KR100572794B1 - 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기 - Google Patents
이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지폐 입출금 장치에서 카드·지폐류 등의 이송물과 이송로울러 사이의 정지 마찰 계수, 동마찰 계수, 이송량 측정이 가능하도록 하고, 또한 이송물가이드와 이송물과의 마찰계수 측정을 가능하게 하며, 이송로울러의 형상 및 재질에 상관없이 실사용 조건에 근사하게 마찰계수 및 이송량의 측정이 가능하도록 된 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기에 관한 것으로서,
간단히 무게추를 올려놓아 수직항력을 가하고 로드셀로 이송물의 인장력을 측정하여 실제 기동중인 지폐류나 카드의 자동입출금기기에서 이송로울러의 마찰특성은 물론, 이송물과 이송물가이드와의 마찰계수의 측정도 가능하며, 이송로울러의 형상이나 재질에 무관하게 마찰계수 및 이송량의 측정을 가능하게 하는 장점이 있다.
이송물, 이송로울러, 마찰계수, 이송량 측정기
Description
도 1은 본 발명의 마찰계수 및 이송량 측정기의 사시도
도 2는 본 발명의 마찰계수 및 이송량 측정기의 정면도
도 3의 (a)는 지폐류등의 이송물에 대한 플레이트의 사시도, (b)는 카드 등의 이송물에 대한 플레이트의 사시도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 -- 이송물 11 -- 슬릿
12 -- 테이프 100 -- 플레이트
110 -- 이송량감지부 120a,120b -- 무게추
210a,210b -- 브라켓 220 -- 로울러샤프트
230 -- 이송로울러 240 -- 플랜지
250 -- 모터브라켓 260 -- 구동모터
310 -- 테이프연결봉 320 -- 로드셀연결봉
330 -- 로드셀 340 -- 로드셀고정판
350 -- 고정나사 360 -- 고정판지지대
370 -- 로드셀고정부 410 -- 이송물가이드
420 -- 경사조절나사 510 -- 수직이송대
520 -- 수직이송조절나사 530 -- 가이드봉
540 -- 스프링 600 -- 지지대
700 -- 플레이트로울러
본 발명은 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지폐 입출금 장치에서 카드·지폐류 등의 이송물과 이송로울러 사이의 정지 마찰 계수, 동마찰 계수, 이송량 측정이 가능하도록 하고, 또한 이송물가이드와 이송물과의 마찰계수 측정을 가능하게 하며, 이송로울러의 형상 및 재질에 상관없이 실사용 조건에 근사하게 마찰계수 및 이송량의 측정이 가능하도록 된 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기에 관한 것이다.
일반적으로 모든 물체의 접촉 표면은 눈으로 볼때는 매끄럽더라도 미시적으로는 매우 거칠다. 그러므로 두 물체의 상대운동에 의한 마찰이 발생하는 면에서 실제의 접촉면적은 우리가 측정한 면적보다는 매우 작으며 미시적으로 접촉되는 국부적인 실제 접촉부분에는 큰 압력이 작용하게 되어, 접촉면의 돌기와 같은 곳에서 국부적인 충격과 마찰열에 의한 국부적인 용융이 발생하는 등 마찰의 메카니즘을 정확히 규명하기란 대단히 어려운 일이다.
물체에 따라서 정도는 다르지만 큰 압력은 접촉된 두 물체의 돌기부분을 국부적으로 용융시키거나 입자단위에서 강하게 결합시키게 되며, 이러한 강한 결합을 이기고 상대운동을 시작하는 순간의 마찰계수가 최대정지마찰계수가 된다. 두 물체가 일단 상대운동을 시작하면 표면조도의 영향이 약해지거나 입자단위의 강한 결합력이 완화되어 동마찰계수는 최대정지마찰계수보다 작은 값이 된다. 미끄럼 현상은 미시적으로 볼때 이러한 국부적인 입자들의 결합과 분리가 무수히 반복해서 일어나는 것으로 볼 수 있다.
또한, 종래의 마찰계수 측정기(ex:HEIDON 14DR)는 범용적으로 실험적인 물성치를 구하는 차원에서 마찰계수 측정만을 목적으로 상품화된 경우가 많아서, 지폐류 자동지급기 등의 실제 사용조건에서 이송로울러와 이송물과의 마찰계수, 이송량 등을 정확히 측정하기란 상당히 곤란한 실정이었다.
