KR0154981B1 - 파쇄도 시험 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시험 재료를 담은 캡슐(14)를 진동시키기 위한 전기여기 진동기(10,12)를 갖춘 파쇄도 시험 장치를 제공한다. 본 장치에는 진동자(22)에 의해서 정해지는 진동수를 갖는 출력 파형을 제공하는 마이크로프로세서(20)이 포함된다. 상기 마이크로프로세서의 출력은 상기 진동기를 제어하는 전력 증폭기(18)를 구동한다. 가속도계(16)은 마이크로프로세서에 피이드백 신호를 제공하여 진동기의 작동이 미리 정한 한계 내에서 유지되도록 한다.
Description
제1도는 본 발명에 의한 장치의 개략도.
제2도는 제1도의 장치의 캡슐 크레이들 및 가속도계의 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 진동기 12 : 왕복 헤드
16 : 크레이들 32 : 가속도계
38 : 마이크로프로세서 제어기 48 : 제어 유닛
본 발명은 파쇄도(friability) 시험 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는, 예를 들면, 다이아몬드 입자들의 파쇄도 시험 등에 사용할 수 있다.
종래에는 프라이어테스터(friatester)가 다이아몬드 입자들의 파쇄도 시험에 사용되었다. 이 장치는 그 끝 부분들이 닫혀있고 그 안에는 경질의 구형 볼(hard spherical ball) 한 개를 담고 있는 원통형 캡슐을 갖추고 있다. 사용 시에는 파쇄도를 시험할 다이아몬드 그릿(grit)을 캡슐 안에 넣는다. 캡슐은 그 축방향으로 전후 왕복 운동을 하며, 따라서, 볼은 캡슐 안에서 한 쪽 끝으로부터 다른 쪽 끝으로 던져진다. 그릿 입자들은 볼과 충돌하고, 매 행정마다 캡슐의 상응하는 끝 부분과 볼 사이에 끼어서, 결국 파쇄된다. 장치가 이와 같은 방식으로 소정의 싸이클 회수 동안 작동한 후에는, 그릿을 선별 시험(screen testing)하고, 본래의 충전 입자 질량의 백분율로서 깨지지 않은 입자들의 질량으로부터 파쇄도지수(friability index, 또는 F.I.)를 계산한다. 이와 같은 식으로 계산되는 파쇄도 지수의 하나의 산업 표준이 됐으며, 이것은 톱이나 연삭제 등의 산업상 이용에 대한 다이아몬드의 적합성 여부를 알고 싶어하는 다이아몬드 구매자들에게 가치가 있다.
종래의 프라이어테스터에 있어서, 파쇄도 시험 재료와 강재 볼을 담고 있는 캡슐은 전동기 구동 크랭크축 및 연접 봉(rod)의 배열에 의해서 왕복된다. 이러한 구동 방식으로는, 진동을 정확하게 제어하거나 재료의 종류 또는 등급에 맞추어서 진동을 변화시키는 것이 불가능하다. 게다가, 엄격한 조정(calibration)을 하더라도, 프라이어테스터의 기계적 본질에 의해서, 마모 등의 기계적 결함이 일어나기 쉽게 되고, 작업 반복성이 최적치에 못 미치지 된다.
본 발명에 의한 파쇄도 시험 장치는, 사용 시에 파쇄도를 시험할 재료를 넣는 캡슐을 진동시키는 전기적 여기 진동기 수단(electrically excitable vibrator means)과, 상기 진동기 수단에 여기 신호를 작용시키는 증폭기 수단과, 하나 이상의 소정의 기준에 따라서 상기 여기 신호를 발생시키는 처리 수단과, 상기 진동기 수단의 작동을 미리 정해진 한계 내에서 유지시키기 위해 상기 처리 수단에 피드백(feedback) 신호를 제공하도록 배치되고 상기 진동기 수단에 연결된 센서로써 이루어진다. 상기 소정의 여기 신호의 기준에는 신호의 지속 시간, 진동수, 진폭 및 파형이 하나 이상 포함될 수 있다.
