KR101447964B1 - 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치 - Google Patents

용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치에 관한 것으로서, 용접 결합 또는 세레이션 결합 된 부품의 양 끝단을 상,하부척에 각각 결합하고, 설정된 토오크에 의해 하부척을 일측 방향으로 회전시키는 구동모터를 상기 하부척과 연결되게 본체의 내부에 설치 구성하여 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 결합부위 비틀림 강도 시험을 자동으로 시험할 수 있을 뿐만 아니라 상기 구동모터에 의해 부품에 가해지는 토오크를 감지하는 토오크 감지부와 그 토오크 감지부의 감지된 토오크 레벨을 그래프로 출력하는 모니터를 각각 본체에 결합 되는 모니터 케이스에 설치 구성하여 육안으로도 비틀림 시험 부품의 비틀림 강도를 확인할 수 있도록 한 것이다.

Description

용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치{Torsion strength testing device}
본 발명은 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접 결합 또는 세레이션 결합 된 부품의 양 끝단을 상,하부척에 각각 결합하고, 설정된 토오크에 의해 하부척을 일측 방향으로 회전시키는 구동모터를 상기 하부척과 연결되게 본체의 내부에 설치 구성하여 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험을 자동으로 시험할 수 있을 뿐만 아니라 상기 구동모터에 의해 부품에 가해지는 토오크를 감지하는 토오크 감지부와 그 토오크 감지부의 감지된 토오크 레벨을 그래프로 출력하는 모니터를 각각 본체에 결합 되는 모니터 케이스에 설치 구성하여 육안으로도 비틀림 시험 부품의 비틀림 강도를 확인할 수 있도록 한 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 약 2만개의 부품이 상호 조립되어 만들어지는 것으로 알려져 있으며, 이중에는 하나의 몸체를 이루는 부품이 있는가 하면 2개의 몸체가 용접결합되거나 세레이션 결합되어 만들어지는 부품이 존재하게 된다.
예를들면, 자동차의 조향장치를 이루는 조향축에는 핸들링 방향에 따라 길이가 가변되는 유니버셜 조인트가 설치되며, 이 유니버셜 조인트는 몸체부분과 헤드부분이 용접 결합되어 이루어지는 것이며, 이 외에도 다수의 중요부품들이 용접 결합되거나 세레이션 방식으로 결합되고 있다.
이와같이 2개의 몸체가 용접 또는 세레이션 결합된 부품의 경우 결합부위의 비틀림강도가 설정치를 만족해야만 하는데, 결합부위의 비틀림강도가 설정치를 만족하지 못하게되면 작은 토오크가 가해지더라도 용접 또는 세레이션 결합부위가 쉽게 비틀어지면서 제 기능을 다하지 못하게되고, 이로인해 대형 사고를 유발하게 되는 것이다.
따라서, 차량 메이저 회사의 경우 용접 결합되거나 세레이션 결합된 부품의 결합부위 비틀림 강도를 설정해놓고, 그 목표치에 도달하지 못할 경우 해당 부품을 사용하지 못하도록 규제하고 있으며, 부품 납품업체들은 해당 부품을 제작한 후 자체적으로 부품의 결합부위 비틀림 강도를 테스트하여 납품하고 있는 실정이다.
그러나 종래의 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도를 시험하는 장치의 문제점은 수 공구를 이용하여 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도를 실험해야만 하기 때문에 비틀림 강도를 시험한 데이타가 일정하지 않아 생산된 부품의 정확한 비틀림 강도를 테스트하지 못하게되는 문제점이 발생하게 되었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 구동모터의 동력을 전달받아 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 일단을 일측 방향으로 회전되는 하부척과 상기 하부척의 직 상방으로 결합 되어 부품의 다른 끝단을 고정하는 상부척을 본체의 내부에 설치한 비틀림 강도 시험장치를 개발하여 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 테스트한 결과를 바탕으로 부품을 생산할 수 있어 부품의 불량품을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 토오크 감지부에서 감지되는 부품의 인가된 토오트 레벨을 제어 장치부로 유입되고, 그 제어 장치부와 연결된 모니터를 통해 그래프 형태로 표시하여 육안으로도 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 성능을 확인할 수 있도록 한 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명은,
중간부가 용접 또는 세레이션 결합 방식으로 결합 되는 부품의 비틀림 강도를 시험하는 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치에 있어서,
비틀림 시험 부품의 일단이 결합 되고, 구동모터의 회전 동력으로 회전하는 하부척과;
하부척의 직 상방에 위치하며, 부품의 또 다른 끝단이 결합 되는 상부척과;
부품의 결합 부위에 설정된 토오크가 가해지도록 구동모터를 구동시키고, 토오크 감지부에서 감지되는 부품에 인가된 토오크 레벨을 모니터 상에 그래프 형태로 표시하는 제어 장치부와;
구동모터에 의해 부품에 가해지는 토오크를 감지하는 토오크 감지부와;
부품에 가해지는 토오크 레벨을 그래프로 출력하는 모니터;로 구성된 것을 특징으로 한다.
