KR101526511B1 - 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그 - Google Patents

크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관의 밸브 시스템 구동용 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 제공한다. 본 발명에 따른 테스팅용 지그(10)는 프레임(12), 서포팅 컬럼(14) 및 고정 케이블(18)를 구비하여, 고정 케이블(18)로 크랭크 샤프트(1)를 잡아 프리-프리 경계 조건 상태로 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 보다 정확하고 신뢰성 있는 크랭크 샤프트의 고유 진동수를 측정하도록 한다.

Description

크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그{JIG FOR MODAL TESTING TO MEASURE THE NATURAL FREQUENCY OF THE CRANKSHAFT}
본 발명은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 내연기관의 밸브 시스템 구동용 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 개발시 바디와 달리 엔진 및 트랜스미션 등의 관련 부품들은 차량 구동에 가장 중요한 역할을 하는 부분이므로 개발된 이후에도 아이들 소음과 진동 및 배기성을 검증하는 많은 테스트를 거치게 된다. 즉 시험 제작한 엔진 및 트랜스미션의 관련 부품들은 우선 다양한 테스트를 통해 작동성 및 안정성과 그 외의 조건들이 얼마나 만족하게 되는지를 검증한 후에 적정성을 판단하여 양산을 하게 된다.
한편, 모달 테스트는 모드변수, 즉 고유진동수, 감쇠계수 및 모드 형상으로부터 전반적인 차량의 동적 특성을 파악하여 진동 문제에 대한 원인 및 대책 규명과 차량 설계시 전산 해석의 이론적 모델의 타당성을 확인해주기 위해 필요하다.
이와 같은 모달 테스트는 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 그 중 하나는 유한요소법을 이용한 해석법이 있고, 다른 하나는 실험을 통한 실험적 모드 해석법이다. 여기서, 실험적 모드 해석법은 대상물을 가진(excitation)하고 관심있는 지점의 응답을 측정하여 입출력 사이의 관계를 구함으로써, 시스템의 동적 특성을 규명하는데 활용되는 기법으로 실제 문제에 다양하게 응용되고 있다. 이것은 대상물에 적당한 입력을 주고 대상물의 충격 응답 함수나 주파수 응답 함수를 구하는 과정과 이 응답 함수들로부터 모드 매개변수(고유진동수, 감쇄계수, 모드 형상)을 구하고, 이 매개변수를 이용하여 시스템을 해석하게 되는 것이다.
이와 관련하여 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제0164836호 "모달 테스트 시험용 지그"는 사각 형상으로 측벽(111) 내측에 롤러(115)가 설치되어 있고, 바닥판 내면에는 다수개의 압축 스프링(114)이 설치되어 있으며, 바닥판(112) 밑면에 방진고무(113)를 가지는 베이스와; 바닥판(121)이 압축 스프링(114)에 탄지되고, 측벽(122)이 롤러(115)에 가이드되어질 수 있게 내측으로 설치되어지며, 측벽(122)에 다수개의 볼트공(123)을 가지는 가동프레임(120)과; 상단부에 시험대상물(200)이 안정되게 얹혀질 수 있도록 플레이트(131)를 가지고, 상기 가동 프레임(120)의 측벽(122)에 형성된 볼트공(123)에 나사결합되어서 길이조절되는 받침봉(130)으로 구성됨으로써, 시험대상물에 관계없이 안정되게 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 작업의 편의성을 도모하였고, 시험 데이터의 정확성을 확보할 수 있도록 하기 위한 기술을 제안하고 있다.
한편, 푸리에(Fourier) 분석이란 주기적인 파동을 여러 진동수에 다른 진폭의 사인파의 성분들로 나누는 것이다. 우리가 듣는 대부분의 소리는 복합음인데 푸리에 변환에 의하여 복합음을 단순음으로 분해하여, 어떤 주파수의 소리가 어느 정도의 강도로 존재하는지 그래프로 그리면, 그 소리의 성질을 쉽게 알 수 있다. 어떤 소리에 들어있는 여러 가지 진동수별 개별 소리들의 성분을 추출하여 이해하기 쉽게 그래프로 보여주는 것을 진동수 스펙트럼이라고 한다.
