KR101661691B1 - 겔보 굴곡 시험기 - Google Patents

Abstract

겔보 굴곡 시험기가 개시된다. 본 겔보 굴곡 시험기는 구동축을 기준으로 회전되는 회전부; 상기 회전부의 너비방향의 가장자리에 상기 구동축과 나란한 방향으로 형성된 제1 힌지축과 일단이 축결합되는 연결부; 일단이 상기 연결부의 타단과 상기 제1 힌지축과 나란한 방향으로 형성된 제2 연결축과 축결합됨으로써, 상기 연결부의 회동에 의해 길이방향으로 왕복되는 조인트부; 및 길이방향의 외주연부에 나선형의 안내홈이 형성되고, 일단이 상기 조인트부의 타단에 상기 조인트부의 길이방향으로 축결합되며, 타단이 고정된 시험물에 결합되어 상기 시험물에 인장 하중 및 압축 하중이 인가되도록 하는 가압부; 및 상기 가압부의 이동경로를 안내하며, 내주연부에 상기 안내홈에 끼워져 상기 가압부가 회전되도록 하는 안내돌기가 형성되어 상기 시험물에 비틀림하중이 인가되도록 하는 지지부;를 포함한다. 이에 의해, 겔보 굴곡 시험기는 복수의 베어링을 포함하는 조인트 구조를 마련함으로써, 전달축의 신뢰도 높고 안정적인 단방향의 유동을 가능하게 하여 연결부위의 마모에 의한 유격으로 인한 소음, 진동, 변형 및 파손을 경감할 수 있게 됨으로써, 시험물에 안정적이고 균일한 하중을 부가할 수 있게 된다. 또한, 결합 가능한 조인트 구조를 마련함으로써 장시간 사용되는 시험기의 구조적인 강성을 마련하고 유지할 수 있다.

Description

겔보 굴곡 시험기{Gellbo Flexing Tester}

본 발명은 굴곡 시험기에 관한 것으로서 보다 상세하게는 시험물에 인장·압축 및 비틀림 하중을 전달하기 위해 구동력을 변환하고 전달하는 굴곡 시험기의 하중 전달축을 회동과 회전이 각각 일방향으로 형성되도록 하는 복수의 조인트 구조로 마련함으로써, 시험물에 안정적이고 균일한 하중을 부가할 수 있고 장시간 사용되는 시험기의 구조적인 강성을 유지할 수 있는 겔보 굴곡 시험기에 관한 것이다.

일반적으로, 겔보 굴곡 시험기는 식품 및 포장용 라미네이팅 필름과 방수, 방열, 방황용 등의 특수 목적용 기능성 섬유의 라미네이팅 및 코팅층의 비틀림 저항성을 측정하기 위한 장비로, 주기적 비틀림과 구김을 주어 소재의 찢김과 파단상태 및 라미네이팅 층의 부서짐 필링상태 등을 측정하기 위한 장비이다.

도 1은 종래의 겔보 굴곡 시험기를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 굴곡 시험기는 구동장치(10), 가압장치(20) 및 고정장치(30)로 구성된다.

구동장치(10)는 기설정된 구동력을 생성하고 상기 구동장치(10)에서 생성된 구동력은 가압장치(20)에 전달되며, 가압장치(20)는 복수의 조인트 구조를 통해 상기 구동력을 비틀림과 인장·압축 하중으로 변환하여 고정장치(30)에 고정되어 있는 시험물에 하중을 부가한다.

이때, 구동력을 변환하여 시험물에 변환된 하중을 가하도록 하는 가압장치(20)는 상기 구동장치(10)에 연결되어 구동축을 중심으로 회전되는 회전부(21), 상기 회전부(21)에 연결되어 회전운동하는 구동력을 수평 왕복운동으로 전환하는 연결부(22), 상기 연결부(22)에 연결되어 상하로 유동되는 연결부(22)를 구속하여 시험물 방향의 수평 왕복운동으로 한정하는 조인트부(23), 외주연부에 안내홀(24a)가 형성되고, 상기 조인트부(23)에 연결되어 수평 왕복운동되며 시험물을 향하는 축방향으로 인장·압축 하중과 가하는 가압부(24) 및 가압부(24)를 지지하며, 상기 안내홀(24a)을 통해 가압부(24)가 회전되어 상기 축방향을 중심으로 하는 비틀림 하중을 시험물에 가하는 지지부(25)로 구성된다.

여기서, 가압장치(20)의 각 부분요소들은 베어링을 포함하는 조인트 구조로 마련된다. 상기 회전부(21)와 연결부(22)는 로드 엔드 베어링 형태로 마련되며, 상기 연결부(22)와 가압부(24)는 연결하는 조인트부(23)는 볼조인트 구조로 마련된다.

