KR102562781B1 - 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 볼스크류 효율 시험장치에 관한 것으로서, 상세하게는 시험대상체인 볼스크류를 서보모터로 압축 및 인장시 압축, 인장 전용으로 2개의 서보밸브를 개방된 상태에 로드셀의 피드백을 받으면서 제어하여 하중 반력을 일정하게 유지시킴으로써 하중 응답성과, 제어 안정성을 높이도록 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 볼스크류 효율 시험장치에 관한 것으로서, 상세하게는 시험대상체인 볼스크류를 서보모터로 압축 및 인장시 압축, 인장 전용으로 2개의 서보밸브를 개방된 상태에 로드셀의 피드백을 받으면서 제어하여 하중 반력을 일정하게 유지시킴으로써 하중 응답성과, 제어 안정성을 높이도록 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 볼스크류(Ball screw) 장치는 나사인 볼스크류축(Screw)과 볼스크류너트(Nut)가 볼(Ball)을 사이에 두고 작동하는 기계장치로 회전 운동을 직선 운동으로 또는 직선 운동을 회전 운동으로 전환하는 것으로서, 작은 토크를 증폭하여 큰 추력을 제공하는 외에도 직선 방향을 따른 정확한 위치 결정을 가능하게 하는 것이다.
이러한 성능 때문에, 상기 볼스크류(Ball screw) 장치는 기계 공구, 반도체 관련 장치, 항공기의 기계적 제어장치 및 산업용 로봇 등 기타 정밀을 요하는 기계 및 장치 류의 이송기구(Transport mechanism)로 광범위하게 사용되고 있다.
상기 볼스크류 장치는 볼스크류너트(nut)의 내주연부와 볼스크류축(Screw)의 외주연부 각각에 반원형 단면의 나선홈이 대향되어 형성되며, 이러한 반원형 단면의 나선홈이 서로 결합되어 원형으로 형성됨으로써 나선형 통로를 구성하게 된다. 그리고 상기 볼스크류너트와 볼스크류축의 결합으로 형성되는 나선형 통로 내에 볼(Ball)이 끼워지게 되고, 상기 볼을 매개체로 하여 상기 볼스크류너트 내부에서 상기 볼스크류축이 원활하게 회전함으로써 전진 또는 후퇴하게 되어 소정의 이송 동작을 행하게 되는 기계부품이다.
이러한 볼스크류는 볼스크류너트와 볼스크류축의 나선홈은 기계적으로 절삭되어 형성되므로 그 내주면에 형성된 나선홈과 나선홈 사이의 간격이 서로 상이해 질 수 있다.
따라서, 나선홈 사이의 간격이 상이한 너트가 적용된 볼스크류는 강구와 나선홈 사이에 마찰력으로 인하여 큰소음 및 진동을 발생시키게 되고, 이러한 소음 및 진동은 볼스크류의 수명 저하 및 볼스크류가 적용된 장치의 파손을 야기시키는 문제점이 있다. 또한, 볼스크류의 적용된 장치의 정밀도를 떨어뜨려 위치 결정 공정 또는 이송 공정이 원활히 수행되지 못하는 문제점도 있다.
이러한 볼스크류의 신뢰성을 측정하기 위한 시험장치의 일례로 국내등록특허 제10-2034928호인 볼스크류의 피치 측정장치가 개시되어 있다.
상기 볼스크류의 피치 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 선반부(10)와, 상기 선반부(10)의 길이방향 일측에 배치되되 볼스크류용 너트(N)를 회전 가능하기 지지하는 회전부(20)와, 상기 회전부(20)에 의해 지지된 너트(N)의 나선홈(1)에 삽입되는 볼 프로브(BP)와, 상기 볼 프로브(BP)와 연결되며, 상기 너트(N)의 회전중심과 평행하게 배치되는 지지봉(30)과, 상기 지지봉(30)을 지지한 상태에서 상기 선반부(10)의 길이방향 타측에 배치되되 상기 너트(N)의 회전에 의해 상기 회전부(20)가 배치된 방향으로 이동되는 지지부(40);를 포함한다.
그러나, 이러한 상기 볼스크류의 피치 측정장치는 피치만을 측정할 수 있을 뿐, 볼스크류의 효율, 즉 이동 속도 대비 토크를 측정하기 때문에 볼스크류의 효율을 측정하는 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
이러한 요구에 부응하여 본 출원인에 의해 국내등록특허 제10-2344439호인 볼스크류 효율 시험장치 및 이를 이용한 시험방법이 개발되어 개시되어 있다.
