KR100887756B1 - 마모측정장치 및 이를 이용한 고무재질의 마모측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건식, 또는 습식 상태에 적용되는 고무재질의 마모 특성을 측정하는 장치에 관한 것으로, 베이스에 구비된 구동부의 동작에 따라 회전운동을 직선운동으로 변경시키는 동력변환부와, 상기 동력변환부와 수평방향으로 연결된 왕복운동부와, 상기 왕복운동부와 연결되고 상단부에는 무게조절부가 구비된 가압지지부재와, 상기 가압지지부재의 하단부에 결합되고 측정 대상물인 고무재질과 미끄럼접촉되는 마찰부재, 및 상기 고무재질의 마모율을 감지하는 센서를 포함하되, 상기 센서는 상기 고무재질의 마모에 따라 상기 가압지지부재가 하측 방향으로 이동되어 상기 센서와의 거리변화량을 감지하는 것이 특징이다.

본 발명에 의하면, 하나의 구동부로 다수개의 고무재질의 마모율을 시험할 수 있으며, 마찰부재와 고무재질과의 하중을 각각 상이한 조건에서 한번에 여러개의 고무재질의 마모율을 측정 및 데이터와 할 수 있다.

마모, 마모율, 고무, 측정, 시험, 타이어, 습식, 건식

Description

마모측정장치 및 이를 이용한 고무재질의 마모측정방법{Wear rate test device, and wear rate test method for rubber material using the same}

도 1은 본 발명의 마모측정장치의 바람직한 실시예를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 마모측정장치의 측면도,

도 3은 본 발명의 마모측정장치의 정면도,

도 4는 본 발명의 마모측정장치의 도 3에 도시된 A-A부의 단면을 도시한 평면도,

도 5는 본 발명의 마모측정장치의 분리 사시도,

도 6은 본 발명의 마모측정장치의 도 5에 도시된 B부의 확대도,

도 7은 본 발명의 마모측정장치의 도 5에 도시된 C부의 확대도,

도 8는 본 발명의 마모측정장치를 이용하여 고무재질의 마모율의 값을 모니터부에서 실시간으로 표시한 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 마모측정장치 100 : 동력변환부

101 : 지지부재 110 : 구동부

110' : 구동모터 120 : 회전판

121 : 관통홀 122 : 힌지홀

130 : 링크 140 : 커넥팅로드

200 : 왕복운동부 210 : 무빙플레이트

214,253 : 결합홀 220 : 수평운동부재

221 : 삽입홀 230 : 가이드부재

232 : 가이드홈 233 : 가이드돌기

240 : 무빙블럭 241 : 안내홈

242 : 안내돌기 250 : 연결부재

251 : 연결홈 252 : 고정홀

300 : 가압지지부재 310 : 무게조절부

311 : 삽입안내부재 312 : 무게추

320 : 마찰부재 321 : 고정부재

500 : 높낮이조절부 510 : 지지축

520 : 승강부재 600 : 고무재질

B : 베이스 C : 챔버

S : 센서 SL : 슬러리

W: 물

본 발명은 고무재질의 마모율을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세 하게는 건식 또는 습식 상태에서 상기 고무재질의 마모율(내마모성)을 측정하는 마모측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 마모측정장치는 회전하는 연마판 디스크 표면에 고무를 끌리게 하여 마모를 일으키게 하는 윌리엄(William)법, 회전하는 드럼에 고정된 시편을 좌우로 이동시켜 끌리게 하여 마모를 일으키게 하는 딘(Din)법, 고무시편 위를 칼날이 회전하여 긁어서 마모를 일으키게 하는 피코(Pico)법, 연마석의 회전축과 동일한 방향으로 시편을 회전시켜 마모를 일으키게 하는 아크론(Akron)법, 연마석의 회전축과 직교방향으로 회전하는 시편을 두 개의 연마석으로 마모를 일으키게 하는 테이버(Taber)법, 연마판의 회전축과 직교방향으로 회전하는 시편을 마모하게 하는 그로스크(Grosch)법 등이 개발되어 있다.

상기와 같은 여러 가지 마모시험 방법들을 이용하여 각종 산업분야에서 사용되고 있는 고무재질의 마모율을 테스트하게 되는 것이다.

한편, 주지하고 있는 바와 같이 고무재질의 마모는 마찰 외력에 따라서 그 표면에서부터 이탈하는 현상을 의미하는데, 경우에 따라서 재질의 마모로 인해 제품에 큰 손상이 발생되고 예상치 못한 재해의 결과를 초래하기도 한다.

