KR100968933B1

KR100968933B1 - 실험수로의 자주식 대차

Info

Publication number: KR100968933B1
Application number: KR1020100037197A
Authority: KR
Inventors: 조용식
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2010-07-14

Abstract

본 발명은 수리모형실험용 실험수로의 대차(臺車)에 관한 것으로, 대차 하부에 실험수로 레일과 평행한 주실린더 및 이 주실린더에 의하여 구동되고 레일과 직각으로 설치되어 레일을 압박하는 부실린더를 설치하여, 이들 주실린더 및 부실린더가 반복 작동함에 따라 대차가 간헐적으로 주행할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 수리모형실험시 대차의 위치조정 및 고정을 간편하게 수행할 수 있으므로, 실험정도(實驗精度)는 물론 실험 편의성 또한 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

실험수로의 자주식 대차{SELF-PROPELLED CART FOR MODEL CHANNEL}

본 발명은 수리모형실험용 실험수로의 대차(臺車)에 관한 것으로, 대차 하부에 실험수로 레일과 평행한 주실린더 및 이 주실린더에 의하여 구동되고 레일과 직각으로 설치되어 레일을 압박하는 부실린더를 설치하여, 이들 주실린더 및 부실린더가 반복 작동함에 따라 대차가 간헐적으로 주행할 수 있도록 한 것이다.

도 1에서와 같이, 통상 수리모형실험용 실험수로(90) 상단에는 실험수로(90)와 평행하게 왕복가능한 대차(10)가 설치되며, 이 대차(10)에 각종 측정기기를 장착하여 실험조건 변경 또는 반복실험에 따른 장치 교정시 측정기기의 위치를 조정하게 된다.

이러한 종래의 실험수로(90)용 대차(10)는 장방형의 본체 하부에 캐스터(caster)(11) 및 바이스(vise)(12)가 설치되어 실험수로(90) 상단에 설치된 레일(91)을 따라 주행하게 되며, 내부에는 다수의 체결공(39)이 천공되어 각종 측정기기가 장착된다.

대차(10)에 장착된 유속계, 수위계 및 수압계 등 수리실험용 측정기기는 실험조건의 변경 또는 반복실험에 따른 장치 교정에 따라 수시로 이동과 고정을 반복하게 되는데, 실험수로(90) 상단의 레일(91)을 따라 대차(10)를 주행시킨 후 소기위 위치에 도달하면 도 2에서와 같이 바이스(12)를 조임으로써 대차(10)를 실험수로(90)에 고정하는 방식으로 운용된다.

실험수로(90)의 대차(10) 주행 방식으로는 인력(人力)으로 수행하는 방식, 캐스터(11)에 별도의 구동장치를 설치하여 자동으로 주행하는 방식 및 실험수로(90) 상, 하류단에 별도로 설치된 풀리(pulley)와 로프 또는 강선을 통하여 대차(10)를 연결하여 삭도(索道) 형태로 구동하는 방식을 들 수 있다.

우선 인력으로 대차(10)를 이동하는 방식은 실험수로(90)가 대형화될 경우 적용이 불가능할 뿐 아니라, 정밀한 구동이 어려운 문제점이 있다.

캐스터(11)에 모터 등의 구동장치를 연결하는 방식은 감속기어를 비롯한 복잡한 동력전달 장치가 필요하고, 이들 부속 장치 및 모터를 대차(10)에 탑재하여야 하는 바 대차(10)의 중량이 과도하게 증가할 뿐 아니라, 실제 수리실험시 필요한 측정기기의 장착 공간을 구동장치가 잠식하는 심각한 문제점이 있다.

삭도 형태의 대차(10)는 대차(10) 자체의 구조는 간단하지만 실험수로(90) 전체를 종단하는 로프를 비롯하여 관련된 풀리 및 모터 등 복잡한 부속장치가 필요할 뿐 아니라, 대차(10)에 연결되는 로프 또는 강선이 실험수로(90) 전체에 걸쳐 설치되므로, 추가 실험장치의 설치에 장애물로 작용하는 심각한 문제점이 있다.

