KR100866760B1

KR100866760B1 - 마모 시험기

Info

Publication number: KR100866760B1
Application number: KR1020070020296A
Authority: KR
Inventors: 정일섭; 박기홍; 이정훈
Original assignee: 영남대학교 산학협력단
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-11-03
Also published as: KR20080079814A

Abstract

본 발명에 의한 마모 시험기는, 전류가 인가됨에 따라 일측으로 신장 및 수축되는 압전구동소자(Piezoelectirc actuator)를 포함하는 구동부; 상기 압전구동소자의 일측에 제1 시험편을 결합시키는 체결부; 및 제2 시험편이 장착되며, 장착된 상기 제2 시험편을 상기 제1 시험편에 밀착시키는 가압부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 마모 시험기는, 압전구동소자의 신장력 및 수축력으로 시험편을 왕복시키므로 상기 시험편의 왕복운동 주기를 짧고 빠르게 할 수 있고, 인가되는 전류를 제어함으로써 시험편의 왕복운동 주기를 미세하게 조정할 수 있으며, 동력효율이 향상되고 소음이 감소된다는 장점이 있다.

마모, 시험기, 압전구동, 신장, 수축, 시험편, 왕복, 진동, 무게추

Description

마모 시험기{Abrasion tester}

도 1은 종래의 마모 시험기 사시도이다.

도 2는 본 발명에 의한 마모 시험기의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 마모 시험기의 저면 사시도이다.

도 4는 본 발명에 적용되는 체결부의 결합구조를 도시하는 단면도이다.

도 5는 본 발명에 적용되는 가압부의 구성을 도시하는 분해사시도이다.

도 6은 본 발명에 의한 마모 시험기에 포함되는 체결부의 제2 실시예 분해사시도이다.

도 7은 본 발명에 의한 마모 시험기에 포함되는 가압부의 제2 실시예 저면 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 구동부 110 : 압전구동소자

120 : 고정지지부재 130 : 슬라이딩지지부재

200 : 체결부 210 : 제1 샤프트

220 : 제2 샤프트 230 : 체결스크류

240 : 체결블록 300 : 가압부

310 : 무게추 320 : 가이드폴

330 : 볼플런저 340 : 클램프

350 : 가이드레일 S : 제1 시험편

F : 제2 시험편

본 발명은 마모 시험기에 관한 것으로, 더 상세하게는 압전구동소자의 신장력 및 수축력을 이용하여 시험편을 왕복 이동시킬 수 있도록 구성되는 마모 시험기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 내마모성을 검사하여야 할 대상은 전반적 산업 분야에 사용되는 소재나 물품 등으로서, 그 대상은 일일이 열거할 수조차 없이 많은 것이다. 대표적으로 몇 가지만 열거하여 보아도 의학용 소재, 기계나 전기 분야의 소재, 섬유소재 등의 자체 내마모성은 물론이고 소재의 표면처리(도금, 코팅, 도색 등) 부분의 내마모성 등이 있다.

이러한 소재들의 내마모성을 시험하기 위해서는 소재의 표면에 일정한 하중을 가한 상태에서 정해진 시간(또는 횟수)동안 마찰을 함으로써 강제로 소재를 마모시키고, 그 후 마모된 정도를 정밀하게 측정하거나 또는 마모된 상태를 관찰해야 하는데, 상기와 같은 소재 마모를 수작업으로 일으키는 경우 가해지는 하중과 마찰속도 및 횟수 등이 불균일해지므로 소재의 마모량을 정확하게 측정할 수 없다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 소재에 가해지는 하중과 마찰속도 및 횟수 등을 일정하게 조절할 수 있도록 구성되는 마모 시험기가 여러 종류의 구성으로 고안되고 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 마모 시험기에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 마모 시험기 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 마모 시험기(1)는, 각 구성들이 장착되는 베이스(2)와, 회전운동을 발생시키기 위한 동력장치(10)와, 회전 동력의 제어를 위한 제어부(20)와, 상기 베이스(2)의 상면과 평행한 직선운동이 가능하도록 구성되는 직선 운동장치(40)와, 상기 동력장치(10)의 회전운동을 직선 왕복운동으로 바꾸어 상기 운동장치(40)로 전달하는 동력 변환장치(30)와, 시험할 재료를 물릴 수 있는 클램핑 장치(50)와, 상기 클램핑 장치(50)의 하단에 결합되는 마찰판(3)을 포함하여 구성된다.

