KR101783099B1 - 고무시편 마찰특성 시험기용 고무시편 스노우 청소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고무시편의 마찰특성을 시험 평가하는 시험기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고무시편의 빙판노면 또는 스노우 눈길노면에 대해 마찰 시험후 고무시편의 표면에 달라붙은 스노우를 자동으로 청소하여 다음 시험 측정을 수행할 수 있기에 시험시간의 단축과 설비의 자동화를 구축할 수 있으면서 시험 데이터의 신뢰성이 향상되는 고무시편 마찰특성 시험기용 고무시편 스노우 청소장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 본체(100)의 상부커버(101)에 설치된 선형가이드(102)를 따라 고속으로 왕복동하는 시편지그(103)를 구비한 헤드부(104) 쪽으로 접근 및 이격될 수 있는 제 1단 전후진 실린더(1)와, 상기 제 1단 전후진 실린더(1)가 장착되는 제 2단 전후진 실린더(2), 상기 제 2단 전후진 실린더(2)의 높낮이를 조절하는 높이조절부(3) 및, 상기 높이조절부(3)가 고정 설치되는 기대(105)에 장착된 수직지지대(4)로 이루어지되, 상기 제 1단 전후진 실린더(1)의 상면에는 브러쉬(5)를 회전시키는 회전모터(6)를 구비하여 이루어진 구조로 되어 있다.

Description

고무시편 마찰특성 시험기용 고무시편 스노우 청소장치{Snow cleaning equipment for rubber specimen friction properties tester}

본 발명은 고무시편의 마찰특성을 시험 평가하는 시험기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고무시편의 빙판노면 또는 스노우 눈길노면에 대해 마찰 시험 후 고무시편의 표면에 달라붙은 스노우를 자동으로 청소하여 다음 시험 측정을 수행할 수 있기에 시험시간의 단축과 설비의 자동화를 구축할 수 있으면서 시험 데이터의 신뢰성이 향상되는 고무시편 마찰특성 시험기용 고무시편 스노우 청소장치에 관한 것이다.

일반적으로 고무재료의 용도가 널리 광범위하게 사용되는 관계로 고무시편의 마찰에 관한 연구가 다양하게 진행되고 있는바, 고무는 기히 알려진 바와 같이 비선형성을 갖는 종탄성 계수가 작고 파단까지의 신장율이 매우 크며, 비틀림 변형이 쉬우면서 전기 절연성과 내약품성을 갖고 있어서 수분침투를 방지하는 밀봉재료와, 소음, 진동을 방지하는 방진재료, 구조 요소 내지는 동력전달 요소뿐만 아니라, 타이어의 회전저항과 마찰재로 다양하게 널리 사용되고 있다.

이와 같은 고무 재료의 마찰특성은 온도와 하중 조건뿐만 아니라 마찰계면의 상태(표면 거칠기, 산화, 오염 등)와 마찰방법(미끄럼, 구름)들에 따라서 크게 좌우된다.

이 때문에 고무의 특성이나 거동을 예측하기 위해 필요한 마찰계수를 결정하기가 어렵고 해석이 곤란하다.

또한, 고무 마찰력에 관련된 타이어 산업에서는 차량의 성능을 효과적으로 예측하기 위해서는 실제 타이어 평가와 유사한 조건하에서의 고무마찰과 변형에 대한 정확한 이해가 필수적이다.

한편, 지금까지 개발된 고무시편 마찰 시험기를 살펴보면, 원운동을 할 때 마찰력을 시험할 수 있는 시험기와 직선운동에서 마찰력을 시험할 수 있는 시험기로 나눌 수 있다.

여기서 전자인 원운동에서 마찰력을 측정하는 시험기의 경우에는 회전형 노면으로 이루어진 회전판을 이용하여 고정된 고무시편에 상기 회전판을 회전시키고 고무시편이 직선으로 이동하면서 마찰특성을 측정한다.

그러나 실제 고무는 하중에 의해 압축과 전단, 슬립을 반복하고 있으며, 특히 차량의 장착되는 타이어의 고무시편 마찰 평가시 스티어링(Steering), 스터블(Stable), 브레이킹(Braking)에 관한 연구를 위해 고무시편을 직선 이동하면서 측정되어야 한다.

따라서 노면이 회전하면서 마찰특성을 평가하는 방법은 고무시편의 접촉면이 원형을 이루기에 직선 구동 시험이라고 보기가 어렵다.

후자인 직선운동을 하는 고무시편 마찰 시험기를 분석한 결과, 헤리돈형 마찰 시험기의 경우 고무시편이 한 종류의 노면상에 일정한 속도로 접촉 이동하면서 고무시편에 가해지는 수직력과 마찰력을 측정할 수 있었다.

또 다른 마찰 측정 시험기의 경우, 고무시편을 고정하고 고무시편의 반대편에 웨이트를 설치하여 수직력을 측정하면서 고정된 노면에 고무시편을 접촉하여 이동하도록 고안되었다. 이러한 마찰 시험기는 측정되는 힘에 고무시편의 운동에 의한 관성력이 포함되므로 마찰력이 다르게 나타나게 되어 정확한 시험 데이터를 얻기 곤란하였다.

