KR102032659B1 - 인양기 조립체 가속수명시험 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인양기 조립체 가속수명 시험장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 인양공간을 갖는 지지타워, 지지타워에 장착된 인양기 및 모터를 포함하는 인양기 조립체, 인양기와 연결된 인양기 케이블, 인양기 케이블에 연결되며, 모의중량물이 연결되기 위한 인양고리, 및 인양기 조립체를 제어하도록 마련되며, 인양기 조립체를 통해 모의중량물을 인양하며 가속수명 시험을 수행하기 위한 제어부를 포함하는 인양기 조립체 가속수명 시험 장치가 제공된다.

Description

인양기 조립체 가속수명시험 장치 및 방법{Accelerated life test apparatus and method for hoist assembly}

본 발명은 인양기 조립체 가속수명 시험 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 전투차량 인양기 조립체 가속수명 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.

전투차량 인양기조립체는 주로 사격장치와 연동하여 탄약을 인양하는 목적으로 차량에 탑재된다. 궤도차량의 경우 포탑에 주포가 장착되어 내부 탑승실 혹은 탄약실에 인양기가 탑재되어 있고, 중대형 탄약을 사용하는 전투차량의 경우 외부에서 탄약을 인양해야하기 때문에 차량 후방 측에 인양기가 탑재되어 있다.

인양기조립체는 케이블 혹은 유압시스템을 활용하여 운반물을 인양하기 때문에 주로 인양 시 연동시스템을 구성하는 하위부품 단위에서 문제가 발생하게 된다. 소형탄약의 경우 무게가 대체적으로 높지 않아 케이블에 의한 문제가 발생할 소지가 적으나, 작은 크기의 탄약을 여러 발 운반하여야하기 때문에 다소 복잡한 시스템 연동에 의해 탄약 위치 인식불가현상 등의 문제가 발생할 수 있다. 중형 혹은 대형탄약의 경우 무게가 소형급 대비 매우 커서 운용간 인양기 케이블이 끊어지거나 소음발생 등의 문제가 생길 수 있다.

종래의 인양기조립체 시험방법은 개발단계에서 검증을 거쳐 설계된 제품을 대상으로 하기 때문에 양산품의 인양성능을 확인하기 위한 방법으로서 일회성의 시험을 수행하게 된다. 그러나 일회성의 시험으로는 제품이 고장 날 때까지 수 없이 운용하는 실제 운용상황과 다르므로 개발 당시 고려하지 못하였던 잠재결함을 식별하거나 설계 및 개선사항을 검증하기에는 매우 어렵다.

따라서, 경우에 따라 개선품을 체계에 장착하여 장기간 시험운용한 뒤 규격충족여부를 확인하는 방법으로 개선 검증을 수행하는데, 이는 객관적인 검증이 아닌 실험적인 검증으로서 개선사항 반영 이후 운용간에 동일한 결함이 재발할 가능성이 높다.

특히, 설계 및 개선사항에 대한 검증은 상황에 따라 과다한 비용과 시간이 소요될 가능성이 크다. 이는 운반물에 외적 충격을 최대한 차단하기 위해 인양이 비교적 느리게 진행되는바 개선여부 확인을 위한 반복적인 실험과정에 인력투입과 시간투자가 지속적으로 요구되기 때문이다. 특히, 내구성 시험수행이 필요할 경우에는 필요에 따라 수백번 내지 수만번의 횟수로 운반물을 인양해야 하기 때문에 일반적인 시험보다 비용지출과 시간소요가 크게 요구된다.

본 발명은 인양기조립체의 부하에 따른 내구성을 확인하고 신뢰성을 평가하기 위한 가속수명 시험법을 고안하여, 인양기조립체의 설계 및 개선에 의한 성능을 객관적으로 확인하고 잠재결함을 식별할 수 있는, 전투차량 인양기 조립체 가속수명 시험 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 인양기양기조립체의 내구성/신뢰성시험에 과다하게 소요되는 시험비용과 시험시간을 단축 및 절감할 수 있는 전투차량 인양기 조립체 가속수명 시험 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 인양공간을 갖는 지지타워, 지지타워에 장착된 인양기 및 모터를 포함하는 인양기 조립체, 인양기와 연결된 인양기 케이블, 인양기 케이블에 연결되며, 모의중량물이 연결되기 위한 인양고리, 및 인양기 조립체를 제어하도록 마련되며, 인양기 조립체를 통해 모의중량물을 인양하며 가속수명 시험을 수행하기 위한 제어부를 포함하는 인양기 조립체 가속수명 시험 장치가 제공된다.

