KR101065442B1 - 3 모듈 일체형 마모 시험기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시료의 내마모성을 시험하는 마모 시험기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 왕복동 마모 시험, 핀온디스크 마모 시험, 블럭온링 마모 시험을 하나의 시험기로 할 수 있는 3 모듈 일체형 마모 시험기에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 상하로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 상하 리니어 모터(103)와; 상기 상하 리니어 모터(103)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 상하 리니어 가이드(107)를 따라서 상하로 이동하게 하는 상하 리니어 가이드(107)와; 좌우로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 좌우 리니어 모터(109)와; 상기 좌우 리니어 모터(109)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 좌우 리니어 가이드(111)를 따라서 좌우로 이동하게 하는 좌우 리니어 가이드(111)와; 상부 시편(117)에 가해지는 상하 방향 하중과 좌우 방향 힘을 측정하는 2축 하중 센서(113)와; 상기 2축 하중 센서(113)에 상부 시편을 고정하는 상부 시편 고정 지그(115)와; 하부 시편이 회전하도록 하부 시편을 구동하는 하부 시편 구동 모터(127)와; 상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)을 연장하는 하부 시편 구동 모터 연장축(133)과; 상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)과 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)을 연결하는 하부 시편 구동 모터 구동축 커플러(131)와; 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 회전 운동을 하는 베벨 세로 기어(135)와; 상기 베벨 세로 기어(135)와 맞물려 상기 베벨 세로 기어(135)의 수평 회전을 수직 회전으로 변환하는 베벨 가로 기어(155)와; 상기 베벨 가로 기어(155)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 구동드라이버(125)와; 상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 하부 시편 고정 지그(121)와; 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 수직 회전 운동을 하는 블럭온링 고정 지그(137)와; 상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 벨트(123)와; 상기 왕복동 구동 벨트(123)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 드라이버(149)와; 상기 왕복동 구동 드라이버(149)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 변환부(151)와; 상기 왕복동 변환부(151)의 상부 일측에 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하도록 편심되게 부착되고, 상방으로 돌출되게 형성되어 있는 왕복동 제 1 연결부(153)와; 직선 또는 절곡된 직선으로 이루어지고, 양측에는 통공된 연결 링크 제 1 삽입부(303) 및 연결 링크 제 2 삽입부(305)가 형성되어 있고, 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하기 위하여 상기 연결 링크 제 1 삽입부(303)를 상기 왕복동 제 1 연결부(153)에 삽입하여 연결하는 연결 링크(301)와; 왕복동 마모 시험을 위하여 하부 시편을 장착하게 하는 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)와; 평행을 이루는 2 개의 직사각형 수직 평판으로 이루어지고, 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)가 왕복 운동을 하도록 가이드하는 왕복동 리니어 가이드(313)와; 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)의 일측에 부착되고, 상기 연결 링크(301)에 형성된 연결 링크 제 2 삽입부(305)에 삽입할 수 있도록 상방으로 돌출되게 왕복동 제 2 연결부(307)가 형성되어 있어 상기 연결 링크(301)의 왕복 운동에 의해 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 밀거나 당기는 왕복동 구동부(309);를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 시험기를 교체하지 않으면서도, 하나의 마모 시험기에서 왕복동 마모 시험과 핀온디스크 마모 시험 및 블럭온링 마모 시험을 할 수 있어, 시험기 교체에 따른 마모측정값의 시험오차를 줄일 수 있고, 시험모드별 시험시간의 단축과 측정값의 상호비교가 가능하고, 시험기 제작비용에 있어서도 3 개의 구동 모터를 1 개로 줄일 수 있어 이에 따른 비용 절감 효과가 있다.
이와 같은 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 상하로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 상하 리니어 모터(103)와; 상기 상하 리니어 모터(103)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 상하 리니어 가이드(107)를 따라서 상하로 이동하게 하는 상하 리니어 가이드(107)와; 좌우로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 좌우 리니어 모터(109)와; 상기 좌우 리니어 모터(109)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 좌우 리니어 가이드(111)를 따라서 좌우로 이동하게 하는 좌우 리니어 가이드(111)와; 상부 시편(117)에 가해지는 상하 방향 하중과 좌우 방향 힘을 측정하는 2축 하중 센서(113)와; 상기 2축 하중 센서(113)에 상부 시편을 고정하는 상부 시편 고정 지그(115)와; 하부 시편이 회전하도록 하부 시편을 구동하는 하부 시편 구동 모터(127)와; 상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)을 연장하는 하부 시편 구동 모터 연장축(133)과; 상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)과 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)을 연결하는 하부 시편 구동 모터 구동축 커플러(131)와; 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 회전 운동을 하는 베벨 세로 기어(135)와; 상기 베벨 세로 기어(135)와 맞물려 상기 베벨 세로 기어(135)의 수평 회전을 수직 회전으로 변환하는 베벨 가로 기어(155)와; 상기 베벨 가로 기어(155)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 구동드라이버(125)와; 상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 하부 시편 고정 지그(121)와; 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 수직 회전 운동을 하는 블럭온링 고정 지그(137)와; 상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 벨트(123)와; 상기 왕복동 구동 벨트(123)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 드라이버(149)와; 상기 왕복동 구동 드라이버(149)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 변환부(151)와; 상기 왕복동 변환부(151)의 상부 일측에 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하도록 편심되게 부착되고, 상방으로 돌출되게 형성되어 있는 왕복동 제 1 연결부(153)와; 직선 또는 절곡된 직선으로 이루어지고, 양측에는 통공된 연결 링크 제 1 삽입부(303) 및 연결 링크 제 2 삽입부(305)가 형성되어 있고, 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하기 위하여 상기 연결 링크 제 1 삽입부(303)를 상기 왕복동 제 1 연결부(153)에 삽입하여 연결하는 연결 링크(301)와; 왕복동 마모 시험을 위하여 하부 시편을 장착하게 하는 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)와; 평행을 이루는 2 개의 직사각형 수직 평판으로 이루어지고, 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)가 왕복 운동을 하도록 가이드하는 왕복동 리니어 가이드(313)와; 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)의 일측에 부착되고, 상기 연결 링크(301)에 형성된 연결 링크 제 2 삽입부(305)에 삽입할 수 있도록 상방으로 돌출되게 왕복동 제 2 연결부(307)가 형성되어 있어 상기 연결 링크(301)의 왕복 운동에 의해 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 밀거나 당기는 왕복동 구동부(309);를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 시험기를 교체하지 않으면서도, 하나의 마모 시험기에서 왕복동 마모 시험과 핀온디스크 마모 시험 및 블럭온링 마모 시험을 할 수 있어, 시험기 교체에 따른 마모측정값의 시험오차를 줄일 수 있고, 시험모드별 시험시간의 단축과 측정값의 상호비교가 가능하고, 시험기 제작비용에 있어서도 3 개의 구동 모터를 1 개로 줄일 수 있어 이에 따른 비용 절감 효과가 있다.
Description
본 발명은 시료의 마모성을 시험하는 마모 시험기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 왕복동 마모 시험, 핀온디스크 마모 시험, 블럭온링 마모 시험을 하나의 시험기로 할 수 있는 3 모듈 일체형 마모 시험기에 관한 것이다.
우리 일상 생활에서 일어나는 모든 마찰 마모 현상은 두 물체가 다양한 형태로 접촉하여 나타나게 된다. 마찰 및 마모 시험은 2개 이상의 물체가 접촉하여 접촉면에서의 마찰력, 마모량, 마찰 계수 등을 측정하는 시험으로 접촉의 형태에 따라 위의 결과들에 많은 영향을 미치게 된다. 마찰 및 마모 시험은 공학적으로 재료에 대한 내마모 특성을 파악하기 위해서 두 재료의 접촉 외에 회전 운동, 직선 운동, 진동, 충격 등 여러 형태의 구동이 있어야 내마모 특성을 파악할 수가 있다. 이러한 마찰 및 마모 시험은 극박막의 코팅면, 연질 재료, 경질 재료 등 다양한 재료에 대하여 행하여진다. 재료가 가지는 마찰 계수 및 마모의 일반적인 특성은 적용하고자 하는 재료의 특성에 대한 물성을 이해하는데 중요한 자료를 제공하며, 그 값을 정확하게 측정할 필요가 있다.
마모 시험은 상부 시편에 하중을 인가하여 하부 시편에 접촉시켜 이때의 상부 시편에 대한 마찰력을 2축 로드 셀(하중 센서)을 통하여 계속적으로 측정하고, 이 측정 데이터를 마찰력으로 변환하여 측정한다. 일반적으로 두 물체의 접촉에 의해 마모 시험을 하는 방법 중에는 왕복동 마모 시험, 핀온디스크(Pin on Disc) 마모 시험, 블럭온링(Block on Ring) 마모 시험 등이 있고, 마찰 및 마모 시험시 모터의 회전을 기어나 풀리에 의해 전달받아 마찰 운동을 시키고 있다. 마찰 및 마모 시험시 원운동이나 원호나 직선 등의 왕복동 등을 이용하여 마찰 및 마모 시험을 하며, 상부 시편에 하중을 인가시킨 상태에서 상부와 하부 시편에 대한 마찰력을 2축 로드 셀을 통하여 측정한다.
이때, 대부분의 마찰 및 마모 시험기는 1대의 시험기에서 한가지의 구동 형태를 가지는 것이 일반적이며, 다양한 접촉 형태를 구현하기 위해서는 따로 따로 구동 장치를 다르게 만들어서 시험을 하여야 하므로, 여러 가지 구동 형태의 시험을 하려면 각각의 시험을 할 수 있는 시험기가 따로 있어야만 시험을 할 수 있다는 불편함이 있어 이에 대한 개선이 필요하다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 일체형 마모 시험기는 하나의 마모 시험기로 마모시험의 목적에 따라 왕복동 마모 시험과 핀온디스크 마모시험 및 블럭온링 마모 시험을 수행할 수 있는 3 모듈 일체형 마모 시험기를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 상하로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 상하 리니어 모터(103)와; 상기 상하 리니어 모터(103)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 상하 리니어 가이드(107)를 따라서 상하로 이동하게 하는 상하 리니어 가이드(107)와; 좌우로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 좌우 리니어 모터(109)와; 상기 좌우 리니어 모터(109)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 좌우 리니어 가이드(111)를 따라서 좌우로 이동하게 하는 좌우 리니어 가이드(111)와; 상부 시편(117)에 가해지는 상하 방향 하중과 좌우 방향 힘을 측정하는 2축 하중 센서(113)와; 상기 2축 하중 센서(113)에 상부 시편(117)을 고정하는 상부 시편 고정 지그(115)와; 하부 시편이 회전하도록 하부 시편을 구동하는 하부 시편 구동 모터(127)와; 상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)을 연장하는 하부 시편 구동 모터 연장축(133)과; 상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)과 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)을 연결하는 하부 시편 구동 모터 구동축 커플러(131)와; 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 회전 운동을 하는 베벨 세로 기어(135)와; 상기 베벨 세로 기어(135)와 맞물려 상기 베벨 세로 기어(135)의 수평 회전을 수직 회전으로 변환하는 베벨 가로 기어(155)와; 상기 베벨 가로 기어(155)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 구동드라이버(125)와; 상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 하부 시편 고정 지그(121)와; 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 수직 회전 운동을 하는 블럭온링 고정 지그(137)와; 상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 벨트(123)와; 상기 왕복동 구동 벨트(123)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 드라이버(149)와; 상기 왕복동 구동 드라이버(149)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 변환부(151)와; 상기 왕복동 변환부(151)의 상부 일측에 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하도록 편심되게 부착되고, 상방으로 돌출되게 형성되어 있는 왕복동 제 1 연결부(153)와; 직선 또는 절곡된 직선으로 이루어지고, 양측에는 통공된 연결 링크 제 1 삽입부(303) 및 연결 링크 제 2 삽입부(305)가 형성되어 있고, 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하기 위하여 상기 연결 링크 제 1 삽입부(303)를 상기 왕복동 제 1 연결부(153)에 삽입하여 연결하는 연결 링크(301)와; 왕복동 마모 시험을 위하여 하부 시편을 장착하게 하는 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)와; 평행을 이루는 2 개의 직사각형 수직 평판으로 이루어지고, 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)가 왕복 운동을 하도록 가이드하는 왕복동 리니어 가이드(313)와; 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)의 일측에 부착되고, 상기 연결 링크(301)에 형성된 연결 링크 제 2 삽입부(305)에 삽입할 수 있도록 상방으로 돌출되게 왕복동 제 2 연결부(307)가 형성되어 있어 상기 연결 링크(301)의 왕복 운동에 의해 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 밀거나 당기는 왕복동 구동부(309);를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 시험기를 교체하지 않으면서도, 하나의 마모 시험기에서 왕복동 마모 시험과 핀온디스크 마모 시험 및 블럭온링 마모 시험을 할 수 있어, 시험시간의 단축과 측정값의 상호 비교가 가능하고, 시험기 교체에 따른 마모측정값의 시험오차를 줄일 수 있고, 시험모드별 시험기 제작비용에 있어서도 3 개의 구동 모터를 1 개로 줄일 수 있어 이에 따른 비용 절감 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기의 전면도이며,
도 2a는 핀온디스크(Pin on Disk) 마모 시험 개념도이며,
도 2b는 왕복동 마모 시험 개념도이며,
도 2c는 블록온링(Block On Ring) 마모 시험 개념도이며,
도 3은 시험 구동부에 대한 사시도이며,
도 4는 핀온디스크 하부 시편 고정 지그가 표시되지 않은 시험 구동부에 대한 전면도이다.
도 2a는 핀온디스크(Pin on Disk) 마모 시험 개념도이며,
도 2b는 왕복동 마모 시험 개념도이며,
도 2c는 블록온링(Block On Ring) 마모 시험 개념도이며,
도 3은 시험 구동부에 대한 사시도이며,
도 4는 핀온디스크 하부 시편 고정 지그가 표시되지 않은 시험 구동부에 대한 전면도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기의 일 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 상하로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 상하 리니어 모터(103)와; 상기 상하 리니어 모터(103)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 상하 리니어 가이드(107)를 따라서 상하로 이동하게 하는 상하 리니어 가이드(107)와; 좌우로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 좌우 리니어 모터(109)와; 상기 좌우 리니어 모터(109)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 좌우 리니어 가이드(111)를 따라서 좌우로 이동하게 하는 좌우 리니어 가이드(111)와; 상부 시편(117)에 가해지는 상하 방향 하중과 좌우 방향 힘을 측정하는 2축 하중 센서(113)와; 상기 2축 하중 센서(113)에 상부 시편(117)을 고정하는 상부 시편 고정 지그(115)와; 하부 시편이 회전하도록 하부 시편을 구동하는 하부 시편 구동 모터(127)와; 상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)을 연장하는 하부 시편 구동 모터 연장축(133)과; 상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)과 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)을 연결하는 하부 시편 구동 모터 구동축 커플러(131)와; 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 회전 운동을 하는 베벨 세로 기어(135)와; 상기 베벨 세로 기어(135)와 맞물려 상기 베벨 세로 기어(135)의 수평 회전을 수직 회전으로 변환하는 베벨 가로 기어(155)와; 상기 베벨 가로 기어(155)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 구동드라이버(125)와; 상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 하부 시편 고정 지그(121)와; 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 수직 회전 운동을 하는 블럭온링 고정 지그(137)와; 상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 벨트(123)와; 상기 왕복동 구동 벨트(123)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 드라이버(149)와; 상기 왕복동 구동 드라이버(149)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 변환부(151)와; 상기 왕복동 변환부(151)의 상부 일측에 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하도록 편심되게 부착되고, 상방으로 돌출되게 형성되어 있는 왕복동 제 1 연결부(153)와; 직선 또는 절곡된 직선으로 이루어지고, 양측에는 통공된 연결 링크 제 1 삽입부(303) 및 연결 링크 제 2 삽입부(305)가 형성되어 있고, 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하기 위하여 상기 연결 링크 제 1 삽입부(303)를 상기 왕복동 제 1 연결부(153)에 삽입하여 연결하는 연결 링크(301)와; 왕복동 마모 시험을 위하여 하부 시편을 장착하게 하는 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)와; 평행을 이루는 2 개의 직사각형 수직 평판으로 이루어지고, 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)가 왕복 운동을 하도록 가이드하는 왕복동 리니어 가이드(313)와; 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)의 일측에 부착되고, 상기 연결 링크(301)에 형성된 연결 링크 제 2 삽입부(305)에 삽입할 수 있도록 상방으로 돌출되게 왕복동 제 2 연결부(307)가 형성되어 있어 상기 연결 링크(301)의 왕복 운동에 의해 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 밀거나 당기는 왕복동 구동부(309);를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)이 고정되는 구동부 전면 프레임(141);과 상기 왕복동 구동 드라이버(149)와 핀온디스크 구동드라이버(125)가 고정되는 구동부 상부 프레임(147);과 상기 하부 시편 구동 모터(127)이 고정되는 구동부 하부 프레임(143); 및 상기 구동부 전면 프레임(141)과 함께 상기 구동부 상부 프레임(147)을 지지하는 구동부 후면 프레임(145);를 포함하는 구동부 프레임;을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)의 일 측면에는 고정 자석으로 이루어진 왕복동 하부 시편 고정 지그 고정 자석(321)과; 상기 왕복동 리니어 가이드(313)의 일 측면에는 고정 자석으로 이루어진 왕복동 리니어 가이드 고정 자석(319);가 더 구비되어 있어, 왕복동 마모 시험을 하지 않을 때에는 상기 연결 링크(301)을 왕복동 제 1 연결부(153) 및 왕복동 제 2 연결부(307)에서 제거한 상태에서, 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 왼쪽으로 밀어 상기 왕복동 리니어 가이드 고정 자석(319)과 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그 고정 자석(321)이 상호 끌어 당기게 하여 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 고정시키는 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기의 전면도로, 도면의 이해를 용이하게 하기 위하여 왕복동 마모 시험을 위한 왕복동 리니어 가이드(도 3 참조, 313) 및 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 포함한 왕복동 구동에 관련된 부분을 생략한 전면도이다.
기존의 다목적 마모 시험기가 마모 시험의 종류별로 구동부를 교체하였던 것과는 달리 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 하나의 마모 시험기에서 핀온디스크(Pin on disk) 마모 시험과 블럭온링(Block on ring) 마모 시험 및 왕복동 마모 시험이 모두 가능하게 한다. 따라서, 시험의 종류에 따라 구동부를 변경할 필요가 없으므로 구동부를 바꾸어 시편을 다시 장착하는 데 따른 조립 오차를 줄여 마모 시험 측정 데이터에 대한 안정성을 도모할 수 있다. 또한 시험자가 상부 시편(117)을 고정한 상태에서 상부 시편(117)의 위치만 이동시키면 핀온디스크(Pin on Disk) 마모 시험과 블럭온링(Block on Ring) 마모 시험 및 왕복동 마모 시험이 가능하여 시험의 편의성도 높고 시험 시간도 단축할 수 있다. 하부 시편은 하부 시편 구동 모터(127) 1개로 구동되므로, 구동 모터의 수를 줄여 저렴한 가격으로 마모 시험기의 생산이 가능하게 한다.
블럭온링 마모 시험시에는 블록온링 시험 지그(137)에 블록온링 하부 시편(139)을 장착하고, 상하 리니어 모터(103) 및 좌우 리니어 모터(109)를 구동하여 상부 시편(117)의 위치를 이동하여 마모 시험을 진행하고, 핀온디스크 마모 시험시에는 연결 링크(도 3 참조, 301)를 위로 뽑아서 제거한 상태에서 왕복동 하부 시편 고정 지그(도 3 참조, 311)를 왼쪽으로 이송하여 고정시키고, 핀온디스크 하부 시험 고정 지그(121)에 핀온디스크 하부 시편(119)을 설치하여 마모 시험을 수행하게 된다. 이때, 왕복동 리니어 가이드(도 3 참조, 313)의 왼쪽 끝에는 왕복동 리니어 가이드 고정 자석(도 3 참조, 319)가 부착되어 있고, 왕복동 하부 시편 고정 지그(도 3 참조, 311)에도 대응되는 위치에 왕복동 리니어 가이드 고정 자석(도 3 참조, 319)이 구비되어 있어 연결 링크(301)가 빠진 상태에서 왕복동 하부 시편 고정 지그(도 3 참조, 311)를 왼쪽으로 밀면 두개의 자석이 서로 붙어 고정되게 된다.
상부 시편(117)은 상부 시편 고정 지그(115)를 통해 2축 하중 센서(113)에 부착되어 있으며, 2축 하중 센서(113)에서 수직 방향 하중을 측정하여 상부 시편(117)과 하부 시편 (119, 139, 201)간에 발생하는 수직 하중을 제어한다. 2축 하중 센서(113)에서 측정되는 수평 방향 하중을 이용하여 상부 시편(117)과 하부 시편(119, 139, 201) 사이에 발생하는 마찰력을 측정하고 이렇게 측정된 두 방향의 하중 값을 이용하여 마찰 계수를 측정한다.
상부 시편(117)이 부착된 2축 하중 센서(113)는 수직 및 수평 방향으로 이동될 수 있도록 각각 상하 리니어 가이드(107) 및 좌우 리니어 가이드(111)에 부착되어 상하 리니어 모터(103)를 이용하여 두 시편 간에 수직 방향 하중을 일정하게 유지한다. 이때 2축 하중 센서(113)에서 측정되는 측정값은 수직 방향 하중 제어를 위한 피드백 신호로 사용된다. 수평 방향 위치를 조절하는 좌우 리니어 모터(109)는 좌우 리니어 가이드(111)를 움직여 각각의 마모 시험에 따른 상부 시편의 위치를 조절한다.
따라서 본 발명에 의한 3 모듈 일체형 마모 시험기는 초기 생산시 결정된 조립 공차를 시험의 종류에 상관없이 계속 유지할 수 있으므로, 측정 데이터의 반복도를 높일 수 있고, 시험자가 시험 종류를 바꾸어 시험할 때 조립의 숙련도가 요구되지 않으며, 장비 설정 시간이 요구되지 않아 신속한 시험을 할 수 있게 한다.
도 2a와 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 도 2a는 핀온디스크 마모 시험의 개념도이며, 도 2b는 왕복동 마모 시험의 개념도이며, 도 2c는 블럭온링 마모 시험의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 왕복동 시험 시에는 연결 링크(도 3 참조, 301)의 왼쪽 연결 링크 제 1 삽입부(303)에 왕복동 제 1 연결부(도 1 참조, 153)를 삽입하고, 연결 링크(도 3 참조, 301)의 오른쪽 연결 링크 제 2 삽입부(305)에 왕복동 제 2 연결부(307)를 삽입하고, 왕복동 하부 시편 고정 지그(311) 위에 왕복동 하부 시편(201)을 위치시키고, 왕복동 마모 시험을 수행한다.
도 4를 참조하면, 왕복동 마모 시험을 위해서는 하부 시편 구동 모터(127)의 구동에 의해 하부 시편 구동 모터 구동축 커플러(131)에 의해 연장된 하부 시편 구동 모터 연장축(133)이 회전하게 되고, 하부 시편 구동 모터 연장축(133)으로 부터 동력을 전달받은 베벨 세로 기어(135)가 베벨 가로 기어(155)를 회전시키고, 베벨 가로 기어(155)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 구동 드라이버(125)가 회전하게 되고, 핀온디스크 구동 드라이버(125)의 회전에 의해 핀온디스크 구동 드라이버(125)와 왕복동 구동 벨트(123)으로 묶여 있는 왕복동 구동 드라이버(149)가 회전하게 된다. 왕복동 구동 드라이버(149)가 회전을 하게 되면 왕복동 변환부(151)가 회전하게 되고, 왕복동 변환부(151)의 회전 운동은 왕복동 변환부(151)의 일측에 편심되고 왕복동 변환부(151)의 상방으로 돌출되게 취부된 왕복동 제 1 연결부(153)에 연결 링크(301)의 연결 링크 제 1 삽입부(303)를 끼워 연결되고, 연결 링크(301)의 연결 링크 제 2 삽입부(305)는 왕복동 제 2 연결부(307)에 끼워 연결되는 연결 링크(301)에 의해 왕복 운동으로 변환된다.
연결 링크(301)의 왕복 운동은 왕복동 구동부(309)를 밀거나 당겨 왕복 운동을 하게 하고, 왕복동 구동부(308)는 평행한 두 개의 가이드로 이루어진 왕복동 리니어 가이드(313)의 위에 형성된 왕복동 리니어 가이드 레일(315) 위에 설치된 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)을 밀거나 당기게 되고, 왕복동 하부 시편 고정 지그(311) 위에 설치된 왕복동 하부 시편(201)을 밀거나 당겨 왕복 운동이 일어나게 하여 왕복동 마모 시험을 할 수 있게 한다.
핀온디스크 마모 시험 또는 블럭온링 마모 시험 시에는 왕복동 하부 시편의 운동이 필요가 없으므로, 연결 링크(301)를 분리한 후, 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 왼쪽편 끝까지 손으로 밀어주면, 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)의 왼쪽 끝 좌우측에 부착된 왕복동 하부 시편 고정 지그 고정 자석(321)과 왕복동 리니어 가이드(313)의 왼쪽 끝에 부착된 왕복동 리니어 가이드 고정 자석(319) 간에 작용하는 인력으로 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)가 고정되게 된다. 반대로 왕복동 마모 시험을 진행할 경우에는 손으로 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 오른쪽으로 당겨서 두 자석이 떨어지도록 한 후, 연결 링크(301)를 끼워 조립을 한 후, 왕복동 마모 시험을 진행한다.
101 : 본체 프레임, 103 : 상하 리니어 모터,
105 : 상하 리니어 모터 고정부, 107 : 상하 리니어 가이드,
109 : 좌우 리니어 모터, 111 : 좌우 리니어 가이드,
113 : 2축 하중 센서, 115 : 상부 시편 고정 지그,
117 : 상부 시편, 119 : 핀온디스크 하부 시편,
121 : 핀온디스크 하부 시편 고정 지그,
123 : 왕복동 구동 벨트, 125 : 핀온디스크 구동 드라이버,
127 : 하부 시편 구동 모터, 129 : 하부 시편 구동 모터 구동축,
131 : 하부 시편 구동 모터 구동축 커플러,
133 : 하부 시편 구동 모터 연장축, 135 : 베벨 세로 기어,
137 : 블럭온링 구동축, 139 : 블럭온링 하부 시편,
141 : 구동기 전면 프레임, 143 : 구동기 하부 프레임,
145 : 구동기 후면 프레임, 147 : 구동기 상부 프레임,
149 : 왕복동 구동 드라이버, 151 : 왕복동 변환부,
153 : 왕복동 제 1 연결부, 155 : 베벨 가로 기어
201 : 왕복동 하부 시편, 301 : 연결 링크,
303 : 연결 링크 제 1 삽입부, 305 : 연결 링크 제 2 삽입부,
307 : 왕복동 제 2 연결부, 309 : 왕복동 구동부,
311 : 왕복동 하부 시편 고정 지그, 313 : 왕복동 리니어 가이드,
315 : 왕복동 리니어 가이드 레일,
317 : 왕복동 리니어 가이드 자석 고정부,
319 : 왕복동 리니어 가이드 고정 자석,
321 : 왕복동 리니어 프레이트 고정 자석,
503 : 왕복동 구동부 고정 나사
105 : 상하 리니어 모터 고정부, 107 : 상하 리니어 가이드,
109 : 좌우 리니어 모터, 111 : 좌우 리니어 가이드,
113 : 2축 하중 센서, 115 : 상부 시편 고정 지그,
117 : 상부 시편, 119 : 핀온디스크 하부 시편,
121 : 핀온디스크 하부 시편 고정 지그,
123 : 왕복동 구동 벨트, 125 : 핀온디스크 구동 드라이버,
127 : 하부 시편 구동 모터, 129 : 하부 시편 구동 모터 구동축,
131 : 하부 시편 구동 모터 구동축 커플러,
133 : 하부 시편 구동 모터 연장축, 135 : 베벨 세로 기어,
137 : 블럭온링 구동축, 139 : 블럭온링 하부 시편,
141 : 구동기 전면 프레임, 143 : 구동기 하부 프레임,
145 : 구동기 후면 프레임, 147 : 구동기 상부 프레임,
149 : 왕복동 구동 드라이버, 151 : 왕복동 변환부,
153 : 왕복동 제 1 연결부, 155 : 베벨 가로 기어
201 : 왕복동 하부 시편, 301 : 연결 링크,
303 : 연결 링크 제 1 삽입부, 305 : 연결 링크 제 2 삽입부,
307 : 왕복동 제 2 연결부, 309 : 왕복동 구동부,
311 : 왕복동 하부 시편 고정 지그, 313 : 왕복동 리니어 가이드,
315 : 왕복동 리니어 가이드 레일,
317 : 왕복동 리니어 가이드 자석 고정부,
319 : 왕복동 리니어 가이드 고정 자석,
321 : 왕복동 리니어 프레이트 고정 자석,
503 : 왕복동 구동부 고정 나사
Claims (3)
- 마모 및 마찰 시험을 하는 마모 시험기에 있어서,
상하로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 상하 리니어 모터(103)와;
상기 상하 리니어 모터(103)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 상하 리니어 가이드(107)를 따라서 상하로 이동하게 하는 상하 리니어 가이드(107)와;
좌우로 상부 시편(117)의 위치를 이동시키도록 구동하는 좌우 리니어 모터(109)와;
상기 좌우 리니어 모터(109)의 회전에 의해 상부 시편(117)이 좌우 리니어 가이드(111)를 따라서 좌우로 이동하게 하는 좌우 리니어 가이드(111)와;
상부 시편(117)에 가해지는 상하 방향 하중과 좌우 방향 힘을 측정하는 2축 하중 센서(113)와;
상기 2축 하중 센서(113)에 상부 시편(117)을 고정하는 상부 시편 고정 지그(115)와;
하부 시편이 회전하도록 하부 시편을 구동하는 하부 시편 구동 모터(127)와;
상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)을 연장하는 하부 시편 구동 모터 연장축(133)과;
상기 하부 시편 구동 모터(127)의 하부 시편 구동 모터 구동축(129)과 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)을 연결하는 하부 시편 구동 모터 구동축 커플러(131)와;
상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 회전 운동을 하는 베벨 세로 기어(135)와;
상기 베벨 세로 기어(135)와 맞물려 상기 베벨 세로 기어(135)의 수평 회전을 수직 회전으로 변환하는 베벨 가로 기어(155)와;
상기 베벨 가로 기어(155)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 구동드라이버(125)와;
상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 핀온디스크 하부 시편 고정 지그(121)와;
상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)에 연결되어 수직 회전 운동을 하는 블럭온링 고정 지그(137)와;
상기 핀온디스크 구동드라이버(125)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 벨트(123)와;
상기 왕복동 구동 벨트(123)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 구동 드라이버(149)와;
상기 왕복동 구동 드라이버(149)의 회전에 의해 회전하는 왕복동 변환부(151)와;
상기 왕복동 변환부(151)의 상부 일측에 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하도록 편심되게 부착되고, 상방으로 돌출되게 형성되어 있는 왕복동 제 1 연결부(153)와;
직선 또는 절곡된 직선으로 이루어지고, 양측에는 통공된 연결 링크 제 1 삽입부(303) 및 연결 링크 제 2 삽입부(305)가 형성되어 있고, 상기 왕복동 변환부(151)의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하기 위하여 상기 연결 링크 제 1 삽입부(303)를 상기 왕복동 제 1 연결부(153)에 삽입하여 연결하는 연결 링크(301)와;
왕복동 마모 시험을 위하여 하부 시편을 장착하게 하는 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)와;
평행을 이루는 2 개의 직사각형 수직 평판으로 이루어지고, 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)가 왕복 운동을 하도록 가이드하는 왕복동 리니어 가이드(313)와;
상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)의 일측에 부착되고, 상기 연결 링크(301)에 형성된 연결 링크 제 2 삽입부(305)에 삽입할 수 있도록 상방으로 돌출되게 왕복동 제 2 연결부(307)가 형성되어 있어 상기 연결 링크(301)의 왕복 운동에 의해 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 밀거나 당기는 왕복동 구동부(309);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3 모듈 일체형 마모 시험기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 하부 시편 구동 모터 연장축(133)이 고정되는 구동부 전면 프레임(141);과 상기 왕복동 구동 드라이버(149)와 핀온디스크 구동드라이버(125)가 고정되는 구동부 상부 프레임(147);과 상기 하부 시편 구동 모터(127)가 고정되는 구동부 하부 프레임(143); 및 상기 구동부 전면 프레임(141)과 함께 상기 구동부 상부 프레임(147)을 지지하는 구동부 후면 프레임(145);을 포함하는 구동부 프레임;을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3 모듈 일체형 마모 시험기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)의 일 측면에는 고정 자석으로 이루어진 왕복동 하부 시편 고정 지그 고정 자석(321)과;
상기 왕복동 리니어 가이드(313)의 일 측면에는 고정 자석으로 이루어진 왕복동 리니어 가이드 고정 자석(319);이 더 구비되어 있어,
왕복동 마모 시험을 하지 않을 때에는 상기 연결 링크(301)를 왕복동 제 1 연결부(153) 및 왕복동 제 2 연결부(307)에서 제거한 상태에서, 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 왼쪽으로 밀어 상기 왕복동 리니어 가이드 고정 자석(319)과 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그 고정 자석(321)이 상호 끌어당기게 하여 상기 왕복동 하부 시편 고정 지그(311)를 고정시키는 것을 특징으로 하는 3 모듈 일체형 마모 시험기.
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