KR19990030030U - 스프링 서징 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스프링(10)을 고정하는 상단, 하단 고정부(20)(22)와, 중량센서(21)(23)와, 변위센서(41)와, 상기 하단고정부(22)의 저면에는 스프링(10)에 진동력을 공급하는 가진기(30)와, 상기 가진기(30)가 정해진 시간에 진동할 수 있도록 입력단에 연결하는 신호발생기(31)와, 상기 변위센서(41)와 하단고정부(22)의 중량센서(23)의 출력단에 연결되어 출력신호를 증폭하도록 증폭기(40)와, 상기 증폭기(40)에서 출력하는 증폭신호를 입력하여 전달함수를 연산하여 변위량을 측정하는 신호 처리기(50)를 연결하여 스프링의 고유 진동주파수와 변위량을 측정하여 스프링의 서징과 하중변형량을 감안하여 실험오차를 최소화하는 효과를 제공하는 스프링 서징 측정장치에 관한 것이다.

Description

스프링 서징 측정장치

본 고안은 스프링의 서징정도를 측정할 수 있는 스프링 서징 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 가해진 힘과 가해진 속도에 따라 상이한 마찰을 가지고 있는 스프링은 물리적인 힘에 의해 발생하는 마찰을 필요로 하는 제품에 부품으로 사용되고 있다.

그러나, 스프링은 마찰로 발생하는 하중 불균일 전달에 의해 공진주파수 측정이 불가능하게 되어 스프링의 서징(SURGING)을 측정하기 어려운 문제점을 가지고 있다.

상기 서징은 코일스프링 자신의 탄성 진동의 고유진동수가 외력의 진동수와 공진하는 상태를 정의한다.

본 고안은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위기 위해 안출한 것으로서 그 목적은 스프링에 가해지는 힘을 전기적인 신호에 의해 센서, 증폭기 및 신호처리부를 통해 얻어낸 공진주파수의 전달함수를 측정하여 실험오차를 최소화하고자 하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 스프링이 축소되거나 팽창되는 힘을 측정하기 위해 상단의 고정판 저면에 상하 양쪽으로 스프링을 고정하는 상단, 하단 고정부와, 상기 상단, 하단 고정부에 고정된 스프링의 힘을 전기적인 신호로 출력하는 중량센서와, 상기 하단고정부의 측부에 스프링의 변위각을 감지하는 변위센서와, 상기 하단고정부의 저면에는 스프링에 진동력을 공급하는 가진기와, 상기 가진기가 정해진 시간에 진동할 수 있도록 입력단에 연결하는 신호발생기와, 상기 변위센서와 하단고정부의 중량센서의 출력단에 연결되어 출력신호를 증폭하도록 증폭기와, 상기 증폭기에서 출력하는 증폭신호를 입력하여 전달함수를 연산하여 변위량을 측정하는 신호 처리기를 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 스프링 서징 측정장치의 구성도이다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 스프링의 주파수별 입출력상태의 그래프이다.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 스프링의 시간별 입출력상태의 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스프링20 : 상단고정부

21, 23 : 중량센서22 : 하단고정부

30 : 가진기31 : 신호발생기

40 : 증폭기41 : 변위센서

50 : 신호처리기

이하 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 고안에 의한 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 스프링에 가해진 힘 전달을 전기적인 신호를 연산하여 변위량을 측정할 수 있는 실험장치에 관한 것으로서, 도 1 내지 도 3에 도시되어 있듯이 상단과 하단에 스프링(10)을 고정하는 상단/하단 고정구(20, 22)를 연결한다.

상기 상단 고정구(20)는 윗면에 고정되면서 스프링(10)에 가해진 힘을 전기적인 신호로 출력할 수 있는 중량센서(21)를 연결하고, 상기 중량센서(21)는 출력단에 출력한 신호를 증폭할 수 있는 증폭기(40)를 연결한다.

상기 상단 고정구(20) 저면에 거리를 유지하고 있는 하단고정구(22)는 저면에 스프링(10)의 진동을 가하기 위해 가진기(30)를 연결하고 상기 가진기(30)에서 가해진 힘에 의해 스프링(10)의 축소 및 팽창정도를 중량으로 전기적인 신호로 출력하는 중량센서(23)를 연결한다.