예컨대, 상기 고무재질의 하나인 타이어(tire)는 차량에 구비되어 사람의 발과 같은 역할을 하는 것이다. 이 타이어는 노면에 대하여 구름접촉 하면서 차량의 이동을 안내하게 된다. 그리고, 상기 타이어는 자동차의 속도ㆍ가속도 등의 속도성능ㆍ제동력ㆍ조향성능ㆍ방향안정성 등을 좌우하는 대단히 중요한 부분이다. 따라서, 상기 타이어는 마찰력이 높은 반면 내마모성과 내열성이 뛰어난 고무재질이 선 택되는 것이다.

또한, 상기 타이어는 다양한 외부환경에 적응되도록 내 마모성을 테스트하게 된다. 즉, 비가 오거나 눈이 오게 되면 노면에 수막(水膜)이 생길 뿐만 아니라, 흙과 모래 등과 같은 이물질 등이 타이어와 미끄러지게 되어 조향장치 및 브레이크의 제어에 문제가 발생되는 것이다.

그러나, 앞서 언급한 종래의 고무재질의 내마모성 테스트 방법들은 모두 건식 상태에서만 시험되고 있었으며, 습식 상태에서 타이어의 내마모성을 테스트하는 방법은 제공되고 있지 않았다. 따라서, 상기 타이어의 외부 환경에 따른 내마모성의 정확한 테스트가 수행되지 않고 있었다.

한편, 상기 고무재질이 습식상태에 적용되는 분야는 상기 타이어뿐만 아니라, 액체에 고체 입자가 혼합된 슬러리를 처리하는 각종 산업 분야에도 널리 적용되고 있다. 즉, 상ㆍ하수처리장치, 음식물처리장치, 분뇨처리장치 등 상기 고무재질은 상기한 장치들뿐만 아니라, 이루 헤아릴 수 없을 정도의 다수 장치에도 널리 적용되고 있다.

그러나, 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 장치들에 적용되는 고무재질의 내마모성 테스트는 모두 건식 상태에서만 수행되고 있을 뿐, 습식 상태 특히 슬러리 상태에서 상기 고무재질의 내마모성을 테스트하는 장치가 제공되고 있지 않았다. 따라서, 각종 장치의 안정성에 문제가 발생될 수밖에 없는 것이다. 상기한 테스트는 건식 상태에서 테스트한 고무재질을 습식상태의 장비에 적용하기 때문에 물리적 성질이 우수한 재료가 실제 적용되는 장치에서는 상대적으로 좋지 않은 소재에 비해 사용 수명이 짧은 경우가 발생되기도 한다.

뿐만 아니라, 종래에 제공된 고무재질의 내마모성 테스트 장치는 내마모성의 측정 대상물인 고무재질을 한 번의 테스트에 하나씩 측정하고, 데이터화 하고 있었다.

따라서, 동일한 경도 및 재질을 갖는 고무재질의 테스트 기간에도 매우 오랜시간 다양한 조건으로 테스트해야만 하는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고무재질의 내마모성 테스트를 건식뿐만 아니라, 습식 상태 특히 슬러리 상태에서도 테스트할 수 있는 마모측정장치 및 이를 이용한 고무재질의 마모측정방법을 제공하는 데 있다.

또한, 습식 상태의 테스트 중에서도 순수한 물에 가까운 액체, 액체에 각종 혼합물(비와 눈에 함유된 황산ㆍ염소ㆍ나트륨 등), 또는 액체에 고체입자가 혼합된 슬러리 상태의 다양한 조건에서도 고무재질의 내마모성을 테스트할 수 있는 마모측정장치 및 이를 이용한 고무재질의 마모측정방법을 제공하는 데 있다.

뿐만 아니라, 현재까지 제공되지 않은 습식 상태에서 고무재질의 마모율의 측정값을 데이터화 및 그 기준을 확립하고자 하는 데 다른 목적이 있다.