도 2는 종래의 굴곡 시험기의 회전력을 압축·인장력으로 변환하여 전달하는 연결부를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전부(21)는 지면과 수직하게 회전하며, 회전부(21)와 축결합되어 회전부(21)의 회전력에 의해 유동되는 연결부(22)의 일단이 기설정된 상하 간격으로 회동하며, 타단은 조인트부(23)에 연결되어 회전력을 수평 왕복운동력으로 변환함으로써, 가압부(24)가 지지부(25)에 의해 회전하여 고정장치(30)에 고정된 시험물에 인장·압축 하중 및 비틀림 하중을 부가하게 된다.

이때, 축결합을 위해 연결부(22)의 일단에 형성되는 복잡한 형상의 일체화된 베어링 구조는 취성이 약한 용접부위에 스테인레스 재질을 적용하기 어려워 장시간 운행되는 시험기의 특성에 의해 베어링(22a)이 형성되는 연결부(22) 목 부위의 변형 또는 파손이 발생되는 단점이 있다.

도 3은 종래의 굴곡 시험기의 볼조인트로 마련되는 조인트부를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가압장치(20)는 상기 연결부(22)와 가압부(24) 사이에는 볼조인트(23a)로 마련되는 조인트부(23)부가 구비된다. 연결부(22)와 가압부(24) 사이에 마련되는 조인트부(22)는 연결부(22)에서 전달되는 수평왕복운동과 고정장치에 회전력을 부가할 수 있는 회전운동이 가능한 연결구조를 구비하여야 한다. 따라서, 이와 같은 조건을 만족하기 위해 다축 방향의 유동이 가능한 다자유도의 볼 조인트(23a)가 마련된다.

볼 조인트(23a)는 상기 연결부(22)가 기설정된 상하 간격의 회동을 가능하게 하고, 가압부(24)의 수평왕복운동을 가능하게 하며, 또한, 가압부(24)의 길이방향을 중심으로 하는 회전운동을 가능하게 할 수 있다.

그러나, 볼 조인트(23a)의 특성상 볼을 구속하기 위한 하우징(23c) 또는 케이싱(23c)은 일정부분 이상이 볼을 덮는 구조를 갖게 되며, 이로 인해 볼 조인트(23a)에 연결되는 연결부(22)의 회동은 케이싱(22c)에 의해 최대 회동각이 제한될 수밖에 없는 구조이다. 따라서, 원활한 회동을 가능하게 하기 위해 연결부(22)의 길이가 길어져야 한다는 문제점이 있다.

또한, 볼 하우징(22c) 또는 케이싱(22c)은 기본적으로 일정한 간격의 유격을 포함하여야 한다. 따라서, 유격을 조절하기 위하여 볼 조인트(23a)의 케이싱(22c) 사이에 패킹(23b)이 마련되나 유격이 일정치 이상 감소하게 되면 케이싱(22c)과의 마찰에 의해 볼 조인트(23a)는 마찰에 의한 마모와 소음을 유발하여 조인트로서의 역할이 한정되게 된다. 볼 조인트(23a)는 링크구조 간의 호환이 가능하고 다 자유도의 유동이 가능하다는 장점이 있는 반면, 연결부(22)와 가압부(24)의 유동을 일방향으로 구속하고 한정하기 어려운 단점이 있다.

그리고, 볼 조인트(23a)는 일면이 일정부분 개방되어 있는 형상으로 마련되어 윤활제의 외부 유출이 용이하여 윤활제의 점도와 흐름상태가 변형되어져 윤활제의 점도를 유지하기 위한 지속적인 관리와 점검이 필요하며, 청결한 상태를 유지해야 하는 메디컬 소재와 식품 포장재의 시험 측정 시 장비와 시험물의 오염을 발생시킬 수 있어 측정 결과값에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 일정하고 균일한 윤활제의 점도를 유지할 수 없어 필요한 윤활작용을 구현하기 어려운 조건에서 마찰과 마모로 인한 유격의 성장으로 주축 및 조인트 구조의 변형 및 파손에 의한 시험기의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시험물에 인장·압축 및 비틀림 하중을 가하기 위한 구동력을 전달하는 전달축을 단방향의 회동이나 회전이 가능한 복수의 베어링을 갖는 조인트 구조가 마련된 겔보 굴곡 시험기를 제공함에 있다.

또한, 상기 복수의 베어링들이 각각 형성되어 결합가능하게 마련되어 복잡한 형상의 구조를 단순한 구조의 조립체로 형성할 수 있게 함으로써, 구조적인 강성을 유지할 수 있는 겔보 굴곡 시험기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기는, 구동축을 기준으로 회전되는 회전부; 상기 회전부의 너비방향의 가장자리에 상기 구동축과 나란한 방향으로 형성된 제1 힌지축과 일단이 축결합되는 연결부; 일단이 상기 연결부의 타단과 상기 제1 힌지축과 나란한 방향으로 형성된 제2 연결축과 축결합됨으로써, 상기 연결부의 회동에 의해 길이방향으로 왕복되는 조인트부; 및 길이방향의 외주연부에 나선형의 안내홈이 형성되고, 일단이 상기 조인트부의 타단에 상기 조인트부의 길이방향으로 축결합되며, 타단이 고정된 시험물에 결합되어 상기 시험물에 인장 하중 및 압축 하중이 인가되도록 하는 가압부; 및 상기 가압부의 이동경로를 안내하며, 내주연부에 상기 안내홈에 끼워져 상기 가압부가 회전되도록 하는 안내돌기가 형성되어 상기 시험물에 비틀림하중이 인가되도록 하는 지지부;를 포함한다.

