KR101326895B1 - 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법 - Google Patents

다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가속계수를 적용하여 내구성 시험 시간을 단축할 수 있도록 하기 위한 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치 및 방법에 관한 것으로서, 내구성 시험 대상인 다목적 액츄에이터가 내부에 배치되는 시험챔버, 다목적 액츄에이터에 전원을 공급하고 작동을 제어하는 시뮬레이터, 시험챔버에 연결되어 다목적 액츄에이터에 부하를 인가하는 부하인가부, 시험챔버의 온도를 제어하는 시험챔버 제어부 및 시험챔버 내의 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하는 출력신호 모니터링부를 포함하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치 및 방법이다. 본 발명의 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치 및 방법은, 자동차 부품의 내구성 시험에 소요되는 시험 시간의 단축을 통하여 자동차 산업에 필요한 각종 복잡한 부품의 개발기간을 단축하고, 가속수명 시험법을 통하여 제품의 내구성 시험에 드는 시험비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법{METHOD FOR ACCELERATION LIFE TEST TO REDUCE ENDURANCE TEST TIME OF MULTI-PURPOSE ACTUATOR}
본 발명은 다목적 액츄에이터의 내구성을 시험하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다목적 액츄에이터의 내구성 시험에 따른 시험시간 단축을 통하여 개발기간을 단축하고 시험비용을 절감할 수 있는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차 산업에서 일반적으로 사용되는 액츄에이터는 전기, 공압 등의 신호를 받아서 기계적 출력으로 변환하는 부품으로서 인젝터, 솔레노이드밸브, 아이들 모터 및 자체적으로 모터와 센서를 구비하고 센서를 이용하여 양방향으로 작동하는 다목적 액츄에이터가 있다.
또한, 이와 같은 다목적 액츄에이터는 장기간 사용하면 고장 또는 마모가 발생하므로 일정한 내구성 시험을 거쳐서 제품의 내구성을 검증한 후 자동차 산업에 사용되는 것이 일반적이고, 종래의 ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험에 따라 내구성을 시험해왔다.
제품의 개발기간에 단축되고 있는 자동차 산업에 있어, 액츄에이터와 같은 복잡한 제품의 내구성을 검증하기 위한 시간이 부족해지고, ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험을 하는 경우 내구성 시험 시간이 지나치게 길어져, 제품의 개발기간을 따라가지 못하는 문제점이 있었다.
한편, 한국공개특허공보 제2007-0113735호는 팬모터를 견고하게 고정하여 가속수명시험을 할 수 있는 시험용 지그에 관한 팬모터 가속수명시험용 지그를 개시하고 있다.
하지만, 상기와 같은 장치를 사용하더라도 내구성 시험에 걸리는 시간이 장시간 소요되는 한계가 있다.
본 발명의 목적은, 다목적 액츄에이터의 내구성 시험에 소요되는 시험 시간에 가속계수를 적용하여 시험 시간을 단축함으로써 제품의 개발기간을 단축하고, 다목적 액츄에이터의 수명을 신속하고 정확하게 측정하여 시험비용을 절감시킬 수 있는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.
