KR101724329B1 - 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속적인 하중을 발생시키는 유압 발생부를 포함하고, 상기 유압 발생부는 유체를 수용할 수 있고, 일 측으로 연장되게 형성되는 유압 실린더; 상기 유압 실린더의 내부에 위치하여 서로 구분되는 공간을 형성하는 유압 피스톤; 및 상기 각 공간부에 압력을 제공하여 연속적인 하중을 발생시키는 압력인가부를 구비하며, 상기 압력인가부에 의해 작동기에 인가된 연속적인 하중과 상기 작동기에 의해 발생된 변위를 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치에 관한 것이다.

Description

작동기의 백래시 및 강성 측정 장치{BACKLASH AND STIFFNESS MEASURING APPARATUS IN AN ACTUATOR}
본 발명은 작동기의 백래시와 강성을 측정하는 장치에 관한 것이다.
전기식 작동기(actuator)는 고속으로 회전하는 전동기에 기어, 볼나사 및 링크 등의 감속기구를 이용하여 큰 구동력을 발생시키는 장치이다. 전기식 작동기(actuator)에 있어서, 기어 간 또는 체결 요소 간의 유격으로 인해서 유발되는 백래시(backlash) 및 기계적 강성(stiffness)은 정밀한 위치 제어를 요구하는 시스템의 정확도 및 응답 성능에 중요한 영향을 미치게 된다.
종래에는 전동기 축을 고정하고 무게 추, 토크 렌치 등을 사용하여 일정한 외력을 가한 상태에서 작동기의 변위를 계측하여 작동기의 기계적 강성 및 백래시를 측정하였다. 이러한 측정 방법은 이산화된 하중-변위 데이터를 후처리하여 백래시 및 강성을 산출하는 것으로써 정확한 데이터를 얻기 위해서는 많은 계측데이터가 필요하므로 측정 및 후처리 과정에 많은 시간이 소요된다. 이에, 이미 작동기에 인가되는 하중과 변위를 연속적으로 계측하고 계측된 데이터를 자동으로 후처리하여 작동기의 백래시와 기계적 강성을 측정할 수 있는 장치가 개시되어 있으나, 이러한 종래의 측정 장치는 장치 내부에 다수의 링크와 기어 등이 포함되어 측정 장치 자체에서 기어 간 또는 체결 요소 간의 유격으로 인해 유발되는 백래시가 발생하여 측정 오차를 유발하는 한계를 가진다.
본 발명은 측정 장치 자체의 백래시를 최소화하고, 작동기의 백래시 및 강성 을 보다 정확하게 측정하기 위한 장치를 제안하기 위한 것이다.
본 발명은 작동기에 인가되는 하중을 연속적으로 변화시켜 작동기의 변위와 하중의 관계를 나타내고, 작동기의 백래시와 강성을 추출하는 장치를 제안하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치는, 연속적인 하중을 발생시키는 유압 발생부를 포함하고, 상기 유압 발생부는 유체를 수용할 수 있고, 일 측으로 연장되게 형성되는 유압 실린더; 상기 유압 실린더의 내부에 위치하여 서로 구분되는 공간을 형성하는 유압 피스톤; 및 상기 각 공간에 압력을 제공하여 연속적인 하중을 발생시키는 압력인가부를 구비하며, 상기 압력인가부에 의해 작동기에 인가된 연속적인 하중과 상기 작동기에 의해 발생된 변위를 측정하는 측정부를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 유압 피스톤은 상기 유압 실린더의 축을 따라 이동하여 상기 압력인가부에서 발생한 하중을 상기 작동기에 전달한다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 압력인가부는 상기 구분된 공간에 위치되고, 압력 인가시 상기 작동기에 압축력을 제공하는 제1 압력인가부; 및 상기 공간부에 위치되고, 압력 인가시 상기 작동기에 인장력을 제공하는 제2 압력인가부를 포함한다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 측정부는, 상기 유압 발생부의 일 측과 연결되어 위치되고, 상기 전달된 하중에 의해 발생한 상기 작동기의 이동 변위를 측정하는 변위 감지부; 및 상기 작동기의 일 측과 연결되어 위치되고, 상기 작동기에 전달된 하중을 측정하는 로드셀을 포함한다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 측정된 하중과 변위 정보를 수신하여 상기 하중과 변위의 관계를 시각적으로 나타내고, 백래시와 강성을 추출하는 데이터 추출부를 더 포함한다.
