KR20220165524A - Drive load simulating apparatus - Google Patents

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KR20220165524A
KR20220165524A KR1020210074254A KR20210074254A KR20220165524A KR 20220165524 A KR20220165524 A KR 20220165524A KR 1020210074254 A KR1020210074254 A KR 1020210074254A KR 20210074254 A KR20210074254 A KR 20210074254A KR 20220165524 A KR20220165524 A KR 20220165524A
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국방과학연구소
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Abstract

Provided in an embodiment is a drive load test device, which may comprise: a load transfer part which drives along a driveshaft in a translational manner; a first link which is connected to the load transfer part to be rotatable around a first rotational shaft perpendicular to the driveshaft; a cam link which has one side connected to the first link to be rotatable via a second rotational shaft parallel to the first rotational shaft, and the other side having a cam with a circular contour; a first fixing part which supports the cam link to be rotatable around a first fixed shaft spaced parallel to the second rotational shaft in the length direction of the cam link; an elastic support part which has one side having a cam follower connected to the cam of the cam link to be in contact with the cam and to be rotatable, and the other side having a load spring providing elasticity in a perpendicular direction to the driveshaft and the first rotational shaft; and a second fixing part which fixedly supports an end of the protruding load spring of the elastic support part. Therefore, the drive load test device can simulate the driving characteristics of a linear actuator through the link, the spring, and the cam connection structure.

Description

구동 부하 시험 장치{DRIVE LOAD SIMULATING APPARATUS}Driving load test device {DRIVE LOAD SIMULATING APPARATUS}

이하의 설명은 구동 부하 시험 장치에 관한 것이다.The following description relates to a driving load testing device.

유도탄(guided missile)과 같은 비행체는 비행시 자세, 궤도 또는 추력을 조절하기 위한 구동기를 구비하고 있으며, 구체적으로, 유도탄의 날개의 각도 제어, DACS(Divert and Attitude Control System)와 같은 자세 및 궤도 제어, 또는 기타 추력 제어 등 여러 종류의 구동 시스템에 따라 사용되는 구동기의 구동 방식과, 구동에 따라 발생하는 구동 부하역시 상이하게 형성될 수 있다.An air vehicle such as a guided missile is equipped with an actuator for adjusting attitude, trajectory or thrust during flight, and specifically, angle control of a guided missile wing, attitude and trajectory control such as DACS (Divert and Attitude Control System) The driving method of the actuator used according to various types of driving systems, such as , or other thrust control, and the driving load generated according to the driving may also be formed differently.

특히, 자세 및 궤도 제어를 위한 추력 시스템에 사용되는 구동기는 추력기의 추력을 정밀하게 제어하기 위해, 연소관 내부의 핀틀 구조물을 노즐 내부에서 선형 구동시켜 노즐목의 면적을 조절하는 방식이 사용된다.In particular, the driver used in the thrust system for controlling the attitude and trajectory uses a method of adjusting the area of the nozzle neck by linearly driving the pintle structure inside the combustion tube inside the nozzle to precisely control the thrust of the thruster.

이 경우, 핀틀 구조물을 조절하는 구동기의 구동 단부에 형성되는 구동 부하는, 도 1의 그래프에 도시된 것과 같이, 특정 지점에서는 구동 부하가 0이되고, 특정 지점을 중심으로 구동 단부를 양의 방향 또는 음의 방향으로 이동시킬 경우, 해당 움직임을 도와주는 방향으로 점차 구동 부하의 크기가 증가하는 특징을 나타낸다.In this case, the driving load formed at the driving end of the driver controlling the pintle structure, as shown in the graph of FIG. Alternatively, when moving in a negative direction, the magnitude of the driving load gradually increases in a direction that helps the movement.

따라서, 이상과 같은 구동 부하의 프로파일을 같는 구동 시스템에 사용되는 구동기의 성능을 검증하기 위해서, 연소 시험이나 공압 시험 등 고비용 및 고위험 환경의 시험 조건을 똑같이 재현할 필요없이 보다 안전하고, 비용 효율적인 방식으로 구동 부하를 모사할 수 있는 장치에 대한 필요성이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in order to verify the performance of the actuator used in the drive system with the same profile of the drive load as described above, a safer and more cost-effective method without the need to equally reproduce high-cost and high-risk environment test conditions such as combustion tests or pneumatic tests There is a need for a device capable of simulating the driving load as a result.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above background art is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known art disclosed to the general public prior to filing the present invention.

일 실시 예의 목적은 선형 구동되는 구동기의 성능을 검증하기 위해, 안전하고 비용 효율적인 방식으로 구동 부하를 모사할 수 있는 구동 부하 시험 장치를 제공하는 것이다.An object of an embodiment is to provide a driving load test apparatus capable of simulating a driving load in a safe and cost-effective manner to verify the performance of a linearly driven actuator.

일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치는 구동 축을 따라서 병진 구동하는 부하 전달부; 상기 부하 전달부에 대해 상기 구동 축에 수직한 제 1 회동 축을 중심으로 회동 가능하게 연결되 제 1 링크; 일측은 상기 제 1 링크에 대해 상기 제 1 회동 축에 평행한 제 2 회동 축을 매개하여 회동 가능하게 연결되고, 타측은 원형의 윤곽을 갖는 캠을 구비하는 캠 링크; 상기 제 2 회동 축으로부터 상기 캠 링크의 길이 방향으로 평행하게 이격된 제 1 고정 축을 중심으로 상기 캠 링크를 회동 가능하게 지지하는 제 1 고정부; 일측은 상기 캠 링크의 상기 캠에 접촉하여 회전가능하게 연결되는 캠 팔로워와, 타측은 상기 구동 축과 상기 제 1 회동 축에 수직한 탄성력 방향을 따라서 탄성력을 제공하는 부하 스프링을 구비하는 탄성 지지부; 및 상기 탄성 지지부 중 돌출되는 상기 부하 스프링의 단부를 고정적으로 지지하는 제 2 고정부를 포함할 수 있다.Drive load test apparatus according to an embodiment includes a load transfer unit for translationally driving along a drive shaft; a first link rotatably connected to the load transfer unit about a first rotational axis perpendicular to the drive shaft; One side is rotatably connected to the first link through a second rotational axis parallel to the first rotational axis, and the other side is a cam link having a cam having a circular outline; a first fixing part rotatably supporting the cam link around a first fixing shaft spaced apart from the second rotation shaft in parallel in a longitudinal direction of the cam link; An elastic support unit having one side provided with a cam follower rotatably connected in contact with the cam of the cam link, and the other side provided with a load spring providing an elastic force along an elastic force direction perpendicular to the drive shaft and the first pivot axis; and a second fixing part fixedly supporting an end of the load spring protruding from among the elastic support parts.

상기 구동 축은 지면에 평행한 수평 방향으로 연장되고, 상기 제 1 고정부 및 상기 제 2 고정부는 지면에 수직한 수직 방향을 따라서 이격되어 있고, 상기 부하 전달부에 상기 수평 방향으로의 힘이 인가되지 않는 중립 상태에서, 상기 캠 링크 및 상기 탄성 지지부는, 상기 수직 방향을 따라서 동일 선상으로 정렬될 수 있다.The driving shaft extends in a horizontal direction parallel to the ground, the first fixing part and the second fixing part are spaced apart along a vertical direction perpendicular to the ground, and force in the horizontal direction is not applied to the load transmission part. In a neutral state, the cam link and the elastic support part may be aligned in the same line along the vertical direction.