이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치는, 내구성 시험 대상인 다목적 액츄에이터가 내부에 배치되는 시험챔버, 다목적 액츄에이터에 전원을 공급하고 작동을 제어하는 시뮬레이터, 시험챔버에 연결되어 다목적 액츄에이터에 부하를 인가하는 부하인가부, 시험챔버의 온도를 제어하는 시험챔버 제어부, 시험챔버 내의 상기 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하는 출력신호 모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치는, 시험챔버 제어부에 연결되고, 가속된 시간에 따른 온도 프로파일이 입력되는 온도 제어부를 더 포함하고, 시험챔버 제어부는 온도 프로파일에 따라 시험챔버의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치의 가속된 시간에 따른 온도 프로파일은, 표준화된 내구성 시험의 시간에 따른 온도 프로파일이 가속계수에 의하여 변환된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치의 가속계수는, 표준화된 내구성 시험에 따른 온도와 가속수명 시험법에서의 내구성 시험에 따른 온도에 의해 결정되고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도에서 내구성 시험시 소요시간과, 표준화된 내구성 시험의 시간에 따른 온도에서 내구성 시험시 소요시간의 비인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치는, 시험챔버에는 열저항부가 설치되고, 열저항부는 열저항 소자로 구성되고 시험챔버 제어부에 의해 제어되어, 시험챔버 내부의 온도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치의 출력신호 모니터링부는, 시험챔버 내부의 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하여 사이클수를 측정하며, 출력신호 이상시 정지시까지 누적된 다목적 액츄에이터의 사이클 수를 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치는, 출력신호 모니터링부의 출력신호 이상시, 출력신호 모니터링부는 시뮬레이터에 전원 공급을 중지하는 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법은, 다목적 액츄에이터의 내구성을 시험하는 방법에 있어서, 내구성 시험 대상인 다목적 액츄에이터를 시험챔버 내부에 배치하는 단계, 시뮬레이터를 통하여 다목적 액츄에이터에 전원을 공급하고 작동을 제어하는 단계, 부하인가부를 통하여 다목적 액츄에이터에 부하를 인가하는 단계, 시험챔버 제어부를 통하여 시험챔버의 온도를 제어하는 단계 및 출력신호 모니터링부를 통하여 시험챔버 내의 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법의 시험챔버 제어부를 통하여 시험챔버의 온도를 제어하는 단계는, 온도 제어부를 통하여 시간에 따른 온도 프로파일이 입력되는 과정 및 온도 프로파일에 따라 시험챔버 제어부가 시험챔버의 온도를 제어하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법의 온도 프로파일은, 표준화된 내구성 시험에 따른 온도 프로파일이 가속계수에 의하여 변환된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법의 가속계수는, 표준화된 내구성 시험에 따른 온도와 가속수명 시험법에서의 내구성 시험에 따른 온도에 의해 결정되고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도에서 내구성 시험시 소요시간과, 표준화된 내구성 시험에 따른 온도에서 내구성 시험시 소요시간의 비인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법의 출력신호 모니터링부는, 시험챔버 내부의 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하여 사이클수를 측정하며, 출력신호 이상시 정지시까지 누적된 다목적 액츄에이터의 사이클 수를 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법은, 출력신호 모니터링부의 출력신호 이상시, 출력신호 모니터링부는 시뮬레이터에 전원 공급을 중지하는 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험 과정에 가속계수를 적용하여 자동차 부품의 내구성 시험에 소요되는 시험 시간의 단축시켜, 자동차 산업에 필요한 각종 복잡한 부품의 개발기간을 단축하고, 가속수명 시험법을 통하여 제품의 내구성 시험에 드는 시험비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치의 온도에 따른 가속계수를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치의 온도에 따른 가속계수를 나타내는 그래프이다.
도 4는 종래 ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험의 시간-온도 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 가속수명 시험법에서의 온도에 따른 시간-온도 그래프이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치의 구성도이다.
먼저, 다목적 액츄에이터란 양 방향으로 동작할 수 있는 액츄에이터로서, 모터와 센서로 구성되어 있다.
구체적으로, 다목적 액츄에이터의 모터는 일정한 전압을 인가해주면 한쪽 방향으로 작동하고, 이러한 작동을 센서로 감지하고 일정한 출력값의 일단부 지점에 도달함을 다목적 액츄에이터 내부의 센서가 감지시 다목적 액츄에이터를 정지시키고 다시 반대방향으로 전압을 인가하여 다목적 액츄에이터가 반대방향으로 작동한다. 이 때에도 일정한 출력값의 타단부 지점에 도달함을 다목적 액츄에이터 내부의 센서가 감지시 다목적 액츄에이터를 정지시키고 다시 그 반대방향으로 전압을 인가하여 다목적 액츄에이터를 그 반대방향으로 작동시키며, 이러한 과정이 반복된다. 이와 같은 다목적 액츄에이터의 한 차례의 왕복 운동을 한 사이클(1 cycle)이라고 한다.
또한, 출력신호 모니터링부는 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하여 다목적 액츄에이터의 사이클 횟수를 계산할 수 있도록 한다.