그리고, 상기 연결부는, 일단에 제1 결합공이 형성된 제1 연결단; 및 타단에 제2 결합공이 형성된 제2 연결단을 포함하고, 상기 제1 연결단 및 제2 연결단은, 기설정된 강성을 갖도록, 각각 상기 연결부와 분리되어 단조 공정으로 마련될 수 있다.

또한, 상기 회전부는, 너비방향의 가장자리에 상기 연결부의 일단과 축결합을 위한 제1 힌지축이 마련되며, 상기 제1 연결단은, 상기 제1 힌지축과 축결합되도록 형성되는 제1 결합공; 및 상기 제1 힌지축과의 마찰저항을 경감하기 위해 마련되는 제1 베어링이 수용되도록, 상기 제1 결합공의 내주연부를 따라 지름이 확장되어 형성되는 베어링 안착홈;을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 베어링은, 마모에 의한 변형 및 파손에 따라 교체되도록, 상기 베어링 안착홈에서 탈착되도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 제2 연결단은, 상기 제1 힌지축과 나란한 방향으로 형성되는 제2 힌지축을 포함하고, 상기 조인트부의 일단은, 상기 제2 힌지축과 대응되는 제2 결합공이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 조인트부의 타단은, 일단이 상기 조인트부의 본체에 결합되고 타단에 외주연부를 따라 지름이 확장된 칼라가 형성된 저널; 상기 저널의 일단과 상기 칼라 사이의 저널에 끼워지는 미끄럼부재; 및 상기 저널과 상기 미끄럼부재를 감싸도록 하는 케이싱;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 조인트부는, 상기 연결부의 회동이 상기 일단에 수용되고, 상기 가압부의 왕복운동이 상기 타단에 수용되어 이원화될 수 있다.

그리고, 상기 조인트부는, 상기 연결부와 상기 가압부의 유동방향이 각각 일방향으로 한정됨으로써, 각각의 유동 부위의 유격이 최소화되어 하중의 방향이 하중의 전달축에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 조인트부는, 상기 케이싱에 윤활액이 수용되어 유실이 최소화됨으로써, 마모 및 가압력의 손실을 유발하는 상기 가압부 간의 마찰저항이 경감될 수 있다.

이에 의해, 겔보 굴곡 시험기는 복수의 베어링을 포함하는 조인트 구조를 마련함으로써, 전달축의 신뢰도 높고 안정적인 단방향의 유동을 가능하게 하여 연결부위의 마모에 의한 유격으로 인한 소음, 진동, 변형 및 파손을 경감할 수 있게 됨으로써, 시험물에 안정적이고 균일한 하중을 부가할 수 있게 된다.

또한, 결합 가능한 조인트 구조를 마련함으로써 장시간 사용되는 시험기의 구조적인 강성을 마련하고 유지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 전체 구조를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 내부 구조를 나타내는 정면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 내부 구조를 나타내는 평면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부와 연결부의 결합관계를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조인트부의 내부 구조를 나타내는 분해도, 및
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 사용 상태를 설명하기 위한 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기는, 시험편에 인장·압축 및 비틀림 하중을 전달하기 위한 전달축을 단방향 회동이나 회전이 가능한 복수의 베어링을 갖는 조인트 구조로 마련하여 연결 부위의 유격을 최소화함으로써, 하중 방향을 하중의 전달축과 일치시키고 유격에 의해 발생되는 마모와 소음을 저감할 수 있다.

또한, 상기의 복잡한 형상의 연결 부위를 단순한 구조의 조립체로 형성할 수 있도록 결합가능하게 마련함으로써, 구조적인 강성을 마련하고 유지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 전체 구조를 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 내부 구조를 나타내는 정면도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 내부 구조를 나타내는 평면도이다.

도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 겔보 굴곡 시험기는 시험물에 인장·압축 및 비틀림 하중을 전달하기 위한 것으로, 가압장치(100), 구동장치(200) 및 고정장치(300)를 포함한다.

가압장치(100)는 구동장치(200)에서 공급되는 구동력을 시험물에 비틀림 하중을 가하기 위한 회전력, 인장·압축 하중을 가하기 위한 반복적인 가압력으로 변환하여 고정장치(300)에 전달하기 위한 것으로, 회전부(110), 연결부(120), 조인트부(130) 및 지지부(150)를 포함한다.

