KR101943764B1 - 수중 운동체 회수장치 및 그 작동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 운동체의 속도를 감소시키는 감쇠유닛, 상기 감쇠유닛을 이송하는 이송유닛을 포함하며 상기 감쇠유닛은 마찰력과 탄성력을 이용하여 상기 수중 운동체를 정지시키는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치와, 상기 수중 운동체가 상기 감쇠유닛에 유입되는 유입단계, 상기 마찰력 발생부재에 의해 상기 수중 운동체에 마찰력이 전달되는 마찰력 전달단계, 상기 운동에너지 흡수부재의 탄성력에 의해 상기 수중 운동체의 운동에너지가 감소되는 운동에너지 감소단계, 상기 마찰력과 상기 탄성력에 의해 상기 수중 운동체가 정지하는 정지단계를 포함하며, 상기 정지단계에서 상기 마찰력이 상기 수중 운동체에 전달한 일과 상기 운동에너지 흡수부재에 저장된 상기 탄성력의 합은 상기 수중 운동체의 운동에너지 이상인 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치의 작동방법에 관한 것이다.

Description

수중 운동체 회수장치 및 그 작동방법{APPARATUS FOR RECOVERING PRODUCT OF INJECTION MOLDING EQUIPMENT UNDERWATER AND THE OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 수중 운동체 회수장치 및 그 작동방법에 관한 것으로, 상세하게는 마찰력과 탄성력을 이용하여 수중에서 운동체를 회수하는 장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.

종래의 수중 운동체의 사출시험 진행 시, 특히 수중 운동체의 속도가 빠르고 운동체의 감속구간이 짧을 경우에는 수조 벽면과 운동체가 충돌할 가능성이 높았으며, 이는 운동체 및 수조 벽면에 손상을 발생시켰다.

따라서, 운동체와 수조의 손상을 방지하면서 빠른 시간 안에 안전하게 운동체의 속도를 감소시킬 수 있는 수중 운동체의 운동에너지를 감쇠시킬 방안이 필요하며, 시험의 효율적인 진행을 위해 정지한 운동체를 신속하고 안전하게 회수할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.

한국등록특허번호 제10-1325593호(2013.10.30) 한국등록특허번호 제10-1195773호(2012.10.24)

본 발명은 빠르게 사출되는 수중 운동체의 속도를 효율적으로 감소시켜 정지시키고 정지한 운동체를 회수하는 장치 및 그 작동방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 수중 운동체의 속도를 감소시키는 감쇠유닛, 감쇠유닛을 이송하는 이송유닛을 포함하며 감쇠유닛은 마찰력과 탄성력을 이용하여 수중 운동체를 정지시키는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치와, 수중 운동체가 감쇠유닛에 유입되는 유입단계, 마찰력 발생부재에 의해 수중 운동체에 마찰력이 전달되는 마찰력 전달단계, 운동에너지 흡수부재의 탄성력에 의해 수중 운동체의 운동에너지가 감소되는 운동에너지 감소단계, 마찰력과 탄성력에 의해 수중 운동체가 정지하는 정지단계를 포함하며, 정지단계에서 마찰력이 수중 운동체에 전달한 일과 운동에너지 흡수부재에 저장된 탄성력의 합은 수중 운동체의 운동에너지 이상인 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치의 작동방법이다.

본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치 및 그 작동방법은 수중 운동체와 수조 벽면의 손상을 방지하고, 신속하고 안전하게 수중 운동체의 회수가 가능하여 시험 진행을 용이하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 감쇠유닛의 구성도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치에 적용된 마찰력을 설명하기 위한 참고 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 유입단계를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 정지단계를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 하우징 일반부에 운동체가 진입하기 전(좌)과 후(우)의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 이송유닛의 이동을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 작동방법의 순서도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 수중 운동체(30)의 속도를 감소시키는 감쇠유닛(10), 상기 감쇠유닛을 이송하는 이송유닛(20)을 포함하며 상기 감쇠유닛은 마찰력과 탄성력을 이용하여 상기 수중 운동체(이하 "운동체"로 표기)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치(100)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 감쇠유닛의 구성도 및 단면도로 이를 참조하면 본 발명의 구성 및 형상을 이해하는데 도움이 된다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 좀더 상세히 설명하면, 상기 감쇠유닛(10)은 상기 마찰력을 발생시켜서 상기 운동체(30)의 속도를 늦추는 마찰력 발생부재(11), 상기 탄성력에 의해 상기 운동체의 운동에너지를 흡수하는 운동에너지 흡수부재(12), 상기 마찰력 발생부재와 상기 운동에너지 흡수부재가 체결되는 하우징(14)을 포함하며, 상기 운동에너지 흡수부재는 탄성력을 갖는 소재로, 스프링일 수 있으며, 상기 마찰력 발생부재도 탄성력을 갖는 소재일 수 있다.