시험챔버에는 내구성 시험 대상인 다목적 액츄에이터가 내부에 배치된다. 시험챔버에는 부하인가부, 시뮬레이터, 시험챔버 제어부, 출력신호 모니터링부가 연결된다.
시뮬레이터는 시험챔버에 연결되며, 다목적 액츄에이터에 전원을 공급하여 작동시키는 역할을 수행한다. 다목적 액츄에이터의 종류 또는 시험하고자 하는 환경에 따라 상이하지만, 다목적 액츄에이터의 모터에 약 13.5 V의 전압을 인가하여 사이클 운동을 하도록 작동시키는 것이 바람직하다.
부하인가부는 시험챔버에 연결되며, 다목적 액츄에이터의 내구성 시험을 위하여 실제 다목적 액츄에이터의 사용환경과 유사한 환경을 제공하기 위하여 다목적 액츄에이터에 부하를 인가한다. 다목적 액츄에이터의 종류 또는 시험하고자 하는 환경에 따라 상이하지만 부하값은 약 1.5~2.0 N·m 정도가 바람직하다. 상기 부하값은 다목적 액츄에이터의 출력신호의 이상시까지 지속적으로 가하여 다목적 액츄에이터의 정지시까지 다목적 액츄에이터의 실제 사용환경과 유사한 환경을 제공한다.
온도 제어부는 시험챔버 제어부에 연결되고, 다목적 액츄에이터의 시험 진행 시간에 따른 온도 프로파일을 온도 제어부에 입력한다. 여기서 온도 프로파일은 ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 온도프로파일일 수도 있고, 가속계수가 적용된 가속수명 시험법에서의 온도 프로파일일 수도 있다.
시험챔버 제어부는 시험챔버에 연결되며, 온도 제어부에서 입력받은 온도 프로파일에 따라 시험챔버의 온도를 제어한다. 시험챔버 제어부는 챔버 전용 프로그램을 사용하여 시험챔버 내부의 온도 프로파일을 설정 및 제어한다. 시험챔버 내부에는 온도센서가 설치되어 있고, 온도 제어부에서 입력한 온도 프로파일에 따라 시험챔버 제어부가 온도센서를 제어하여 시험챔버 내부의 열저항 소자로 구성된 열저항부에 의하여 시험챔버 내부의 온도를 제어한다.
출력신호 모니터링부는 다목적 액츄에이터의 싸이클 운동에 따른 출력신호를 출력하여, 즉 다목적 액츄에이터의 출력신호의 이상여부를 출력하여 다목적 액츄에이터의 고장시까지의 사이클 횟수를 계산할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치의 온도에 따른 가속계수를 나타내는 표이고, 도 3은 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 내구성을 시험하는 장치의 온도에 따른 가속계수를 나타내는 그래프이다.
가속계수는 표준화된 내구성 시험온도와 가속시험 내구성 시험온도를 고려하여 결정하며, 식은 다음과 같다.
Figure 112012033400917-pat00001

즉 가속계수는, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험시 소요시간과, ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험시 소요시간의 비로 도출한다.
예를 들어, ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험으로 30℃에서 10시간을 가하여야 다목적 액츄에이터의 출력신호 이상이 발생하여 내구성 시험이 종료되고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험으로 100℃에서 1시간을 가하여야 다목적 액츄에이터의 출력신호 이상이 발생하여 내구성 시험이 종료된다고 가정한다면, 30℃에서 100℃로 가속시험을 하는 경우,
가속계수 = 10시간 / 1시간 = 10 이 되는 것이다.
본 발명자는 온도를 달리한 다수의 내구성 시험을 통하여, 통계적으로 신뢰할 수 있는 표 2와 같은 가속계수 데이터를 도출하였다.
표준화된 내구성 시험 온도란, 가속계수를 적용하지 않은 ES(Ethiopian Standards) 시험 규격에 따른 작동 내구 시험에서의 시험챔버 내부의 온도를 의미한다. 가속시험 내구성 시험 온도란, ES 시험 규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험에서의 온도를, 가속수명 시험시의 온도로 변환한 시험챔버 내부의 온도를 의미한다.
본 발명에서는 이러한 가속수명 시험법에서의 내구성 시험온도를 적용하여 온도 제어부에 입력하여 가속 내구성 시험을 수행한다.