먼저 베이스(2)는 상면이 평평하면서 수평을 이루도록 구성하고, 그 상면의 일측에 구성되는 동력장치(10)로는 모터(11)가 적용된다 상기 모터(11)의 위에 제어부(20)를 구성하되, 제어부(20)에는 전원스위치(21)와 작동할 횟수를 설정하여 두는 설정장치(22)와 실제 작동되는 횟수를 표시하여 주는 표시장치(23)가 마련되어 있다.

동력 변환장치(30)는, 일측이 모터(11)의 회전축에 결합되는 회전아암(미도시)과, 상기 회전아암(31)의 타측에 결합되는 커넥팅 로드(32)로 구성되어, 회전운동을 직선운동으로 변환시킨다.

직선 운동장치(40)는, 한 쌍의 브라켓(41)과, 상기 브라켓(41)을 관통하며 상기 커넥팅 로드(32)에 연결되는 슬라이더(42)로 구성된다.

클램핑 장치(50)는, 슬라이더(42)의 중간에 결합되는 한 쌍의 스톱링(51)과, 일단이 상기 한 쌍의 스톱링(51) 사이에 고정되는 고정대(52)와, 고정대(52)의 타단 외측면에 볼트(54)에 의해 결합되는 조임쇠(53)로 구성된다. 사용자는 상기 볼트(54)를 풀어 고정대(52)와 조임쇠(53) 사이에 시험편을 인입시킴으로써 시험편을 고정시킬 수 있게 된다. 이때, 상기 고정대(52)의 위에는 무게를 가하기 위한 무게편(55)이 추가로 구비된다.

도면중 미 설명된 부호 4는 손잡이, 5는 지지발, 6은 휴즈이다.

이와 같이 구성되는 종래 마모 시험기의 작용을 살펴보면, 먼저 클램핑 장치(50)의 고정대(52)와 조임쇠(53)사이에 시험편을 고정시키되 아래의 마찰판(30)에 접촉되도록 아래로 조금 돌출되게 고정시킨다. 그 후 시험기(1)의 작용을 위하여 제어부(20)의 설정장치(22)를 이용하여 반복시킬 횟수를 설정하여 둔 후 전원스위치(21)을 켜 작동을 시작한다.

모터(11)가 작동을 하여 회전축이 회전아암을 회전시키면 커넥팅 로드(32)가 직선 운동장치(40)의 슬라이더(42)를 왕복시키고, 따라서 클램핑 장치(50)가 시험편을 왕복시켜 마찰판(30)과의 사이에 마모가 발생토록 한다.

그러나 상기와 같이 구성되는 종래의 마모 시험기는, 직선운동을 발생시키기 위한 구동원으로 모터가 사용되고 있으므로, 시험편의 왕복운동 주기를 짧게 하는데 한계가 있다. 따라서 미세한 진동에 의한 마모를 구현할 수 없다는 문제점이 있다.

또한 종래의 마모 시험기는, 모터의 회전축, 회전아암, 커넥팅 로드, 슬라이더 등의 사이에서 마찰력이 크게 발생되므로 동력 손실이 클 뿐만 아니라, 신뢰성이 떨어지며, 소음이 매우 크게 발생된다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 시험편의 왕복운동 주기를 짧고 빠르게 할 수 있고, 시험편의 왕복운동 주기를 미세하게 조정할 수 있는 마모 시험기를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 보다 효율적으로 시험편을 왕복시킬 수 있으며, 마모 시험 시 소음을 절감시킬 수 있는 마모 시험기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 마모 시험기는,

전류가 인가됨에 따라 일측으로 신장 및 수축되는 압전구동소자(Piezoelectirc actuator)를 포함하는 구동부;

상기 압전구동소자의 일측에 제1 시험편을 결합시키는 체결부; 및

제2 시험편이 장착되며, 장착된 상기 제2 시험편을 상기 제1 시험편에 밀착시키는 가압부;

를 포함하여 구성된다.

상기 체결부는,

일단이 상기 제1 시험편의 양단에 각각 결합되는 제1 샤프트 및 제2 샤프트와, 끝단이 상기 제2 샤프트 및 제1 시험편을 순차적으로 관통하여 상기 제1 샤프트에 체결되는 체결스크류를 포함하여 구성되고,

상기 제1 샤프트는 타단이 상기 압전구동소자의 일단에 결합된다.

