KR101643736B1 - 휴대용 표면처리장치 - Google Patents

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Abstract

휴대용 표면처리장치가 개시된다. 본 발명의 휴대용 표면처리장치는, 하우징; 상기 하우징에 마련되며 미리 설정된 주파수의 진동을 발생시키는 액추에이터; 상기 액추에이터에서 발생하는 진동을 전달받아 표면처리대상이 되는 구조물의 표면에 반복적인 타격을 인가하는 타격 공구; 상기 타격 공구가 상기 구조물의 표면과 접촉된 상태에서 작업자에 의해 인가되는 힘을 측정하는 힘 센서부; 및 상기 힘 센서부의 측정 결과에 따라 상기 액추에이터에 인가되는 전원을 차단하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

휴대용 표면처리장치{Portable surface treating apparatus}
본 발명은, 휴대용 표면처리장치에 관한 것으로, 구체적으로는 구조물의 용접부위 등에 압축잔류응력을 부가하여 구조물의 내구성을 향상시키기 위해 진동에 의한 반복적인 타격을 제공하는 휴대용 표면처리장치에 관한 것이다.
고온고압의 열악한 환경 하에서 가동되는 발전설비와 해양선박 플랜트 및 불규칙한 진동이 가해지는 교량 건설구조물들의 수많은 핵심용접부위에 대한 내구성을 향상시키기 위해 용접부위에 압축잔류응력을 부가하는 기술이 적용되고 있는데, 대표적으로 숏피닝(shot peening) 표면처리기술, 초음파 진동을 이용한 표면처리기술 등이 있다.
숏피닝 표면처리기술은 공기압, 원심력 등의 힘으로 볼 형상을 갖는 다수의 숏(shot)을 구조물의 표면에 충돌시켜 구조물의 표면에 소성변형에 의한 압축잔류응력을 부가하는 기술이다.
초음파 진동을 이용한 표면처리기술은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 압전소자(piezoelectric element)를 사용하여 초음파 진동을 발생시키고 이러한 초음파 진동을 전달받은 타격 공구가 구조물의 표면을 반복적으로 타격하여 구조물의 표면에 압축잔류응력을 부가하는 기술이다.
한편, 숏피닝 표면처리기술은 용접부위의 피로, 마모, 응력부식 특성 향상에 우수한 효과를 발휘하지만 현장 휴대용으로 사용하기엔 부적절한 측면이 있다. 이에, 작업 현장에서는 작업자가 휴대하여 표면처리작업을 직접 실시할 수 있도록 제작된 휴대용 초음파 표면처리장치가 사용되고 있다.
그런데, 종래의 휴대용 초음파 표면처리장치는 압전소자 혹은 압전세라믹 방식이 적용되기 때문에, 공진 주파수 설계에 따른 제약으로 인해 주파수 변경이 어려워 고정된 주파수만을 사용해야 하고 변위 혹은 진폭이 상대적으로 작아서 구조물의 용접부위 등에 적용하는 경우 작업 효율 및 표면처리효과가 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 휴대용 초음파 표면처리장치는 타격 공구와 구조물의 표면과의 접촉압력이 작업자가 인가하는 힘에 따라 달라지기 때문에, 작업자가 요구되는 접촉압력에 미치지 못하는 힘으로 작업하는 경우 표면처리효과가 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.
관련 선행기술로는 한국공개특허공보 제10-2009-0069464호(발명의 명칭: 이동형 나노 표면 개질 장치, 공개일자: 2009년 07월 01일) 등이 있다.
