KR20150133488A

KR20150133488A - 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터

Info

Publication number: KR20150133488A
Application number: KR1020140060285A
Authority: KR
Inventors: 김형의; 김형준; 김형민
Original assignee: 코리아테스팅 주식회사
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-11-30
Also published as: KR101642461B1

Abstract

본 발명은 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤과 로드를 포함하는 동작부와 상기 동작부로 공압을 공급하는 챔버 및 상기 동작부의 이동을 제어하는 제어부를 일체형으로 형성함으로써, 일반적인 유압실린더 및 공기압실린더에 비해 동작부의 스트로크 방향으로의 이동속도를 높일 수 있는 장점이 있다.
특히, 액추에이터 내부에 유압쿠션방식의 쿠션부를 구비함으로써, 동작부의 오동작 시에도 동작부의 충격에 의해 발생하는 충격을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 충격에 의해 발생하는 유압을 외부로 배출함으로써, 반영구적으로 사용이 가능한 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터에 관한 것이다.

Description

공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터{Air Chamber Integrated Servo Actuator for Crash Test}

본 발명은 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤과 로드를 포함하는 동작부와 상기 동작부로 유압을 공급하는 챔버 및 상기 동작부의 이동을 제어하는 제어부를 일체형으로 형성함으로써, 일반적인 유압실린더 및 공기압실린더에 비해 동작부의 스트로크 방향으로의 이동속도를 높일 수 있는 장점이 있다.

특히, 액추에이터 내부에 유압쿠션방식의 쿠션부를 구비함으로써, 동작부의 오동작 시에도 동작부의 충격에 의해 발생하는 충격을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 충격에 의해 발생하는 유압을 외부로 배출함으로써, 반영구적으로 사용이 가능한 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터에 관한 것이다.

자동차 회사 및 연구소에서는 차량의 안전성을 시험하기 위하여 안전성 시험을 하게 되며, 특히 차량의 충돌사고에 의해 발생하는 상황을 미리 시뮬레이션을 통해 탑승자가 받는 악영향을 최소화하기 위한 연구가 활발하게 진행되는 추세이다.

상기 연구의 일환으로 신형 차량이 개발되는 경우에는 안전사고 발생 시, 탑승자에게 전달되는 영향을 시험하기 위한 충돌시험과정이 필수적으로 수행된다.

상기의 충돌시험과정에서는 일반적으로 인체모형(dummy)을 충돌시험의 대상인 차량에 탑승시킨 후, 다양한 속도로 충돌부재 등에 충돌하게 함으로써, 상기 인체모형이 받는 충격을 센서 등의 계측장치로 계측하거나, 영상으로 촬영되어 분석하게 된다.

그러나 상기의 충돌시험과정은 조건속도에 따른 다수의 실제차량을 시험에 투입해야 하며, 차량에 인체모형을 조건에 맞게 준비해야 하는 등 준비과정이 길어지므로 차량에 대한 금전적 손해뿐만 아니라, 투자되는 시간이 길어져 시긴적, 인적 손해까지 감수해야 하는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 차량에 가속되는 시험용 액추에이터를 설치하고, 압력유체에 의해 생성된 가속력을 액추에이터 내의 피스톤 및 로드를 통하여 시험대상차량 또는 조건에 맞는 시험대상물질에 가함으로써, 차량의 실제 사고 시와 동일한 환경에서 충돌실험을 수행하게 된다.

이는 미국등록특허 제8453489호("Method and System for Concluding Crash Tests, 등록일 2013.06.04)에 압력유체에 의한 피스톤과 로드를 작동시켜 대상물체에 충돌을 가하는 충돌테스트 수행 방법 및 시스템이 제시되었다.

상기에 기재된 충돌테스트 및 일반적인 충돌테스트에 사용되는 액추에이터는 충돌테스트 시, 액추에이터의 오동작으로 발생되는 피스톤과 액추에이터 몸체간의 내부 충격을 방지하기 위하여 충격흡수장치를 구비하게 된다.

일반적인 충격흡수장치에는 탄성을 가지는 충격흡수장치를 액추에이터 내부에 구비하는 것인데, 이는 피스톤과 로드가 빠른 속도로 스트로크 방향으로 진행하는 액추에이터에 있어서 충격을 흡수하기 어려울 뿐만 아니라, 충격에 의해 발생하는 압력이 액추에이터 및 충격흡수장치에 전해져 파손의 우려가 있다.