회전부(110)는 구동장치(200)에 연결되어 시험물에 반복적인 가압력을 가하기 위해 전달되는 회전력, 즉, 구동력에 의해 일정주기로 회전하는 것으로 원판 형상으로 마련되며 구동축(112) 및 제1 힌지축(114)을 포함한다.

구동축(112)은 구동장치(200)에 의해 원판 형상의 회전부(110) 중심에 결합되어 구동축(112)을 중심으로 회전부(110)를 회전되도록 한다.

제1 힌지축(114)은 원판 형상의 회전부(110)의 너비방향의 가장자리에 구동축(112)과 나란한 방향으로 형성되어 후술 될 연결부(120)가 회전부(110)의 반경만큼 구동축(112)을 중심으로 회전하며 수평방향으로 왕복되도록 마련된다.

연결부(120)는 회전부(110)로부터 전달되는 회전력에 의해 회전부(110)의 너비방향을 따라 회전하며 수평방향으로 왕복되는 것으로, 제1 연결단(122), 제2 연결단(124) 및 베어링(126)을 포함한다.

제1 연결단(122)은 상기 제1 힌지축(114)에 축결합되어 상기 구동력을 연결부(120)에 전달하는 연결부(120)의 조립가능하게 마련되는 일단으로 제1 결합공(122a) 및 베어링 안착홈(122b)을 포함한다.

제1 결합공(122a)은 제1 힌지축(114)이 삽입되어 축결합되도록 제1 연결단(122)의 중심에 형성되는 관통공이다.

베어링 안착홈(122b)은 제1 힌지축(114)을 중심으로 회전하는 제1 연결단(122)의 마찰에 의한 저항과 마모를 경감시키는 베어링(126)을 수용하기 위한 것으로, 제1 결합공(122a)에 삽입되는 제1 힌지축(114)과 제1 연결단(122) 사이에 마련된다.

제2 연결단(124)은 후술 될 조인트부(130)에 축결합되어 상기 구동력을 조인트부(130)에 전달하는 연결부(120)의 조립가능하게 마련되는 타단으로 제2 힌지축(124a)을 포함한다.

제2 힌지축(124a)은 후술 될 제2 결합공(132)에 축결합되어 회전부(110)의 너비방향을 따라 회전하는 연결부(120)의 타단을 구속함으로써, 연결부(120)가 상기 회전부(110)의 너비방향을 따라 회동하도록 하는 것으로 전술한 구동축(112) 및 제1 힌지축(114)과 나란한 방향으로 형성된다.

베어링(126)은 제1 힌지축(114)을 중심으로 회전하는 제1 연결단(122)의 마찰에 의한 저항과 마모를 경감시키는 것으로, 베어링 안착홈(122b)에 안착되어 일면이 제1 힌지축(114)의 돌출부위에 의해 베어링 안착홈(122b)에 구속되며, 마모에 의한 변형 및 파손에 의해 교체되도록 제1 힌지축(114) 방향으로 노출되게 마련된다.

조인트부(130)는 일단이 회전부(110)와 축결합되고 타단이 조인트부(130)에 축결합되어 회전부(110)의 너비방향을 따라 회동하는 연결부(120)의 회전력을 수용하여 회전력을 시험물을 향한 수평 왕복력으로 변환하는 일단과, 축방향으로 회전할 수 있도록 마련되는 타단으로 마련되며, 조인트부 본체(131), 제2 결합공(132), 저널(133), 미끄럼부재(134) 및 케이싱(135)을 포함한다.

조인트부 본체(131)는 회동하는 연결부(120)와 축결합되는 일단과 조인트부(130)의 길이방향을 중심으로 회전하며 왕복운동하는 가압부(140)와 축결합되는 타단을 지지하는 것으로 길이방향으로 따라 원기둥 형상으로 마련된다.

제2 결합공(132)은 전술 한 제2 힌지축(124a)과 축결합되어 연결부(120) 타단의 회전반경을 구속하는 것으로 제2 힌지축(124a)의 형상과 대응되도록 마련된다.

저널(133)은 조인트부(130)의 타단에 길이방향으로 형성되어 후술 될 가압부(140)가 조인트부(130)의 타단에 축결합되어 길이방향을 중심으로 회전할 수 있도록 하는 중심 축으로 칼라(133a)를 포함한다.

칼라(133a)는 저널(133)과 축결합되는 케이싱(135)의 왕복운동에 의해 저널(133)에서 이탈되지 않고 구속될 수 있도록 하는 지지점으로, 일단이 조인트부 본체(131)에 결합되는 저널(133)의 타단에 길이방향의 외주연부를 따라 지름이 확장되어 형성된다.

미끄럼부재(134)는 후술 될 케이싱(135)과 저널(133)의 마찰에 의한 저항과 마모를 경감시키는 것으로, 상기 저널(133)과 축결합되며 칼라(133a)와 조인트부(130) 사이에 베어링(126)으로 마련된다.