상기 중립 상태를 기준으로, 상기 부하 스프링의 탄성력에 의해 상기 부하 전달부에 상기 구동 축을 따라서 인가되는 힘의 방향은, 상기 부하 전달부의 병진 변위의 방향과 동일하게 형성되고, 상기 부하 전달부에 상기 구동 축을 따라서 인가되는 힘의 크기는, 상기 부하 전달부의 병진 변위의 크기와 서로 비례할 수 있다.Based on the neutral state, the direction of the force applied to the load transmission unit along the drive shaft by the elastic force of the load spring is the same as the direction of translational displacement of the load transmission unit, and A magnitude of force applied along the drive shaft may be proportional to a magnitude of translational displacement of the load transfer unit.

상기 제 1 고정 축과 상기 제 2 회동 축 사이의 거리는, 상기 제 1 고정 축과 상기 캠의 방사상 중심 사이의 거리보다 작을 수 있다.A distance between the first fixed shaft and the second rotational shaft may be smaller than a distance between the first fixed shaft and a radial center of the cam.

상기 캠 팔로워는, 상기 제 1 회동 축에 평행한 중심 축을 기준으로 상기 캠의 원형의 원주 표면에 접촉된 상태로 회전가능하게 구동하는 원형의 롤러 형태일 수 있다.The cam follower may be in the form of a circular roller rotatably driven in a state of contact with a circular circumferential surface of the cam based on a central axis parallel to the first rotational axis.

상기 중립 상태를 기준으로, 상기 캠 링크가 상기 제 1 고정 축을 중심으로 회전될 경우, 상기 캠 팔로워는 상기 부하 스프링의 탄성력에 의해 상기 캠에 접촉된 상태로 회전하게되어, 상기 부하 스프링으로부터 상기 캠에 전달되는 탄성력의 방향이 상기 캠 팔로워의 회전 각도에 비례하여 변화할 수 있다.Based on the neutral state, when the cam link is rotated about the first fixed shaft, the cam follower is rotated in a state of being in contact with the cam by the elastic force of the load spring, so that the load spring moves the cam. The direction of the elastic force transmitted to may change in proportion to the rotation angle of the cam follower.

일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치는 구동 축을 따라서 병진 구동하는 부하 전달부; 상기 부하 전달부의 병진 운동 경로를 가이드하는 구동 가이드; 상기 부하 전달부에 대해 회동 가능하게 연결되는 제 1 링크; 상기 구동 가이드에 대하여 상대적으로 고정된 일 지점을 중심으로 회동 가능하게 연결되고, 일측은 상기 제 1 링크에 대하여 회동 가능하게 연결되고, 타측은 원형의 윤곽을 갖는 캠을 구비하는 캠 링크; 및 상기 캠에 접촉된 상태로 수축 또는 확장 가능하고, 상기 캠 링크가 설정 상태를 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 탄성력을 제공하는 탄성 지지부를 포함할 수 있다.Drive load test apparatus according to an embodiment includes a load transfer unit for translationally driving along a drive shaft; a driving guide for guiding a translational motion path of the load transfer unit; a first link rotatably connected to the load transfer unit; a cam link rotatably connected about a relatively fixed point with respect to the drive guide, one side rotatably connected with respect to the first link, and the other side having a cam having a circular outline; and an elastic support that is contractible or expandable while being in contact with the cam and provides elastic force so that the cam link rotates clockwise or counterclockwise based on a set state.

상기 구동 축을 따라서 상기 부하 전달부가 스트로크의 중심에 위치할 때 상기 탄성 지지부는 가장 높은 탄성 위치 에너지를 갖고, 상기 부하 전달부가 스트로크의 중심으로부터 멀어질수록 상기 탄성 지지부의 탄성 위치 에너지가 낮아질 수 있다.The elastic potential energy of the elastic support portion may be the highest when the load transfer unit is located at the center of the stroke along the drive shaft, and the elastic potential energy of the elastic support unit may decrease as the load transfer unit moves away from the center of the stroke.

상기 부하 전달부의 탄성 위치 에너지가 가장 높을 때, 상기 캠 링크 및 상기 탄성 지지부는 서로 동일 선상으로 평행하게 배열될 수 있다.When elastic potential energy of the load transfer unit is highest, the cam link and the elastic support unit may be arranged parallel to each other on the same line.

일 실시 예의 구동 부하 시험 장치에 의하면, 구동 부하의 방향이 특정 지점을 기준으로 반전되며, 특정 지점을 기준으로 구동 변위의 크기에 비례하게 구동 부하가 증가하는 선형 구동기의 구동 특성을 링크, 스프링 및 캠 연결 구조를 통해 모사할 수 있다.According to the drive load test apparatus of an embodiment, the drive characteristics of a linear actuator in which the direction of a drive load is reversed based on a specific point and the drive load increases in proportion to the magnitude of the drive displacement based on a specific point are measured in a link, spring, and It can be simulated through the cam connection structure.

도 1은 유도탄 구동기에 구동 변위에 따른 구동 부하의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치가 중립 상태에 있는 모습을 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치가 일 방향으로 구동된 상태의 모습을 도시하는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치가 타 방향으로 구동된 상태의 모습을 도시하는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치의 부하 전달부의 변위에 따른 구동 부하의 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing a change in a driving load according to a driving displacement of a missile actuator.
2 is a diagram illustrating a state in which a driving load test apparatus according to an embodiment is in a neutral state.
3 is a diagram illustrating a state in which a driving load test apparatus according to an embodiment is driven in one direction.
4 is a diagram illustrating a state in which a driving load test apparatus according to an embodiment is driven in another direction.
5 is a graph illustrating a change in a driving load according to a displacement of a load transfer unit of a driving load testing apparatus according to an exemplary embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment, the detailed description will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions will be omitted to the extent of overlap.

도 1은 유도탄 구동기에 구동 변위에 따른 구동 부하의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치가 중립 상태에 있는 모습을 도시하는 도면이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치가 일 방향으로 구동된 상태의 모습을 도시하는 도면이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치가 타 방향으로 구동된 상태의 모습을 도시하는 도면이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치의 부하 전달부의 변위에 따른 구동 부하의 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing a change in driving load according to driving displacement of a missile actuator, FIG. 2 is a view showing a driving load test apparatus according to an embodiment in a neutral state, and FIG. 4 is a view showing a state in which the driving load test device according to an embodiment is driven in one direction, and FIG. It is a graph showing a change in a driving load according to a displacement of a load transfer unit of a driving load testing apparatus according to an embodiment.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치(1)은 비행체에 탑재되는 구동기의 구동 부하를 모사할 수 있다. 예를 들어, 구동 부하 시험 장치(1)는 유도탄과 같은 비행체에 탑재되는 선형 운동을 구동 단부를 갖는 구동기에 있어서, 그 구동 단부가 구동되는 변위에 따라 상이하게 형성되는 구동 부하를 모사할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 5 , the driving load test apparatus 1 according to an embodiment may simulate the driving load of an actuator mounted on an air vehicle. For example, the drive load test apparatus 1 can simulate a drive load that is formed differently depending on the displacement by which the drive end is driven in an actuator having a drive end for linear motion mounted on an aircraft such as a missile. .