상기 감쇠유닛(10)은 상기 운동체(30)를 상기 하우징(14)으로 유입시키는 유입유닛(15)을 포함하며, 상기 유입유닛은 상기 운동체의 진행방향으로 회전하는 회전부재(17), 상기 회전부재를 상기 하우징에 고정시키는 고정부재(16)를 포함하며, 상기 회전부재는 롤러일 수 있다.

상기 하우징(14)은 상기 운동체(30)의 진행방향으로 갈수록 점차 좁아지는 사각기둥 형태의 확장부(14a), 상기 확장부의 후단과 동일한 형태와 크기를 갖는 일반부(14b)를 포함하며, 상기 운동에너지 흡수부재(12)의 일측은 상기 일반부의 내측 상면에 고정되고, 상기 마찰력 발생부재(11)는 상기 운동에너지 흡수부재의 타측에 체결되며, 상기 운동에너지 흡수부재의 탄성력은 상기 운동체의 진행방향과 수직한 방향으로 작용한다.

또한, 상기 확장부(14a)의 내측 사면에는 일면에 각각 2개 이상의 상기 유입유닛(15)이 장착되고 상기 확장부의 상면에 설치된 상기 고정부재(16)는 선단에서 후단으로 갈수록 점차 길어지는 형상이다.

상기 일반부(14b)의 내측 상면을 제외한 삼면에는 각각 2개 이상의 상기 유입유닛(15)이 장착되고 상기 일반부의 상면에는 상기 마찰력 발생부재(11)와 상기 운동에너지 흡수부재(12)가 장착되며, 상기 확장부(14a)의 후단에 설치된 상기 유입유닛의 길이는 상기 일반부의 상면에 장착된 상기 운동에너지 흡수부재가 완전 압축된 상태일 때의 상기 마찰력 발생부재와 상기 운동에너지 흡수부재의 길이의 합보다 짧거나 같다.

또한, 상기 일반부(14b)의 후단은 충격흡수판(19)에 의해 차단되며 상기 충격흡수판은 탄성소재로 형성된다.

상기 이송유닛(20)은 상기 운동체(30)가 사출되기 이전에 상기 운동체의 예상 진행경로에 상기 감쇠유닛(10)을 위치시키고, 상기 운동체가 상기 감쇠유닛 내에서 정지하면 상기 감쇠유닛을 이동시켜 상기 운동체의 취출을 용이하게 한다.

상기 이송유닛(20)은 상기 감쇠유닛(10)과 연결되는 와이어(21), 상기 와이어를 풀거나 조이는 도르래(22), 상기 도르래의 동력원이 되는 윈치(23), 상기 도르래가 고정되는 도르래 이송차(24), 상기 도르래 이송차의 이동경로인 가이드 레일(25)을 포함한다.

도면에 따른 실시예에서는 상기 마찰력 발생부재(11) 및 운동에너지 흡수부재(12)가 상기 하우징의 일반부(14b)와 수직되게 설치되어 있으나 이것은 일 실시예에 불과하며, 상기 일반부의 선단에 설치되는 상기 마찰력 발생부재 및 운동에너지 흡수부재는 상기 운동체의 진행방향으로 경사진 형태로도 설치될 수 있다. 즉, 상기 마찰력 발생부재(11) 및 운동에너지 흡수부재(12)가 탄성력과 마찰력뿐 아니라 쐐기 역할을 하여 상기 운동체(30)의 유입을 용이하게 함과 동시에 역방향으로 상기 운동체가 빠져 나오는 것을 막는 역할도 할 수 있다. 상기 하우징(14)과 상기 마찰력 발생부재(11) 및 운동에너지 흡수부재(12)가 수직으로 설치되었을 경우보다, 상기 하우징에 상기 마찰력 발생부재 및 운동에너지 흡수부재가 쐐기 방향으로 설치되었을 경우 분력의 원리로 더 큰 힘이 상기 운동체(30)가 역방향으로 빠져 나오려는 힘에 대응하게 되어 상기 운동체가 역방향으로 빠져 나올 가능성이 낮아진다.

