KR101301761B1 - 복원력을 갖는 충격시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해머부를 일정 높이에서 자유 낙하시키고 시편에 일회적으로 충돌시켜, 정확한 시험 데이터의 확보가 가능한 복원력을 갖는 충격시험장치에 관한 것이다.
본 발명인 복원력을 갖는 충격시험장치는, 시편 방향으로 수직 낙하하여 충격을 가하는 해머부와, 상기 해머부에 일측으로 연장되어 회전하는 링크부와, 상기 링크부에 연통하여 일체로 회전하는 몸체부와, 상기 해머부의 낙하 높이를 조절하는 높이 조절부와, 상기 몸체부와 상기 높이 조절부를 지지하는 지지부 및, 상기 지지부에 구비되며, 상기 몸체부에 탄성력을 제공하는 스프링부를 포함한다.

Description

복원력을 갖는 충격시험장치 {IMPACT MACHINE DEVICE USING RESTORING FORCE}

본 발명은 복원력을 갖는 충격시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 충격량을 시험 대상물의 동일 위치에 반복하여 가함으로써 시험자의 조작 오차를 최소화할 수 있는 복원력을 갖는 충격시험장치에 관한 것이다.

충격시험은 시험 시편의 고유진동수 또는 동적 특성을 파악하기 위한 시험으로서 일반적인 충격시험은 충격시험장치를 이용하게 된다.

이러한 충격시험은 복합재료 시편 등의 결함을 탐지하기 위한 중요한 시험 방법 중 하나로 활용된다.

일반적으로 충격시험장치를 이용한 충격시험은 해머 탭에 센서를 부착한 후 시험자가 해머를 일정한 높이까지 손으로 들어올려 자유 낙하시키면 해머가 시편에 충돌하게 되고, 이 때 해머 탭에 부착된 센서로부터 응답 신호를 획득하여 이를 분석하는 방법을 사용한다.

그런데, 이러한 종래의 충격시험장치는 시험자의 손으로 직접 임팩트 해머를 시편에 충돌시킴으로써, 정확한 시험 데이터의 획득을 위해서 수회의 시행착오를 거치게 되므로 시험 시간이 길어지는 불편함이 있었다.

또한, 시험자가 바뀌는 경우 개인적인 조작 편차 때문에 충격량이 달라져 일반화된 데이터의 확보에 어려움이 있으며, 종종 시편에 과도한 충격을 가하여 임팩트 해머가 시편에 일회적으로 충돌하지 못하고 짧은 순간에 반복적인 충돌을 하게 됨으로써 정확한 시험 데이터를 확보하기 어려운 문제가 있었다.

이러한, 문제점을 해결하기 위해, 한국공개특허공보 제 10-2012-0032203호에서 "내화뿜칠재 충격하중 시험장치"가 개시되었으나, 임패트 해머가 시편에 짧은 순간에 반복적으로 충격을 가하는 문제점을 해결하지 못했다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 해머를 일정한 높이에서 낙하시켜 시편에 동일한 크기의 충격을 가하는 복원력을 갖는 충격시험장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 해머가 시편에 일회적으로 충돌하지 못하고, 짧은 시간동안 반복적으로 충돌하여 부정확한 시험 데이터가 발생하는 것을 방지하기 위한 복원력을 갖는 충격시험장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 시편 방향으로 수직 낙하하여 충격을 가하는 해머부와, 상기 해머부에 일측으로 연장되어 회전하는 링크부와, 상기 링크부에 연통하여 일체로 회전하는 몸체부와, 상기 해머부의 낙하 높이를 조절하는 높이 조절부와, 상기 몸체부와 상기 높이 조절부를 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 구비되며 상기 몸체부에 탄성력을 제공하는 스프링부를 포함하는 복원력을 갖는 충격시험장치를 제공한다.

또한, 상기 높이 조절부는 상기 몸체부의 일측면에 연결되고, 회전하여 상기 해머부의 낙하 높이를 조절하는 래치와, 상기 래치에 치합되며, 상기 지지부에 회동가능하게 설치되는 스토퍼를 포함할 수 있다.

이때, 상기 스프링부는 상기 지지부 하부에 기설정된 간격으로 복수가 설치될 수 있다.

이상의 구성에 의한 본 발명에 따르면, 해머를 일정한 높이에서 자유 낙하시켜 조작 편차 때문에 충격량이 달라지는 것을 방지하고, 종래 직접 손으로 해머를 자유 낙하시키는 것에 비해 시험시간을 단축시키는 효과가 있다.