한편, 구동 부하 시험 장치(1)는 유도탄 뿐만 아니라, 기타 다른 미사일, 로켓, 항공기의 구동 장치는 물론, 기타 다른 분야에서 활용될 수 있는 핀틀 노즐 기술을 적용한 추진기관의 구동기의 성능을 검증하는데 사용될 수 있다는 점을 밝혀둔다.On the other hand, the driving load test device 1 is used to verify the performance of actuators of propulsion engines to which pintle nozzle technology is applied, which can be used in other fields as well as other missiles, rockets, and aircraft actuators as well as guided missiles. make it clear that you can

구동 부하 시험 장치(1)는 구동기에 인가되는 구동 부하의 방향이 특정 지점을 기준으로 반전되며, 특정 지점을 기준으로 구동 변위의 크기에 비례하게 부하의 크기 역시 증가하는 프로파일을 갖는 구동 부하를 형성할 수 있다.The driving load test device 1 forms a driving load having a profile in which the direction of the driving load applied to the actuator is reversed based on a specific point, and the magnitude of the load also increases in proportion to the magnitude of the driving displacement based on the specific point. can do.

구동 부하 시험 장치(1)는, (i) 시험 대상 구동기의 구동 단부(예: 핀틀)에 연결 가능하며, 구동 축(x)을 따라서 병진 구동하는 부하 전달부(11)와, (ii) 쌍안정 메커니즘을 포함할 수 있다.The drive load test device 1 includes (i) a load transfer unit 11 connectable to the drive end (eg, pintle) of the drive under test and driven in a translational manner along a drive axis x, and (ii) a pair A stabilization mechanism may be included.

여기서, "쌍안정 메커니즘"은, 부하 전달부(11)가 스트로크의 중심에 위치할 때 가장 높은 탄성 위치 에너지를 갖고, 부하 전달부(11)가 스트로크의 중심으로부터 멀어질수록 탄성 위치 에너지가 낮아질 수 있다. 예를 들어, 쌍안정 메커니즘은, (i) 구동 축(x)을 따라서 부하 전달부(11)의 병진 운동 경로를 가이드하는 구동 가이드(13)와, (ii) 부하 전달부(11)에 대해 회동 가능하게 연결되는 제 1 링크(12)와, (iii) 일측은 제 1 링크(12)에 회동 가능하게 연결되고 타측은 원형 윤곽의 캠(151)이 형성되어 있는 캠 링크(15)와, (iv) 캠 링크(15)를 회동 가능한 상태로 고정하는 제 1 고정부(16)와, (v) 일측은 캠(151)에 접촉하여 회전 가능하게 연결되고, 타측은 부하 전달부(11)의 병진 운동 방향에 수직한 방향(탄성력 방향)을 따라서 탄성 운동을 하는 탄성 지지부(14)와, (vi) 일측이 캠 링크(15)로부터 연결되는 탄성 지지부(14)의 타측을 고정적으로 지지하는 제 2 고정부(17)를 포함할 수 있다.Here, the "bistable mechanism" has the highest elastic potential energy when the load transfer unit 11 is located at the center of the stroke, and the elastic potential energy decreases as the load transfer unit 11 moves away from the center of the stroke. can For example, the bistable mechanism comprises (i) a drive guide 13 guiding the path of translational motion of the load transfer unit 11 along the drive axis x, and (ii) a load transfer unit 11 relative to the A first link 12 rotatably connected, (iii) a cam link 15, one side of which is rotatably connected to the first link 12 and the other side is formed with a cam 151 having a circular outline; (iv) a first fixing part 16 for fixing the cam link 15 in a rotatable state, and (v) one side contacting and rotatably connected to the cam 151, and the other side load transfer unit 11 An elastic support 14 that performs an elastic movement along a direction perpendicular to the translational movement direction (elastic force direction), and (vi) fixedly supporting the other side of the elastic support 14, one side of which is connected from the cam link 15 A second fixing part 17 may be included.

여기서, "탄성 지지부(14)"는, 캠 링크(15)가 설정 상태를 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 탄성력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 탄성 지지부(14)는, (i) 캠 링크(15)의 캠(151)에 맞물려 회전 가능하게 구동하는 캠 팔로워(141)와, (ii) 캠 링크(15)에 탄성력을 제공하는 부하 스프링(142)을 포함할 수 있다.Here, the “elastic support 14” may provide an elastic force so that the cam link 15 rotates clockwise or counterclockwise based on the set state. For example, the elastic support 14 provides elastic force to (i) a cam follower 141 engaged with and rotatably driven by the cam 151 of the cam link 15 and (ii) the cam link 15. It may include a load spring 142 that does.

먼저, 부하 전달부(11)는, 구동 축(x)을 따라서 선형 구동하는 구동기의 구동 단부에 연결되어 구동 단부에 구동 축(x)을 따라서 힘을 인가할 수 있다. 예를 들어, 구동 축(x)은 지면과 수평한 방향으로 형성될 수 있다.First, the load transmitting unit 11 may be connected to a driving end of an actuator linearly driven along the driving axis x to apply force to the driving end along the driving axis x. For example, the drive shaft (x) may be formed in a direction parallel to the ground.

부하 전달부(11)가 구동기에 연결될 경우, 부하 전달부(11)가 병진 운동을 수행하는 축은 구동기의 구동 단부가 선형 구동되는 구동 축(x)과 동일하다When the load transfer unit 11 is connected to the actuator, the axis on which the load transfer unit 11 performs translational motion is the same as the drive axis x along which the drive end of the actuator is linearly driven.

구동 가이드(13)는, 부하 전달부(11)가 구동 축(x)을 따라서 병진 이동할 수 있도록 구동 축(x)을 따라서 부하 전달부(11)의 병진 이동 경로를 가이드할 수있다. 예를 들어, 구동 가이드(13)는 부하 전달부(11)와 물리적으로 간섭하여 구동 축(x) 이외의 방향의 움직임을 구속할 수 있다. 예를 들어, 도시된 것처럼 각 부재들의 연결 축(C1, C2, D1)들이 서로 평행하도록 설치하고, 구동 가이드(13)가 부하 전달부(11)의 상측 및 하측을 각각 지지하도록 설치함으로써 부하 전달부(11)가 구동 축(x)으로만 움직이도록 할 수 있다. The drive guide 13 may guide a translation path of the load transfer unit 11 along the drive axis x so that the load transfer unit 11 can move in translation along the drive axis x. For example, the drive guide 13 may physically interfere with the load transfer unit 11 to restrain movement in directions other than the drive axis x. For example, as shown, the connection axes C 1 , C 2 , and D 1 of each member are installed so that they are parallel to each other, and the drive guide 13 supports the upper and lower sides of the load transfer unit 11, respectively. By doing so, the load transfer unit 11 can be moved only along the drive shaft x.

제 1 링크(12)는, (i) 일측은 부하 전달부(11)에 대해 구동 축(x)에 수직한 제 1 회동 축(C1)을 중심으로 회동 가능하게 연결되고, (ii) 타측은 캠 링크(15)에 대해 구동 축(x)에 수직한 제 2 회동 축(C2)을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 링크 부재일 수 있다.The first link 12, (i) one side is rotatably connected about a first rotational axis (C 1 ) perpendicular to the driving axis (x) with respect to the load transfer unit 11, (ii) the other The side may be a link member rotatably connected about a second rotation axis (C 2 ) perpendicular to the driving axis (x) with respect to the cam link (15).

