KR102266053B1 - 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최근 운전자의 안전에 직접적인 영향을 미치는 브레이크 모듈에서 저더 현상 및 스퀼노이즈 현상이 빈번하게 발생되어 이에 따른 전수 검사를 요구하는 실정이므로 DTV, RUN-OUT, 평행도, FRF 등의 관리 스펙에 대한 전수 검사가 가능한 브레이크 디스크의 신속하면서 정밀하게 측정이 가능한 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치에 관한 것이다.

Description

브레이크 디스크 에프알에프 측정장치{Brake Disc FRF Measuring Device}

본 발명은 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최근 운전자의 안전에 직접적인 영향을 미치는 브레이크 모듈에서 저더 현상 및 스퀼노이즈 현상이 빈번하게 발생되어 이에 따른 전수 검사를 요구하는 실정이므로 DTV, RUN-OUT, 평행도, FRF 등의 관리 스펙에 대한 전수 검사가 가능한 브레이크 디스크의 신속하면서 정밀하게 측정이 가능한 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치에 관한 것이다.

브레이크 디스크는 구동축 및 바퀴와 결합되어 같이 회전하며 브레이크 패드와의 마찰을 위한 제동면을 제공하는 부품으로, 운동에너지를 열에너지로 변환시켜 운동에너지를 소멸시키는 자동차 제동장치의 핵심 부품이다.

최근 운전자의 안전에 직접적인 영향을 미치는 브레이크 모듈에서 저더 현상 및 스퀼노이즈 현상이 빈번하게 발생되어 문제가 되고 있다.

현재 저더 현상 및 스퀼 노이즈 현상을 저감하기 위해 수요처에서 DTV 5㎛ 이하, Run Out 25㎛ 이하, FRF ±2%, 평행도 30㎛ 이하 등의 스펙을 만족하는 고품위 브레이크 디스크 생산을 요구하고 있으며, 브레이크 디스크의 신뢰성 확보를 위해 DTV, Run Out, FFT-저차수, FFT-고차수, FRF, 허브 평행도, 제동면 평행도, 평면도 스펙에 대한 전수 검사를 요구하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 최근 운전자의 안전과 직결되는 주요 부품인 브레이크 모듈에서 저더 현상 및 스퀼노이즈 현상이 빈번하게 발생이 문제시 되고 있는데, 저더 현장은 제동 시 발생하는 브레이크 모듈의 진동과 그 진동에 의한 소음이 발생하는 현상을 말하며, 브레이크 모듈 부품들의 정밀도, 브레이크 모듈 부품 간 조립도, 브레이크 디스크 및 브레이크 패드 소재, 제동 시 발생하는 열에 의한 열변형 등 브레이크 모듈 부품들의 복합적인 이유로 발생이 되고 있다.

이에 브레이크 모듈 제조업체들과 연구기관들은 침체된 자동차 부품 시장에서 경쟁력 확보를 위해 저더 현상 및 스퀼 노이즈 현상 발생 억제를 위한 연구에 사활을 걸고 있는 실정이다.

도 2의 경우, 수요처에서는 브레이크 모듈에서 발생하는 저더 현상 및 스퀼 노이즈 현상을 억제하고자 브레이크 디스크 포함, 모든 브레이크 모듈 부품들의 관리 스펙 규제를 강화하고 있다.

현재 수요처에서는 2016년 기준 브레이크 디스크 관리 스펙 30개에서 2017년 ~ 2018년 검토기간을 거친 후, 2019년까지 관리 스펙을 60개로 추가할 계획이며, 현재 2016년 기준 관리 스펙 30개에서 브레이크 디스크 제동면 윤곽도, 진직도, 표면조도 등의 관리 스펙 항목이 추가되었다.

Brake Disc 관리 스펙 중 주요 8개 항목은 도 2에 나타내었다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상향된 관리 스펙은 브레이크 디스크의 가공 시 선정되는 스펙이며, 현재 요구하는 강화된 관리 스펙에 대응이 힘들게 되는데, 이에 따라 생산 Tact Time, 생산 수율, 수요처에서 요구하는 단가 등의 브레이크 디스크 가격 경쟁력 확보 또한 어려울 것으로 판단된다.