한편, 마모율의 실험 대상물(고무재질)이 동일한 소재 및 동일한 경도를 갖더라도 그 마모율 테스트를 각각 상이한 조건에서 동시에 수행할 수 있는 마모측정장치 및 이를 이용한 고무재질의 마모측정방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마모측정장치는, 베이스에 구비된 구동부의 동작에 따라 회전운동을 직선운동으로 변경시키는 동력변환부; 상기 동력변환부와 수평방향으로 연결된 왕복운동부; 상기 왕복운동부와 연결되고, 상단부에는 무게조절부가 구비된 가압지지부재; 상기 가압지지부재의 하단부에 결합되고, 측정 대상물인 고무재질과 미끄럼접촉되는 마찰부재; 및 상기 고무재질의 마모율을 감지하는 센서;를 포함하되, 상기 센서는, 상기 고무재질의 마모에 따라 상기 가압지지부재가 하측 방향으로 이동되어 상기 센서와의 거리변화량을 감지하는 것이 특징이다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 마찰부재는, 표면 거칠기가 상이한 샌드페이퍼가 상기 고무재질의 종류, 또는 마모경도에 따라 선택적으로 채용된다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 동력변환부는, 상기 베이스에 결합되는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축에 결합된 회전판; 및 일단이 상기 회전판의 일부분에 커넥팅로드로 결합되고, 타단이 상기 왕복운동부에 힌지로 결합되는 링크;가 포함된다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 왕복운동부는, 일단이 상기 가압지지부재와 결합되고, 타단은 상기 링크와 힌지로 결합되는 수평운동부재; 및 상기 수평운동부재와 결합되고, 상기 베이스에 설치된 가이드부재에 대하여 슬라이딩되는 무빙플레이트;가 포함된다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 왕복운동부는, 상기 무게조절부의 상면과 상기 센서와의 간격을 초기 설정하는 높낮이 조절부;가 더 구비된다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 베이스에 설치되고, 내부에는 액체가 수용되는 챔버;를 포함하되, 상기 고무재질은, 상기 챔버의 바닥면에 설치되어 습식 상태에서 마모율을 측정하는 것이 특징이다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 무게조절부는, 상기 고무재질의 종류, 또는 마모경도에 따라 중량을 변경시키는 무게추;가 구비된다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 구동부의 동작 횟수 및 상기 고무재질의 마모율을 표시, 또는 저장하는 메모리부;가 더 구비된다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 동력변환부에 적어도 둘 이상의 상기 왕복운동부가 연결되어지되, 상기 왕복운동부는, 왕복운동 되는 횟수를 각각 달리하여 상기 고무재질의 마모율을 상이한 조건에서 측정하게 된다.

본 발명의 마모측정장치에 있어서, 상기 동력변환부에 적어도 둘 이상의 상기 왕복운동부가 연결되어지되, 상기 왕복운동부는, 상기 무게조절부의 중량을 각각 달리하여 상기 고무재질의 마모율을 상이한 조건에서 측정하게 된다.

본 발명의 마모측정장치를 이용하여 고무재질의 마모를 측정하는 방법에 있어서, 챔버의 바닥면에 고무재질을 설치하고, 상기 챔버에 액체를 수용시키는 단계; 구동부의 동작에 따라 동력변환부가 구동되어 왕복운동부를 수평방향으로 슬라이딩시키는 단계; 상기 왕복운동부에 구비된 가압지지부재가 왕복운동되어 마찰부재가 상기 고무재질의 표면에 접촉된 상태로 마찰되는 단계; 상기 고무재질의 마찰 정도에 따라 가압지지부재와 상기 센서와의 거리를 실시간으로 측정하는 단계; 및 상기 가압지지부재의 이동 상태를 메모리부로 전송하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 마모측정방법에 있어서, 상기 고무재질의 종류, 또는 마모경도에 따라 무게추의 중량을 증가ㆍ감하는 단계;가 더 포함된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 마모측정장치의 구성 및 작용을 설명하도록 한다.

도시된 도 1 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 마모측정장치(10)는 동력변환부(100), 왕복운동부(200), 가압지지부재(300), 마찰부재(320), 센서(S), 챔버(C)로 크게 구성된다.

상기 동력변환부(100)는 평판의 플레이트 형상을 갖는 베이스(B)의 상면에 설치된다. 그리고, 상기 베이스(B)는 바닥면에 대하여 수직방향으로 지지되는 다수개의 지지부재(101)에 결합된다. 상기 베이스(B)와 상기 지지부재(101)는 상기 동력변환부(100)를 포함하는 상기 마모측정장치(10)를 안정된 상태로 설치하기 위한 것이다.

또한, 상기 동력변환부(100)는 다양한 종류의 구동부(110)가 구비되는데, 도시된 도면에서는 상기 구동부(110)를 구동모터(110')로 도시하였다. 즉, 상기 동력변환부(100)는 구동모터(110'), 회전판(120), 링크(130)로 구성되어 회전운동을 직선운동으로 변환시켜주는 역할을 하는 것이다.

상기 구동모터(110')는 몸체가 상기 베이스(B)의 하측에 고정된 상태로 설치되고, 상기 구동모터(110')에 구비된 회전축(111)이 상기 베이스(B)의 상면으로 돌 출된다. 상기 구동모터(110')는 전원의 공급을 ON/OFF하는 전원장치 및 제어부와 연결된다.

상기 회전판(120)은 그 중심부에 관통홀(121)이 형성되고, 상기 관통홀(121)이 상기 회전축(111)에 삽입된다. 그리고, 볼트와 같은 조임부재 또는 다양한 형태의 체결부재를 이용하여 상기 회전축(111)에 고정 결합시키게 된다. 또한, 상기 회전판(120)의 일부분에는 힌지홀(122)이 형성된다.