제 1 회동 축(C1)은 구동 축(x)에 수직하고 동시에 지면과 수평한 방향으로 연장된 회전 축으로서, 제 1 링크(12)와 부하 전달부(11)는 제 1 회동 축(C1)을 기준으로 서로에 대해 1축 관절 구동될 수 있다.The first rotational axis (C 1 ) is a rotational axis perpendicular to the driving axis (x) and extending in a direction parallel to the ground at the same time, the first link 12 and the load transfer unit 11 are the first rotational axis (C 1 ) may be uniaxially driven relative to each other.

제 2 회동 축(C2)은 구동 축(x)에 수직하고 동시에 지면과 수평한 방향으로 연장된, 다시 말하면 제 1 회동 축(C1)에 평행하게 연장되는 회전 축으로서, 제 1 링크(12)와 캠 링크(15)는 제 2 회동 축(C2)을 기준으로 서로에 대해 1축 관절 구동될 수 있다.The second rotational axis (C 2 ) is a rotational axis extending perpendicular to the driving axis (x) and extending in a direction parallel to the ground at the same time, that is, extending in parallel to the first rotational axis (C 1 ), the first link ( 12) and the cam link 15 may be uniaxially driven with respect to each other with respect to the second rotational axis (C 2 ).

캠 링크(15)는, (i) 일측은 제 1 링크(12)에 대해 제 1 회동 축(C1)을 매개하여 회동 가능하게 연결되고, (ii) 타측은 원형의 윤곽을 갖는 캠(151)을 통해 캠 팔로워(141)와 맞물린 상태로 연결될 수 있다.Cam link 15, (i) one side is rotatably connected to the first link 12 via a first pivot axis (C 1 ), (ii) the other side is a cam 151 having a circular outline ), it can be connected in an engaged state with the cam follower 141.

캠(151)은 탄성 지지부(14)를 향해 돌출된 캠 링크(15)의 단부가 구동 축(x)에 수직한 중심을 기준으로 반원 형상의 윤곽을 갖도록 돌출형성될 수 있다.The cam 151 may be protruded so that the end of the cam link 15 protruding toward the elastic support 14 has a semicircular contour with respect to the center perpendicular to the driving axis x.

예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이 제 1 회동 축(C1) 또는 제 2 회동 축(C2)과 평행한 방향에서 바라봤을 때, 캠(151)은 캠 링크(15)의 말단부에서 반원형의 원주 표면을 갖도록 형성되고, 탄성 지지부(14)의 원형의 캠 팔로워(141)의 원주 표면에 접촉할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이 원형의 윤곽을 갖는 캠(151)의 원주 반경은 "R"로 표기된다.For example, as shown in FIG. 2 , when viewed in a direction parallel to the first rotational axis (C 1 ) or the second rotational axis (C 2 ), the cam 151 is at the distal end of the cam link 15. It is formed to have a semicircular circumferential surface, and can contact the circumferential surface of the circular cam follower 141 of the elastic support 14. For example, as shown in FIG. 2, the circumferential radius of the cam 151 having a circular outline is denoted by "R".

예를 들어, 제 1 고정 축(D1)과 제 2 회동 축(C2) 사이의 거리(A)는, 제 1 고정 축(D1)으로부터 캠(151)의 방사상의 중심 사이의 거리(B)보다 작을 수 있다. 이는 도 2의 중립 상태를 기준으로 부하 전달부(11)의 구동 변위(x)의 증가에 따라 구동 부하의 크기 역시 증가되는 특성을 모사하여야 하기 때문에, 부하 전달부(11)의 복원력(f)에 의한 모멘트를 증대시키기 위함이다.For example, the distance (A) between the first fixed axis (D 1 ) and the second rotational axis (C 2 ) is the distance between the radial center of the cam 151 from the first fixed axis (D 1 ) ( B) can be smaller than This is because the size of the driving load is also increased according to the increase in the driving displacement (x) of the load transmission unit 11 based on the neutral state of FIG. This is to increase the moment due to

제 1 고정부(16)는 구동 가이드(13)에 대해 상대적으로 고정된 지점에서 구동 축(x)에 수직한 제 1 고정 축(D1)을 중심으로 캠 링크(15)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.The first fixing part 16 rotatably supports the cam link 15 about a first fixing axis D 1 perpendicular to the drive axis x at a point relatively fixed to the drive guide 13. can do.

제 1 고정 축(D1)은, 구동 축(x)에 수직하고 동시에 지면과 수평한 방향으로 연장된, 다시 말하면 제 1 회동 축(C1) 또는 제 2 회동 축(C2)에 평행하게 연장되며 고정되어 있는 회전 축으로서, 제 1 고정부(16)는 캠 링크(15)가 제 1 고정 축(D1)을 중심으로 회전되도록 지지할 수 있다.The first fixed axis D 1 extends perpendicular to the drive axis x and at the same time parallel to the ground, that is to say parallel to the first pivot axis C 1 or the second pivot axis C 2 . As an extended and fixed rotation axis, the first fixing part 16 may support the cam link 15 to be rotated around the first fixing axis D 1 .

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 캠 링크(15)의 부분 중 제 1 고정 축(D1)에 연결되는 지점은, 캠 링크(15)의 부분 중 각각 제 2 회동 축(C2) 및 캠(151)이 위치하는 지점 사이에 위치할 수 있다.As shown in Figures 2 to 4, the point connected to the first fixed axis (D 1 ) of the portion of the cam link 15, each of the second rotational axis (C 2 ) of the portion of the cam link 15 And it may be located between the point where the cam 151 is located.

도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 고정 축(D1)으로부터 제 2 회동 축(C2) 사이의 간격은 "A"로 표기되고, 제 1 고정 축(D1)으로부터 캠(151)의 방사상의 중심 사이의 간격은 "B"로 표기된다.As shown in FIG. 2, the distance between the first fixed axis D 1 and the second pivot axis C 2 is indicated by “A”, and the distance between the first fixed axis D 1 and the cam 151 The spacing between radial centers is designated as "B".

예를 들어, 탄성 지지부(14)는, 캠(151)에 접촉된 상태로 수축 또는 확장 가능하고, 캠 링크(15)가 설정 상태를 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 탄성력을 제공할 수 있다.For example, the elastic support 14 can be contracted or expanded while in contact with the cam 151, and provides an elastic force so that the cam link 15 rotates clockwise or counterclockwise based on the set state. can

예를 들어, 탄성 지지부(14)는, (i) 일측은 캠 팔로워(141)를 통해 캠 링크(15)에 맞물려 연결되고, (ii) 타측은 부하 스프링(142)을 통해 탄성 고정부(17)에 대해 연결될 수 있다.For example, the elastic support part 14, (i) one side is meshed and connected to the cam link 15 through the cam follower 141, (ii) the other side is connected to the elastic fixing part 17 through the load spring 142 ) can be linked to.