또한, 충격 시험 중 해머를 시편에 일회적으로 충돌시켜, 센서에 이중 신호가 발생하는 것을 방지하여 정확한 시험 데이터의 확보가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 복원력을 갖는 충격시험장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복원력을 갖는 충격시험장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복원력을 갖는 충격시험장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복원력을 갖는 충격시험장치의 분해 사시도이다.
도 5, 도 6은 본 발명에 따른 복원력을 갖는 충격시험장치의 작동 상태를 나타낸 개략도이다.
도 7 은 종래의 시험자가 직접 손으로 해머를 자유낙하시킨 경우 센서에 의해 감지된 이중 신호를 분석한 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 충격시험장치를 사용하여 해머부를 자유낙하시킨 경우 센서에 의해 감지된 일회적 신호를 분석한 그래프이다.

이하, 본 발명과 관련된 복원력을 갖는 충격시험장치를 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서 이음체는 볼트와 너트, 리벳 등과 같이 다수의 물체를 체결하여 고정하는 수단이 포함되는 것으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 충격시험장치의 개략도이다.

본 발명에 따른 복원력을 갖는 충격시험장치는 해머부(100), 링크부(200), 몸체부(300), 높이 조절부(400), 지지부(500) 및 스프링부(600)를 포함한다.

해머부(100)는 시편 방향으로 낙하하여 시편에 충격을 가한다.

해머부(100) 내부에는 센서(미도시)가 구비되며, 센서(미도시)는 해머부(100)와 시편의 충돌에 의해 발생하는 충격을 크기를 감지한다.

이때, 센서는 압력 센서, 가속도 센서일 수 있다.

센서에는 전선(미도시)이 연결될 수 있으며, 전선은 후술할 링크부(200) 내부를 통과하여 측정 데이터 처리장치(미도시)로 신호를 전달한다.

링크부(200)는 해머부(100)에서 일측으로 연장되어 형성된다.

링크부(200)는 후술할 몸체부(300)에 연결되며, 링크부(200)가 회전함에 따라 해머부(100)도 함께 회전한다.

몸체부(300)는 링크부(200)에 연통하여 일체로 회전한다.

즉, 몸체부(300)가 회전함(200)에 따라 몸체부(300)와 일체로 연결된 링크부(200) 및 해머부(100)가 회전하는 것이다.

링크부(200)는 단부가 몸체부(300)를 관통하도록 설치된다.

도면에서 몸체부(300)는 단면이 장방형이나 이에 한정되는 것은 아니고, 링크부(200)를 관통시킬 수 있는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

높이 조절부(400)는 해머부(100)의 낙하 높이를 조절한다.

높이 조절부(400)는 래치 플레이트(430) 및 스토퍼(410)를 포함한다.

래치 플레이트(430)는 상기 몸체부(300)에 연결되고, 회전하여 상기 해머부(100)의 낙하 높이를 조절한다.,

래치 플레이트(430)는 원형의 플레이트 외주면을 따라 수개의 톱니(431)가 구비되는 것으로 형성된다.

톱니(431)는

와 같은 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

래치 플레이트(430)는 후술할 지지부(500)의 옆면의 외측에 위치한다.

구체적으로, 몸체부(300)의 일측면에서 연장되는 연결부(350)가 지지부(500)의 옆면을 관통하도록 설치되고, 연결부(350)가 래치 플레이트(430)에 연결되는 것으로, 래치 플레이트(430)가 지지부(500)의 옆면의 외측에 위치하는 것이다.

이로써, 래치 플레이트(430)가 회전하고, 이와 체결된 연결부(350)가 회전하고, 연결부(350)와 일체인 몸체부(300)가 회전하고, 몸체부(300)와 연통되는 링크부(200)가 회전하여, 결과적으로 해머부(100)의 자유 낙하 높이를 조절하는 것이다.

스토퍼(410)는 톱니(431)와 치합되며, 지지부(500)에 회동가능하게 설치된다.

스토퍼(410)는 폴(pawl)일 수 있으며, 스토퍼(410)는 래치된 위치와 래치되지 않은 위치 사이에서 피벗 운동하도록 설치된다.

구체적으로, 지지부에(500)에 회동축이 설치되며, 회동축이 스토퍼(410)에 형성된 관통공에 끼워져 회전한다.

스토퍼(410)가 래치 플레이트(430)에 형성된 톱니(431)에 래치된 경우 해머부(100)가 아래로 낙하하는 방향으로 회전하는 것은 허용하지 않고, 해머부(100)가 위로 들려지는 방향으로 회전하는 것은 허용하도록 한다.

따라서, 시험자가 해머부(100)를 원하는 위치까지 들어올린 후 해머부(100)를 놓으면, 상기와 같은 래치구조에 의해 해머부(100)가 반대 방향으로의 회전하지 못하므로 해머부(100)가 시험자가 해머부(100)를 놓은 위치에서 멈추게 된다.

이로써, 해머부(100)를 일정한 높이에서 자유 낙하시킬 수 있게 되어 조작 편차 때문에 충격량이 달라지는 것을 방지한다.