상기 볼스크류 효율 시험장치는 도 2 및 에 도시된 바와 같이 상면 양단에 모터 브라켓(111)이 설치되고, 상면 길이 방향으로 한 쌍의 가이드봉(112)이 설치되며, 가이드봉(112)을 따라 도면상 우측에서 좌측으로 제 1~3슬라이딩 패널(113~115)이 순차적으로 설치되고, 제 1, 3슬라이딩 패널(113, 115)의 이동량을 측정하도록 상면 일측면에 설치되는 한 쌍의 갭센서(S1)를 구비하는 베이스 프레임(110)과, 베이스 프레임(110)의 도면상 좌측에 구비된 모터 브라켓(111)에 설치되고, 출력측에 토크 센서(S2)가 구비되는 구동용 서보모터(120)와, 베이스 프레임(110)의 도면상 우측에 구비된 모터 브라켓(111)에 설치되는 부하용 서보모터(130)와, 구동용 서보모터(120)의 회전축에 설치, 즉 토크 센서(S2)와 연결 설치되어 제 1슬라이딩 패널(113)을 슬라이딩시키는 측정용 볼스크류(140)와, 부하용 서보모터(130)의 회전축과 제 3슬라이딩 패널(115)을 슬라이딩시키는 피측정용 볼스크류(150)와, 제 2슬라이딩 패널(114)에 고정 설치되어 측정용 볼스크류(140)의 이동에 따라 슬라이딩되며, 측정용 볼스크류(140)와 피측정용 볼스크류(150)에 걸리는 반력을 측정하는 로드셀(160)과, 제 3슬라이딩 패널(115)에 설치되어 피측정용 볼스크류(150)의 회전에 따라 로드셀(160)을 가압 및 인장시키는 리액션 브레이크(170) 및 부하용 서보모터(130)만을 회전시켜 피측정용 볼스크류(150)로 로드셀(160)을 가압하여 기설정된 반력으로 가압한 상태에서 구동용 서보모터(120)와 부하용 서보모터(130)의 회전 방향을 서로 반대 방향으로 회전시키고, 회전 속도를 기설정된 속도에 따라 제어하여 측정용 볼스크류(140)와 피측정용 볼스크류(150)의 이동 속도를 동기화시키며, 토크 센서(S2)를 통해 측정된 토크를 이용하여 측정용 볼스크류(140)의 효율을 측정하는 컨트롤러(180)로 구성된다.
그러나, 이렇나 종래의 볼스크류 효율 시험장치는 측정용 볼스크류, 즉 시편이 전조 가공 방식으로 제작되기 때문에 리드 정밀도가 높지 않아 부하용 서보 모터와, 구동용 서보 모터의 회전수가 달라지거나 볼스크류 리드가 달라지는 경우에 일정한 반력 형성이 어렵고, 측정시 드리프트 또는 하중 오버슛 발생하며, 볼스크류 회전시 진동 발생으로 시편 진동 특성 분석시 어렵고, 리액션 브레이크로 인해 데이터 왜곡 현상 발생하며, 하중 반력을 볼스크류로 회전운동을 직선운동으로 바꾸어야 하는 물리적 특성으로 응답 지연이 있는 데, 이러한 문제로 인해 점점 더 정밀해지고, 고효율을 요구하는 산업계 요구에 대응하기에는 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시험대상체인 볼스크류를 서보모터로 압축 및 인장시 압축, 인장 전용으로 2개의 서보밸브를 개방된 상태에 로드셀의 피드백을 받으면서 제어하여 하중 반력을 일정하게 유지시킴으로써 하중 응답성과, 제어 안정성을 높이도록 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 시험대상체인 볼스크류를 유압 액추에이터 로드 끝에 직접 연결 가능하여 볼스크류와 유압 액추에이터 사이에 별도의 감쇠장치가 불필요함으로써 추가적인 마찰, 저항 요소가 없어지고, 볼스크류의 진동 검토에 유리하며, 하중에 대한 위상지연 및 왜곡을 최소화하여 측정 정밀도를 향상시키고, 반력 유지시 볼스크류의 전진 및 후진시 하중 방향에 대해 하중 유지 상태에서 직선방향으로 즉각 반응하므로 하중 오버슛 및 변동량을 최소화하도록 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
