KR102148322B1 - 추락사고 방지 구조를 가지는 낙하충격시험장치 및 이를 이용한 낙하충격시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정해머를 구비한 충격체와, 제1전자석을 구비한 이동체를 포함하며; 신축로드를 구비한 신축장치와 제1체결고리를 포함하는 추락잠금장치가 구비되어 있어서; 제1전자석의 자화에 의해 충격체와 이동체가 결합되고, 신축로드가 신장되어 제1체결고리를 관통하고 있어서 충격체의 추락이 불가능한 상태에서, 충격체 아래에서의 시험준비작업이 수행되고, 낙하충격시험을 수행할 때에는 이동체와 충격체가 시험개시위치로 상승 이동하고 신축로드가 제1체결고리를 관통하지 않은 상태로 된 후, 제1전자석의 자화가 해제되어 충격체가 낙하함으로써 낙하충격시험이 이루어지는 것을 특징으로 하는 낙하충격시험장치와, 이를 이용한 낙하충격시험장치에 관한 것이다.

Description

추락사고 방지 구조를 가지는 낙하충격시험장치 및 이를 이용한 낙하충격시험방법{Apparatus and Method for Drop Weight Impact Test}

본 발명은 시험체의 내충격성능을 파악하기 위하여 충격체 또는 낙하해머를 낙하시켜서 시험체에 충돌시키는 낙하충격시험장치와, 이를 이용한 낙하충격시험방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 전자석을 이용한 구성에 의하여 충격체 또는 낙하해머가 낙하되도록 하되, 의도하지 않은 상태에서 전력 중단, 전자석의 오작동 등으로 인하여 충격체 및 낙하해머가 갑자기 추락하게 되는 안전사고가 발생할 수 있는 것을 예방할 수 있는 추락사고 방지 구조를 구비함으로써 낙하충격시험을 더욱 안전하게 수행할 수 있도록 하는 "추락사고 방지 구조를 가지는 낙하충격시험장치"와, 이러한 "낙하충격시험장치를 이용한 낙하충격시험방법"에 관한 것이다.

재료나 구조체의 내충격성능(耐衝擊性能)을 파악하기 위해서는, 큰 중량의 충격체를 고공에서 낙하시켜 시험체에 충돌시키는 낙하충격시험을 수행하게 되며, 이러한 낙하충격시험을 수행하기 위해서 낙하충격시험장치가 이용된다. 대한민국 등록특허 제10-1738125호에는 종래 기술에 따른 낙하충격시험장치의 일예가 개시되어 있다. 종래의 낙하충격시험장치를 이용한 낙하충격시험에서는, 이동체에 충격체를 결합한 상태에서, 연직기둥을 따라 이동체를 필요한 높이로 상승시키고, 충격체의 아래에 배치된 시험체에 변형률 센서 등의 각종 측정장비를 설치한 후, 충격체를 이동체로부터 분리하여 낙하시킴으로써 충격체가 시험체에 충돌하게 되고, 시험체 또는 그 부근에 설치되어 있던 측정장비를 이용하여 시험체의 각종 물성 등을 측정하게 된다.

