be positioned in contact with the outer circumferential surface of the first auxiliary measuring table 130. Specifically, the sensing unit of the second measuring unit 500 is located in contact with the outer peripheral surface of the first auxiliary measuring table 130, the body portion of the second measuring unit 500 is fixed to the fixture of the first bearing (210).

제3 측정기(600)는 제2 측정기(500)와 같이 회전부(100)가 회전될 때 발생되는 원심력의 반력을 측정하는 것으로, 힘센서일 수 있다. 특히, 측정 대상물(10)의 질량 특성 중 관성곱을 얻기 위해, 제3 측정기(600)는 제2 측정기(500)로부터 설정 거리 이격되어 구비되고, 그리고 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 회전부(100)의 회전 중심을 기준으로 제2 측정기(500)로부터 90도 이격된 지점에 구비된다. 또한, 제3 측정기(600)는 제2 보조 측정대(140)의 외주연에 접하여 위치되도록 지지부(200)에 구비된다. 구체적으로, 제3 측정기(600)의 감지부는 제2 보조 측정대(140)의 외주연에 접하여 위치되고, 제3 측정기(600)의 바디부는 제2 베어링(220)의 고정체에 고정된다.The third measuring unit 600 measures the reaction force of the centrifugal force generated when the rotating unit 100 is rotated like the second measuring unit 500, and may be a force sensor. In particular, in order to obtain an inertia product among the mass characteristics of the measurement object 10, the third measuring unit 600 is provided at a predetermined distance from the second measuring unit 500, and as shown in FIGS. 2 and 3. It is provided at a point spaced 90 degrees from the second measuring unit 500 with respect to the rotation center of the 100. In addition, the third measuring unit 600 is provided in the support part 200 to be positioned in contact with the outer circumference of the second auxiliary measuring table 140. Specifically, the sensing unit of the third measuring unit 600 is positioned in contact with the outer periphery of the second auxiliary measuring table 140, the body portion of the third measuring unit 600 is fixed to the fixture of the second bearing 220.

비틀림 주기 측정부(700)는 회전부(100)의 비틀림 주기를 측정하기 위한 것으로, 회전부(100)에 토션바(710)를 통해 구비된다. 구체적으로, 비틀림 주기 측정부(700)는 토션바(710)에 구비되는 보조 회전 부재(720)와, 그리고 보조 회전 부재(720)를 정지시키는 제동부(730)를 포함한다. 일예로, 제동부(730)는 보조 회전 부재(720)에 구비되는 마찰 디스크(731)와, 그리고 고정 프레임(900)에 지지되며 마찰 디스크(731)를 파지하여 보조 회전 부재(720)를 정지시키는 브레이크(732)를 포함한다. 여기서, 제동부(730)는 작업자에 의한 수동조작 또는 제어부(미도시)에 의한 자동조작에 의해 제어될 수 있다. 비틀림 주기를 측정하기 위해서는 제동부(730)를 통해 보조 회전 부재(720)를 정지시키고, 상술한 구동부(300)를 통해 회전부(100)를 대략 3도 비튼 후 해제하면, 토션바(710)의 탄성에 의해 회전부(100)가 좌/우로 진동을 하게 된다. 이때, 좌/우로 한번 왕복 운동하는데 걸리는 시간이 주기이다. 이러한 주기는 작업자가 직접 스톱워치(미도시)를 조작하여 얻을 수도 있고 별도의 비젼 장치(미도시) 및 영상처리 기술 등을 통해 자동으로 얻을 수도 있다.The torsion period measuring unit 700 is for measuring the torsion period of the rotating unit 100 and is provided to the rotating unit 100 through the torsion bar 710. Specifically, the torsion period measuring unit 700 includes an auxiliary rotating member 720 provided in the torsion bar 710 and a braking unit 730 for stopping the auxiliary rotating member 720. For example, the braking part 730 stops the auxiliary rotating member 720 by holding the friction disk 731 provided on the auxiliary rotating member 720 and the fixed frame 900 and holding the friction disk 731. And a brake 732 to make it. Here, the braking unit 730 may be controlled by manual operation by an operator or automatic operation by a controller (not shown). In order to measure the torsion period, when the auxiliary rotating member 720 is stopped through the brake unit 730 and the rotating unit 100 is twisted about 3 degrees through the driving unit 300 described above, the torsion bar 710 may be released. Due to the elasticity, the rotating part 100 vibrates left / right. At this time, the time it takes to reciprocate once left / right is a cycle. Such a period may be obtained by the operator operating a stopwatch (not shown) or may be automatically obtained through a separate vision device (not shown) and image processing technology.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 장치를 이용한 질량 특성 측정 방법을 상세히 설명한다.5 to 7, a mass characteristic measurement method using a mass characteristic device according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 방법을 나타낸 플로우차트이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 방법 중 무게 중심을 측정하기 위한 과정을 구체적으로 나타낸 플로우차트이며, 그리고 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 방법 중 관성모멘트를 측정하기 위한 과정을 구체적으로 나타낸 플로우차트이다.5 is a flowchart illustrating a method for measuring mass characteristics according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart specifically showing a process for measuring a center of gravity in a method for measuring mass characteristics according to an embodiment of the present invention. And, Figure 7 is a flow chart illustrating the process for measuring the moment of inertia in detail in the mass characteristic measurement method according to an embodiment of the present invention.