이에 따라 국외 많은 연구기관에서는 많은 연구가 진행중인데, 대표적인 시험기를 분석한 결과, 노면의 상태에 따른 타이어의 마찰특성을 측정하기 위한 연구는 미흡한 상황이다. 일 예로 오스트리아에 위치한 Vienna 대학과 Altracon 회사의 고속 마찰특성 시험기의 경우 마른노면, 젖은노면, 아이스노면, 스노우노면 등 다양한 노면에서 고무시편의 마찰력을 측정할 수 있는 장비를 개발하였으나, 노면의 길이가 짧고 한 종류의 노면에 대하여 마찰력을 측정한 후, 다른 노면에 대하여 마찰력을 측정할 경우에는 교체해야 하는 단점이 있다.

또한, 다른 연구기관에서 마른노면 이나 젖은노면에 대해서 활발하게 연구를 진행중에 있으나, 빙판길 또는 눈길노면에 대한 마찰특성 연구는 미흡한 실정이다.

따라서 사계절 변화에 대응하기 위해 눈길 및 빙판길에 대한 타이어의 마찰특성의 종래 시험기는 스노우노면 이나 빙판노면에 대해 고무시편의 마찰시험을 수행하고 있지만, 고무시편의 마찰시험을 수행한 후 상기 고무시편의 표면에 얼어 달라붙은 스노우 또는 얼음조각을 청소하기 위해 작업자가 인력으로 청소하여 다음 측정시험에 대비하는 번거로움이 있으며, 이로 인해 고무시편의 시험측정시간이 지연되면서 스노우 미제거시 다음 시험 평가되는 고무시편의 측정 데이터 신뢰성이 떨어지는 문제점 등이 있었다.

등록특허공보 제 10-1358890호(2014.01.28.) 등록특허공보 제 10-1499577호(2015.03.02.)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 눈길노면에서 고무시편의 마찰특성 시험시 고무시편에 달라붙은 스노우 또는 얼음조각을 자동으로 청소함에 따라 시험평가 시간의 단축과 설비의 자동화 구축에 도움을 주면서 다음 시험 평가되는 고무시편의 시험데이터 신뢰성 향상에 도움을 주는 고무시편 마찰특성 시험기용 고무시편 스노우 청소장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 본체의 상부커버에 설치된 선형가이드를 따라 고속으로 왕복동하는 시편지그를 구비한 헤드부 쪽으로 접근 및 이격될 수 있는 제 1단 전후진 실린더와, 상기 제 1단 전후진 실린더가 장착되는 제 2단 전후진 실린더, 상기 제 2단 전후진 실린더의 높낮이를 조절하는 높이조절부 및, 상기 높이조절부가 고정 설치되는 기대에 장착된 수직지지대로 이루어지되, 상기 제 1단 전후진 실린더의 상면에는 브러쉬를 회전시키는 회전모터를 구비하여 이루어진 구조로 되어 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 고무시편 마찰특성 시험기용 고무시편 스노우 청소장치는 눈길노면에서 마찰특성 시험을 마친 고무시편에 묻은 스노우 또는 얼음조각을 자동으로 청소함에 따라 시험평가 시간의 단축과 설비의 자동화 구축에 도움을 주면서 다음 평가 시험시 고무시편에 변형을 저감한 스노우 청소로 시험평가 데이터의 신뢰성 향상에 도움을 준다.

도 1은 본 발명에 따른 고무시편 스노우 청소장치가 설치된 고무시편 마찰특성 시험기의 정면도,
도 2는 도 1의 측면도,
도 3 (A)와 (B)는 본 발명의 요부인 고무시편 스노우 청소장치의 정면도와 측면도,
도 4 (C),(D),(E)는 본 발명의 요부인 고무시편 스노우 청소장치의 작동상태 단면도 들이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하는데, 본 발명은 반드시 여기에만 한정하는 것이 아니라 본 발명의 기술적 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능하다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 고무시편 스노우 청소장치가 통상적인 고무시편의 마찰특성을 평가하는 시험기 본체(100)에 설치된 상태를 보여주는 도면들이다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 헤드부(104)의 시편지그(103)에 물려 있는 고무시편(106)을 눈길노면(107)에서 마찰특성을 시험한 다음, 상기 고무시편(106)에 달라붙은 스노우 또는 얼음조각을 자동으로 청소하는 장치이다.

본 발명은 본체(100)의 상부커버(101)에 설치된 선형가이드(102)를 따라 고속으로 왕복동하는 시편지그(103)를 구비한 헤드부(104) 쪽으로 접근 및 이격될 수 있는 제 1단 전후진 실린더(1)와, 상기 제 1단 전후진 실린더(1)가 장착되는 제 2단 전후진 실린더(2), 상기 제 2단 전후진 실린더(2)의 높낮이를 조절하는 높이조절부(3) 및, 상기 높이조절부(3)가 고정 설치되는 기대(105)에 장착된 수직지지대(4)로 이루어지되, 상기 제 1단 전후진 실린더(1)의 상면에는 브러쉬(5)를 회전시키는 회전모터(6)를 구비하여 이루어진 구조로 되어 있다.