상면 일단에 제 1브라켓이 구비되고, 상면 중앙부에 제 2브라켓이 구비되며, 상면 타단에 제 3브라켓이 구비되는 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임의 제 1브라켓에 설치되고, 회전축에 토크 센서가 구비되는 서보모터와; 볼 나사와 상기 볼 나사와 체결되는 볼 너트로 이루어져 상기 베이스 프레임의 제 2브라켓 내에서 상기 볼 나사가 상기 서보모터의 회전축과 직선으로 연결되어 회전에 의해 전후진되면서 압축 및 인장되는 시험대상체인 볼스크류와; 상기 볼스크류의 볼 너트와 상기 베이스 프레임의 제 2브라켓 내에서 일단이 직선으로 연결되어 미회전되면서 전후진되는 연장 바와; 상기 연장 바의 타단에 고정되어 상기 볼스크류에 걸리는 반력을 측정하는 로드셀과; 상기 베이스 프레임의 제 3브라켓에 설치되어 상기 로드셀과 직선으로 연결되어 유압으로 부하를 형성하는 부하 형성부재; 및 상기 로드셀로부터 측정되는 상기 볼스크류의 반력을 피드백받아 상기 부하 형성부재의 반력을 일정하게 유지시키고, 상기 토크 센서를 통해 측정된 토크를 이용하여 상기 볼스크류의 효율을 측정하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제 1, 3브라켓은 상기 베이스 프레임 상면에서 제 1가이드를 따라 전후진용 볼스크류에 구비된 제 1핸들의 회전에 의해 전후진된다.
여기에서 또한, 상기 제 3브라켓은 정면의 승하강 블록이 상기 베이스 프레임 상면에서 제 2가이드를 따라 승하강용 볼스크류에 구비된 제 2핸들의 회전에 의해 승하강된다.
여기에서 또, 상기 제 3브라켓은 상기 부하 형성부재의 높이를 육안으로 확인하도록 눈금자가 구비된다.
여기에서 또, 상기 부하 형성부재는 반력을 형성하는 복동식 유압 액츄에이터와; 상기 유압 액츄에이터로 인장력을 제공하고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 인장력을 일정하게 유지하는 인장력 제어용 서보밸브와; 상기 유압 액츄에이터로 압축력을 제공하고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 압축력을 일정하게 유지하는 압축력 제어용 서보밸브와; 상기 인장력 제어용 서보밸브로 유압을 제공하는 인장력 형성 펌프; 및 상기 압축력 제어용 서보밸브로 유압을 제공하는 압축력 형성 펌프를 포함한다.
여기에서 또, 상기 컨트롤러는 상기 인장력 제어용 서보밸브와 압축력 제어용 서보밸브를 제어시 하중 응답성 및 제어 안정성을 높이도록 중립점을 기준으로 폐쇄 상태에서 압력의 양방향 제어가 아닌, 각각 일방향(압축력 방향, 인장력 방향)으로 개방시킨 상태에서 개폐시키면서 압력을 양방향으로 제어한다.
여기에서 또, 상기 부하 형성부재는 상기 인장력 형성 펌프 및 압축력 형성 펌프에서 발생하는 진동 및 맥동을 흡수하도록 축압기가 구비된다.
여기에서 또, 상기 부하 형성부재는 상기 볼스크류의 효율 측정시 상기 유압 액츄에이터의 중립 위치를 확인하기 위하여 상기 유압 액츄에이터의 로드에 설치되는 변위 센서가 더 구비된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치에 따르면, 시험대상체인 볼스크류를 서보모터로 압축 및 인장시 압축, 인장 전용으로 2개의 서보밸브를 개방된 상태에 로드셀의 피드백을 받으면서 제어하여 하중 반력을 일정하게 유지시킴으로써 하중 응답성과, 제어 안정성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 시험대상체인 볼스크류를 유압 액추에이터 로드 끝에 직접 연결 가능하여 볼스크류와 유압 액추에이터 사이에 별도의 감쇠장치가 불필요함으로써 추가적인 마찰, 저항 요소가 없어지고, 볼스크류의 진동 검토에 유리하며, 하중에 대한 위상지연 및 왜곡을 최소화하여 측정 정밀도를 향상시키고, 반력 유지시 볼스크류의 전진 및 후진시 하중 방향에 대해 하중 유지 상태에서 직선방향으로 즉각 반응하므로 하중 오버슛 및 변동량을 최소화할 수 있다.
도 1은 종래의 볼스크류의 피치 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래의 볼스크류 효율 시험장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.
도 6은 도 4의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치중 부하 형성부의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2 및 도 3은 종래의 볼스크류 효율 시험장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.