상기 힌지홀(122)은 상기 회전판(120)을 관통하고, 커넥팅로드(Connecting rod)(140) 및 상기 힌지홀(122)에 삽입되는 힌지(Hinge) 또는 머리부가 구비된 볼트로 연결된다. 이 힌지홀(122)의 위치는 상기 관통홀(121)에서 상기 회전판(120)의 외주면 사이에 위치되는데, 상기 관통홀(121)과 상기 힌지홀(122)의 간격에 따라 후술되는 링크(130)의 직선운동 거리가 달라지게 되는 것이다.

상기 링크(130)는 그 일단이 상기 커넥팅로드(140)와 결합되고, 타단은 후술되는 왕복운동부(200)에 구비된 무빙플레이트(210)에 연결된다.

한편, 상기 왕복운동부(200)는 무빙플레이트(210)와 수평운동부재(220)로 구성된다.

상기 무빙플레이트(210)는 그 일측 중심부 하측에 전술되어진 링크(130)와 회동되도록 연결된다. 즉, 상기 링크(130)는 그 양단이 각각 상기 무빙플레이트(210)와 커넥팅로드(140)에 핀으로 연결되는 것이다. 또한, 상기 무빙플레이트(210)의 양측 하단부는 전술되어진 베이스(B)에 구비된 가이드부재(230)에 대하 여 슬라이딩 왕복 운동을 하게 된다.

상기 무빙플레이트(210)의 양측 하단부에는 안내홈(241)과 안내돌기(242)가 구비된 무빙블럭(240)이 결합된다. 그리고, 상기 가이드부재(230)에는 상기 안내홈(241)과 대응되는 가이드홈(232) 및 상기 안내돌기(242)와 대응되는 가이드돌기(233)가 형성된다. 그러나, 상기 안내홈(241)과 상기 안내돌기(242)는 상기 무빙플레이트(210)의 양측 하단부에 각각 형성된 상태로 구비될 수도 있다. 또한, 상기 무빙플레이트(210)는 첨부된 도면에서 평면형상이 직사각 형태를 갖고, 두께는 평판을 갖는 형태로 도시하였다. 그러나, 상기 무빙플레이트(210)의 형상은 다양하게 구비될 수 있다.

상기 수평운동부재(220)는 일단에 수직방향으로 관통된 삽입홀(221)이 형성되고, 타단에는 체결홀(222)이 형성된다. 그리고, 상기 수평운동부재(220)의 하측에는 연결부재(250)와 결합되는데, 상기 연결부재(250)에는 적어도 하나 이상의 연결홈(251)이 형성된다. 또한, 상기 연결홈(251)에는 상기 체결홀(222)과 동일한 직경을 갖는 고정홀(253)이 형성되어 상기 수평운동부재의 일부분을 상기 연결홈(251)에 삽입한 후, 상기 체결홀(222)과 상기 고정홀(253)에 볼트를 삽입하여 상기 수평운동부재(220)을 상기 연결부재(250)에 고정시키게 된다.

뿐만 아니라, 상기 연결부재(250)와 상기 무빙플레이트(210)에는 다수개의 결합홀(214,253)이 각각 형성되고, 상기 무빙플레이트(210)의 일측 방향으로 연결부재(250)가 상기 결합홀(214,253)들에 의해 결합된다. 여기서, 상기 연결부재(250)가 상기 무빙플레이트(210)에 결합되는 방향은 전술된 링크와 교차되는 방 향으로 결합되는 것이다. 즉, 상기 링크(130)의 방향은 평면에서 봤을 때 "－" 과 같은 방향으로 배치되고, 상기 연결부재(250)는 "｜"과 같은 방향으로 배치되는 것이다. 또한, 상기 수평운동부재(220)는 다수개로 구비되어 상기 연결홈(251)들에 각각 결합시킬 수도 있다.

한편, 상기 가압지지부재(300)는 상기 수평운동부재(220)에 형성된 삽입홀(221)에 수직 방향으로 삽입되어 상기 가압지지부재(300)가 상기 삽입홀(221) 내에 위치된다. 그리고, 상기 가압지지부재(300)의 상단부에는 무게조절부(310)가 구비되고, 하단부에는 마찰부재(320)가 구비된다.

상기 무게조절부(310)는 상기 삽입홀(221)의 직경 및 상기 가압지지부재(300)의 직경보다 더 큰 영역을 갖는 평판으로 구비된다. 또한, 상기 무게조절부(310)의 중심부에는 수직방향으로 돌출 형성된 삽입안내부재(311)가 구비되어 무게추(312)가 삽입되는 것이다.

상기 마찰부재(320)는 마모율을 측정하는 대상물인 고무재질(600)과 마찰되는 부분이다. 상기 마찰부재(320)는 가장 바람직하게는 샌드페이퍼(sand paper)와 같이 다수의 미세 요철이 그 표면에 형성되어 후술되는 챔버 내부에 위치된 고무재질과 마찰될 때, 슬러리와 같은 상태를 구현하기 위한 것이다.

