KR100955508B1 - 공시체 소성변형 시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측정 몰드 내에 충전된 공시체의 상부면을, 일정 하중을 가지는 시험 차륜이 수평 왕복함으로서, 상기 공시체의 변형량을 측정하는 공시체 소성변형 시험장치에 관한 것으로, 구체적으로는, 리니어 모터(linear motor) 등의 구동 수단을 이용하여 시험 차륜에 적정 중량을 부여 또는 해제시킴으로서, 시험 차륜이 왕복 이동하는 상황에서도 상기 공시체에 균일한 하중이 가해지도록 하는 공시체 소성변형 시험장치에 관한 것이다.
상기 본 발명의 공시체 소성변형 시험장치에 따르면, 종래 중량체를 사용하는 공시체 소성변형 시험장치의 불규칙한 진동현상을 억제하여 공시체의 소성변형에 대한 정확한 측정 데이터를 획득할 수 있게 된다.

Description

공시체 소성변형 시험장치{Apparatus for measuring the plastic deformation of concrete specimen}
본 발명은 측정 몰드 내에 충전된 공시체의 상부면을, 일정 하중을 가지는 시험 차륜이 수평 왕복함으로서, 상기 공시체의 변형량을 측정하는 공시체 소성변형 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리니어 모터(linear motor) 등의 구동 수단을 이용하여 시험 차륜에 적정 중량을 부여 또는 해제시킴으로서, 시험 차륜이 왕복 이동하는 상황에서도 상기 공시체에 균일한 하중이 가해지도록 하는 공시체 소성변형 시험장치에 관한 것이다.
상기 본 발명의 공시체 소성변형 시험장치에 따르면, 종래 중량체를 사용하는 공시체 소성변형 시험장치의 불규칙한 진동현상을 억제하여 공시체의 소성변형에 대한 정확한 측정 데이터를 획득할 수 있게 된다.
일반적으로 도로에는, 차량의 안정된 주행, 탑승자의 승차감 향상 및 도로의 수명 연장을 목적으로 일정 두께의 아스콘(아스팔트 콘크리트)을 포장한다.
따라서, 상기 아스콘의 시공 전, 아스콘의 소성변형 정도를 측정함으로서, 최적의 도로 요건을 구현할 수 있는 아스콘의 배합비 등을 설정할 수 있다.
공시체 소성변형 시험장치는, 상기와 같은 아스콘의 소성변형을 시험하기 위한 장치로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(50)의 내부에 안내레일(52)이 설치된 지지판넬(54)이 설치되고, 상기 안내레일(52)에는 일정 크기로 성형된 측정용 공시체(100)가 구비된 고정판(62)이 위치되며, 상기 고정판(62)의 상부에 이동 차륜(92)이 설치된다.
또한, 상기 지지판넬(54)의 하부에는 연결편(72), 구동캠(74) 및 구동모터(76)로 구동부(70)가 설치되어 상기 고정판(62)을 왕복 이동시킨다.
아울러, 상기 이동 차륜(92)의 상부에는 상기 프레임(50)의 내부 일단에 힌지 결합된 작동로드(82)가 구비되고, 상기 작동로드(82)의 타단에 중량체(840)가 적층된다.
한편, 상기 이동 차륜(92)의 상부에는 이동 차륜(92)의 상,하 유동폭을 측정할 수 있도록 측정막대(94)와 측정게이지(90)가 설치된다.
상기와 같이 구성된 종래의 공시체 소성변형 시험장치의 시험과정을 살펴보면 다음과 같다.
아스콘으로 이루어진 공시체(100)를 상기 고정판(62)에 위치시킨 후, 작동로드(82)의 타단에 중량체(840)를 적층하여 상기 이동 차륜(92)에 하중을 부여하고,이를 통해 상기 이동 차륜(92)과 공시체(100)를 접촉시킨다.
이후, 구동모터(76)를 작동시켜 상기 고정판(60)을 수평 왕복이동시키게 되며, 이로 인해 상기 이동 차륜(92)이 상기 공시체(100)의 상부면에서 구름동작을 하게 된다.
따라서, 상기 공시체(100)의 상부면은 상기 이동 차륜(92)에 의해 원호 형상의 압착면이 형성되며, 원호 형상의 중앙부와 양끝부의 높이에 대응하여 상기 이동 차륜(92) 역시 수직 방향으로 위치 변화가 발생한다.