캠 팔로워(141)는 캠 링크(15)에 연결되는 탄성 지지부(14)의 단부에 회동 가능하게 설치되는 원형의 접촉 부재일 수 있다. 예를 들어, 캠 팔로워(141)는 제 1 회동 축(C1) 또는 제 2 회동 축(C2)에 평행한 중심 축을 기준으로 캠 링크(15)의 캠(151)에 맞물려 회전 가능하게 접촉하는 롤러 형태의 부재일 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이 캠 팔로워(141)의 반경은 "r"로 표기된다.The cam follower 141 may be a circular contact member rotatably installed at an end of the elastic support 14 connected to the cam link 15 . For example, the cam follower 141 is rotatably engaged with the cam 151 of the cam link 15 based on a central axis parallel to the first rotational axis (C 1 ) or the second rotational axis (C 2 ). It may be a member in the form of a roller to do. For example, as shown in FIG. 2 , the radius of the cam follower 141 is denoted by “r”.

부하 스프링(142)은 탄성력 방향을 따라서 탄성 변형 가능한 탄성체를 포함할 수 있다. The load spring 142 may include an elastic body capable of being elastically deformed along the direction of the elastic force.

탄성 지지부(14)는 일측이 탄성 고정부(17)에 고정된 상태로 구동 축(x) 및 각 부재들의 회동 축(C1, C2, D1)에 수직한 "탄성력 방향"을 따라서 병진 이동될 수 있고, "탄성력 방향"은 부하 스프링(142)이 탄성 압축 또는 복원되는 방향과 동일한 것으로 이해될 수 있다.The elastic support part 14 translates along the "elastic force direction" perpendicular to the driving axis (x) and the rotation axis (C 1 , C 2 , D 1 ) of each member in a state in which one side is fixed to the elastic fixing part 17 It can be moved, and "elastic force direction" can be understood as the same as the direction in which the load spring 142 is elastically compressed or restored.

예를 들어, 도시되지는 않았지만 탄성 지지부(14)는 탄성력 방향에 따른 병진 운동 방향이 가이드될 수 있도록 별도의 가이드 부재를 포함할 수 있다. For example, although not shown, the elastic support unit 14 may include a separate guide member to guide a translational motion direction according to the direction of the elastic force.

예를 들어, 탄성 지지부(14)는 서로에 대해 길이 방향을 따라서 슬라이딩 가능한 피스톤 및 실린더를 포함하고, 피스톤 및 실린더 사이에서 탄성력을 제공하는 스프링이 피스톤의 주변을 따라 개재되는 구조를 포함할 수 있다.For example, the elastic support 14 may include a structure in which a piston and a cylinder are slidable with respect to each other along the longitudinal direction, and a spring providing an elastic force between the piston and the cylinder is interposed along the periphery of the piston. .

이상의 구조에 의하면, 도 2 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 캠 링크(15)가 제 1 고정 축(D1)을 중심으로 회전할 경우, 탄성 지지부(14)는 캠 링크(15)의 회전 각도와 무관하게 캠 팔로워(141)를 통해 캠(151)에 접촉된 상태를 유지하여, 부하 스프링(142)의 탄성력을 캠 링크(15)에 전달할 수 있다.According to the above structure, as shown in FIGS. 2 to 4 , when the cam link 15 rotates about the first fixed axis D 1 , the elastic support 14 rotates the cam link 15 Regardless of the angle, the elastic force of the load spring 142 may be transmitted to the cam link 15 by maintaining contact with the cam 151 through the cam follower 141 .

중립 상태를 기준으로, 부하 스프링(142)의 탄성력에 의해 부하 전달부(11)에 구동 축을 따라서 인가되는 힘의 방향은, 부하 전달부(11)의 병진 변위의 방향과 동일하게 형성되고, 부하 전달부(11)에 구동 축을 따라서 인가되는 힘의 크기는, 부하 전달부(11)의 병진 변위의 크기와 서로 비례할 수 있다.Based on the neutral state, the direction of the force applied to the load transfer unit 11 along the drive shaft by the elastic force of the load spring 142 is the same as the direction of translational displacement of the load transfer unit 11, and The magnitude of the force applied to the transmission unit 11 along the drive shaft may be proportional to the magnitude of the translational displacement of the load transmission unit 11 .

구동 축을 따라서 부하 전달부(11)가 스트로크의 중심에 위치할 때 탄성 지지부(14)는 가장 높은 탄성 위치 에너지를 갖고, 부하 전달부(11)가 스트로크의 중심으로부터 멀어질수록 탄성 지지부(14)의 탄성 위치 에너지가 낮아질 수 있다.Along the driving axis, when the load transfer unit 11 is located at the center of the stroke, the elastic support unit 14 has the highest elastic potential energy, and as the load transfer unit 11 moves away from the center of the stroke, the elastic support unit 14 increases. The elastic potential energy of can be lowered.

중립 상태를 기준으로, 캠 링크(15)가 제 1 고정 축(D1)을 중심으로 회전될 경우, 캠 팔로워(141)는 부하 스프링(142)의 탄성력에 의해 캠(151)에 접촉된 상태로 회전하게되어, 부하 스프링(142)으로부터 캠(151)에 전달되는 탄성력의 방향이 캠 팔로워(141)의 회전 각도에 비례하여 변화될 수 있다.Based on the neutral state, when the cam link 15 is rotated about the first fixed axis D 1 , the cam follower 141 is in contact with the cam 151 by the elastic force of the load spring 142. , so that the direction of the elastic force transmitted from the load spring 142 to the cam 151 may change in proportion to the rotation angle of the cam follower 141 .

제 2 고정부(17)는 탄성 지지부(14)의 부하 스프링(142)의 단부를 고정적으로 지지할 수 있다. 예를 들어, 제 2 고정부(17)와 제 1 고정부(16)는 구동 축(x)에 수직한 방향, 다시 말하면 탄성력 방향을 따라서 연장된 동일 선상에 위치할 수 있다.The second fixing part 17 may fixedly support the end of the load spring 142 of the elastic support part 14 . For example, the second fixing part 17 and the first fixing part 16 may be located on the same line extending along the direction perpendicular to the drive axis x, that is, along the direction of the elastic force.

도 2와 같이 부하 전달부(11)가 전체 스트로크의 중앙에 위치하는 "중립 상태"에서 부하 스프링(142)은, 구동 범위 내에서 최대로 압축된 길이를 가질 수 있다(즉, 가장 높은 탄성 위치 에너지를 가질 수 있다). 이 경우 부하 스프링(142)의 길이는 "L"로 표기될 수 있다.As shown in FIG. 2 , in a “neutral state” in which the load transfer unit 11 is located at the center of the entire stroke, the load spring 142 may have a maximum compressed length within the driving range (ie, the highest elastic position). energy). In this case, the length of the load spring 142 may be marked as "L".

구동 부하 시험 장치(1)에 의하면, 구동 축(x)을 따라 부하 전달부(11)가 병진 이동하는 변위에 따라서, 부하 스프링(142)의 탄성력에 의해 부하 전달부(11)에 인가되는 구동 부하(F)의 방향과 크기가 변화될 수 있다. According to the drive load test device 1, the drive applied to the load transmission unit 11 by the elastic force of the load spring 142 according to the displacement of the load transmission unit 11 translated along the drive shaft x. The direction and size of the load (F) can be changed.

도 2에 도시된 바와 같이, 캠 링크(15) 및 탄성 지지부(14)가 수직 방향(탄성력 방향)을 따라서 동일 선상으로 정렬되고, 부하 스프링(142)의 탄성력(f)이 구동 축(x)에 수직한 방향으로만 형성되는 상태를 "중립 상태"라 할 수 있고, 이 경우, 부하 스프링(142)은 최소 길이(L)를 갖도록 압축될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the cam link 15 and the elastic support 14 are aligned in the same line along the vertical direction (elastic force direction), and the elastic force f of the load spring 142 is applied to the drive shaft x A state formed only in a direction perpendicular to may be referred to as a "neutral state", and in this case, the load spring 142 may be compressed to have a minimum length (L).

