KR102268190B1 - 정밀 공압 피로 시험장치 - Google Patents

정밀 공압 피로 시험장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102268190B1
KR102268190B1 KR1020190103836A KR20190103836A KR102268190B1 KR 102268190 B1 KR102268190 B1 KR 102268190B1 KR 1020190103836 A KR1020190103836 A KR 1020190103836A KR 20190103836 A KR20190103836 A KR 20190103836A KR 102268190 B1 KR102268190 B1 KR 102268190B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pneumatic
unit
crosshead
control
value
Prior art date
Application number
KR1020190103836A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210023530A (ko
Inventor
김후식
이대호
김영신
이준철
김봉호
정상규
Original Assignee
주식회사 제이케이시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 제이케이시스 filed Critical 주식회사 제이케이시스
Priority to KR1020190103836A priority Critical patent/KR102268190B1/ko
Publication of KR20210023530A publication Critical patent/KR20210023530A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102268190B1 publication Critical patent/KR102268190B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/36—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by pneumatic or hydraulic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0044—Pneumatic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0073—Fatigue
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/04—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

본 발명은 정밀 공압 피로 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 인체에 무해하며 친환경적이고 공압 유틸리티만을 사용하여 유지보수가 간단하고, 종래에 유압시험기에 비하여 도입비용 및 유지보수가 저렴하여 가격 대비 효율성이 매우 높으며, 정밀도가 유압시험기보다 높은 정밀 공압 피로 시험장치를 제공하는 것이다.
본 발명을 통해 근래 사회적 이슈로 대두되고 있는 환경문제를 위해 유압시험기를 대체할 수 있는 효과와, 정밀 공압 제어 알고리즘을 제공하는 효과와, 사용자 로우 데이터 신뢰성 확보를 위해 신뢰성 예측기법을 적용하여 외산에 의존하고 있는 공압 제어 분야에 공압 신뢰성 시험기 국산화 및 관련 원천기술을 확보하는 효과를 제공하게 된다.

Description

정밀 공압 피로 시험장치{Precision Pneumatic Fatigue Testing Equipment}
본 발명은 정밀 공압 피로 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 인체에 무해하며 친환경적이고 공압 유틸리티만을 사용하여 유지보수가 간단하고, 종래에 유압시험기에 비하여 도입비용 및 유지보수가 저렴하여 가격 대비 효율성이 매우 높으며, 정밀도가 유압시험기보다 높은 정밀 공압 피로 시험장치를 제공하는 것이다.
신뢰성 시험기는 민자, 국가 연구소/대학/산업체 등에서 기초 재료 평가 및 제품의 신뢰성 평가를 위한 정적/동적 시험하는 장비이다.
이는 제품의 물성, 수명, 한도 등의 기초 데이터를 확보하여 품질을 향상시키기 위한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 현재 공압을 제어하는 것은 공기의 압축성으로 인하여 힘(force), 속도(speed) 등에 대한 정밀하고 안정적인 피드백 제어를 얻는 것이 힘들다는 것이 일반적인 사실로 알려져 있으며, 이에 공압이 가지는 여러 가지 장점에도 불구하고 대부분의 신뢰성 평가를 위한 정적/동적 시험 장비는 안정적으로 컨트롤이 가능한 비압축성인 유압을 이용한 시험기를 사용하고 있었다.
대부분의 기관 및 연구소에서 사용하는 유압시험기는 유압유(오일)를 사용하는 방식으로, 반복 시험 중 시험실에 발생하는 오염(마찰로 인한 오염 등) 및 일정기간이면 교체해야 하는 오일에 의해 수질 및 토질 오염등이 환경오염 문제가 될 수 있으며, 유압시험기는 사용용량 10ton 기준으로 1년에 140리터의 유압유를 교체하여야 하며, 유압유 호스는 최소 3년에 1번씩 교체하여야 한다.
그러나, 공압 시험기의 경우에는 공압 라인을 사용하기 때문에 오일 사용이 전혀 없는 장점을 제공할 수 있다.