상기 제1 시험편은 중공형 튜브 또는 관 형상으로 형성되고,

상기 제1 샤프트 및 제2 샤프트는 상기 제1 시험편과 결합되는 외주면이 원추 형상의 경사면으로 형성되어,

상기 제1 시험편은 양단이 각각 제1 샤프트의 경사면과 제2 샤프트의 경사면에 안착되도록 결합된다.

상기 체결부는,

상기 제1 시험편이 안착되는 체결블록과, 일단이 상기 체결블록의 양단에 각각 결합되는 제1 샤프트 및 제2 샤프트와, 끝단이 상기 제2 샤프트 및 체결블록을 순차적으로 관통하여 상기 제1 샤프트에 체결되는 체결스크류를 포함하여 구성되고,

상기 체결부는,

상기 제1 샤프트가 상기 압전구동소자의 신장 및 수축방향으로만 이동 가능하도록 상기 제1 샤프트의 이동방향을 가이드하는 제1 볼부쉬와,

상기 제2 샤프트가 상기 압전구동소자의 신장 및 수축방향으로만 이동 가능하도록 상기 제2 샤프트의 이동방향을 가이드하는 제2 볼부쉬를 더 포함한다.

상기 압전구동소자는 바(bar) 형상으로 형성되며,

상기 구동부는, 상기 압전구동소자가 외팔보 구조로 구성되도록 상기 압전구동소자의 타단을 고정시키는 고정지지부재를 포함하여 구성된다.

상기 압전구동소자는 길이방향이 수평을 이루도록 형성되며,

상기 구동부는, 상기 압전구동소자가 종방향으로 슬라이딩 가능하며 횡방향으로는 고정되도록 상기 압전구동소자의 중단을 감싸는 슬라이딩지지부재를 더 포함한다.

상기 가압부는,

수직 방향으로 세워지는 가이드폴과,

상기 제2 시험편이 저면에 장착되어 상기 가이드폴에 슬라이딩 가능한 구조로 결합되는 무게추를 포함하여 구성된다.

상기 무게추는 상기 가이드폴이 관통되는 관통홀이 형성되고,

상기 관통홀의 내주면에는 상기 가이드폴의 외주면에 접촉되는 둘 이상의 볼플런저가 구비된다.

상기 가압부는,

상기 제2 시험편을 상기 무게추에 고정시키는 클램프를 더 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 마모 시험기의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 마모 시험기의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 마모 시험기의 저면 사시도이며, 도 4는 본 발명에 적용되는 체결부의 결합구조를 도시하는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 적용되는 가압부의 구성을 도시하는 분해사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 마모 시험기는, 전류가 인 가됨에 따라 일측으로 신장 및 수축되는 압전구동소자(110)(Piezoelectirc actuator)를 구비하여 상기 압전구동소자(110)의 신장력 및 수축력으로 이송력을 발생시키는 구동부(100)와, 제1 시험편(S)이 왕복운동을 할 수 있도록 상기 압전구동소자(110)에 제1 시험편(S)을 결합시키는 체결부(200)와, 제2 시험편(F)이 장착되며 장착된 상기 제2 시험편(F)을 상기 제1 시험편(S)에 밀착시키는 가압부(300)를 포함하여 구성된다. 이때 상기 각 구성요소들은 베이스(B) 상에 장착된다.

상기 압전구동소자(110)는 외부로부터 전류가 인가되었을 때 그 크기가 변화되는 종류의 결정체로 이루어져, 전기에너지를 기계적인 에너지로 변화시키는 일종의 에너지 변환장치이다. 이러한 결정체를 소위 '압전재료' 또는 '압전세라믹 물질'이라고 하는데, 실용적인 압전재료로는 티탄산바륨 및 그와 같은 종류인 티탄지르콘산 납(PZT)등의 물질을 예시할 수 있다. 이러한 압전재료를 사용한 압전구동소자(110)는 양단에 전압을 인가하였을 때 결정체가 찌그러지는 현상(리프먼 효과)을 이용하여 이송력을 발생시키는 것으로, 여러 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있는바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 본 발명에 의한 마모 시험기는, 압전구동소자(110)의 신장 및 수축력으로 제1 시험편(S)을 왕복시키는바, 모터를 사용하는 종래의 마모 시험기에 비해 왕복운동의 주기를 짧고 빠르게 구현할 수 있으며, 상기 압전구동기로 인가되는 전류를 조절함으로써 왕복운동이 미세하게 조절될 수 있다는 장점이 있다. 즉, 본 발명에 의한 마모 시험기는 미세한 진동에 의해 시험편이 마모되는 현상을 구현하는데 매우 적합한 장치인 것이다.