이상의 중립 상태에서 부하 전달부(11)가 위치된 지점을 기준으로, 부하 전달부(11)를 구동 축(x)을 따라서 양 방향으로 각각 병진 이동시켰을 경우의 모습이 도 3 및 도 4를 통해 나타난다.3 and 4 show a case in which the load transfer unit 11 is translated in both directions along the driving axis x based on the position where the load transfer unit 11 is located in the above neutral state. appear.

구동 축(x)을 따라서 부하 전달부(11)가 스트로크의 중심에 위치할 때 탄성 지지부(14)는 가장 높은 탄성 위치 에너지를 갖고, 부하 전달부(11)가 스트로크의 중심으로부터 멀어질수록 탄성 지지부(14)의 탄성 위치 에너지가 낮아질 수 있다.Along the driving axis (x), when the load transmission part 11 is located at the center of the stroke, the elastic support part 14 has the highest elastic potential energy, and as the load transmission part 11 moves away from the center of the stroke, the elastic support part 14 is elastic. Elastic potential energy of the support portion 14 may be lowered.

부하 전달부(11)의 탄성 위치 에너지가 가장 높을 때, 즉, 중립 상태일 때 캠 링크(15) 및 탄성 지지부(14)는 서로 동일 선상으로 평행하게 배열될 수 있다.When the elastic potential energy of the load transfer unit 11 is the highest, that is, when it is in a neutral state, the cam link 15 and the elastic support unit 14 may be arranged parallel to each other on the same line.

도 2의 중립 상태에서 부하 스프링(142)은 미리 압축되어 있기 때문에, 중립 상태에서 전체 링크 구조는 불안정한 상태에 놓이게 되며, 이후 도 3 또는 도 4와 같이 양 방향으로 중립 위치를 벗어나는 순간부터 압축되었던 부하 스프링(14)이 신장함에 따라 안정적인 상태를 찾아가게 된다.Since the load spring 142 is pre-compressed in the neutral state of FIG. 2, the entire link structure in the neutral state is in an unstable state, and then compressed from the moment it leaves the neutral position in both directions as shown in FIG. 3 or 4 As the load spring 14 extends, it finds a stable state.

따라서, 도 3 및 또는 4와 같이, 구동 부하 시험 장치(1)가 중립 상태에서 벗어나는 양쪽 방향으로 구동되면서 갈수록 안정되는 '쌍안정(bistable)' 시스템을 형성하고, 이 쌍안정성(bistability)으로 인해 도 1에 도시된 바와 같은 구동 부하의 프로파일을 구현할 수 있게 된다.Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the driving load test device 1 is driven in both directions out of the neutral state to form a 'bistable' system that becomes increasingly stable, and due to this bistable It is possible to implement a driving load profile as shown in FIG. 1 .

따라서, 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치(1)에 의하면 부하의 방향이 중립 상태를 기준으로 반전되며, 중립 상태를 기준으로 부하의 크기가 점점 커지는, 도 1에 도시된 구동 부하의 프로파일과 유사한, 구동 부하의 특성을 모사할 수 있게 된다.Therefore, according to the driving load test apparatus 1 according to an embodiment, the direction of the load is reversed based on the neutral state, and the profile of the driving load shown in FIG. Similar characteristics of driving loads can be simulated.

구동 축(x)을 기준으로, 부하 전달부(11)의 구동 변위(x)에 따른 구동 부하를 도출하는 과정이 이하에 상세히 후술될 것이다.A process of deriving a driving load according to a driving displacement (x) of the load transfer unit 11 with respect to the driving axis (x) will be described in detail below.

도 3에 도시된 바와 같이, 중립 상태를 벗어나서 부하 전달부(11)가 일 방향(x축의 음의 방향)으로 병진 구동될 경우, 서로 관절 연결된 제 1 링크(12) 및 캠 링크(15)가 회동함으로써, 상기 일 방향을 따라서 부하 전달부(11)에 구동 부하(F2cosβ)가 인가될 수 있다.As shown in FIG. 3, when the load transfer unit 11 is driven in translation in one direction (negative direction of the x-axis) out of the neutral state, the first link 12 and the cam link 15 articulated with each other are By rotating, a driving load F 2cosβ may be applied to the load transfer unit 11 along the one direction.

중립 상태를 기준으로, 캠 링크(15)가 제 1 고정 축(D1)을 중심으로 회전된 각도를 "θ"라 할 수 있고, 이 경우 구동 축(x)에 제 1 링크(12)가 회전되어 있는 각도를 "β"라 할 수 있으며, 부하 스프링(142)의 탄성력이 캠 팔로워(141)를 통해 캠(151)에 전달되는 방향의 각도, 즉 캠 팔로워(141)의 회전 각도는 "α"라 할 수 있다.Based on the neutral state, the rotation angle of the cam link 15 around the first fixed axis D 1 may be referred to as "θ", and in this case, the first link 12 is attached to the driving axis x. The rotated angle may be referred to as "β", and the angle of the direction in which the elastic force of the load spring 142 is transmitted to the cam 151 through the cam follower 141, that is, the rotation angle of the cam follower 141 is "α".

도 3에 도시되는 바와 같이, 캠 링크(15)의 회전 각도(θ)와 캠 팔로워(141)의 회전 각도(α)의 관계는 아래의 수학식 1과 같이 기하학적 관계식으로 도출될 수있다.As shown in FIG. 3 , the relationship between the rotational angle θ of the cam link 15 and the rotational angle α of the cam follower 141 may be derived as a geometric relational expression as shown in Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

(여기서, R: 캠의 반경, r: 캠 팔로워의 반경, L: 중립 상태에서의 부하 스프링의 길이, α: 캠 팔로워의 회전 각도, β: 제 1 링크의 회전 각도, θ: 캠 링크의 회전 각도, B: 제 1 고정 축과 캠의 중심 사이의 간격)(Where, R: radius of cam, r: radius of cam follower, L: length of load spring in neutral state, α: rotation angle of cam follower, β: rotation angle of first link, θ: rotation of cam link angle, B: distance between the first fixed axis and the center of the cam)

중립 상태를 기준으로 부하 스프링(142)이 최대로 압축된 상태에서 복원되어 중립 상태에서의 길이(L)보다 추가적인 증가량(λ) 만큼 증가된 길이(L+λ)를 갖게되며, 부하 스프링(14)의 길이 증가량(λ)과, 캠 링크(15)의 회전 각도(θ)와 캠 팔로워(141)의 회전 각도(α)의 관계는 아래의 수학식 2와 같이 정리될 수있다.Based on the neutral state, the load spring 142 is restored from the maximum compressed state to have a length (L+λ) increased by an additional increase (λ) than the length (L) in the neutral state, and the load spring 14 ), the relationship between the rotational angle θ of the cam link 15 and the rotational angle α of the cam follower 141 can be summarized as in Equation 2 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

