KR101064401B1 - 금속 판재류 마찰계수 측정장치 - Google Patents

금속 판재류 마찰계수 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 판재류 마찰계수 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박판의 재질에도 적용이 가능하고 시편에 변화를 주지 않으며 정확하게 마찰계수를 측정할 수 있는 마찰계수 측정장치에 관한 것이다.
본 발명은 시편의 저면을 지지 및 고정하도록 시편을 고정하는 시편고정구를 구비하여 형성되는 시편거치대; 상기 시편거치대의 상부에 위치하여 시편과 접촉하되, 상측에 구비된 비드지지대의 하면으로 탈부착 가능하게 형성되는 비드; 상기 시편거치대가 수평방향으로 마찰력 없이 이송될 수 있도록 형성되는 거치대레일; 상기 시편거치대를 수평방향으로 이송하는 수평이송장치; 상기 수평이송장치와 시편거치대의 사이에 배치되어 상기 시편거치대의 수평방향 이송력을 측정하는 제 1 로드셀; 상기 거치대레일을 수직방향으로 이송시키는 수직이송장치; 상기 수직이송장치에 의해서 가해지는 수직방향 가압력을 측정하는 제 2 로드셀; 및 상기 수평이송장치와 수직이송장치의 하중을 제어하며, 상기 제 1 로드셀과 상기 제 2 로드셀의 측정값을 전달받아 마찰계수를 연산하는 제어부;를 포함하되, 상기 시편거치대와 상기 거치대레일의 설치 공간을 마련하도록 밀폐 형성된 시험부가 더 형성되어, 상기 시험부의 온도를 조절함에 따라 조절된 온도 조건에서의 마찰계수를 측정 가능하며, 상기 시험부의 온도 조절 기능은 상기 제어부에서 담당하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 금속 판재류 마찰계수 측정 장치.를 제공한다.
금속 판재, 마찰계수

Description

금속 판재류 마찰계수 측정장치{Functional condom having elastic rib and manufacturing method of the same}
본 발명은 금속 판재류 마찰계수 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박판의 재질에도 적용이 가능하고 시편에 변화를 주지 않으며 정확하게 마찰계수를 측정할 수 있는 마찰계수 측정장치에 관한 것이다.
금속판재는 금형에 의하여 성형가공을 많이 하게 되는데 이 때 금형과의 마찰에 의하여 성형 특성에 많은 영향을 받게 된다.
따라서, 금속판의 표면의 정확한 마찰 특성을 측정할 필요성이 있다.
도 1은 종래의 금속 판재류 마찰계수 측정장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 금속 판재류 마찰계수 측정장치는 시편(10)의 양면을 수직방향으로 가압하는 한쌍의 비드(12)와, 시편(10)을 수평방향으로 이송시키는 유압실린더(15)와, 유압실린더(15)에 연결되며 시편(10)의 일측을 고정하는 지그(14)로 구성되어, 상하에 배치된 비드(12)가 시편에 가하는 수직방향의 가압력과 유압실린더(15)의 수평방향의 이송력의 비율로부터 마찰력을 측정하는 구조를 가지고 있다.
그런데, 이러한 종래의 마찰계수 측정장치는 비드의 가압력에 따라서 시편의 변형이 발생하고, 측정값이 일정하지 않은 문제점을 가지고 있었다.
또한 얇은 판재의 경우 비드의 가압력에 파손되기 때문에 측정이 불가능한 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 시편에 변형을 주지 않고 금속 판재류의 마찰력을 정확하게 측정할 수 있는 마찰계수 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 변형으로 인하여 측정이 곤란했던 금속 판재류의 마찰계수도 측정할 수 있는 마찰계수 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시편의 저면을 지지 및 고정하도록 시편을 고정하는 시편고정구를 구비하여 형성되는 시편거치대; 상기 시편거치대의 상부에 위치하여 시편과 접촉하되, 상측에 구비된 비드지지대의 하면으로 탈부착 가능하게 형성되는 비드; 상기 시편거치대가 수평방향으로 마찰력 없이 이송될 수 있도록 형성되는 거치대레일; 상기 시편거치대를 수평방향으로 이송하는 수평이송장치; 상기 수평이송장치와 시편거치대의 사이에 배치되어 상기 시편거치대의 수평방향 이송력을 측정하는 제 1 로드셀; 상기 거치대레일을 수직방향으로 이송시키는 수직이송장치; 상기 수직이송장치에 의해서 가해지는 수직방향 가압력을 측정하는 제 2 로드셀; 및 상기 수평이송장치와 수직이송장치의 하중을 제어하며, 상기 제 1 로드셀과 상기 제 2 로드셀의 측정값을 전달받아 마찰계수를 연산하는 제어부;를 포함하되, 상기 시편거치대와 상기 거치대레일의 설치 공간을 마련하도록 밀폐 형성된 시험부가 더 형성되어, 상기 시험부의 온도를 조절함에 따라 조절된 온도 조건에서의 마찰계수를 측정 가능하며, 상기 시험부의 온도 조절 기능은 상기 제어부에서 담당하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 금속 판재류 마찰계수 측정 장치를 제공한다.