다른 방법으로는 오동작에 의한 충격을 크러쉬 튜브(crush tube) 등을 이용하여 충격을 흡수하는 방법이 있다.

그러나 상기 크러쉬 튜브는 1회성 소모품으로 충격에 의해 찌그러진 크러쉬 튜브는 교체해야 하며, 이는 매회 교환 시 추가비용 및 정비시간이 소요되는 문제점이 있다.

미국등록특허 제8453489호("Method and System for Concluding Crash Tests, 등록일 2013.06.04)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 충돌시험에 사용되는 액추에이터를 피스톤과 로드를 포함하는 동작부와 상기 동작부로 높은 압력의 공압(350bar)을 공급하는 챔버 및 상기 동작부의 이동을 제어하는 제어부를 일체형으로 형성함으로써, 일반적인 유압실린더 및 공기압실린더에 비해 동작부의 스트로크 방향으로의 이동속도를 높일 수 있는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 충돌시험에 사용되는 액추에이터 내부에 유압쿠션방식의 쿠션부를 구비함으로써, 동작부의 오동작 시에도 동작부의 충격에 의해 발생하는 충격을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 충격에 의해 발생하는 유압을 외부로 배출함으로써, 반영구적으로 사용이 가능하여 금전적, 시간적 손실을 방지할 수 있는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 동작부의 이동을 제어하기 위한 제어부를 선택되는 위치에 구비하고, 서보밸브(servo-valve)에 의해 제어함으로써, 빠른 속도로 이동되는 상기 동작부의 제동을 수월하게 할 수 있는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 목적은 상기 제어부의 제어패드를 로드에 접촉시키는 방식으로 상기 동작부의 이동을 제동함으로써, 유압으로 제동하는 방법에 비해 빠른 속도로 이동되는 상기 동작부의 제동을 수월하게 할 수 있는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 목적은 상기 동작부의 피스톤을 공기역학 베어링(aero dynamic bearing)으로 형성함으로써, 동작부의 스트로크방향으로의 이동에도 직접적인 마찰이 발생하지 않아 마찰력을 감소시킬 수 있으며 내마모성이 증대되는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 몸체와 수단을 포함하는 스트로크(stroke) 구동 액추에이터로서, 상기 몸체 내부에 스트로크방향으로 이동 가능하도록 구비되는 피스톤과, 상기 피스톤과 연결되어 상기 몸체 일측으로 돌출하는 로드를 포함하는 동작부; 상기 몸체 타측에 형성되며, 상기 동작부로 공압을 공급하는 챔버; 및 상기 몸체 일측에 상기 중공을 감싸도록 형성되며, 상기 동작부의 이동을 제어하는 제어부;를 포함하여 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제어부는 상기 로드 외주면에 접촉되도록 형성되어 상기 동작부의 이동을 구속하는 제어패드; 상기 제어패드 일측에 형성되며, 탄성에 의해 상기 제어패드를 고정하는 제어탄성체; 상기 제어패드 타측에 형성되며, 유압에 의해 상기 제어패드의 동작을 제어하는 제어피스톤; 및 상기 제어부의 동작을 유압으로 제어하는 제동해제제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어피스톤은 상기 제어탄성체의 탄성보다 큰 상기 제어피스톤의 유압을 상기 제어패드로 가하여 상기 제어패드를 상기 로드로부터 해방시키는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 피스톤의 스트로크 전진방향 끝단에 상기 중공으로 공압을 공급하는 후진공압공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액츄에이터는 상기 피스톤의 스트로크방향의 상기 제어부 전면에 피스톤의 충격을 흡수하는 쿠션부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쿠션부는 상기 피스톤의 스트로크방향으로의 전진을 막는 쿠션피스톤; 및 상기 쿠션피스톤과 연결되어 형성되며, 유압을 외부로 배출하는 쿠션밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 피스톤은 상기 피스톤의 외주면에 원주방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 오링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 피스톤은 에어로 다이나믹 베어링(aero dynamic bearing)인 것을 특징으로 하며, 상기 에어로 다이나믹 베어링은 상기 로드를 감싸도록 형성되는 베어링중공을 포함하는 베어링몸체; 상기 베어링몸체 외주면에 원주방향으로 형성되는 다수의 에어홈; 상기 베어링몸체 일측면에 형성되는 다수의 에어공; 및 상기 에어공으로 유입되는 공압을 상기 에어홈으로 안내하는 안내관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동작부는 상기 로드 일단에 속도측정센서가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 충돌시험에 사용되는 액추에이터를 피스톤과 로드를 포함하는 동작부와 상기 동작부로 높은 압력의 공압(350bar)을 공급하는 챔버 및 상기 동작부의 이동을 제어하는 제어부를 일체형으로 형성함으로써, 일반적인 유압실린더 및 공기압실린더에 비해 동작부의 스트로크 방향으로의 이동속도를 높일 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 충돌시험에 사용되는 액추에이터 내부에 유압쿠션방식의 쿠션부를 구비함으로써, 동작부의 오동작 시에도 동작부의 충격에 의해 발생하는 충격을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 충격에 의해 발생하는 유압을 외부로 배출함으로써, 반영구적으로 사용이 가능하여 금전적, 시간적 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 동작부의 이동을 제어하기 위한 제어부를 선택되는 위치에 구비하고, 서보밸브(servo-valve)에 의해 제어함으로써, 빠른 속도로 이동되는 상기 동작부의 제동을 수월하게 할 수 있는 장점이 있다.

또, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 제어부의 제어패드를 로드에 접촉시키는 방식으로 상기 동작부의 이동을 제동함으로써, 유압으로 제동하는 방법에 비해 빠른 속도로 이동되는 상기 동작부의 제동을 수월하게 할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 동작부의 피스톤을 공기역학 베어링(aero dynamic bearing)으로 형성함으로써, 동작부의 스트로크방향으로의 이동에도 직접적인 마찰이 발생하지 않아 마찰력을 감소시킬 수 있으며 내마모성이 증대되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 나타낸 또 다른 도면.
도 3은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 동작부와 제어부의 동작을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 동작부와 제어부의 동작을 나타낸 또 다른 도면.
도 5는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 제어부의 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 구동 회로도를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 피스톤의 실시예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 피스톤의 실시예를 나타낸 또 다른 도면.

이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터를 나타낸 또 다른 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 동작부와 제어부의 동작을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 동작부와 제어부의 동작을 나타낸 또 다른 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 제어부의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 구동 회로도를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 피스톤의 실시예를 나타낸 도면이이며, 도 8는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 피스톤의 실시예를 나타낸 또 다른 도면이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 몸체(100)와 수단을 포함하는 스트로크(stroke) 구동 액추에이터로서, 크게 동작부(110)와 챔버(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

상기 동작부(110)는 상기 몸체(100) 내부에 스트로크방향으로 이동 가능하도록 구비되는 피스톤(111)과 상기 피스톤(111)과 연결되어 상기 몸체(100) 일측으로 돌출하는 로드(112)를 포함한다.

상기 동작부(110)는 일반적인 액추에이터 또는 실린더 등의 피스톤 및 로드와 유사하므로 구조적인 자세한 설명한 생략하기로 한다.

상기 챔버(200)는 상기 몸체(100) 타측에 형성되며, 상기 동작부(110)로 공압(pneumatic)을 공급하는 역할을 한다.

즉, 상기 챔버(200)는 압축공기를 공급받는 압축공기공급부(210)를 통해 압축공기를 공급받으며, 상기 압축공기의 공압을 상기 동작부(110)로 공급한다.

상기 제어부300)는 상기 동작부(110)의 이동을 유압(oil pressure)과 고정탄성체(320)로 제어하도록 형성되며, 상기 몸체(100) 일측에 형성된다.

즉, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 챔버(200)와 동작부(110) 및 제어부(300)가 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 동작부(110)와 상기 챔버(200)가 일체형으로 이루어지며, 이는 챔버(200)로부터 공급되는 공압의 전달길이가 짧아지므로, 종래의 액추에이터에 비해 높은 공압(350bar)을 이동거리에 따른 손실 없이 상기 동작부(110)로 공급할 수 있는 장점이 있으며, 높은 공압을 상기 동작부(110)로 공급함으로써, 종래의 액추에이터에 비해 빠른 속도로 상기 동작부(110)를 스트로크방향으로 이동시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 제어부(300)는 크게 제어패드(310), 제어탄성체(320), 제어피스톤(330) 및 제동해제제어부(340)로 구성되며, 유압과 고장력 스프링인 제어탄성체(320) 의해 상기 동작부(110)를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어패드(310)는 상기 로드(112) 외주면에 접촉되도록 형성되어 상기 동작부(110)의 이동을 구속하는 역할을 하며, 이는 차량의 브레이크패드(브레이크 디스크)의 제동원리와 유사한 원리로 형성된다.