일반적으로, 내연기관의 밸브 시스템 구동용 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정을 위해서 사용된 실험장비는 주파수 분석기(FFT Analyzer; B&K Pulse사 등)와 충격 해머(Impact hammer; Endevco사 등), 그리고 가속도계(Accelerometer; B&K type 4523 B 001 등)이다. 이와 같은 실험장비를 사용한 크랭크 샤프트의 고유진동수의 측정은 충격 해머를 이용하여 크랭크 샤프트를 강제 가진하면, 가속도계가 응답신호를 받게 되고, 응답신호를 주파수 분석기로 보내어 분석하게 된다.
한편, 이러한 실험적 방법으로 내연기관의 밸브 시스템 구동용 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위해서는 크랭크 샤프트가 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태에서 측정이 이루어져야 정확한 고유진동수를 측정할 수 있다.
그러나, 종래기술에 따른 지그는 크랭크 샤프트와 같이 복잡한 형상의 구조물을 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 잡아 줄 수 없어 많은 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 내연기관의 밸브 시스템 구동용 크랭크 샤프트를 잡아 줄 수 있도록 하는 새로운 형태의 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 내연기관의 밸브 시스템 구동용 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에 있어서, 프레임(12; frame)과; 상기 프레임(12)에 지지되어 지면으로부터 정해진 높이 이상으로 위치되는 서포팅 컬럼(14; supporting column) 및; 라인(line) 형태로 형성되어 상기 서포팅 컬럼(14)에 결합되고, 상기 크랭크 샤프트(1)가 상기 지면으로부터 이격된 위치에서 메달리도록 하는 고정 케이블(18)을 포함하여; 상기 고정 케이블(18)로 상기 크랭크 샤프트(1)를 잡아 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 상기 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정할 수 있도록 한다.
이와 같은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그는 상기 프레임(12)과 서포팅 컬럼(14) 사이에 상기 서포팅 컬럼(14)이 상기 프레임(12)에 대해 전후 및 좌우방향으로 이동가능하도록 하는 이송 유니트(16)를 더 구비할 수 있다.
이와 같은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에서 상기 고정 케이블(18)은 양단을 갖는 열린 라인의 형태로 이루어지고, 상기 고정 케이블(18)의 양단이 서로 결합됨으로써, 상기 고정 케이블(18)이 닫힌 라인의 형태로 상기 크랭크 샤프트(1)를 잡도록 할 수 있다.
이와 같은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그는 상기 고정 케이블(18)은 상기 서포팅 컬럼(14)과 분리가능한 라인으로 형성되고, 상기 서포팅 컬럼(14)에 걸침으로써 결합되어 상기 크랭크 샤프트(1)을 잡도록 할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 프레임(12; frame)과; 상기 프레임(12)에 지지되어 지면으로부터 정해진 높이 이상으로 위치되는 서포팅 컬럼(14; supporting column) 및; 상기 서포팅 컬럼(14)에 결합되고, 상기 크랭크 샤프트(1)가 상기 지면으로부터 이격된 위치에서 메달리도록 하는 고정 케이블(18)을 포함하되; 상기 프레임(12)은 상기 지면에 닿도록 설치되는 하측 프레임(20)과, 상기 하측 프레임(20)에 수직으로 결합되어 좌우방향으로 개구(21)가 형성되도록 하는 수직 프레임(22) 및, 상기 수직 프레임(22)에 지지되고, 상기 서포팅 컬럼(14)을 좌우방향에서 지지하는 상측 프레임(26)을 구비하여, 상기 서포팅 컬럼(14)이 상기 상측 프레임(26)에 의해 양단 지지보의 형태를 갖도록 하고, 상기 고정 케이블(18)로 상기 크랭크 샤프트(1)를 잡아 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 상기 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정할 수 있도록 한다.
이와 같은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그는 상기 상측 프레임(26)과 서포팅 컬럼(14) 사이에 상기 서포팅 컬럼(14)이 상기 상측 프레임(26)에 대해 전후 및 좌우방향으로 이동가능하도록 하는 이송 유니트(16)를 더 구비할 수 있다.
이와 같은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에서 상기 이송 유니트(16)는 상기 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)이 서로 마주보는 면에 길이방향으로 형성되어 서로 수직되도록 배치되는 한쌍의 가이딩 홈(40, 42) 및, 상기 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)을 통해 상기 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)에 분리가능하도록 결합되어 상기 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)을 고정하는 체결구를 구비할 수 있다.
이와 같은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에서 상기 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)은 길이 방향으로 슬롯이 형성되어 상기 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)을 이루는 동일한 형태의 프로파일(profile)이 사용될 수 있다.