특히, 이들 전술한 종래의 대차(10) 이동 방식은 공히 별도의 대차(10) 고정수단 즉, 도 2에서와 같은 바이스(vise)(12) 등의 고정 내지 제동수단이 필요한데, 이러한 바이스(12)의 조작과정에서 의도하지 않은 대차(10)의 이동이 발생될 가능성이 높으므로, 대차(10) 위치의 정확한 조정이 어려운 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 하부에 다수의 캐스터(11)가 설치되어 수리실험용 실험수로(90) 상단에 평행하게 설치된 한쌍의 레일(91)을 궤도로 주행하는 대차(臺車)(10)에 있어서, 대차(10)의 하부에는 유체압실린더인 주실린더(21)가 레일(91)과 평행하게 설치되되 주실린더(21)의 후단은 대차(10)에 고정되고 주실린더(21)의 피스톤로드 선단부는 대차(10) 하부에 고정된 리니어부시(linear bush)(22)에 결합되며, 주실린더(21)의 피스톤로드에는 유체압실린더인 부실린더(23)가 레일(91)과 직각방향으로 설치되되, 부실린더(23)의 피스톤로드 선단에는 압박판(24)이 설치되어 부실린더(23)의 피스톤로드 압출시 압박판(24)이 레일(91)에 밀착되어, 주실린더(21) 및 부실린더(23)의 피스톤로드가 각각 왕복을 반복함에 따라 대차(10)가 간헐적으로 주행함을 특징으로 하는 실험수로의 자주식 대차이다.

본 발명을 통하여, 수리모형실험시 대차의 위치조정 및 고정을 간편하게 수행할 수 있으므로, 실험정도(實驗精度)는 물론 실험 편의성 또한 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 실험수로용 대차 설치상태 사시도
도 2는 종래의 실험수로용 대차 이동 및 고정방식 설명도
도 3은 본 발명의 사시도
도 4는 본 발명의 사용상태 부분절단 사시도
도 5는 본 발명의 부분절단 사시도
도 6은 본 발명의 요부 발췌 분해사시도
도 7은 본 발명의 작동방식 모식도

본 발명의 상세한 구성 및 작동원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 3은 본 발명의 외관을 도시한 사시도로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 대차(10) 하부에는 주실린더(21), 부실린더(23) 및 리니어부시(linear bush)(22) 등이 설치된다.

이러한 본 발명의 대차(10)는 도 4에서와 같이 대차(10) 하부의 캐스터(11)가 실험수로(90) 상단의 레일(91)에 거치된 상태에서 주실린더(21) 및 부실린더(23)의 작동에 따라 주행하게 된다.

본 발명에 적용되는 주실린더(21) 및 부실린더(23)는 유체압실린더로서 신속한 작동 및 부속장치의 간소화를 위하여 공압실린더를 적용하는 것이 바람직하다.

도 5에서와 같이 주실린더(21), 부실린더(23) 및 리니어부시(22)는 대차(10) 하부 양측에 대칭으로 2조가 설치되며, 부실린더(23)의 피스톤로드 선단에 각각 설치된 압박판(24)이 2열의 레일(91)을 각각 압박하게 된다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 주실린더(21)는 대차(10)의 종방향 즉, 실험수로(90) 및 레일(91)과 평행한 방향으로 설치되되 그 후단은 대차(10)에 힌지 또는 강결상태로 고정되며, 주실린더(21)의 피스톤로드 선단부는 대차(10) 하부에 고정된 리니어부시(22)에 결합되어 축방향 왕복운동을 수행하게 된다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 주실린더(21)의 피스톤로드에는 부실린더(23)가 고정 설치되며 부실린더(23)의 피스톤로드 선단에는 압박판(24)이 설치되어, 부실린더(23) 피스톤로드가 압출됨에 따라 압박판(24)이 레일(91)을 압박하게 된다.

압박판(24)의 전면에는 레일(91) 외주면과 일치하는 형상의 곡면을 형성하여 밀착효과를 배가할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 리니어부시(22)를 관통하여 결합되는 주실린더(21)의 피스톤로드 선단부는 비원형(非圓形) 단면으로 형성하고 리니어부시(22)의 통공 단면 또한 피스톤로드 선단부와 동일한 형상으로 제작하여, 주실린더(21) 피스톤로드의 축방향 왕복운동은 보장하되 회전은 구속함으로써 주실린더(21) 피스톤로드에 고정되는 부실린더(23)가 레일(91)과 수평면상에서 직교할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 구조를 가지는 본 발명의 주실린더(21) 및 부실린더(23)는 도 4에 가상선으로 도시한 바와 같이 외부의 컴프레서(compressor)(18)와 가요성 공압관(19)을 통하여 연결되어 압축공기가 인가됨에 따라 작동될 수 있으며, 대차(10)에 소형 컴프레서(18)를 탑재하는 방식으로도 운용이 가능하다.