본원 발명에 의하면, 구동모터의 동력을 전달받아 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 일단을 일측 방향으로 회전되는 하부척과 상기 하부척의 직 상방으로 결합 되어 부품의 다른 끝단을 고정하는 상부척을 본체의 내부에 설치한 비틀림 강도 시험장치를 개발하여 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 테스트한 결과를 바탕으로 부품을 생산할 수 있어 부품의 불량품을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 토오크 감지부에서 감지되는 부품의 인가된 토오트 레벨을 제어 장치부로 유입되고, 그 제어 장치부와 연결된 모니터를 통해 그래프 형태로 표시하여 사람들이 육안으로도 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 성능을 확인할 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 용접 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치의 정면도.
도 2는 본 발명의 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치의 측면도.
도 3과 도 4는 본 발명의 구동 수단의 결합 되는 상태를 도시한 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 구동 수단의 작동 상태를 도시한 작동 상태 간략도.
도 6은 본 발명에 적용된 제어수단을 도시한 블럭도.
도 7은 본 발명의 용접 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치의 테스트한 결과가 모니터에 그래프 형태로 표시된 상태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 세레이션이 형성된 부품의 비틀림 강도를 시험 장치의 구동수단을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
상기 도면의 하면 본 발명은,
중간부가 용접 또는 세레이션 결합 방식으로 결합 되는 부품(70)의 비틀림 강도를 시험하는 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치에 있어서,
비틀림 시험 부품(70)의 일단(71)이 결합 되고, 구동모터(40)의 회전 동력으로 회전하는 하부척(43)과;
하부척(43)의 직 상방에 위치하며, 부품(70)의 또 다른 끝단(73)이 결합 되는 상부척(50)과;
부품(70)의 결합 부위에 설정된 토오크가 가해지도록 구동모터(40)를 구동시키고, 토오크 감지부(80)에서 감지되는 부품(70)에 인가된 토오크 레벨을 모니터(90) 상에 그래프 형태로 표시하는 제어 장치부(3)와;
구동모터(40)에 의해 부품(70)에 가해지는 토오크를 감지하는 토오크 감지부(80)와;
부품(70)에 가해지는 토오크 레벨을 그래프로 출력하는 모니터(90);로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비틀림 강도 시험 대상이 되는 부품(70)으로는 몸체부와 헤드부가 용접 결합되는 유니버셜 조인트 또는 봉체의 중간부가 세레이션 결합되는 유니버셜 조인트의 봉체 결합부위를 예로 들수 있으며, 실제 비틀림 강도 시험 대상이 되는 부품은 그 종류에 상관없이 부품을 이루는 2개의 몸체가 용접 결합되거나 세레이션 방식으로 결합된 모든 부품의 비틀림 강성을 시험할 수 있다.
본 발명에 도시된 도 2 에는 부품(70)으로서 유니버셜 조인트의 비틀림 강도를 시험하는 것을 예로든 것이며, 도 7에는 2개의 봉체가 세레이션 결합된 부품을 테스트하는 것을 예로한 것이다.
일반적으로 유니버셜 조인트는 파이프부분과 헤드부분이 용접 결합되는 것이고, 헤드부분 양측에는 관통홀(72)이 타공되어 있으므로 이 관통홀(72)을 이용하여 하부척에 고정시켜 테스트할 수 있도록 하부척을 구성한다.
비틀림 시험 부품(70)의 양 끝단(71)(73)이 각각 결합 되는 상,하부척(50)(43)은 도 1 과 같이 베이스판(2)이 전면에 돌출 형성된 'ㄴ'자 모양의 본체(1)의 전면에 설치 구성된다.
상기 본체(1)의 전면에 설치되는 상부척(50)은 도 2와 같이 승강수단(10)에 설치 구성되어 상기 본체(1)의 전면에 상,하로 수직 이동되도록 한다.