즉, 가속계수가 적용된 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 소요시간이, ES 시험 규격 등과 같은 표준화된 내구성 시험시의 소요시간보다 짧은 경우에는 가속계수 값은 1보다 큰 값이 된다. 반대로, 가속계수가 적용된 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 소요시간이, ES 시험 규격 등과 같은 표준화된 내구성 시험시의 소요시간보다 긴 경우에는 가속계수 값은 1보다 작은 값이 된다.
도 2의 표를 참조하면, ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험 온도가 90℃일 때, 시험 챔버 내부의 온도를 90℃로 하여 내구성 시험을 진행하면 온도가 동일하기 때문에 가속계수가 1.00 임을 알 수 있다.
또한, ES 시험 규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험 온도가 90℃일 때, 가속수명 시험법을 적용하여 이를 가속하여 시험하기 위해, 시험 챔버 내부의 온도를 100℃로 하여 내구성 시험을 진행하면 가속계수가 1.67로 증가함을 알 수 있다. 가속계수의 증가는, 90℃에서의 내구성 시험에 소요되는 시간보다 100℃에서의 내구성 시험에 소요되는 시간이 더 짧음을 의미한다. 따라서 90℃로 시험할 때보다 100℃로 시험할 때가 시험시간이 1.67배 단축됨을 나타낸다.
또한, ES 시험 규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험 온도가 90℃일 때, 가속수명 시험법을 적용하여 이를 가속하여 시험하기 위해, 시험 챔버 내부의 온도를 110℃로 하여 내구성 시험을 진행하면 가속계수가 2.71로 증가함을 알 수 있다. 가속계수의 증가는, 90℃에서의 내구성 시험에 소요되는 시간보다 110℃에서의 내구성 시험에 소요되는 시간이 더 짧음을 의미한다. 따라서 90℃로 시험할 때보다 110℃로 시험할 때가 시험시간이 2.71배 단축됨을 나타낸다.
이와 같이 도 2의 표를 해석하면, ES 시험 규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험 온도가 90℃일 때보다, 가속수명 시험법을 적용하여 온도를 100℃까지 증가시키면 시험시간이 단축되어 가속계수가 커짐을 알 수 있다. 또한, 가속수명 시험법을 적용하여 온도를 110℃까지 증가시키면, 100℃일 때보다 시험시간이 더욱 단축되어 가속계수가 더욱 커짐을 알 수 있고, 가속수명 시험법을 적용하여 온도를 140℃까지 증가시키면, 100℃, 110℃, 120℃ 및 130℃일 때보다 시험시간이 더욱 단축되어 가속계수가 더욱 커짐을 알 수 있다. 즉, 시험온도가 올라갈수록 가속이 빨라지고 그에 따라 가속계수가 증가한다. 따라서 시험시간은 단축된다.
도 2의 표에 없는 온도의 가속계수는 경계값을 보간하여 계산할 수 있다. 예를 들면, 90℃인 경우 가속계수가 1.00이고, 100℃인 경우 가속계수가 1.67이라면, 95℃인 경우의 가속계수는
95℃인 경우 가속계수 = (1.00 + 1.67) / 2 = 1.335 로 구할 수 있다.
이와 같은 방법으로, 도 2의 표의 온도에 따른 가속계수 값을 그래프로 도시하면 도 3의 그래프와 같다.
도 4는 종래 ES 시험규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험의 시간-온도 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 가속수명 시험법에서의 온도에 따른 시간-온도 그래프이다.
도 4의 ES 시험규격에 따른 표준화된 온도에서의 내구성 시험에 따르면, 20℃에서 2시간, 80℃에서 6시간, 100℃에서 2시간, 130℃에서 1시간, 120℃에서 2시간, 80℃에서 3시간, -30℃에서 2시간동안 내구성시험을 진행하는 한 사이클의 온도 프로파일에 따라 수십 회의 사이클의 시험 결과 총 35일의 기간을 소요하여 내구성 시험을 진행한다. 이를 가속수명 시험법에서의 내구성 시험과정으로 변환하는 과정은 하기의 표 1 내지 표 3의 과정을 거친다.