다음은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 작동방법으로, 상기 운동체(30)가 상기 감쇠유닛(10)에 유입되는 유입단계(S30), 상기 마찰력 발생부재(11)에 의해 상기 운동체에 마찰력이 전달되는 마찰력 전달단계(S41), 상기 운동에너지 흡수부재(12)의 탄성력에 의해 상기 운동체의 운동에너지가 감소되는 운동에너지 감소단계(S42), 상기 마찰력과 상기 탄성력에 의해 상기 운동체가 정지하는 정지단계(S50)를 포함하며, 상기 정지단계에서 상기 마찰력이 상기 운동체에 전달한 일과 상기 운동에너지 흡수부재에 저장된 상기 탄성력의 합은 상기 운동체의 운동에너지 이상인 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 작동방법의 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 이송유닛의 이동을 순차적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 유입단계(S30)를, 도 5는 정지단계(S50)를 순차적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 수중 운동체 회수장치의 하우징 일반부(14b)에 운동체가 진입하기 전(좌)과 후(우)의 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4 내지 도 8을 참조하면 알 수 있듯이, 상기 마찰력 전달단계(S41)와 상기 운동에너지 감소단계(S42)는 동시에 진행되며, 상기 유입단계(S30) 이전에 상기 이송유닛(20)을 조정하여 상기 감쇠유닛(10)을 상기 운동체(30)의 예상 진행경로에 이동시키는 제1이동단계(S10)를 진행하고, 상기 정지단계(S50) 이후에 상기 감쇠유닛 내 상기 운동체를 취출하기 위해 이송유닛을 이용하여 상기 감쇠유닛을 이동시키는 제2이동단계(S60)를 진행한다. 또한, 상기 제2이동단계(S60)는 상기 감쇠유닛과 상기 충격흡수판이 분리되는 충격흡수판 분리단계(S61)를 포함하여 상기 제2이동단계에서 상기 충격흡수판(19)과 상기 감쇠유닛(10)은 별도로 이동된다.

상기 마찰력 전달단계(S41)에서 상기 마찰력(도 3의 (a) 참조) 은 하기의 <수학식 1>을 이용하여 결정되며, 상기 마찰력이 상기 운동체에 전달한 일(도 3의 (b) 참조)은 하기의 <수학식 2>를 이용하여 결정된다.

<수학식 1>

<수학식 2>

상기 <수학식1> 및<수학식 2>에서

는 마찰력,

는 마찰력이 운동체에 전달한 일,

은 운동에너지 흡수부재(스프링) 개수,

는 마찰계수,

는 스프링 상수,

는 스프링 압축길이,

는 운동에너지 흡수부재 간의 간격이다.

도 3의 (b)에서 x축은 상기 운동체의 이동거리를, y축은 작용 마찰력을 나타내므로 상기 운동체가 n개의 운동에너지 흡수부재와 접촉하면서 받은 마찰력이 한 일은 도 3의 (b)의 적분 값과 같고 이를 수식화 한 것이 상기 <수학식 2>이다.

또한, 상기 운동에너지 감소단계(S42)에서 상기 운동에너지 흡수부재(스프링)에 저장되는 탄성력은 하기의 <수학식 3>에 의해 결정되며

<수학식 3>

상기 <수학식 3>에서

는 운동에너지 흡수부재(스프링)에 저장되는 탄성력,

는 운동에너지 흡수부재(스프링) 개수,

는 마찰계수,

는 스프링 상수,

는 스프링 압축길이이다.

상기 <수학식 1>, <수학식 2>, <수학식 3>에 따른 마찰력이 한 일과 탄성 위치 에너지의 합이 운동체의 운동에너지보다 크게 되는 시점에서 상기 운동체는 정지하게 되며 수중 운동 중 상기 운동체의 속도 감소가 없다고 가정하였을 때 상기 정지단계는 하기의 <수학식 4>를 만족한다.

<수학식 4>

상기 <수학식 4>에서

은 운동체의 질량,

는 사출 속도,

은 운동에너지 흡수부재(스프링) 개수,

는 마찰계수,

는 스프링 상수,

는 스프링 압축길이,

은 운동에너지 흡수부재 간의 간격이다.

하지만 상기 운동체와 접촉하는 상기 운동에너지 흡수장치의 개수

은 상기 운동체(30)의 길이를

이라 할 때

보다 많을 수 없다. 따라서 위 식을 만족하지 못할 가능성이 있으므로, 안전장치로서 감쇠장치 끝의 말단부에 상기 충격흡수판(19)을 설치하여 상기 운동체의 잔여 운동 에너지를 모두 흡수하여 정지시킨다. 상기 운동체(30)가 안전하게 상기 감쇠유닛(10) 내부에서 정지하면, 상기 감쇠유닛에 연결된 상기 와이어(21)와 상기 도르래(22)와 상기 윈치(23)를 이용해 상기 가이드 레일(25)을 따라 수조 위로 끌어 올리고 작업이 용이한 수조 벽면까지 이동시킨 뒤, 안전하게 상기 감쇠유닛 내부의 상기 운동체를 회수한다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 수중 운동체 회수장치
10 : 감쇠유닛
20 : 이송유닛
30 : 운동체
11 : 마찰력 발생부재
12 : 운동에너지 흡수부재
14 : 하우징
14a : 확장부
14b : 일반부
15 : 유입유닛
16 : 고정부재
17 : 회전부재
19 ; 충격흡수판
21 : 와이어
22 : 도르래
23 : 윈치
24 : 이송차
25 : 가이드 레일

Claims (21)