또한, 유압유의 사용은 국내 온실가스 정책과 위배되며, 탄소 배출량이 계속적으로 증가하는 추세이며, '2017 국가 온실가스 인벤토리 보고서'에 따르면 에너지 분야 다음으로 산업공정분야에서 계속적인 증가 추세를 보이고 있다고 해석하고 있으며, 정부도 정책적으로 온실가스를 줄이기 위해 오일 사용을 최소화하는 것을 제안하고 있는 실정이다.
그리고, 유압시험기에 비하여 공압시험기는 도입비가 매우 저렴하고, 관련 유틸리티등도 매우 저렴하며, 유틸리티 설치도 매우 간단하여 1개의 공압라인으로 전체 시스템 운전이 가능한 장점을 제공하고 있다.
또한, 유지보수 비용은 공압시험기의 경우 필터만 교환해주면 되나, 유압 시험기의 경우 필터, 오일, 유압호수 등을 일정기간이 되면 교체하여야 하여 유지비용이 상대적으로 비싸다.
요약하자면, 상기한 유압 시험기는 정밀 제어에 용이하나, 도입 및 유지보수 비용이 고가이고, 설치공간이 많이 차지하고 있으며, 오일 사용으로 환경적인 요소 등이 열악한 단점을 가지고 있었다.
따라서, 공기의 압축성을 보완할 수 있는 정밀 제어 알고리즘을 개발하고 공압 제어에 최적화된 전용보드를 개발하여 고성능의 공압 신뢰성 시험기 및 친환경적인 공기를 이용하는 값싸고 대중적인 신뢰성 시험기의 개발이 필요한 실정이다.
(선행문헌 1) 대한민국등록특허번호 제10-0264869호(2001.03.02)
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 공압을 적용한 시험기를 제공함에 있어 변위 제어와 정밀한 힘(force) 제어를 수행하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 LVDT 기반의 변위 정밀 제어와 로드셀 기반의 하중 정밀 제어를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치는,
베이스(100)와,
상기 베이스의 상부 중심에 고정된 테스트지그(200)와,
상기 베이스의 양측에 수직하게 형성되는 컬럼부(300)와,
상기 컬럼부에 장착되어 컬럼부를 따라 상하 운동하는 크로스헤드부(400)와,
상기 크로스헤드부의 상측에 형성되며, 연결되어 있는 크로스헤드리프팅구동부에 동력을 전달하여 크로스헤드부를 상하 운동시키는 크로스헤드리프팅모터부(500)와,
상기 크로스헤드리프팅모터부에 연결되어 크로스헤드리프팅모터부에서 제공되는 동력에 따라 크로스헤드부를 상하 운동시키는 크로스헤드리프팅구동부(600)와,
에어탱크(1100)로부터 에어를 제공받아 컨트롤부의 제어에 따라 에어를 공압액츄에이터로 공급하기 위한 공압컨트롤밸브부(700)와,
상기 공압컨트롤밸브부와 연결되어 이로부터 제공되는 에어에 따라 일측에 구성된 시편지지부(900)를 이동시키기 위한 공압액츄에이터(800)와,
상기 공압컨트롤밸브부로 제공되는 에어를 제어하여 공압액츄에이터에 투입되는 공압에 의해 일측에 구성된 시편지지부를 테스트지그 방향으로 상하 운동시키며, 상기 크로스헤드리프팅모터부(500)를 제어하여 크로스헤드리프팅구동부에 동력을 전달하여 크로스헤드부를 상하 운동시키는 컨트롤부(1000)를 포함하여 구성됨으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 정밀 공압 피로 시험장치는,
근래 사회적 이슈로 대두되고 있는 환경문제를 위해 유압시험기를 대체할 수 있는 효과와, 정밀 공압 제어 알고리즘을 제공하는 효과와, 사용자 로우 데이터 신뢰성 확보를 위해 신뢰성 예측기법을 적용하여 외산에 의존하고 있는 공압 제어 분야에 공압 신뢰성 시험기 국산화 및 관련 원천기술을 확보하는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 일반적인 유압식 동적 시험기와 공압식 동적 시험기의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 다른 각도에서 바라본 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 전체 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 크로스헤드부(400)에 결합되는 크로스헤드리프팅모터부(500), 크로스헤드리프팅구동부(600), 공압컨트롤밸브부(700), 공압액츄에이터(800)를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치에 의해 제공된 값을 이용하여 신뢰성 데이터 분석 예시 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 