이때, 상기 데이터 추출부는 상기 하중과 변위 관계의 순간 기울기가 기설정된 값 이상으로 변화하는 구간에서 상기 구간으로부터 상기 백래시를 추출할 수 있다.
또한, 상기 데이터 추출부는 상기 하중과 변위 관계의 기울기에 의해 상기 강성을 구할 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따르면, 상기 유압 피스톤의 일 측과 상기 작동기의 사이에 개재되어 상기 작동기에 하중이 전달되도록 하는 연결부를 더 포함한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치는 유압 발생부를 통해 하중을 인가하므로 종래 측정 장치의 문제점을 해소할 수 있다. 즉, 유압 발생부를 사용하여 측정 장치 자체의 백래시를 줄일 수 있으므로, 작동기의 백래시 측정시 오차를 현저히 줄일 수 있게 된다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 의하면, 작동기에 인가되는 하중을 연속적으로 변화시키면서 하중-변위 관계를 통해 백래시와 강성을 추출할 수 있다.
도 1은 본 발명인 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치을 나타내는 개념도.
도 2는 유압 발생부의 작동과정을 나타내는 개념도.
도 3은 본 발명의 제1 압력인가부에 압력이 인가될 때의 모습을 나타내는 개념도.
도 4는 본 발명의 제2 압력인가부에 압력이 인가될 때의 모습을 나타내는 개념도.
도 5는 작동기 대신 강체를 결합하여 측정 장치 자체의 백래시 및 강성을 구하는 모습을 나타내는 개념도.
도 6은 작동기의 백래시 및 강성을 측정하는 과정을 나타내는 도식도.
도 7은 작동기에 인가되는 하중에 따른 변위를 나타내는 그래프.
이하, 본 발명에 관련된 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치(100)에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명인 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치(100)를 나타내는 개념도이다. 본 발명을 통해 작동기(10)의 백래시 및 강성을 측정할 수 있게 된다.
작동기(actuator)란 기계 장치 구동부의 움직임을 구동시키는 장치를 의미한다. 서보 모터, 스탭 모터, 유압 모터, 유압 실린더(111), 공압 실린더 등이 작동기(10)의 예이다. 작동기(10)는 기어, 볼나사, 링크 등을 구성 요소로 포함하여 체결 요소 간의 유격이 존재하게 되는데, 이에 의해 발생하는 백래시는 정밀한 위치 제어를 요구하는 시스템의 정확도 및 응답 성능에 영향을 미치게 된다. 또한, 작동기(10)의 기계적 강성 역시 시스템의 정확도 및 응답 성능에 영향을 미친다.
백래시(backlash)는 한 쌍의 기어를 맞물렸을 때, 치면 사이에 생기는 틈새를 의미한다. 한 쌍의 기어를 매끄럽게 회전시키기 위해서는 적절한 백래시가 필요하다. 백래시가 작으면 치면 사이의 마찰이 커지고, 백래시가 너무 크면 기어의 맞물림이 어려워 기어가 파손되기 쉽다. 본 발명에서는 유압 장치를 이용하여 작동기(10)의 백래시 및 강성을 측정하게 되므로, 측정 장치 내부의 기어 또는 체결 요소들의 수를 최소화할 수 있다. 따라서, 측정 장치 자체의 백래시를 최소화하는 것이 가능하다.