충격체를 이동체로부터 분리시키는 것은 작업자의 제어장치 조작에 의해 이루어지는데, 작업자의 조작 실수나 제어장치의 오작동 등과 같이 예상하지 못한 상황으로 인하여 충격체가 이동체로부터 의도하지 않게 분리되어 추락하는 "추락사고"가 발생할 수 있다. 특히, 시험준비작업 등을 위하여 충격체의 아래쪽에 작업자가 위치하고 있는 상황에서 이러한 불측의 추락사고가 발생할 경우, 자칫 인명손상이 발생할 위험이 매우 크다. 그런데 현재 제안되어 있는 종래의 낙하충격시험장치에는 이러한 추락사고의 발생을 예방하기 위한 안전시설이 충분한 정도로 구비되어 있지 않으며, 이로 인하여 낙하충격시험 과정에서의 안전이 크게 위협받고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1738125호(2017. 05. 29. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 의도하지 않은 상태에서 충격체가 갑자기 추락하게 되는 추락사고의 발생을 예방하여 낙하충격시험을 더욱 안전하게 수행할 수 있도록 하는 낙하충격시험장치 및 이를 이용한 낙하충격시험방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 연직 낙하하여 시험체에 충격을 가하는 충격체와, 제1전자석을 구비하여 자력에 의해 충격체를 분리가능하도록 매달아서 연직 승하강하는 이동체와, 충격체를 연직 낙하하게 가이드하는 제1가이드 기둥과, 이동체가 연직 승하강하게 가이드하는 제2가이드 기둥을 포함하며; 이동체의 하면에 수평 배치되어 구비되며 신축로드를 신축시키는 신축장치와, 이동체의 하면에 일체 구비되며 신축로드가 신장하면 관통하게 되는 제2체결고리와, 충격체의 상면에 일체 구비되며 신축로드가 신장하면 관통하게 되는 제1체결고리를 포함하는 추락잠금장치가 구비되어 있어서; 제1전자석의 자화에 의해 충격체와 이동체가 결합되고, 신축로드가 신장되어 제1, 2체결고리를 모두 관통하고 있어서 충격체의 추락이 불가능한 상태에서, 충격체 아래에서의 시험준비작업이 수행되고, 낙하충격시험을 수행할 때에는, 이동체와 충격체가 시험개시위치로 상승 이동하고, 시험개시위치에서 신축로드가 수축되어 제1체결고리를 관통하지 않게 되어 충격체의 추락 불가능 상태가 해제된 후에 제1전자석의 자화가 해제되어 충격체가 이동체로부터 분리되어 자유낙하함으로써 시험체를 타격하게 되어 낙하충격시험이 이루어지는 것을 특징으로 하는 낙하충격시험장치가 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 고정해머를 구비하고 있으며 연직 낙하하여 시험체에 충격을 가하는 충격체와, 제1전자석을 구비하여 자력에 의해 충격체를 분리가능하도록 매달아서 연직 승하강하는 이동체와, 충격체를 연직 낙하하게 가이드하는 제1가이드 기둥과, 이동체가 연직 승하강하게 가이드하는 제2가이드 기둥을 포함하며; 이동체의 하면에 수평 배치되어 구비되며 신축로드를 신축시키는 신축장치와, 이동체의 하면에 일체 구비되며 신축로드가 신장하면 관통하게 되는 제2체결고리와, 충격체의 상면에 일체 구비되며 신축로드가 신장하면 관통하게 되는 제1체결고리를 포함하는 추락잠금장치가 구비되어 있는 낙하충격시험장치를 이용하여 낙하충격시험을 수행하는데; 제1전자석을 자화시켜서 자화에 의해 충격체와 이동체를 결합하고, 신축로드를 신장시켜서 신축로드를 제1, 2체결고리 모두에 관통시켜서 충격체의 추락이 불가능한 상태로 만든 후에, 충격체 아래에서의 시험준비작업을 수행하고; 낙하충격시험을 수행할 때에는, 이동체와 충격체를 시험개시위치로 상승 이동시키는 작업과, 신축로드를 수축시켜서 제1체결고리를 관통하지 않게 만들어서 충격체의 추락 불가능한 상태를 해제하는 작업을 수행한 후에; 제1전자석의 자화를 해제하여 충격체를 낙하시킴으로써 충격체로 시험체를 타격하는 것을 특징으로 하는 낙하충격시험방법이 제공된다.

이와 같은 본 발명에 따른 낙하충격시험장치 및 이를 이용한 낙하충격시험방법에서, 고정해머가 충격체로부터 분리 제거되고, 그 자리에 제2전자석이 조립 설치되며, 제2전자석의 자력에 의해 낙하해머가 제2전자석에 결합될 수 있는데; 낙하해머의 외면에는 오목걸림홈이 형성되어 있으며; 충격체의 하면에는 해머안전모듈이 조립 설치되는데, 해머안전모듈은 관통공이 형성된 한 쌍의 연직판과, 상기 연직판을 수평방향으로 관통하는 걸림핀을 포함하여 구성되어 연직판 사이에 제2전자석과 낙하해머가 위치하도록 배치되며; 제2전자석의 자화에 의해 낙하해머가 제2전자석에 결합되고, 걸림핀이 연직판의 관통공에 삽입되어 걸림핀의 단부가 낙하해머 외면의 오목걸림홈에 끼워져서 낙하해머의 추락이 불가능한 상태에서 낙하해머 아래에서의 시험준비작업이 수행되고, 낙하충격시험을 수행할 때에는 시험준비작업 완료 후 걸림핀이 낙하해머로부터 멀어지도록 후퇴되어 걸림핀의 단부가 더 이상 오목걸림홈에 끼워지지 않은 상태에서 이동체와 충격체가 시험개시위치로 상승 이동하고, 시험개시위치에서는 제2전자석의 자화가 해제되어 낙하해머가 낙하함으로써 시험체를 타격하게 되어 낙하충격시험이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 낙하충격시험장치에 의하면, 전자석을 이용하여 충격체를 하부에 매단 채로 이동체가 연직 상승한 상태에서 정전이나 기타 전자기적인 오작동, 작업자의 조작 실수 등에 의해 전자석의 자력이 의도하지 않게 소실되더라도, 작업자의 명시적인 낙하 개시 조작 없이는 충격체와 이동체는 추락잠금장치를 이용한 기계적인 체결에 의하여 일체 결합 상태를 그대로 유지하게 되므로, 충격체가 의도하지 않게 추락하게 되는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 되며, 따라서 작업자는 충격체의 아래에서 필요한 시험준비작업을 안심하고 수행할 수 있게 되어 안전하게 낙하충격시험을 수행할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에서는 작업자가 낙하 개시를 조작하는 것과 동시에 전자석의 자력이 소실되어 충격체의 낙하가 시작되므로, 전자석의 자화가 해제(자력의 소실)되어 충격체가 낙하를 개시하는 시점과, 작업자가 낙하 개시를 조작하는 시점 사이에는 시간지연이 없는 정확한 동기화가 이루어지게 되며, 그에 따라 더욱 정밀하고 신뢰성 높은 낙하충격시험 결과를 얻을 수 있게 되는 장점이 있다.