컨트롤부의 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 컨트롤부의 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈의 동작 과정을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 컨트롤부의 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈에서 수행하는 LVDT 기반의 변위 정밀 제어 알고리즘을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 컨트롤부의 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈에서 수행하는 로드셀 기반 하중 정밀제어 알고리즘을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 컨트롤부에 하중값과 변위값을 제공하는 로드셀과 변위센서부를 나타낸 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 정밀 공압 피로 시험장치의 구성을 실시 예에 따라 자세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치는,
베이스(100)와,
상기 베이스의 상부 중심에 고정된 테스트지그(200)와,
상기 베이스의 양측에 수직하게 형성되는 컬럼부(300)와,
상기 컬럼부에 장착되어 컬럼부를 따라 상하 운동하는 크로스헤드부(400)와,
상기 크로스헤드부의 상측에 형성되며, 연결되어 있는 크로스헤드리프팅구동부에 동력을 전달하여 크로스헤드부를 상하 운동시키는 크로스헤드리프팅모터부(500)와,
상기 크로스헤드리프팅모터부에 연결되어 크로스헤드리프팅모터부에서 제공되는 동력에 따라 크로스헤드부를 상하 운동시키는 크로스헤드리프팅구동부(600)와,
에어탱크(1100)로부터 에어를 제공받아 컨트롤부의 제어에 따라 에어를 공압액츄에이터로 공급하기 위한 공압컨트롤밸브부(700)와,
상기 공압컨트롤밸브부와 연결되어 이로부터 제공되는 에어에 따라 일측에 구성된 시편지지부(900)를 이동시키기 위한 공압액츄에이터(800)와,
상기 공압컨트롤밸브부로 제공되는 에어를 제어하여 공압액츄에이터에 투입되는 공압에 의해 일측에 구성된 시편지지부를 테스트지그 방향으로 상하 운동시키며, 상기 크로스헤드리프팅모터부(500)를 제어하여 크로스헤드리프팅구동부에 동력을 전달하여 크로스헤드부를 상하 운동시키는 컨트롤부(1000)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 부가적인 양상에 따라, 상기 공압액츄에이터(800)의 동작에 따른 하중값을 획득하기 위한 로드셀(1200)과,
상기 공압액츄에이터(800)의 동작에 따른 변위값을 획득하기 위한 변위센서부(1300)를 더 포함하여 구성될 경우에,
상기 컨트롤부(1000)는 로드셀에 의하여 획득된 하중값과 변위센서부에 의하여 획득된 변위값을 피드백 받아서 공압액츄에이터(800)에 투입되는 공압을 제어하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 다른 각도에서 바라본 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 전체 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 크로스헤드부(400)에 결합되는 크로스헤드리프팅모터부(500), 크로스헤드리프팅구동부(600), 공압컨트롤밸브부(700), 공압액츄에이터(800)를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명인 정밀 공압 피로 시험장치는 크게, 베이스(100)와, 테스트지그(200)와, 컬럼부(300)와, 크로스헤드부(400)와, 크로스헤드리프팅모터부(500)와, 크로스헤드리프팅구동부(600)와, 공압컨트롤밸브부(700)와, 공압액츄에이터(800)와, 시편지지부(900)와, 컨트롤부(1000)와, 에어탱크(1100)를 포함하여 구성되게 된다.
구체적으로 설명하자면, 상기 일정한 크기를 가지는 베이스(100)의 상부 중심에 테스트지그(200)를 고정하게 된다.
또한, 상기 베이스의 양측에 수직하게 컬럼부(300)를 형성하게 되고, 상기 컬럼부에 장착되어 컬럼부를 따라 상하 운동하는 크로스헤드부(400)를 컬럼부에 삽입하게 되는 것이다.
따라서, 상기 크로스헤드부에는 컬럼부를 삽입하기 위한 구멍이 양측으로 형성되게 되는 것이다.