재료가 탄성 변형할 때, 재료는 그 변형에 저항하는 성질을 가지는데, 그 변형에 저항하는 정도를 강성(stiffness)이라고 한다. 탄성체에 외력이 가해졌을 때의 변형은 힘이나 모멘트의 크기 외에 탄성체의 형상, 지지 방법, 재료의 탄성계수 등에 따라 달라지게 된다. 재료의 강성은 단위 변화량에 대한 외력의 값으로 나타낸다. 예를 들어, 인장력이 주어질 때, 신장은 외력에 비례한다. 이때, 단위 신장을 주는 외력을 신장 강성이라고 한다. 빔을 구부릴 때, 빔의 처짐 곡선의 곡률은 굽힘 모멘트 M에 비례하며, (탄성률(E)×2차 관성모멘트(I))에 반비례한다. 곡률은 굽힘 모멘트 M이 같아도 (E×I)가 작을수록 크다. 즉, (E×I)는 처짐 곡선에서 곡률의 크기를 나타내는 계수가 되고, 이를 굽힘 강성이라고 한다.
본 발명인 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치(100)는 작동기(10), 유압 발생부(110), 측정부(120), 데이터 추출부(미도시) 및 연결부(140)를 포함한다.
유압 발생부(110)는 연속적인 하중을 발생시키는 역할을 하는 것으로 유압 실린더(111), 유압 피스톤(112), 압력인가부(113, 114)를 포함한다. 유압 실린더(111)에 연결된 압력인가부(113, 114)를 통해 압력이 공급되면, 그에 따른 하중은 유압 피스톤(112)을 통해 작동기(10) 쪽으로 전달된다.
유압 실린더(111)는 내부에 유체(117)를 수용할 수 있는 공간을 가진다. 유압 실린더(111) 내부에 포함된 유체(117)에 압력이 인가되면, 유압 피스톤(112)은 작동기(10) 방향이나 그 반대 방향으로 이동하면서 연결부(140)를 통해 작동기(10)에 하중을 전달하게 된다. 여기서 연결부(140)는 제1 연결구(140a)이다. 유압 피스톤(112)이 작동기(10) 방향으로 이동되면서 작동기(10)에 전달하는 하중은 작동기(10)를 누르는 하중인 압축력이 될 것이고, 유압 피스톤(112)이 작동기(10)의 반대 방향으로 이동되면서 작동기(10)에 전달하는 하중은 작동기(10)를 당기는 인장력이 된다.
유압 실린더(111)는 일 측으로 연장된 원통형의 형상일 수 있다. 내부에는 유체(117)가 수용될 수 있는 공간을 구비하고, 내부에 수용된 유체(117)에 의해 유압 피스톤(112)이 유압 실린더(111)의 내주면을 따라 이동되어 작동기(10)에 하중을 전달하게 된다. 유압 실린더(111)의 양 단에는 유압 피스톤(112)이 외부로 돌출될 수 있도록 일 측이 개방되게 형성된다. 유압 피스톤(112)의 돌출된 부분은 유압피스톤 샤프트(112b)이며, 유압피스톤 샤프트(112b)는 이동되어 연결부(140)를 통해 작동기(10)에 하중을 전달하게 된다.
도 1 내지 도 6에 나타난 유압 실린더(111)의 형상은 하나의 예이고, 유압 실린더(111)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 그 재질은 통상적으로 금속으로 이루어지는 것이 일반적일 것이나, 여기에 한정되지는 않을 것이다.
유압 실린더(111) 내부에 포함되는 유체(117)는 압력인가부(113, 114)를 통해 받은 압력으로 유압 피스톤(112)을 이동시켜야 하므로, 유체(117)는 비압축성(incompressibie) 이어야 할 것이다. 통상적으로 오일(oil)이나 이를 혼합한 합성유가 사용되는 것이 일반적일 것이나, 여기에 한정되지는 않을 것이다.