본 발명의 목적은, 작업자가 타격 공구와 구조물의 표면 사이에 요구되는 접촉압력에 미치지 못하는 힘으로 작업하는 상황을 미연에 방지하여 표면처리효과에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 휴대용 표면처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 큰 변위의 진동과 가변 주파수의 진동을 발생시키는 자기변형소자를 적용하여 구조물의 표면에 압축잔류응력을 부가하는 표면처리작업에 있어서 작업 효율 및 표면처리효과를 향상시킬 수 있는 휴대용 표면처리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 하우징; 상기 하우징에 마련되며 미리 설정된 주파수의 진동을 발생시키는 액추에이터; 상기 액추에이터에서 발생하는 진동을 전달받아 표면처리대상이 되는 구조물의 표면에 반복적인 타격을 인가하는 타격 공구; 상기 타격 공구가 상기 구조물의 표면과 접촉된 상태에서 작업자에 의해 인가되는 힘을 측정하는 힘 센서부; 및 상기 힘 센서부의 측정 결과에 따라 상기 액추에이터에 인가되는 전원을 차단하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 액추에이터는 가변 주파수의 진동을 발생시키는 자기변형소자를 포함하고, 상기 컨트롤러는 미리 입력된 값에 따라 상기 자기변형소자에서 발생하는 진동의 주파수를 설정할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 힘 센서부에 의해 측정된 값이 상기 기준값 미만인 경우 상기 액추에이터에 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 힘 센서부에 의해 측정된 값이 미리 설정된 기준값 이상인 경우라도 작업자가 상기 액추에이터의 작동 버튼을 누르거나 작동 방아쇠를 당긴 상태가 아니라면 상기 액추에이터에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
상기 휴대용 표면처리장치는, 상기 기준값을 변경하기 위한 조작 패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
상기 힘 센서부는, 상기 하우징의 내부에 마련되되 상기 타격 공구의 반대 측에 위치한 상기 하우징의 측벽과 상기 액추에이터 사이에 배치될 수 있다.
상기 힘 센서부는, 상기 액추에이터 측에 배치되는 받침 플레이트; 상기 받침 플레이트와 이격 배치되는 덮개 플레이트; 및 상기 받침 플레이트와 상기 덮개 플레이트 사이에 배치되는 적어도 하나의 힘 센서를 포함할 수 있다.
상기 힘 센서부는, 상기 하우징의 상기 측벽과 상기 덮개 플레이트 사이에 배치되는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 힘 센서는, 상기 받침 플레이트의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 받침 플레이트와 상기 덮개 플레이트 중 적어도 하나에는 상기 힘 센서가 안착되는 안착 홈이 형성될 수 있다.
상기 휴대용 표면처리장치는, 상기 액추에이터와 상기 힘 센서부 사이에 배치되어 상기 액추에이터에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 휴대용 표면처리장치는 타격 공구가 구조물의 표면과 접촉된 상태에서 작업자에 의해 인가되는 힘이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에 액추에이터를 작동시킴으로써, 작업자가 타격 공구와 구조물의 표면 사이에 요구되는 접촉압력에 미치지 못하는 힘으로 작업하는 상황을 미연에 방지하여 표면처리효과에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 휴대용 표면처리장치는 자기변형소자 액추에이터를 적용함으로써, 압전 액추에이터에 비해 큰 변위의 진동을 얻을 수 있으므로 구조물의 표면에 압축잔류응력을 부가하는 표면처리작업에 있어서 작업 효율 및 표면처리효과를 향상시킬 수 있고, 공진 주파수를 맞추어야 하는 설계상의 제한이 따르는 압전 액추에이터와 다르게 가변 주파수의 진동을 얻을 수 있으므로 구조물의 특성이나 작업 조건/환경에 따라 적절한 주파수를 설정하여 작업 효율 및 표면처리효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치의 사시도.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치의 분리 사시도.
도 3는, 본 발명의 일 실시예에 따른 받침 플레이트의 사시도.
도 4은, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치의 단면도.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치의 사용상태를 보여주는 단면도.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 휴대용 표면처리장치는 구조물의 용접부위 등의 표면에 진동에 의한 반복적인 타격을 제공하여 압축잔류응력을 부가하기 위한 것으로, 작업자가 휴대하여 현장에서 표면처리작업을 직접 실시할 수 있도록 제작된 표면처리장치이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 받침 플레이트의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치의 사용상태를 보여주는 단면도이다.
첨부된 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 표면처리장치(100)는 하우징(10), 액추에이터(20), 타격 공구(30), 힘 센서부(40), 전력 발생기(50), 냉각부(60) 및 컨트롤러(미도시)를 포함한다.