또한, 본 발명에 적용되는 주실린더(21) 및 부실린더(23)는 공히 복동식(複動式)으로서 양압과 부압이 모두 인가될 수 있으며, 각각의 공압관(19)을 단속할 수 있는 밸브 등 다양한 부속장치가 구성될 수 있으나 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 선택 실시할 수 있는 사항이므로 청구범위의 구체적인 한정은 하지 않는다.

한편, 대차(10) 내부에는 다수의 체결공(39)이 형성되어 수리실험에 소요되는 각종 측정기기를 장착하게 되며, 일종의 판체인 대차(10)의 기하학적 강성을 확보하기 위하여 도시된 바와 같이 대차(10) 표면에 리브(rib)(38)를 형성할 수도 있다.

본 발명인 자주식(自走式) 대차(10)는 대차(10)에 설치된 주실린더(21) 및 부실린더(23)가 압출 및 흡인을 반복하면서 이동하는 방식으로서, 그 구체적인 작동원리가 도 7에 도시되어 있다.

우선 도 7의 상단 도면에서와 같이, 주실린더(21)의 피스톤로드가 최대한 압출된 상태에서 부실린더(23)의 피스톤로드 또한 압출되어 압박판(24)이 레일(91)에 밀착, 고정된 상태를 시점으로, 부실린더(23)의 피스톤로드가 흡인되어 압박판(24)의 고정이 해제된 상태에서 주실린더(21)의 피스톤로드가 최대한 흡인되면 부실린더(23)가 도면상 우측으로 이동하게 된다.

이후 부실린더(23)의 피스톤로드가 압출되어 압박판(24)이 레일(91)에 밀착 고정된 상태에서 주실린더(21)의 피스톤로드가 압출됨에 따라 대차(10)가 도면상 우측으로 전진하게 되며, 전술한 과정을 반복하면서 대차(10)가 간헐적으로 이동하게 되는 것이다.

이렇듯 이동과 고정이 반복되며 주행하는 본 발명의 대차(10)는 단순히 인력(人力)을 배제한 자동주행에 그 효과가 국한되는 것이 아니라 소기의 위치에서 정확한 정지 및 고정이 가능한 특장점이 있는 것으로, 종래 대차(10)의 바이스(vise)(12)식 고정과정에서 의도하지 않은 이동이 발생될 소지를 근본적으로 차단한 것이다.

즉, 주실린더(21)의 구동으로 대차(10)가 소기의 목표지점에 도달하면 부실린더(23)의 피스톤로드를 압출시킨 후 인가된 공압을 계속 유지함으로써 바이스(12) 등 별도의 고정 수단 없이도 대차(10)가 레일(91)에 견고하게 고정되는 것이다.

이상에서와 같은 본 발명을 통하여 대차(10)에 장착된 각종 수리실험용 측정기기의 위치 조정 및 고정을 간편하게 수행할 수 있으며, 이로써 실험정도(實驗精度) 및 실험 편의성을 확보할 수 있다.

10 : 대차
11 : 캐스터(caster)
12 : 바이스(vise)
18 : 컴프레서(compressor)
19 : 공압관
21 : 주실린더
22 : 리니어부시(linear bush)
23 : 부실린더
24 : 압박판
38 : 리브(rib)
39 : 체결공
90 : 실험수로
91 : 레일

Claims

하부에 다수의 캐스터(11)가 설치되어 수리실험용 실험수로(90) 상단에 평행하게 설치된 한쌍의 레일(91)을 궤도로 주행하는 대차(臺車)(10)에 있어서,
대차(10)의 하부에는 유체압실린더인 주실린더(21)가 레일(91)과 평행하게 설치되되 주실린더(21)의 후단은 대차(10)에 고정되고 주실린더(21)의 피스톤로드 선단부는 대차(10) 하부에 고정된 리니어부시(linear bush)(22)에 결합되며;
주실린더(21)의 피스톤로드에는 유체압실린더인 부실린더(23)가 레일(91)과 직각방향으로 설치되되, 부실린더(23)의 피스톤로드 선단에는 압박판(24)이 설치되어 부실린더(23)의 피스톤로드 압출시 압박판(24)이 레일(91)에 밀착되어,
주실린더(21) 및 부실린더(23)의 피스톤로드가 각각 왕복을 반복함에 따라 대차(10)가 간헐적으로 주행함을 특징으로 하는 실험수로의 자주식 대차.