상기 압전구동소자(110)는 중량 대비 신장거리 및 수축거리가 증가되도록 바(bar) 형상으로 형성되며, 일단이 자유단 구조를 갖도록 즉, 외팔보 구조로 구성되도록 타단이 고정지지부재(120)에 의해 베이스(B)에 고정 결합된다. 이와 같이 상기 압전구동소자(110)가 외팔보 구조로 구성되면, 전체 신장량 및 수축량만큼 일단이 이송되므로 일단의 이송거리가 커지게 된다는 장점이 있다.

또한, 상기 압전구동소자(110)는 수평방향으로 이송력을 발생시키기 위하여 길이방향이 수평을 이루도록 배열되는데, 이와 같이 상기 압전구동소자(110)가 외팔보 구조로 구성되면 자중에 의해 일단이 하향으로 처질 우려가 있다. 따라서 상기 구동부(100)는, 상기 압전구동소자(110)가 종방향으로 즉, 수평방향으로는 슬라이딩될 수 있으며 횡방향 즉, 수직방향으로는 흔들리지 아니하고 고정되도록, 상기 압전구동소자(110)의 중단 외측면을 감싸는 슬라이딩지지부재(130)를 더 포함한다.

상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 의한 마모 시험기는 시험편을 이동시키기 위한 압전구동소자(110)가 회전운동이나 링크운동을 하지 아니하고 길이방향으로 신장 및 수축만 되므로, 모터와 각종 회전링크를 사용하는 종래의 마모 시험기에 비해 동력효율이 증가될 뿐만 아니라 소음이 현저히 감소된다는 장점이 있다.

본 실시예에 도시된 바와 같이 제1 시험편(S)이 중공형 튜브 또는 관 형상으로 형성되면, 볼트와 같은 일반적인 체결부(200)재만으로는 제1 시험편(S)을 압전구동소자(110)에 결합시키는데 어려움이 있다. 특히, 상기 제1 시험편(S)에 길이방 향으로의 마모를 구현하기 위해서는 상기 제1 시험편(S)과 압전구동소자(110)가 동심축을 이루도록 즉, 상기 제1 시험편(S)과 압전구동소자(110)가 일자로 배열되도록 결합되어야 하는데, 이와 같이 상기 제1 시험편(S)과 압전구동소자(110)를 결합하는 데에는 많은 어려움이 있다.

따라서 상기 체결부(200)는 튜브 또는 관 형상의 제1 시험편(S)을 압전구동소자(110)에 결합시킬 수 있도록, 일단이 상기 제1 시험편(S)의 양단에 각각 밀착되는 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)와, 끝단이 상기 제2 샤프트(220) 및 제1 시험편(S)을 순차적으로 관통하여 상기 제1 샤프트(210)에 체결되는 체결스크류(230)를 포함하며, 상기 제1 샤프트(210)는 타단이 상기 압전구동소자(110)의 일단에 고정 결합된다. 이때 상기 압전구동소자(110)와 제1 샤프트(210) 간의 결합구조는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 압전구동소자(110)의 일단에 결합나사(112)가 형성하고 상기 결합나사(112)를 상기 제1 샤프트(210)에 인입시킴으로써 상기 압전구동소자(110)와 제1 샤프트(210)를 결합시킬 수도 있고, 별도의 접착제나 결합수단을 이용하여 상기 압전구동소자(110)와 제1 샤프트(210)를 결합시킬 수도 있다.

이와 같이 상기 제1 시험편(S)의 길이방향이 상기 압전구동소자(110)의 길이방향 즉, 신장 및 수축방향과 일치하게 되면, 상기 제1 시험편(S)의 길이방향으로 마모를 발생시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 체결부(200)가 본 실시예와 같이 구성되는 경우, 상기 제1 시험편(S)이 손상될 우려 없이 상기 제1 시험편(S)을 상기 압전구동소자(110)에 결합시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)는 상기 제1 시험편(S)과 결합되는 측의 외주면이 원추 형상의 경사면으로 형성되고, 상기 제1 시험편(S)은 양단이 각각 제1 샤프트(210)의 경사면과 제2 샤프트(220)의 경사면에 안착되도록 결합된다. 이와 같이 상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)의 일측 외주면이 원추 형상의 경사면으로 형성되면, 상기 제1 시험편(S)의 양단은 상기 경사면을 타고 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)에 밀착되므로, 제1 샤프트(210)와 제2 샤프트(220)와 제1 시험편(S)은 별도의 정렬작업 없이도 중심축이 일치되도록 자동 정렬된다는 장점이 있다.

