KR20210063430A - 동특성 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고주파수 진동영역에 있어서의 방진고무 등의 동적진동특성을 정확하게 측정할 수 있는 동특성 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 동특성 측정장치(100)는, 기부(110)와, 기부(110)의 상부에 에어스프링(122)을 통하여 플로팅 상태로 하는 것을 가능하게 재치된 지지부(120)와, 기부(110)와 지지부(120)와의 사이에 설치된 피시험체(131)의 기부(110) 측에 설치되고, 피시험체(131)에 진동을 가하는 동전가진기(113)와, 피시험체(131)의 지지부(120) 측에 설치되며, 피시험체(131)에 가해진 동하중을 계측하는 로드워셔(133)를 구비하고, 지지부(120)의 크로스헤드(124)의 형상을 공진주파수가 3kHz 이상이 되는 형상으로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

동특성 측정장치

본 발명은, 동특성 측정장치에 관한 것으로, 특히 자동차용 등의 방진고무의 동특성을 측정하는 동특성 측정장치에 관한 것이다.

방진고무의 동특성은, 자동차 등의 방진성, 승차감, 조종안정성, 운동성능, 방음, 에너지 절약성을 결정하는 중요한 요인이고, 이러한 동특성을 관리하는 것은, 방진고무 업체는 물론, 자동차 업체에게 있어서도 중요시되고 있다. 방진고무의 동특성은, 주파수, 환경온도, 진폭, 프리로드 등에 의하여 좌우되므로, 정밀도가 높은 계측을 하기 위하여는, 고도의 설계기술, 계측기술, 및 신호처리기술이 필요시된다.

방진고무의 동적 성질에 대하여는, 자동차용 방진고무를 중심으로, 제품의 동적 성능의 개선, 관리수준의 향상을 추구하는 요구가 강하므로, 예를 들어 SRIS3505(일본고무협회 표준규격)에 규정되는 것과 같이, 시험방법이 표준화되어 있다. 한편, 여기에서 말하는 동적 성질이란, 저장 스프링정수, 손실 스프링정수, 절대 스프링정수, 감쇠계수, 손실계수, 및 위상각을 총칭한 것이다.

특허문헌 1에는, 베이스 부재와 베이스 부재에 탄성체를 통하여 재치된 지지부재와의 사이에, 가진기, 테스트피스, 및 하중검출기를 직렬로 설치하여 테스트피스에 가진기로부터 동적 하중을 가하도록 구성하며, 베이스 부재에 탄성체를 통하여 지지되고 있는 지지부재 측의 질량과 탄성체의 스프링정수에 의하여 정해지는 공진주파수가 가진기에 의한 가진주파수보다 충분히 작아지도록, 지지부재 측의 질량과 탄성체의 스프링정수를 설정한 동적특성 시험장치가 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 방진고무 등의 시험편에 반복하중을 주고 로드셀에 의하여 동적특성을 측정하는 측정장치에 있어서, 로드셀로서 압전소자를 3개 이상 병렬로 배치한 압전소자형 로드셀을 사용한 방진고무의 동적특성 측정장치가 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 방진고무가 탄성체를 통하여 베이스에 고정되는 제1 지지부재와 제2 지지부재에 의하여 진동방향에 있어서 협지되고, 제1 지지부재가 가진측과 반대측에 설치되며, 가진에 대하여 영향을 받지 않는 충분한 질량을 가지고 있고, 제1 지지부재 및 제2 지지부재의 한쪽이 다른 쪽에 접근하는 방향으로 탄성체의 외측으로부터 탄성체를 통하여 누름장치에 의하여 방진고무에 대하여 일정 하중이 가해지며, 방진고무가 외부로부터 가진기에 의하여 가진되는 동특성 측정장치가 기재되어 있다.