하우징(10)은 휴대용 표면처리장치(100)의 외관을 제공한다. 하우징(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 내부가 비워진 원통의 형상으로 제작된다. 다만, 하우징(10)의 형상은 적절히 변경될 수 있다. 하우징(10)의 내부에 액추에이터(20)를 장착할 수 있도록 하우징(10)의 일 측은 개방할 수 있는 구조를 이루는데, 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 개방된 일 측에는 캡(12)이 체결나사 등에 의해 결합된다. 결합된 캡(12)은 하우징(10)의 일 측벽을 형성한다.
하우징(10)의 외면에는 작업자가 휴대용 표면처리장치(100)를 운반하거나 표면처리작업을 실시할 때 안정적으로 파지하기 위한 손잡이부(11)가 마련되는데, 작업자의 양손이 각각 파지할 수 있도록 한 쌍으로 마련되는 것이 바람직하다. 한편, 첨부된 도면들에 도시되지 않았지만 손잡이부(11)에는 액추에이터(20)를 작동시키기 위한 작동 버튼 또는 작동 방아쇠가 마련될 수 있다. 이와 다르게 작동 버튼 또는 작동 방아쇠는 하우징(10)의 적절한 위치에 마련될 수도 있다.
액추에이터(20)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 내부에 마련된다. 액추에이터(20)는 전력 발생기(50)로부터 전원을 공급받아 미리 설정된 주파수의 진동을 발생시킨다. 이때, 전력 발생기(50, power generator)는 액추에이터(20)를 작동시키기 위한 전원 혹은 전력을 공급하는 장치이다. 전력 발생기(50)와 액추에이터(20)는 전원 공급선(W2)에 의해 상호 연결된다. 참고로, 하우징(10)의 외면에는 전원 공급선(W2)이 하우징(10)의 내부로 통과하도록 전원 공급홀(10a)이 형성된다. 이러한 전력 발생기(50)는 상용화된 제품으로 잘 알려져 있는바, 본 명세서에서는 그 세부 구성에 대한 설명을 생략하기로 한다.
액추에이터(20)는 자기적 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 자기변형소자(magnetostrictive element)를 포함하여 미리 설정된 주파수의 진동을 발생시킨다. 구체적으로, 전력 발생기(50)로부터 액추에이터(20)에 전원이 인가되면, 막대 형상의 자기변형소자의 주위에 자계가 형성되고, 형성된 자계에 의해 자기변형소자는 그 길이가 변화하여 기계적인 진동을 발생시킨다. 이를 위해 액추에이터(20)는 자기변형소자의 주위에 자계를 형성하기 위한 수단, 예컨대 자기변형소자를 에워싸는 코일 등을 포함할 수 있다.
종래의 휴대용 표면처리장치에서는 진동을 발생시키는 수단으로 전기적 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 압전소자(piezoelectric element)를 포함한 압전 액추에이터가 많이 사용되었다. 그러나, 본 발명의 휴대용 표면처리장치에서는 진동을 발생시키는 수단으로 압전 액추에이터 대신에 자기변형소자를 포함한 액추에이터(20)를 사용하고 있다.
여기서, 자기변형소자는 널리 사용되는 압전소자와 함께 구동에너지에 의해 발생되는 고체의 탄성 변형을 출력으로 이용하는 고체변위소자 중 하나로, 자기적 에너지(변위 혹은 응력 등)로 변환하는, 즉 주위에 자계가 인가되면 전체 에너지를 최소로 보존하기 위하여 길이가 변화하는 특성을 갖는 소자로서, 현재 선형모터, 미소변위조절, 센서 등의 분야에서 극히 제한적으로 사용되고 있다. 이러한 자기변형소자는 종래의 표면처리장치에 사용되는 압전소자에 비해 변위가 크고 에너지 밀도가 매우 높으며 넓은 주파수 범위에서 사용 가능하다는 이점이 있다. 즉, 자기변형소자는 압전소자에 비해 즉 낮은 입력 전력으로 큰 변위를 얻을 수 있으며, 공진 주파수 설계에 따른 제약으로 인해 주파수 변경이 어려운 압전소자와 다르게 발생하는 진동의 주파수를 다양하게 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 액추에이터(20)를 구성하는 자기변형소자로는 터페놀-디(Terfenol-D)가 사용되고 있다. 터페놀-디는 가장 대표적인 자기변형소자로, Tbx Dy1 -x Fey 의 화학식(x = 0.27 ~ 0.3, y = 1.9 ~ 2.0)을 갖는 단결정 합금이다. 이러한 터페놀-디는 상당히 넓은 주파수대역(50 ~ 2500 Hz 정도)에서 거의 일정하고 큰 변위를 발생시킬 수 있으며 응답속도가 수 ㎲ 정도로 매우 빠르다는 이점이 있다. 또한, 터페놀-디는 상당히 긴 시간 동안 사용해도 피로 현상이 일어나지 않으므로 동작 특성을 오랜 시간 동안 일정하게 유지시킬 수 있으며 공진 주파수대를 이용하면 훨씬 큰 변위를 얻을 수도 있다.