따라서, 수요처가 요구하는 고품위 브레이크 디스크 가공기술 및 브레이크 디스크 생산성을 확보 할 수 있는 가공 기술 개발이 절실히 필요한 상황이다.

특히, 브레이크 디스크의 신뢰성 확보를 위해 수요처에서 기존 DTV, Run Out, FFT-저차수, FFT-고차수, FRF 5개 항목에서 허브 평행도, 제동면 팽형도, 평면도를 추가하여 총 8개 항목에 대해 전수 검사를 요구하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 기존 검사 공정은 선삭 공정 -> 연삭 공정 -> 웨이트 밸런스 공정이 끝난 브레이크 디스크를 수작업으로 별도의 각 항목별 측정 장비를 이용하여 일일이 검사를 해야 한다.

이러한 기존 검사 공정으로 수요처에서 요구하는 전수검사 스펙 항목들을 측정하기엔 많은 시간과 인력 소모가 크고, 정밀한 측정이 어려울 것으로 판단되므로 이에 수요처에서 요구하는 전수검사 스펙 항목들을 대응하기 위해서는 신속하고 정밀한 전수검사가 가능한 In-Line 측정 시스템 개발이 시급한 실정이다.

특히, 인라인 측정시스템 중 본 발명에서는 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치를 제안하게 되었다.

대한민국등록특허번호 제10-1549050호

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 DTV, RUN-OUT, 평행도, FRF 등의 관리 스펙 중 브레이크 디스크의 FRF를 신속하면서 정밀하게 측정이 가능한 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치를 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치는,

브레이크 디스크에 가진을 가하기 위한 브레이크디스크가진부(100)와,

상기 브레이크디스크가진부에 의한 결과값인 디스크의 고유주파수를 측정하기 위한 고유주파수측정부(200)와,

상기 브레이크디스크가진부(100)의 가변 주기와 스트로크를 설정하기 위한 주기및스트로크설정부(300)와,

브레이크 디스크 공진 신호를 측정하기 위한 가속도센서부(400)와,

상기 고유주파수측정부와 가속도센서부에 의해 측정된 신호를 획득하며, 사전에 정의된 브레이크 디스크의 고유 주파수 폭와 공진 신호를 비교하기 위한 기준값비교부(500)와,

상기 사전에 정의된 기준값과 측정값의 비교 결과, 기준값을 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시켜 이를 외부인터페이스로 출력시키는 이벤트출력부(600)를를 포함하여 구성됨으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명에 따른 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치는,

DTV, RUN-OUT, 평행도, FRF 등의 관리 스펙 중 브레이크 디스크의 FRF를 신속하면서 정밀하게 측정이 가능한 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치를 제공하게 된다.

부연 설명하자면, 브레이크 디스크의 가공 기술 최적화, Run-Out 측정, DTV 측정, 평행도 측정 등 In-Line화를 통해 관리 Spec에 대하여 전수검사를 진행하여 고품위의 브레이크 디스크 생산이 가능함으로써, 품질 향상을 제공하게 된다.

또한, 자동차 부품 산업의 경쟁력 확보가 가능함에 따라 고품위(제동면 DTV 5㎛, 허브 평행도 30㎛) 브레이크 디스크 생산 및 In-Line 측정기술 개발 관련 인력 충원으로 고용창출과 산업 발전에 큰 효과를 가져 올 것으로 판단되며, 자동차 부품 산업에서 브레이크 디스크의 가공 기술 개발을 통해 고효율의 생산성을 바탕으로 수요의 변화에 빠른 대응이 가능함에 따라 수익 창출 효과를 가져올 수 있게 된다.

이때, 브레이크 디스크의 FRF를 정밀하게 분석할 수 있는 시스템을 제공하게 된다.