삭제
본 발명에 따른 마찰계수 측정 장치는 시편 거치대에 의하여 시편의 저면이 지지를 받는 상태에서 비드의 하중을 받게 되므로, 시편의 변형 없이 보다 정확하게 마찰력을 측정할 수 있는 효과를 가져온다.
또한, 본 발명에 따른 마찰계수 측정 장치는 시편 거치대를 온도조절이 가능한 밀폐된 공간에 배치하여, 특정 온도에서의 마찰력을 측정할 수 있는 효과도 가져온다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치의 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치의 기본 구조를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치(100)는, 마찰력 측정 대상물인 금속 판재 시편(10)의 저면을 지지 및 고정하는 시편거치대(110)와, 시편거치대(110)의 상부에 위치하여 시편(10)과 접촉하여 마찰력을 발생시키는 비드(125)와, 비드(125)의 상측에 구비되어 하면을 통해 비드(125)를 탈부착 가능한 형태로 고정하는 비드지지대(120)와, 시편거치대(110)가 수평방향으로 마찰력 없이 이송될 수 있도록 설치되는 거치대레일(130)과, 시편거치대(110)를 수평방향으로 이송하는 수평이송장치(140)와, 수평이송장치(140)와 시편거치대의 사이에 배치되어 시편거치대(110)의 수평방향 이송력을 측정하는 제 1 로드셀(145)과, 거치대레일(130)을 수직방향으로 이송시켜 시편(10)과 비드(125)에 하중을 가하는 수직이송장치(150)와, 수직이송장치(150)에 의해서 가해지는 수직방향 가압력을 측정하는 제 2 로드셀(155)를 포함한다.
본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치(100)는 시편(10)의 저면은 시편거치대(110)에 지지되기 때문에 비드(125)가 시편에 하중을 가하게 되더라도 시편(10)이 변형되거나 파손되지 않고 마찰력을 측정할 수 있다.
시편거치대(110)에는 시편고정구(112)가 구비되어 시편을 시편거치대(110)에 고정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
시편거치대(110)의 저면은 거치대레일(130)에 연결되며, 시편거치대(110)는 거치대레일(130)에 의해서 수평방향으로 이동시 마찰력을 받지 않게 된다.
또한, 거치대레일(130)은 수직이송장치(150)에 연결되어 수직이송장치(150)의 작동에 따라서 수직방향으로 승하강할 수 있다.
수직이송장치(150)가 상승하게 되면, 거치대레일(130)과 시편거치대(110) 그리고 시편거치대(110)에 고정된 시편(10)이 함께 상승하게 된다.
수직이송장치(150)와 거치대레일(130)의 사이에는 제 2 로드셀(155)이 구비되어 시편(10)과 비드(125)의 사이에 가해지는 하중을 측정하게 된다.
시편거치대(110)는 수평이송장치(140)와도 연결되어 있다.
수평이송장치(140)는 시편거치대(110)를 거치대레일(130)에 대하여 수평방향으로 끌어당기는 역할을 수행하게 된다.
수평이송장치(140)와 거치대레일(130)의 사이에는 제 1 로드셀(145)이 구비된다. 제 1 로드셀(145)은 시편(10)이 수평으로 이송될 때 받는 힘의 크기를 측정한다.
비드(125)는 상측에 배치된 비드지지대(120)의 하면을 통해 고정되는 데, 측정 대상 시편의 종류나 규격에 따라서 비드(125)를 교체 할 수 있도록 탈부착 가능한 구조를 가지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치의 작동에 관하여 설명 한다.
수직이송장치(150)를 하강시킨 상태에서, 시편거치대(110)에 시편(10)을 장착하여 시편고정구(112)에 고정시킨다.
다음으로, 수직이송장치(150)를 상승시키면서 시편(10)과 비드(125)과 접촉하게 한다.
