KR100719912B1 - Rubber friction tester - Google Patents

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KR100719912B1
KR100719912B1 KR1020050109129A KR20050109129A KR100719912B1 KR 100719912 B1 KR100719912 B1 KR 100719912B1 KR 1020050109129 A KR1020050109129 A KR 1020050109129A KR 20050109129 A KR20050109129 A KR 20050109129A KR 100719912 B1 KR100719912 B1 KR 100719912B1
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Abstract

본 발명은 고무시편의 마찰특성을 측정하는 시험기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정하고자 하는 고무시편에 가해지는 실제 마찰력과, 구동 및 제동시의 마찰력 및, 횡력을 측정할 수 있으면서 속도변화에 따른 고무시편의 마찰계수도 측정이 가능한 고무마찰 시험기에 관한 것이다.The present invention relates to a tester for measuring the friction characteristics of rubber specimens, and more particularly, to the actual friction force applied to the rubber specimen to be measured, the frictional force during driving and braking, and the lateral force, A rubber friction tester capable of measuring the friction coefficient of rubber specimens.

이를 위해 본 발명은 시험할 디스크형 고무시편(1)이 장착되어 3축 로드셀(2)과 연결된 회전축(3)과, 이 회전축(3)에 수직 하중을 부여하는 유압 또는 공압 작동기(4), 상기 회전축(3)의 구동과 제동을 제어하는 구동 및 제동부(5), 상기 회전축(3)의 끝단에 고무시편(1)이 접촉되어 마모를 일으키는 카운터 표면부(6), 이 카운터 표면부(6)가 설치된 원형 회전판(7) 및, 이 원형 회전판(7)에 회전력을 부여하는 회전 구동부(8)로 이루어진 구조로 되어 있다.To this end, the present invention is equipped with a disk-shaped rubber specimen (1) to be tested, the rotary shaft (3) connected to the three-axis load cell (2), and a hydraulic or pneumatic actuator (4) for imparting a vertical load on the rotary shaft (3), A driving and braking portion 5 for controlling the driving and braking of the rotary shaft 3, a counter surface portion 6 in which the rubber specimen 1 comes into contact with the end of the rotary shaft 3 to cause abrasion, and this counter surface portion The circular rotary plate 7 provided with (6) and the rotation drive part 8 which apply rotational force to this circular rotary plate 7 are comprised.

Description

고무마찰 시험기{Rubber friction tester}Rubber friction tester {Rubber friction tester}

도 1은 본 발명에 따른 고무마찰 시험기의 전체 구성을 나타낸 정면도,1 is a front view showing the overall configuration of a rubber friction tester according to the present invention,

도 2는 도 1의 요부 확대 정면도,2 is an enlarged front view of main parts of FIG. 1;

도 3은 본 발명에 따른 슬립각 가이드를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a slip angle guide according to the present invention.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on the main parts of the drawing

1 : 고무시편, 2 : 3축 로드셀,1: rubber specimen, 2: 3 axis load cell,

3 : 회전축, 4 : 유압 또는 공압 작동기,3: rotating shaft, 4: hydraulic or pneumatic actuator,

5 : 구동 및 제동부, 6 : 카운터 표면부,5 driving and braking part, 6 counter surface part,

7 : 원형 회전판, 8 : 회전 구동부,7: circular rotating plate, 8: rotation drive,

9 : 제동부, 10 : 콤프레샤,9: braking part, 10: compressor,

11 : 제동 디스크, 12 : 디스크 패드,11: brake disc, 12: disc pad,

13 : 베어링, 14 : 브라켓,13: bearing, 14: bracket,

15 : 케이스, 16 : 회전속도센서,15 case, 16 rotation speed sensor,

17 : 커플링, 18 : 서보모터,17: coupling, 18: servo motor,

19 : 클러치, 20 : 카운터 밸런스,19: clutch, 20: counter balance,

21 : LM 가이드, 22 : 반원호의 가이드,21: LM guide, 22: semicircular arc guide,

23 : 열선을 갖춘 파이프, 24 : 수직 회전축,23: pipe with hot wire, 24: vertical axis of rotation,

25 : 커플링, 26 : 모터,25 coupling, 26 motor,

27 : 커버, 28 : 원통형 실린더.27: cover, 28: cylindrical cylinder.