케이싱(135)은 일단이 미끄럼부재(134)에 의해 저널(133)에 축결합되되 상기 칼라(133a)에 의해 길이방향으로의 유동이 구속되며, 타단이 결합부재(135a)에 의해 결합되어 내부에 공간을 형성함으로써, 저널(133)과 케이싱(135)과의 마찰에 의한 저항과 마모를 경감시키고 방열되도록 하는 윤활액을 수용할 수 있다.

결합부재(135a)는 전술한 바와 같이 케이싱(135)의 타단에 결합되어 내부에 수용공간을 형성하고 타단이 가압부(140)의 일단과 결합된다.

가압부(140)는 일단이 조인트부(130)의 결합부재(135a), 즉 조인트부(130)의 타단과 축결합되어 시험물을 향한 수평방향으로의 왕복운동 하는 것으로, 안내홈(142) 및 파지부재(144)를 포함한다.

안내홈(142)은 가압부(140)가 수평방향, 즉 길이방향으로 왕복운동할 때, 후술 될 지지부(150)의 안내돌기(미도시)에 의해 안내됨으로써, 수평방향으로의 왕복운동과 축방향으로의 회전운동을 가능하게 하는 것으로, 가압부(140)의 외주연부를 따라 나선형으로 형성된다.

파지부재(144)는 일단이 고정장치(300)에 의해 고정된 시험물의 타단을 파지하는 것으로 가압부(140)의 타단에 마련된다.

지지부(150)는 수평 왕복운동하는 가압부(140)를 내부에 수용하여 지지하고, 회전되도록 하는 것으로, 고정장치(300)와 조인트부(130) 사이에 가압부(140)를 지지하도록 마련된다.

안내돌기(미도시)는 지지부(150)의 내주연부에 상기 안내홈(142)에 대응되는 형상으로 마련되거나, 안내홈(142)을 따라 유동되는 형상으로 마련되어 안내홈(142)이 안내돌기를 따라 유동경로가 안내됨으로써 상기 가압부(140)가 수평 왕복운동할 때, 축방향으로 회전될 수 있도록 한다.

구동장치(200)는 상기 가압장치(100)에 구동력을 전달하기 위해 구동력을 생성하는 것으로 서보모터(210) 및 감속기(220)를 포함한다.

구동 엑츄에이터로서 서보모터(210)는 일반 3상 모터와는 달리 저속에서 큰 토크(torque)와 가속성, 응답성이 우수한 모터로서 속도와 위치를 동시에 제어한다. 본 발명의 일 실시예의 서보모터(210)는 부속 공차 ±0.02mm로 고정밀 제거가 가능하다.

감속기(220)는 기어 반경을 낮춰 회전수를 낮추며, 회전토크를 크게 하는 것으로, 서보모터(210)에 결합되어 상기 구동축(112)의 회전수와 회전토크를 결정한다.

고정장치(300)는 시험물의 일단을 파지하기 위한 것으로 시험물을 사이에 두고 가압부(140)의 타단인 파지부재(144)와 대칭되게 형성된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부(110)와 연결부(120)의 결합관계를 나타내는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 시험물에 주기적인 인장·압축하중을 생성하기 위해서 구동장치(200)에 연결된 가압장치(100)는 회전할 수 있는 회전부(110)가 마련되게 된다. 회전부(110)에 연결부(120)가 축결합되어 연결부(120)가 회전부(110)를 따라 유동됨으로써, 회전부(110)의 회전력은 회전부(110)의 너비방향을 가로지르는 방향의 유동으로 연결부(120)를 통해 구현될 수 있다.

이때, 회전부(110)와 연결부(120)는 회전부(110)에 구동축(112)과 나란한 방향으로 형성되는 제1 힌지축(114)이 연결부(120)의 일단인 제1 연결단(122)에 형성된 제1 결합공(122a)에 삽입됨으로써 축결합되며, 연결부(120)의 일단은 제1 힌지축(114)을 중심으로 회전부(110)의 너비방향을 따라 회동한다.

제1 힌지축(114)과 제1 결합공(122a) 사이에는 베어링(126)이 마련되어 마찰에 의한 저항과 마모를 저항하게 된다. 종래에는 제1 힌지축(114)과 제1 결합공(122a) 사이에 마련되는 베어링(126)의 이탈을 방지하기 위해 베어링(126)과 제1 결합공(122a)이 결합된 상태로 마련되었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링(126)은 베어링 안착홈(122b)에 안착되어 일면은 베어링 안착홈(122b)에 지지되고, 타면은 제1 힌지축(114)의 돌출부위에 의해 지지됨으로써, 베어링(126)과 제1 결합공(122a)은 결합된 상태가 아닌 끼워진 상태 또는 안착 된 상태로 마련될 수 있다.