이처럼, 본 발명의 휴대용 표면처리장치(100)는 위와 같은 자기변형소자의 액추에이터(20)를 적용함으로써, 압전 액추에이터에 비해 큰 변위의 진동을 얻을 수 있으므로 구조물의 표면에 압축잔류응력을 부가하는 표면처리작업에 있어서 작업 효율 및 표면처리효과를 향상시킬 수 있고, 공진 주파수를 맞추어야 하는 설계상의 제한이 따르는 압전 액추에이터와 다르게 가변 주파수의 진동을 얻을 수 있으므로 구조물의 특성이나 작업 조건/환경에 따라 적절한 주파수를 설정하여 작업 효율 및 표면처리효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
타격 공구(30)는 액추에이터(20)에서 발생하는 진동을 전달받아 표면처리대상이 되는 구조물의 표면에 반복적인 타격을 인가한다. 타격 공구(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 액추에이터(20)의 일 단부에 마련된 공구 커넥터(35)를 통해 액추에이터(20)와 연결된다. 타격 공구(30)는 액추에이터(20)로부터 전달받은 진동 에너지로 구조물의 표면을 미리 설정된 주파수로 반복 타격하여 구조물의 표면에 소성 변형을 통해 압축잔류응력을 부가한다. 한편, 타격 공구(30)는 경도가 높은 초경합금 재질이나 세라믹 재질, 다이아몬드 등으로 제작되고, 그 형상은 일반적으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 구(球) 또는 타원구으로 제공되나 이에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있다.
힘 센서부(40)는 타격 공구(30)가 구조물의 표면과 접촉된 상태에서 작업자에 의해 하우징(10)에 인가되는 힘을 측정한다. 힘 센서부(40)는 하우징(10)의 내부에 마련되되 타격 공구(30)의 반대 측에 위치한 하우징(10)의 측벽인 캡(12)과 액추에이터(20) 사이에 배치된다. 이때, 작업자에 의해 인가되는 힘은 타격 공구(30)와 구조물의 표면 사이에 접촉압력을 제공한다.
힘 센서부(40)는 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 받침 플레이트(41), 덮개 플레이트(43), 힘 센서(42) 및 탄성 부재(44)를 포함한다.
받침 플레이트(41)는 액추에이터(20) 측에 배치되어 액추에이터(20)의 일 단부에 결합된다. 받침 플레이트(41)는 원판의 형상으로 중앙부에는 나사체결홀(41b)이 형성된다. 받침 플레이트(41)는 나사체결홀(41b)에 삽입되는 체결나사에 의해 액추에이터(20)의 일 단부에 결합된다. 다만, 받침 플레이트(41)의 형상 및 체결구조는 적절히 변경될 수 있다. 한편, 받침 플레이트(41)의 일 면에는 도 3에 도시된 바와 같이 힘 센서(42)가 삽입되어 안착되는 안착 홈(41a)가 형성된다. 이와 다르게, 힘 센서(42)를 안정적으로 지지하기 위한 안착 홈(41a)은 덮개 플레이트(43)에 형성될 수도 있다.
덮개 플레이트(43)는 받침 플레이트(41)와 소정의 간격을 두고 이격 배치된다. 덮개 플레이트(43)에는 도 2에 도시된 바와 같이 받침 플레이트(41)에 놓인 힘 센서(42)와 연결되는 신호 전달선(W1)이 통과되는 관통구멍(43a)이 형성된다. 이때, 이러한 관통구멍(43a)을 통해 신호 전달선(W1)은 힘 센서(42)와 컨트롤러를 상호 연결할 수 있다.