본 발명은 고무시편의 마찰특성을 측정하는 시험기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정하고자 하는 고무시편에 가해지는 실제 마찰력과, 구동 및 제동시의 마찰력 및 횡력을 측정할 수 있으면서 속도변화에 따른 고무시편의 마찰계수도 측정이 가능한 고무마찰 시험기에 관한 것이다.The present invention relates to a tester for measuring the friction characteristics of rubber specimens, and more particularly, the rubber according to the speed change while being able to measure the actual frictional force applied to the rubber specimen to be measured and the frictional force and lateral force during driving and braking. A rubber friction tester capable of measuring the coefficient of friction of specimens.

통상적으로 마모시험기가 아닌 고무시편의 마찰계수를 측정하는 대부분의 시험기는 고무시편의 형태가 디스크 형태가 아닌 벌크형 블록형태로 되어 있어 고무시편을 회전시킬 수 없는 구조로 되어 있다. 이로 인하여 마찰을 유도하는 카운터 표면부와 고무 시편간의 슬립을 인위적으로 조절할 수 없는 구조로 되어 있어서 고무시편 또는, 카운터 표면부의 일방적인 이동이나 회전에 의한 슬라이딩 속도에 따른 마찰계수를 측정하는데 머물렀다.In general, most of the testers that measure the friction coefficient of the rubber specimen, not the wear tester, have a structure in which the rubber specimen cannot be rotated because the rubber specimen is in the form of a bulk block rather than a disk. As a result, the friction between the counter surface portion and the rubber specimen that induces friction cannot be artificially controlled. Therefore, the friction coefficient according to the sliding speed due to the unidirectional movement or rotation of the rubber specimen or the counter surface portion remains.

또한 종래의 마찰 시험기는 회전축에 대한 제동기능이 없어 제동과정에서 고무시편의 온도 상승 효과로 인한 마찰계수의 변화를 측정할 수 없을 뿐만 아니라, 토크 또는 마찰을 측정하는 센서가 구동 모터에 의한 노이즈의 영향을 많이 받게 되는 구조로 되어 있어 마찰력을 정밀하게 측정할 수 없다.In addition, the conventional friction tester does not have a braking function for the rotating shaft, so it is not possible to measure the change of the friction coefficient due to the temperature rise effect of the rubber specimen during the braking process. Due to the structure that is affected a lot, the friction force cannot be measured accurately.