상기 승강수단(10)은 도 2와 같이 제어 장치부(3)의 제어 신호에 의해 정,역 회전되는 구동기어(21)가 축설 된 승강모터(20)를 본체(1)의 내부에 설치하고, 상기 구동기어(21)와 연결되는 연결기어(22)를 본체(1)의 전면 하부 중앙에 결합하여 상기 승강모터(20)가 회전되는 방향에 따라 연결기어(22)가 도면상 좌,우측 방향으로 회전되게 한다.
이때, 상기 구동기어(21)와 연결기어(22)는 벨트 내지 체인으로 연결됨을 밝히는 바이다.
상기 연결기어(22)에 승강모터(20)가 회전되는 방향에 따라 상,하로 수직 이동되는 승강부(24)가 장착된 샤프트(23)를 결합 구성하여 상기 샤프트(23)가 회전되는 방향으로 승강부(24)가 수직으로 이동되도록 한다.
이때, 본체(1)의 전면 양측에는 가이드부(28)를 설치 구성하고, 그 가이드부(28)의 내측으로 샤프트(23)에 결합 되는 승강부(24)를 결합하여 상기 샤프트(23)가 회전함에 따라 승강부(24)가 가이드부(28)로 인해 상,하로 수직 이동되는 것이다.
상기와 같이 결합 구성된 승강부(24)의 하부에는 상부척 결합부(25)를 더 결합 구성하여 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 상부 끝단(73)을 고정시키는 상부척(50)이 착,탈식으로 결합 되도록 한다.
상기 상부척 결합부(25)의 하부에는 도 3과 같이 결합홈(26)을 형성하고, 상기 상부척 결합부(25)의 외주면에는 다수의 고정핀(27)을 결합한다.
그리고 상기 고정핀(27)이 내측으로 결합 되도록 상부척(50)의 상단에는 다수의 고정핀(27)과 대응되는 고정홀(51)을 형성하여 상기 고정홀(51)에 결합 되는 고정핀(27)을 이용하여 상부척(50)을 착,탈식으로 결합할 수 있는 것이다.
상기와 같이 상부척(50)을 착,탈식으로 승강부(24)의 하부에 결합 구성함으로써, 다양한 직경을 가지는 비틀림 시험 부품(70)을 상부척(50)에 결합시켜 비틀림 강도를 시험할 수 있는 것이다.
상기 상부척(50)의 직 하방에는 구동모터(40)의 회전력을 전달받아 도면상 비틀림 시험 부품(70)의 일단(71)인 하부만을 비틀리게 하는 하부척(43)을 본체(1)에 구비된 베이스판(2)의 상부에 돌출되게 결합한다.
상기 하부척(43)을 일 방향으로 회전시키는 구동모터(40)는 도 2와 같이 본체(1)의 내부에 설치되고, 상기 구동모터(40)의 구동축(41)에 하부척 결합부(42)가 결합 구성된다.
상기 하부척 결합부(42)의 상단에는 비틀림 시험 부품(70)의 일단(71)이 내측으로 결합 되는 하부척(43)을 결합 구성하는 것이다.
상기 하부척(43)과 부품(70)은 도 4와 같이 고정봉(60)을 이용하여 고정 결합한다.
상기 고정봉(60)이 내측으로 끼워지도록 하부척(43)의 양측에는 끼움홈(44)을 형성하고, 상기 끼움홈(44)의 끼워지는 고정봉(60)이 관통되도록 부품(70)의 하부에는 관통홀(72)을 형성하여 상기 관통홀(72)에 관통되게 결합 된 고정봉(60)이 끼움홈(44)에 끼워지면서 부품(70)의 일단(71)이 하부척(43)의 내측에 고정 결합 되는 것이다.
한편, 본체(1)의 내부에 설치된 승강모터(20)와 구동모터(40)는 도 3과 같이 스위치(4)의 On 신호가 제어 장치부(3)로 유입되고, 그 제어 장치부(3)의 제어 신호에 의해 작동된다.
이때, 제어 장치부(3)는 부품(70)의 결합 부위에 설정된 토오크가 가해지도록 구동모터(40)를 구동시키며, 상기 구동모터(40)의 구동력에 의해 부품에 가해지는 토오크를 감지하는 토오크 감지부(80)를 제어 장치부(3)와 연결되게 본체(1)에 설치 구성한다.