즉, 지폐류 자동 입출금 장치에서 지폐류 등의 정확한 입금과 출금을 위하여는 실제 사용조건에서의 마찰계수의 측정이 매우 중요한 문제인데, 이는 이송물인 지폐의 상태, 카드·지폐류 등의 이송물의 종류, 이송물과 이송로울러와의 마찰을 정확히 구현하기 위한 수직항력의 크기, 이송물을 가이드하는 이송물가이드와의 마찰특성, 이송로울러의 형상, 재질 등이 중요한 변수로써, 종래의 기기로는 충분히 그 특성을 파악할 수 없었다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로, 실제 기기에 가까운 조건을 부여하여 실제 기동중인 현금이나 카드의 자동입출금기기에서의 각 조건들의 영향을 손쉽게 파악 가능하도록 하였으며, 마찰계수의 측정을 위하여 알아야 할 수직항력이 무게추의 무게에 상응하는 스프링 탄성복원력이 되는 구조의 측정기를 제공하고, 로드셀을 설치하여 이송물의 인장력을 측정하며, 이송물과 이송물가이드와의 마찰계수를 측정하는 장치를 추가로 구비하여 이송로울러의 형상이나 재질에 무관하게 마찰계수 및 이송량의 측정이 가능하도록 된 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용효과 및 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 이송물(10)과 이송로울러(230)의 마찰계수 및 이송량 측정기는,
카드·지폐류 등의 이송물(10)과 이송로울러(230)와의 마찰계수 및 이송량 측정기에 있어서,
상기 이송물(10)을 올려놓는 플레이트(100);
상기 이송물(10)의 이송량을 측정하도록 상기 플레이트(100)에 설치된 이송량감지부(110);
상측에 결합된 상기 플레이트(100)를 상하이동시키도록 지지대(600)에 설치되는 수직이송대(510);
상기 수직이송대(510)와 플레이트(100) 사이에 결합부재로 개재되고, 상기 플레이트(100)의 하측에 설치된 가이드봉(530)을 따라 가이드되는 한 쌍의 스프링(540);
일측 끝단이 구동모터(260)에 직결되어 중앙부에 조립된 이송로울러(230)를 회전시키는 로울러샤프트(220);
상기 이송물(10)에 작용하는 인장력을 측정하도록 이송물(10)의 일측을 연결하는 로드셀(330);
상기 로드셀(330)을 상하이동 가능하도록 고정하는 로드셀고정부(370)로 이루어져,
무게추(120a,120b)를 상기 플레이트(100)의 상측에 올려놓고 이송물(10)과 이송로울러(230)를 접촉시킨 후에 상기 무게추(120a,120b)를 제거하면, 상기 무게추(120a,120b)의 무게에 상응하는 상기 스프링(540)의 탄성복원력이 수직항력으로 작용하여 이송물과 이송로울러와의 마찰계수 측정이 되도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예로,
상기 플레이트(100)의 중앙부에 플레이트로울러(700)가 설치되어 이송물(10)의 하면을 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기의 실시가 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예로,
상기 이송량감지부(110)는 광센서로 이루어지고, 슬릿(11)이 상기 이송물(10)에 부착되어 이송량을 감지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기의 실시가 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예로,
상기 로드셀고정부(370)는, 상기 로드셀(330)을 고정하는 로드셀고정판(340), 상기 로드셀고정판(340)의 상하이동을 가이드하도록 상기 로드셀고정판(340)의 양측을 결합하는 고정판지지대(360), 상기 로드셀고정판(340)의 측면에 체결되어 상기 로드셀고정판(340)을 상기 고정판지지대(360)에 고정시키는 고정나사(350)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기의 실시가 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예로,
이송물가이드(410)가 지지대(600)에 회전가능하도록 설치되어, 상기 이송물가이드(410)를 경사지게 회전하여 상기 이송물(10)과 이송물가이드(410)와의 마찰계수를 측정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기의 실시가 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이송물과 이송로울러의 마찰계 수 및 이송량 측정기의 사시도이다. 도 2는 정면도이다.
지지대(600)에 플레이트(100)의 높이 조절을 위하여 수직이송대(510)가 설치된다. 상기 수직이송대(510)는 수직이송조절나사(520)를 손으로 정방향 또는 역방향으로 회전시키면 상하운동을 하도록 되어 있다.
상기 수직이송대(510)의 상측으로는 플레이트(100)가 설치되는데, 상기 플레이트(100)는 수직이송대(510)에 대하여 상하방향으로 상대운동을 할 수 있도록 플레이트(100)의 하측으로 고정된 한쌍의 가이드봉(530)에 끼워진 한쌍의 스프링(540)이 개재되며 수직이송대(510)의 상측에 결합된다.
마찰력은 두 물체의 접촉면에 수직한 방향으로 작용하는 수직항력과 마찰계수의 곱이다. 따라서 두 물체의 접촉면에서 마찰계수를 측정하려면 일단 작용하는 마찰력과 수직항력을 알아야 한다.
본 발명에서는 이송물(10)과 이송로울러(230) 사이에 작용하는 수직항력을 별도의 로드셀(330) 등에 의하여 측정하지 않고, 이미 알고 있는 스프링(540)의 탄성복원력이 수직항력으로 작용하도록 하는 구조가 제시된다.