힘 센서(42)는 받침 플레이트(41)와 덮개 플레이트(43) 사이에 배치된다. 구체적으로, 힘 센서(42)는 받침 플레이트(41)의 안착 홈(41a)에 안착된 상태에서 덮개 플레이트(43)와 받침 플레이트(41)에 의해 지지된다. 힘 센서(42)는 인가되는 힘을 측정하는 감압부(42a)와, 감압부(42a)에서 측정된 값을 전기신호로 컨트롤러에 전달하는 신호 전달부(42b)를 포함한다. 신호 전달부(42b)는 감압부(42a)의 일 측에서돌출되어 신호 전달선(W1)을 매개로 컨트롤러에 연결된다. 이러한 힘 센서(42)는 인가되는 힘 또는 하중을 전기신호로 변환하는데 널리 사용되는 로드셀(load cell)로 쉽게 구현될 수 있다. 참고로, 하우징(10)의 캡(12) 중앙부에는 신호 전달선(W1)이 통과되는 전선 삽입공(12a)이 형성된다.
한편, 힘 센서(42)는 측정의 정확성 및 신뢰성을 높이기 위해 받침 플레이트(41)의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 복수 개로 마련되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 원주방향을 따라 120°간격으로 3개의 힘 센서(42)가 마련된다.
탄성 부재(44)는 하우징(10)의 측벽인 캡(12)과 덮개 플레이트(43) 사이에 배치된다. 탄성 부재(44)는 받침 플레이트(41)와 덮개 플레이트(43)를 사이에 두고 액추에이터(20)에 대해 소정의 탄성력을 인가한다. 이러한 탄성 부재(44)는 힘 센서부(40)를 액추에이터(20)에 대해 안정적으로 유지시키고, 액추에이터(20)의 작동 시 작업자에게 전달되는 충격 및 소음을 완화하는 효과를 발휘한다. 탄성 부재(44)는 도 2에 도시된 바와 같이 코일 스프링으로 제공되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니하고 적절한 탄성계수를 갖는 고무재질의 성형체 등으로 제공될 수도 있다.
냉각부(60)는 액추에이터(20)에서 발생하는 열을 냉각시킨다. 액추에이터(20)가 장시간 작동하는 경우, 액추에이터(20)를 포함한 표면처리장치(100)가 뜨거워져서 고장이 발생하거나 사용하는데 어려움이 있다. 이에, 냉각부(60)는 액추에이터(20)가 과열되지 않도록 냉각시키는 기능을 한다. 이러한 냉각부(60)는 도 2에 도시된 바와 같이 액추에이터(20)와 힘 센서부(40) 사이에 배치되는 냉각팬(cooling fan)으로 구현될 수 있다. 한편, 냉각부(60)는 액추에이터(20)의 온도가 미리 설정된 온도 이상인 경우 작동하도록 제어될 수 있다.
컨트롤러는 힘 센서부(40)의 측정 결과에 따라 액추에이터(20)에 인가되는 전원을 차단한다. 또한, 컨트롤러는 작업 조건이나 작업 환경을 고려하여 미리 입력된 값에 따라 자기변형소자를 이용한 액추에이터(20)에서 발생하는 진동의 주파수를 설정한다. 이러한 컨트롤러는 전술한 전력 발생기(50)에 하나의 기능으로 탑재되거나 하우징(10)에 별도의 부품으로 장착될 수 있다.
컨트롤러는 힘 센서부(40)에 의해 측정된 값이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 전력 발생기(50)로부터 액추에이터(20)에 인가되는 전원을 차단한다. 이에 따라, 본 발명의 휴대용 표면처리장치(100)는 작업자에 의해 인가되는 힘이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에만 액추에이터(20)가 작동하게 된다.