그리고, 상기 크로스헤드부의 상측에 크로스헤드리프팅모터부(500)를 형성하게 되고, 여기에 크로스헤드리프팅구동부(600)가 연결되어 있어 크로스헤드리프팅모터부가 동작할 경우에 이에 따른 동력을 전달받아 크로스헤드부를 상하 운동시키게 되는 것이다.
이때, 상기 크로스헤드리프팅구동부(600)는 바람직하게는 볼 스크류 리니어 리프팅 블럭을 사용할 수 있으며, 일반적으로 공압 시험기에서 널리 이용되고 있는 방식이므로 모터부를 통해 동력을 전달받는 구조 및 동작 원리는 당업자들에게 일반적으로 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하겠다.
그리고, 상기 공압컨트롤밸브부(700)를 크로스헤드부(400)의 상측에 구성하게 되는데, 이는 에어탱크(1100)로부터 에어를 제공받아 컨트롤부의 제어에 따라 에어를 공압액츄에이터로 공급하는 기능을 수행하게 된다.
예를 들어, 5/3 way proportional directional control valve를 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 공압액츄에이터(800)는 상기 공압컨트롤밸브부와 연결되어 공압컨트롤밸브부로부터 제공되는 에어에 따라 일측에 구성된 시편지지부(900)를 이동시키기 위한 기능을 수행하게 된다.
즉, 시편지지부를 이동시켜 테스트지그(200)에 위치한 시편에 대하여 압력을 가하게 되는 것이다.
그리고, 상기 컨트롤부(1000)는 상기 공압컨트롤밸브부로 제공되는 에어를 제어하여 공압액츄에이터에 투입되는 공압에 의해 일측에 구성된 시편지지부를 테스트지그 방향으로 상하 운동시키는 제어를 수행하게 된다.
또한, 상기 크로스헤드리프팅모터부(500)를 제어하여 크로스헤드리프팅구동부에 동력을 전달하여 크로스헤드부를 상하 운동시키는 제어를 수행하게 된다.
상기와 같은 제어를 수행함에 있어 정밀 제어를 수행하는 것을 특징으로 하고 있는데, 이를 위하여 상기 공압액츄에이터(800)의 동작에 따른 하중값을 획득하기 위한 로드셀(1200)과,
상기 공압액츄에이터(800)의 동작에 따른 변위값을 획득하기 위한 변위센서부(1300)를 더 포함하여 구성되게 된다.
따라서, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 컨트롤부(1000)는 로드셀(1200)에 의하여 획득된 하중값과 변위센서부(1300)에 의하여 획득된 변위값을 피드백 받아서 공압액츄에이터(800)에 투입되는 공압을 제어하게 되는 것이다.
즉, 컨트롤부는 에어탱크(1100)로부터 에어를 제공받아 에어를 공압액츄에이터로 공급하는 공압컨트롤밸브부(700)를 제어하게 되는 것이다.
상기와 같은 하중값과 변위값을 토대로 설정된 기간과 응력 수준에서 일반 운영 조건에서의 제품 고장 수명을 예측할 수 있게 되는 것이다.
이를 통해 신뢰도가 높은 제품의 고장을 초기에 정확하게 예측하여 시간을 절약할 수 있으며, 분포는 Weibull, 대수정규, Gumbel lower/upper, Exponential 등을 활용하게 된다.
즉, 도 6과 같은 신뢰도 예측(MTBF)를 수행할 수 있게 되며, 실제 Weibull, Gumbel lower 등을 적용하여 고장 수명을 예측할 수가 있게 되는 것이다.
즉, 확률밀도함수, 고장확률, 신뢰도, 고장률 등을 예측할 수 있게 되는 것이다.
한편, 부가적인 양상에 따라, 상기 컨트롤부(1000)는 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈을 구성하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 7과 같은 제어모듈을 구성하게 되는데, 위치제어 루프에서 Ref와 실제 위치간의 차이에 제어게인을 곱한 값이 속도제어 루프의 입력이 되고, 속도제어 루프에서는 실제 속도와 비교하여 PI제어를 적용하여 나온 출력이 실제 V/V로 들어가는 입력이 되는 방식이다.