또한, 종래에는 연결부(120)가 일체화되어 형성됨으로써 주조방식에 의해 제작될 수밖에 없어 필요한 강성을 얻지 못하였고, 연결부(120)의 축결합되는 부분인 목 부분에 하중이 부가되어 변형 및 파손이 발생함으로써 연결부(120) 전체를 교체해야하는 문제점이 있었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부(120)는 연결부(120)의 양단을 제1 연결단(122)과 제2 연결단(124)으로 각각 마련하여 결합될 수 있도록 함으로써, 단조 공정을 통해 제작될 수 있도록 하여 필요한 구조적인 강성을 마련할 수 있고, 변형 및 파손에 의해 부분적인 교체가 가능할 수 있도록 연결부(120)가 마련된다.

상기의 제1 연결단(122)과 제2 연결단(124)은 연결부(120) 본체와 각각 볼트결합을 통해 결합될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조인트부의 내부 구조를 나타내는 분해도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 조인트부(130)는 일단에 제2 힌지축(124a)이 마련되고 타단에 칼라(133a)가 형성된 저널(133), 저널(133)에 끼워지는 미끄럼부재(134), 상기 저널(133)과 미끄럼부재(134)를 수용하는 케이싱(135) 및 케이싱(135) 내부에 윤활액이 수용될 수 있는 내부공간을 형성하며 가압부(140)와 결합되는 결합부재(135a)를 포함한다.

조인트부(130)의 일단은 상기와 같은 제2 힌지축(124a)에 연결부(120)의 타단이 축결합됨으로써, 회전부(110)의 회전에 의한 연결부(120)의 유동을 구속하여 회전부(110)의 회전운동이 수평 왕복운동으로 변환되도록 한다. 이때, 종래의 볼 조인트에 의한 축결합 관계가 아닌 제2 힌지축(124a)의 축결합 관계를 형성함으로써, 다자유도를 갖는 연결부(120)의 타단의 유동을 일방향으로 한정하여 축결합되는 부분의 유격을 최소화함으로써, 하중의 전달방향과 하중 전달축을 일치되도록 할 수 있다. 이에 마모와 소음을 저감할 수 있다.

또한, 조인트부(130)의 타단은 가압부(140)에 수평 왕복력을 전달함과 동시에 길이방향의 저널(133)을 중심으로 회전될 수 있도록 저널(133)과 길이방향으로의 축결합된다. 이때, 저널(133)의 가압부(140) 방향 끝단의 외주연부에 지름이 확장되어 칼라(133a)가 형성되어 미끄럼부재(134)의 저널(133)의 길이방향으로의 유동을 한정하고, 미끄럼부재(134)와 조인트부 본체(131) 사이에 케이싱(135)의 일부가 끼워져 고정됨으로써, 가압부(140)의 일단과 결합부재(135a)에 의해 결합된 케이싱(135)의 수평방향으로의 가압력을 지지한다.

본 발명의 일 실시예의 겔보 굴곡 시험기는 가압부(140)가 440°를 회전하여 시험물에 비틀림 하중을 가하는 것으로, 조인트부(130)의 타단은 가압부(140)의 일단과 축결합되어 440°를 회전한다. 이때, 축결합을 위한 저널(133)을 케이싱(135) 내부에 수용하되, 케이싱(135) 내부에 윤활액을 수용함으로써, 저널(133) 및 미끄럼부재(134)에 발생하는 발열에 의한 변형을 방지하고, 마찰 저항과 마찰에 의한 마모를 저감할 수 있다. 또한, 윤활액의 케이싱(135) 외부로의 유출을 방지하여 겔보 굴곡 시험기의 장시간 운전에도 오염이 발생하지 않는다.

종래의 볼 조인트로 마련되는 조인트부(130)는 다 자유도를 갖는 볼 조인트에 의해 축결합되는 결합부위에 유격이 발생하여 하중의 전달방향과 하중의 전달축의 축정렬의 오차가 발생하여 전달되는 하중의 손실이 있었으며, 상기의 하중 손실에 의해 하중 전달축의 구성요소들이 부하에 의한 변형 및 파손이 발생하였고, 유격에 의한 마모 및 소음이 발생이 있었으나 본 발명의 일 실시예의 겔보 굴곡 시험기는 다 자유도를 갖는 볼 조인트를 대체하여, 상기 회전부(110)의 너비방향을 따라 회동되는 일단, 그리고, 조인트부(130)의 길이방향을 중심으로 회전하는 타단으로 구성되는 조인트부(130)를 마련함으로써, 연결부(120)와 가압부(140)를 각 일방향의 유동으로 한정하여 상기와 같은 문제점이 개선될 수 있도록 하였다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 사용 상태를 설명하기 위한 사시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 겔보 굴곡 시험기는 시험편에 인장·압축 및 비틀림 하중을 전달하기 위한 전달축을 단방향 회동이나 회전 가능한 복수의 베어링을 갖는 조인트 구조로 마련하여 연결 부위의 유격을 최소화함으로써, 하중 방향을 하중의 전달축과 일치시키고 유격에 의해 발생되는 마모와 소음을 저감하기 위한 것이다.