이때, 상기 측정막대(94) 및 측정게이지(90)가 상기 이동 차륜(92)의 수직 방향 위치 변화를 측정하여 데이터화하게 된다.
하지만, 상기와 같은 종래의 공시체 소성변형 시험장치는 상기와 같은 구름 동작 중, 중량체(840)에 의한 튐현상, 즉, 불규칙한 진동현상을 발생시키며, 이에 따라 변형량에 대한 데이터에 오차가 발생하게 될 뿐만 아니라, 도 2에 도시된 바와 같이, 공시체(100)의 압착면에 상기 불규칙한 진동에 의한 융기부(110)를 생성시킴으로서, 측정 데이터 자체를 신뢰할 수 없게 되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리니어 모터(linear motor) 등의 구동 수단을 이용하여 시험 차륜에 적정 중량을 부여 또는 해제시킴으로서, 시험 차륜이 왕복 이동하는 상황에서도 상기 공시체에 균일한 하중이 가해지도록 하여, 공시체 소성변형 시험장치의 불규칙한 진동현상을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 공시체의 소성변형에 대한 정확한 측정 데이터를 획득할 수 있도록 함을 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로, 구동 수단에 의해 상,하 이동하는 시험 차륜을 포함하여 구성되는 공시체 소성변형 시험장치를 제공한다.
아울러, 상기 구동 수단은, 리니어 모터(linear motor)일 수 있다.
또한, 상기 시험 차륜은, 공시체의 수에 대응하여 하나 이상 구비될 수 있다.
또한, 상기 공시체 소성변형 시험장치는, 상부면에 가이드 레일이 형성된 선형 프레임; 상기 가이드 레일에 체결되어 좌,우 이동하는 수평 이동수단; 상기 수평 이동수단의 상부면에 결합되는 리니어 모터; 및 상기 수평 이동수단과 축결합되고, 상기 리니어 모터와 연동되어 상,하 이동하되, 상부에 측정수단이 결합되고 하부에 시험 차륜이 결합되는 수직 이동수단;을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 수평 이동수단은, 구동모터에 의해 회전하는 구동캠과 연결바를 매개로 연동하여 좌, 우 이동할 수 있다.
또한, 상기 측정수단은, 상기 수직 이동수단에 결합되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 결합되는 측정 게이지; 및 상기 측정 게이지의 하부면에서 연장된 측정핀;을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 수평 이동수단의 상부면 일단에, 상기 측정핀의 기준점을 설정하는 영점 수단이 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 중량체를 사용하는 공시체 소성변형 시험장치의 불규칙한 진동현상을 억제하여 공시체의 소성변형에 대한 정확한 측정 데이터를 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 공시체 소성변형 시험장치의 단면도
도 2는 종래 공시체 소성변형 시험장치의 시험과정을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공시체 소성변형 시험장치의 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 이동수단의 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이동수단의 사시도
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 공시체 소성변형 시험장치의 작동과정을 나타낸 단면도
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공시체 소성변형 시험장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 이동수단의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이동수단의 사시도 로서, 본 발명은, 선형 프레임(10), 수평 이동수단(20), 구동수단(30) 및 수직 이동수단(40)을 포함하여 구성되되, 상기 수평 이동수단(20) 및 수직 이동수단(40)이 하나의 단위체로 구성되고, 상기 단위체가 선형 프레임(10)에 하나 이상, 바람직하게는 3개의 단위체가 결합되어 구성된다.
상기 선형 프레임(10)은, 후술되어질 수평 이동수단(20)과 수직 이동수단(40)으로 구성된 단위체가 결합되는 것으로, 선형 프레임(10)의 상부에 가이드 레일(11)이 형성되며, 하부에 공시체(S,도 6d참조)가 충전된 측정몰드(M,도 6d참조)가 위치한다.
상기 수평 이동수단(20)은, 상기 선형 프레임(10)의 가이드 레일(11)에 체결되어 좌,우 이동하는 것으로, 구동모터(21)에 의해 회전하는 구동캠(22)과 연결바(23)를 매개로 연동하여 좌, 우 이동한다.
아울러, 상기 수평 이동수단(20)의 양 끝단에는, 후술되어질 수직 이동수단(40)과 축결합할 수 있는 홀부재(24)가 형성되며, 상부면 일단에, 후술되어질 측정 수단(41)에 구성된 측정핀(43)의 기준점을 설정하는 영점 수단(25)이 형성된다.