이와 더불어 종래의 마찰 시험기는 카운터 표면의 온도조절을 할 수 없어 이 카운터 표면의 온도변화에 따른 마찰계수의 변화를 측정할 수 없는 단점 등이 있었다.In addition, the conventional friction tester has a disadvantage in that the temperature of the counter surface cannot be adjusted, and thus the friction coefficient cannot be measured according to the temperature change of the counter surface.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 고무시편과 카운터 표면부 간의 슬립을 조절하여 마찰력의 변화를 측정할 수 있으면서 이 고무시편의 회전축에 디스크형 제동장치를 부가하여 제동시 온도상승 효과로 인한 마찰계수의 변화를 측정할 수 있고, 이 카운터 표면부의 온도조절도 가능한 고무마찰 시험기를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above-described problems, and by adjusting the slip between the rubber specimen and the counter surface portion, it is possible to measure the change in the friction force and add a disk-type braking device to the rotating shaft of the rubber specimen. It is an object of the present invention to provide a rubber friction tester that can measure the change in friction coefficient due to the temperature rise effect and also control the temperature of the counter surface.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고무시편이 장착되어 3축 로드셀과 연결된 회전축과, 이 회전축에 수직 하중을 부여하는 유압 작동기, 상기 회전축의 구동과 제동을 제어하는 구동 및 제동부, 상기 회전축의 끝단에 장착된 고무시편이 접촉되어 마찰을 일으키는 카운터 표면부, 이 카운터 표면부가 설치된 원형 회전판 및, 상기 원형 회전판에 회전력을 부여하는 회전 구동부로 이루어져 있다.In order to achieve the above object, the present invention is a rubber specimen is equipped with a rotary shaft connected to the three-axis load cell, a hydraulic actuator for imparting a vertical load on the rotary shaft, a drive and braking unit for controlling the driving and braking of the rotary shaft, It comprises a counter surface portion in which the rubber specimen mounted at the end of the rotating shaft contacts and causes friction, a circular rotating plate provided with the counter surface portion, and a rotation driving portion for applying rotational force to the circular rotating plate.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참고로 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 고무마찰 시험기의 전체 구성을 나타낸 정면도이다.1 is a front view showing the overall configuration of the rubber friction tester according to the present invention.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 시험할 디스크형 고무시편(1)이 장착되어 3축 로드셀(2)과 연결된 회전축(3)과, 이 회전축(3)에 수직 하중을 부여하는 유압 또는 공압 작동기(4), 상기 회전축(3)의 구동과 제동을 제어하는 구동 및 제동부(5), 상기 회전축(3)의 끝단에 고무시편(1)이 접촉되어 마찰을 일으키는 카운터 표면부(6), 이 카운터 표면부(6)가 설치된 원형 회전판(7) 및, 이 원형 회전판(7)의 회전력을 부여하는 회전 구동부(8)로 이루어져 있다.According to the present invention, a disk-type rubber specimen (1) to be tested is mounted on a rotary shaft (3) connected to a three-axis load cell (2) and a hydraulic or pneumatic actuator for applying a vertical load to the rotary shaft (3) as shown in the drawings. (4), the driving and braking portion 5 for controlling the driving and braking of the rotary shaft 3, the counter surface portion 6 causing friction by contacting the rubber specimen 1 with the end of the rotary shaft 3, It consists of the circular rotating plate 7 in which the counter surface part 6 was provided, and the rotation drive part 8 which gives the rotational force of this circular rotating plate 7.

여기서 상기 구동 및 제동부(5)에 설치된 제동부(9)에는 콤프레샤(10)가 연결되고, 이 제동부(9)는 회전축(3)에 설치된 제동 디스크(11)를 압착하기 위한 디스크 패드(12)들을 갖추고 있다.Here, the compressor 10 is connected to the braking unit 9 installed in the driving and braking unit 5, and the braking unit 9 is a disk pad for pressing the braking disk 11 installed on the rotating shaft 3 ( 12) have them.

한편, 상기 디스크형 고무시편(1)을 회전축(3)의 한 끝단 부위에 끼워 맞춤으로서 고정되는데, 이때 고무시편(1)의 허브는 베어링(13)이 끼워져 회전이 자유롭게 설치되고, 이 회전축(3)의 최종 끝단에는 3축 로드셀(2)이 브라켓(14)을 매개로 연결되어 있다.On the other hand, the disk-shaped rubber specimen (1) is fixed by fitting to one end portion of the rotary shaft (3), wherein the hub of the rubber specimen (1) is fitted with a bearing 13, the rotation is freely installed, the rotary shaft ( At the final end of 3), the triaxial load cell 2 is connected via the bracket 14.

또한 상기 회전축(3)은 원통형 실린더(28)에 감싸지고 안에서 베어링으로 접촉되어 있으며, 이 원통형 실린더(28)를 유압 또는 공압 작동기(4)가 수직 방향으로 하중을 가할 수 있다.The rotary shaft 3 is also enclosed in a cylindrical cylinder 28 and in contact with a bearing therein, the hydraulic cylinder or the pneumatic actuator 4 can apply a load in the vertical direction.