여기서 상기 제 1단 전후진 실린더(1)는 제 2단 전후진 실린더(2)의 상면에서 길이방향을 따라 왕복동 이동하도록 되어 있으며, 상기 브러쉬(5)와 회전모터(6)는 제 1단 전후진 실린더(1)의 상면에서 길이방향을 따라 왕복동 이동하도록 되어 있다.

그리고 상기 수직지지대(4)에 고정 설치되는 높이조절부(3)는 핸들(11)과, 상기 핸들(11)과 기어뭉치로 연결되는 승하강용 스크류(7), 상기 승하강용 스크류(7)에 연결된 수평대(8) 및, 상기 수평대(8)의 양쪽으로 설치되는 가이드 바아(10)로 이루어져 있다.

이러한 본 발명의 작동에 대해 아래와 같이 설명한다.

통상적으로 상기 헤드부(104)의 시편지그(103)에 물려 있는 고무시편(106)은 상부커버(101)의 선형가이드(102)를 따라 고속으로 이동하여 눈길노면(107)에 접하여 마찰시험을 수행하게 되는데, 상기 헤드부(104)가 도 1의 좌측에서 테스트를 시작하여 우측으로 도착하면, 본 발명에 따른 고무시편 스노우 청소장치가 작동하게 된다.

즉 상기 높이조절부(3)의 핸들(11) 조작에 의해 승하강용 스크류(7)와 가이드 바아(10)가 상승 작동하여 미리 일정높이로 상승 세팅된 스노우 청소장치는 도 4의 (C)와 같이 화살표 (나)방향을 따라 일정높이로 상승하게 되고, 이어 도 4의(D) 제 1단 및 제 2단 전후진 실린더(1,2)를 이용하여 헤드부(104)의 시편지그(103)에 장착된 고무시편(106)까지 이동하게 되는데, 이때 상기 스노우 청소장치의 브러쉬(5)는 도 2의 화살표(가)방향으로 이동하여 고무시편(106)과 맞닿게 된다.

이어 상기 브러쉬(5)는 회전모터(6)에 의해 회전하게 되고, 상기 헤드부(104)는 선형가이드(102)를 따라 좌우구간으로 이동하게 된다.

이같이 상기 브러쉬(5)가 고정된 위치에서 일정속도로 회전하게 되고, 고무시편(106)을 가진 헤드부(104)가 이동하면서 상기 브러쉬(5)에 의해 스노우 또는 얼음조각들을 청소된다.

상기와 같이 스노우가 고무시편(106)에서 청소되면 헤드부(104)는 마찰시험위치로 다시 이동하게 되고, 본 발명에 따른 고무시편 스노우 청소장치는 도 4의(E)→(D)→(C)상태로 복귀되어 원래의 위치로 되돌아 가게 된다.

이러한 본 발명은 타이어와 차량의 성능을 효과적으로 예측하기 위해서는 실제 타이어 평가와는 유사한 조건하에서 고무의 마찰과 변형에 대한 정확한 이해가 필수적인 타이어 산업에 중요한 기술이 될 것으로 사료되며, 고정밀도를 갖는 고무시편 고속 마찰시험장치에 활용될 수 있다.

1 : 제 1단 전후진 실린더, 2 : 제 2단 전후진 실린더,
3 : 높이 조절부, 4 : 수직지지대,
5 : 브러쉬, 6 : 회전모터,
7 : 승하강용 스크류, 8 : 수평대,
10 : 가이드 바아, 11 : 핸들.

Claims (4)

1. 고무시편의 마찰특성을 시험하기 위한 고무시편 마찰특성 시험기용 고무시편 스노우 청소장치에 있어서,
   본체(100)의 상부커버(101)에 설치된 선형가이드(102)를 따라 고속으로 왕복동하는 시편지그(103)를 구비한 헤드부(104) 쪽으로 접근 및 이격될 수 있는 제 1단 전후진 실린더(1)와, 상기 제 1단 전후진 실린더(1)가 장착되는 제 2단 전후진 실린더(2), 상기 제 2단 전후진 실린더(2)의 높낮이를 조절하는 높이조절부(3) 및, 상기 높이조절부(3)가 고정 설치되는 기대(105)에 장착된 수직지지대(4)로 이루어지되, 상기 제 1단 전후진 실린더(1)의 상면에는 브러쉬(5)를 회전시키는 회전모터(6)를 구비하고, 상기 제 1단 전후진 실린더(1)는 제 2단 전후진 실린더(2)의 상면에서 길이방향을 따라 왕복동 이동하도록 이루어지며, 상기 브러쉬(5)와 회전모터(6)는 제 1단 전후진 실린더(1)의 상면에서 길이방향을 따라 왕복동 이동하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고무시편 마찰특성 시험기용 고무시편 스노우 청소장치.
   
   
   
   
   
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