상기 가진기(30)는 입력단에 정해진 시간을 반복하면서 전기적인 신호를 출력하는 신호발생기(31)를 연결한다.

상기 하단고정부(30)는 측부에 스프링(10)의 변위각을 감지하는 변위센서(41)를 연결하고 상기 변위센서(41)와 각 중량센서(23)의 전기적인 신호를 증폭하는 증폭기(40)를 연결한다.

상기 증폭기(40)에서 출력하는 신호를 입력하여 스프링(10)의 전달함수를 연산하여 변위량을 측정하여 표시하는 신호 처리기(50)를 연결하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 스프링에 가해진 힘 전달을 전기적인 신호를 연산하여 변위량을 측정할 수 있는 실험장치에 관한 것으로서, 도 1 내지 도 3에 도시되어 있듯이 공진주파수를 측정하고자 하는 스프링(10)을 상단과 하단으로 나누어진 상단/하단고정부(20)(22)에 스프링(10)을 고정하고, 하단고정부(22) 저면에 연결된 가진기(30)가 신호발생기(31)에서 시간별로 출력하는 전기적인 신호를 입력하여 진동을 발생하게 되면 기진기(31)의 진동에 연동하는 하단고정부(22)는 고정하고 있던 스프링(10)에 가진기(30)의 진동을 전달시켜 스프링(10)의 고유 공진주파수가 발생하도록 한다.

스프링(10)이 진동하게 되면 상단/하단고정부(20)(22)와 연결된 중량센서(21)(23)가 각각 출력단의 증폭기(40)에 감지된 중량신호를 전기적인 신호로 출력하게 된다.

또한 하단고정부(22) 측면의 변위센서(41)는 진동하는 스프링(10)의 변위각을 측정하여 증폭기(40)에 출력하게 된다.

따라서, 증폭기(40)로부터 증폭된 전기적인 신호는 신호처리기(50)에 입력되어 주파수별 출력/입력의 하중신호를 계산하고 변위량을 동시에 측정하게 되는 것이다.

상기 신호처리기(50)에서 측정한 스프링(10)에 가한 가진 입력에 대한 출력신호는 도 2에서 보듯이 스프링(10)의 주파수별 변화량은 일정한 입력신호에 의해 출력주파수가 서서히 증가하다가 어느 지점에서 출력신호가 급격하게 변화하는 것을 나타내며, 도 3에서와 같이 스프링(10)의 변위량은 시간에 따라 변화하는 입력신호로부터 스프링(10)에서 발생한 출력신호가 같은 변위각 범위에서 시간이 지나면서 급격히 진동회수가 증가하였다가 감소하게 된다.

이와 같이 작용하는 본 고안은 성능이 향상된 스프링을 부품으로 하기 위해 실험하는 장치로부터 스프링의 고유 진동주파수와 변위량을 측정하여 스프링의 서징과 하중변형량을 감안하여 실험오차를 최소화하는 효과를 제공하는 것이다.

Claims (1)

1. 스프링을 부품으로 하는 장치에 있어서, 상기 스프링(10)이 축소되거나 팽창되는 힘을 측정하기 위해 상단의 고정판 저면에 상하 양쪽으로 스프링(10)을 고정하는 상단, 하단 고정부(20)(22)와, 상기 상단, 하단 고정부(20)(22)에 고정된 스프링(10)의 힘을 전기적인 신호로 출력하는 중량센서(21)(23)와, 상기 하단고정부(22)의 측부에 스프링(10)의 변위각을 감지하는 변위센서(41)와, 상기 하단고정부(22)의 저면에는 스프링(10)에 진동력을 공급하는 가진기(30)와, 상기 가진기(30)가 정해진 시간에 진동할 수 있도록 입력단에 연결하는 신호발생기(31)와, 상기 변위센서(41)와 하단고정부(22)의 중량센서(23)의 출력단에 연결되어 출력신호를 증폭하도록 증폭기(40)와, 상기 증폭기(40)에서 출력하는 증폭신호를 입력하여 전달함수를 연산하여 변위량을 측정하는 신호 처리기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 서징 측정장치.