더 나아가 본 발명에서는 다양한 종류와 중량을 가지는 낙하해머를 선택하여 더 설치하고, 낙하해머의 의도하지 않은 추락을 방지할 수 있는 해머안전모듈을 더 구비함으로써, 시험목적에 맞는 충격정도로 시험체에 낙하충격을 가하면서도 불측의 상황으로 인하여 낙하해머가 추락하는 것을 효과적으로 예방하여 안전하게 낙하충격시험을 수행할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 낙하충격시험장치의 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 낙하충격시험장치의 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 2의 원 A부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 5는 도 4의 화살표 B-B에 따른 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 1의 원 C부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 7은 도 6의 화살표 D-D에 따른 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 낙하충격시험장치를 이용하여 시험체에 낙하충격시험을 수행하는 것을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 9는 본 발명의 낙하충격시험장치에서 충격체가 낙하되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 10은 본 발명의 낙하충격시험장치에서 낙하해머가 조립 구비된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 11은 도 12의 원 E부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 12는 도 10의 상태에 후속하여 낙하해머가 충격체로부터 분리되어 시험체로 낙하되는 것을 보여주는 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1 및 도 2에는 각각 본 발명에 따른 낙하충격시험장치(100)의 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 개시되어 있고, 도 3에는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 낙하충격시험장치(100)의 개략적인 정면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 낙하충격시험장치(100)는, 시험체(200)에 충격을 가하기 위하여 연직방향으로 낙하되는 충격체(1)와, 자력(磁力)에 의해 충격체(1)를 분리가능하도록 매달아서 시험개시위치로 연직 승하강하는 이동체(2)와, 충격체(1)가 연직하게 낙하할 수 있도록 충격체(1)를 가이드하는 제1가이드 기둥(3)과, 이동체(2)가 연직하게 승하강하도록 이동체(2)를 가이드하는 제2가이드 기둥(4)을 포함하여 구성된다.

충격체(1)는 수평방향으로 소정 폭을 가지는 부재로서, 종래 기술처럼 플레이트 형태로 이루어질 수도 있지만, 도면에 도시된 본 발명의 실시예에서는 수평방향으로 연장된 빔(beam) 부재로 이루어져 있다. 충격체(1)의 수평방향 양단을 마주하여 제1가이드 기둥(3)이 연직하게 구비되며, 충격체(1)의 수평방향 양단에는 제1슬라이딩 가이드부재(10)가 구비되어 있다. 충격체(1)가 낙하할 때, 제1슬라이딩 가이드부재(10)가 제1가이드 기둥(3)에 의해 가이드됨으로써, 충격체(1)가 연직방향으로 안정적으로 낙하하게 된다. 도 4에는 도 2의 원 A부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 화살표 B-B에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있는데, 도면에 예시된 것처럼, 제1가이드 기둥(3)은, 충격체(1)의 단부를 향하는 면이 둥근 외면으로 이루어진 단면 형상을 가지는 부재로 이루어져 있으며, 제1슬라이딩 가이드부재(10)는 제1가이드 기둥(3)의 둥근 외면을 일부 감싸도록 오목면을 가지는 부재로 이루어질 수 있다. 충격체(1)의 단부를 향하는 면이 둥근 외면으로 이루어진 단면 형상을 가지는 부재의 일예로는 원형단면의 봉부재가 있는 바, 도면에 예시된 것처럼 제1가이드 기둥(3)은 원형단면의 봉부재로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에서는 제1슬라이딩 가이드부재(10)가 제1가이드 기둥(3)의 둥근 외면을 감싸고 있는 상태에서 충격체(1)가 위로 상승하거나 또는 충격시험을 위하여 낙하되므로, 충격체(1)는 제1가이드 기둥(3)을 따라 정해진 연직도를 가지고 움직이게 된다. 충격체(1)의 하면 중앙에는 실제 시험체(200)를 직접 타격하게 되는 고정해머(11)가 구비될 수 있다.