유압 피스톤(112)은 유압 실린더(111)에 삽입되어 선형 운동이 가능하도록 결합된다. 유압 피스톤(112)은 유압 실린더(111)의 내부에 위치하여 유압 실린더(111)의 내부 공간을 구분하는 역할을 한다. 유압 피스톤(112)은 유압 피스톤 샤프트(112b)와 유압 피스톤 헤드(112a)로 구분된다.
유압 피스톤의 헤드(112a)는 유압 실린더(111)의 내주 면에 일부가 접하고 있는 구조를 가지며, 유압 실린더(111)의 단면에 대응하는 형상을 가질 것이다. 예를 들면, 유압 실린더(111)의 단면이 원형이라면, 유압 피스톤의 샤프트(112b)의 형상 또한 원형일 것이다.
유압 피스톤 샤프트(112b)는 압력에 의한 하중을 작동기(10) 쪽으로 전달하는 역할을 하는 것으로, 유압 피스톤 헤드(112a)의 중심을 지나면서 일 측으로 연장된 축의 형상을 가진다. 유압피스톤 샤프트(112b)의 단면은 원형이 일반적일 것이나, 기타 다른 형상일 수 있다.
유압 피스톤(112)의 재료는 금속으로 형성되는 것이 일반적지만, 그 재료가 한정되지는 않을 것이다.
도 1과 도 2를 통해 유압 발생부(110)를 살펴보면, 유압 발생부(110)에 포함된 압력인가부(113, 114)는 유압 피스톤(112)에 의해 구분된 각 공간에 결합되어, 유압 실린더(111) 내부에 압력을 제공하는 역할을 한다. 유압 피스톤 헤드(112a)에는 유압 피스톤 헤드(112a)와 유압 실린더(111) 사이로 유체(117)가 누설되지 않도록 억제하는 밀봉재(미도시)가 설치되어, 발생된 하중이 유압 피스톤(112)을 통해 작동기(10)에 전달되도록 한다. 밀봉재(미도시)에 의해 발생하는 마찰이 최소화되도록 유압 피스톤 헤드(112a)의 외경과 유압 실린더(111)의 내경의 치수를 정하는 것이 바람직할 것이다.
압력인가부(113, 114)는 제1 압력인가부(113)와 제2 압력인가부(114)로 구분된다. 각 압력인가부(113, 114)는 유압 실린더(111)에 압력을 제공하여 연속적인 하중을 작동기(10)에 전달하는 역할을 한다. 압력의 공급 과정을 도 2를 통해서 살펴보면, 핸드펌프(119)를 통해 유압 실린더(111) 내부로 유체(117)가 공급되고, 이를 통해서 유압 실린더(111) 내부에 압력이 증가하게 된다. 이때, 유체(117)는 밸브(118)를 통해서 조절이 가능하므로, 밸브(118)의 조정을 통해 압력을 변화시킬 수 있게 된다. 유체 배출구(115)는 인가된 압력을 감소시키는 역할을 하게 된다. 다만, 도 2에서 나타난 유압 발생부(110)의 압력 발생 도식도는 압력을 공급하는 하나의 장치의 예를 나타내는 것이다.
도 3은 제1 압력인가부(113)가 압력을 제공받아 작동기(10)로 압축력을 제공하는 모습을 나타낸다. 도 4는 제2 압력인가부(114)가 압력을 제공받아 작동기(10)로 하중을 제공하는 모습을 나타내고, 이 하중은 인장력이 된다. 압력인가부(113, 114)는 연결된 밸브(118)의 조절을 통해 압력을 공급받게 된다. 압력인가부(113, 114)에 의해 발생한 압력은 작동기(10)에 전달되는 하중을 형성하게 되고, 그 하중의 값은 수학식 1을 통해 구할 수 있다.
Figure 112015092431706-pat00001
여기서 F는 하중을 의미하고, P는 압력을 의미하며, A는 유압 실린더(111)의 내주면을 따라 이동하는 유압 피스톤(112)의 단면적을 의미한다. 즉, 하중은 인가한 유압의 압력 차이와 유압피스톤 내부 면적의 곱을 통해서 구할 수 있다.
