KR20080098712A - Calibration apparatus for impact hammer using air bearing - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 전형적인 충격 가진기의 일례를 나타내는 구성도이고,1 is a configuration diagram showing an example of an exemplary impact excitation according to the prior art,
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 충격해머 교정에 필요한 장치의 구성을 나타내는 정면도 및 타격방향에서 본 측면도이고,2 and 3 is a front view showing the configuration of the device for the impact hammer calibration according to the prior art and a side view seen from the hitting direction,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격해머 교정장치의 구성을 나타내는 개략도이고,Figure 4 is a schematic diagram showing the configuration of the impact hammer calibration apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
도 5는 도 4의 "A"부를 측면에서 본 확대도이다.FIG. 5 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 4 as viewed from the side.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 시험구조물 11 : 충격해머10: test structure 11: impact hammer
12 : 헤드부 12a : 힘 변환계12:
12b : 질량강체 12c : 교체가능한 질량체12b: mass
12d : 충격 팁 13 : 자루부12d: shock tip 13: bag
14 : 고정판 15 : 걸림부14: fixing plate 15: locking part
16,20 : 스프링 17 : 걸림돌기16,20: spring 17: locking projection
18 : 누름버튼 19 : 공기베어링18: push button 19: air bearing
21 : 완충장치 22 : 가속도계21: shock absorber 22: accelerometer
23 : 분석기23: analyzer
본 발명은 공기베어링을 이용한 충격해머 교정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충격해머를 교정함에 있어서 실험자가 시험 구조물에 충격기를 손으로 잡아 두드리지 않고 기계적인 고정수단을 이용하여 정확한 타격의 세기, 위치 및 방향이 가능한 공기베어링을 이용한 충격해머 교정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an impact hammer calibration device using an air bearing, and more particularly, in the calibration of the impact hammer, the experimenter does not tap the impactor by hand on the test structure by using a mechanical fixing means, and the exact strength and position of the impact hammer. And it relates to an impact hammer calibration device using an air bearing capable of direction.
충격 해머는 이중 또는 다중 채널 스펙트럼 분석기와 결합하여 사용될 경우에 구조적인 거동을 시험하기 위해 장치된 해머이다.Impact hammers are hammers equipped to test structural behavior when used in combination with dual or multichannel spectrum analyzers.
상기 해머로부터 가해진 충격은 넓은 주파수 범위에 걸쳐 시험구조물에 부드러운 여기(excitation) 스펙트럼을 주게된다. 상기 해머에 내장된 힘 변환기에 의해 힘이 측정되고, 구조적인 응답은 분리수단, 예를 들어 상기 시험대상물에 부착된 가속도계에 의해 측정된다.The impact from the hammer gives the test structure a soft excitation spectrum over a wide frequency range. Force is measured by a force transducer embedded in the hammer, and the structural response is measured by means of separation, for example an accelerometer attached to the test object.
포인트 모빌리티란 판넬 또는 멤버의 가진 노드를 정하고, 임펄스 해머(impulse hammer)로 두드려서 나오는 X, Y, Z 방향의 주파수 응답 특성을 분석하여 강성 수준 또는 진동 민감부를 평가하는 방법이다.Point mobility is a method of evaluating the stiffness level or vibration sensitivity by determining the excitation node of the panel or member and analyzing the frequency response characteristics in the X, Y, and Z directions by tapping with an impulse hammer.