한편으로, 최근, 종래의 가솔린엔진을 사용한 차량과 더불어, 전동모터의 회전력을 이용한 하이브리드 타입의 차량, 및 전기자동차가 급속하게 보급되고 있다. 이와 같은 전동모터의 진동영역은, 종래의 왕복엔진의 진동영역인 1.5kHz 정도를 넘어, 5kHz까지의 고주파수 영역까지 달하고 있다. 특히, 운전수나 승객에게 불쾌감을 주는 소음, 진동, 하시니스(NVH) 등의 요인을 해석하기 위하여, 이와 같은 전동모터를 탑재한 차량에 사용되는 방진고무에 대하여도, 3kHz까지의 고주파수 영역에서의 동적진동특성 데이터를 측정할 필요성이 높아지고 있다.

특허문헌 1: 일본특허공고공보 S61-22251호 특허문헌 2: 일본특허공개공보 S64-13434호 특허문헌 3: 일본공개특허공보 2007-271268호

하지만, 특허문헌 1 및 2에 기재된 바와 같은 종래의 동특성 측정장치에서는, 그 구조상 가진주파수의 상한이 1.5kHz 정도이므로, 상술한 고주파수 영역에서의 진동에는 대응할 수 없었다.

또한, 특허문헌 3에서는, 고주파 대응을 위하여, 5kHz 정도까지의 진동을 인가할 수 있는 가진기 및 누름장치에 의한 일정 하중을 가하는 기구를 탑재한 동특성 측정장치가 기재되어 있는데, 높은 주파수까지 정밀하게 계측 가능한지에 대하여 기재되어 있지 않다.

즉, 고주파 진동역에서의 동특성의 측정에서는, 프레임의 공진점을 계측 주파수 범위보다 높게 하지 않으면, 그 주파수 전후의 범위에서의 정확한 측정이 곤란해진다는 문제가 있다. 또한, 특히 자동차용 방진고무 등에서는, 실차 상태를 상정하여, 고부하(프리로드)를 건 상태에서 동특성을 측정할 필요가 있는데, 이와 같은 프리로드를 건 상태에서는, 하중검출기에서의 계측에 있어서 계측 레인지를 크게 할 필요가 있어, 고주파에서의 작은 동하중의 계측이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 고주파 진동역에서는 고주파의 2승에 비례하는 높은 가진능력과 진폭이 필요해지는데, 동전가진기를 고속으로 작동시키기 위하여, 중량을 가볍게 하면 공진주파수가 낮아져, 가진능력이 저하하여 필요한 가진진폭을 얻는 것이 곤란하다는 문제도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 3kHz까지의 고주파수 진동영역에 있어서도, 프레임의 공진주파수의 영향을 배제하여, 프리로드를 건 상태에서 작은 동하중을 계측할 수 있고, 더욱이 피시험체의 가진 레벨을 상승시킴으로써, 고주파수 진동영역에 있어서의 방진고무 등의 동적 진동특성을 정확하게 측정할 수 있는 동특성 측정장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 동특성 측정장치는, 기부와, 상기 기부의 상부에, 탄성체를 통하여 플로팅 상태로 하는 것을 가능하게 재치된 지지부와, 상기 기부와 상기 지지부와의 사이에 설치된 피시험체의 상기 기부 측에 설치되고, 상기 피시험체에 진동을 가하는 동전가진기와, 상기 피시험체의 상기 지지부 측에 설치되며, 상기 피시험체에 가해진 동하중을 계측하는 동하중 계측기를 구비하는 동특성 측정장치에 있어서, 상기 지지부의 형상을 공진주파수가 3kHz 이상이 되는 형상으로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동전가진기에 설치되고, 상기 피시험체에 가해진 정하중을 계측하는 정하중 계측기를 더 구비하는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 정하중 계측기는, 상기 동전가진기에 설치된 공진지그에 설치되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 동하중 계측기에는, 상기 지지부의 동하중의 영향을 제거하는 가속도계가 설치되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 동전가진기에, 상기 동전가진기의 위치를 측정하는 위치센서가 설치되고, 그 위치센서에 의한 변위신호에 근거하여 피드백 제어에 의하여 상기 동전가진기의 변위가 제어되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 피시험체에는, 상기 동전가진기 측으로부터 프리로드가 가해지는 것으로 하여도 좋다.