즉, 측정을 하기 전에 충분히 수직이송대(510)를 하방으로 내려놓은 위치에서, 로울러샤프트(220)에 측정을 하고자 하는 이송로울러(230)를 조립한다. 그리고, 지폐류나 카드 등의 이송물(10)을 플레이트(100)에 올려놓고 , 그 위에 작용되기를 원하는 수직항력의 절반에 상응하는 무게추(120a,120b) 2개(원하는 수직항력에 등가)를 이송물(10) 위에 올려놓는다. 이는 무게추의 플레이트에 대한 모멘트의 영향을 줄이고자 함이다. 이러한 무게추(120a,120b) 2개의 무게만큼 플레이트(100) 와 수직이송대(510) 사이에 개재된 스프링(540)이 압축되며, 이 상태에서 수직이송대(510)를 조절하여 이송물(10)과 이송로울러(230)가 접촉하는 지점까지 상측으로 플레이트(100)를 이동시킨다.
이후에, 무게추(120a,120b)를 플레이트(100)에서 제거하면 무게추(120a,120b) 2개의 무게만큼 압축되었던 스프링(540)의 탄성복원력에 의하여 플레이트(100)에 놓인 이송물(10)과 이송로울러(230)가 원하는 수직항력을 받게 된다.
그리고, 로드셀(330)이 고정된 로드셀고정판(340)을 이송물(10)의 높이와 동일한 높이가 되도록 이동하고 고정나사(350)로 고정하고, 로드셀(330)과 이송물(10)의 일측 끝단을 연결한다.
연결방법은 이송물(10)의 일측 끝단에 테이프(12) 등으로 테이프연결봉(310)을 결합시킨 다음, 로드셀(330)에 결합된 로드셀연결봉(320)을 상기 테이프연결봉(310)에 연결시켜 이송물(10)의 인장력을 측정하도록 한다.
그리고, 측정을 원하는 이송로울러(230)가 조립된 로울러샤프트(220)의 일측 끝단은 구동모터(260)에 플랜지(240) 등의 결합부재를 사용하여 직결되어 구동모터(260)의 회전속도에 상응하는 속도로 로울러샤프트(220)가 회전된다. 구동모터(260)를 측정하고자 하는 일정속도로 회전시키면 이송물(10)이 플레이트(100) 상에서 이송되며, 이송물(10)과 로드셀(330)을 연결하는 연결부재의 결합유격에 도달하여 더 이상 이송물(10)이 이송될 수 없는 상태가 되면 이송로울러(230)는 이송물(10)에 대하여 슬립이 발생하게 된다. 이 시점까지 전체에 걸쳐 로드셀(330)의 측정값을 모니터링한 후 결과값을 분석하면, 최대정지마찰계수, 동마찰계수를 구할 수 있다.
도 3의 (a)는 지폐류등의 이송물(10)에 대한 플레이트(100)의 사시도, (b)는 카드 등의 이송물(10)에 대한 플레이트(100)의 사시도이다.
지페류의 경우에는 단순 평판 형상의 플레이트(100)가 사용되는데, 이 때 이송로울러(230)와 이송물(10)의 상면과의 마찰력(μ2 * N)은 이송물(10)의 하면과 플레이트(100) 간의 마찰력(μ1 * N)과 로드셀(330)에서의 측정값의 합력이 되므로 이송물(10)과 플레이트(100) 간의 마찰계수(μ1)를 미리 알고 있다면(상기 플레이트에 경사를 주어 마찰계수를 측정하도록 된 지지대에 설치된 장치를 이용), 무게추의 무게와 등가인 이미 알고 있는 플레이트(100)와 수직이송대(510) 사이에 개재된 스프링(540)의 탄성복원력이 이송로울러(230)와 이송물(10) 상면 및 플레이트(100)와 이송물(10) 하면에 공통된 수직항력(N)으로 작용하는 것을 이용하여 이송로울러(230)와 이송물(10)의 상면과의 마찰계수(μ2 )를 구할 수 있다.
신용카드나 현금카드 등의 카드류인 경우에는 상기 플레이트(100)의 중앙부에 플레이트로울러(700)가 설치되어 카드의 하면을 구름접촉에 의하여 지지하도록 된 플레이트(100)를 사용한다. 이는 실제 현금자동입출금기의 카드 이송조건이 카드의 상하측으로 구비된 한 쌍의 이송로울러(230)에 의해서 이송되는 구조를 반영한 것이다.