설명에 앞서, 후술하는 질량 특성 측정 방법은 언로딩 상태(측정 대상물을 로딩시키지 않은 상태)(S100 및 S200)에서 로딩 상태(측정 대상물을 로딩시킨 상태)(S300 및 S400)의 순으로 설명되었지만, 로딩 상태에서 먼저 측정하고 언로딩 상태에서 측정하는 순으로 진행할 수 있음은 당연할 것이다. 또한, 후술하는 질량 특성 측정 방법은 구동부(300) 및 제1 측정기(400)를 이용한 무게중심 측정방법(도 5의 S100 및 S300)과, 구동부(300) 및 비틀림 주기 측정부(700)를 이용한 관성모멘트 측정방법(도 5의 S200 및 S400)과, 그리고 구동부(300), 제2 및 제3 측정기(500)(600)를 이용한 관성곱 측정방법(S600)을 그 순서대로 설명하고 있으나, 필요에 따라서는 관성모멘트 측정방법, 무게중심 측정방법모드, 또는 관성곱 측정방법을 랜덤(random) 방식으로 무작위로 그 순서를 매겨 수행할 수 있음은 당연할 것이다.Prior to the description, the mass characteristic measurement method described below has been described in the order of the unloading state (state not loaded) (S100 and S200) from the loading state (state loaded) (S300 and S400). It will be obvious that the measurement can be performed in the order of measuring first in the loading state and then in the unloading state. In addition, the mass characteristic measurement method to be described later using the center of gravity measurement method (S100 and S300 of FIG. 5) using the drive unit 300 and the first measuring unit 400, using the drive unit 300 and the torsion period measurement unit 700 Although the inertia moment measuring method (S200 and S400 of FIG. 5) and the inertia product measuring method S600 using the driving unit 300, the second and third measuring devices 500 and 600 are described in that order, it is necessary. In some cases, the inertia moment measurement method, the center of gravity measurement mode, or the inertia product measurement method may be randomly performed in a random order.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(10)을 로딩시키지 않은 언로딩 상태에서, 구동부(300)를 이용하여 측정 테이블(110)을 90도씩 회전시켜 가며 제1 측정기(400)로 해당 위치의 값을 측정한다(S100). 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정 테이블(110)을 0도 각도에 회전시키고 제1 측정기(400)로 F(0도)을 측정하고(S110), 측정 테이블(110)을 90도 각도에 회전시키고 제1 측정기(400)로 F(90도)을 측정하고(S120), 측정 테이블(110)을 180도 각도에 회전시키고 제1 측정기(400)로 F(180도)을 측정하며(S130), 그리고 나서 측정 테이블(110)을 270도 각도에 회전시키고 제1 측정기(400)로 F(270도)을 측정한다(S140).First, as shown in FIG. 5, in the unloading state in which the measurement object 10 is not loaded, the measurement table 110 is rotated by 90 degrees using the driving unit 300 and corresponds to the first measuring unit 400. The value of the position is measured (S100). In detail, as shown in FIG. 6, the measurement table 110 is rotated at an angle of 0 degrees, F (0 degrees) is measured by the first measuring unit 400 (S110), and the measurement table 110 is 90 degrees. Rotate to an angle and measure F (90 degrees) with the first measuring unit 400 (S120), rotate the measuring table 110 at an angle of 180 degrees and measure F (180 degrees) with the first measuring unit 400 Then, the measurement table 110 is rotated at an angle of 270 degrees and F (270 degrees) is measured by the first measuring device 400 (S140).