상기 회전축(3)은 구동 및 제동부(5)의 케이스(15) 내부로 연장되어 회전속도센서(16)와 진동을 흡수하는 커플링(17)에 각각 연결되며, 상기 커플링(17)과 연결된 회전축(3)의 제동은 도 2에 도시된 바와 같이 제동 디스크(11)를 갖춘 제동부(9)에 의해 이루어지는데, 상기 제동 디스크(11)는 콤프레샤(10)를 이용하여 유압 또는 공압식 제동부(9)의 디스크 패드(12)를 통하여 회전축(3)을 제동시킬 수 있다.The rotating shaft 3 extends into the case 15 of the driving and braking part 5 and is connected to the rotational speed sensor 16 and the coupling 17 absorbing vibration, respectively, and the coupling 17 and The braking of the connected rotating shaft 3 is made by means of a braking section 9 with a braking disk 11 as shown in FIG. 2, which brake 11 is hydraulically or pneumatically controlled using a compressor 10. The rotating shaft 3 can be braked through the disk pad 12 of the eastern part 9.

상기 제동부(9)를 거친 회전축(3)은 동력원인 서보모터(18)와 연결되기 전에 클러치(19)와 연결되어 있어서 상기 제동부(9)에서 제동하고자 할 때 이 서보모터 (18)의 회전력을 신속하게 차단시킬 수 있다.The rotary shaft 3 passing through the brake unit 9 is connected to the clutch 19 before being connected to the servo motor 18 which is the power source, so that when the brake unit 9 is to be braked, The torque can be cut off quickly.

그리고 상기 구동 및 제동부(5)의 한쪽 선단 쪽에는 고무시편(1)의 수직하중을 조절할 수 있는 카운터 밸런스(20)가 설치되고, 이 구동 및 제동부(5)는 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 원호상으로 이동이 가능하도록 LM 가이드(21)와 이 LM 가이드(21)의 슬립각(θ)을 안내 조절하는 반원호의 가이드(22)가 설치되어 있다.
즉 상기 구동 및 제동부(5)의 하부쪽에는 LM 가이드(21)가 설치되고, 이 LM 가이드(21)는 횡방향으로 배치된 반원호의 가이드(22)를 따라 수평방향으로 이동할 수 있기 때문에, 상기 구동 및 제동부(5)는 이 LM 가이드(21)에 의하여 반원호의 가이드(22)를 따라 횡방향인 수평방향으로 좌우로 이동 조절할 수가 있다.One counter end of the driving and braking unit 5 is provided with a counter balance 20 for adjusting the vertical load of the rubber specimen 1, and the driving and braking unit 5 is illustrated in FIGS. 1 and 3. As shown in the drawing, an LM guide 21 and a semicircular arc guide 22 for guiding adjustment of the slip angle θ of the LM guide 21 are provided to enable movement in an arc shape.
That is, since the LM guide 21 is installed at the lower side of the driving and braking part 5, and the LM guide 21 can move in the horizontal direction along the guide 22 of the semicircular arc arranged in the transverse direction. The driving and braking part 5 can be moved left and right by the LM guide 21 along the guide 22 of the semi-circular arc in the horizontal direction in the transverse direction.

한편, 상기 카운터 표면부(6)을 갖춘 원형 회전판(7)의 구동을 위한 회전 구동부(8)를 설명하면, 이 디스크 형태의 카운터 표면부(6)는 회전하는 원형 회전판(7)의 고정 및 분리할 수가 있어서 필요에 따라 종류를 달리하여 고무시편(1)의 마찰 시험이 가능하며, 상기 원형 회전판(7) 내부에는 열선을 갖춘 파이프(23)가 내설되어 있어 필요에 따라 온도를 가하거나 이 파이프(23)에 액체질소와 같은 냉매를 주입하여 온도를 하강시킬 수 있는 온도조절 기능을 갖추고 있다.On the other hand, when describing the rotary drive unit 8 for driving the circular rotary plate 7 with the counter surface portion 6, this disk-shaped counter surface portion 6 is fixed and the rotating circular rotary plate 7 and Since it can be separated, it is possible to friction test of the rubber specimen (1) by varying the type as necessary, and inside the circular rotating plate (7) there is a pipe (23) with a heating wire is installed to apply a temperature or It is equipped with a temperature control function that can lower the temperature by injecting a refrigerant such as liquid nitrogen into the pipe (23).