더욱이, 상기 프리로드는, 상기 동전가진기와 상기 동전가진기 측에 설치되는 에어와 합하여 가해지는 것으로 하여도 좋다.

본 발명에 따르면, 3kHz까지의 고주파수 진동영역에 있어서도, 프레임의 공진주파수의 영향을 배제하고, 프리로드를 건 상태로 작은 동하중을 계측할 수 있으며, 더욱이 피시험체의 가진레벨을 상승시킴으로써, 고주파수 진동영역에 있어서의 방진고무 등의 동적 진동특성을 정확하게 측정할 수 있는 동특성 측정장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 동특성 측정장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2의 (a)는, 도 1에 나타내는 동특성 측정장치를 정면으로부터 나타내는 부분단면도이고, 도 2의 (b)는, 도 2의 (a)에 나타내는 IIb 부분을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3은, 도 2의 (a)에 나타내는 동특성 측정장치의 지주를 신장시킨 상태를 나타내는 측면도이다.
도 4는, 도 1 내지 도 3에 나타내는 동특성 측정장치의 정부하 계측부를 겸한 공진지그를 나타내는 단면도이다.
도 5의 (a)는, 종래의 동전가진기 진동대에 강적(剛的)지그를 설치한 상태를 나타내는 모식도이고, 도 5의 (b)는, 동진가진기 진동대에 공진지그를 설치한 상태를 나타내는 모식도이며, 도 5의 (c)는, 강적지그 또는 공진지그를 설치한 상태의 고주파 특성을 비교하여 나타내는 도면이다.
도 6은, 도 1 내지 도 3에 나타내는 동특성 측정장치에 적용되는 제어시스템의 시스템 블록도이다.
도 7의 (a)는, 종래의 동전가진기 진동대의 오픈루프 제어를 나타내는 블록도이고, 도 7의 (b)는, 동전가진기 진동대의 클로즈루프에 의한 피드백 제어를 나타내는 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

한편, 이하의 설명에 있어서의 상하의 개념은, 예를 들어 도 2의 (a)에 있어서의 상하에 대응하고 있고, 각 부재의 상대적인 위치관계를 나타내는 것으로서, 절대적인 위치관계를 나타내는 것이 아니다.

도 1은, 본 발명에 따른 동특성 측정장치(100)의 일례를 나타내는 사시도이고, 도 2의 (a)는, 도 1에 나타내는 동특성 측정장치(100)를 정면으로부터 나타내는 부분단면도이며, 도 2의 (b)는, 도 2의 (a)에 나타내는 IIb 부분을 확대하여 나타내는 단면도이고, 도 3은, 도 2의 (a)에 나타내는 동특성 측정장치(100)의 지주를 신장한 상태를 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 동특성 측정장치(100)는, 예를 들어 SRIS3503(일본고무협회 표준규격)에 있어서 표준화된 바와 같은, 자동차용 등의 방진고무의 동적 성질에 대하여 측정하는 측정장치이다. 한편, 여기에서 말하는 동적 성질이란, 저장 스프링정수, 손실 스프링정수, 절대 스프링정수, 감쇠계수, 손실계수, 및 위상각을 총칭한 것이다.

동특성 측정장치(100)는, 기부(110)와, 기부(110)의 상부에, 후술하는 에어스프링(122) 등의 탄성체를 통하여 플로팅 상태로 하는 것을 가능하게 재치된 지지부(120)와, 기부(110)와 지지부(120)와의 사이에 배치된 측정부(130)를 구비한다.

기부(110)는, 다리부(111)와, 에어스프링(112)과, 동전가진기(113)와, 베이스 가대부(114)를 구비한다.