(여기서, R: 캠의 반경, r: 캠 팔로워의 반경, L: 중립 상태에서의 부하 스프링의 길이, α: 캠 팔로워의 회전 각도, β: 제 1 링크의 회전 각도, θ: 캠 링크의 회전 각도, B: 제 1 고정 축과 캠의 중심 사이의 간격, λ: 부하 스프링의 길이 증가량)(Where, R: radius of cam, r: radius of cam follower, L: length of load spring in neutral state, α: rotation angle of cam follower, β: rotation angle of first link, θ: rotation of cam link Angle, B: distance between the first fixed shaft and the center of the cam, λ: length increase of load spring)

이어서, 구동 축(x)에 대한 제 1 링크(12)의 회전 각도(β)와 캠 링크(15)의 회전 각도(θ)의 관계식은 아래의 수학식 3과 같이 도출될 수 있다.Then, the relationship between the rotational angle β of the first link 12 and the rotational angle θ of the cam link 15 with respect to the drive shaft x can be derived as in Equation 3 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

(여기서, α: 캠 팔로워의 회전 각도, β: 제 1 링크의 회전 각도, θ: 캠 링크의 회전 각도, A: 제 2 회동축과 제 1 고정축 사이의 간격, B: 제 1 고정 축과 캠의 중심 사이의 간격, C: 제 1 회동축과 제 2 회동축 사이의 간격 λ: 부하 스프링의 길이 증가량)(Here, α: the rotation angle of the cam follower, β: the rotation angle of the first link, θ: the rotation angle of the cam link, A: the distance between the second rotational axis and the first fixed axis, B: the first fixed axis and Spacing between the centers of cams, C: Spacing between the 1st pivot and the 2nd pivot λ: Length increase of load spring)

이제, 캠 링크(15)에 인가되는 힘을 구동 축(x)에 평행한 수평 방향(x) 성분과, 구동 축(x)에 수직한 수직 방향(y) 성분으로 나누어 정리하면 아래의 수학식 4과 같이 정리될 수 있다.Now, when the force applied to the cam link 15 is divided into a component in the horizontal direction (x) parallel to the driving axis (x) and a component in the vertical direction (y) perpendicular to the driving axis (x), the following equation It can be arranged as in 4.

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

(여기서, F1x: 제 1 고정 축에 인가되는 수평 방향 힘, F1y: 제 1 고정 축에 인가되는 수직 방향 힘, F2: 제 2 회동 축에 인가되는 힘, Fc: 캠에 인가되는 힘, α: 캠 팔로워의 회전 각도, β: 제 1 링크의 회전 각도, θ: 캠 링크의 회전 각도, A: 제 2 회동축과 제 1 고정축 사이의 간격, B: 제 1 고정 축과 캠의 중심 사이의 간격)(Where, F 1x : horizontal force applied to the first fixed axis, F 1y : vertical force applied to the first fixed axis, F 2 : force applied to the second rotational axis, F c : applied to the cam Force, α: rotation angle of the cam follower, β: rotation angle of the first link, θ: rotation angle of the cam link, A: distance between the second rotation axis and the first fixed axis, B: the first fixed axis and the cam spacing between centers of)

한편, 부하 스프링(142)에 형성되는 탄성력(FS)과 캠 링크(15)에 전달되는 탄성력(FC)의 관계는 아래의 수학식 5와 같이 정리될 수 있다.Meanwhile, the relationship between the elastic force F S formed in the load spring 142 and the elastic force F C transmitted to the cam link 15 may be summarized as in Equation 5 below.

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

(여기서, Fs: 캠 팔로워에 인가되는 힘, Fc: 캠에 인가되는 힘, k: 부하 스프링의 스프링 계수, Ls: 부하 스프링의 압축 전 길이, L:중립 상태에서의 부하 스프링의 길이, λ: 부하 스프링의 길이 증가량)(Here, F s : force applied to the cam follower, F c : force applied to the cam, k: spring coefficient of load spring, L s : length before compression of load spring, L: length of load spring in neutral state , λ: increase in the length of the load spring)

이어서, 수학식 5에서 도출된 탄성력의 관계식을 수학식 4에 대입하면 아래의 수학식 6과 같이 정리될 수 있다.Subsequently, when the relational expression of the elastic force derived from Equation 5 is substituted into Equation 4, it can be arranged as Equation 6 below.

Figure pat00014
Figure pat00014

(F2: 제 2 회동 축에 인가되는 힘, Fc: 캠에 인가되는 힘, α: 캠 팔로워의 회전 각도, β: 제 1 링크의 회전 각도, θ: 캠 링크의 회전 각도, A: 제 2 회동축과 제 1 고정축 사이의 간격, B: 제 1 고정 축과 캠의 중심 사이의 간격, k: 부하 스프링의 스프링 계수, Ls: 부하 스프링의 압축 전 길이, L:중립 상태에서의 부하 스프링의 길이, λ: 부하 스프링의 길이 증가량)(F 2 : force applied to the second pivot axis, F c : force applied to the cam, α: rotation angle of the cam follower, β: rotation angle of the first link, θ: rotation angle of the cam link, A: th 2 Gap between the rotating shaft and the first fixed shaft, B: Gap between the first fixed shaft and the center of the cam, k: Spring coefficient of the load spring, L s : Length before compression of the load spring, L: In a neutral state Length of load spring, λ: increase in length of load spring)

최종적으로 이상의 수학식 1 내지 6의 식을 통해, 부하 전달부의 구동 변위(x)와 구동 부하(F2cosβ) 사이의 관계식을 도출할 수 있으며, 이를 통해 중립 상태를 기준으로 구동기의 구동 단부가 부하 전달부를 선형 구동시키는 구동 변위(x)에 따라서, 구동 단부에 인가되는 구동 부하(F2cosβ)의 크기의 변화량이 도 5의 그래프와 같이 도시되는 것을 확인할 수 있었다.Finally, through the above equations 1 to 6, it is possible to derive a relational expression between the driving displacement (x) of the load transfer unit and the driving load (F 2cosβ ), and through this, the driving end of the actuator is loaded based on the neutral state. It was confirmed that the amount of change in the magnitude of the driving load (F 2cosβ ) applied to the driving end is shown in the graph of FIG. 5 according to the driving displacement (x) for linearly driving the transmission unit.

결과적으로, 일 실시 예에 따른 구동 부하 시험 장치(1)를 통해 도 1에 도시된 구동 부하의 프로파일과 동일한 형태의 구동 부하의 프로파일을 모사할 수 있다는 점을 확인할 수있고, 나아가 별도의 구동원을 사용하지 않고 스프링과 링크의 관절 연결 구조만을 사용하여 이를 달성할 수 있는 이점이 존재한다.As a result, it can be confirmed that the driving load test apparatus 1 according to an embodiment can simulate the same type of driving load profile as the driving load profile shown in FIG. There is an advantage that this can be achieved by using only the joint connection structure of the spring and link without using.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the described method, and/or components of the described structure, device, etc. may be combined or combined in a different form from the described method, or other components or equivalents may be used. Appropriate results can be achieved even if substituted or substituted by

Claims (9)