이와 같은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에서 상기 고정 케이블(18)은 양단을 갖는 열린 라인의 형태로 이루어지고, 상기 고정 케이블(18)의 양단이 서로 결합됨으로써, 상기 고정 케이블(18)이 닫힌 라인의 형태로 상기 크랭크 샤프트(1)를 잡도록 할 수 있다.
이와 같은 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에서 상기 고정 케이블(18)은 상기 서포팅 컬럼(14)과 분리가능한 라인으로 형성되고, 상기 서포팅 컬럼(14)에 걸침으로써 결합되어 상기 크랭크 샤프트(1)을 잡도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에 따르면, 고정 케이블(18)로 크랭크 샤프트(1)를 잡아 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정할 수 있도록 함으로써, 보다 정확하고 신뢰성 있는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정할 수 있다. 특히, 종래 모달 테스팅 시험 시에는 경계 조건을 만족시키기 위하여 방진고무 또는 고무 튜브에 공기를 주입하고 그 위에서 시험을 수행하거나, 별도에 지그 장치를 대상물에 맞추어 제작하여 시험을 수행하였으나, 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그는 크랭크 샤프트(1)와 같이 복잡한 형상 또는 형상이 변화하여도 사용할 수 있으므로, 모달 테스팅 시험 시 정확한 고유진동수를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 시험 시간을 단축하고 실험 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 설명하기 위한 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에서 서포팅 컬럼을 고정시키기 위한 위치 고정 유니트를 설명하기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 개략적으로 제조한 형태를 보여주는 사시 사진 도면;
도 5는 도 4에서 보인 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그의 측면 사진 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)는 프레임(12; frame), 서포팅 컬럼(14; supporting column) 및 고정 케이블(18)를 구비하여, 고정 케이블(18)로 크랭크 샤프트(1)를 잡아 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 프레임(12)은 서포팅 컬럼(14), 크랭크 샤프트(1) 등 지그를 이루는 구성 뿐만아니라 실험시 하중을 가하는 측정 대상물을 안정적으로 지지하기 위한 틀로서, 본 발명의 바람직한 실시예에서 보인 예 뿐만아니라 일반적인 지그 또는 측정기의 프레임과 같이 다양한 구조와 형식이 적용될 수 있을 것이다.
서포팅 컬럼(14)은 프레임(12)에 지지되어 지면으로부터 정해진 높이 이상으로 위치된다. 이와 같은 서포팅 컬럼(14)은 길이 방향으로 고정 케이블(18)의 위치를 비교적 자유롭게 위치시킬 수 있도록 한다. 본 실시예에서 "길이 방향"은 크랭크 샤프트(1)의 축방향으로 평행한 방향을 지칭한다.
고정 케이블(18)은 라인(line) 형태로 형성되어 서포팅 컬럼(14)에 결합되고, 크랭크 샤프트(1)가 지면으로부터 이격된 위치에서 메달리도록 한다. 이와 같은 고정 케이블(18)은 크랭크 샤프트(1)의 하중을 견딜 수 있도록 하면서 굽힙 및 모양 설정이 자유로운 라인(line)의 형태로 형성되는 것으로, 실, 와이어, 체인, 합성수지사 등 다양한 소재가 적용될 수 있을 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)는 크랭크 샤프트의 임의의 지점에 가속도 센서(Accelerometer)를 부착하고, 충격 해머(Impact hammer)를 이용하여 크랭크 샤프트를 가진시킨다. 그리고, 이에 대한 응답신호는 가속도 센서로 측정하여 주파수 분석기(FFT Analyzer)를 이용하여 FFT 분석을 실시한다. 또한 FRF 분석을 동시에 진행하여 고유 진동수를 판별한다. 물론, 이와 같은 실험방법은 일반적으로 이루어지는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하는 방법과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)는 프레임(12)과 서포팅 컬럼(14) 사이에 이송 유니트(16)를 설치하여, 서포팅 컬럼(14)이 프레임(12)에 대해 전후 및 좌우방향으로 이동가능하도록 할 수 있을 것이다. 이와 같은 이송 유니트(16)는 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 구성하여 제조 및 운영의 편리함을 추구할 수 있을 것이지만, 모터, 실린더 등의 액추에이터를 적용하여 자동 이송이 가능하도록 할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)는 내연기관의 밸브 시스템 구동용 크랭크 샤프트(1)를 대상으로 하였으나, 크랭크 샤프트(1)와 같이 중심축이 일정하지 않아 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 측정 상태를 만들기 어려운 것을 측정 대상물로 적용할 수 있는 것이다. 