도 6은 도 4의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치중 부하 형성부의 구성을 나타낸 계통도이다.
이하, 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 정면도이며, 도 6은 도 4의 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치중 부하 형성부의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치(200)는 베이스 프레임(210)과, 서보모터(220)와, 볼스크류(230)와, 연장 바(240)와, 로드셀(250)과, 부하 형성부재(260) 및 컨트롤러(270)로 구성된다.
먼저, 베이스 프레임(210)은 테이블 형태로서 상면 일단에 제 1브라켓(211)이 구비되고, 상면 중앙부에 제 2브라켓(212)이 구비되며, 상면 타단에 제 3브라켓(213)이 구비된다.
제 1, 3브라켓(211, 213)은 볼스크류(230)의 길이에 맞게 위치가 조정되도록 베이스 프레임(210) 상면에서 제 1가이드(214)를 따라 전후진용 볼스크류(215)에 구비된 제 1핸들(216)의 회전에 의해 전후진된다.
제 3브라켓(213)은 부하 형성부재(260)의 유압 액츄에이터(261)가 볼스크류(230)와 직선으로 유지되도록 정면의 승하강 블록(213a)이 베이스 프레임(210) 상면에서 제 2가이드(217)를 따라 승하강용 볼스크류(218)에 구비된 제 2핸들(219)의 회전에 의해 승하강된다. 이때, 제 3브라켓(213)은 부하 형성부재(260)의 높이를 육안으로 확인하도록 눈금자(213b)가 구비된다.
제 2브라켓(212)은 서보모터(220)의 회전축(221)이 관통되어 회전되도록 베어링(212a)이 구비되고, 내부에 볼스크류(230)가 전후진되도록 공간부가 구비된다.
그리고, 서보모터(220)는 양방향으로 회전되면서 볼스크류(230)를 압축 및 인장시키도록 베이스 프레임(210)의 제 1브라켓(211)에 설치되고, 회전축(221)에 토크 센서(223)가 구비된다.
또한, 볼스크류(230)는 시험대상체로서 볼 나사(231)와 볼 나사(231)와 체결되는 볼 너트(233)로 이루어져 베이스 프레임(210)의 제 2브라켓(212) 내에서 볼 나사(231)가 서보모터(220)의 회전축(221)과 직선으로 연결되어 서보모터(220)의 회전에 의해 볼 너트(233)에서 전후진되면서 압축 및 인장된다.
이어서, 연장 바(240)는 볼스크류(230)의 볼 너트(233)와 베이스 프레임(210)의 제 2브라켓(212) 내에서 일단이 직선으로 연결되어 미회전되면서 전후진된다.
그리고, 로드셀(250)은 연장 바(240)의 타단에 고정되어 볼스크류(230)에 걸리는 반력을 측정한다.
또한, 부하 형성부재(260)는 유압 액츄에이터(261)와, 인장력 제어용 서보밸브(262)와, 압축력 제어용 서보밸브(263)와, 인장력 형성 펌프(264) 및 압축력 형성 펌프(265)로 구성된다.
유압 액츄에이터(261)는 복동식으로서 베이스 프레임(210)의 제 3브라켓(213)에 설치되어 유압에 의해 로드가 전후진되면서 반력을 형성한다.
인장력 제어용 서보밸브(262)는 유압 액츄에이터(261)로 인장력을 제공하고, 컨트롤러(270)의 제어에 따라 인장력을 일정하게 유지한다.
압축력 제어용 서보밸브(263)는 유압 액츄에이터(261)로 압축력을 제공하고, 컨트롤러(270)의 제어에 따라 압축력을 일정하게 유지한다.
인장력 형성 펌프(264)는 인장력 제어용 서보밸브(262)로 일정 유압을 제공한다.
압축력 형성 펌프(265)는 압축력 제어용 서보밸브(263)로 일정 유압을 제공한다.
한편, 부하 형성부재(260)는 축압기(266)와, 변위 센서(267)가 더 구비되는 데, 축압기(266)는 인장력 형성 펌프(264) 및 압축력 형성 펌프(265)에서 발생하는 진동 및 맥동을 흡수하고, 변위 센서(267)는 볼스크류(230)의 효율 측정을 위해 초기 셋팅시 유압 액츄에이터(261)의 중립 위치를 확인하기 위하여 유압 액츄에이터(261)의 로드에 설치된다.
계속해서, 컨트롤러(270)는 로드셀(250)로부터 측정되는 볼스크류(230)의 반력을 피드백받아 부하 형성부재(260)의 반력을 일정하게 유지시키고, 토크 센서(223)를 통해 측정된 토크를 이용하여 볼스크류(230)의 효율을 측정한다.