1. 수중 운동체의 회수장치에 있어서,
   수중 운동체의 속도를 감소시키는 감쇠유닛;
   상기 감쇠유닛을 이송하는 이송유닛; 을 포함하며
   상기 감쇠유닛은 마찰력과 탄성력을 이용하여 상기 운동체를 정지시키며,
   상기 감쇠유닛은
   상기 마찰력을 발생시켜서 상기 수중 운동체의 속도를 늦추는 마찰력 발생부재;
   상기 탄성력에 의해 상기 수중 운동체의 운동에너지를 흡수하는 운동에너지 흡수부재;
   상기 마찰력 발생부재와 상기 운동에너지 흡수부재가 체결되는 하우징; 을 포함하며,
   상기 감쇠유닛은
   상기 수중 운동체를 상기 하우징으로 유입시키는 유입유닛; 을 포함하며,
   상기 유입유닛은
   상기 수중 운동체의 진행방향으로 회전하는 회전부재;
   상기 회전부재를 상기 하우징에 고정시키는 고정부재; 를 포함하며,
   상기 하우징은
   상기 수중 운동체의 진행방향으로 갈수록 점차 좁아지는 사각기둥 형태의 확장부;
   상기 확장부의 후단과 동일한 형태와 크기를 갖는 일반부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 운동에너지 흡수부재의 일측은 상기 일반부의 내측 상면에 고정되고
   상기 마찰력 발생부재는 상기 운동에너지 흡수부재의 타측에 체결되며
   상기 운동에너지 흡수부재의 탄성력은 상기 수중 운동체의 진행방향과 수직한 방향으로 작용하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 확장부의 내측 사면에는 일면에 각각 2개 이상의 상기 유입유닛이 장착되고
   상기 확장부의 상면에 설치된 상기 고정부재는 선단에서 후단으로 갈수록 점차 길어지는 형상인 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 일반부의 내측 상면을 제외한 삼면에는 각각 2개 이상의 상기 유입유닛이 장착되고
   상기 일반부의 상면에는 상기 마찰력 발생부재와 상기 운동에너지 흡수부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 확장부의 후단에 설치된 상기 유입유닛의 길이는 상기 일반부의 상면에 장착된 상기 운동에너지 흡수부재가 완전 압축된 상태일 때의 상기 마찰력 발생부재와 상기 운동에너지 흡수부재의 길이의 합보다 짧거나 같은 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 일반부의 후단은 충격흡수판; 에 의해 차단되며
    상기 충격흡수판은 탄성소재인 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 이송유닛은
    상기 수중 운동체가 사출되기 이전에 상기 운동체의 예상 진행경로에 상기 감쇠유닛을 위치시키고,
    상기 수중 운동체가 상기 감쇠유닛 내에서 정지하면 상기 감쇠유닛을 이동하여 상기 수중 운동체를 취출하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 이송유닛은
    상기 감쇠유닛과 연결되는 와이어;
    상기 와이어를 풀거나 조이는 도르래;
    상기 도르래의 동력원이 되는 윈치;
    상기 도르래가 고정되는 도르래 이송차;
    상기 도르래 이송차의 이동경로인 가이드 레일; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치.
13. 제1항, 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항의 수중 운동체 회수장치의 작동방법에 있어서,
    수중 운동체가 감쇠유닛에 유입되는 유입단계;
    마찰력 발생부재에 의해 상기 수중 운동체에 마찰력이 전달되는 마찰력 전달단계;
    운동에너지 흡수부재의 탄성력에 의해 상기 수중 운동체의 운동에너지가 감소되는 운동에너지 감소단계;
    상기 마찰력과 상기 탄성력에 의해 상기 수중 운동체가 정지하는 정지단계; 를 포함하며
    상기 정지단계에서 상기 마찰력이 상기 수중 운동체에 전달한 일과 상기 운동에너지 흡수부재에 저장된 상기 탄성력의 합은 상기 수중 운동체의 운동에너지 이상인 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치의 작동방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 마찰력 전달단계와 상기 운동에너지 감소단계는 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치의 작동방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 유입단계 이전에
    이송유닛을 조정하여 상기 감쇠유닛을 상기 수중 운동체의 예상 진행경로에 이동시키는 제1이동단계; 를 진행하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 회수장치의 작동방법.
16. 제13항에 있어서,
    상기 정지단계 이후에
    상기 감쇠유닛 내 상기 수중 운동체를 취출하기 위해 이송유닛을 이용하여 상기 감쇠유닛을 이동시키는 제2이동단계; 를 진행하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치의 작동방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제2이동단계는 상기 감쇠유닛과 충격흡수판이 분리되는 충격흡수판 분리단계; 를 포함하며
    상기 충격흡수판과 상기 감쇠유닛은 별도로 이동되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체 회수장치의 작동방법.
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21. 삭제

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