표 1은, 통계적으로 신뢰성이 있는 다수의 실험을 통해 도출된 가속계수 데이터의 수치범위이다. 구체적으로는 ES 시험규격 등과 같은 내구성 시험에서의 표준화된 온도가 각각 20℃, 80℃, 100℃, 120℃, 130℃인 경우에 소요되는 시험시간과, 가속수명 시험법에 따른 온도가 130℃인 경우에 소요되는 시험시간을 비교하여 각각의 가속계수를 도출한 것이다. 이에 따르면, 내구성 시험에서의 표준화된 온도와 가속수명 시험법에 따른 온도의 차이가 커질수록 가속계수 값이 점점 커지는 것으로 나타난다. 즉 가속수명 시험법에 따른 온도와 표준화된 온도의 차이가 커질수록 가속계수는 커지고, 시험 소요 시간은 단축됨을 알 수 있다.
표준화된 내구성 시험에 따른 온도(℃) 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도(℃) 가속계수
20 130 637.9989 이상
872.6239 이하
80 130 11.40575 이상
12.86976 이하
100 130 3.976237 이상
4.26637 이하
120 130 1.543082 이상
3.29093 이하
130 130 1.000000
표 2는, 표 1의 가속계수의 수치범위 내에서 가속계수를 특정한 것이다. 이하 표 2의 가속계수를 근거로 에 근거하여 일 실시예를 특정한 것이다. 이하에서 표 2를 근거로 시험 소요 시간을 변환한 것은 일 실시예에 불과하며, 표 1에서 한정한 가속계수의 수치범위는 모두 본 발명의 권리범위에 속하여야 할 것이다. 이하 표 2를 근거로 하여 시험 소요시간을 도출한다.
표준화된 내구성 시험에 따른 온도(℃) 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도(℃) 가속계수
20 130 637.9989
80 130 11.40575
100 130 3.976237
120 130 1.543082
130 130 1.000000
표 3은, 표 2에 근거하여 ES 시험 규격의 시간-온도 프로파일을 가속 시험으로 변환하기 위해 각각의 표준온도에 따른 시험 소요시간을, 가속시험온도인 130℃에서 시험한 가속 계수 값을 적용하여 가속시간으로 변경한 것이다. 이에 따르면, 표준온도가 낮을수록 시험 소요 시간 단축률이 더 높아짐을 알 수 있다.
표준화된 내구성 시험에 따른 온도(℃) 표준 온도에서의 시험 소요 시간(시간) 130℃에서의 시험 소요 시간(시간)
20 2 0.003
80 9 0.789
100 2 0.502
120 2 1.296
130 1 1.000
합계 16 3.59
도 4에 도시된 ES 시험규격에 따른 표준화된 온도에서의 내구성 시험과정을, 표 2와 같이 가속계수 데이터를 이용하면, 표 3에서와 같이 단축된 가속시간이 계산된다. 즉, 20℃의 시험챔버에서 2시간 동안의 시험과정을 가속수명 시험법에 따라 130℃의 시험챔버에서 0.003시간의 시험과정으로 단축할 수 있고, 80℃의 시험챔버에서 9시간 동안의 시험과정을 가속수명 시험법에 따라 130℃의 시험챔버에서 0.789시간의 시험과정으로 단축할 수 있고, 100℃의 시험챔버에서 2시간 동안의 시험과정을 가속수명 시험법에 따라 130℃의 시험챔버에서 0.502시간의 시험과정으로 단축할 수 있고, 120℃의 시험챔버에서 2시간 동안의 시험과정을 가속수명 시험법에 따라 130℃의 시험챔버에서 1.296시간의 시험과정으로 단축할 수 있고, 130℃의 시험챔버에서 1시간 동안의 시험과정을 가속수명 시험법에 따라 130℃의 시험챔버에서 1시간의 시험과정으로 유지하는 온도 프로파일에 따라 내구성시험을 진행하여 여러 사이클을 수행한 결과 총 8일의 기간을 소요하여 내구성 시험을 진행한다.