컨트롤러(270)는 인장력 제어용 서보밸브(262)와 압축력 제어용 서보밸브(263)를 제어시 하중 응답성 및 제어 안정성을 높이도록 중립점을 기준으로 폐쇄 상태에서 압력의 양방향 제어가 아닌, 각각 일방향(압축력 방향, 인장력 방향)으로 개방시킨 상태에서 개폐시키면서 압력을 양방향으로 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치의 시험 과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 변위 센서(267)를 통해 유압 액츄에이터(261)의 중립 위치를 확인한다.
이러한 상태에서, 시험대상체인 볼스크류(230)를 베이스 프레임(210)의 제 2브라켓(212) 내에서 볼 나사(231)를 서보모터(220)의 회전축(221)과 직선으로 연결시키고, 볼 너트(233)를 연장 바(240)의 일단에 연결시킨다. 이때, 제 1~3브라켓(211~213)을 위치를 조절하여 서보모터(220)의 회전축(221), 볼스크류(230), 연장 바(240) 및 유압 액츄에이터(261)의 로드가 일직선을 유지하도록 한다.
볼스크류(230)의 설치가 완료된 상태에서 컨트롤러(270)는 서보모터(220)를 정방향으로 회전시키면, 회전축(221)이 회전되면서 볼스크류(230)의 볼 나사(231)가 전진되며 볼 너트(233)에 압축력이 발생한다.
이와 동시에 컨트롤러(270)는 인장력 제어용 서보밸브(262)를 제어하는 데, 볼스크류(230)가 전진하는 동안 반력(하중)이 설정된 변동량(예를 들어, 5%) 이내로 유지하도록 인장력 제어용 서보밸브(262)를 제어한다. 이때, 인장력 제어용 서보밸브(262)는 부하 형성시 목표 하중 반력을 유지하기 위해 스풀을 중립점을 기준으로 양방향으로 사용하는 것이 아닌 일방향의 열린 상태에서 릴리프 밸브처럼 더 열거나 닫는 방향으로 인장력 형성 펌프(264)의 압력을 제어하기 때문에 하중 응답성 및 제어 안정성을 높이게 된다.
즉, 양방향 문을 중립 상태에서 양방향으로 열고 닫는 방식이 아닌 한 방향으로 문을 개방시켜 놓은 상태에서 더 열거나 더 닫는 방식이므로 반력 유지시 볼스크류(230)의 전진 하중, 압축 방향에 대해 하중 유지 상태에서 직선방향으로 즉각 반응하므로 하중 오버슛 및 변동량을 최소화한다.
반대로, 볼스크류(230)가 기설정된 스트로크만큼 이동이 완료되면, 컨트롤러(270)는 서보모터(220)을 역방향으로 회전시켜 볼스크류(230)을 역회전시켜 볼스크류(230)의 볼 나사(231)가 후진되며 볼 너트(233)에 인장력이 발생한다.
이와 동시에 컨트롤러(270)는 압축력 제어용 서보밸브(263)를 제어하는 데, 볼스크류(230)가 후진하는 동안 반력(하중)이 설정된 변동량(예를 들어, 5%) 이내로 유지하도록 압축력 제어용 서보밸브(263)를 제어한다. 이때, 압축력 제어용 서보밸브(263)는 부하 형성시 목표 하중 반력을 유지하기 위해 스풀을 중립점을 기준으로 양방향으로 사용하는 것이 아닌 일방향의 열린 상태에서 릴리프 밸브처럼 더 열거나 닫는 방향으로 압축력 형성 펌프(265)의 압력을 제어하기 때문에 하중 응답성 및 제어 안정성을 높이게 된다.
즉, 양방향 문을 중립 상태에서 양방향으로 열고 닫는 방식이 아닌 한 방향으로 문을 개방시켜 놓은 상태에서 더 열거나 더 닫는 방식이므로 반력 유지시 볼스크류(230)의 후진 하중, 인장 방향에 대해 하중 유지 상태에서 직선방향으로 즉각 반응하므로 하중 오버슛 및 변동량을 최소화한다.