다리부(111)는, 도 2의 (a)에 나타내는 하측 지면에 접하는 위치에 배치되며, 동특성 측정장치(100)를 지면에 고정하고 있다. 한편, 여기에서는, 4개의 다리부(111)에 의하여 동특성 측정장치(100)를 지면에 고정하는 것으로 하였는데, 하기와 같이 본체부 에어스프링(112)으로 설치되므로, 진동의 전달이 방지되기 때문에, 지진 등 외부 요인에 견디는 설치부라면 이것으로 한정되지 않는다.

에어스프링(112)은, 여기에서는, 4개의 다리부(111)와 동특성 측정장치(100)의 본체부와의 사이에 4개 배치되어 있다. 4개의 에어스프링(112)은, 진동시험 도중에 지면과 동특성 측정장치(100)와의 사이에서, 진동이 전달되는 것을 방지하기 위하여 설치되어 있다.

동전가진기(113)는, 동특성 측정장치(100)의 베이스 가대부(114)에 설치되며, 후술하는 제어시스템(200)에 접속되어, 후술하는 동전가진기 진동대(132)를 구동한다. 베이스 가대부(114)와 동전가진기(113)를 합하여, 충분한 질량을 가지고, 상기 에어스프링(112)과 합하여, 진동 전달을 방지하는 역할을 다한다.

지지부(120)는, 지주(121)와, 에어스프링(122)과, 체결기(123)와, 크로스헤드(124)와, 중정반(125)을 구비한다.

지주(121)는, 기부(110)의 상부에 배치되고, 크로스헤드(124)를 상부에 재치할 수 있도록, 여기에서는 4개가 배치되며, 중정반(125)에 접속된다. 한편, 동특성 측정장치(100)에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 지주(121)를 신장하는 것도 가능하다. 이와 같이, 지주(121)를 신장하는 것을 가능하게 함으로써, 측정부(130)에 항온조를 수용하여 측정하는 것, 및 사이즈가 큰 피시험체(131)를 측정하는 것을 가능하게 하고 있다.

에어스프링(122)은, 중정반(125)의 상부에 재치된 탄성체이다. 에어스프링(122)을 설치함으로써, 에어스프링(122)의 상부에 재치된 크로스헤드(124)와, 기부(110)와의 사이에서, 고주파 진동 상태 등에 있어서, 공진 등의 진동의 전달이 차단되는 플로팅 상태가 구성 가능해진다. 한편, 동특성 측정장치(100)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 8개의 에어스프링(122)이 설치되어 있는데, 이것으로 한정되지는 않으며, 플로팅 상태를 구성할 수 있다면, 그 밖의 개수의 에어스프링(122)이 설치되는 것으로 하여도 좋다.

체결기(123)는, 유압, 공압 등에 의하여 구동되며, 크로스헤드(124)를 중정반(125)에 고정하여, 플로팅 상태를 해제하기 위하여 설치되어 있다. 한편, 플로팅 상태를 해제하는 경우, 베이스 가대부(114), 지주(121), 중정반(125), 크로스헤드(124)가 리지드에 연결되어, 높은 강성을 가지고, 피시험체의 정적 스프링정수 계측이나, 약 100~150Hz 이하와 같이 낮은 진동주파수로 측정하는 경우 등이 생각된다. 또한, 체결기(123)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 여기에서는 4곳에 설치되는 것으로 하였는데, 플로팅 상태를 해제할 수 있고, 충분한 결합 강성이 있다면, 이러한 설치수로 한정되지는 않는다.