이동체(2)는 충격체(1)를 매달아서 연직방향으로 승강하는 부재로서, 수평방향으로 소정 폭을 가지는 부재로 이루어져서 충격체(1)의 연직 위쪽에서 충격체(1)와 마주하여 배치된다. 이동체(2) 역시 종래 기술처럼 플레이트 형태로 이루어질 수도 있지만, 도면에 도시된 본 발명의 실시예에서는 충격체(1)와 마찬가지로 수평방향으로 연장된 빔(beam) 부재로 이루어져 있다. 이동체(2)의 수평방향 양단을 마주하여 제2가이드 기둥(4)이 연직하게 구비되며, 이동체(2)의 수평방향 양단에는 제2슬라이딩 가이드부재(20)가 구비되어 있으며, 따라서 제2슬라이딩 가이드부재(20)가 제2가이드 기둥(4)에 의해 가이드되면서 이동체(2)가 연직하게 승하강하게 된다. 도 6에는 도 1의 원 C부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 화살표 D-D에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 실시예에서는, 제2슬라이딩 가이드부재(20)는 회전바퀴로 이루어져서 제2가이드 기둥(4)의 외면을 감싸면서 구름 운동하는 구성을 가지고 있으나, 제2슬라이딩 가이드부재(2)가 반드시 회전바퀴에 한정되지 않으며 제2가이드 기둥(4) 역시 원형 단면의 부재로 한정되지 않는다. 이동체(2)는 작업자의 조작에 의해 다양한 방식으로 연직승하강할 수 있도록 구성될 수 있는데, 도면에 예시된 실시예의 경우, 이동체(2)는 위에서 늘어뜨려진 인양케이블(300)에 결합되어 있어서, 작업자가 인양케이블(300)을 위로 당기거나 또는 아래로 늘어뜨림으로써 이동체(2)가 연직방향으로 승하강하게 되어 있으나, 이동체(2)의 이동 방식은 이에 한정되지 아니한다.

앞서 언급한 것처럼 충격체(1)는 자력(磁力)에 의해 분리가능하도록 이동체(2)의 하면에 결합되어 매달려 있는데, 이를 위하여 이동체(2)의 하면 중앙에는 제1전자석(21)이 일체로 구비되어 있다. 따라서 제1전자석(21)이 자화되어 충격체(1)가 제1전자석(21)에 부착됨으로써 이동체(2)의 하면에 충격체(1)가 매달려서 일체화된 상태가 된다. 이동체(2)와 충격체(1)가 일체화된 상태로 이동체(2)가 연직 상승하여 시험개시위치로 이동하게 되며, 작업자의 조작에 의해 제1전자석(21)의 자력이 소실되어 자화가 해제되면 충격체(1)는 제1전자석(21)으로부터 분리되고, 그에 따라 충격체(1)는 자중(自重)에 의해 낙하하여 시험체(200)를 타격하게 된다. 이와 같이, 본 발명에서는 제1전자석(21)을 이용한 자력에 의해 충격체(1)와 이동체(2) 간의 분리와 결합이 이루어지므로, 작업자가 충격체(1)가 낙하를 시작하도록 조작한 시간과, 실제로 충격체(1)가 이동체(2)와 분리되어 낙하되기 시작하는 시간 간의 정확한 동기화(同期化/synchronization)가 이루어지며, 그에 따라 더욱 정밀하고 신뢰성있게 낙하충격시험을 수행할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