이 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 언로딩 상태에서 비틀림 주기 측정부(700)를 이용하여 토션바(710)를 제3 설정 각도 비튼 후 비틀림 주기를 측정한다(S200). 구제적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 토션바(710) 중 회전부(100)의 반대측 단부에 구비된 보조 회전 부재(720)를 정지시키고(S210), 구동부(300)를 이용해서 토션바(710)를 대략 3도 비튼 후 풀어서 비틀림 주기를 측정한다(S220).Thereafter, as shown in FIG. 5, the torsion bar 710 is twisted after the third set angle is twisted using the torsion period measuring unit 700 in an unloading state (S200). Specifically, as shown in FIG. 7, the auxiliary rotating member 720 provided at the opposite end of the rotating part 100 of the torsion bar 710 is stopped (S210), and the torsion bar using the driving part 300. After twisting 710 approximately 3 degrees, the twisting period is measured (S220).

이 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(10)을 로딩시킨 로딩 상태에서, 구동부(300)를 이용하여 측정 테이블(110)을 90도씩 회전시켜 가며 제1 측정기(400)로 해당 위치의 반력을 측정한다(S300). 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정 테이블(110)을 0도 각도에 회전시키고 제1 측정기(400)로 F(0도)을 측정하고(S310), 측정 테이블(110)을 90도 각도에 회전시키고 제1 측정기(400)로 F(90도)을 측정하고(S320), 측정 테이블(110)을 180도 각도에 회전시키고 제1 측정기(400)로 F(180도)을 측정하며(S330), 그리고 나서 측정 테이블(110)을 270도 각도에 회전시키고 제1 측정기(400)로 F(270도)을 측정한다(S340). 결과적으로, 언로딩 상태 및 로딩 상태 각각에서, 측정 대상물(10)의 평면상의 무게중심을 얻을 수 있는 모든 변수들이 측정되므로, 후술하는 계산식1에 대입으로 무게중심을 얻을 있다.Thereafter, as shown in FIG. 5, in the loading state in which the measurement object 10 is loaded, the corresponding table is moved to the first measuring unit 400 while rotating the measurement table 110 by 90 degrees using the driving unit 300. Measure the reaction force of (S300). In detail, as shown in FIG. 6, the measurement table 110 is rotated at an angle of 0 degrees, F (0 degrees) is measured by the first measuring unit 400 (S310), and the measurement table 110 is rotated 90 degrees. Rotate at an angle and measure F (90 degrees) with the first measuring unit 400 (S320), rotate the measurement table 110 at an angle of 180 degrees and measure F (180 degrees) with the first measuring unit 400 Then, the measurement table 110 is rotated at an angle of 270 degrees and F (270 degrees) is measured by the first measuring unit 400 (S340). As a result, in each of the unloading state and the loading state, all variables that can obtain the center of gravity on the plane of the measurement object 10 are measured, so that the center of gravity can be obtained by substituting the following equation (1).