제어부는, 상기 모터의 연결축의 초기설정 토크값 대비 시험 후의 토크 변화량에 기초하여 가속수명 시험의 결과를 판정하도록 마련된다.

또한, 제어부는 모의중량물을 상승단계, 상승 후 정지단계, 하강단계 및, 하강 후 정지단계 순서의 1사이클로 인양하도록 마련될 수 있다. 즉, 제어부는, 인양기 조립체가 모의중량물을 상승단계, 상승 후 정지단계, 하강단계 및, 하강 후 정지단계 순서의 1사이클로 인양하도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부는, 인양 사이클 횟수를 기록하고, 각각의 사이클의 하강 후 정지단계에서 토크값 변화량을 복수 회 측정하여 평균값을 산출하도록 마련될 수 있다.

또한, 제어부는 하강 후 정지단계에서 토크값 변화량을 3 내지 5회 측정하도록 마련될 수 있다.

또한, 제어부는 모터 연결축의 초기설정 토크값 대비 토크 변화량이 +10% 이상 또는 - 10% 이하로 발생하였을 경우를 고장으로 판단하도록 마련될 수 있다.

또한, 제어부는 고장으로 판단함으로써, 가속수명 시험이 완료되면 신뢰성 도구를 활용하여 시험데이터에 적합한 열화량 관계식을 산출하고, 가속수명분포 모델을 추정하도록 마련될 수 있다.

또한, 제어부는 추정된 가속수명분포 모델을 시험데이터에 적용하여 가속수명에 대한 모수를 추정하고 신뢰도를 산출하도록 마련될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 인양기 조립체 가속수명시험 장치를 이용한, 인양기 조립체 가속수명 시험 방법으로서, 모의중량물을 상승단계, 상승 후 정지단계, 하강단계 및, 하강 후 정지단계 순서의 1사이클로 인양하는 제1 단계, 하강 후 정지단계에서 토크값 변화량을 복수 회 측정하여 평균값을 산출하는 제2 단계, 초기설정 토크값 대비 토크 변화량이 +10% 이상 또는 - 10% 이하로 발생하였을 경우를 고장으로 판단하는 제3 단계를 포함하는, 인양기 조립체 가속수명 시험 방법이 제공된다.

또한, 인양기 조립체 가속수명 시험 방법은 시험이 완료되면 신뢰성 도구를 활용하여 시험데이터에 적합한 열화량 관계식을 산출하고, 가속수명분포 모델을 추정하는 제4 단계를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 인양기 조립체 가속수명 시험 방법은 추정된 가속수명분포 모델을 시험데이터에 적용하여 가속수명에 대한 모수를 추정하고 신뢰도를 산출하는 제5 단계를 추가로 포함할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 인양기 조립체 가속수명 시험 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

인양기조립체의 설계 및 개선사항에 대한 객관적인 성능검증 및 잠재결함 식별할 수 있고, 인양기조립체의 내구성/신뢰성시험에 과다하게 소요되는 시험비용과 시험시간을 단축 및 절감할 수 있다.

도 1은 인양기 조립체 연동 시스템 구성도이다.
도 2 내지 도 3은 인양기 조립체 가속수명 시험 장치의 요부 구성을 나타내는 사진들이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 인양기 조립체 가속수명 시험 장치 및 방법, 특히, 전투차량 인양기 조립체 가속수명 시험 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

도 1은 인양기 조립체 연동 시스템(1) 구성도이다.

도 1을 참조하면, 중대형 탄약을 인양하는 인양기 조립체는 연동 시스템(1)으로 구성되어 있다. 연동 시스템(10)에서, 인양기(10)는 인양기모터(20)와 연결되며, 제어부(60, '인양기전기제어조립체'라고도 함)의 전기적 신호에 따라 인양기운반대를 차량외부로 빼낸 후 케이블(30)을 풀어 운용자가 인양고리를 탄약에 걸을 수 있도록 하고, 인양고리에 걸린 탄약을 인양기(10) 및 모터(20)를 통해 케이블(30)을 감아 올리는 방식으로 탄약을 인양한다.

도 1에서, 부호 10은 인양기를 나타내고, 부호 20은 인양기와 연결되며, 인양기로 구동력을 제공하는 모터('인양기 모터'라고도 함)을 나타내며, 부호 30은 인양기와 연결된 인양기 케이블을 나타내고, 부호 40은 케이블(30)이 감긴 풀리 지지대 조립체를 나타내며, 부호 50은 인양고리 및 인양고리와 연결된 풀리 조립체를 나타낸다. 인양기 케이블(30)은 상기 풀리 지지대 조립체 및 풀리 조립체를 매개로 인양기(10)와 연결된다.