첨부 도면에 있어서, 참고 번호(10)는 BK사의 전자-기계 진동기를 표시한다. 진동기의 왕복 헤드(12)는 전자석 여진체(electro-magnet exciter body, 14)에 연결된다. 통상, 상기 헤드(12)는 BK사의 헤드이며, 상기 여진체(14)는 BK 4805형 여진체이다.
제2도에 도시한 크레이들(Cradle, 16)은 진동기(10)의 헤드(12)에 고정된다. 크레이들(16)은 중앙부(22)에 의해 연결되는 상부 및 하부 플랜지(18, 20)로 구성된 프레임을 갖추고 있다. 스터드(stud, 24)는 플랜지(20)로부터 상향 돌출하고, 손잡이 나사(thumb screw, 26)는 상부 플랜지(18)를 통해 나사결합된다. 본 장치의 사용시에는, 제2도와 같이 여러 개의 캡슐(28)들이 스터드(24)와 손잡이 나사(26) 사이에 조여진다. 크레이들(16)은 나사 스터드(30)에 의해서 헤드(12)에 고정된다. 크레이들(16)의 상부 위에는 기계식 필터(34)에 의해서 크레이들로부터 분리되는 가속도계(32)가 장착된다. 대개, 상기 가속도계는 BK 4384형 가속도계이며, 상기 기계식 필터는 BK US 0559형 필터이다.
각 캡슐(28)은 도면에서와 같이 수직으로 배열된다. 파쇄도를 시험할 다이아몬드 그릿 등의 입자들은 하나의 경질 볼과 함께 각 캡슐 안에 놓인다.
제1도의 장치는 그 작동이 마이크로프로세서 제어기(38)에 의해서 제어되고 수정 결정(quartz crtstal)에 고정된 발진기(oscillator)에 의해 제공되는 디지틀펑션 제너레이터(digital function generator, 36)를 갖추고 있다. 디지틀펑션 제너레이터(36)는 증배기(multiplier, 42)를 거쳐 전력 증폭기(power amplifier, 40)으로 기본 구동 신호를 전달하며, 전력 증폭기는 헤드(12)를 수직 왕복 구동하는 여진체(14)로 여기 신호를 보낸다.
헤드(12)에 연결되는 가속도계(32)는 그 진동에 대해 민감하며, 전류 증폭기(charge amplifier, 44)를 거쳐 신호 처리 유닛(46)으로 신호를 보낸다. 가속도계(32)는 크레이들(16) 및 캡슐(28)의 가속도, 속도 또는 진폭에 관련된 신호를 내보낼 수 있다.
가속도계(32)에 의해 전류 증폭기(44)를 거쳐 전달되는 신호들은 가속도, 속도, 진폭 인자들의 RMS값(root mean Square Value), p-p값(peak-to-peak value)등의 여러 가지 특성값들을 계산하는 신호 처리 유닛(46)에 의해서 처리된다. 신호 처리 유닛(46)은 마이크로프로세서 제어기(38)에 관련 신호들을 제공한다.
본 장치는 프로세서 제어기(38)에 연결되는 제어 유닛(48)을 갖추고 있다. 제어 유닛(48)에는 본 장치의 작업자를 위한 제어판이 포함된다. 상기 제어판에는 알파-수치 표시(alpha-numeric display, 150) 및 여러 가지 수동 제어부(52 내지 66)가 포함된다. 제어부(66)는 표시부(50)에 표시된 데이터를 변경시킬 수 있는 표시 모우드 스위치이다. 회전식 손잡이 스위치(thumb wheel switch, 52)는 헤드(12)의 진동수를 설정하는 데에 사용된다. 실용상 전형적인 진동수는 40Hz정도이다. 회전식 손잡이 스위치(54)는 헤드(12)를 진동시킬 소정의 싸이클 회수를 설정하는 데에 사용된다. 참고 번호(56) 및(58)은 각각 정지 및 시동 단추를 표시한다. 상기 시동 단추는 시험 주기를 시작시키는 데에 사용되며, 상기 정치단추는 손잡이 바퀴 스위치(54)를 설정하여 지시한 설정 싸이클 회수에 이르기 전에 기계를 정지시키는 데에 사용될 수 있다. 헤드(12)의 진폭은 전위차계 조절손잡이(potentiometer control knob, 60)를 작동하여 제어한다.