크로스헤드(124)는, 기부(110)의 상부에, 에어스프링(122)을 통하여 플로팅 상태로 하는 것을 가능하게 재치되어 있다. 하이브리드 타입의 차량, 및 전기자동차의 전동모터의 진동영역은, 종래의 왕복엔진의 진동영역인 1.5kHz를 넘는 고주파수 영역까지 달하고 있다. 여기에서는 3kHz까지의 고주파수 진동영역에서 측정하는데, 이 경우, 크로스헤드(124)의 고유의 공진주파수가 낮으면, 측정시에 크로스헤드(124)가 공진하여 버려서, 정확한 측정을 행할 수 없다. 이 때문에, 크로스헤드(124)의 공진주파수는, 계측하는 측정영역보다 높은 주파수로 할 필요가 있다.

본 발명의 동특성 측정장치(100)에서는, 크로스헤드(124)의 공진주파수를 높이기 위하여, 크로스헤드(124)가 충분한 무게(1500kg 이상)를 가지는 형상으로 하고, 더욱이 그 형상을 원통에 가까운 형상으로 하며, 더욱이 두께와 직경의 비(도 2의 (a)에 있어서의 H/D)를 1에 가까운 값(0.7~1.3)이 되는 형상으로 하고 있다.

우선, 크로스헤드(124)의 중량에 대하여는, 너무 가벼우면, 측정부(130)의 진동을 전부 차단할 수 없게 되고, 반대로 너무 무거우면, 공진주파수를 높일 수 없기 때문에, 어느 정도의 중량이 필요하게 된다. 또한, 형상에 대하여는, 진동에는 종진동, 휨진동, 비틀림진동 등의 복수의 모드가 있고, 두께와 직경의 어느 것을 크게 하면, 어떤 진동 모드에 의한 공진이 일어날 가능성이 높아진다. 이 때문에, 두께와 직경의 비를 1에 가까운 값으로 함으로써, 평균 공진주파수를 상승시킬 수 있다.

측정 결과, 상술과 같은 형상으로 함으로써, 크로스헤드(124)의 공진주파수를 4kHz 전후로 할 수 있었다. 또한, 이와 같은 크로스헤드(124)를 동특성 측정장치(100)에 사용함으로써, 크로스헤드(124)의 공진주파수의 영향을 배제하여, 3kHz까지의 고주파 영역까지 측정을 가능하게 할 수 있다.

측정부(130)는, 피시험체(131)와, 동전가진기 진동대(132)와, 로드워셔(133)와, 가속도계(134)와, 변형계(135)와, 공진지그(136)와, 위치센서(137)와, 로드워셔 설치 블록(138)을 구비한다.

피시험체(131)는, 본 발명의 동특성 측정장치(100)에 있어서는, 자동차용 등 방진고무이다. 한편, 방진고무로서는, 매스 부착 방진고무, 액체밀봉 방진고무 등의 위상요소를 포함하는 방진고무가 포함된다. 피시험체(131)는, 동전가진기 진동대(132)와, 로드워셔(133)와의 사이에 협지되어 측정된다.

전동가진기 진동대(132)는, 전동가진기(113)의 상부에 설치되고, 후술하는 제어시스템(200)에 의하여 제어된다. 도시를 생략하지만, 동전가진기 진동대(132)에는, 진동판(132a)과 코일부(132b)가 직결되고, 그 주위에는 직류의 자기장이 배치되며, 이 코일에 전류를 인가함으로써, 동전가진기 진동대(132)가 구동된다. 한편, 여기에서는, 동전가진기(113)의 진동주파수 영역은, 3kHz까지인데, 특별히 3kHz까지로 한정되지 않으며, 3kHz 이상이면 좋은 것으로 한다.

로드워셔(133)는, 피시험체(131)의 동전가진기(113)와는 반대측의 크로스헤드(124)에 로드워셔 설치 블록(138)을 통하여 설치된다. 로드워셔(133)는, 고강성의 압전소자이고, 응답속도가 빠르며, 계측 임계값(threshold)이 작기 때문에, 여기에서는, 피시험체(131)에 가해진 동하중을 계측하는 동하중 계측기를 구성하고 있다. 한편, 로드워셔(133)는, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 4개 나열하여 설치되며, 이 평균을 취하는 것으로 하였는데, 이것으로 한정되지는 않는다.