제 2 로드셀(155)에서 원하는 하중이 측정될 때 까지 수직이송장치(150)를 상승시킨다. 원하는 하중에 도달하게 되면 그 상태에서 수직이송장치(150)를 멈추고 그 하중을 유지한다.
다음으로, 수평이송장치(140)를 이송시키면세 제 1 로드셀(145)에 감지되는 하중을 측정한다.
즉, 제 2 로드셀(155)에서 수직방향의 하중을 측정하고, 그 하중에서의 마찰력을 제 1 로드셀(145)의 측정값으로부터 구하는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치는 시편거치대(110)에 시편이 고정되기 때문에 시편이 변형될 우려가 없어 박판의 재질에서도 마찰력을 정확하게 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치의 외관사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치는 도 2에서 살펴본 바와 같은 시편거치대 등을 밀폐하는 공간을 형성하는 시험부(310)와, 상기 시험부(310)의 온도를 제어하고, 상술한 도 2의 수직이송장치, 수평이송장치 의 압력과, 제 1 로드셀, 제 2 로드셀의 측정값으로 부터 마찰력을 연산하는 제어부(미도시)와, 측정상태를 표시하며 장비를 조작스위치들을 구비하는 컨트롤 판넬부(320)를 포함한다.
컨트롤 판넬부(320)에는 수평이송장치와 수직이송장치의 하중이 표시되며, 시험부(310)의 온도 등이 표시된다.
수평이송장치와 수직이송장치는 유압장치로 구성되는 것이 바람직하며, 가해지는 하중을 정밀하게 제어하기 위해서는 메인압력밸브와 미세압력밸브를 구비하여 압력을 정밀하게 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
시험부(310)는 온도 제어가 가능한 것이 바람직한데, 이는 소재의 마찰력이 온도에 따라 변화하기 때문에 특정 온도에서의 정확한 마찰력을 측정하기 위해서이다.
도 4는 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치를 이용하여 냉연재의 마찰력을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
수직이송장치에 의하여 가해지는 하중과, 수평이송장치에 의하여 측정된 마찰력으로 부터 마찰계수가 측정된다.
위쪽 그래프는 하중이 200kg, 사용된 비드의 폭이 10*3mm 이고,
아래쪽 그래프는 하중이 400kg, 사용된 비드의 폭이 10*3mm 이다.
그래프를 보면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 마찰계수 측정장치는 시편이 이송하는 동안 일정한 비교적 균일한 마찰력이 측정되는 것을 알 수 있다.
측정된 냉연재의 마찰력은 200kg 하중에서 0.164, 400kg 하중에서 0.161 로 신뢰성 있는 측정 결과를 나타냈다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 종래의 금속 판재류 마찰계수 측정장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치의 기본 구조를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치의 외관사시도,
도 4는 본 발명에 따른 금속 판재류 마찰계수 측정장치를 이용하여 냉연재의 마찰력을 측정한 결과를 나타낸 그래프임.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 시편의 저면을 지지 및 고정하도록 시편을 고정하는 시편고정구를 구비하여 형성되는 시편거치대; 상기 시편거치대의 상부에 위치하여 시편과 접촉하되, 상측에 구비된 비드지지대의 하면으로 탈부착 가능하게 형성되는 비드; 상기 시편거치대가 수평방향으로 마찰력 없이 이송될 수 있도록 형성되는 거치대레일; 상기 시편거치대를 수평방향으로 이송하는 수평이송장치; 상기 수평이송장치와 시편거치대의 사이에 배치되어 상기 시편거치대의 수평방향 이송력을 측정하는 제 1 로드셀; 상기 거치대레일을 수직방향으로 이송시키는 수직이송장치; 상기 수직이송장치에 의해서 가해지는 수직방향 가압력을 측정하는 제 2 로드셀; 및 상기 수평이송장치와 수직이송장치의 하중을 제어하며, 상기 제 1 로드셀과 상기 제 2 로드셀의 측정값을 전달받아 마찰계수를 연산하는 제어부;를 포함하되,
    상기 시편거치대와 상기 거치대레일의 설치 공간을 마련하도록 밀폐 형성된 시험부가 더 형성되어, 상기 시험부의 온도를 조절함에 따라 조절된 온도 조건에서의 마찰계수를 측정 가능하며, 상기 시험부의 온도 조절 기능은 상기 제어부에서 담당하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 금속 판재류 마찰계수 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부의 상태를 표시하며, 상기 제어부에 연결된 상기 수평이송장치와 상기 수직이송장치를 조작할 수 있는 스위치를 구비하는 컨트롤 패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 판재류 마찰계수 측정장치.
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