이 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 로딩 상태에서 비틀림 주기 측정부(700)를 이용하여 토션바(710)를 제3 설정 각도 비튼 후 비틀림 주기를 측정한다(S400). 구제적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 토션바(710) 중 회전부(100)의 반대측 단부에 구비된 보조 회전 부재(720)를 정지시키고(S410), 구동부(300)를 이용해서 토션바(710)를 대략 3도 비튼 후 풀어서 비틀림 주기를 측정한다(S420). 결과적으로, 언로딩 상태 및 로딩 상태 각각에서, 측정 대상물(10)의 수직축 관성모멘트를 얻을 수 있는 모든 변수들이 측정되므로, 후술하는 계산식2에 대입으로 관성모멘트를 얻을 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 5, the torsion bar 710 is twisted after the third set angle is twisted by using the torsion period measuring unit 700 (S400). Specifically, as shown in FIG. 7, the auxiliary rotating member 720 provided at the opposite end of the rotating part 100 of the torsion bar 710 is stopped (S410), and the torsion bar using the driving part 300. After twisting the 710 approximately 3 degrees to measure the twist period (S420). As a result, in each of the unloading state and the loading state, all the variables capable of obtaining the vertical moment of inertia of the measurement object 10 are measured, so that the moment of inertia can be obtained by substituting the following equation (2).

이 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 측정기(400)를 지지부(200)로부터 이격시킨다(S500). 따라서, 회전부(100)가 후술하는 설정 회전수로 회전되는 과정에서 회전부(100)와 제1 측정기(400)와의 간섭을 미연에 제거할 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 5, the first measuring unit 400 is spaced apart from the support 200 (S500). Therefore, in the process of rotating the rotating unit 100 at a predetermined rotational speed, which will be described later, interference between the rotating unit 100 and the first measuring unit 400 may be removed in advance.

이 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 로딩 상태에서, 구동부(300)를 이용하여 측정 테이블(110)을 설정 회전수로 회전시키면서 측정 테이블(110)의 0도 및 90도 통과시 제2 및 제3 측정기(500)(600)를 이용하여 원심력의 반력을 측정한다(S600). 이때, 설정 회전수는 측정 대상물(10)이 측정 테이블(110)로부터 원심력에 의해 이탈되지 않을 정도의 회전수이면 족하다.Subsequently, as shown in FIG. 5, in the loading state, when the measurement table 110 is rotated at a predetermined rotation speed using the driving unit 300, the second and second values when the 0 and 90 degrees of the measurement table 110 pass. The reaction force of the centrifugal force is measured using the third measuring unit 500 or 600 (S600). At this time, the set rotation speed is sufficient if the measurement object 10 is a rotation speed such that it is not separated from the measurement table 110 by the centrifugal force.

결과적으로, 로딩 상태에서, 측정 대상물(10)의 관성곱을 얻을 수 있는 모든 변수들이 설정 거리로 주어지거나 측정되므로, 후술하는 계산식3에 대입으로 관성곱을 얻을 수 있다.As a result, in the loading state, since all the variables that can obtain the inertia product of the measurement object 10 are given or measured as a set distance, the inertia product can be obtained by substituting the following equation (3).

이하, 상술한 설정값(측정 대상물의 중량, 거리 등)과 측정값들을 이용하여 측정 대상물(10)의 편면상의 무게중심, 수직축 관성모멘트 및 관성곱을 산출하는 과정을 설명한다.
Hereinafter, a process of calculating the center of gravity, the vertical axis moment of inertia, and the moment of inertia on one side of the object to be measured 10 using the above-described set value (weight, distance, etc.) and the measurement values will be described.

측정 대상물(10)의 평면상의 무게중심은The center of gravity on the plane of the measurement object 10 is

로딩 상태 및 언로딩 상태에서 제1 측정기(400)에 의해 각각 측정된 상기 F(0도), 상기 F(90도), 상기 F(180도) 및 상기 F(270도)을 아래의 미리 설정된 계산식1에 대입하여 산출된다.The F (0 degrees), the F (90 degrees), the F (180 degrees) and the F (270 degrees) measured by the first measuring unit 400 in the loading state and the unloading state, respectively, are preset below. It is calculated by substituting into Formula 1.