그리고, 컨트롤러(270)는 볼스크류(230)가 전후진시 토크 센서(223)를 통해 측정된 토크를 이용하여 볼스크류(230)의 효율을 측정한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
210 : 베이스 프레임 211~213 : 제 1~3브라켓
220 : 서보모터 223 : 토크 센서
230 : 볼스크류 231 : 볼 나사
233 : 볼 너트 240 : 연장 바
250 : 로드셀 260 : 부하 형성부재
261 : 유압 액츄에이터 262 : 인장력 제어용 서보밸브
263 : 압축력 제어용 서보밸브 264 : 인장력 형성 펌프
265 : 압축력 형성 펌프 266 : 축압기
270 : 컨트롤러
220 : 서보모터 223 : 토크 센서
230 : 볼스크류 231 : 볼 나사
233 : 볼 너트 240 : 연장 바
250 : 로드셀 260 : 부하 형성부재
261 : 유압 액츄에이터 262 : 인장력 제어용 서보밸브
263 : 압축력 제어용 서보밸브 264 : 인장력 형성 펌프
265 : 압축력 형성 펌프 266 : 축압기
270 : 컨트롤러
Claims (8)
- 상면 일단에 제 1브라켓이 구비되고, 상면 중앙부에 제 2브라켓이 구비되며, 상면 타단에 제 3브라켓이 구비되는 베이스 프레임과;
상기 베이스 프레임의 제 1브라켓에 설치되고, 회전축에 토크 센서가 구비되는 서보모터와;
볼 나사와 상기 볼 나사와 체결되는 볼 너트로 이루어져 상기 베이스 프레임의 제 2브라켓 내에서 상기 볼 나사가 상기 서보모터의 회전축과 직선으로 연결되어 회전에 의해 전후진되면서 압축 및 인장되는 시험대상체인 볼스크류와;
상기 볼스크류의 볼 너트와 상기 베이스 프레임의 제 2브라켓 내에서 일단이 직선으로 연결되어 미회전되면서 전후진되는 연장 바와;
상기 연장 바의 타단에 고정되어 상기 볼스크류에 걸리는 반력을 측정하는 로드셀과;
상기 베이스 프레임의 제 3브라켓에 설치되어 상기 로드셀과 직선으로 연결되어 유압으로 부하를 형성하는 부하 형성부재; 및
상기 로드셀로부터 측정되는 상기 볼스크류의 반력을 피드백받아 상기 부하 형성부재의 반력을 일정하게 유지시키고, 상기 토크 센서를 통해 측정된 토크를 이용하여 상기 볼스크류의 효율을 측정하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1, 3브라켓은,
상기 베이스 프레임 상면에서 제 1가이드를 따라 전후진용 볼스크류에 구비된 제 1핸들의 회전에 의해 전후진되는 것을 특징으로 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3브라켓은,
정면의 승하강 블록이 상기 베이스 프레임 상면에서 제 2가이드를 따라 승하강용 볼스크류에 구비된 제 2핸들의 회전에 의해 승하강되는 것을 특징으로 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3브라켓은,
상기 부하 형성부재의 높이를 육안으로 확인하도록 눈금자가 구비되는 것을 특징으로 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 부하 형성부재는,
반력을 형성하는 복동식 유압 액츄에이터와;
상기 유압 액츄에이터로 인장력을 제공하고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 인장력을 일정하게 유지하는 인장력 제어용 서보밸브와;
상기 유압 액츄에이터로 압축력을 제공하고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 압축력을 일정하게 유지하는 압축력 제어용 서보밸브와;
상기 인장력 제어용 서보밸브로 유압을 제공하는 인장력 형성 펌프; 및
상기 압축력 제어용 서보밸브로 유압을 제공하는 압축력 형성 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 인장력 제어용 서보밸브와 압축력 제어용 서보밸브를 제어시 하중 응답성 및 제어 안정성을 높이도록 중립점을 기준으로 폐쇄 상태에서 압력의 양방향 제어가 아닌, 각각 일방향(압축력 방향, 인장력 방향)으로 개방시킨 상태에서 개폐시키면서 압력을 양방향으로 제어하는 것을 특징으로 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 부하 형성부재는,
상기 인장력 형성 펌프 및 압축력 형성 펌프에서 발생하는 진동 및 맥동을 흡수하도록 축압기가 구비되는 것을 특징으로 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 부하 형성부재는,
상기 볼스크류의 효율 측정시 상기 유압 액츄에이터의 중립 위치를 확인하기 위하여 상기 유압 액츄에이터의 로드에 설치되는 변위 센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치.
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| KR1020230071703A KR102562781B1 (ko) | 2023-06-02 | 2023-06-02 | 고속 고정밀 부하 형성이 가능한 양방향 볼스크류 효율 시험장치 |
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2023
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