한편, 상기 수평 이동수단(20) 간의 연결은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 양끝단에 형성된 홀부재(24)의 하부면이 연장되어 타 수평 이동수단(20')의 홀부재(24')와 결합됨으로서 구현된다.
상기 구동수단(30)은, 후술되어질 수직 이동수단(40)을 상,하이동시키는 것으로, 유압 실린더 등 수직 이동을 구현하는 다양한 방법 및 장치를 적용할 수 있으나, 본 발명에서는 구조의 단순화, 일정한 압력 및 중량 부여 등을 고려하여 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 통상의 리니어 모터(linear motor)를 적용하였으며, 상기 리니어 모터에는 변환된 직선운동을 후술되어질 수직 이동수단(40)으로 전달하는 구동축(31)이 형성된다.
상기 수직 이동수단(40)은, 상기 수평 이동수단(20)에 결합된 상태로, 상기 구동수단(30)인 리니어 모터와 연동되어 상,하 이동하는 것으로, 한 쌍의 축 상부에 측정 수단(41)이 결합되고, 하부에 시험차륜(42)이 결합된다.
즉, 상기 한 쌍의 축이 측정 수단(41)의 양 끝단 및 상기 수평 이동수단(20)의 양끝에 형성된 홀부재(24)를 관통하여 하부에 위치한 시험 차륜(42)과 결합된다.
아울러, 상기 수평 이동수단(20)에 결합된 리니어 모터의 구동축(31)과 상기 측정 수단(41)이 결합된 상태로 구성된다.
이때, 상기 측정 수단(41)과 한 쌍의 축은 고정 결합되며, 상기 수평 이동수단(20)과 한 쌍의 축은, 상기 한 쌍의 축이 수직방향으로 유동 가능하도록 결합된 상태이다.
따라서, 상기 리니어 모터의 구동에 의해 구동축(31)이 상,하 이동하고, 이에 대응하여 상기 측정 수단(41)이 상,하 이동하며, 상기 측정 수단(41)에 고정 결합된 한 쌍의 축과, 상기 한 쌍의 축 하부에 결합된 시험 차륜(42)이 상,하 이동하게 된다.
즉, 상기 리니어 모터에 의해 한 쌍의 축, 측정수단(41) 및 시험차륜(42)이 상,하 이동하게되며, 상기 수평 이동수단(20)은 상술한 구동모터(21), 구동캠(22)및 연결바(23)에 의해 좌, 우 이동하게 된다.
한편, 상기 측정수단(41)은 상기 시험 차륜(42)의 상,하 이동에 대응하는, 수직 방향 위치 변화를 측정하는 것으로서, 상기 한 쌍의 축에 고정 프레임(41a)이 결합되고, 상기 고정 프레임(41a)의 중앙부에 측정 게이지(41b)가 결합되며, 상기 측정 게이지(41b)의 하부면에서 측정핀(41c)이 연장되어 구성된다.
상기 측정핀(41c)은 상술한 수평 이동수단(20)의 상부면에 구비된 영점 수단(25)과 수직선상에 위치하며, 상기 영점 수단(25)은 시험 차륜(42)의 위치 변화량 측정을 위한 기준점이 된다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 공시체 소성변형 시험장치의 작동과정을 나타낸 단면도로서, 상기와 같이 구성된 공시체 소성변형 시험장치의 시험과정을 살펴보면 다음과 같다.
(A) 작업자는 도 6a에 도시된 바와 같이, 시험 차륜(42)의 하부에 공시체(S,도 6d참조)가 충전된 측정몰드(M,도 6d참조)를 위치시킨다.
(B) 이후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 구동수단(30)리니어 모터를 구동시켜 상기 수직 이동수단(40)을 하강시킨다.
즉, 상기 리니어 모터의 구동에 의해 리니어 모터의 구동축(31)이 하강하게 되고, 상기 구동축(31)에 결합된 측정수단(41)이 하강하며, 이로 인해 상기 측정수단(41)에 고정 결합된 한 쌍의 축과, 상기 한 쌍의 축 하부에 결합된 시험 차륜(42)이 동시에 하강하게 된다.