충격가진을 이용한 충격해머 교정에 필요한 장치는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 힘 변환계(12a)(force transducer)가 부착된 충격해머(110), 시계추와 같은 진자형태로 줄에 매달아 설치되고, 신호 조절기와 연동된 가속도계(111)가 일면에 부착된 시험구조물(100), 및 적어도 두 개 이상의 동시 입력 채널을 가지고 있는 이산 푸리에 변환 분석기(23)로 구성된다. The apparatus required for the impact hammer calibration using the impact vibration is installed in the form of pendulums such as pendulums, such as
상기 충격해머(110)는 기본적으로 하나의 강체 질량으로서, 충격해머(110)의 질량이 작아야 되는 경우를 위하여 손에 쥘 수 있는 해머의 형태이고, 한쪽 끝에 힘변환계(12a)가 붙어 있고, 이 힘 변환계(12a)의 또 다른 한쪽 끝에는 충격 팁(12d)이 부착되어 있다.The
상기 충격 팁(12d)의 표면 면적은 팁이나 시험 구조물(100)에 영구 변형을 남기지 않으면서 최대 힘에 견딜 수 있도록 충분히 넓어야 한다. 다른 한편, 공간적으로 매우 정교한 위치의 해상도를 얻기 위해서는 작은 팁 면적이 필요하기도 하다.The surface area of the
충격 순간 충격해머(110)의 속도 벡터는 힘 변환계(12a)의 측정축과 일치하여야 하고, 시험 구조물(100) 표면과는 충격점에서 10도 범위 안에서 수직하여야 한다. 또한, 충격해머(110)의 몸체가 단면 치수에 비하여 상대적으로 길수록 일반적으로 적당한 방향을 유지하기가 보다 쉽다.The velocity vector of the impact
이와 같은 구성에 의해 실험자가 충격해머(110)로 시험구조물(100)의 무게중심을 향해 충격을 가하면, 시험구조물(100)의 충격면에 반대쪽에 부착된 가속도계(111)가 순간적인 변위를 감지하여 그 신호를 분석기(23)로 보내어지고, 시험구 조물(100)의 무게 중심을 향해 가해진 충격력은 뉴튼 제2법칙(F=ma)로부터 직접 구해질 수 있다. In this configuration, when the experimenter applies the
이때, m은 질량체 및 질량체에 부착된 가속도계의 알려진 질량이고, a는 측정된 질량체의 가속도이다.Where m is the known mass of the mass and the accelerometer attached to the mass, and a is the acceleration of the measured mass.
한편, 손으로 쥘 수 있는 충격해머(110)를 이용하여 측정한 모빌리티의 정확성은 실험자가 얼마나 올바른 충격 위치와 방향을 유지하느냐의 능력에 달려 있고, 이 효과는 보통 충격을 주의하여 가한다면 받아들일수 있을 만한 범위 내에 있다.On the other hand, the accuracy of mobility measured using the hand-held
그러나, 시험 구조물이 작아 이 효과가 중요해진다면 매우 정교한 공간상의 분해능 기술이 필요하게 된다.However, if the test structure is small and this effect is important, very sophisticated spatial resolution techniques are required.
또한, 종래의 충격가진을 이용한 충격해머 교정에서 일정하지 못한 타격세기 및 타격방향 때문에 시험 구조물이 수직, 수평 및 좌우방향으로 움직이게 되며, 가속도계도 일정한 방향으로 움직이지 않고 수직, 수평 및 좌우방향으로 움직이게 됨으로써, 충격해머 교정의 정확성이 떨어지게 된다.In addition, in the conventional impact hammer calibration using the impact hammer, the test structure is moved in the vertical, horizontal and left and right directions because of the inconsistent hitting strength and the direction of the hit. The accelerometer also moves in the vertical, horizontal and left and right directions without moving in a constant direction. This reduces the accuracy of the impact hammer calibration.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 충격헤드부가 전후방향으로 회전가능하도록 충격해머의 상단부가 고정되고, 시험구조물이 충격해머로부터 타격을 받아 직선이동하도록 공기베어링에 의해 지지됨으로써, 충격해머가 시험구조물에 정확한 위치 및 동일한 세기로 충격력을 전달하고, 가속도계가 원운동이 아닌 직선운동을 하여 충격가진을 이용한 충격해머 교정를 정확하게 측정할 수 있도록 한 공기베어링을 이용한 충격해머 교정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, the upper end of the impact hammer is fixed so that the impact head is rotatable in the front and rear direction, the test structure is supported by the air bearing so as to move linearly under the impact from the impact hammer, Provides impact hammer calibration device using air bearing that the impact hammer transmits impact force to the test structure at the exact position and same intensity, and the accelerometer performs linear motion instead of circular motion to accurately measure impact hammer calibration using impact vibration. Its purpose is to.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 충격해머 교정장치에 있어서,The present invention for achieving the above object in the impact hammer calibration apparatus,