가속도계(134)는, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 로드워셔(133)의 피시험체(131)를 설치하는 측의 플랜지에 설치되고, 크로스헤드(124)가 진동한 경우, 측정한 가속도로부터 그 동하중을 계산하여, 그 영향을 제거하고, 피시험체(131)를 정확하게 측정하기 위하여 설치된다. 따라서, 크로스헤드(124)의 진동이 계측 정밀도에 주는 영향을 무시할 수 있는 경우에는, 가속도계(134)의 측정을 할 필요는 없다.

정부하 계측부를 겸한 공진지그(136)는, 동전가진기 진동대(132)의 피시험체(131) 측에 설치된다. 여기에서, 정부하 계측부를 겸한 공진지그(136)에 대하여, 도 4 내지 도 5의 (c)를 이용하여 설명한다.

도 4는, 도 1 내지 도 3에 나타내는 동특성 측정장치(100)의 정부하 계측부를 겸한 공진지그(136)를 나타내는 단면도이고, 도 5의 (a)는, 종래의 동전가진기 진동대(132)에 강적지그(536)를 설치한 상태를 나타내는 도식도이며, 도 5의 (b)는, 동전가진기 진동대(132)에 공진지그(136)를 설치한 상태를 나타내는 모식도이고, 도 5의 (c)는, 강적지그(536) 또는 공진지그(136)를 설치한 상태의 주파수 특성을 비교하여 나타내는 도면이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 정부하 계측부를 구성하는 변형계(135)는, 여기에서는 원통 형상의 공진지그(136)의 내부원주 상에 복수 등배분으로 설치되고, 축방향의 부하를 계측할 수 있다. 한편, 공진지그(136)의 상부에는, 피시험체(131)를 설치하기 위한 강적 블록(136a)이 설치되어 있다. 변형계(135)는, 정적인 프리로드를 계측하는 것이 목적으로 설치되고, 평균화 처리, 필터링 처리로, 블록(136a) 등의 매스에 의한 가속도로부터의 동하중의 영향을 받지 않는다. 또한, 높은 응답성이 없어도 좋다. 본 정부하 계측지그는, 하기와 같이 공진지그의 기능도 겸비하는데, 이것으로 한정되지 않는다.

자동차용 방진고무 등에서는, 실차 상태를 상정하여, 고부하(프리로드)를 건 상태로 동특성을 측정할 필요가 있는데, 이와 같은 프리로드를 건 상태에서는, 동하중의 계측에 있어서 계측 레이진를 크게 할 필요가 있으며, 고주파에서는, 피시험체의 변위가 작아지고, 하중도 작아지므로, 하중의 계측이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 방진고무의 성능에는 선형성이 없어, 예측이 어렵다. 그래서, 본 발명에서는, 정하중 계측기로서, 변형계(135)를 새로 설치하고, 로드워셔(133)로 동하중만을 계측하며, 도 6에 나타내는 블록선도 중의 차지앰프(212)의 계측 레인지를 작게 함으로써, S/N비를 높여, 정밀하게 동하중을 측정할 수 있도록 구성되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 공진지그(136)는, 동전가진기 진동대(132)에 설치된 원통 형상의 부재이다. 공진지그(136)를 원통 형상으로 함으로써, 임의의 공진주파수를 가지게 할 수 있다. 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 종래 기술의 동전가진기 진동대(132)에는, 진동판(132a)과 코일부(132b) 사이에 공진점을 가지고, 공진점을 넘으면, 가진능력은 주파수의 2승에 비례하여 저하된다. 더욱이, 강적지그(536)를 설치한 경우에는, 공진점이 더욱 저하되어, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 가진능력이 저하되어서 필요한 가진진폭을 얻을 수 없다. 이러한 공진에 의한 영향을 저감시키기 위한 하나의 방법은, 동전가진기 진동대(132)의 공진점을 높게 하는 것이 생각되는데, 필요한 가진력, 스트로크로부터, 크기가 거의 결정되어, 구조적으로 공진점을 크게 변경하는 것이 곤란하다. 또 하나의 방법은, 가진력을 높이는 방법으로, 가진능력을 저하하여도 필요한 가진력이 만족되는 것인데, 이 경우, 장치의 전체 치수의 증대와 코스트 향상으로 이어진다.