또한, 상기 제어패드(310)는 쐐기 형상으로 형성되어, 상기 로드(122)를 접촉하여 제동하거나, 상기 로드(122)를 해방시키는 것이 권장되나, 상기 쐐기 형상에 한정하지 않는다.

상기 제어패드(310)는 상기 로드(111) 외주면에 3개 내지 5개로 구비되는 것이 권장되나, 한정하지는 않는다.

이 때, 상기 제어패드(310)는 상기 제어패드(310) 일측에 형성되는 제어탄성체(320)에 의해 상기 로드(112)와 접촉되어 형성되며, 상기 제어탄성체(320)는 상기 제어패드(310)로 하여금 상기 로드(112)와 접촉되어 상기 로드(112)를 구속시키기 위해 상기에 기재된 고장력 스프링 등의 탄성력을 가지는 재질로 이루어지는 것이 권장된다.

상기 제어피스톤(330)은 상기 제어패드(310)를 중심으로 상기 제어탄성체(320)와 대향되는 위치인 상기 제어패드(310) 타측에 형성되며, 상기 제어피스톤(330)은 유압에 의해 상기 제어패드(310)의 동작을 제어한다.

이 때, 본 발명에서의 상기 제어패드(310)의 동작은 상기 제어패드(310)가 상기 로드(112)와 접촉되어 제동시키거나 상기 로드(112)와 해방되어 상기 로드(112)를 제동하지 않는 동작을 말한다.

상기 제동해제제어부(340)는 상기 제어피스톤(330)으로 유압을 공급하거나 중단함으로써, 상기 제어부300)의 동작을 제어하며, 이 때 상기 제동해제제어부(340)는 서보밸브(servo valve) 등으로 이루어져 자동제어 가능하게 구비되는 것이 권장되나, 상기의 서보밸브에 한정하지는 않는다.

상기 제동해제제어부(340)의 제어에 의한 상기 제어부(300)의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 동작부(110)가 제동되어 있는 상태를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 동작부(110)가 제동되지 않고, 스트로크방향으로 이동되는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어패드(310)는 상기 제어탄성체(320)의 탄성력과 타측에 고정되는 제어피스톤(330)에 의해 상기 로드(112)와 접촉되어 고정함으로써, 상기 동작부(110)의 이동을 제동하게 된다.

이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 동작부(110)를 동작하기 위해서는 상기 제동해제제어부(340)가 상기 제어피스톤(330)에 유압을 공급하게 되며, 상기 제어피스톤(330)은 유압에 의해 상기 제어패드(310)를 상기 제어탄성체(320) 방향으로 밀게 됨으로써, 상기 제동패드(310)로 하여금 상기 로드(112)로부터 떨어지게 하여 상기 로드(112)를 해방시키게 된다.

즉, 상기 제동해제제어부(340)는 상기 제어탄성체(320)의 탄성보다 큰 유압을 상기 제어피스톤(330)으로 공급함으로써, 상기 제어패드(310)를 상기 로드(112)로부터 떨어지게 하여 상기 로드(112)를 해방시키게 된다.

상기의 동작 후, 상기 동작부(110)가 챔버(200)에서 공급되는 공압에 의해 스트로크방향으로 전진하게 되고, 상기 동작부(110)가 이동하고자 하는 거리만큼 이동되게 되면, 상기 제동해제제어부(340)가 상기 제어피스톤(330)으로 공급된 유압을 회수함으로써, 다시 제어탄성체(320)의 탄성보다 적은 힘을 가지게 되고 이는 상기 제어탄성체(320)의 탄성과 상기 제어피스톤(330)과의 고정된 힘에 의해 상기 제어패드(310)가 상기 로드(112)와 접촉하여 상기 로드(112)를 제동하게 된다.