자루부 및 힘변환계를 갖는 헤드부로 구성된 충격해머; 상기 헤드부가 전후방향으로 회전가능하도록 상기 자루부의 상단부가 핀에 의해 결합되는 고정판; 상기 고정판의 하부에서 일정거리만큼 이격된 위치에 설치된 공기베어링; 상기 헤드부로부터 타격되고, 상기 공기베어링에 의해 지지되어 직선이동가능하게 설치되며, 일측에 가속도계가 부착된 시험구조물; 및 상기 힘변환계 및 가속도계로부터 신호를 입력받아 충격력 및 모빌리티를 계산하는 분석기;를 포함하여 구성되고, 상기 충격해머의 헤드부가 일정한 위치에서 낙하하여 시험구조물의 무게중심에 일정한 세기로 충격을 가하는 것을 특징으로 한다.An impact hammer composed of a head portion having a bag portion and a force conversion system; A fixing plate to which the upper end of the bag is coupled by a pin such that the head is rotatable in the front-rear direction; An air bearing installed at a position spaced apart from the fixed plate by a predetermined distance; A test structure hit by the head part, supported by the air bearing, installed to be linearly movable, and having an accelerometer attached to one side thereof; And an analyzer for receiving a signal from the force transducer and the accelerometer and calculating impact force and mobility, wherein the head of the impact hammer falls at a predetermined position to apply an impact to the center of gravity of the test structure at a constant intensity. It features.
바람직한 구현예로서, 상기 고정판의 테두리에는 원주방향으로 톱니형태의 걸림부가 형성된 것을 특징으로 한다.As a preferred embodiment, the edge of the fixing plate is characterized in that the engaging portion formed in the sawtooth in the circumferential direction.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 자루부의 안쪽에는 스프링에 의해 지지되며 상기 걸림부와 대응되는 형태로 설치된 걸림돌기와, 상기 자루부의 바깥쪽에는 걸림돌기를 가압하도록 설치된 누름버튼을 포함하고, 상기 누름버튼의 조작에 따라 상기 걸림돌기가 걸림부에 잠금 및 해제되는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the inside of the bag portion is supported by a spring and is provided in the form corresponding to the locking portion, and the outer side of the bag includes a push button installed to press the locking projections, the operation of the push button According to the characterized in that the locking projection is locked and released to the locking portion.
특히, 상기 고정판의 테두리에는 눈금이 형성되고, 상기 누름버튼의 조작을 통해 충격해머를 잡고 상기 눈금을 보면서 원하는 위치에 고정하는 것을 특징으로 한다.In particular, a scale is formed on the edge of the fixing plate, it is characterized in that holding the impact hammer through the operation of the push button to fix the desired position while watching the scale.
또한, 상기 공기베어링은 양단부가 개구된 실린더의 내부에 일정한 압력의 공기를 공급한 후, 이 공기압에 의해 상기 실린더 내벽면과 비접촉으로 일정한 간격을 유지하며 지지되는 구조로 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the air bearing is characterized in that it is installed in a structure that is supported while maintaining a constant interval in contact with the inner wall surface of the cylinder by the air pressure after supplying a constant pressure of air to the inside of the open cylinder.
또한, 상기 공기베어링은 바닥으로부터 진동이 전달되는 것을 차단하기 위해 스프링에 의해 탄성 지지되는 완충장치의 상부에 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the air bearing is characterized in that it is installed on the top of the shock absorber elastically supported by a spring to block the transmission of vibration from the bottom.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격해머 교정장치의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 5는 도 4의 "A"부를 측면에서 본 확대도이다.4 is a schematic view showing the configuration of the impact hammer calibration apparatus according to the preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged view of the "A" part of FIG.
본 발명은 공기베어링(19)을 이용하여 충격해머 교정를 정확하게 측정할 수 있도록 한 충격해머 교정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an impact hammer calibration apparatus capable of accurately measuring impact hammer calibration using an air bearing (19).