로 구비된다. 이 샌드페이퍼는 그 표면 거칠기가 상이한 다양한 종류로 구비되어 상기 고무재질(600)의 종류, 또는 마모 경도에 따라 선택적으로 교체시킬 수가 있다.

즉, 상기 가압지지부재(300)의 하단은 라운드 형상을 갖도록 구비되고, 그 양측에 각각 고정부재(321)가 구비된다. 따라서, 상기 샌드페이퍼의 양단이 상기 고정부재(321)에 각각 고정되는 것이다.

한편, 상기 센서(S)는 가압지지부재(300)와의 거리를 측정함으로써, 고무재질의 마모율을 측정하게 되는 것이다. 즉, 상기 센서(S)는 상기 무게조절부(310)에 구비된 삽입안내부재(311)의 상면과의 간격을 설정하게 되는 것이다. 상기 센서(S)는 초기 상태에서 상기 삽입안내부재(311)와의 간격을 "0"으로 설정하게 된다.

상기 센서(S)는 높이 조절이 가능하도록 높낮이조절부(500)에 결합된다. 상기 높낮이조절부(500)는 지지축(510)과 승강부재(520)로 구성된다. 상기 지지축(510)은 그 하단이 전술되어진 가압지지부재(300)의 상면에 결합되고, 상기 승강부재(520)는 상기 지지축(510)에 대하여 상승되거나 하강되도록 구비된다.

즉, 상기 지지축(510)은 볼 스크류로 구성되고, 상기 승강부재(520)는 상기 볼 스크류에 대하여 자체 회전되면서 승강되는 것이다. 그러나, 상기 지지축(510)은 평판의 외주면을 갖도록 구비되고, 상기 승강부재(520)에는 별도의 가압조절부재(미도시)를 위치시킬 수도 있다. 따라서, 상기 가압조절부재를 해제시켜 수동적으로 상기 승강부재(520)의 높낮이를 조절한 후, 상기 가압조절부재를 가압하여 상기 가압조절부재를 상기 지지축(510)에 고정시키킬 수도 있는 것이다. 뿐만 아니라, 상기 승강부재(520)는 소형 모터의 구동에 따라 자동으로 승강될 수도 있다.

바람직하게는, 본 발명의 마모측정장치(10)는 습식상태, 특히 슬러리 상태에서 고무재질(600)의 마모율을 측정할 수도 있다.

이 경우 전술된 베이스(B)에 챔버(C)가 더 구비된다. 상기 챔버(C)는 상부가 개방되고 내부에 액체가 수용되는 수용부가 형성된다. 그러나, 상기 챔버(C)의 상부에 덮개가 구비되어 개방시킬 수도 있다. 뿐만 아니라, 상기 챔버(C)는 그 내부의 온도를 설정할 수 있도록 바닥면과 벽면에 각각 열선이 내장될 수도 있다.

그리고, 상기 챔버(C)의 바닥면에 상기 고무재질(600)이 고정되는데, 상기 고무재질(600)은 앞서 언급한 왕복운동부(200)의 개수에 따라 달라지게 된다. 즉, 상기 왕복운동부(200)에 구비된 수평운동부재(220)의 개수에 따라 상기 고무재질(600)의 마모율 시험을 동시에 여러 개를 수행할 수 있는 것이다.

또한, 상기 마모측정장치(10)에는 메모리부(미도시)가 더 구비되는데, 상기 메모리부는 전술되어진 구동부(110)의 동작 횟수 및 상기 고무재질(600)의 마모율을 표시, 또는 저장하는 역할을 한다. 이 메모리부는 별도의 컴퓨터와 연결되거나, 상기 컴퓨터에 내장될 수도 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 입력부 및 모니터부, 출력부를 구비하게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 마모측정장치의 사용상태 및 마모측정방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 가압지지부재(300)의 하단부에 마찰부재(320)를 고정시키게 되는데, 상기 마찰부재(320)는 표면 거칠기가 매우 다양한 샌드페이퍼로 구비된다. 이 샌드페이퍼의 거칠기는 시험(마모측정) 대상물인 고무재질(600)에 따라 실험자가 선택적으로 채용하게 된다.

그리고, 챔버(C)의 바닥면에 상기 고무재질(600)을 고정시키게 된다. 그러 나, 상기 고무재질(600)을 상기 챔버(C)의 바닥면에 반드시 고정시키지 않아도 무방하다. 즉, 건식상태에서 상기 고무재질(600)의 마모율을 측정하고자 할 경우에는 베이스(B), 또는 상기 베이스(B)에 별도로 설치되는 플레이트에 상기 고무재질(600)을 고정시키게 된다. 그리고, 상기 고무재질(600)의 마모율을 습식상태에서 측정하고자 할 경우에는 상기 챔버(C)의 바닥면에 상기 고무재질(600)을 고정시키게 되는 것이다.