본 실시예에서는 상기 제1 시험편(S)을 상기 압전구동소자(110)와 길이방향이 일치되도록 고정시키기 위한 경우만을 설명하고 있으나, 상기 제1 시험편(S)의 결합방향은 마모 시험의 조건에 따라 자유롭게 변경될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 시험편(S)을 상기 압전구동소자(110)와 직각 방향으로 결합시키고자 하는 경우, 상기 제1 샤프트(210)는 상기 압전구동소자(110)와 직각을 이루도록 결합되고 상기 제2 샤프트(220) 및 체결스크류(230) 역시 상기 압전구동소자(110)와 직각을 이루도록 배열될 수 있다.

또한 상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)가 자중에 의해 아래로 처지는 경우 상기 제1 시험편(S)은 상기 압전구동소자(110)와 일렬로 배열되지 못하게 되어 정상적인 마모 시험이 불가한 경우가 발생될 수 있다. 따라서 상기 체결 부(200)는 상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)가 자중에 의해 아래로 처지는 현상을 방지하기 위하여, 상기 제1 샤프트(210)가 상기 압전구동소자(110)의 신장 및 수축방향으로만 이동 가능하도록 상기 제1 샤프트(210)의 이동방향을 가이드하는 제1 볼부쉬(212)와, 상기 제2 샤프트(220)가 상기 압전구동소자(110)의 신장 및 수축방향으로만 이동 가능하도록 상기 제2 샤프트(220)의 이동방향을 가이드하는 제2 볼부쉬(222)를 더 포함하도록 구성됨이 바람직하다.

상기 제1 볼부쉬(212)와 제2 볼부쉬(222)는 상기 제2 샤프트(220)와의 마찰력을 최소화시킬 수 있도록, 볼베어링 구조로 구성됨이 바람직하다. 상기 볼베어링 구조는 일반적인 공작기계 및 제조장치 등에 상용화되어 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 가압부(300)는 상기 제1 시험편(S)이 왕복될 때 마모되도록, 또 하나의 시험편 즉, 제2 시험편(F)을 상기 제1 시험편(S)에 밀착시키기 위한 구성으로서, 수직 방향으로 세워지는 가이드폴(320)과, 상기 제2 시험편(F)이 저면에 장착되어 상기 가이드폴(320)에 슬라이딩 가능한 구조로 결합되는 무게추(310)를 포함하여 구성된다. 따라서 상기 제2 시험편(F)은 상기 무게추(310)의 자중의 크기만큼 상기 제1 시험편(S)에 가압되고, 상기 제1 시험편(S)이 왕복됨에 따라 상기 제1 시험편(S)과 제2 시험편(F)은 상호 마모된다.

이때, 상기 무게추(310)의 하중이 증가될수록 제1 시험편(S)과 제2 시험편(F) 간의 마모량은 증대되므로, 사용자는 마모 시험 조건에 따라 상기 무게 추(310)의 질량을 가감시킬 수 있다.

상기 무게추(310)의 저면에는 상기 제2 시험편(F)이 안정적으로 안착될 수 있도록 V홈 형상의 고정홈(312)이 형성되고, 상기 가이드폴(320)이 관통되는 관통홀(318)이 양측에 각각 형성된다. 또한 상기 제2 시험편(F)은, 내측 상부에 고정편(316)이 위치되어, 상측으로부터 상기 무게추(310)와 제2 시험편(F)을 순차적으로 관통하여 상기 고정편(316)과 결합되는 고정볼트(314)에 의해 상기 무게추(310)에 결합된다.