더 나아가, 컨트롤러는 작업자의 의도에 맞지 않게 액추에이터(20)가 작동하는 것을 방지하기 위해 힘 센서부(40)에 의해 측정된 값이 미리 설정된 기준값 이상인 경우라도 작업자가 액추에이터(20)의 작동 버튼을 누르거나 작동 방아쇠를 당긴 상태가 아니라면 전력 발생기(50)로부터 액추에이터(20)에 인가되는 전원을 차단하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 휴대용 표면처리장치(100)는 상기 기준값을 변경하기 위한 조작 패널을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 구조물의 특성이나 작업 조건/환경으로 인해 타격 공구(30)와 구조물의 표면 사이에 요구되는 접촉압력의 크기가 달라지더라도(즉, 작업자가 인가해야 할 힘의 세기가 달라지더라도) 작업자는 조작 패널을 통해 상기 기준값 설정을 변경함으로써 이에 대응할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 휴대용 표면처리장치(100)는 타격 공구(30)가 구조물의 표면과 접촉된 상태에서 작업자에 의해 인가되는 힘이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에 액추에이터(20)를 작동시킴으로써, 작업자가 타격 공구와 구조물의 표면 사이에 요구되는 접촉압력에 미치지 못하는 힘으로 작업하는 상황을 미연에 방지하여 표면처리효과에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 하우징
20 : 액추에이터
30 : 타격 공구
40 : 힘 센서부
50 : 전력 발생기

Claims (11)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 마련되며 미리 설정된 주파수의 진동을 발생시키는 액추에이터;
    상기 액추에이터에서 발생하는 진동을 전달받아 표면처리대상이 되는 구조물의 표면에 반복적인 타격을 인가하는 타격 공구;
    상기 타격 공구가 상기 구조물의 표면과 접촉된 상태에서 작업자에 의해 인가되는 힘을 측정하는 힘 센서부; 및
    상기 힘 센서부의 측정 결과에 따라 상기 액추에이터에 인가되는 전원을 차단하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 힘 센서부는,
    상기 하우징의 내부에 마련되되 상기 타격 공구의 반대 측에 위치한 상기 하우징의 측벽과 상기 액추에이터 사이에 배치되되, 상기 액추에이터 측에 배치되는 받침 플레이트; 상기 받침 플레이트와 이격 배치되는 덮개 플레이트; 및 상기 받침 플레이트와 상기 덮개 플레이트 사이에 배치되는 적어도 하나의 힘 센서를 포함하며,
    상기 힘 센서는, 상기 받침 플레이트의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 복수 개로 마련되고,
    상기 액추에이터는 가변 주파수의 진동을 발생시키는 자기변형소자를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 미리 입력된 값에 따라 상기 자기변형소자에서 발생하는 진동의 주파수를 설정하며,
    상기 자기변형소자로는 터페놀-디(Terfenol-D)가 사용되는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 힘 센서부에 의해 측정된 값이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 상기 액추에이터에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 힘 센서부에 의해 측정된 값이 미리 설정된 기준값 이상인 경우라도 작업자가 상기 액추에이터의 작동 버튼을 누르거나 작동 방아쇠를 당긴 상태가 아니라면 상기 액추에이터에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 휴대용 표면처리장치는,
    상기 기준값을 변경하기 위한 조작 패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 힘 센서부는,
    상기 하우징의 상기 측벽과 상기 덮개 플레이트 사이에 배치되는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 받침 플레이트와 상기 덮개 플레이트 중 적어도 하나에는 상기 힘 센서가 안착되는 안착 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 표면처리장치는,
    상기 액추에이터와 상기 힘 센서부 사이에 배치되어 상기 액추에이터에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 표면처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361543A (en) * 1992-10-01 1994-11-08 Michael Bory Device for ultrasonic erosion of a workpiece
JPH07241766A (ja) * 1994-03-03 1995-09-19 Nikon Corp 研磨ヘッド
US5553478A (en) * 1994-04-08 1996-09-10 Burndy Corporation Hand-held compression tool
KR20010091096A (ko) * 2000-03-13 2001-10-23 한덕희 초음파 가공기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210136210A (ko) 2020-05-06 2021-11-17 한국철도기술연구원 용접부 고주파 표면 충격처리장치, 그 고주파 표면 충격처리장치를 이용한 철도차량의 대차프레임 제작방법

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