이후, 상기 챔버(C)에 액체(W), 또는 액체(W)에 고체 입자가 혼합된 슬러리(S:slurry)를 수용시키게 된다. 이러한 조건은 상기 고무재질(600)이 적용되는 장비 및 부품, 그리고 그 환경에 따라 달라지게 된다. 그러나, 가장 바람직하게는 액체(W)가 챔버(C)에 수용된 상태에서 샌드페이퍼가 고무재질과 마찰됨으로써, 상기 샌드페이퍼가 슬러리와 같은 효과를 얻게 되어 고무재질과 마찰되는 환경을 제공한 상태로 마모율을 측정하게 된다.

즉, 액체(W) 또는 유동형 슬러리(SL)를 취급하는 장비, 또는 상기한 조건에 적용되는 고무재질(600)을 시험하게 되는 것이다. 예를 들어, 타이어가 접하는 환경은 계절 및 지역에 따라 달라지게 되며, 이러한 조건을 맞춰주기 위해서 상기 챔버(C)에 액체(W), 또는 슬러리(SL)를 투입하게 되는 것이다.

상기 액체(W)는 100%에 가까운 순수한 물이 수용될 수도 있으나, 비와 눈에 함유된 황산ㆍ염소ㆍ나트륨 등을 혼합할 수도 있다. 그리고, 상기 슬러리(SL)는 노면에 존재하는 모래, 흙과 같은 각종 이물질과 토양성분이 투입될 수 있다.

한편, 상기 챔버(C) 내부에 액체(W)만 수용되었을 경우에는 상기 샌드페이퍼 의 왕복운동으로 슬러리(SL) 효과를 얻게 된다. 즉, 슬러리(SL)를 액체(W)에 혼합한 상태로 상기 챔버(C)에 수용시킬 수도 있으나, 상기 액체(W)만을 상기 챔버(C) 내부에 수용시키고 상기 샌드페이퍼를 왕복운동시킬 때 고무재질과 상기 샌드페이퍼가 마찰되는 면에서 상기 샌드페이퍼가 슬러리(SL) 작용을 하게 되는 것이다.

상기 챔버(C)에 액체(W), 또는 슬러리(SL)의 투입이 완료되면 가압지지부재(300)를 수평운동부재(220)에 형성된 삽입홀(221)에 삽입시킨다. 이때, 상기 가압지지부재(300)를 상기 수평운동부재(220)의 상측에서 하측 방향, 또는 하측에서 상측 방향으로 삽입시킬 수 있다. 그러나 도시된 도면에서는 상기 가압지지부재(300)를 하측에서 상측 방향으로 삽입될 수 있도록 도시하였다.

여기서, 상기 삽입홀(221)과 상기 가압지지부재(300)는 최소한의 "mm" 단위를 갖는 헐거움 끼움의 공차를 갖는다. 즉, 상기 가압지지부재(300)와 상기 삽입홀(221)과의 끼움 공차가 1mm 이하일 경우에는 억지끼움 상태로 구비되기 때문에, 마모 상태에 따라 상기 가압지지부재(300)가 하측 방향으로 하강되지 못하는 문제점이 발생된다. 또한, 상기 가압지지부재(300)와 상기 삽입홀(221)과의 끼움 공차가 수 mm이상의 큰 공차를 가질 경우 소음이 발생되는 문제점이 있다. 따라서 상기 가압지지부재(300)는 상기 삽입홀(221) 내에서 자유하강 될 정도의 헐거움 끼움 공차를 갖도록 구비된다.

한편, 상기 가압지지부재(300)를 상기 삽입홀(221)에 고정시킨 후 샌드페이퍼를 고정할 수도 있으며, 상기 샌드페이퍼가 고정된 상태에서 상기 가압지지부재(300)를 상기 삽입홀(221)에 삽입시킬 수도 있다. 이후, 상기 가압지지부재(300) 의 상측에 무게조절부(310)를 연결시켜, 상기 무게조절부(310)에 구비된 삽입안내부재(311)에 무게추(312)를 적재시키게 되는 것이다.

상기 무게추(312)의 중량은 고무재질(600)의 경도에 따라 달라질 수도 있으며, 동일한 고무재질(600)이라고 할 경우에도 다수개의 왕복운동부에 각각 상이한 중량을 갖는 무게추(312)를 적재시킬 수 있다. 즉, 상기 무게추(312)를 각각 0.5kg, 1kg, 2kg 등 상이한 중량 조건에서 각각 상기 고무재질(600)의 마모특성을 시험할 수가 있는 것이다. 이 무게추(312)의 개수는 상기 왕복운동부(200)의 개수에 따라 구비되고, 상기 무게추(312)의 중량은 실험자가 선택적으로 채용 및 수시로 변경할 수도 있다.