상기 충격해머(11)는 이미 알려져 있는 질량을 갖는 헤드부(12)와, 헤드부(12)의 수직방향으로 일체로 형성된 자루부(13)로 구성되어 있고, 헤드부(12)는 단면 직경보다 길이가 상대적으로 길다.The
상기 헤드부(12)는 기본적으로 하나의 질량강체(12b)로서, 헤드부(12)의 후단부에는 교체가능한 질량체(12c)가 분리 및 조립가능하게 설치되고, 그 전단부에는 힘 변환계(12a)가 분리 및 조립가능하게 부착되어 있고, 힘 변환계(12a)의 앞쪽으로는 충격 팁(12d)이 부착되어, 원하는 시간 동안만 힘 펄스를 발생시키게 된다.The
또한, 상기 충격해머(11)의 되튀김을 방지하기 위하여는 충격해머(11)의 질량을 줄이고, 충격 팁(12d)의 강성을 조정해야 한다.In addition, in order to prevent the
상기 충격해머(11)의 질량이 작아야 되는 경우를 위하여, 종래의 충격해머(110)는 손에 쥘 수 있는 해머의 형태를 취하면서 팁과 질량이 교체 가능하도록 되어 있다.In order to reduce the mass of the
그러나, 손에 쥘 수 있는 충격해머(110)를 이용하여 얻을 수 있는 정확성은 올바른 위치와 방향으로 충격을 가하는 실험자의 숙련도에 달려 있다. 작은 시험 구조물(10)의 경우에는 가진 위치와 방향의 재현성 실현을 위하여 충격해머(11)를 유도할 수 있는 적당한 기계적 장치를 고려할 필요가 있다.However, the accuracy achievable using the hand-held
따라서, 본 발명은 자루부(13) 상단이 고정되되, 헤드부(12)가 전후방향으로 회전가능한 구조로 설치된 충격해머(11)를 제공한다.Accordingly, the present invention provides an
여기서, 상기 자루부(13)의 상단부가 원형의 고정판(14)에 핀으로 고정된 채로 헤드부(12)가 전후방향으로 회전되게 된다. 그리고, 상기 고정판(14)의 테두리에는 원주방향으로 톱니형태의 걸림부(15)가 형성되어 있다. 이때, 상기 고정판(14)의 테두리에는 톱니와 함께 정면에서 볼 수 있는 눈금이 형성되어 있다.Here, the
상기 자루부(13)에는 걸림부(15)에 대응되게 위치하며 스프링(16)에 의해 탄지된 구조로 걸림돌기(17)가 설치되고, 걸림돌기(17)의 반대측 자루부(13)에는 실험자가 원하는 위치에서 걸림돌기(17)를 눌러 자루부(13)를 고정하고 다시 한번 또 누르게 되면 걸림돌기(17)를 풀어 중력에 의해 헤드부(12)가 회전하는 구조로 누름버튼(18)이 설치되어 있다.The
또한, 본 발명은 시험구조물(10)의 무게중심에 헤드부(12)의 충격 팁(12d)이 정확하게 타격할 수 있도록 고정판(14)의 하부에 설치되고 시험구조물(10)을 마찰 저항 없이 비접촉식으로 지지하는 공기베어링(19)을 제공한다.In addition, the present invention is installed in the lower portion of the fixed
상기 공기베어링(19)은 양단부가 개구된 실린더 내부에 공기를 분사하고, 이 공기압에 의해 시험구조물(10)이 일정한 간격을 두고 떠 있는 구조로 설치되어, 충격해머(11)의 헤드부(12)가 시험구조물(10)에 충격을 가하게 되면 시험구조물(10)이 마찰저항 없이 직선으로 이동하게 된다. The
또한, 상기 공기베어링(19)은 스프링(20)을 이용한 완충장치(21) 상에 설치되어, 바닥면으로부터 진동을 완충시킬 수 있고, 상기 시험구조물(10)의 충격면의 반대측에는 가속도계(22)가 설치되고, 가속도계(22)는 시험측정물(10)의 응답신호를 측정하게 된다.In addition, the
이때, 상기 공기베어링(19)에는 시험구조물(10)이 타격에 의해 외부로 완전히 빠져나가지 못하도록 스토퍼가 설치될 수 있다.In this case, a stopper may be installed in the
상기 충격해머(11)의 힘변환계(12a) 및 가속도계(22)는 분석기(23)와 전기적으로 연결되어, 힘변환계(12a)가 충격펄스를 감지하여 신호를 분석기(23)로 보내고, 가속도계(22)는 충격에 의한 시험구조물(10)의 가속도를 감지하여 그 신호를 분석기(23)로 보낸다.The
상기 분석기(23)는 힘변환계(12a) 및 가속도계(22)로부터 신호를 입력 받아 충격력을 계산하고, 모빌리티를 측정한다.The
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 충격해머 교정장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the impact hammer calibration apparatus according to the present invention by such a configuration as follows.