제1 압력인가부(113)와 제2 압력인가부(114)에 제공되는 압력의 상호 관계에 의해 작동기(10)에 전달되는 하중이 정해지게 된다. 예를 들어, 제1 압력인가부(113)에 의해 제공되는 압력이 P1이고, 제2 압력인가부(114)에 의해 제공되는 압력이 P2 일때, 작동기(10)에 전달되는 하중은 하기의 수학식 2를 통해 구할 수 있다.
Figure 112015092431706-pat00002
Figure 112015092431706-pat00003
여기서, Fcompression은 압축력을 의미하고, Ftension은 인장력을 의미하며, A는 유압 실린더(111)의 내주면을 따라 이동하는 유압 피스톤(112)의 단면적을 의미한다.
압력인가부(113, 114)는 유압 실린더(111)와 결합되어 있으며, 유압 실린더(111)의 내부에 압력을 제공할 수 있는 구조를 가진다. 압력인가부(113, 114)의 형상에는 제한이 없으며, 압력은 수동으로 공급될 수도 있고, 전자식 장비를 통해 자동으로 공급될 수도 있다. 압력인가부(113, 114)의 압력 조절을 통해 작동기(10)에 전달되는 하중 값이 조절될 수 있으므로, 연속된 하중 값을 작동기(10)에 제공할 수 있게 된다.
즉, 유압 발생부(110)는 압력인가부(113, 114)가 제공하는 압력에 의해 발생한 하중을 유압 피스톤(112)을 통해 작동기(10)에 전달하는 역할을 한다.
측정부(120)는 압력인가부(113, 114)에 의해 작동기(10)에 인가된 연속적인 하중과 작동기(10)에 의해 발생된 변위를 측정하는 역할을 한다. 측정부(120)는 변위 감지부(121)와 로드셀(122)을 포함한다.
변위 감지부(121)는 유압 발생부(110)의 일 측과 연결되어 전달된 하중으로 발생된 작동기(10)의 이동 변위를 측정하는 역할을 한다. 즉, 변위 감지부(121)는 작동기(10)에 의해 생기는 이격을 측정하는 역할을 한다. 변위 감지부(121)의 변위 측정용 센서로는 선형 포텐쇼미터, LVDT 등이 가능하다.
로드셀(122)은 하중계나 하중센서라고도 한다. 하중을 측정하기 위한 변환기로 출력을 전기적 신호로 추출할 수 있다. 로드셀(122)은 하중(힘)에 의한 변위나 변형을 전기 신호로 출력 가능한 인덕턴스 변화, 용량 변화, 저항 변화 등으로 변환하여 하중을 측정하게 된다. 일반적으로 로드셀(122)은 소형화가 용이하다. 본 발명에서 하중의 측정은 로드셀(122)을 이용하여 구성하였으나, 유압 피스톤(112)의 압력 센서를 이용하여 하중의 측정도 가능하다.
데이터 추출부(미도시)는 측정된 하중과 변위 정보를 수신하여 하중과 변위의 관계를 시각적으로 나타내고, 백래시와 강성을 추출하는 역할을 한다. 유압 발생부(110)는 압력을 변화시켜 하중을 연속적으로 변화시킬 수 있고, 데이터 추출부(미도시)는 작동기(10)에 전달되는 하중과 변위와의 관계를 얻을 수 있다. 데이터 추출부(미도시)는 하중-변위의 관계를 그래프로 나타낼 수 있고, 하중-변위 선도를 실시간으로 출력할 수 있게 된다.
하중-변위 선도에서 선형 근사화된 직선의 기울기 K는 작동기(10)의 기계적 강성을 나타내고, 순간 기울기의 변화가 일정 기준값 이상으로 변하는 점 간의 거리는 작동기(10)의 백래시(δ)를 나타낸다. 백래시를 제외한 영역에 대해 선형화한 직선의 기울기는 기계적 강성의 보조 데이터로 활용된다.