도 1은 일반적인 저더 현상과 스퀼 노이즈 현상을 나타낸 예시도이다.
도 2는 브레이크 디스크 관리 스텍 강화표를 나타낸 예시도이다.
도 3은 현재 전수검사의 문제점을 나타낸 공정도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치의 전체 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치의 전체 블록도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치는,

브레이크 디스크에 가진을 가하기 위한 브레이크디스크가진부(100)와,

상기 브레이크디스크가진부에 의한 결과값인 디스크의 고유주파수를 측정하기 위한 고유주파수측정부(200)와,

상기 브레이크디스크가진부(100)의 가변 주기와 스트로크를 설정하기 위한 주기및스트로크설정부(300)와,

브레이크 디스크 공진 신호를 측정하기 위한 가속도센서부(400)와,

상기 고유주파수측정부와 가속도센서부에 의해 측정된 신호를 획득하며, 사전에 정의된 브레이크 디스크의 고유 주파수 폭와 공진 신호를 비교하기 위한 기준값비교부(500)와,

상기 사전에 정의된 기준값과 측정값의 비교 결과, 기준값을 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시켜 이를 외부인터페이스로 출력시키는 이벤트출력부(600)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 이벤트출력부(600)는,

고유주파수측정부에 의해 비교된 결과값을 획득하여 임계치를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키기 위한 FRF비교모듈;과

가속도센서부에 의해 측정된 신호와 공진 신호를 비교하여 임계치를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키기 위한 센서값비교모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치의 전체 개념도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치의 전체 블록도이다.

도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명인 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치는 크게, 브레이크디스크가진부(100)와, 고유주파수측정부(200)와, 주기및스트로크설정부(300)와, 가속도센서부(400)와, 기준값비교부(500)와, 이벤트출력부(600)를 포함하여 구성하게 된다.

구체적으로 설명하자면, 상기 브레이크디스크가진부(100)는 브레이크 디스크에 가진을 가하기 위한 기능을 수행하게 된다.

즉, 브레이크 디스크에 가진을 가하게 되면 디스크의 고유주파수, 즉, 고유주파수 폭을 측정할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 고유주파수측정부(200)는 브레이크디스크가진부에 의한 결과값인 디스크의 고유주파수를 측정하게 된다.

예를 들어, 고유진동수 측정을 위한 Impact Hammer Test 진행을 수행하게 되는데, 브레이크 디스크의 공진 회피 설계를 위해 고유진동수를 측정하여 진동을 분석하여야 한다.

상기 Impact Hammer를 이용하여 검사 대상에 가진을 주어 고유진동수를 측정하는 Test를 실시하고 반복 Test를 통해 검사 결과의 신뢰성을 확보할 수 있을 것이다.

이때, 가진 주기 설정을 위한 Auto Impact Hammer 및 Controller를 포함하여 구성할 수 있는데, Auto Impact Hammer 및 Controller는 브레이크 디스크를 가진시키는 장치이며 항상 일정한 힘으로 검사 대상을 가진 해야 하기 때문에 일정한 힘을 주기 위해 가진 주기를 가변적으로 설정하고, Hammer의 Stroke를 설정하는 주기및스트로크설정부(300)를 포함하여 구성하게 된다.

또한, 상기 브레이크디스크가진부(100)는 마이크로폰 또는 가속도 센서를 통해 브레이크 디스크 공진 신호를 측정하여 분석하기 위한 FFT 알고리즘을 탑재할 수 있다.

그리고, 상기 가속도센서부(400)는 브레이크 디스크 공진 신호를 측정하기 위한 기능을 수행하게 된다.

이때, 기준값비교부(500)는 상기 고유주파수측정부와 가속도센서부에 의해 측정된 신호를 획득하며, 사전에 정의된 브레이크 디스크의 고유 주파수 폭와 공진 신호를 비교하기 위한 기능을 수행하게 된다.

즉, 사전에 정의된 브레이크 디스크의 고유 주파수 폭과 공진 신호를 비교하게 되는 것이다.

이후, 상기 이벤트출력부(600)는 상기 사전에 정의된 기준값과 측정값의 비교 결과, 기준값을 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시켜 이를 외부인터페이스로 출력시키는 기능을 수행하게 된다.

구체적으로 설명하자면, 이벤트출력부(600)는,

고유주파수측정부에 의해 비교된 결과값을 획득하여 임계치를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키기 위한 FRF비교모듈;과

가속도센서부에 의해 측정된 신호와 공진 신호를 비교하여 임계치를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키기 위한 센서값비교모듈;을 포함하여 구성하게 된다.