예컨대, 통상 크랭크 샤프트(1)는 크랭크 아암(5)을 연결하는 크랭크 축(3)과 크랭크 핀(4)이 일치되는 중심축을 갖지 않게 되는데, 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)는 크랭크 샤프트(1)의 고정축(2)의 위치에 상관없이 크랭크 샤프트(1)가 평행한 상태를 유지하면서 지지되도록 할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 2 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 장치의 뼈대 역할을 하는 프레임(frame)의 구조, 제작 및 작용, 프로파일(profile) 관련 기술, 이 프로파일의 고정을 위한 구성, 모터·실린더 등의 액추에이터를 사용하여 이송을 자동으로 이루어지도록 하기 위한 관련 기술, 충격 해머를 사용하여 크랭크 샤프트에 강제 가진하기 위한 관련기술(수동 및 자동 포함), 가속도 센서를 통해 검출된 신호를 주파수 분석기를 통해 분석하여 데이터를 얻기 위한 관련 기술 등 통상 본 발명에 적용되는 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에서 서포팅 컬럼을 고정시키기 위한 위치 고정 유니트를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)는 하측 프레임(20), 수직 프레임(22) 및, 상측 프레임(26)을 갖는 프레임(12; frame)과, 서포팅 컬럼(14; supporting column) 및 고정 케이블(18)를 구비하여, 서포팅 컬럼(14)이 상측 프레임(26)에 의해 양단 지지보의 형태를 갖도록 하고, 고정 케이블(18)로 크랭크 샤프트(1)를 잡아 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 실시예에서 프레임(12)의 하측 프레임(20)은 지면에 닿도록 설치되고, 수직 프레임(22)은 하측 프레임(20)에 수직으로 결합되어 좌우방향으로 개구(21)가 형성되도록 하며, 상측 프레임(26)은 수직 프레임(22)에 지지되어 서포팅 컬럼(14)을 좌우방향에서 지지한다. 그리고, 상측 프레임(26)의 전후측에는 전후 프레임(24)이 결합되어 골격을 이루게 된다.
서포팅 컬럼(14)은 프레임(12)에 지지되어 지면으로부터 정해진 높이 이상으로 위치된다. 이와 같은 서포팅 컬럼(14)은 길이 방향으로 고정 케이블(18)의 위치를 비교적 자유롭게 위치시킬 수 있도록 한다.
본 실시예에서 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)은 길이 방향으로 슬롯이 형성되어 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)을 이루는 동일한 형태의 프로파일(profile)이 사용된다. 물론, 전술한 프레임(12)의 하측 프레임(20), 수직 프레임(22)도 프로파일(봉재)을 사용하여 조립을 편리하게 하도록 한다.
이와 같은 프로파일의 적용으로 본 실시예에서는 상측 프레임(26)과 서포팅 컬럼(14) 사이에 서포팅 컬럼(14)이 상측 프레임(26)에 대해 전후 및 좌우방향으로 이동가능하도록 하는 이송 유니트(16)의 구성을 편리하게 한다. 즉, 본 실시예에서 이송 유니트(16)는 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)과 체결구로 이루어진다. 여기서, 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)은 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)이 서로 마주보는 면에 길이방향으로 형성되어 서로 수직되도록 배치된다. 물론, 이와 같은 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)은 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)을 4면에 홈이 형성된 프로파일 각재를 적용함으로써 용이하게 이룰 수 있는 것이다. 그리고, 체결구는 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)을 통해 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)에 분리가능하도록 결합되어 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)을 고정한다. 본 실시예에서 가이딩 홈(40, 42)은 T형으로 형성되어 T머리볼트(44)를 사용할 수 있도록 한다. 그리고, 상측 프레임(26)의 가이딩 홈(42)의 바닥면에 일정한 간격으로 체결홀(48; 도 3 참조)을 형성하여 T머리볼트(44)의 나사부가 상측 프레임(26)의 바닥을 통해 하측으로 노출되도록 함으로써, 너트(46)로 고정시킬 수 있도록 한다.