백래시는 측정된 변위에 대한 하중 변화의 순간 기울기가 기설정된 값 이상으로 변화하는 구간인 비선형 구간의 변위 값을 통해 추출 가능하다. 작동기(10)에 하중을 제공하는 경우에 나타나는 작동기(10)에 의한 변위는 선형적으로 비례하는 관계가 있는데, 비선형 구간은 백래시에 의해 생기는 것으로 이를 판별하여 백래시의 추출이 가능하게 된다. 비선형 구간에서의 각 변위의 크기(δ)로 작동기(10)의 백래시를 측정할 수 있다. 여기서 기설정된 순간 기울기란, 임의로 설정되는 값으로 선형적인 특성을 가지는 기울기와 구분되는 값이다.
데이터 추출부(미도시)는 하중-변위 곡선의 기울기를 통해 강성을 추출할 수 있다. 작동기(10)의 기계적 강성은 작동기(10)에 제공되는 하중에 대한 작동기(10)의 변위 값을 통해 구할 수 있다. 작동기(10)의 기계적 강성은 작동기(10)를 장착한 조건에서 산출된 값과 작동기(10) 대신에 강체봉(20)을 장착한 조건에서 산출된 값의 차이를 통해서 구한다. 이는 작동기(10)를 제외한 시스템 자체의 강성을 배제시키기 위함이다. 도 5는 작동기(10) 대신에 강체봉(20)을 장착한 모습을 나타낸다.
즉, 작동기(10)의 기계적 강성은 하기의 수학식 3을 통해 구할 수 있다.
Figure 112015092431706-pat00004
여기서, Kact는 구하고자 하는 작동기(10)의 기계적 강성을 의미하고, Ksysytem는 측정을 통해 구한 작동기(10)의 기계적 강성을 의미하며, Kstructure는 강체봉(20)을 통해 구한 강성을 의미한다.
연결부(140)는 제1 연결구(140a)와 제2 연결구(140b)를 포함한다. 제1 연결구(140a)는 유압 피스톤(112)과 작동기(10) 사이에 개재되고, 유압 피스톤(112)으로부터 작동기(10)에 하중이 전달되도록 하는 역할을 한다. 제1 연결구(140a)는 유압 피스톤의 샤프트(112b)와 작동기의 피스톤(11)을 연결구 고정나사(141)를 통해서 연결한다. 제2 연결구(140b)는 작동기(10)와 로드셀(122) 사이에 위치하여 작동기(10)에 작용하는 하중을 전달하는 역할을 한다.
본 발명은 작동기의 백래시 및 강성을 측정하는 장치(100)를 나타내므로, 정확한 작동기(10)의 변위를 감지하기 위해 변위 감지부(121)의 일 측은 고정되어야 하고, 하중을 측정하는 로드셀(122)의 일 측 역시 고정되어야 한다. 또한, 유압 발생부(110)의 일 측도 고정되어야 한다. 이는 작동기 거치용 시험대를 통해서 동일한 효과를 얻을 수 있으나 여기에 제한되지 않을 것이다.
도 7은 작동기(10)의 백래시 및 강성을 측정하는 과정을 나타내는 도식도이다. 도 7을 참고하여 작동기(10)의 백래시 및 강성을 측정하는 과정을 살펴본다. 유압 발생부(110)에 의해 압력이 인가(S110)되면, 압력으로 인해서 하중이 발생(S120)한다. 하중이 작동기(10)에 전달되면, 전달된 하중은 로드셀(122)을 이용하여 측정되고(S130), 그 하중에 따라 작동기(10)에 의해 생긴 변위는 변위 감지부(121)를 통해서 측정(S140)된다. 데이터 추출부(도면 미도시)는 하중과 변위 정보를 수신하여, 하중-변위 곡선을 화면을 통해서 나타나게 된다(S210). 데이터 추출부(미도시)는 하중-변위 곡선을 통해서 비선형구간을 추출(S220)하여 백래시를 측정(S221)하게 된다. 또한, 선형구간을 추출(S230)하여, 변위에 따른 하중을 통해서 강성을 측정(S231)하게 된다. 데이터 추출부(미도시)는 구해진 하중과 백래시를 화면을 통해서 나타낸다.