실험자가 고정판(14)의 눈금을 통해 충격해머(11)의 위치를 정하여 고정 판(14)에 고정한다. 즉, 충격해머(11)의 헤드부(12)를 잡아 들어 올린 다음, 눈금을 보면서 자루부(13)가 원하는 위치의 눈금에 일치되었을 때 버튼(18)을 누르게 되면 버튼 하부에 설치된 걸림돌기(17)가 고정판(14)의 걸림부(15)에 로킹 되면서 헤드부(12)가 고정되게 된다.The experimenter determines the position of the
상기 고정된 위치에서 일정한 위치에너지를 갖는 헤드부(12)는 누름버튼(18)을 이용하여 걸림부(15)에 로킹되었던 걸림돌기(17)를 해제시켜 헤드부(12)가 자유롭게 시험구조물(10)의 무게중심을 향해 자유낙하하게 된다.The
이후, 상기 헤드부(12)의 충격팁(12d)이 시험구조물(10)의 무게중심에 충격을 가하게 되면, 공기베어링(19)에 의해 지지된 시험구조물(10)이 마찰저항 없이 실린더 내부를 이동하게 된다.Then, when the
이에 따라 상기 충격해머(11)가 시험구조물(10)에 충격을 주는 순간 힘변환계(12a) 및 가속도계(22)로부터 감지신호를 입력받아 분석기(23)가 충격력 및 시험구조물의 모빌리티를 정확하게 측정할 수 있다.Accordingly, when the
특히, 상기 고정판(14)에 충격해머(11)의 자루부(13) 상단을 핀으로 힌지결합하고, 누름버튼(18)의 조작에 따라 톱니형태의 걸림돌기(17) 및 걸림부(15)를 잠금 및 해제하여, 충격해머(11)가 일정한 위치에서 회전운동을 하고, 실린더 형태의 공기베어링(19) 및 완충장치(21)를 이용하여 시험구조물(10)이 상기 충격해머(11)로부터 일정한 거리에서 타격되도록 고정함으로써, 일정한 세기의 충격을 시험구조물(10)의 일정한 위치에 재현하여 충격력 및 충격해머 교정의 정확성을 향상시킬 수 있다.Particularly, the upper end of the
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be carried out without departing from the spirit.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 충격가진을 이용한 충격해머 교정장치에 의하면, 상기 고정판에 충격해머의 자루부 상단을 핀으로 힌지결합하고, 누름버튼의 조작에 따라 톱니형태의 걸림돌기 및 걸림부를 잠금 및 해제하여, 충격해머가 일정한 위치에서 회전운동을 하고, 실린더 형태의 공기베어링 및 완충장치를 이용하여 시험구조물이 상기 충격해머로부터 일정한 거리에서 타격되도록 고정함으로써, 일정한 세기의 충격을 시험구조물의 일정한 위치에 재현하여 충격력 및 충격해머 교정의 정확성을 향상시킬 수 있다.As seen above, according to the impact hammer calibration device using the impact vibration according to the present invention, the upper end of the hammer portion of the impact hammer is coupled to the fixed plate by a pin, the saw-like locking projection and the locking according to the operation of the push button By locking and releasing the part, the impact hammer rotates at a certain position, and by using a cylinder-type air bearing and a shock absorber, the test structure is fixed to be hit at a certain distance from the impact hammer, thereby ensuring a constant strength of the test structure. It can be reproduced at a certain position of the to improve the impact force and the accuracy of the impact hammer calibration.
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