이때, 상기 시험 차륜(42)과 측정 몰드(M) 내의 공시체(S)가 접촉하며, 상기 측정 수단(41)에 구비된 측정핀(41c)은 상기 수평 이동수단(20)의 상부면에 형성된 영점수단(25)에 접촉하게 된다.
한편, 수평 이동수단(20)과 수직 이동수단(40)으로 이루어지는 각 단위체에 별도의 리니어 모터가 각각 구비됨에 따라, 상기 3개의 수직 이동수단(40,40',40'') 중 일부, 즉, 도시된 바와 같이 3개의 수직 이동수단(40,40',40'') 중 두개(또는 하나)의 수직 이동수단(40',40'')만을 하강시킬 수 있다.
(C) 상기와 같이, 상기 시험 차륜(42)과 공시체(S)가 접촉하고, 측정핀(41c)과 영점수단(25)의 접촉이 완료된 후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 수평 이동수단(20)을 좌, 우 이동시킨다.
이때, 상기 수평 이동수단(20)의 좌, 우 이동은 구동모터(21)에 의해 회전하는 구동캠(22)과 연결바(23)를 매개로 연동하여 이루어지며, 상기 선형 프레임(10)의 가이드 레일(11)에 의해 일정한 이동 경로를 확보하게 된다.
따라서, 상기 시험 차륜(42)이 상기 공시체(S)의 상부면에 원호 형상의 골을 형성시키며 좌,우 왕복 운동하게 되며, 상기 리니어 모터에 의해, 왕복 이동 상황에서도 일정 압력이 부여됨에 따라 시험 차륜(42)의 불규칙한 진동 등을 억제할 수 있게 된다.
즉, 도 6d에 도시된 바와 같이, 공시체(S)의 상부면에 융기부가 없는 원호 형상의 다짐면이 생성됨에 따라, 시험 차륜(42)의 정확한 위치 변화량 데이터를 획득할 수 있게 된다..
따라서, 본 발명은 리니어 모터 등의 구동 수단(30)을 이용하여 시험 차륜(42)에 적정 중량을 부여 또는 해제시킴으로서, 시험 차륜(42)이 왕복 이동하는 상황에서도 상기 공시체(S)에 균일한 하중이 가해지도록 하며, 이에 따라 종래 중량체를 사용하는 공시체 소성변형 시험장치의 불규칙한 진동현상을 억제하여 공시체의 소성변형에 대한 정확한 측정 데이터를 획득할 수 있게 된다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 선형 프레임 20 : 수평 이동수단
21 : 구동모터 22 : 구동캠
23 : 연결바 24 : 홀부재
25 : 영점수단 30 : 구동 수단
31 : 구동축 40 : 수직 이동수단
41 : 측정수단 42 : 시험 차륜

Claims (7)

  1. 측정 몰드 내에 충전된 공시체의 상부면을 시험 차륜이 수평 왕복하여, 상기 공시체의 변형량을 측정하는 공시체 소성변형 시험장치에 있어서,
    구동 수단에 의해 상,하 이동하는 시험 차륜을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공시체 소성변형 시험장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 수단은,
    리니어 모터(linear motor)인 것을 특징으로 하는 공시체 소성변형 시험장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시험 차륜은,
    공시체의 수에 대응하여 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 공시체 소성변형 시험장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공시체 소성변형 시험장치는,
    상부면에 가이드 레일이 형성된 선형 프레임;
    상기 가이드 레일에 체결되어 좌,우 이동하는 수평 이동수단;
    상기 수평 이동수단의 상부면에 결합되는 리니어 모터; 및
    상기 수평 이동수단과 축결합되고, 상기 리니어 모터와 연동되어 상,하 이동하되, 상부에 측정수단이 결합되고 하부에 시험 차륜이 결합되는 수직 이동수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공시체 소성변형 시험장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 수평 이동수단은,
    구동모터에 의해 회전하는 구동캠과 연결바를 매개로 연동하여 좌, 우 이동하는 것을 특징으로 하는 공시체 소성변형 시험장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 측정수단은,
    상기 수직 이동수단에 결합되는 고정프레임;
    상기 고정프레임에 결합되는 측정 게이지; 및
    상기 측정 게이지의 하부면에서 연장된 측정핀;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공시체 소성변형 시험장치.
  7. 제 4항 또는 6항에 있어서,
    상기 수평 이동수단의 상부면 일단에, 상기 측정핀의 기준점을 설정하는 영점 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 공시체 소성변형 시험장치.
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