또한, 상기 관통홀(318)의 내주면에는 상기 가이드폴(320)과의 마찰력을 감소시키기 위하여 상기 가이드폴(320)의 외주면에 접촉되는 둘 이상의 볼플런저(330)가 구비된다. 상기 볼플런저(330)는 상기 무게추(310)와 가이드폴(320) 간의 마찰력을 감소시키는 역할을 할뿐만 아니라, 상기 관통홀(318)의 가공오차에 의해 상기 무게추(310)가 수평방향으로 흔들리지 아니하도록 상기 무게추(310)의 수평방향 움직임을 방지하는 역할을 하게 된다.

이와 같이 상기 무게추(310)가 수평방향으로는 움직이지 못하고 수직방향으로만 슬라이딩 가능한 구조로 구성되면, 보다 안정적으로 상기 제2 시험편(F)을 상기 제1 시험편(S)에 밀착시킬 수 있게 된다는 이점이 있다.

본 발명에 의한 마모 시험기는 핵 연료봉 피복관과 이를 지지하는 격자 구조 물 스프링 사이의 마모 시험도 가능하도록 구성될 수 있다.

이때 상기 핵 연료봉 피복관은 지름이 매우 작으므로, 상기 핵 연료봉 피복관을 제1 시험편(S)으로 선택하는 경우, 상기 제1 시험편(S)을 상기 제1 샤프트(210)와 제2 샤프트(220) 사이에 직접 결합시키는데 어려움이 있다.

이와 같이 지름이 매우 작은 제1 시험편(S)을 상기 압전구동소자(110)의 일측에 결합시킬 수 있도록, 상기 체결부(200)는 상기 제1 시험편(S)이 안착되는 체결블록(240)을 추가로 구비하고, 상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)는 도 6에 도시된 바와 같이 일단이 상기 체결블록(240)의 양단에 각각 결합되며, 상기 체결스크류(230)는 상기 제2 샤프트(220) 및 체결블록(240)을 순차적으로 관통하여 상기 제1 샤프트(210)에 체결되도록 구성된다.

상기 체결블록(240)의 상면에는 상기 제1 시험편(S)이 안정적으로 안정될 수 있도록 V홈 형상의 체결홈(242)이 형성되며, 상기 제1 시험편(S)의 내측 하부에는 도 5에 도시된 고정편(316)과 동일한 역할을 하는 체결편이 구비된다. 상기 제1 시험편(S)이 상기 체결블록(240)에 결합되는 구조는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제2 시험편(F)이 무게추(310)에 결합되는 구조와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 상기 제1 샤프트(210)와 제2 샤프트(220) 사이에 체결블록(240)이 추가로 구비되면, 제1 시험편(S)의 크기에 관계없이 상기 제1 시험편(S)을 상기 압전구동소자(110)에 연결시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 체결블록(240)의 양단에는 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)의 외경보다 지름이 작은 요입홈(246)이 형성되고, 상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)는 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로 일측 외주면이 원추 형상의 경사면으로 형성됨이 바람직하다.

이와 같이 상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)의 일측 외주면이 원추 형상의 경사면으로 형성되면, 상기 체결블록(240)은 요입홈(246)의 입구 부위가 상기 경사면을 타고 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)에 밀착되므로, 제1 샤프트(210)와 제2 샤프트(220)와 체결블록(240)은 별도의 정렬작업 없이도 중심축이 일치되도록 자동 정렬된다는 장점이 있다.

상기 언급한 바와 같이 격자 구조물 스프링은 플레이트 형상으로 형성되는바, 상기 격자 구조물 스프링을 제2 시험편(F)으로 선택하는 경우, 도 5에 도시된 방식으로는 상기 제2 시험편(F)을 무게추(310)에 결합시킬 수 없게 된다. 만일 플레이트 형상의 제2 시험편(F)을 도 5에 도시된 방식으로 무게추(310)에 결합시키게 되면, 고정편(316)이 제2 시험편(F)의 저면에 위치되어 상기 제2 시험편(F)이 제1 시험편(S)에 접촉될 수 없게 되는바, 마모 시험을 수행할 수 없게 된다.