구동 축을 따라서 병진 구동하는 부하 전달부;
상기 부하 전달부에 대해 상기 구동 축에 수직한 제 1 회동 축을 중심으로 회동 가능하게 연결되 제 1 링크;
일측은 상기 제 1 링크에 대해 상기 제 1 회동 축에 평행한 제 2 회동 축을 매개하여 회동 가능하게 연결되고, 타측은 원형의 윤곽을 갖는 캠을 구비하는 캠 링크;
상기 제 2 회동 축으로부터 상기 캠 링크의 길이 방향으로 평행하게 이격된 제 1 고정 축을 중심으로 상기 캠 링크를 회동 가능하게 지지하는 제 1 고정부;
일측은 상기 캠 링크의 상기 캠에 접촉하여 회전가능하게 연결되는 캠 팔로워와, 타측은 상기 구동 축과 상기 제 1 회동 축에 수직한 탄성력 방향을 따라서 탄성력을 제공하는 부하 스프링을 구비하는 탄성 지지부; 및
상기 탄성 지지부 중 돌출되는 상기 부하 스프링의 단부를 고정적으로 지지하는 제 2 고정부를 포함하는 구동 부하 시험 장치.
a load transfer unit for translationally driving along the drive shaft;
a first link rotatably connected to the load transfer unit about a first rotational axis perpendicular to the drive shaft;
One side is rotatably connected to the first link through a second rotational axis parallel to the first rotational axis, and the other side is a cam link having a cam having a circular outline;
a first fixing part rotatably supporting the cam link around a first fixing shaft spaced apart from the second rotation shaft in parallel in a longitudinal direction of the cam link;
An elastic support unit having a cam follower at one side contacting and rotatably connected to the cam of the cam link, and at the other side a load spring providing an elastic force along an elastic force direction perpendicular to the drive shaft and the first pivot axis; and
A driving load test apparatus including a second fixing part for fixedly supporting an end of the load spring protruding from the elastic support part.
 제 1 항에 있어서,
상기 구동 축은 지면에 평행한 수평 방향으로 연장되고, 상기 제 1 고정부 및 상기 제 2 고정부는 지면에 수직한 수직 방향을 따라서 이격되어 있고,
상기 부하 전달부에 상기 수평 방향으로의 힘이 인가되지 않는 중립 상태에서, 상기 캠 링크 및 상기 탄성 지지부는, 상기 수직 방향을 따라서 동일 선상으로 정렬되는 구동 부하 시험 장치.
According to claim 1,
The drive shaft extends in a horizontal direction parallel to the ground, and the first fixing part and the second fixing part are spaced apart along a vertical direction perpendicular to the ground,
In a neutral state in which the force in the horizontal direction is not applied to the load transfer unit, the cam link and the elastic support portion are aligned in the same line along the vertical direction.
 제 2 항에 있어서,
상기 중립 상태를 기준으로, 상기 부하 스프링의 탄성력에 의해 상기 부하 전달부에 상기 구동 축을 따라서 인가되는 힘의 방향은, 상기 부하 전달부의 병진 변위의 방향과 동일하게 형성되고, 상기 부하 전달부에 상기 구동 축을 따라서 인가되는 힘의 크기는, 상기 부하 전달부의 병진 변위의 크기와 서로 비례하는 것을 특징으로 하는 구동 부하 시험 장치.
According to claim 2,
Based on the neutral state, the direction of the force applied to the load transmission unit along the drive shaft by the elastic force of the load spring is the same as the direction of translational displacement of the load transmission unit, and The driving load test apparatus, characterized in that the magnitude of the force applied along the drive shaft is proportional to the magnitude of the translational displacement of the load transfer unit.
 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 고정 축과 상기 제 2 회동 축 사이의 거리는, 상기 제 1 고정 축과 상기 캠의 방사상 중심 사이의 거리보다 작은 구동 부하 시험 장치.
According to claim 3,
A distance between the first fixed shaft and the second rotational shaft is smaller than a distance between the first fixed shaft and a radial center of the cam.
 제 2 항에 있어서,
상기 캠 팔로워는, 상기 제 1 회동 축에 평행한 중심 축을 기준으로 상기 캠의 원형의 원주 표면에 접촉된 상태로 회전가능하게 구동하는 원형의 롤러 형태인 것을 특징으로 하는 구동 부하 시험 장치.
According to claim 2,
The cam follower is in the form of a circular roller that is rotatably driven in a state of contact with the circular circumferential surface of the cam based on a central axis parallel to the first rotational axis.
 제 5 항에 있어서,
상기 중립 상태를 기준으로, 상기 캠 링크가 상기 제 1 고정 축을 중심으로 회전될 경우, 상기 캠 팔로워는 상기 부하 스프링의 탄성력에 의해 상기 캠에 접촉된 상태로 회전하게되어, 상기 부하 스프링으로부터 상기 캠에 전달되는 탄성력의 방향이 상기 캠 팔로워의 회전 각도에 비례하여 변화하는 것을 특징으로 하는 구동 부하 시험 장치.
According to claim 5,
Based on the neutral state, when the cam link is rotated about the first fixed shaft, the cam follower is rotated in a state of being in contact with the cam by the elastic force of the load spring, so that the load spring moves the cam. The driving load test apparatus, characterized in that the direction of the elastic force transmitted to the change in proportion to the rotation angle of the cam follower.
 구동 축을 따라서 병진 구동하는 부하 전달부;
상기 부하 전달부의 병진 운동 경로를 가이드하는 구동 가이드;
상기 부하 전달부에 대해 회동 가능하게 연결되는 제 1 링크;
상기 구동 가이드에 대하여 상대적으로 고정된 일 지점을 중심으로 회동 가능하게 연결되고, 일측은 상기 제 1 링크에 대하여 회동 가능하게 연결되고, 타측은 원형의 윤곽을 갖는 캠을 구비하는 캠 링크; 및
상기 캠에 접촉된 상태로 수축 또는 확장 가능하고, 상기 캠 링크가 설정 상태를 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 탄성력을 제공하는 탄성 지지부를 포함하는 구동 부하 시험 장치.
a load transfer unit for translationally driving along the drive shaft;
a driving guide for guiding a translational motion path of the load transfer unit;
a first link rotatably connected to the load transfer unit;
a cam link rotatably connected about a relatively fixed point with respect to the drive guide, one side rotatably connected with respect to the first link, and the other side having a cam having a circular outline; and
A drive load test apparatus including an elastic support that is contractible or expandable in contact with the cam and provides an elastic force so that the cam link rotates in a clockwise or counterclockwise direction based on a set state.
 제 7 항에 있어서,
상기 구동 축을 따라서 상기 부하 전달부가 스트로크의 중심에 위치할 때 상기 탄성 지지부는 가장 높은 탄성 위치 에너지를 갖고, 상기 부하 전달부가 스트로크의 중심으로부터 멀어질수록 상기 탄성 지지부의 탄성 위치 에너지가 낮아지는 구동 부하 시험 장치.
According to claim 7,
A driving load in which the elastic potential energy of the elastic support part has the highest when the load transmission part is located at the center of the stroke along the drive shaft, and the elastic potential energy of the elastic support part decreases as the load transmission part moves away from the center of the stroke. tester.
 제 8 항에 있어서,
상기 부하 전달부의 탄성 위치 에너지가 가장 높을 때, 상기 캠 링크 및 상기 탄성 지지부는 서로 동일 선상으로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 구동 부하 시험 장치.According to claim 8,
When the elastic potential energy of the load transmission part is highest, the cam link and the elastic support part are arranged in parallel on the same line with each other.
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KR101015038B1 (en) * 2010-06-09 2011-02-16 엘아이지넥스원 주식회사 Apparatus for testing of actuator
JP2019100782A (en) * 2017-11-30 2019-06-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Thrust measuring device and thrust measuring method using the same
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