스토퍼(410)가 래치 플레이트(430)에 형성된 톱니(431)에 래치되지 않은 경우 래치 플레이트(430)가 회전하여 해머부(100)가 자유 낙하한다.

스토퍼(410) 일측에는 인장 스프링(450)이 설치되며, 인장 스프링(450)의 타측은 이음체에 의해 지지부 일측에 설치된다.

인장 스프링(450)은 스토퍼(410)를 탄성 지지하여 스토퍼(410)가 래치 플레이트(430)에 래치되도록한다.

지지부(500)는 몸체부(300)와 높이 조절부(400)를 지지한다.

몸체부(300)에서 연장된 연결부(350)가 지지부(500)에 형성된 관통홀을 관통하여 지지되며, 이때, 연결부(350) 외주면과 대면하는 관통홀 내면에 베어링(미도시)이 설치될 수 있다.

스프링부(600)는 지지부(500)에 구비되며, 몸체부(300)에 반발력을 제공한다.

스프링부(600)는 몸체부(300) 방향으로 지지부(500) 후면에 이음체(P)에 의해 설치된다.

구체적으로, 스프링부(600)는 해머부(100)가 시편에 충돌할 때, 몸체부(300)의 최종 위치에 대응하는 지지부(500) 후면의 지점에 설치된다.

이때, 스프링부(600)는 몸체부(300)를 관통한 링크부(200)의 움직임을 방해하지 않는 간격으로 지지부(500) 하부에 복수가 설치될 수 있다.

스프링부(600)는 몸체부(300)에 반발 탄성력을 제공하여, 해머부(100)가 짧은 시간에 반복적으로 시편에 충돌하는 것을 방지하며, 스프링부(600)가 복수가 설치되는 경우 반발 탄성력이 증가한다.

구체적으로 살펴보면, 최초 시험시 해머부(100)가 일정 높이에 위치하며 스토퍼(410)가 래치 플레이트(430)에 래치된다. 이때, 몸체부(300)는 지면을 기준으로 기울어지게 위치하고, 몸체부(300)가 스프링부(600)에 접촉하지 않는다.(도 5 참조)

이 후, 스토퍼(410)가 작동되어 래치 상태가 해제되면 해머부(100)가 자유 낙하하며 몸체부(300)가 회전하고, 회전한 몸체부(300)는 지지부(500)에 설치된 스프링부(600)를 압축한다.(도 6 참조)

압축된 스프링부(600)는 복원력이 작용하여 몸체부(300)에 탄성력을 제공하고, 몸체부(300)는 탄성력에 의해 반발하여 해머부(100) 자유 낙하 방향 반대 방향으로 회전하여, 결국 해머부(100)가 시편에 일회만 충돌하도록 한다.

도 7은 종래에 시험자가 직접 손으로 해머를 자유낙하시킨 경우 센서에 의해 감지된 이중 신호를 분석한 그래프로, 이를 참고하면, 해머가 시편에 과도한 충격을 가하여 1차 충돌(0.1sec) 후 짧은 시간 내 2차 충돌(0.2sec)에 의한 노이즈가 발생한다.

도 8은 본 발명에 따른 충격시험장치를 사용하여 해머부(100)를 자유낙하시킨 경우 센서에 의해 감지된 일회적 신호를 분석한 그래프로, 이를 참고하면, 1차 충돌(0.1sec) 후 2차 충돌이 없어 정확한 시험 데이터의 확보가 가능하다.

이상으로, 본 발명에 따른 복원력을 갖는 충격시험장치의 바람직한 실시예에 관하여 살펴보았다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고, 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형된 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 해머부 200 : 링크부 300 : 몸체부
350 : 연결부 400 : 높이 조절부 500 : 지지부
600 : 스프링부 430 : 래치 플레이트 431 : 톱니
410 : 스토퍼 450 : 인장 스프링 500 : 지지부
P : 이음체

Claims (3)

1. 시편 방향으로 낙하하여 충격을 가하는 해머부;
   상기 해머부에 일측으로 연장되어 회전하는 링크부;
   상기 링크부에 연통하여 일체로 회전하는 몸체부;
   상기 해머부의 낙하 높이를 조절하는 높이 조절부;
   상기 몸체부와 상기 높이 조절부를 지지하는 지지부; 및
   상기 지지부에 구비되며, 상기 몸체부에 탄성력을 제공하는 스프링부를 포함하고,
   상기 높이 조절부는,
   상기 몸체부에 연결되고, 회전하여 상기 해머부의 낙하 높이를 조절하는 래치 플레이트; 및
   상기 래치와 치합되며, 상기 지지부에 회동가능하게 설치되는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 복원력을 갖는 충격시험장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스프링부는 상기 지지부 하부에 기설정된 간격으로 복수가 설치되는 것을 특징으로 하는 복원력을 갖는 충격시험장치.

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