상기 토오크 감지부(80)의 감지 신호가 유입된 제어 장치부(3)는 본체(1)의 일측에 설치되는 모니터(90)로 감지신호를 보내어 토오크 레벨을 그래프로 출력함으로써, 비틀림 시험 부품의 비틀림 강도를 육안으로도 식별할 수 있도록 한다.
상기 모니터(90)는 도 1과 같이 본체(1)의 일측에 설치되는 모니터 케이스(91)의 내부에 설치 구성된다.
즉, 스위치(4)의 On 신호가 제어 장치부(3)로 유입되면, 상기 제어 장치부(3)는 사용자에 의해 설정된 토오크 레벨까지 도달할 때까지 구동모터(40)를 회전시켜 부품(70)의 일단(71)을 도 5와 같이 도면상 우측 방향으로 회전시켜 비틀림 강도를 시험하는 것이다.
상기 부품이 구동모터(40)로 인해 부품에 가해지는 토오크를 토오크 감지부(80)가 감지하여 제어 장치부(3)로 감지 신호를 보내게 되는 것이며, 상기 제어 장치부(3)는 토오크 감지부(80)로부터 감지된 신호를 모니터(90)로 보내어 부품(70)에 가해지는 토오크 변화량이 모니터(90)상에 그래프로 출력되도록 하므로서, 비틀림 강도 시험 결과를 육안으로도 볼 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
이와 같이 결합 구성된 본 발명의 바람직한 작동 상태 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 스위치(4)를 On 시켜 제어 장치부(3)가 승강수단(10)의 승강모터(20)를 작동시켜 상기 승강수단(10)의 승강부(24)에 결합 된 부품(70)을 도 5의 (a)와 같이 하부척(43)에 결합한다.
상기 하부척(43)에 부품(70)이 결합 되면 제어 장치부(3)의 제어 신호에 따라 하부척(43)과 결합 된 구동모터(40)를 구동시켜 상,하부척(50)(43)에 결합 된 부품(70)의 일단(70)을 도 5의 (b),(c)와 같이 일측 방향으로 회전시킴으로써, 도 2 또는 도 7과 같이 용접 또는 세레이션 결합 된 부품(70)의 비틀림 강도를 시험할 수 있는 것이다.
이때, 제어 장치부(30)는 사용자에 의해 설정된 토오크 레벨만큼 구동모터(40)를 구동시켜 용접 또는 세레이션 결합 된 부품(70)의 비틀림 강도를 시험할 수 있도록 한다.
즉, 제어 장치부(3)의 제어 신호에 의해 도 5의 (a)와 같이 상,하부척(50)(43)에 결합 된 부품(70)의 일단(71)에 점진적으로 회전토오크를 가하게되면, 부품(70)의 결합부위가 일정 레벨의 회전 토오크에 대해서는 변형됨 없이 견디다가 부품(70)의 일단(71)에 가해지는 토오크가 임계점을 넘어서게되면 이때부터 부품의 결합부위를 중심으로 변형이 발생하면서 비틀어지게되어 도 5의 (b)를 걸쳐 도 5의 (c) 위치까지 부품(70)이 비틀어지게되는 것이며, 토오크 감지부(80)는 부품(70)에 가해지는 토오크 레벨을 실시간으로 감지하여 제어장치부(3)에 출력함에 따라 제어장치부(3)의 제어동작에 의해 부품(70)에 가해지는 토오크 변화량이 모니터(90) 상에 그래프로 표시되는 것이다.
도 8a는 모니터(90)상에 표시되는 그래프를 보인것이고, 도 8b는 실제 모니터(90)상에 표시된 그래프를 예시한 사진으로서, 부품(70)에 가해지는 토오크가 목표 레벨에 도달할때까지 빠르게 상승하다가 목표 레벨에 도달한 이후부터는 토오크레벨이 서서히 증가하게되고, 부품(70)이 가해지는 토오크를 견지디 못하고 변형되면서 비틀림이 발생한 순간부터는 부품(70)에 가해지는 토오크레벨이 급격히 감소하면서 비틀림 시험이 종료되는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 그래프를 이용하여 사용자는 부품(70)의 용접 또는 세레이션 결합부위의 비틀림 강도가 어느정도인지를 정확하게 확인할 수 있게되는 것이다.