본 발명에는 의도하지 않은 상태에서 충격체(1)가 갑자기 추락하게 되는 추락사고의 발생을 예방할 수 있는 추락잠금장치가 구비되는데, 구체적으로 도면에 예시된 실시예에서 추락잠금장치는, 수평방향으로 배치되어 그 길이가 신축되는 신축로드(23)를 구비하여 이동체(2)에 일체로 결합 구비되는 신축장치(24)와, 충격체(1)에 일체로 구비되어 있으며 신축로드(23)가 신장하게 되면 관통하게 되는 제1체결고리(15)를 포함하여 구성되어 있다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 신축로드(23)가 신장하여 관통하게 되는 제2체결고리(25)가 이동체(2)에 일체화되어 더 구비되어 있는데, 신축장치(24)와 제2체결고리(25)는 이동체(2)의 하면에 결합 구비되어 있다. 도면에 도시된 실시예에서 제1체결고리(15)는 충격체(1)의 상면에 구비되어 있다. 이와 같이 신축장치(24), 신축로드(23) 및 제1체결고리(15)를 포함하여 구성된 추락잠금장치는, 이동체(2)의 제1전자석(21)을 중앙에 두고 그 양측에 한 쌍을 이루어서 구비되는 것이 전체적인 장치의 균형을 위하여 바람직하다.

낙하충격시험을 위해서는, 우선 제1전자석(21)의 자화에 의해 충격체(1)와 이동체(2)가 일체로 결합된다. 이에 더하여, 추락잠금장치에 의해 충격체(1)와 이동체(2)가 기계적인 체결 결합 상태에 있게 된다. 즉, 작업자가 신축장치(24)를 조작하여 신축로드(23)를 신장시키면, 신축로드(23)는 제1체결고리(15)를 관통하게 되는데, 신축장치(24)는 이동체(2)에 결합구비되어 있고 제1체결고리(15)는 충격체(1)에 결합구비되어 있으므로, 위와 같이 신축로드(23)가 제1체결고리(15)를 관통함에 따라 충격체(1)와 이동체(2)는 신축로드(23)와 제1체결고리(15)간의 기계적인 체결에 의해서도 일체로 결합된 상태가 되는 것이다. 제2체결고리(25)가 구비되어 있는 경우에는 신축로드(23)가 신장되어 제1,2체결고리(15, 25)를 모두 관통하게 된다.

이와 같이 자력에 의한 충격체(1)와 이동체(2)의 결합에 더하여 추락잠금장치에 의한 기계적인 체결 결합이 이루어져 있는 상태에서는, 정전이나 기타 전자기적인 오작동 등에 의해 제1전자석(21)의 자력이 의도하지 않게 소실(자화의 해제)되더라도, 충격체(1)와 이동체(2)는 기계적인 체결에 의한 일체 결합 상태를 그대로 유지하게 되며, 따라서 충격체(1)의 추락사고 및 그에 따른 인명손상이나 기물파손 등의 사고를 원천적으로 방지할 수 있게 된다.

도 8에는 상기한 본 발명에 따른 낙하충격시험장치(100)를 이용하여 시험체(200)에 낙하충격시험을 수행하는 것을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 낙하충격시험을 수행하기 위해서는, 우선 제1전자석(21)을 자화시켜서 충격체(1)를 제1전자석(21)에 부착하여 충격체(1)와 이동체(2)를 일체화시키고, 이에 더하여 신축장치(24)의 조작에 의해 신축로드(23)를 신장시켜서 신축로드(23)가 제1체결고리(15)를 관통하게 만들어서 충격체(1)와 이동체(2)를 기계적인 체결에 의해서도 일체화시킨다. 도면에 도시된 실시예에서는, 신축로드(23)가 신장하여 관통하게 되는 제2체결고리(25)가 더 구비되어 있고, 이러한 제2체결고리(25)는 이동체(2)에 일체로 부착되어 있는 바, 신축로드(23)는 제1,2체결고리(15, 25)를 모두 관통하고 있다.

이렇게 충격체(1)가 일체로 결합된 상태의 이동체(2)를 인양케이블(300)의 당김 조작 등에 의해 연직 상승시켜서 시험개시위치까지 이동시키거나 또는 적어도 충격체(1)의 아래에 소정 높이의 작업공간을 확보한다. 이렇게 확보된 충격체(1) 아래의 공간에서는, 시험체(200)를 배치하고 각종 시험장비의 설치 등의 시험준비작업을 수행하게 된다. 앞서 설명한 것처럼 본 발명에서는 충격체(1)가 자력뿐만 아니라 추락잠금장치를 이용한 기계적인 체결에 의해서도 이동체(2)에 일체로 견고하게 조립 결합되어 있는 상태이므로, 충격체(1)의 아래에 작업자가 위치하더라도 안전사고의 발생이 원천적으로 차단된다. 즉, 앞서 언급한 것처럼 정전이나 기타 전자기적인 오작동 등에 의해 제1전자석(21)의 자력이 의도하지 않게 소실되더라도, 충격체(1)와 이동체(2)는 신축로드(23)와 제1체결고리(15) 간의 기계적인 체결에 의한 일체 결합 상태를 그대로 유지하게 되므로, 충격체(1)의 아래에서는 시험체(200)의 배치, 각종 시험장비의 설치 등의 시험준비작업이 수행되는 동안에 충격체(1)가 추락하는 사고가 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 되며, 따라서 충격체(1)에 아래에서 작업자는 필요한 시험준비작업을 안심하고 수행할 수 있게 되는 것이다.