즉 결과적으로 ES 시험규격에 따른 표준화된 온도에서의 내구성 시험과정은 총 35일의 기간이 소요되고, 이를 가속수명 시험법에 따라 상기와 같이 변환한 결과, 총 8일의 기간이 소요되어 77% 가량의 기간을 단축할 수 있다.
따라서 기존의 ES 시험규격에 따른 표준화된 온도에서의 내구성 시험과정의 틀은 유지하되, 온도만을 가속수명 시험법에 따라 변환하여 내구성 시험의 소요기간을 단축할 수 있는 효과가 발생된다.
가속계수를 적용하여 변환된 온도, 상기 예에서의 130℃는 시험의 목적에 따라 임의로 설정이 가능하다. 다만, 110℃~130℃ 범위를 가질 때, 시험의 신뢰성을 떨어뜨리지 않고 시험시간을 상당히 단축시킬 수 있다. 또한, 특정 온도 범위에서의 특성이 중요한 경우에는, 그 범위에 대해서는 가속계수를 적용하지 않을 수도 있다.
이하 도 1 내지 도 5, 표 1 내지 표 3을 참조하여, 본 발명에 따른 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치를 통한 시험 과정의 일 실시예를 설명한다.
먼저, 도 4에 나타난 종래의 ES 시험 규격 등과 같은 표준화된 온도에서의 내구성 시험 시간에 표 2에서 나타낸 가속계수를 적용하여 표 3에서와 같이 가속수명 시험법에 따른 온도 프로파일로 변환한다. 이를 그래프화 하면 도 5와 같은 그래프가 도시되고, 이와 같은 시간에 따른 온도 프로파일에 따라 시험을 진행한다.
시험챔버 내부에 다목적 액츄에이터를 연결하고, 시뮬레이터를 통하여 다목적 액츄에이터에 전원을 공급하여 작동시킨다. 이 때, 부하인가부로 다목적 액츄에이터에 부하를 인가하여, 다목적 액츄에이터의 수명을 측정하기 위하여 실제 다목적 액츄에이터가 사용되는 환경과 유사한 환경을 제공한다.
또한, 상기 검토한 가속 시험 시간에 따른 온도 프로파일을 온도 제어부에 입력하고, 이를 시험챔버 제어부가 인식하여 시험챔버 내부의 온도센서를 제어함으로써 시험챔버 내부의 온도를, 가속계수에 의하여 변환한 시간에 따른 온도 프로파일인 도 5의 가속 시험 시간에 따른 온도 프로파일과 같이 제어한다. 이와 같은 과정을 거치면, 종래의 ES 시험 규격의 내구성 시험보다 고온에서 내구성을 시험함으로써 시험 소요 시간이 단축되고, 단축된 시간은 가속계수를 대입함으로써 정확하게 계산하여 시험을 진행할 수 있는 효과가 발휘된다.
출력신호 모니터링부는 시험챔버 내부의 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하여 사이클수를 계산한다. 출력신호 모니터링부는, 내구성 시험의 시간이 경과함에 따라 시험챔버 내부의 다목적 액츄에이터의 모터의 왕복 사이클 운동에 고장이 발생하는 경우를 모니터링한다. 즉, 출력신호 모니터링부가 다목적 액츄에이터의 센서가 출력한 출력신호의 이상을 감지하는 경우, 출력신호 모니터링부는 시뮬레이터에 전원 공급을 중지하는 신호를 보내어 사이클이 정지하고, 출력신호 이상시 정지시까지 누적된 다목적 액츄에이터의 사이클 수를 계산하여 다목적 액츄에이터의 수명을 측정한다.
본 발명의 상기와 같은 구성을 통하여, 자동차 부품의 내구성 시험에 소요되는 시험 시간의 단축을 통하여 자동차 산업에 필요한 각종 복잡한 부품의 개발기간을 단축하고, 가속수명 시험법을 통하여 제품의 내구성 시험에 드는 시험비용을 절감할 수 있다.