이에 대하여, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 동진가진기 진동대(132)에 공진지그(136)를 설치한 경우에는, 공진지그(136)에 임의의 공진주파수를 가지게 할 수 있으므로, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 동전가진기 진동대(132)의 공진점에 의한 가진능력이 저하되는 주파수대에서 진폭 레벨을 향상시킬 수 있다. 한편, 여기에서는, 본 발명의 동특성 측정장치(100)의 측정주파수대역인 3kHz 부근의 진폭 레벨이 향상되어 있는데, 이것으로 한정되지는 않는다. 한편, 도 5의 (a), 및 도 5의 (b)에 있어서, 동전가진기 진동대(132)는, 진동판(132a)과, 코일부(132b)로 구성되어 있는 것으로 파악할 수도 있고, 이 경우에는, 원통 형상의 공진지그(136)와 함께, 2 자유도 공진계가 구성되어 있는 것으로 파악될 수 있다. 이 경우에도, 임의의 주파수대에서 진폭 레벨을 향상시킬 수 있다.

도 1 내지 도 3으로 되돌아가, 측정부(130)에 설치된 위치센서(137)에 대하여 설명한다.

위치센서(137)는, 동전가진기 진동대(132)에 설치되어, 이 동전가진기 진동대(132)의 위치를 측정한다. 여기에서, 동전가진기 진동대(132) 및 위치센서(137)에 대하여, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)를 이용하여 설명한다.

도 7의 (a)는, 종래의 동전가진기 진동대(732)의 오픈루프 제어를 나타내는 블록도이고, 도 7의 (b)는, 동전가진기 진동대(132)의 클로즈루프에 의한 피드백 제어를 나타내는 블록도이다.

도 7의 (a)에 있어서, 종래의 오픈루프 제어에 따른 동전가진기 진동대(732)에서는, 입력되는 지령값은 가속도이며 이것을 증폭하여 동전가진기 진동대(732)를 구동하는데, 출력값은 마찬가지로 가속도가 된다. 이 경우, 신호값으로서 가속도를 사용하고 있으므로, 후술하는 피드백 제어에는 맞지 않아, 동전가진기 진동대(732)의 정확한 위치 제어를 할 수 없다.

이에 대하여, 본 발명의 동특성 측정장치(100)에서는, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 위치센서(137)를 사용하여, 동전가진기 진동대(132)의 위치를 측정하고, 이 변위신호를 신호값으로서 사용한다. 이에 따라, PID 제어부가 동전가진기 진동대(132)에 대하여 클로즈루프에 의한 피드백 제어를 할 수 있어, 동전가진기 진동대(132)의 정확한 위치 제어를 할 수 있다. 이러한 위치제어기능에 의하여, 피시험체의 정적 스프링정수를 계측하는 것이 가능해진다.

도 6은, 도 1 내지 도 3에 나타내는 동특성 측정장치(100)에 적용되는 제어시스템(200)의 시스템 블록도이다.

도 6에 있어서, 제어시스템(200)은, 주로 주제어장치(210)와, 전력증폭기 케이스체(230) 등을 구비하고 있다.

주제어장치(210)는, 기동기(222)를 통하여 전원(221)에 접속되고, 조작선(216)을 통하여 동특성 측정장치(100)에 접속되며, 동특성 측정장치(100)를 제어한다.