또한, 상기 컨트롤부(1000)의 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈은,
목표 속도와 위치를 설정하기 위한 설정모듈;과
목표값과 실제값을 비교하여 오차를 계산하여 출력을 증감하며, 목표값에 도달할 경우에 속도오차를 계산하여 출력을 증감시키기 위한 피드백컨트롤모듈;과
동적 목표값일 경우에 진폭 오차를 계산하여 피드 포워드 게인값을 증감시키기 위한 피드포워드컨트롤모듈;과
최종 계산된 출력값을 공압컨트롤밸브부(700)에 전달하여 공압액츄에이터(800)의 위치 또는 하중값으로 변환시키기 위한 출력값변환모듈;을 포함하여 구성하게 된다.
도 8을 참조하여 설명하자면, 설정모듈에 의해 목표 속도와 위치를 설정하게 되면 상기 피드백컨트롤모듈은 목표 속도와 위치 설정값을 확인하여 목표값과 실제값(속도, 위치)을 비교하여 오차를 계산하여 출력을 증감하며, 목표값에 도달할 경우에 속도오차를 계산하여 출력을 증감시키게 된다.
예를 들어, 목표값이 실제값보다 높으면 출력전압을 증가시키고, 목표값이 실제값보다 낮으면 출력전압을 감소시키게 된다.
그리고, 목표값 속도가 0보다 큰지를 판단하여 클 경우에는 출력 전압을 증가시키고, 작을 경우에는 출력전안을 감소시키는 것이다.
이후, 피드포워드컨트롤모듈은 동적 목표값(wave)일 경우에 진폭 오차를 계산하여 피드 포워드 게인값을 증감시키게 된다.
예를 들어, 동적 목표값이라면, 이때, 웨이브 진폭이 목표 진폭보다 클 경우에는 FF Gain(Feed Forward Gain) 값을 증가시키고, 웨이브 진폭이 목표 진폭보다 작을 경우에는 FF Gain(Feed Forward Gain) 값을 감소시키게 되는 것이다.
이후, 상기 출력값변환모듈은 최종 계산된 출력값을 공압컨트롤밸브부(700)에 전달하여 공압액츄에이터(800)의 위치 또는 하중값으로 변환시키기 위한 기능을 수행하게 된다.
이후, 현재 속도와 위치 측정값을 루틴하게 되는 것이다.
상기한 바와 같이, 컨트롤부(1000)는 로드셀에 의하여 획득된 하중값과 변위센서부에 의하여 획득된 변위값을 피드백 받아서 공압액츄에이터(800)에 투입되는 공압을 제어함에 있어 설정모듈, 피드백컨트롤모듈, 피드포워드컨트롤모듈, 출력값변환모듈을 통해 수행하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명에서 제공하고자 하는 정밀 공압 제어를 수행할 수가 있게 되는 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 컨트롤부의 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈에서 수행하는 LVDT 기반의 변위 정밀 제어 알고리즘을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀 공압 피로 시험장치의 컨트롤부의 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈에서 수행하는 로드셀 기반 하중 정밀제어 알고리즘을 나타낸 개념도이다.
한편, P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈은, LVDT 기반의 변위 정밀 제어 알고리즘을 제공하게 되는데, 도 9와 같이, 위치 정밀 제어를 위하여 피드포워드 포지션 컨트롤모듈, 피드백 포지션 컨트롤모듈이 제어를 수행하게 되며, 출력값을 밸브로 제공하여 밸브의 제어에 따라 공압액츄에이터의 공압을 조절하게 되는 것이다.
이때, 현재 위치값을 루틴하게 되는 것이다.
한편, P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈은, 로드셀 기반 하중 정밀제어 알고리즘을 제공하게 되는데, 도 10과 같이, 하중 정밀 제어를 위하여 포스 컨트롤모듈, 포지션 컨트롤모듈이 제어를 수행하게 되며, 출력값을 밸브로 제공하여 밸브의 제어에 따라 공압액츄에이터의 공압을 조절하게 되는 것이다.