예를 들어, 상기 FRF비교모듈은 고유주파수측정부에 의해 비교된 결과값을 획득하여 임계치를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키기 위한 기능을 수행하게 되는데, 임계치가 -2% ~ 2% 범위 내라면 결과값이 상기 임계치 범위를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키게 되는 것이다.

상기 센서값비교모듈은 가속도센서부에 의해 측정된 신호와 공진 신호를 비교하여 임계치를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키기 위한 기능을 수행하게 되는데, 임계치가 -2% ~ 2% 범위 내라면 결과값이 상기 임계치 범위를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키게 되는 것이다.

즉, FRF는 브레이크 디스크의 고유진동수를 기준으로 브레이크 디스크가 자유 진동할 때 갖는 주파수를 측정하여 오차범위 ±2% 이내를 만족하는 지를 측정하는 것이다.

상기와 같은 구성을 통해, 전수 검사를 위한 인라인 FRF 측정 장비의 최적화가 가능하게 되는 것이다.

구체적으로, 브레이크 디스크의 전수 검사를 위하여 제작 라인에 FRF 측정장치를 인라인화하여 다른 공정과의 호환 및 FRF 장치의 최적화가 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 의하면, DTV, RUN-OUT, 평행도, FRF 등의 관리 스펙 중 브레이크 디스크의 FRF를 신속하면서 정밀하게 측정이 가능한 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치를 제공하게 된다.

부연 설명하자면, 브레이크 디스크의 가공 기술 최적화, Run-Out 측정, DTV 측정, 평행도 측정 등 In-Line화를 통해 관리 Spec에 대하여 전수검사를 진행하여 고품위의 브레이크 디스크 생산이 가능함으로써, 품질 향상을 제공하게 된다.

또한, 자동차 부품 산업의 경쟁력 확보가 가능함에 따라 고품위(제동면 DTV 5㎛, 허브 평행도 30㎛) 브레이크 디스크 생산 및 In-Line 측정기술 개발 관련 인력 충원으로 고용창출과 산업 발전에 큰 효과를 가져 올 것으로 판단되며, 자동차 부품 산업에서 브레이크 디스크의 가공 기술 개발을 통해 고효율의 생산성을 바탕으로 수요의 변화에 빠른 대응이 가능함에 따라 수익 창출 효과를 가져올 수 있게 된다.

상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

100 : 브레이크디스크가진부
200 : 고유주파수측정부
300 : 주기및스트로크설정부
400 : 가속도센서부
500 : 기준값비교부
600 : 이벤트출력부

Claims (1)

1. 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치에 있어서,
   브레이크 디스크에 가진을 가하기 위한 브레이크디스크가진부(100)와,
   상기 브레이크디스크가진부에 의한 결과값인 디스크의 고유주파수를 측정하기 위한 고유주파수측정부(200)와,
   상기 브레이크디스크가진부(100)의 가변 주기와 스트로크를 설정하기 위한 주기및스트로크설정부(300)와,
   브레이크 디스크 공진 신호를 측정하기 위한 가속도센서부(400)와,
   상기 고유주파수측정부와 가속도센서부에 의해 측정된 신호를 획득하며, 사전에 정의된 브레이크 디스크의 고유 주파수 폭와 공진 신호를 비교하기 위한 기준값비교부(500)와,
   상기 사전에 정의된 기준값과 측정값의 비교 결과, 기준값을 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시켜 이를 외부인터페이스로 출력시키는 이벤트출력부(600)를 포함하여 구성되되,
   상기 이벤트출력부(600)는,
   고유주파수측정부에 의해 비교된 결과값을 획득하여 임계치를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키기 위한 FRF비교모듈;과
   가속도센서부에 의해 측정된 신호와 공진 신호를 비교하여 임계치를 초과할 경우에 이벤트 신호를 발생시키기 위한 센서값비교모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 함으로써,
   브레이크 디스크의 고유진동수를 기준으로 브레이크 디스크가 자유 진동할 때 갖는 주파수를 측정하여 오차범위 ±2% 이내를 만족하는 지를 측정하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 에프알에프 측정장치.
   

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