이와 같은 이송 유니트(16)에 의해 본 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)는 서포팅 컬럼(14)의 프로파일 각재(30)를 전후좌우 이동시켜 그 위치를 조정할 수 있도록 한다. 이때, 본 실시예에서 서포팅 컬럼(14)의 전후방향의 이동은 너트(46)를 해제하여 T머리볼트(44)가 느슨하게 된 상태에서 상측 프레임(26)의 가이드 홈(42)을 따라 서포팅 컬럼(14)을 밀거나 당김으로써 후방향 또는 전방향으로 이동시킬 수 있고, 좌우측 방향은 너트(46)를 해제하여 T머리볼트(44)가 느슨하게 된 상태에서 좌우측 방향으로 서포팅 컬럼(14)을 당김으로써 가능하다. 여기서, 서포팅 컬럼(14)이 좌우측 방향으로 이동되도록 하는 구성은 고정 케이블(18)이 서포팅 컬럼(14)에 고정되는 경우에 유용한 경우로서, 본 실시예에서는 고정 케이블(18)이 서포팅 컬럼(14)과 별도로 구성되는 형태로서 서포팅 컬럼(14)의 좌우방향의 길이가 상측 프레임(26)의 거리와 동일하게 이루어지도록 하였으나, 전술한 경우와 같이 고정 케이블(18)이 고정형인 경우 서포팅 컬럼(14)의 좌우방향의 길이를 늘려 좌우방향의 이동이 가능하도록 할 수 있을 것이다.
고정 케이블(18)은 라인(line) 형태로 형성되어 서포팅 컬럼(14)에 결합되고, 크랭크 샤프트(1)가 지면으로부터 이격된 위치에서 메달리도록 한다. 이와 같은 고정 케이블(18)은 양단을 갖는 열린 라인의 형태로 이루어지고, 고정 케이블(18)의 양단이 서로 결합됨으로써, 고정 케이블(18)이 닫힌 라인의 형태로 크랭크 샤프트(1)를 잡도록 할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 고정 케이블(18)은 윗단이 상기 서포팅 컬럼(14)에 고정되는 구조를 갖고, 아랫단이 열린 상태로 형성될 수 있는 것이다. 특히, 본 실시예에서 고정 케이블(18)은 서포팅 컬럼(14)과 분리가능한 라인(50)으로 형성되고, 서포팅 컬럼(14)에 걸침으로써 결합되어 크랭크 샤프트(1)을 잡도록 구성하였다. 이와 같은 고정 케이블(18)은 크랭크 샤프트(1)의 지지 위치를 자유롭게 설정할 수 있는 장점을 갖는다.
한편, 고정 케이블(18)은 라인(50)의 열린 양단에 서로 결합되어 고정되는 고정구(52, 54)가 설치된다. 이와 같은 고정구(52, 54)는 버클 형식이나, 클립 형식 등 분리된 양측을 고정시키는 다양한 형식이 적용될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 개략적으로 제조한 형태를 보여주는 사시 사진 도면이고, 도 5는 도 4에서 보인 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그의 측면 사진 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)를 확인하기 위해 제작된 간이 형태는 도 2 및 도 3을 통해 제안한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그(10)에서 이송 유니트(16)의 체결부{T머리볼트(44)와 너트(46)}를 제외하여 구성한 것이다.
이와 같은 테스팅용 지그(10)는 프레임(12)의 하측 프레임(20), 수직 프레임(22), 상측 프레임(26) 및 서포팅 컬럼(14)을 모두 T홈이 형성된 프로파일을 적용함으로써, 상측 프레임(26) 및 서포팅 컬럼(14)에 형성시켜야 할 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)을 별도로 형성하지 않아 제조의 편의성을 높이고, 프레임(12)의 제작을 편리하도록 하였다. 예컨대, 이와 같은 프로파일 각재의 적용은 하측 프레임(20)과 수직 프레임(22), 수직 프레임(22)과 전후 프레임(24)의 고정시 모서리에 브라켓(60)을 덧대고, T머리볼트와 너트(46')를 적용하여 고정한다.