주제어장치(210)에는, 주로 메인 서보컨트롤러(211)와, 차지앰프(212)와, 가진기 조작반(213)과, 무정전 전원장치(214)와, 유저인터페이스(215) 등이 포함된다. 메인 서보컨트롤러(211)에는, 동특성 측정장치(100)의 각종 센서로부터, 동하중, 정하중, 변위, 가속도 등의 신호가 입력되고, 각종 계측과 연산이 이루어진다. 상술한 바와 같이, 메인 서보컨트롤러(211)에 있어서, 동하중과 정하중을 개별적으로 계측하고, 계측 하중레벨에 의하여, 자동으로 계측 레인지 및 표시 레인지를 변경하는 것도 가능하다.

전력증폭기 케이스체(230)는, 주제어장치(210)의 가진기 조작반(213)으로부터의 신호에 의하여 제어되고, 동특성 측정장치(100)의, 예를 들어 동전가진기(113)의 동전가진기 진동대(132)의 동작을 제어한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 제어시스템(200)에는, 더욱이, 피시험체(131)에 프리로드를 가하기 위한 드라이에어(223)와, 드라이에어(223)의 압력을 제어하는 프리로드 제어밸브(224)와, 동전가진기(113)의 냉각을 하기 위한 블로워(231) 등이 포함된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 동특성 측정장치에 따르면, 3kHz까지의 고주파수 진동영역에 있어서도, 프레임의 공진주파수의 영향을 배제하고, 프리로드를 가한 상태로 작은 동하중도 계측할 수 있으며, 더욱이 피시험체의 가진 레벨을 상승시킴으로써, 고주파수 진동영역에 있어서의 방진고무 등의 동적 진동특성을 정확하게 측정할 수 있는 동특성 측정장치를 제공할 수 있다.

100: 동특성 측정장치
110: 기부
111: 다리부
112, 122: 에어스프링
113: 동전가진기
114: 베이스 가대부
120: 지지부
121: 지주
123: 체결기
124: 크로스헤드
125: 중정반
130: 측정부
131: 피시험체
132: 동전가진기 진동대
133: 로드워셔
134: 가속도계
135: 변형계
136: 공진지그
137: 위치센서
138: 로드워셔 설치 블록
200: 제어시스템
210: 주제어장치
211: 메인 서보컨트롤러
212: 차지앰프
213: 가진기 조작반
214: 무정전 전원장치
215: 유저인터페이스
216: 조작선
221: 전원
222: 기동기
223: 드라이에어
224: 프리로드 제어밸브
230: 전력증폭기 케이스체
231: 블로워

Claims (6)

1. 기부와,
   상기 기부의 상부에, 탄성체를 통하여 플로팅 상태로 하는 것을 가능하게 재치된 지지부와,
   상기 기부와 상기 지지부와의 사이에 설치된 피시험체의 상기 기부 측에 설치되고, 상기 피시험체에 진동을 가하는 동전가진기와,
   상기 피시험체의 상기 지지부 측에 설치되며, 상기 피시험체에 가해진 동하중을 계측하는 동하중 계측기를 구비하는 동특성 측정장치에 있어서,
   상기 지지부의 형상을 공진주파수가 3kHz 이상이 되는 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 동전가진기에 설치되고, 상기 피시험체에 가해진 정하중을 계측하는 정하중 계측기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 정하중 계측기는, 상기 동전가진기에 설치된 공지지그에 설치되는 것을 특징으로 하는 동특성 측정장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 동하중 계측기에는, 상기 지지부의 동하중의 영향을 제거하는 가속도계가 설치되는 것을 특징으로 하는 동특성 측정장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 동전가진기에, 상기 동전가진기의 위치를 측정하는 위치센서가 설치되고, 그 위치센서에 의한 변위신호에 근거하여 피드백 제어에 의하여 상기 동전가진기의 진동이 제어되는 것을 특징으로 하는 동특성 측정장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피시험체에는, 상기 동전가진기 측으로부터 프리로드가 가해지는 것을 특징으로 하는 동특성 측정장치.

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