이 경우에는 카드하면과 플레이트로울러(700) 간의 마찰력(μ1 * N)은 무시가능할 정도로 작아서 이송로울러(230)와 카드상면과의 마찰력(μ2 * N)은 바로 로드셀(330)에서의 측정값과 일치하므로, 무게추의 무게와 등가인 이미 알고 있는 플레이트(100)와 수직이송대(510) 사이에 개재된 스프링(540)의 탄성복원력이 이송로울러(230)와 카드상면에 수직항력(N)으로 작용하는 것을 이용하여 이송로울러(230)와 카드상면과의 마찰계수(μ2 )를 구할 수 있다.
이송물(10)의 이송량측정에 대하여는 상기 플레이트(100)에 이송량감지부(110)를 설치하고, 상기 이송량감지부(110)는 광센서로 이루어지며, 지폐류나 카드 등의 이송물(10)에는 슬릿(11)을 부착하여 상기 광센서에서 이송량을 측정할 수 있다.
한편, 지폐류 등의 이송물(10)은 한 쌍의 로울러 사이를 지나가며 이송되기도 하지만, 일면은 이송로울러(230)에 접촉하고 반대면은 이송물가이드(410)에 지지되어 이송되는 경우가 많다.
따라서 이송물가이드(410)와 이송물(10) 사이의 마찰계수가 측정되어야 한다. 이를 위하여 경사조절나사(420)를 회전시켜 이송물가이드(410)의 경사도를 증가시키면서 이송물(10)이 미끄러지기 시작하는 순간의 기울기를 측정하여 마찰계수를 구한다. 즉, 경사진 빗면에 놓인 물체에서 빗면의 기울어진 각도를 θ라 하면, 마찰계수 μ= tan θ의 관계식에서 마찰계수가 구해진다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기는 간단히 무게추를 올려놓아 수직항력을 가하고 로드셀로 이송물의 인장력을 측정하여 실제 기동중인 지폐류나 카드의 자동입출금기기에서 이송로울러의 마찰특성은 물론, 이송물과 이송물가이드와의 마찰계수의 측정도 가능하며, 이송로울러의 형상이나 재질에 무관하게 마찰계수 및 이송량의 측정을 가능하게 하는 장점이 있다.
Claims (5)
- 카드·지폐류 등의 이송물과 이송로울러와의 마찰계수 및 이송량 측정기에 있어서,상기 이송물(10)을 올려놓는 플레이트(100);상기 이송물(10)의 이송량을 측정하도록 상기 플레이트(100)에 설치된 이송량감지부(110);상측에 결합된 상기 플레이트(100)를 상하이동시키도록 지지대(600)에 설치되는 수직이송대(510);상기 수직이송대(510)와 플레이트(100) 사이에 결합부재로 개재되고, 상기 플레이트(100)의 하측에 설치된 가이드봉(530)을 따라 가이드되는 한 쌍의 스프링(540);일측 끝단이 구동모터(260)에 직결되어 중앙부에 조립된 이송로울러(230)를 회전시키는 로울러샤프트(220);상기 이송물(10)에 작용하는 인장력을 측정하도록 이송물(10)의 일측을 연결하는 로드셀(330);상기 로드셀(330)을 상하이동 가능하도록 고정하는 로드셀고정부(370)로 이루어져,무게추(120a,120b)를 상기 플레이트(100)의 상측에 올려놓고 이송물(10)과 이송로울러(230)를 접촉시킨 후에 상기 무게추(120a,120b)를 제거하면, 상기 무게추(120a,120b)의 무게에 상응하는 상기 스프링(540)의 탄성복원력이 수직항력으로 작용하여 이송물(10)과 이송로울러(230)와의 마찰계수 측정이 되도록 된 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기.
- 제 1항에 있어서,상기 플레이트(100)의 중앙부에 플레이트로울러(700)가 설치되어 이송물(10)의 하면을 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기.
- 제 1항에 있어서,상기 이송량감지부(110)는 광센서로 이루어지고, 슬릿(11)이 상기 이송물(10)에 부착되어 이송량을 감지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기.
- 제 1항에 있어서,상기 로드셀고정부(370)는, 상기 로드셀(330)을 고정하는 로드셀고정판(340), 상기 로드셀고정판(340)의 상하이동을 가이드하도록 상기 로드셀고정판(340)의 양측을 결합하는 고정판지지대(360), 상기 로드셀고정판(340)의 측면에 체결되어 상기 로드셀고정판(340)을 상기 고정판지지대(360)에 고정시키는 고정나사(350)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기.
- 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서,이송물가이드(410)가 지지대(600)에 회전가능하도록 설치되어, 상기 이송물가이드(410)를 경사지게 회전하여 상기 이송물(10)과 이송물가이드(410)와의 마찰계수를 측정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기.
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Publications (2)
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| KR1020030097091A KR100572794B1 (ko) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 이송물과 이송로울러의 마찰계수 및 이송량 측정기 |
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| KR101173951B1 (ko) | 2011-02-25 | 2012-08-16 | 한국산업안전보건공단 | 신발의 미끄러짐 저항 측정장치 |
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