미리 설정된 계산식1은The preset equation 1 is

이다. 여기서, "L"은 상기 측정 테이블(110)의 회전 중심과 상기 측정 대상물(10) 사이의 거리이고, 그리고 "W"는 상기 측정 대상물(10)의 중량이다.
to be. Here, "L" is the distance between the rotation center of the measurement table 110 and the measurement object 10, and "W" is the weight of the measurement object 10.

측정 대상물(10)의 수직축 관성모멘트는The vertical moment of inertia of the measurement target 10

로딩 상태 및 언로딩 상태에서 측정된 비틀림 주기를 아래의 미리 설정된 계산식2에 대입하여 산출된다.The torsion period measured in the loading state and the unloading state is calculated by substituting the preset equation 2 below.

미리 설정된 계산식2는The preset equation 2 is

Izz=C×[T(로딩상태)²-T(언로딩상태)²] Izz = C × [T (loading state) ² -T (unloading state) ² ]

이다. 여기서, T=비틀림 주기, C=관성모멘트 상수이다.
to be. Where T = torsion period and C = moment of inertia.

측정 대상물(10)의 관성곱은The inertia product of the measurement object 10 is

제2 및 제3 측정기(500)(600)에서 측정된 값을 아래의 미리 설정된 계산식3에 대입하여 계산된다,It is calculated by substituting the values measured by the second and third measuring units 500 and 600 into the following preset equation 3.

미리 설정된 계산식3은The preset equation 3 is

이다. 여기서, g=중력가속도 상수, ω=각속도이다. 또한, Distance(F2-F3)는 제2 측정기(500)와 제3 측정기(600) 사이의 높이 차(즉, 제2 측정기의 수평 연장선과 제3 측정기의 수평 연장선 사이의 수직 거리)이고, Distance(F3-Table)는 제3 측정기(600)와 측정 테이블(110)의 사이의 높이 차(즉, 제3 측정기의 수평 연장선과 측정 테이블의 수평 연장선 사이의 수직 거리)이다. 또한, F2는 제2 측정기(500)에서 측정된 반력이고, F3은 제3 측정기(600)에서 측정된 반력이다.to be. Where g = gravity acceleration constant and ω = angular velocity. Further, Distance F2-F3 is the height difference between the second meter 500 and the third meter 600 (that is, the vertical distance between the horizontal extension line of the second meter and the horizontal meter of the third meter). F3-Table is a height difference between the third measuring unit 600 and the measuring table 110 (that is, the vertical distance between the horizontal extension line of the third measuring instrument and the horizontal extension line of the measuring table). In addition, F2 is the reaction force measured by the second meter 500, F3 is the reaction force measured by the third meter 600.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 특성 측정 장치 및 측정 방법은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.As described above, the mass characteristic measuring apparatus and the measuring method according to an embodiment of the present invention may have the following effects.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 하나의 측정 장치에서 구조물의 평면 상의 무게 중심과 수직축 관성 모멘트와 그리고 관성곱을 포함하는 질량 특성을 함께 측정할 수 있는 측정 장치가 제공되므로, 측정 장치 관리 및 측정 장치 구입에 소요되는 비용을 최소화할 수 있고, 한 번의 셋팅으로 그리고 다른 장치로의 이동 없이 측정이 되므로 질량 특성을 측정하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since a measuring device capable of measuring a mass characteristic including a center of gravity on the plane of the structure, a vertical axis of inertia, and an inertia product in one measuring device is provided, the measuring device management and measuring device The cost of purchasing can be minimized, and measurements can be made with one setting and without moving to another device, minimizing the time required to measure mass properties.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 무게 중심을 위한 측정을 위해 고가의 센서를 3개나 사용하던 종래와 달리 하나의 센서를 사용하여 행할 수 있으므로 비용을 최소화할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, unlike the conventional use of three expensive sensors for the measurement for the center of gravity can be carried out using a single sensor it is possible to minimize the cost.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of right.