또한, 상기 원형 회전판(7)은 이의 원주 둘레면이 볼록하게 형성되어 이 카운터 표면부(6)를 고정시킨 다음, 상기 카운터 표면부(6)에 물이나 기타 유체 등을 고이게 하여 다양한 마찰노면 조건에서 시험이 가능하도록 되어 있다.In addition, the circular rotating plate 7 has its circumferential circumferential surface formed convex to fix the counter surface portion 6, and then, by bringing water or other fluids to the counter surface portion 6, thereby causing various friction surface conditions. The test is made possible.

그리고 상기 원형 회전판(7)은 수직 회전축(24)에 설치된 커플링(25)을 모터(26)와 연결되되, 상기 커플링(25)은 모터(26)의 진동을 저감하도록 되어 있다.In addition, the circular rotary plate 7 is connected to the motor 26 to the coupling 25 installed on the vertical rotation shaft 24, the coupling 25 is to reduce the vibration of the motor 26.

이와 아울러 상기 카운터 표면부(6) 위쪽으로는 이 카운터 표면부(6)를 덮는 투명한 재질의 커버(27)가 장착되어 있다.In addition, a cover 27 made of a transparent material covering the counter surface 6 is mounted above the counter surface 6.

이어 본 발명에 따른 고무마찰 시험기를 이용하여 시험방법을 설명한다.Next, a test method will be described using a rubber friction tester according to the present invention.

우선 디스크형 고무시편(1)을 회전축(3)에 고정한 후, 3축 로드셀(2)이 장착 된 브라켓(14)을 이 회전축(3)의 끝단에 연결한다.First, the disk-shaped rubber specimen (1) is fixed to the rotating shaft (3), and then the bracket (14) on which the three-axis load cell (2) is mounted is connected to the end of the rotating shaft (3).

여기서 상기 3축 로드셀(2)를 고정할 때에는 노이즈를 최소화시키기 위해 구동 및 제동부(5)와 분리시켜 고정한다.In this case, when the three-axis load cell 2 is fixed, the drive shaft and the brake unit 5 are separated and fixed to minimize noise.

그런 다음, 상기 카운터 표면부(6)를 갖춘 원형 회전판(7)의 모터(26)를 회전시키어 이 고무시편(1)을 자유 회전하도록 하여 카운터 표면부(6)의 접촉면에 걸리는 하중신호를 3축 로드셀(2)로부터 연결된 공지의 증폭기 및 데이터 획득장치(도면에 미도시)를 통하여 얻게 되는바, 이때 상기 고무시편(1)의 회전속도를 구동 및 제동부(5)의 서보모터(18)를 이용하여 카운터 표면부(6)의 회전속도와 다르게 하여, 이른바 슬립조건을 조절하여 변화된 하중신호를 받을 수 있으며, 또한 상기 제동부(9)를 이용하여 급제동시 마찰력 변화를 측정할 수가 있다.Then, the motor 26 of the circular rotating plate 7 having the counter surface portion 6 is rotated so that the rubber specimen 1 is free to rotate so that the load signal applied to the contact surface of the counter surface portion 6 is reduced. It is obtained through a known amplifier and data acquisition device (not shown in the drawing) connected from the axial load cell 2, wherein the rotational speed of the rubber specimen 1 is driven and the servomotor 18 of the braking part 5 By using a different from the rotational speed of the counter surface portion 6, it is possible to receive the changed load signal by adjusting the so-called slip condition, and also to use the braking portion 9 to measure the change in friction force during rapid braking.