이후, 상기 수평운동부재(220)의 상부에 구비된 높낮이조절부(500)를 이용하여 센서(S)의 높이를 설정하게 된다. 즉, 상기 높낮이조절부(500)는 상기 무게조절부(310)에 구비된 삽입안내부재(311)의 상면과 상기 센서(S)와의 간격을 초기에 설정하게 되는 것이다.

여기서, 상기 센서(S)와 상기 무게조절부(310)와의 간격이 "0"이 아니더라도 그 소수점 간격을 인식하여 메모리부에서 데이터화 한다. 만약 이 둘 사이의 간격이 실질적으로 0.5mm라고 가정할 경우, 실험 전의 초기 간격으로 인식하게 되어 상기 무게조절부(310)와 상기 센서(S)와의 초기 기준 간격이 되는 것이다.

상기 높낮이조절부(500)는 수동 및 자동으로 구현되는데, 소형 모터의 구동에 따라 상기 높낮이조절부(500)에 구비된 승강부재(520)를 승강시켜 상기 센서(S)의 높이를 설정하게 된다. 또한, 실험자가 상기 승강부재(520)를 수동으로 높이 조 절하여 상기 센서(S)와 상기 무게조절부(310)와의 간격을 설정할 수도 있는 것이다.

상기한 바와 같이 고무재질(600)의 마모 특성을 시험하는 조건이 설정되면 동력변환부(100)에 구비된 구동부(110)를 구동시킨다. 상기 구동부(110)는 구동모터(110')로 구비되는데, 상기 구동모터(110')가 일방향으로 회전하게 되면 그 회전축(111)에 결합된 회전판(120)이 회전하게 된다. 이때, 상기 회전판(120)은 커넥팅로드(140)와 힌지로 결합되고, 상기 커넥팅로드(140)는 링크(130)와 결합되어 전술되어진 왕복운동부(200)를 왕복운동시킬 수가 있는 것이다.

즉, 상기 구동모터(110')의 회전운동은 상기 회전판(120)과 상기 커넥팅로드(140) 및 상기 링크(130)가 직선운동으로 변환시키게 되는 것이다. 상기 링크(130)의 일단은 상기 커넥팅로드(140)와 결합되지만, 그 타단은 무빙플레이트(210)에 결합된다. 그리고, 상기 무빙플레이트(210)는 베이스(B)의 상면에 고정되는 가이드부재(230)에 연결되거나, 상기 무빙플레이트(210)에 무빙블럭(240)이 결합되어 상기 무빙블럭(240)이 상기 가이드부재(230)에 연결될 수도 있다.

전자의 경우 상기 무빙플레이트(210)에는 안내홈(241)과 안내돌기(242)가 형성되고, 상기 가이드부재(230)에는 가이드홈(232)과 가이드돌기(233)가 형성된다.

후자의 경우 상기 무빙플레이트(210)의 하단부에 상가 무빙블럭(240)이 결합되고, 상기 무빙블럭(240)에 안내홈(241)과 안내돌기(242)가 형성된다. 또한, 상기 가이드부재(230)에는 가이드홈(232)과 가이드돌기(233)가 형성되는 것이다.

어떠한 경우든 상기 안내홈(241)은 상기 가이드돌기(233)와 대응된 형상을 갖고, 상기 안내돌기(242)는 상기 가이드홈(232)과 대응된 형상을 갖게 되어 상기 무빙플레이트(210), 또는 상기 무빙블럭(240)이 상기 가이드부재(230)에 대하여 슬라이딩 왕복운동을 하게 되는 것이다.

그리고, 상기 무빙플레이트(210)의 상면은 연결부재(250)에 의해 하나, 또는 다수개의 수평운동부재(220)와 결합되고, 상기 구동모터(110')의 동작으로 인해서 상기 수평운동부재(220) 및 가압지지부재(300), 그리고 마찰부재(320)가 상기 무빙플레이트(210)와 동일한 방향으로 슬라이딩 왕복운동 되는 것이다.

따라서, 마모의 특성을 시험하는 고무재질(600)의 표면은 상기 마찰부재(320)에 접촉된 상태로 반복적인 미끄럼접촉을 하게 된다. 이때, 무게조절부(310)에 구비된 무게추(312)의 하중으로 인해서 상기 마찰부재(320)는 상기 고무재질(600)의 표면을 가압하게 된다.

상기한 바와 같은 동작으로 시간이 경과되면 상기 고무재질(600)의 표면이 마모되고, 상기 가압지지부재(300)는 수평운동부재(220)에 대하여 점차적으로 하측방향으로 이동된다. 이때, 상기 가압지지부재(300)의 상측에 구비된 삽입안내부재(311)의 상단과 센서(S)와의 거리가 이격되는데, 이 간격이 상기 고무재질(600)의 마모된 값이다.