도 8은 작동기(10)에 인가되는 하중에 따른 변위를 나타내는 그래프이다. 작동기(10)에 하중이 인가됨에 따라 측정된 변위로부터 하중-변위 관계를 나타낼 수 있다. 그래프를 통해 데이터 추출부(미도시)는 선형구간을 통해서 강성을, 비선형구간으로부터 백래시를 추출하여 화면을 통해 나타낸다.
이상에서 설명한 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법으로 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10: 작동기 20: 강체봉
100: 작동기의 백래시 및 강성 측정 시스템 110: 유압 발생부
111: 유압 실린더 112: 유압 피스톤
120: 측정부 121: 변위 감지부
122: 로드셀 130: 데이터 추출부
140: 연결부

Claims (8)

  1. 연속적인 하중을 발생시키는 유압 발생부를 포함하고,
    상기 유압 발생부는,
    유체를 수용할 수 있고, 일 측으로 연장되게 형성되는 유압 실린더;
    상기 유압 실린더의 내부에 위치하여 서로 구분되는 공간을 형성하는 유압 피스톤; 및
    상기 각 공간에 압력을 제공하여 연속적인 하중을 발생시키는 압력인가부를 구비하며,
    상기 압력인가부에 의해 작동기에 인가된 연속적인 하중과 상기 작동기에 의해 발생된 변위를 측정하는 측정부; 및
    상기 하중과 변위 정보를 수신하여, 상기 하중과 변위 관계의 기울기에 의해 상기 작동기의 강성을 구하는 데이터 추출부를 포함하며,
    상기 측정부는 상기 압력인가부에 의해 강체봉에 상기 하중이 인가되는 경우 발생되는 변위를 더 측정하고,
    상기 데이터 추출부는, 상기 작동기를 장착한 조건에서 상기 하중과 변위 관계의 기울기에 의해 산출된 값과, 상기 강체봉을 장착한 조건에서 상기 하중과 변위 관계의 기울기에 의해 산출된 값의 차이에 의해 상기 작동기의 강성을 구하는 것을 특징으로 하는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 피스톤은 상기 유압 실린더의 축을 따라 이동하여 상기 압력인가부에서 발생한 하중을 상기 작동기에 전달하는 것을 특징으로 하는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력인가부는,
    상기 구분된 공간 중 어느 하나에 위치되고, 압력 인가시 상기 작동기에 압축력을 제공하는 제1 압력인가부; 및
    상기 구분된 공간 중 다른 하나에 위치되고, 압력 인가시 상기 작동기에 인장력을 제공하는 제2 압력인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 유압 발생부의 일 측과 연결되어 위치되고, 상기 전달된 하중에 의해 발생한 상기 작동기의 이동 변위를 측정하는 변위 감지부; 및
    상기 작동기의 일 측과 연결되어 위치되고, 상기 작동기에 전달된 하중을 측정하는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 추출부는, 상기 하중과 변위의 관계를 시각적으로 나타내고, 백래시를 추출하는 것을 특징으로 하는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 추출부는,
    상기 하중과 변위 관계의 순간 기울기가 기설정된 값 이상으로 변화하는 구간에서 상기 구간으로부터 상기 백래시를 추출하는 것을 특징으로 하는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유압 피스톤의 일 측과 상기 작동기의 사이에 개재되어 상기 작동기에 하중이 전달되도록 하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작동기의 백래시 및 강성 측정 장치.
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