작업자가 왕복 주기 중의 헤드(12)의 시작 위치를 선택할 수 있도록 다단식 회전 스위치(62)를 둔다. 마지막으로, 작업자가 작동 모우드를 선택할 수 있도록 다단식 회전 스위치(64)를 둔다. 예컨대, 이 스위치는 출력 증폭기(40)에 의해서 진동기(10)로 전달되는 여기 신호의 파형을 변경시키는 수단을 작업자에게 제공할 수 있다. 또한, 스위치(64)는 가속도계(32)에 의해서 전달되는 세 가지 피드백신호, 즉 가속도, 속도 또는 진폭 중의 어느 하나를 선택할 수단을 작업자에게 제공한다.
크레이들(16)의 각각의 상향 및 하향 행정의 말기에서의 캡슐(28) 내부의 볼들의 캡슐의 단부와의 고주파수 충격으로부터 가속도계를 보호하기 위해서 가속도계(32)를 크레이들(16)로부터 분리시키는 기계식 필터(34)를 둔다.
작동에 있어서, 오퍼레이터는 원하는 싸이클 회수, 진동수, 진폭 및 시작 위치를 설정하며, 또한 실시할 시험에 대해 선택된 피드백 신호를 설정한다. 본 장치가 시동된 후에는 상기 소정의 싸이클 회수에 이를 때까지 가동될 수 있으며, 그 후에는 각 캡슐의 내용물들을 분석하여 파쇄도를 계산할 수 있다.
도시한 장치의 이점 중의 하나는, 상당히 정학한 싸이클 회수가 경과한 후에 제어된 가속 및 감속에 따라서 작동이 시작 및 정지된다는 것이다. 이러한 점은 기계적인 가속 및 감속에 의해서 시험의 작동 싸이클 회수가 부정확해질 수 있는 종래 기술에 따른 프라이어테스터와는 대조적이다. 도시한 장치의 종래의 프라이어테스터와 비교되는 다른 이점 중의 하나는 진동수 및 진폭을 쉽게 변경할 수 있다는 것이며, 이로써 본 장치는 연구용으로서 이상적이다. 아울러, 본 출원의 발명자가 실시한 실험에 따르면, 도시한 장치에 의한 파쇄도의 반복성은 프라이어테스터에 의한 것보다 상당히 우수하다.
Claims (6)
- 파쇄도 시험 장치에 있어서, 사용 시에 파쇄도를 시험할 재료를 넣는 캡슐을 진동시키는 전기식 여기 진동기 수단과, 상기 진동기 수단에 여기 신호를 작용시키는 증폭기 수단과, 하나 이상의 소정의 기준에 따라서 상기 여기 신호를 발생시키는 처리 수단과, 상기 진동기 수단의 작동을 소정의 한계 내로 유지시키기 위해 상기 처리 수단에 피드백 신호를 제공하도록 배치되고 상기 진동기 수단에 연결된 센서로써 구성되는 것을 특징으로 하는 파쇄도 시험 장치.
- 제1항에 있어서, 여기 신호의 상기 소정의 기준에 상기 신호의 지속 시간, 진동수, 진폭 및 파형 중의 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 파쇄도 시험 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서가 상기 진동기 수단 위에 장착되는 가속도계인 것을 특징으로 하는 파쇄도 시험 장치.
- 제1항에 있어서, 캡슐의 진동수, 캡슐에 가할 진동 싸이클 회수, 그리고 캡슐의 진폭을 선택적으로 변경시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 파쇄도 시험 장치.
- 제1항에 있어서, 센서에 의해서 전달되는 신호로부터 캡슐의 진동의 가속도, 속도 또는 진폭에 관련된 특성값을 계산하는 신호 처리 유닛을 갖는 것을 특징으로 하는 파쇄도 시험 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 신호 처리 유닛이 상기 센서에 의해 전달되는 신호들로부터 캡슐의 진동의 가속도, 속도 및 진폭에 대한 RMS값(root mean square value) 및 p-p값(peak-to-peak value)을 계산할 수 있는 것을 특징으로 하는 파쇄도 시험 장치.
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