시험준비작업이 모두 완료되고 작업자가 안전한 위치로 이동한 후에 낙하충격시험을 수행하게 된다. 아직 충격체(1)와 이동체(2)가 낙하개시위치에 있지 아니한 경우에는, 작업자의 조작에 의해 인양케이블(300)을 위로 당겨서, 이동체(2) 및 그와 결합되어 있는 충격체(1)를 필요한 높이로 상승시켜서 시험개시위치로 이동시킨다. 이와 같이 충격체(1)와 이동체(20가 시험개시위치에 있는 상태에서, 작업자는 신축장치(24)를 조작하여 신축로드(23)를 수축시켜서 신축로드(23)가 더 이상 제1체결고리(15)를 관통하지 않은 상태로 만들어서 추락잠금장치에 의해 기계적인 체결상태를 해제한다. 즉, 추락잠금장치에서의 기계적 체결상태 해제작동에 의해, 충격체(1)의 추락 불가능 상태가 해제되는 것이다. 정상적인 시험과정에서는 이와 같이 추락잠금장치에 의해 기계적인 체결상태가 해제되더라도 충격체(1)는 제1전자석(21)에 의해 여전히 이동체(2)에 결합되어 있는 상태를 유지한다. 경우에 따라서는 미리 추락잠금장치를 작동시켜서 신축로드(23)가 더 이상 제1체결고리(15)를 관통하지 않아 충격체(1)가 분리될 수 있는 상태로 만든 후에 충격체(1)와 이동체(2)를 시험개시위치까지 인상시킬 수도 있지만, 위에서 설명한 것처럼 추락잠금장치에 의한 기계적인 체결에 의해서 충격체(1)와 이동체(2)를 분리 불가능 상태로 결합해둔 채 시험개시위치로 상승 이동시킨 후에, 추락잠금장치의 기계적인 체결상태를 해제하는 것이 바람직하다.

충격체(1)와 이동체(2)가 시험개시위치에 존재하고 추락잠금장치의 기계적인 체결이 해제된 상태에서, 작업자의 조작에 의해 제1전자석(21)의 자화 상태가 해제되면 충격체(1)는 이동체(2)와 분리되어 자유낙하하여 시험체(200)를 타격하여 충격을 가하게 된다. 도 9에는 이와 같이 추락잠금장치의 기계적인 체결상태 해제 및 제1전자석(21)의 자화상태 해제에 의해 충격체(1)가 낙하되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 이와 같이 충격체(1)가 낙하하는 과정에서, 충격체(1)에 구비된 제1슬라이딩 가이드부재(10)가 제1가이드 기둥(3)에 의해 가이드되어 제1가이드 기둥(3)을 벗어나지 않고 제1가이드 기둥(3)을 따라 연직방향으로 움직이게 되며, 그에 따라 충격체(1)는 제1가이드 기둥의 연직상태에 맞추어서, 연직방향으로 안정적으로 낙하하게 되고, 그에 따라 고정해머(11)는 의도하였던 시험체(200)의 충격지점을 정확하게 타격하게 된다.

특히, 본 발명에서는 작업자가 낙하 개시를 조작하는 것과 동시에 제1전자석(21)의 자화가 해제되어 충격체(1)의 낙하가 시작되므로, 제1전자석(21)의 자화가 해제되어 충격체(1)가 낙하를 개시하는 시점과, 작업자가 낙하 개시를 조작하는 시점 사이에는 지간지연(time delay)가 발생하지 않으며, 따라서 작업자가 충격체(1)의 낙하를 조작한 시간과, 실제로 충격체(1)가 이동체(2)와 분리되어 낙하되기 시작하는 시간 간의 정확한 동기화(同期化/synchronization)가 이루어져서 더욱 정밀하고 신뢰성 높은 낙하충격시험 결과를 얻을 수 있게 된다.