10: 측정 대상물 100: 회전부
110: 측정 테이블 200: 지지부
300: 구동부 400: 제1 측정기
500: 제2 측정기 600: 제3 측정기
700: 비틀림 주기 측정부 710: 토션바10: measuring object 100: rotating part
110: measurement table 200: support
300: drive unit 400: first measuring device
500: second measuring instrument 600: third measuring instrument
700: torsion period measurement unit 710: torsion bar

Claims

A rotating part including a measuring table on which a measuring object is placed;
A support part rotatably supporting the rotating part;
A driving unit for rotating the rotating unit;
A first measuring device measuring the reaction force when the rotating part is tilted;
A second measuring device measuring a reaction force of the centrifugal force generated when the rotating unit is rotated;
A third measuring device provided spaced apart from the second measuring device and measuring a reaction force of the centrifugal force generated when the rotating part is rotated;
A torsion period measurement unit provided through the torsion bar to measure the torsion period of the rotation unit; And
A fixing bracket fixing the first measuring part to the support part;
The rotating part
A rotating shaft provided perpendicular to the rotation center of the measurement table; And
A first auxiliary measuring table having a disk shape fixed to an intermediate portion of the rotating shaft and having the rotating shaft as the center of rotation;
The fixing bracket is
While the measurement is performed by the first measuring instrument, the first measuring instrument is positioned in contact with the bottom surface of the first auxiliary measuring bench, and when the measuring by the first measuring instrument is finished, the first measuring instrument is prevented from interfering with the first auxiliary measuring bench. 1 away from the bottom of the
The third measuring device
Mass characteristic measurement apparatus provided at a point spaced 90 degrees from the second measuring unit with respect to the rotation center of the rotating unit.

In claim 1,
The torsion period measuring unit
An auxiliary rotating member provided in the torsion bar; And
And a braking unit for stopping the auxiliary rotating member.

3. The method of claim 2,
The braking unit
A friction disk provided in the auxiliary rotating member; And
And a brake for holding the friction disk to stop the auxiliary rotating member.

In claim 1,
The third measuring device is provided with a height difference from the second measuring device.

In claim 1,
And each of the first, second and third measuring devices is a force sensor.

In claim 1,
The driving unit
A motor spaced apart from the rotating unit; And
And a belt connecting the shaft and the rotating part of the motor.

In claim 1,
The fixing bracket is
A mass characteristic measuring apparatus having any one of a detachable structure, a bending structure, or a multi-joint hinge structure so that the first measuring device can be spaced apart from the bottom of the first auxiliary measuring table.

In claim 1,
And the second measuring device is provided on the support part so as to be in contact with an outer circumferential surface of the first auxiliary measuring table.

9. The method of claim 8,
The support portion includes a first bearing rotatably supporting the first auxiliary measuring table,
The fixing bracket is provided on the fixed body of the first bearing, and
The second measuring device is a mass characteristic measuring device provided in the fixed body of the first bearing.

In claim 1,
The rotating part
A second auxiliary measuring table formed at a point where the measuring table and the rotating shaft intersect and having the rotating shaft as the center of rotation;
And the third measuring device is provided on the support part to be positioned in contact with an outer circumference of the second auxiliary measuring table.

11. The method of claim 10,
The support portion includes a second bearing rotatably supporting the second auxiliary measuring table,
The third measuring device is a mass characteristic measuring device provided in the fixed body of the second bearing.

12. The method of claim 11,
The second auxiliary measuring table has a hemispherical shape,
The second bearing has a shape surrounding the hemispherical second auxiliary measuring table, the mass characteristic measuring device is an air bearing supporting the centrifugal force direction and the gravity direction of the second auxiliary measuring table.

In claim 1,
And the support part, the drive part, and the torsion period measurement part are supported by a fixed frame.