상기와 같이 용접 또는 세레이션 결합 된 부품(70)의 비틀림 강도를 시험하는 장치를 자동으로 작동되게 함으로써, 비틀림 강도를 시험하는 도중에 부품(70)의 파손으로 인해 발생되는 파편으로 인해 인명이 다치는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 설정된 토오크 레벨만큼 하부척(43)을 회전시켜 부품(70)의 비틀림 강도를 실험할 수 있기 때문에 부품(70)의 갯수와 상관없이 동일한 조건에서 비틀림 강도 시험 부품(70)을 테스트할 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
그리고 제어 장치부(3)의 제어 신호에 의해 하부척(43)과 부품(70)을 상,하로 이동시키는 승강수단(10)이 자동으로 작동되어 비틀림 부품(70)의 강도 시험을 용이하게 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 부품(70)에 가해지는 토오크 레벨을 모니터(90)를 통해 그래프로 출력하기 때문에 결과를 쉽게 확인해 볼 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
1: 본체, 2: 베이스판,
3: 제어 장치부, 4: 스위치,
10: 승강수단, 20: 승강모터,
21: 구동기어, 22: 연결기어,
23: 샤프트, 24: 승강부,
25: 상부척 결합부, 26: 결합홈,
27: 고정판, 28: 가이드부,
40: 구동모터, 41: 구동축,
42: 하부척 결합부, 43: 하부척,
44: 끼움홈, 50: 상부척,
51: 고정홀, 60: 고정봉,
70: 부품, 71: 일단,
72: 관통홀, 73: 끝단,
80: 토오크 감지부, 90: 모니터,
91: 모니터 케이스,

Claims (4)

  1. 중간부가 용접 또는 세레이션 결합 방식으로 결합 되는 부품(70)의 비틀림 강도를 시험하는 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치에 있어서,
    비틀림 시험 부품(70)의 일단(71)이 결합 되고, 구동모터(40)의 회전 동력으로 회전하는 하부척(43)과;
    하부척(43)의 직 상방에 위치하며, 부품(70)의 또 다른 끝단(73)이 결합 되는 상부척(50)과;
    부품(70)의 결합 부위에 설정된 토오크가 가해지도록 구동모터(40)를 구동시키고, 토오크 감지부(80)에서 감지되는 부품(70)에 인가된 토오크 레벨을 모니터(90) 상에 그래프 형태로 표시하는 제어 장치부(3)와;
    구동모터(40)에 의해 부품(70)에 가해지는 토오크를 감지하는 토오크 감지부(80)와;
    부품(70)에 가해지는 토오크 레벨을 그래프로 출력하는 모니터(90);로 구성하며,
    제어 장치부(3)는 사용자에 의해 설정된 토오크에 도달할 때까지 구동모터(40)의 출력 동력을 지속적으로 증가시키고,
    부품의 결합 부위가 비틀림 강도를 이기지 못하면서 비틀어지거나 파손되어 토오크 감지부(80)에서 감지되는 토오크가 급격히 감소하게 되면 구동모터(40)의 출력이 줄어들도록 제어하며,
    하부척(43)의 양측면에 형성되는 끼움홈(44)과,
    부품(70)의 일단(71)에 형성된 관통홀(72)에 끼워진 상태로 상기 끼움홈(44)에 끼워지는 고정봉(60);을 더 구성하되,
    상기 관통홀(72)에 관통된 고정봉(60)이 끼움홈(44)의 내측에 끼워지도록 부품(70)을 하부척(43)에 고정 결합하고,
    제어 장치부(3)의 제어 신호에 의해 정,역 회전되는 승강모터(20)와, 그 승강모터(20)의 회전력을 전달받아 상,하로 수직 이동되는 승강부(24)로 구성되는 승강수단(10)의 하단에 상부척(50)을 착,탈식으로 결합 구성하되,
    상기 승강부(24)의 하단에는 결합홈(26)이 구비된 상부척결합부(25)를 결합하고,
    상부척결합부(25)의 결합홈(26)에 끼워지도록 상단에 고정홀(51)이 구비된 상부척(50)을 결합하며,
    고정홀(51)에 관통되게 고정핀(27)을 상부척결합부(25)에 결합 구성하여 용접 또는 세레이션 방식으로 결합 된 부품(70)의 끝단(73)이 고정 결합 되는 상부척(50)을 승강수단(20)에 착,탈식으로 결합 구성한 것을 특징으로 하는 용접 또는 세레이션 결합 된 부품의 비틀림 강도 시험 장치.
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