구동장치(200)의 서보모터(210)에 의해 생성된 구동력은 감속기(220)에 의해 회전속도와 토크가 결정되며, 구동축(112)에 의해 회전부(110)에 전달되게 된다. 회전부(110)는 구동축(112)에 축결합되어 일정주기로 회전하여 시험물에 일정한 인장·압축하중을 가하기 위해 회전하며 회전부(110)의 너비방향의 가장자리에 연결부(120)의 일단이 축결합되어 연결부(120)가 회전부(110)의 너비를 따라 유동하게 된다. 회전부(110)에 의한 회전력이 연결부(120)가 회전부(110)의 너비방향을 따라 유동함으로써 수평 왕복운동력으로 변환되며, 연결부(120)의 타단이 조인트부(130)에 축결합됨으로써, 상기 연결부(120)의 수평 왕복운동은 조인트부(130)의 수평 시험편을 향한 수평 왕복운동으로 한정된다.

이때, 연결부(120)의 일단과 타단인 제1 연결단(122)과 제2 연결단(124)은 각각 결합가능하게 만들어져 일체화되어 형성되는 것이 아니라 단순화된 각각의 부속물로 제작되어 사용될 수 있어 종래의 연결부(120) 구조보다 구조적인 강성이 얻을 수 있다. 또한, 연결부(120)와 회전부(110)의 연결 부위인 제1 힌지축(114)과 제1 결합공(122a) 사이에는 베어링(126)이 안착될 수 있는 구조로 마련되어 연결부(120)의 부분적인 변형 및 파손에 각 부위를 교체하여 재가동 시간과 교체 비용을 절감할 수 있다.

그리고, 회전력이 수평 왕복운동력으로 변환되어 전달되도록 하는 조인트부(130)는 일단이 연결부(120)에 의해 회전부(110)의 너비방향을 따라 회동되고, 타단이 가압부(140)의 일단과 연결되어 길이방향의 저널(133)을 중심으로 회전함으로써, 기존의 다 자유도의 볼 조인트로 마련되는 조인트부(130) 보다 각각의 연결 부위의 유격을 최소화할 수 있다. 이에 의해, 하중의 전달방향이 각각 일방향으로 나뉘어져 형성됨으로써, 하중의 전달방향과 하중의 전달축을 일치시킬 수 있어 구동력의 전달 시 신뢰도 높은 하중 전달과 하중 손실이 경감된다.

또한, 종래의 볼 조인트 방식은 구조적으로 일정 간격의 유격을 포함할 수밖에 없어 겔보 굴곡 시험기의 초기 구동 시 각각의 연결 부위에 마찰 저항이 발생하여 각 연결 부위에 수명이 단축되거나 서보모터(210)에 과열 및 에러가 발생하는 문제점들이 있었으나 본 겔보 굴곡 시험기는 유격이 최소화되고 하중의 전달 방향이 각각 일방향으로 나뉘어져 구속됨으로써, 회전부(110)의 최대 정점에서 걸리는 하중 및 초기 구동 시 발생되는 하중에 저항할 수 있는 구조적인 강성을 포함한다. 더불어, 종래의 겔보 굴곡 시험기는 마찰 저항이 높아 서보모터(210)의 10CPM 이하의 저속 구간에서는 장비의 기동이 어려웠으나 본 겔보 굴곡 시험기는 30분의 1 정도의 마찰 저항력으로 기동이 가능하여 10CPM 이하의 저속 시험이 가능하고 서보모터(210)의 과열 및 에러가 발생하지 않는다.

아울러, 조인트부(130)의 타단에 길이방향의 저널(133)을 중심으로 회전하는 미끄럼부재(134)에 윤활액을 수용할 수 있는 케이싱(135)이 마련되어 내부에 윤활액을 수용함으로써, 저널(133)을 중심으로 하는 회전에 의한 발열문제를 경감할 수 있고, 마찰에 의한 이동저항 및 마모를 경감할 수 있으며, 외부로부터 인입되는 이물질에 의한 윤활액의 오염 및 윤활액의 외부 유출 역시 방지하여 운전 환경의 오염을 방지할 수 있다.

조인트부(130)에 의해 변환되어 가압부(140)에 전달된 구동력은 상기 케이싱(135)의 타단에 결합되어 수평 왕복운동하며, 지지부(150)에 수용되어 지지부(150) 내주연부의 안내돌기에 가압부(140)의 외주연부에 형성된 안내홈(142)이 끼워져 안내됨으로써, 가압부(140)는 수평 왕복운동과 함께 저널(133)을 중심으로 하는 회전운동을 하게 된다.

상기와 같은 구성과 작용으로 일단이 가압부(140)의 타단인 파지부재(144)에 결합되고 타단이 고정장치(300)에 결합된 시험물에 인장·압축 하중 및 비틀림 하중을 가하게 됨으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 겔보 굴곡 시험기의 동작은 완료된다.