한편 본 발명의 낙하충격시험장치(100)를 이용한 시험을 수행함에 있어서, 필요에 따라서는 상기한 바와 같이 충격체(1)를 낙하시키는 대신에, 작은 규모의 중량물을 낙하시켜서 시험체(200)에 충돌시키는 형태로 낙하충돌시험을 수행하여야 할 경우가 있다. 충격체(1)는 규모가 커서 그 중량이 상당히 크기 때문에, 시험목적에 따라서는 이보다 더 작은 중량의 것을 시험체(200)에 충돌시킬 필요가 생길 수 있다. 이러한 상황에 대비하여, 본 발명에 따른 낙하충격시험장치에는, 충격체(1)의 하부에 분리가능한 형태의 낙하해머(12)가 구비될 수도 있다. 도 10에는 본 발명의 낙하충격시험장치(100)에서 충격체(1)의 하부에 낙하해머(12)가 조립 결합된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 11에는 도 10의 원 E부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있다. 도 12에는 도 10에 도시된 상태에 후속하여 낙하해머(12)가 충격체(1)로부터 분리되어 시험체(200)로 낙하되는 것을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

위에서 언급한 것처럼 낙하해머(12)는 충격체(1)의 하부에 분리가능한 형태로 결합되는데, 특히 본 발명에서는 낙하해머(12)는 자력(磁力)에 의해 충격체(1)에 결합된다. 이를 위하여 도면에 도시된 것처럼 우선 고정해머(11)를 충격체(1)로부터 분리하여 제거하고, 그 자리에 해머용 제2전자석(18)이 견고하게 조립 설치되며, 제2전자석(18)이 자화되면서 낙하해머(12)가 제2전자석(18)에 부착됨으로써 충격체(1)에 낙하해머(12)가 결합 설치된다.

그런데 자력을 이용하여 낙하해머(12)를 충격체(1)의 하면에 일체로 결합함에 있어서는, 앞서 설명한 충격체(1)와 이동체(2)를 제1전자석에 의해 결합할 때와 마찬가지로, 정전 등으로 인한 전력 중단이나 기타 전자기적인 오작동 등에 의해 제2전자석(18)의 자력이 의도하지 않게 소실되어 낙하해머(12)가 제2전자석(18)으로부터 분리되어 낙하되고, 그로 인하여 인명손상 등의 안전사고가 발생될 위험이 존재한다. 이러한 위험을 예방하기 위하여, 본 발명은 기계적인 체결에 의해 낙하해머(12)와 결합되는 해머안전모듈을 충격체(1)의 하면에 더 조립 설치하여 해머안전모듈에 의해 낙하해머(12)의 의도하지 않은 분리 추락을 방지할 수 있는 구성을 가질 수 있다.

구체적으로 본 발명에서 중량체로 이루어진 낙하해머(12)의 외면에는 후술하는 걸림핀(134)의 단부가 끼워지는 오목걸림홈(120)이 형성되어 있다. 이러한 오목걸림홈(120)은 낙하해머(12)의 연직길이 방향으로 복수개가 간격을 두고 형성될 수 있다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 낙하해머(12)는 통형상의 부재로 이루어져 있으며, 오목걸림홈(120)은 원주를 따라 띠를 이루도록 오목한 도랑 형태로 형성되어 있다. 이와 같이 오목걸림홈(120)이 원주를 감싸는 띠 형태의 오목한 도랑 형상을 가지게 되면, 낙하해머(12)가 결합된 방향과 무관하게 걸림핀(134)이 쉽게 오목걸림홈(120)에 걸릴 수 있게 되는 장점이 있다.

한편, 충격체(1)의 하면에는 해머안전모듈이 조립 설치된다. 도면에 도시된 실시예에서 해머안전모듈은 관통공(133)이 형성된 한 쌍의 연직판(132)과, 연직판(132)을 수평방향으로 관통하는 걸림핀(pin)(134)을 포함하여 구성되는데, 2개의 연직판(132) 사이에 제2전자석(18)과 낙하해머(12)가 위치하도록 결합 설치된다. 연직판(132)이 충격체(1)의 하면에 용이하게 조립 결합될 수 있도록 하기 위하여, 도면에 예시된 실시예에서는 연직판(132)의 상단에 수평결합판(131)이 더 구비되어 있고, 수평결합판(131)이 충격체(1)의 하면에 밀착된 상태에서 볼트 등의 체결수단에 의해 분해가능한 형태로 조립 결합되는 구성을 가지고 있다. 도면에서는 수평결합판(131)과 연직판(132)으로 이루어진 ㄱ자 형 판부재를 도면부호 13으로 표시하였다.