그리고, 이와 같은 프레임(12)의 구성은 크랭크 샤프트(1)의 길이 방향의 양측에 개구(21)가 형성되도록 하고, 전후측에 개구(25)가 형성되도록 하는데 용이하여, 크랭크 샤프트(1)의 길이가 길더라도 크랭크 샤프트(1)를 설치하거나 해제할 때 편리하다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : 크랭크 샤프트
10 : (크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한) 모달 테스팅용 지그
12 : 프레임(frame) 14 : 서포팅 컬럼(supporting column)
16 : 이송 유니트 18 : 고정 케이블
20 : 하측 프레임 21 : 개구
22 : 수직 프레임 26 : 상측 프레임
40, 42 : 가이딩 홈

Claims (10)

  1. 내연기관의 밸브 시스템 구동용 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그에 있어서,
    프레임(12; frame)과;
    상기 프레임(12)에 지지되어 지면으로부터 정해진 높이 이상으로 위치되는 서포팅 컬럼(14; supporting column) 및;
    라인(line) 형태로 형성되어 상기 서포팅 컬럼(14)에 결합되고, 상기 크랭크 샤프트(1)가 상기 지면으로부터 이격된 위치에서 메달리도록 하는 고정 케이블(18)을 포함하고;
    상기 프레임(12)과 서포팅 컬럼(14) 사이에 상기 서포팅 컬럼(14)이 상기 프레임(12)에 대해 전후 및 좌우방향으로 이동가능하도록 하는 이송 유니트(16)를 더 포함하여
    상기 고정 케이블(18)로 상기 크랭크 샤프트(1)를 잡아 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 상기 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 케이블(18)은 양단을 갖는 열린 라인의 형태로 이루어지고, 상기 고정 케이블(18)의 양단이 서로 결합됨으로써, 상기 고정 케이블(18)이 닫힌 라인의 형태로 상기 크랭크 샤프트(1)를 잡도록 하는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 케이블(18)은 상기 서포팅 컬럼(14)과 분리가능한 라인으로 형성되고, 상기 서포팅 컬럼(14)에 걸침으로써 결합되어 상기 크랭크 샤프트(1)을 잡도록 하는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그.
  4. 프레임(12; frame)과;
    상기 프레임(12)에 지지되어 지면으로부터 정해진 높이 이상으로 위치되는 서포팅 컬럼(14; supporting column) 및;
    상기 서포팅 컬럼(14)에 결합되고, 크랭크 샤프트(1)가 상기 지면으로부터 이격된 위치에서 메달리도록 하는 고정 케이블(18)을 포함하되;
    상기 프레임(12)은 상기 지면에 닿도록 설치되는 하측 프레임(20)과,
    상기 하측 프레임(20)에 수직으로 결합되어 좌우방향으로 개구(21)가 형성되도록 하는 수직 프레임(22) 및,
    상기 수직 프레임(22)에 지지되고, 상기 서포팅 컬럼(14)을 좌우방향에서 지지하는 상측 프레임(26)을 구비하여,
    상기 상측 프레임(26)과 서포팅 컬럼(14) 사이에 상기 서포팅 컬럼(14)이 상기 상측 프레임(26)에 대해 전후 및 좌우방향으로 이동가능하도록 하는 이송 유니트(16)를 더 포함하고
    상기 서포팅 컬럼(14)이 상기 상측 프레임(26)에 의해 양단 지지보의 형태를 갖도록 하고, 상기 고정 케이블(18)로 크랭크 샤프트(1)를 잡아 프리-프리(free-free) 경계 조건(boundary condition) 상태로 크랭크 샤프트(1)의 고유진동수를 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이송 유니트(16)는 상기 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)이 서로 마주보는 면에 길이방향으로 형성되어 서로 수직되도록 배치되는 한쌍의 가이딩 홈(40, 42) 및,
    상기 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)을 통해 상기 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)에 분리가능하도록 결합되어 상기 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)을 고정하는 체결구를 구비하는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 서포팅 컬럼(14)과 상측 프레임(26)은 길이 방향으로 슬롯이 형성되어 상기 한쌍의 가이딩 홈(40, 42)을 이루는 동일한 형태의 프로파일(profile)이 사용되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느한 항에 있어서,
    상기 고정 케이블(18)은 양단을 갖는 열린 라인의 형태로 이루어지고, 상기 고정 케이블(18)의 양단이 서로 결합됨으로써, 상기 고정 케이블(18)이 닫힌 라인의 형태로 상기 크랭크 샤프트(1)를 잡도록 하는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고정 케이블(18)은 상기 서포팅 컬럼(14)과 분리가능한 라인으로 형성되고, 상기 서포팅 컬럼(14)에 걸침으로써 결합되어 상기 크랭크 샤프트(1)을 잡도록 하는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 고유진동수를 측정하기 위한 모달 테스팅용 지그.
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