상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 내구성 시험 대상인 다목적 액츄에이터가 내부에 배치되는 시험챔버;
    상기 다목적 액츄에이터에 전원을 공급하고 작동을 제어하는 시뮬레이터;
    상기 시험챔버에 연결되어 상기 다목적 액츄에이터에 부하를 인가하는 부하인가부;
    상기 시험챔버의 온도를 제어하는 시험챔버 제어부; 및
    상기 시험챔버 내의 상기 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하는 출력신호 모니터링부를 포함하고,
    상기 시험챔버 제어부에 연결되고, 가속된 시간에 따른 온도 프로파일이 입력되는 온도 제어부를 더 포함하고,
    상기 시험챔버 제어부는 상기 가속된 시간에 따른 온도 프로파일에 따라 상기 시험챔버의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 프로파일은,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도 프로파일이 가속계수에 의하여 변환된 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가속계수는 표준화된 내구성 시험에 따른 온도와 가속수명 시험법에서의 내구성 시험에 따른 온도에 의해 결정되고,
    상기 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도에서 내구성 시험시 소요시간과, 상기 표준화된 내구성 시험의 시간에 따른 온도에서 내구성 시험시 소요시간의 비인 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 20℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 637.9989 이상 872.6239 이하이고,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 80℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 11.40575 이상 12.86976 이하이고,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 100℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 3.976237 이상 4.26637 이하이고,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 120℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 1.543082 이상 3.29093 이하이고,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 130℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 1.000000인 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 시험챔버에는 열저항부가 설치되고,
    상기 열저항부는 열저항 소자로 구성되고 시험챔버 제어부에 의해 제어되어, 상기 시험챔버 내부의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력신호 모니터링부는 상기 시험챔버 내부의 상기 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하여 사이클수를 측정하며,
    상기 출력신호 이상시 정지시까지 누적된 상기 다목적 액츄에이터의 사이클 수를 계산하는 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 출력신호 모니터링부의 출력신호 이상시, 상기 출력신호 모니터링부는 상기 시뮬레이터에 전원 공급을 중지하는 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험장치.
  9. 다목적 액츄에이터의 내구성을 시험하는 방법에 있어서,
    내구성 시험 대상인 상기 다목적 액츄에이터를 시험챔버 내부에 배치하는 단계;
    시뮬레이터를 통하여 상기 다목적 액츄에이터에 전원을 공급하고 작동을 제어하는 단계;
    부하인가부를 통하여 상기 다목적 액츄에이터에 부하를 인가하는 단계;
    시험챔버 제어부를 통하여 상기 시험챔버의 온도를 제어하는 단계; 및
    출력신호 모니터링부를 통하여 상기 시험챔버 내의 상기 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 시험챔버 제어부를 통하여 상기 시험챔버의 온도를 제어하는 단계는,
    온도 제어부를 통하여 시간에 따른 온도 프로파일이 입력되는 과정; 및
    상기 온도 프로파일에 따라 상기 시험챔버 제어부가 상기 시험챔버의 온도를 제어하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 온도 프로파일은,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도 프로파일이 가속계수에 의하여 변환된 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 가속계수는 표준화된 내구성 시험에 따른 온도와 가속수명 시험법에서의 내구성 시험에 따른 온도에 의해 결정되고,
    상기 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도에서 내구성 시험시 소요시간과, 상기 표준화된 내구성 시험에 따른 온도에서 내구성 시험시 소요시간의 비인 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 20℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 637.9989 이상 872.6239 이하이고,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 80℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 11.40575 이상 12.86976 이하이고,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 100℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 3.976237 이상 4.26637 이하이고,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 120℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 1.543082 이상 3.29093 이하이고,
    표준화된 내구성 시험에 따른 온도가 130℃이고, 가속수명 시험법에서의 내구성 시험 온도가 130℃일 때, 가속계수는 1.000000인 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 출력신호 모니터링부는 상기 시험챔버 내부의 상기 다목적 액츄에이터의 출력신호를 모니터링하여 사이클수를 측정하며,
    상기 출력신호 이상시 정지시까지 누적된 상기 다목적 액츄에이터의 사이클 수를 계산하는 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 출력신호 모니터링부의 출력신호 이상시, 상기 출력신호 모니터링부는 상기 시뮬레이터에 전원 공급을 중지하는 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 다목적 액츄에이터의 작동내구시험 시간 단축을 위한 가속수명 시험방법.
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