이러한 간격은 동일한 고무재질(600)이라고 할지라도 상기 고무재질(600)에 가해지는 하중을 각각 달리하여 다른 값의 마모율을 얻을 수 있고, 각각의 센서(S)에서 측정된 거리변화량이 메모리부에 전달되는 것이다. 그리고, 실험자는 구동부(110)의 동작 횟수 및 상기 고무재질(600)의 마모율을 모니터부 및 출력부에서 확인할 수도 있는 것이다.

하기 그래프는 본 발명의 마모측정장치(10)를 이용하여 고무재질(600)의 마모율의 마모값을 모니터부에서 실시간으로 표시한 것이다.

위 표에서 가로축은 마찰부(320)의 왕복 횟수이고, 세로축은 센서(S)와 가압지지부재(300)와의 거리 변화이다. 즉, 센서(S)와 가압지지부재(300)와의 거리는 마모시험 되는 고무재질(600)의 두께가 얇아질수록 증가하게 되므로, 상기 세로축은 고무재질(600)의 마모정도를 나타내는 것이다.

상기 표 및 첨부된 도 8에서 상기 마찰부(320)의 왕복 횟수인 1에서 500까지 의 그래프는 고무재질(600)의 불안정한 두께 변화를 갖기 때문에, 실질적으로 상기 마찰부(320)의 500 횟수가 기준이 되는 것이다. 즉, 500까지는 상기 고무재질(600)을 예비로 마모시키는 것이다.

상기 고무재질(600)의 마모율(wear rate)을 측정하기 위해서는 상기 마찰부(320)가 3000번의 왕복운동 하게 되며, 상기 고무재질(600)의 마모 거동은 다음과 같은 식을 이용하게 된다.

상기 고무재질(600)의 마모율 횟수는 3000번 이상에서 선형적인 마모율을 나타내기 때문에 그 이상의 시험은 의미가 없다. 따라서 3000번에서 마찰부(320)의 왕복운동 횟수를 종료하게 되며, 3000에서 500을 뺀 2500의 마찰부(320) 횟수가 실질적으로 고무재질(600)의 마모율이 되는 것이다.

첨부된 도면에서 NR은 천연고무이고, NBR은 니트릴고무(acrylonitrile butadiene), CR은 클로로프렌(chloroprene)고무이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 마모측정장치는 고무재질(600)의 마모율을 측정하여 이 고무재질(600)이 구비된 액체(W) 또는 유동형 슬러리(SL)를 취급하는 장비, 또는 상기한 조건에 적용되는 고무재질(600)을 시험하여 시설물의 유지 관리 및 산업 재해를 예방하여 소비자에게 신뢰성을 부여할 수 있는 것이다.

즉, 상기 고무재질이 적용되는 타이어뿐만 아니라, 고압 호스분야, 준설선에 사용되는 흡입 호스(물+모래), 시멘트 타설용 호스, 각종 컨베이어 벨트 및 롤의 마모 평가, 탈황설비에 사용되는 고무 라이닝의 마모 평가, 샌드 블래스팅용 호스, 분체를 취급하는 각종 고무재질, 분뇨를 처리하는 각종 고무재질 등 습식 상태에서 사용 및 적용되는 다양한 고무재질의 마모율을 측정하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 마모측정장치는 마모의 측정 대상물인 고무재질의 마모율을 건식뿐만 아니라, 습식상태에 상기 고무재질의 마모율을 측정할 수가 있는 것이다.

또한, 동일한 고무재질이라 할지라도 상기 고무재질에 가해지는 하중을 달리하여 각각 상기한 조건에서 상기 고무재질의 마모율을 시험할 수 있다.

뿐만 아니라, 하나의 구동부 동작으로도 다수개의 고무재질 마모율을 동시에 시험할 수 있다.

그리고, 고무재질이 습식상태(액체, 슬러리)에 적용되는 조건와 유사한 상태로 챔버의 환경을 조성하여 상기 고무재질의 마모율을 측정할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 챔버의 바닥면에 고무재질을 설치하고, 상기 챔버에 액체를 수용시키는 단계;

    구동부의 동작에 따라 동력변환부가 구동되어 왕복운동부를 수평방향으로 슬라이딩시키는 단계;

    상기 왕복운동부에 구비된 가압지지부재가 왕복운동되어 마찰부재가 상기 고무재질의 표면에 접촉된 상태로 마찰되는 단계;

    상기 고무재질의 마찰 정도에 따라 가압지지부재와 상기 센서와의 거리를 실시간으로 측정하는 단계; 및

    상기 가압지지부재의 이동 상태를 메모리부로 전송하는 단계;를 포함하는 마모측정장치를 이용한 마모측정방법.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 고무재질의 종류, 또는 마모경도에 따라 무게추의 중량을 증가ㆍ감하는 단계;를 더 포함하는 상기 마모측정장치를 이용한 마모측정방법.

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