따라서 본 발명에 적용되는 가압부(300)는 플레이트 형상의 제2 시험편(F)을 상기 무게추(310)에 고정시킬 수 있도록, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제2 시험 편(F)의 양단을 잡아 상기 무게추(310)에 고정시키는 클램프(340)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 무게추(310)의 저면에는, 상기 제2 시험편(F)이 상기 무게추(310)의 길이방향(도 7에서는 좌우방향)으로 흔들리지 아니하도록 상기 제2 시험편(F)의 양측에 밀착되는 한 쌍의 가이드레일(350)이 추가로 구비될 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims

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전류가 인가됨에 따라 일측으로 신장 및 수축되는 압전구동소자(110)(Piezoelectirc actuator)를 포함하는 구동부(100);

상기 압전구동소자(110)의 일측에 제1 시험편(S)을 결합시키는 체결부(200); 및

제2 시험편(F)이 장착되며, 장착된 상기 제2 시험편(F)을 상기 제1 시험편(S)에 밀착시키는 가압부(300);

를 포함하며,

상기 체결부(200)는, 일단이 상기 제1 시험편(S)의 양단에 각각 결합되는 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)와, 끝단이 상기 제2 샤프트(220) 및 제1 시험편(S)을 순차적으로 관통하여 상기 제1 샤프트(210)에 체결되는 체결스크류(230)를 포함하여 구성되고,

상기 제1 샤프트(210)는 타단이 상기 압전구동소자(110)의 일단에 결합되는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
제2항에 있어서,

상기 제1 시험편(S)은 중공형 튜브 또는 관 형상으로 형성되고,

상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)는 상기 제1 시험편(S)과 결합되는 외주면이 원추 형상의 경사면으로 형성되어,

상기 제1 시험편(S)은 양단이 각각 제1 샤프트(210)의 경사면과 제2 샤프트(220)의 경사면에 안착되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
전류가 인가됨에 따라 일측으로 신장 및 수축되는 압전구동소자(110)(Piezoelectirc actuator)를 포함하는 구동부(100);

상기 압전구동소자(110)의 일측에 제1 시험편(S)을 결합시키는 체결부(200); 및

제2 시험편(F)이 장착되며, 장착된 상기 제2 시험편(F)을 상기 제1 시험편(S)에 밀착시키는 가압부(300);

를 포함하고,

상기 체결부(200)는, 상기 제1 시험편(S)이 안착되는 체결블록(240)과, 일단이 상기 체결블록(240)의 양단에 각각 결합되는 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)와, 끝단이 상기 제2 샤프트(220) 및 체결블록(240)을 순차적으로 관통하여 상기 제1 샤프트(210)에 체결되는 체결스크류(230)를 포함하여 구성되고,

상기 제1 샤프트(210)는 타단이 상기 압전구동소자(110)의 일단에 결합되는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
제4항에 있어서,

상기 체결블록(240)의 양단에는 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)의 외경보다 지름이 작은 요입홈(246)이 형성되고,

상기 제1 샤프트(210) 및 제2 샤프트(220)는 일측 외주면이 원추 형상의 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 체결부(200)는, 상기 제1 샤프트(210)가 상기 압전구동소자(110)의 신장 및 수축방향으로만 이동 가능하도록 상기 제1 샤프트(210)의 이동방향을 가이드하는 제1 볼부쉬(212)와,

상기 제2 샤프트(220)가 상기 압전구동소자(110)의 신장 및 수축방향으로만 이동 가능하도록 상기 제2 샤프트(220)의 이동방향을 가이드하는 제2 볼부쉬(222)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 압전구동소자(110)는 바(bar) 형상으로 형성되며,

상기 구동부(100)는, 상기 압전구동소자(110)가 외팔보 구조로 구성되도록 상기 압전구동소자(110)의 타단을 고정시키는 고정지지부재(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
제7항에 있어서,

상기 압전구동소자(110)는 길이방향이 수평을 이루도록 형성되며,

상기 구동부(100)는, 상기 압전구동소자(110)가 종방향으로 슬라이딩 가능하며 횡방향으로는 고정되도록 상기 압전구동소자(110)의 중단을 감싸는 슬라이딩지지부재(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가압부(300)는,

수직 방향으로 세워지는 가이드폴(320)과,

상기 제2 시험편(F)이 저면에 장착되어 상기 가이드폴(320)에 슬라이딩 가능한 구조로 결합되는 무게추(310)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
제9항에 있어서,

상기 무게추(310)는 상기 가이드폴(320)이 관통되는 관통홀(318)이 형성되고,

상기 관통홀(318)의 내주면에는 상기 가이드폴(320)의 외주면에 접촉되는 둘 이상의 볼플런저(330)가 구비되는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.
제9항에 있어서,

상기 가압부(300)는,

상기 제2 시험편(F)을 상기 무게추(310)에 고정시키는 클램프(340)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마모 시험기.