이때, 현재 위치값을 포지션 컨트롤모듈로, 현재 하중값을 포스 컨트롤모듈의 입력값으로 루틴하게 되는 것이다.
상기와 같은 구성 및 동작을 통해, 근래 사회적 이슈로 대두되고 있는 환경문제를 위해 유압시험기를 대체할 수 있는 효과와, 정밀 공압 제어 알고리즘을 제공하는 효과와, 사용자 로우 데이터 신뢰성 확보를 위해 신뢰성 예측기법을 적용하여 외산에 의존하고 있는 공압 제어 분야에 공압 신뢰성 시험기 국산화 및 관련 원천기술을 확보하는 효과를 제공하게 된다.
이상에서와 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.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 베이스
200 : 테스트지그
300 : 컬럼부
400 : 크로스헤드부
500 : 크로스헤드리프팅모터부
600 : 크로스헤드리프팅구동부
700 : 공압컨트롤밸브부
800 : 공압액츄에이터
900 : 시편지지부
1000 : 컨트롤부
1100 : 에어탱크
1200 : 로드셀
1300 : 변위센서부

Claims (2)

  1. 정밀 공압 피로 시험장치에 있어서,
    베이스(100)와,
    상기 베이스의 상부 중심에 고정된 테스트지그(200)와,
    상기 베이스의 양측에 수직하게 형성되는 컬럼부(300)와,
    상기 컬럼부에 장착되어 컬럼부를 따라 상하 운동하는 크로스헤드부(400)와,
    상기 크로스헤드부의 상측에 형성되며, 연결되어 있는 크로스헤드리프팅구동부에 동력을 전달하여 크로스헤드부를 상하 운동시키는 크로스헤드리프팅모터부(500)와,
    상기 크로스헤드리프팅모터부에 연결되어 크로스헤드리프팅모터부에서 제공되는 동력에 따라 크로스헤드부를 상하 운동시키는 크로스헤드리프팅구동부(600)와,
    에어탱크(1100)로부터 에어를 제공받아 컨트롤부의 제어에 따라 에어를 공압액츄에이터로 공급하기 위한 공압컨트롤밸브부(700)와,
    상기 공압컨트롤밸브부와 연결되어 이로부터 제공되는 에어에 따라 일측에 구성된 시편지지부(900)를 이동시키기 위한 공압액츄에이터(800)와,
    상기 공압액츄에이터(800)의 동작에 따른 하중값을 획득하기 위한 로드셀(1200)과,
    상기 공압액츄에이터(800)의 동작에 따른 변위값을 획득하기 위한 변위센서부(1300)와,
    상기 공압컨트롤밸브부로 제공되는 에어를 제어하여 공압액츄에이터에 투입되는 공압에 의해 일측에 구성된 시편지지부를 테스트지그 방향으로 상하 운동시키며, 상기 크로스헤드리프팅모터부(500)를 제어하여 크로스헤드리프팅구동부에 동력을 전달하여 크로스헤드부를 상하 운동시키며, 상기 로드셀에 의하여 획득된 하중값과 변위센서부에 의하여 획득된 변위값을 피드백 받아서 공압액츄에이터(800)에 투입되는 공압을 제어하는 컨트롤부(1000)를 포함하여 구성되되,
    상기 컨트롤부(1000)는 P-PI제어기에 속도 Feedforward를 적용한 제어모듈을 구성할 경우, 상기 제어모듈은,
    목표 속도와 위치를 설정하기 위한 설정모듈;과
    목표값과 실제값을 비교하여 오차를 계산하여 출력을 증감하며, 목표값에 도달할 경우에 속도오차를 계산하여 출력을 증감시키기 위한 피드백컨트롤모듈;과
    동적 목표값일 경우에 진폭 오차를 계산하여 피드 포워드 게인값을 증감시키기 위한 피드포워드컨트롤모듈;과
    최종 계산된 출력값을 공압컨트롤밸브부(700)에 전달하여 공압액츄에이터(800)의 위치 또는 하중값으로 변환시키기 위한 출력값변환모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀 공압 피로 시험장치.