아울러, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 동작부(110)의 스트로크 전진방향 끝단에 상기 중공으로 공압을 공급하는 후진공압공급부(400)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 제어부(300)가 상기 동작부(110)를 제동하지 않음과 동시에 상기 동작부(110)는 상기 챔버(200)의 공압에 의해 스트로크방향으로 전진하게 되고, 상기 제어부(300)에 의해 상기 동작부(110)는 일정거리 전진 후 제동되며, 상기 동작부(110)의 스트로크방향으로 후진하게 될 때에는, 상기 제어부(300)는 상기 동작부(110)를 제동하지 않고, 상기 후진공압공급부(400)로 공급되는 공압에 의해 상기 동작부(110)는 스트로크방향으로 후진하게 된다.

이 때, 상기 후진공압공급부(400)로 공압을 공급하는 후진공압저장부(2)를 구비할 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 다양한 방법으로 상기 동작부(110)의 스트로크방향으로의 후진방법이 가능함은 물론이다.

아울러, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 제동해제제어부(340)에 유압을 공급하는 유압공급부(1)를 포함하는 구성을 할 수 있다.

상기 유압공급부(1)는 상기 제동해제제어부(340)로의 빠른 유압공급을 위해 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 측면 또는 상부에 구비되는 것이 권장되지만, 액추에이터가 설치되는 장소 및 환경에 따라 따로 구비하여 배관으로 연결하여 액추에이터의 동작에 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 유압공급부(1)와 더불어, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 챔버(200) 상부 또는 측면에 상기 챔버(200) 내의 공압을 적절수준으로 유지시키는 공압안전부(3)를 구비하여 형성할 수 있다.

상기 공압안전부(3)는 안전밸브에 의해 상기 챔버(200) 내의 공압을 적절한 수준의 압력을 유지하도록 할 수 있어, 장치의 파손의 우려가 있을 과한 압력 또는 상기 동작부(110)의 작동을 할 수 없는 정도의 작은 압력을 예방할 수 있어 효율적으로 액추에이터의 운용을 가능하게 할 뿐만 아니라, 안전사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 상기 피스톤(111)의 스트로크방향의 상기 제어부(300) 전면에 피스톤(111)의 충격을 흡수하는 쿠션부(500)를 더 포함한다.

상기 쿠션부(500)는 상기 피스톤(111)의 스트로크방향으로의 전진을 막는 쿠션피스톤(510)과 상기 쿠션피스톤(510)과 연결되어 형성되되, 상기 피스톤(11)과 상기 쿠션피스톤(510)의 충격 시, 충격에 의해 발생하는 유압을 외부로 배출하는 쿠션밸브(520)를 포함한다.

즉, 상기 쿠션부(500)는 상기 동작부(110)의 스트로크방향으로의 이동 시, 관성력에 의해 상기 동작부(110)의 제동거리가 길어지거나, 오동작에 의해 상기 피스톤(111)이 상기 몸체(100) 일부와 충돌 시, 충돌에 의해 발생하는 충격을 흡수하는 역할을 한다.

이 때, 상기 쿠션부(500)는 상기 피스톤(111)과의 충격 시, 충격에 의해 발생하는 유압을 상기에 기재된 쿠션밸브(520)를 통해 외부로 배출함으로써, 상기 피스톤(111)에 의한 충격을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 충격에 의한 유압을 외부로 배출함으로써, 반영구적으로 사용이 가능한 장점이 있다.

이는 1회성 정도에 그치는 종래의 쿠션장치와 달리 반영구적으로 사용할 수 있으므로 금전적, 시간적 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이 때, 상기 쿠션밸브(520)를 통해 외부로 배출하는 유압은 상기에 기재된 유압공급부(1)로 다시 회수되거나 다른 장치에 의해 회수될 수 있다.

아울러, 상기 쿠션피스톤(510)은 피스톤과의 충격을 흡수하기 위해 신축성이 있는 재질이 권장되며, 충격흡수를 위한 쿠션피스톤(510)의 재질에 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

상기에 기재된 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌 시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 구동방법을 도 6의 회로도면을 참조로 하여, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌 시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 일반적인 동작, 동작 후의 동작부(110)의 복귀 및 오작동에 의한 안전장치의 동작으로 나누어 상세히 설명하기로 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌 시험용 하이브리드 서보 액추에이터가 일반적인 동작에서는 상기 동작부(100)의 피스톤(111)과 로드(112)를 제어패드(310)가 구속하고 있는 상태에서 상기 챔버(200)에 350bar의 공압을 완충한다.

상기의 동작 후, 액추에이터의 동작이 필요하게 되면, 서보 밸브 등으로 이루어지는 제동해제제어부(340)를 작동시켜 상기 제어패드(310)로부터 상기 피스톤(111)과 로드(112)를 해제시킴으로써, 상기 동작부(110)는 챔버(200)에 완충된 공압에 의해 빠른 속도로 스크로크 방향으로 이동된다.

동작 후의 동작부(110)의 복귀는 상기 제동해제제어부(340)를 작동시켜 상기 제동패드(310)로부터 상기 피스톤(111)과 로드(112)를 해방시킨다.

그 후, 후진공압공급부(400)를 통해 공압을 공급하면 로드와 피스톤이 원래의 위치로 이동하게 되며, 다시 제동해제제어부(340)를 작동시켜 유압에 의해 상기 피스톤(111)과 로드(112)를 구속한다.

아울러, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 빠른 속도로 상기 동작부(110)가 스트로크방향으로 이동하므로 오작동에 의한 안전장치가 필요하다.

이는 상기에 기재되었으며, 좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 제어부(300)의 이상으로 제어패드(310)의 기능이 상실하게 된다면, 상기 피스톤(111)이 상기 쿠션부(500)의 쿠션피스톤(410)과 충돌하게 된다.

이 때, 상기 쿠션부(500)의 내부의 압력이 높아지면서 쿠션밸브(520)의 압력이 설정압력 이상이 되면 자동으로 넘치는 압력만큼 외부(유압공급부(1) 또는 그 외 회수장치)로 회수되어 부품의 파손을 예방할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 피스톤(111)은 외주면에 원주방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 오링(미도시)을 포함할 수 있다.

오링은 상기 피스톤(111)의 전면과 후면을 밀폐시킴으로써, 상기 몸체(100) 내부의 중공부의 밀폐력을 높여 동작부(110)의 이동을 위해 공급되는 공압을 유지하도록 할 수 있다.

<제어부의 실시예>

도 5는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 제어부(300) 실시예를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(300)의 제어탄성체(320)와 상기 제어피스톤(330)의 위치를 변경하여 형성할 수 있다.

이는 제어탄성체(320)를 상기 몸체(100) 외부방향 가까이 구비함으로써, 제어탄성체(320)의 교체 또는 수리가 용이한 장점을 가지도록 한다.

<동작부의 실시예>

본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 상기 피스톤(111)은 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 에어로 다이나믹 베어링(aero dynamic bearing)으로 형성될 수 있다.

상기 에어로 다이나믹 베어링은 상기 로드(112)를 감싸도록 형성되는 베어링중공(11-2)을 포함하는 베어링몸체(111-1)와 상기 베어링몸체(111-1) 외주면에 원주방향으로 형성되는 다수의 에어홈(111-3)을 포함한다.

아울러, 상기 베어링몸체(111-1) 일측면에 형성되는 다수의 에어공(111-4)을 포함하며, 상기 에어공(111-4)으로 유입되는 공압을 상기 에어홈(111-3)으로 안내하는 안내관(111-4)을 포함한다.

즉, 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 피스톤(111)을 에어로 다이나믹 베어링으로 형성함으로써, 피스톤(111) 외부면의 에어홈(111-3)에 공기역학적인 베어링 막이 형성되고, 이는 피스톤(111)과 상기 몸체(100)와의 직접적인 마찰이 없는 방식으로 운용 가능한 장점이 있다.

다시 말해, 상기 피스톤(111)이 상기 몸체(100)와 직접적인 마찰이 없는 방식으로 스크로크방향으로 이동 가능함으로써, 마찰력이 감소하여 수명이 증가되고, 내마모성에 큰 장점을 가질 뿐만 아니라, 마찰력이 감소되어 상기 동작부(110)의 고속운동이 가능한 장점이 있다.

본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로드(112) 일단에 속도측정센서(600)가 더 구비될 수 있다.