또한, 인양기(10), 모터(20), 풀리 지지대 조립체(40), 제어부(60), 인양고리 및 풀리 조립체(50)는 인양기 운반대에 장착되어, 운반될 수 있다.

본 문서에서, 인양기 조립체안 용어는 인양기(10) 및 모터(20)를 포함하는 의미로 사용될 수도 있고 인양기(10), 모터(20), 케이블(30)을 포함하는 의미로 사용될 수도 있으며, 인양기(10), 모터(20), 케이블(30), 풀리 지지대 조립체(40), 및, 인양고리 및 풀리 조립체(50)를 포함하는 의미로 사용될 수도 있다.

도 2 내지 도 3은 인양기 조립체 가속수명 시험 장치의 요부 구성을 나타내는 사진들이다.

인양기 조립체 가속수명 시험 장치는 인양공간을 갖는 지지타워(100), 지지타워(100)에 장착된 인양기(10) 및 모터(20)를 포함하는 인양기 조립체 인양기(10)와 연결된 인양기 케이블(30), 인양기 케이블(30)에 연결되며, 모의중량물(110)이 연결되기 위한 인양고리 및 인양기 조립체를 제어하도록 마련되며, 인양기 조립체를 통해 모의중량물(110)을 인양하며 가속수명 시험을 수행하기 위한 제어부(60)를 포함한다.

본 발명은 인양케이블(30)을 이용하여 운반물(을 인양하는 용도의 인양기조립체에 대한 내구성능 가속수명 시험법을 제안하며, 본 문서에서 가속수명시험은 제품의 수명에 큰 영향을 미치는 변수를 선정하여 스트레스 수준을 정하고, 실 운용조건 보다 열악한 수준의 시험조건을 인가하여 시험 소요시간을 가속화한 시험의 형태를 의미한다.

본 발명에서 제안하는 가속수명 시험방법은 하기 단계 (1) ~ (3)을 포함한다.

(1) 인양기와 모터, 풀리(Pulley) 지지대조립체(40)를 지지타워(100) 상부에 체결하고, 인양기 케이블(30)을 연결한다.

(2) 지지타워(100) 하부에는 시험대상 인양기의 인양성능 확인에 적합한 하중의 시험용 모의중량물(110)을 놓고 풀리조립체와 인양고리(50)를 조립한다.

(3) 전원공급장치와 제어장치(60, '제어부'라고도 함)를 인양기조립체에 연결한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가속수명 시험방법은 실 운용조건에서 일시적으로 수행하는 장비 인양에 대하여, 모의중량물을 이용하여 연속, 반복적으로 인양을 수행함으로써 모의하중을 스트레스 수준으로 인가하여 장비 내구성능의 영향성을 확인한다. 각 시험조건에 따른 고장판단 기준은 모터 연결축의 초기설정 토크값 대비 시험 후의 토크 변화량을 측정하여 변화량이 특정값 이상 혹은 이하로 변화되었을 경우 고장으로 판단하여, 가속수명시험의 결과인자로 활용된다.

가속수명 시험 전 고려해야 할 사항은 하기 (1) ~ (3)과 같다.

(1) 가속수명시험의 스트레스 수준을 모의중량물의 하중으로 설정하여 인양 가능한 최대중량에 대해 50%, 75%, 100%로 변화시켜가면서, 중량변화에 따라 시험을 1차, 2차, 3차 등으로 나누어 수행한다. 이 때, 시료수는 각 차수당 최소 3개 이상으로 구성하고, 모의중량물 하중은 시험자의 판단에 따라 변화시킬 수 있다.

(2) 인양기 제어를 통해 모의중량물이 ‘상승단계’, ‘상승 후 정지단계’, ‘하강단계’, ‘하강 후 정지단계’ 과정을 전부 거쳤을 때를 1회(Cycle) 운용으로 판단하고, 시험 유지조건으로서 각 단계별 운용시간을 인양 성능에 맞추어 특정값(‘초’ 혹은 ‘분’ 혹은 그 이상의 단위)으로 설정한다. 단, ‘상승’ 단계와 ‘하강’ 단계에서의 운용시간은 인양기의 속도제어가 가능할 경우에 시험조건이 설정 가능하며, 속도제어가 불가할 경우 장비 특성에 따른다. 또한, ‘하강 후 정지단계’는 모의중량물이 완전히 지면/시험설비 하부에 닿지 않은 특정한 초기 시작위치로의 하강을 의미하고, 지면과의 높이 설정은 시험자 판단에 따른다.