이상 상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고무시편은 회전이 가능하고 회전속도를 조절할 수 있으며, 제동부를 두어 급격한 감속에 따른 마찰력의 변화를 3축 로드셀로부터 측정할 수 있고 이에 따른 마찰계수를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the rubber specimen can be rotated and the rotational speed can be adjusted, and the braking part can be used to measure the change in frictional force due to the rapid deceleration from the three-axis load cell, thereby obtaining a coefficient of friction. Can be.

또한 카운터 표면이 착탈형식으로 되어 있어 이 카운터 표면부의 종류를 다르게 할 수 있을 뿐만 아니라, 고온 및 저온으로의 조절이 가능하며, 또한 카운터 표면부에 물 등의 윤활조건을 다양하게 하여 마찰력의 변화를 측정할 수 있다.In addition, since the counter surface is detachable, it is possible not only to change the type of the counter surface, but also to adjust the temperature to high and low temperatures, and to change the frictional force by varying the lubrication conditions such as water on the counter surface. It can be measured.

Claims (6)

시험할 디스크형 고무시편(1)이 장착되어 3축 로드셀(2)과 연결된 회전축(3)과, 이 회전축(3)에 수직 하중을 부여하는 유압 또는 공압 작동기(4), 상기 회전축(3)의 구동과 제동을 제어하는 구동 및 제동부(5), 상기 회전축(3)의 끝단에 고무시편(1)이 접촉되어 마찰을 일으키는 카운터 표면부(6), 이 카운터 표면부(6)가 설치된 원형 회전판(7) 및, 이 원형 회전판(7)의 회전력을 부여하는 회전 구동부(8)로 이루어진 고무마찰 시험기.A rotary shaft (3) mounted with a disc-shaped rubber specimen (1) to be tested and connected to a three-axis load cell (2), a hydraulic or pneumatic actuator (4) for applying a vertical load to the rotary shaft (3), and the rotary shaft (3) A driving and braking portion 5 for controlling the driving and braking of the brake, a counter surface portion 6 which causes friction by contacting the rubber specimen 1 with the end of the rotating shaft 3, and the counter surface portion 6 is provided. A rubber friction tester comprising a circular rotary plate (7) and a rotation drive unit (8) for imparting rotational force of the circular rotary plate (7). 제 1항에 있어서, 상기 구동 및 제동부(5)는 회전축(3)에 회전속도 센서(16)와 커플링(17), 제동 디스크(11), 클러치(19) 및, 서보모터(18)가 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 고무마찰 시험기.2. The drive and braking part (5) according to claim 1, wherein the drive and braking part (5) has a rotation speed sensor (16), a coupling (17), a brake disc (11), a clutch (19), and a servomotor (18). Rubber friction tester, characterized in that the connection made. 제 1항에 있어서, 상기 카운터 표면부(6)는 원형 회전판(7)과 착탈이 가능하고, 고온 및 저온 조절이 가능한 열선을 갖춘 파이프(23)가 내장되며, 물 및 유체에 의해 잠길 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고무마찰 시험기.2. The counter surface part (6) is detachable from the circular rotating plate (7), and has a built-in pipe (23) having a heating wire capable of adjusting high and low temperatures so that it can be locked by water and fluid. Rubber friction tester, characterized in that made. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제동부(9)는 콤프레샤(10)가 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 고무마찰 시험기.The rubber friction tester according to claim 1, wherein the brake unit (9) is formed by connecting a compressor (10). 제 1항에 있어서, 상기 구동 및 제동부(5)의 한쪽 단에는 고무시편(1)의 수직하중을 조절하는 카운터 밸런스(20)가 설치된 것을 특징으로 하는 고무마찰 시험기.The rubber friction tester according to claim 1, wherein a counter balance (20) is installed at one end of the driving and braking portion (5) to adjust the vertical load of the rubber specimen (1).
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