상기 속도측정센서(600)는 본 발명에 따른 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터의 동작부(110)의 동작 속도를 계측할 수 있어, 정확한 충돌테스트 뿐만 아니라, 액추에이터의 운용에 있어서의 안전사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.

물론, 상기 동작부(110)의 충돌테스트에 방해만 받지 않는다면, 상기에 기재된 속도측정센서(600) 외에 충돌테스트에 필요한 센서를 부착할 수 있으므로, 상기 로드(112) 일단에 구비되는 부착물로 상기에 기재된 속도측정센서(600)에 한정하지 않고 다양한 부착물의 실시예가 가능하다.

100 : 몸체
110 : 동작부
111 : 피스톤
112 : 로드
200 : 챔버
210 : 압축공기공급부
300 : 제어부
310 : 제어패드
320 : 제어탄성체
330 : 제어피스톤
340 : 제동해제제어부
400 : 후진공압공급부
500 : 쿠션부
510 : 쿠션피스톤
520 : 쿠션밸브
600 : 속도계측센서
1 : 유압공급부
2 : 후진공압저장부
3 : 공압안전부

Claims

몸체(100)와 수단을 포함하는 스트로크(stroke) 구동 액추에이터로서,
상기 몸체(100) 내부에 스트로크방향으로 이동 가능하도록 구비되는 피스톤(111)과, 상기 피스톤(111)과 연결되어 상기 몸체(100) 일측으로 돌출하는 로드(112)를 포함하는 동작부(110);
상기 몸체(100) 타측에 형성되며, 상기 동작부(110)로 공압을 공급하는 챔버(200); 및
상기 몸체(100) 일측에 상기 중공을 감싸도록 형성되며, 상기 동작부(110)의 이동을 제어하는 제어부(300);를 포함하여 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터.
제 1항에 있어서,
상기 제어부(300)는
상기 로드(112) 외주면에 접촉되도록 형성되어 상기 동작부(110)의 이동을 구속하는 제어패드(310);
상기 제어패드(310) 일측에 형성되며, 탄성에 의해 상기 제어패드(310)를 고정하는 제어탄성체(320);
상기 제어패드(310) 타측에 형성되며, 유압에 의해 상기 제어패드(310)의 동작을 제어하는 제어피스톤(330); 및
상기 제어부(300)의 동작을 유압으로 제어하는 제동해제제어부(340);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터.
제 2항에 있어서,
상기 제어피스톤(330)은
상기 제어탄성체(320)의 탄성보다 큰 상기 제어피스톤(330)의 유압을 상기 제어패드(310)로 가하여 상기 제어패드(310)를 상기 로드(112)로부터 해방시키는 것을 특징으로 하는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터.
제 1항에 있어서,
상기 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터는
상기 피스톤(111)의 스트로크 전진방향 끝단에 상기 중공으로 공압을 공급하는 후진공압공급부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터.
제 1항에 있어서,
상기 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액츄에이터는
상기 피스톤(111)의 스트로크방향의 상기 제어부(300) 전면에 피스톤(111)의 충격을 흡수하는 쿠션부(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터.
제 5항에 있어서,
상기 쿠션부(500)는
상기 피스톤(111)의 스트로크방향으로의 전진을 막는 쿠션피스톤(510); 및
상기 쿠션피스톤(510)과 연결되어 형성되며, 유압을 외부로 배출하는 쿠션밸브(520);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터.
제 1항에 있어서,
상기 피스톤(111)은
상기 피스톤(111)의 외주면에 원주방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 오링을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액츄에이터.
제 1항에 있어서,
상기 피스톤(111)은
에어로 다이나믹 베어링(aero dynamic bearing)인 것을 특징으로 하며,
상기 에어로 다이나믹 베어링은
상기 로드(112)를 감싸도록 형성되는 베어링중공(111-2)을 포함하는 베어링몸체(111-1);
상기 베어링몸체(111-1) 외주면에 원주방향으로 형성되는 다수의 에어홈(111-3);
상기 베어링몸체(111-1) 일측면에 형성되는 다수의 에어공(111-4); 및
상기 에어공(111-4)으로 유입되는 공압을 상기 에어홈(111-3)으로 안내하는 안내관(111-5);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 1항에 있어서,
상기 동작부(110)는
상기 로드(112) 일단에 속도측정센서(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공압 챔버 일체형 충돌시험용 하이브리드 서보 액추에이터.