The mass characteristic measuring method using the mass characteristic measuring apparatus of any one of Claims 1-13,
(a) measuring the reaction force at a corresponding position with the first measuring device while rotating the measuring table by a first set angle using the driving unit in an unloading state in which the measuring object is not loaded;
(b) measuring the torsion period after twisting the torsion bar by a second set angle using the driving unit and the torsion period measurement unit in the unloading state;
(c) measuring the reaction force of the corresponding position with the first measuring device while rotating the measuring table by the first set angle using the driving unit in the loading state in which the measuring object is loaded;
(d) measuring the torsion period after twisting the torsion bar by the second set angle using the driving unit and the torsion period measurement unit in the loading state; And
(e) measuring the reaction force of the centrifugal force by using the second and third measuring instruments when the measuring table is rotated at a predetermined rotational speed using the driving unit in the loading state, when the measuring table passes through 0 degrees and 90 degrees; step
Mass characteristic measurement method comprising a.

The method of claim 14,
Each of step (a) and step (c)
Rotating the measurement table at an 0 degree angle and measuring F (0 degrees) with the first meter;
Rotating the measurement table at an angle of 90 degrees and measuring F (90 degrees) with the first meter;
Rotating the measurement table at an angle of 180 degrees and measuring F (180 degrees) with the first meter; And
Rotating the measurement table at an angle of 270 degrees and measuring F (270 degrees) with the first meter;
The F (0 degree) is the reaction force measured by the first measuring instrument when the rotation angle of the measurement table is 0 degrees, the F (90 degrees) is the first measuring instrument when the rotation angle of the measurement table is 90 degrees F (180 degrees) is the reaction force measured by the first measuring device when the rotation angle of the measurement table is 180 degrees, and F (270 degrees) is the rotation angle of the measurement table is 270 Method of measuring mass characteristics that is the reaction force measured by the first measuring device when.

16. The method of claim 15,
The center of gravity on the plane of the measurement object is
The F (0 degrees), the F (90 degrees), the F (180 degrees) and the F (270 degrees) measured in the loading state and the unloading state, respectively, is calculated by substituting the preset equation 1,
The preset calculation formula 1
Fx = [F (0 degree) + (F180 degree)] / 2 ------ Equation (1)
Fy = [F (90 degrees) + (F270 degrees)] / 2 ------ Equation (2)
CGx = [Fx (Loading State) -Fx (Unloading State)] × L / W ------ Equation (3)
CGy = [Fy (Loading) -Fy (Unloading)] × L / W ------ Equation (4)
Where "L" is the distance between the rotational center of the measurement table and the measurement object, and "W" is the weight of the measurement object, and CGx and CGy are coordinates of the center of gravity of the measurement object. Way.

The method of claim 14,
Each of step (b) and step (d)
Stopping an opposite end of the rotating part of the torsion bar; And
Measuring the twist period by twisting the torsion bar by 3 degrees using the drive unit.

The method of claim 17,
The vertical moment of inertia of the measurement object is
The torsion period measured in the loading state and the unloading state is calculated by substituting a preset equation 2,
The preset calculation formula 2 is
Izz = C × [T (loading state) ² -T (unloading state) ² ]
Wherein T = torsion period, C = moment of inertia constant, and Izz is the moment of inertia of the vertical axis.

The method of claim 14,
Before performing step (e) above
The mass characteristic measurement method of separating the said first measuring device from the said rotating part.

20. The method of claim 19,
The inertia product of the measurement object is
It is calculated by substituting the value measured in the first and second measuring instruments into a preset equation 3,
The preset calculation formula 3
POI = [F2 × (Distance (F2-F3)) + (F3 + F2) × (Distance (F3-Table)) + g / ω ² )] / ω ²
Where g = gravity acceleration constant, w = angular velocity, F2 is reaction force measured at the second meter, F3 is reaction force measured at the third meter, and Distance (F2-F3) is the second meter And a vertical distance between a horizontal extension line of and the horizontal extension line of the third meter, and Distance (F3-Table) is a vertical distance between the horizontal extension line of the third meter and the horizontal extension line of the measurement table.