(3) 각 차수(모의하중별)간 시험에서 특정 운용횟수(Cycle) 혹은 시간을 토크 측정주기로 설정하여, 주기적으로 토크값 변화량을 측정한다. 이 때, 토크값 변화량 측정은 ‘하강 후 정지단계’에서 내구시험 일시 중지 후 모의중량물을 지면/시험설비 하부에 닿도록 하여 전원부를 끄고 측정한다.

또한, 가속수명 시험방법은 하기 단계 (1) ~ (5)를 포함한다.

(1) 각 단계별 설정된 운용시간에 맞추어 제어장치를 이용하여 모의중량물을 ‘상승단계’, ‘상승 후 정지단계’, ‘하강단계’, ‘하강 후 정지단계’ 순서로 인양한다.

(2) 시험간 운용횟수(Cycle)을 기록하고, ‘하강 후 정지단계’에서 토크값 변화량을 총 3~5회 측정하여 평균값을 기록한다.

(3) 초기설정 토크값 대비 토크 변화량이 +10% 이상 혹은 - 10% 이하로 발생하였을 경우를 고장으로 판단하고, 다음 차수의 시험을 진행한다. 이 때, 토크 변화량에 대한 고장판단 기준치는 시험자의 판단에 따라 변화시킬 수 있다.

(4) 모든 차수의 시험이 완료되면 신뢰성 도구를 활용하여 시험데이터에 적합한 열화량 관계식을 찾고, 가속수명분포 모델을 추정한다.

(5) 추정한 가속수명분포 모델을 시험데이터에 적용하여 가속수명에 대한 모수를 추정하고 신뢰도를 산출한다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1: 인양기 조립체 시스템
10: 인양기
20: 모터
30: 인양기 케이블
40: 풀리 지지대 조립체
50: 인양고리 및 풀리 조립체
60: 제어부
100: 지지타워
110: 중량물

Claims (10)

1. 인양공간을 갖는 지지타워;
   지지타워에 장착된 인양기 및 모터를 포함하는 인양기 조립체;
   인양기와 연결된 인양기 케이블;
   인양기 케이블에 연결되며, 모의중량물이 연결되기 위한 인양고리; 및
   인양기 조립체를 제어하도록 마련되며, 인양기 조립체를 통해 모의중량물을 인양하며 가속수명 시험을 수행하기 위한 제어부를 포함하며,
   제어부는, 상기 모터의 연결축의 초기설정 토크값 대비 시험 후의 토크 변화량에 기초하여 가속수명 시험의 결과를 판정하며,
   제어부는 모의중량물을 상승단계, 상승 후 정지단계, 하강단계 및, 하강 후 정지단계 순서의 1사이클로 인양하도록 마련되고,
   제어부는, 사이클 횟수를 기록하고, 하강 후 정지단계에서 토크값 변화량을 복수 회 측정하여 평균값을 산출하며,
   제어부는 초기설정 토크값 대비 토크 변화량이 +10% 이상 또는 - 10% 이하로 발생하였을 경우를 고장으로 판단하는 인양기 조립체 가속수명시험 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하강 후 정지단계에서 하강은 모의중량물이 완전히 지면에 닿지 않은 특정한 초기 시작위치로의 하강인, 인양기 조립체 가속수명시험 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   제어부는 하강 후 정지단계에서 토크값 변화량을 3 내지 5회 측정하도록 마련된 인양기 조립체 가속수명시험 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 따른 인양기 조립체 가속수명시험 장치를 이용한, 인양기 조립체 가속수명 시험 방법으로서,
   모의중량물을 상승단계, 상승 후 정지단계, 하강단계 및, 하강 후 정지단계 순서의 1사이클로 인양하는 제1 단계;
   사이클 횟수를 기록하고, 하강 후 정지단계에서 토크값 변화량을 복수 회 측정하여 평균값을 산출하는 제2 단계;
   초기설정 토크값 대비 토크 변화량이 +10% 이상 또는 - 10% 이하로 발생하였을 경우를 고장으로 판단하는 제3 단계를 포함하는, 인양기 조립체 가속수명 시험 방법.
   
   
9. 삭제
10. 삭제

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