이에 의해, 겔보 굴곡 시험기는 복수의 베어링을 포함하는 조인트 구조를 마련함으로써, 전달축의 신뢰도 높고 안정적인 단방향의 유동을 가능하게 하여 연결 부위의 마모에 의한 유격으로 인한 소음, 진동, 변형 및 파손을 경감할 수 있게 됨으로써, 시험물에 안정적이고 균일한 하중을 부가할 수 있게 된다.

또한, 결합 가능한 조인트 구조를 마련함으로써 장시간 사용되는 시험기의 구조적인 강성을 유지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100 : 가압장치 110 : 회전부
112 : 구동축 114 : 제1 힌지축
120 : 연결부 122 : 제1 연결단
122a : 제1 결합공 122b : 베어링 안착홈
124 : 제2 연결단 124a : 제2 힌지축
126 : 베어링 130 : 조인트부
131 : 조인트부 본체 132 : 제2 결합공
133 : 저널 133a : 칼라
134 : 미끄럼부재 135 : 케이싱
135a : 결합부재 140 : 가압부
142 : 안내홈 144 : 파지부재
150 : 지지부 200 : 구동장치
210 : 서보모터 220 : 감속기
300 : 고정장치

Claims (9)

1. 구동축을 기준으로 회전되는 회전부;
   상기 회전부의 너비방향의 가장자리에 상기 구동축과 나란한 방향으로 형성된 제1 힌지축과 일단이 축결합되는 연결부;
   일단이 상기 연결부의 타단과 축결합됨으로써, 상기 연결부의 회동에 의해 길이방향으로 왕복되는 조인트부;
   길이방향의 외주연부에 나선형의 안내홈이 형성되고, 일단이 상기 조인트부의 타단에 상기 조인트부의 길이방향으로 축결합되며, 타단이 고정된 시험물에 결합되어 상기 시험물에 인장 하중 및 압축 하중이 인가되도록 하는 가압부; 및
   상기 가압부의 이동경로를 안내하며, 내주연부에 상기 안내홈에 끼워져 상기 가압부가 회전되도록 하는 안내돌기가 형성되어 상기 시험물에 비틀림하중이 인가되도록 하는 지지부;를 포함하고,
   상기 회전부는,
   너비방향의 가장자리에 상기 연결부의 일단과 축결합을 위한 제1 힌지축이 마련되며,
   상기 연결부는,
   일단에 제1 결합공이 형성된 제1 연결단; 및
   타단에 상기 제1 힌지축과 나란한 방향으로 형성되는 제2 힌지축이 형성된 제2 연결단;을 포함하고,
   상기 제1 연결단 및 제2 연결단은,
   기설정된 강성을 갖도록, 각각 상기 연결부와 분리되어 단조 공정으로 마련됨으로써 상기 축결합되는 부분에 하중이 부가되어 변형 및 파손이 발생되면 부분적인 교체가 선택적으로 가능하도록 마련되고,
   상기 제1 연결단은,
   상기 제1 힌지축과 축결합되도록 형성되는 제1 결합공; 및
   상기 제1 힌지축과의 마찰저항을 경감하기 위해 마련되는 제1 베어링이 수용되도록, 상기 제1 결합공의 내주연부를 따라 지름이 확장되어 형성되는 베어링 안착홈;을 포함하고,
   상기 조인트부의 일단은,
   상기 축결합되는 결합부위에 발생되는 유격에 의한 하중의 손실, 변형 및 파손을 방지하며 상기 유격에 의한 마모 및 소음을 방지하기 위해 상기 제2 힌지축과 대응되는 제2 결합공이 형성되는 것을 특징으로 하는 겔보 굴곡 시험기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 베어링은,
   상기 연결부의 부분적인 교체가 선택적으로 가능하도록 마련됨으로써 마모에 의한 변형 및 파손에 따라 교체되도록, 상기 베어링 안착홈에서 탈착되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 겔보 굴곡 시험기.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 조인트부의 타단은,
   일단이 상기 조인트부의 본체에 결합되고 타단에 외주연부를 따라 지름이 확장된 칼라가 형성된 저널;
   상기 저널의 일단과 상기 칼라 사이의 저널에 끼워지는 미끄럼부재; 및
   상기 저널과 상기 미끄럼부재를 감싸도록 하는 케이싱;을 포함하는 것을 특징으로 하는 겔보 굴곡 시험기.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 조인트부는,
   상기 연결부의 회동이 상기 일단에 수용되고, 상기 가압부의 왕복운동이 상기 타단에 수용되어 이원화되는 것을 특징으로 하는 겔보 굴곡 시험기.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 조인트부는,
   상기 연결부와 상기 가압부의 유동방향이 각각 일방향으로 한정됨으로써, 각각의 유동 부위의 유격이 최소화되어 하중의 방향이 하중의 전달축에서 이탈되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 겔보 굴곡 시험기.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 조인트부는,
   상기 케이싱에 윤활액이 수용되어 유실이 최소화됨으로써, 마모 및 가압력의 손실을 유발하는 상기 가압부 간의 마찰저항이 경감되는 것을 특징으로 하는 겔보 굴곡 시험기.

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