  2. 삭제
KR1020190103836A 2019-08-23 2019-08-23 정밀 공압 피로 시험장치 KR102268190B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190103836A KR102268190B1 (ko) 2019-08-23 2019-08-23 정밀 공압 피로 시험장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190103836A KR102268190B1 (ko) 2019-08-23 2019-08-23 정밀 공압 피로 시험장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210023530A KR20210023530A (ko) 2021-03-04
KR102268190B1 true KR102268190B1 (ko) 2021-06-22

Family

ID=75174613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190103836A KR102268190B1 (ko) 2019-08-23 2019-08-23 정밀 공압 피로 시험장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102268190B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2536285B2 (ja) 1991-03-27 1996-09-18 株式会社島津製作所 ハイブリッド材料試験機
KR100325423B1 (ko) 1999-10-15 2002-02-25 강성인 기체를 이용한 일정하중 크리프 시험기
JP2003185546A (ja) 2001-12-21 2003-07-03 Shimadzu Corp 材料試験機
JP2010127797A (ja) 2008-11-28 2010-06-10 Shimadzu Corp 小型材料試験機
JP2017078627A (ja) 2015-10-20 2017-04-27 Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 引張試験機

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62203043A (ja) * 1986-03-01 1987-09-07 Shimadzu Corp 材料試験装置
KR100264869B1 (ko) 1998-03-17 2001-03-02 윤덕용 공압식 충격 시험기
KR101770756B1 (ko) * 2015-11-26 2017-08-24 (주)신우기전 인장력 시험 시스템
KR102104720B1 (ko) * 2018-02-13 2020-04-24 한양대학교 산학협력단 인장 시험 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2536285B2 (ja) 1991-03-27 1996-09-18 株式会社島津製作所 ハイブリッド材料試験機
KR100325423B1 (ko) 1999-10-15 2002-02-25 강성인 기체를 이용한 일정하중 크리프 시험기
JP2003185546A (ja) 2001-12-21 2003-07-03 Shimadzu Corp 材料試験機
JP2010127797A (ja) 2008-11-28 2010-06-10 Shimadzu Corp 小型材料試験機
JP2017078627A (ja) 2015-10-20 2017-04-27 Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 引張試験機

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210023530A (ko) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108871968B (zh) 一种压裂过程应力冻结实验装置
EP2910892B1 (en) System and method for testing compression panels
CN104914042A (zh) 高温高压水或蒸汽环境微动磨损试验机
US9835483B2 (en) Material testing machine
CN101769818A (zh) 气液伺服式水平冲击试验机
KR102268190B1 (ko) 정밀 공압 피로 시험장치
US6112656A (en) Creamed-solder printing machine
US8844345B1 (en) Imparting motion to a test object such as a motor vehicle in a controlled fashion
CN109507013A (zh) 微机控制电液伺服协调加载试验***
CN106680068A (zh) 微动疲劳试验中的恒定法向力加载装置及加载方法
US5396804A (en) Apparatus and method for force-controlled fatigue testing
CN106908313B (zh) 大载荷试验机微小载荷控制***及控制方法
CN204758466U (zh) 高温高压水或蒸汽环境微动磨损试验机
KR20040072551A (ko) 인-프로세스형 유압서보밸브의 성능진단방법
KR20170013703A (ko) 초고속수명시험기를 위한 pwm 스위칭 구조를 갖는 2단 피드백 온도 제어시스템 및 방법
CN203298728U (zh) 一种液压缸位移传感器精度校准装置
JP2021041414A (ja) 電動シリンダシステム及び電動シリンダの異常検出方法
CN102759481B (zh) 一种多细胞的力学模拟实验平台
CN111103108B (zh) 一种伪静力多功能试验***
JP2002066799A (ja) プレス装置
CN207318270U (zh) 一种用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置
CN113740039B (zh) 一种活塞杆式多自由度执行机构的线位移测试装置及方法
CN113824351A (zh) 一种尺蠖型压电推杆电机及其迟滞特性补偿方法
CN103831672B (zh) 用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法
Pencelli et al. Accurate position control for hydraulic servomechanisms

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant