KR101202843B1 - 대용량 정적 압괴 시험기 - Google Patents

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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 대용량의 시험체를 시험하기 위한 대용량 정적 압괴 시험기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립 및 해체를 용이하게 함으로써 이동설치를 가능하게 하며, 가압부재의 유격을 조절함으로써 정확한 시험을 가능하게 하는 대용량 정적 압괴 시험기에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 몸체, 엑츄에이터, 가압부재를 포함하여 이루어지는 대용량 정적 압괴 시험기에 있어서, 상기 몸체는 하부를 형성하는 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 일단부 상측에 설치되는 수직 프레임과, 상기 수직 프레임에 일단부가 연결되는 상부 프레임과, 상기 몸체의 길이방향 양측부에 구비되는 가로 프레임과, 상기 가로 프레임을 연결하는 측부 보조프레임과, 상기 상부 프레임과 가로 프레임을 연결 결합하는 상부 보조프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

대용량 정적 압괴 시험기{high-capacity static press}
본 발명은 대용량의 시험체를 시험하기 위한 대용량 정적 압괴 시험기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립 및 해체를 용이하게 함으로써 이동설치를 가능하게 하며, 가압부재의 유격을 조절함으로써 정확한 시험을 가능하게 하는 대용량 정적 압괴 시험기에 관한 것이다.
철도의 역사만큼이나 철도에 관련한 많은 사고들이 있었고, 이는 아이러니하게도 철도차량의 발전에 큰 역할을 하였다. 그리고, 오늘날에도 열차사고로 인하여 많은 인명피해가 발생하고 있고, 일측에서는 이를 줄이고자 활발한 연구를 진행하고 있는 중이다.
다양한 열차사고 중에서 인명피해가 가장 큰 것은 충돌사고로, 충돌시에 충돌에너지를 얼마나 잘 흡수할 수 있느냐에 따라 인명피해가 달라지게 된다.
일반적으로 충돌 시에 열차가 충돌에너지를 흡수하는 영역은 두 가지로 분류할 수 있는데, 고 에너지 흡수영역과 저 에너지 흡수영역이다. 고 에너지 흡수영역은 차량의 전두부가 해당되고, 저 에너지 흡수영역은 차량간의 끝단 구조들이 이에 해당된다.
그리고, 전술한 차량의 에너지 흡수영역에 사용되는 부품의 에너지흡수정도를 측정하기 위하여 압괴 시험기가 사용되고 있는데, 이러한 압괴 시험기는 시험편의 용량에 따라 다양한 크기로 제작되게 된다.
그 일예로, 도 1에 도시된 바와 같은 등록특허 제10-0397841호에 기재된 기술이 있는데, 그 구성은 사각평판의 베이스(10)와 상기 베이스(10)의 일면에 설치되어 구동력을 발생시키는 선형 스텝모터(20)와 상기 선형 스텝모터(20)의 상단에 설치되어 수평방향으로 왕복 이동되는 지지대(30)와 상기 지지대(30)의 일측에 결합되어 상단에 설치된 버니어 캘리퍼(42)의 조절로 상하 이동되는 수직 이동부(40)와 상기 수직이동부(40)의 측면에 결합된 진전그립(52)은 시편(54)의 일단을 끼움 고정하고, 타단의 상기 시편(54)은 연결그립(56)에 의해 끼움 고정되는 그립부(50)와 상기 연결그립(56)의 타단에 결합되고 길이방향으로 소정각도의 경사 및 일단 중앙에 중공이 형성된 외주연에 다수의 스트레인 게이지가 부착되어, 균열 선단에서 x,y,z축의 각 방향에 작용하는 힘을 측정하는 로드셀(60)과 상기 베이스(10)의 일면에 설치되어 상기 로드셀(60)의 일단이 밀착 고정되도록 지지하는 로드셀 고정부(70)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그런데, 등록특허 제10-0397841호에 기재된 기술은 비교적 소용량의 시험기로서 철도차량에 사용되는 대용량의 시험체를 시험하기 위해서는 부적합한 문제점이 있다.
그리고, 일반적인 대용량의 압괴 시험기의 경우에는 대용량의 시험체를 시험하기 위하여 그 몸체가 대형으로 형성되기 때문에 한번 설치되면 이동설치가 용이하지 않은 문제점이 있고, 시험체를 가압하기 위한 가압부재의 유격 조절이 용이하지 않아 로드셀에 작용하는 정확한 힘을 측정하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대용량으로 형성되더라도 각각의 프레임에 키를 삽입하기 위한 키홈을 형성하여 조립과 해체를 용이하게 함으로써, 이동설치가 가능한 대용량 정적 압괴 시험기를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 가로 프레임에 가이드레일을 형성하고, 가압부재의 양측에 가이드홈을 형성하여, 상기 가이드홈에 보강부재를 구비함으로써 가압부재의 유격을 조절할 수 있게 되어 보다 정확한 시험을 가능하게 하는 대용량 정적 압괴 시험기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 베이스 프레임의 상면에 가이드레일을 형성하고, 가압부재의 하면에 가이드홈이 형성된 가이드부재를 설치함으로써 가압부재의 이동을 보다 안정적으로 할 수 있는 대용량 정적 압괴 시험기를 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;
몸체, 엑츄에이터, 가압부재를 포함하여 이루어지는 대용량 정적 압괴 시험기에 있어서, 상기 몸체는 하부를 형성하는 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 일단부 상측에 설치되는 수직 프레임과, 상기 수직 프레임에 일단부가 연결되는 상부 프레임과, 상기 몸체의 길이방향 양측부에 구비되는 가로 프레임과, 상기 가로 프레임을 연결하는 측부 보조프레임과, 상기 상부 프레임과 가로 프레임을 연결 결합하는 상부 보조프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 수직 프레임에는 엑츄에이터가 설치되고, 상기 엑츄에이터의 로드에는 가압부재가 설치되며, 상기 엑츄에이터와 가압부재의 사이에는 로드셀이 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 베이스 프레임은 제1 베이스 프레임, 제2 베이스 프레임, 제3 베이스 프레임으로 이루어지되, 상기 제1 베이스 프레임, 제2 베이스 프레임, 제3 베이스 프레임이 접하는 면에는 각각 키홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수직 프레임은 하면에 키홈이 형성되고, 상기 제1 베이스 프레임의 상면에는 키홈이 형성되어, 상기 수직프레임과 제1 베이스 프레임은 키에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 베이스 프레임의 상면에는 제1 가이드레일이 설치되는 가이드레일 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 가로 프레임은 상기 수직 프레임에 일단부가 연결되는 제1 가로 프레임과, 상기 베이스 프레임의 일측 단부 상면에 설치되는 제2 가로 프레임으로 이루어지되, 상기 제1,2 가로 프레임의 내측면에는 제2 가이드레일이 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 가압부재의 양측면의 상,하부에는 제2가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2가이드홈에는 보강부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 가압부재의 하면 양측부에는 제1가이드홈이 형성된 가이드부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 대용량으로 형성되더라도 각각의 프레임에 키를 삽입하기 위한 키홈을 형성하여 조립과 해체를 용이하게 함으로써, 이동설치가 가능한 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 가로 프레임에 가이드레일을 형성하고, 가압부재의 양측에 가이드홈을 형성하여, 상기 가이드홈에 보강부재를 구비함으로써 가압부재의 유격을 조절할 수 있게 되어 보다 정확한 시험을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 베이스 프레임의 상면에 가이드레일을 형성하고, 가압부재의 하면에 가이드홈이 형성된 가이드부재를 설치함으로써 가압부재의 이동을 보다 안정적으로 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 압괴 시험기의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 베이스 프레임 조립도이다.
도 5는 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 블럭도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 베이스 프레임 조립도이고, 도 5는 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 대용량 정적 압괴 시험기의 블럭도이다.
본 발명은 대용량 정적 압괴 시험기에 관한 것으로 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 그 구성은 몸체(1000)와 상기 몸체(1000)에 설치되는 엑츄에이터(500)와 상기 엑츄에이터(500)에 의해 이동되는 가압부재(600)와 벽면에 고정설치되는 고정플레이트(700)로 구성된다.
여기서, 상기 몸체(1000)는 다수의 프레임으로 이루어지는데, 각각의 프레임을 조립하여 형성됨으로써, 철도차량에 적용되는 시험체를 시험하기 위하여 본 발명의 압괴 시험기는 대용량으로 형성되지만 각각의 프레임이 조립과 해체가 용이하여 이동설치가 가능하게 된다.
한편, 상기 고정플레이트(700)는 몸체(1000)에서 일정거리 이격된 벽면에 고정설치 되어 시험체를 고정함으로써, 가압부재(600)가 엑츄에이터(500)에 의해 이동하여 시험체를 가압할 때 시험체가 흔들리는 것을 방지하게 된다.
그리고, 상기 몸체(1000)는 크게 하부를 형성하는 베이스 프레임(100)과 상기 베이스 프레임(100)의 일측에 수직으로 설치되는 수직 프레임(200)과 상기 수직 프레임(200)에 일단부가 연결 설치되는 상부 프레임(400)과 상기 몸체(1000)의 길이방향 양측부에 구비되는 가로 프레임(300)으로 구성되고, 상기 가로 프레임(300)을 연결지지하는 측부 보조프레임(350)과 상기 상부 프레임(400)과 가로 프레임(300)을 연결 결합하는 상부 보조프레임(450)이 구비된다.
여기서, 상기 베이스 프레임(100)은 3부분으로 이루어지는데, 전단부를 형성하는 제1 베이스 프레임(110), 후단부를 형성하는 제3 베이스 프레임(130), 상기 제1 베이스 프레임(110)과 제3 베이스 프레임(130)의 사이에 형성되는 제2 베이스 프레임(120)으로 이루어진다.
이때, 상기 제1 베이스 프레임(110)은 상기 제2 베이스 프레임(120)과 접하는 일측면에 키홈(112)이 형성되고, 상기 제2 베이스 프레임(120)은 상기 제1 베이스 프레임(110)과 접하는 일측면에 키홈(122)이 형성되어, 상기 키홈(112,122)에 키(831)를 삽입함으로써 대형으로 형성되더라도 키(831)에 의해 용이하게 위치를 잡아주게 되어 제1,2 베이스 프레임(110,120)을 용이하게 조립할 수 있게 된다.
또한, 상기 제2 베이스 프레임(120)은 상기 제3 베이스 프레임(130)과 접하는 일측면에 키홈(124)이 형성되고, 상기 제3 베이스 프레임(130)은 제2 베이스 프레임(120)과 접하는 일측면에 키홈(132)이 형성되어 상기 키홈(124,132)에 키(832)를 삽입함으로써 용이하게 조립하게 된다.
이때, 상기 제1 베이스 프레임(110)과 제2 베이스 프레임(120), 제2 베이스 프레임(120)과 제3 베이스 프레임(130)은 각각 키(831,832)에 의해 위치를 잡아준 후 볼트(미도시)에 의해 결합 고정되게 된다.
그리고, 상기 수직 프레임(200)은 베이스 프레임(100)의 일측 단부에 형성되는 제1 베이스 프레임(110)의 상면에 설치되는데, 상기 제1 베이스 프레임(110)은 상면에 키홈(114)이 형성되고, 상기 수직 프레임(200)은 상기 제1 베이스 프레임(110)과 접하는 하면에 키홈(210)이 형성되어, 상기 키홈(114,210)에 키(830)를 삽입하여 위치를 잡아준 후, 볼트(미도시)를 사용하여 용이하게 조립하게 된다.
여기서, 상기 수직 프레임(200)의 일측 면에는 엑츄에이터(500)가 설치되고, 상기 엑츄에이터(500)의 로드(510)에는 가압부재(600)가 설치된다.
이때, 상기 가압부재(600)와 엑츄에이터(500)의 사이에는 로드셀(550)이 구비되어 엑츄에이터(500)의 작용에 의해 가압부재(600)가 시험체를 가압할 때 발생하는 작용력의 변화를 측정하게 된다.
즉, 상기 가압부재(600)는 엑츄에이터(500)에 의해 이동하게 되는데, 시험체는 벽면에 설치된 고정플레이트(700)에 고정설치되어 상기 가압부재(600)에 의해 시험체가 가압될 때, 가압부재(600)와 엑츄에이터(500) 사이에 구비된 로드셀(550)에서 시험체에 작용하는 힘의 변화를 측정하게 된다.
그리고, 상기 로드셀(550)에서 측정된 데이터는 데이터 수집부(810)로 전송되어 저장하게 되고, 상기 엑츄에이터(500)는 별도로 구비된 엑츄에이터 제어부(820)에 의해 가압부재(600)를 이동시키는 속도 및 시험체를 가압하는 가압력 등을 제어하게 된다.
한편, 상기 엑츄에이터(500)는 다양하게 형성될 수 있는데, 본 발명에서는 제어가 용이한 공압이나 유압을 사용하는 엑츄에이터(500)를 사용하게 된다.
그리고, 상기 몸체(1000)의 상부에는 상부 프레임(400)이 형성되는데, 상기 상부 프레임(400)의 일단부는 상기 수직 프레임(200)의 일측면 상단에 연결설치된다.
한편, 상기 가로 프레임(300)은 몸체(1000)의 상부 양측부에 길이방향으로 형성되는데, 상기 수직 프레임(200)의 일측면 양측에 일단부가 연결되는 제1 가로 프레임(310)과 상기 베이스 프레임(100)의 일측 단부 상면, 즉, 제3 베이스 프레임(130)의 상면 양측에 형성된 안착부(136)에 설치되는 제2 가로 프레임(320)으로 이루어진다.
이때, 상기 제1,2 가로 프레임(310,320)은 내측면, 즉, 양측 가압부재(600)와 접촉하는 부분에 제2 가이드레일(330)이 형성되는데, 상기 제2 가이드레일(330)은 상기 가압부재(600)의 양측 면의 상하부에 형성되는 제2가이드홈(620)에 삽입되게 된다.
그래서, 상기 가압부재(600)가 엑츄에이터(500)에 의해 전후로 이동할 때, 가압부재(600)가 흔들리지 않고 안정적으로 이동하게 되고, 시험체를 가압할 때에도 가압부재(600)가 흔들리지 않도록 함으로써 로드셀(550)에서 정확한 데이터를 측정할 수 있게 된다.
또한, 상기 제2가이드홈(620)에는 보강부재(625)가 구비되는데, 상기 보강부재(625)는 마찰계수가 낮은 재질로 이루어져 가압부재(600)가 제2 가이드레일(330)을 따라 이동할 때 저항이 작게 작용하도록하여 이동하게 하며, 상기 보강부재(625)를 설치할 때 가로 프레임(300)과의 유격에 맞게 보강부재(625)의 두께를 조절함으로써 가압부재(600)가 엑츄에이터(500)에 의해 이동할 때 흔들리는 것을 방지하게 된다.
그리고, 상기 제1 가로 프레임(310)과 제2 가로 프레임(320) 사이에는 측부 보조프레임(350)이 설치되어 제1 가로 프레임(310)과 제2 가로 프레임(320)을 안정적으로 고정 지지하게 된다.
또한, 상기 제1 가로 프레임(310)과 상부 프레임(400) 사이에는 상부 보조프레임(450)이 설치되어 상부 프레임(400)을 가로 프레임(300)의 상부에 안정적으로 고정 지지하게 된다.
한편, 상기 베이스 프레임(100)의 단부에 설치되는 제3 베이스 프레임(130)의 상면에는 가이드레일 안착홈(134)이 형성되는데, 상기 가이드레일 안착홈(134)에는 제1 가이드레일(140)이 설치된다.
여기서, 상기 가압부재(600)의 하면에는 가이드부재(610)가 형성되는데, 상기 가이드부재(610)에는 제1가이드홈(615)이 형성되어 상기 제1 가이드레일(140)이 삽입된다.
그래서, 상기 가압부재(600)가 전후로 이동할 때, 베이스 프레임(100)과의 마찰을 줄여주고, 가압부재(600)가 흔들리는 것을 방지함으로써 로드셀(550)에서 보다 정확한 측정을 가능하게 한다.
이하, 전술된 본 발명의 대용량 정적 압괴 시험기의 작동 관계를 설명하면, 몸체(1000)는 다수의 프레임으로 이루어지되, 각각의 프레임은 접하는 부분에 키홈(112,114,122,124,132,210)을 형성하여 키(830)을 삽입함으로써 조립을 용이하게 함으로써, 대용량임에도 불구하고 이동설치가 가능하게 된다.
그리고, 엑츄에이터 제어부(820)의 제어에 의하여 몸체(1000)에 설치된 엑츄에이터(500)는 로드(510)를 전후로 이동하게 되어 상기 로드(510)의 단부에 설치된 가압부재(600)가 전후로 이동하게 된다.
여기서, 상기 엑츄에이터(500)와 가압부재(600) 사이에는 로드셀(550)이 설치되어 가압부재(600)와 벽면에 고정된 고정플레이트(700) 사이에 위치하는 시험체를 가압할 때 발생하는 작용력의 변화를 측정하게 된다.
그리고, 상기 로드셀(550)에서 측정된 데이터는 데이터 수집부(810)로 전송되어 저장되게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 대용량의 시험체를 시험하기 위한 대용량 정적 압괴 시험기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립 및 해체를 용이하게 함으로써 이동설치를 가능하게 하며, 가압부재의 유격을 조절함으로써 정확한 시험을 가능하게 하는 대용량 정적 압괴 시험기에 관한 것이다.
100 : 베이스 프레임 110 : 제1 베이스 프레임
112,114,122,124,132,210 : 키홈 120 : 제2 베이스 프레임
130 : 제3 베이스 프레임 134 : 가이드레일 안착홈
140 : 제1 가이드레일 200 : 수직프레임
300 : 가로 프레임 310 : 제1 가로 프레임
320 : 제2 가로 프레임 330 : 제2 가이드레일
350 : 측부 보조프레임 400 : 상부 프레임
450 : 상부 보조프레임 500 : 엑츄에이터
510 : 로드 550 : 로드셀
600 : 가압부재 610 : 가이드부재
615 : 제1가이드홈 620 : 제2가이드홈
625 : 보강부재 700 : 고정플레이트
810 : 데이터 수집부 820 : 엑츄에이터 제어부
830,831,832 : 키 1000 : 몸체

Claims (9)

  1. 몸체, 엑츄에이터, 가압부재를 포함하여 이루어지는 대용량 정적 압괴 시험기에 있어서,
    상기 몸체는 하부를 형성하는 베이스 프레임과,
    상기 베이스 프레임의 일단부 상측에 설치되는 수직 프레임과,
    상기 수직 프레임에 일단부가 연결되는 상부 프레임과,
    상기 몸체의 길이방향 양측부에 구비되는 가로 프레임과,
    상기 가로 프레임을 연결하는 측부 보조프레임과,
    상기 상부 프레임과 가로 프레임을 연결 결합하는 상부 보조프레임으로 이루어지고,
    상기 가로 프레임은 상기 수직 프레임에 일단부가 연결되는 제1 가로 프레임과,
    상기 베이스 프레임의 일측 단부 상면에 설치되는 제2 가로 프레임으로 이루어지되,
    상기 제1,2 가로 프레임의 내측면에는 제2 가이드레일이 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량 정적 압괴 시험기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수직 프레임에는 엑츄에이터가 설치되고,
    상기 엑츄에이터의 로드에는 가압부재가 설치되며,
    상기 엑츄에이터와 가압부재의 사이에는 로드셀이 구비되는 것을 특징으로 하는 대용량 정적 압괴 시험기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은 제1 베이스 프레임, 제2 베이스 프레임, 제3 베이스 프레임으로 이루어지되,
    상기 제1 베이스 프레임, 제2 베이스 프레임, 제3 베이스 프레임이 접하는 면에는 각각 키홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 정적 압괴 시험기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수직 프레임은 하면에 키홈이 형성되고,
    상기 제1 베이스 프레임의 상면에는 키홈이 형성되어,
    상기 수직프레임과 제1 베이스 프레임은 키에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 대용량 정적 압괴 시험기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3 베이스 프레임의 상면에는 제1 가이드레일이 설치되는 가이드레일 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 정적 압괴 시험기.
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 가압부재의 양측면의 상,하부에는 제2가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 정적 압괴 시험기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2가이드홈에는 보강부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 대용량 정적 압괴 시험기.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 가압부재의 하면 양측부에는 제1가이드홈이 형성된 가이드부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량 정적 압괴 시험기.
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