연직판(132)에 형성된 관통공(133)에는 걸림핀(134)이 수평방향으로 관통 삽입된다. 오목걸림홈(120)이 낙하해머(12)의 연직길이 방향으로 복수개로 형성되는 경우를 고려하며, 관통공(133) 역시 오목걸림홈(120)의 연직간격에 맞추어서 복수개로 형성될 수 있으며, 복수개의 관통공(133) 각각에 걸림핀(134)이 관통 삽입될 수 있다.

해머안전모듈의 연직판(131)이 충격체(1)의 하면에 설치되고, 연직판(131) 사이의 간격에서 제2전자석(18)이 충격체(1)의 하면에 결합 설치된 상태에서, 제2전자석(18)을 자화시켜서 낙하해머(12)를 제2전자석(18)에 부착하여 매달게 된다. 이와 병행하여 관통공(133)에 걸림핀(134)을 삽입하여 걸림핀(134)의 단부가 낙하해머(12) 외면에 형성된 오목걸림홈(120)에 끼워지게 만든다. 즉, 낙하해머(12)의 수평방향 양측 모두에서 걸림핀(134)의 단부가 오목걸림홈(120)에 위치하게 되어 낙하해머(12)가 걸림핀(134)에 걸려 있는 상태가 되며, 그에 따라 해머안전모듈과 낙하해머(12)는 기계적으로도 체결된 상태가 된다. 이러한 상태에서는 해머안전모듈에 의한 기계적 체결상태가 해제되지 않는 한, 낙하해머(12)는 독자적으로 추락하는 것이 불가능하며, 따라서 낙하해머(12)를 매달고 있는 제2전자석(18)의 자력이 정전이나 기타 전자기적인 오작동 등으로 인하여 의도하지 않게 소실되더라도 낙하해머(12)가 갑작스럽게 추락하는 것이 원천적으로 방지되며, 시험체(200) 손상, 인명손상 등의 안전사고가 발생되는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 된다.

위와 같은 구성에 의해 낙하해머(12)가 안전하게 제2전자석(18)에 결합된 상태에서, 낙하해머(12)의 아래에 작업공간을 확보하고, 확보된 작업공간에서 작업자는 시험체(200)의 설치 및 필요한 시험준비작업을 안심하고 수행하게 된다. 필요하면 작업공간의 확보를 위하여 이동체(2)와 충격체(1)를 연직상승시킨다. 시험준비작업이 완료되면 걸림핀(134)을 낙하해머(12)로부터 멀어지도록 후퇴시켜서 걸림핀(134)의 단부가 더 이상 오목걸림홈(120)에 끼워지지 않도록 만들게 된다. 그에 따라 낙하해머(12)는 자력에 의해서만 제2전자석(18)에 부착 결합된 상태가 된다.

작업자가 안전한 위치로 이동한 후에, 이동체(2)를 상승시켜서 충격체(2) 및 낙하해머(12)를 필요한 높이의 시험개시위치로 이동시킨 후, 작업자의 조작에 의해 제2전자석(18)의 자화 상태를 해제하면, 낙하해머(12)는 제2전자석(18)으로부터 분리되어 낙하되고 시험체(200)를 타격하여 충격을 가하게 됨으로써 낙하충격시험이 진행된다. 낙하해머(12)는 시험목적에 맞게 다양한 크기와 중량을 가지는 다양한 종류를 미리 준비하여, 필요에 맞추어서 선택하여 위와 같은 방식으로 사용할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 다양한 종류와 중량을 가지는 낙하해머(12)를 선택하여 더 설치함으로써, 시험목적에 맞는 충격정도로 시험체(200)에 낙하충격을 가하면서도, 불측의 상황으로 인하여 낙하해머(12)가 추락하는 것을 효과적으로 예방하여 안전하게 낙하충격시험을 수행할 수 있게 된다. 이러한 낙하해머(12)를 이용한 낙하충격시험이 아니라, 앞서 설명한 것처럼 충격체(1)를 이용한 낙하충격시험을 수행할 경우에는, 제2전자석(18)과 해머안전모듈을 충격체(1)로부터 분리하여 제거하고, 고정해머(11)를 다시 충격체(1)의 하면에 조립 설치하면 된다.

1: 충격체 2: 이동체
3: 제1가이드 기둥 4: 제2가이드 기둥
10: 제1슬라이딩 가이드부재 11: 고정해머
12: 낙하해머 15: 제1체결고리
18: 제2전자석 20: 제2슬라이딩 가이드부재
21: 제1전자석 23: 신축로드
24: 신축장치 25: 제2체결고리
100: 낙하충격시험장치 120: 오목걸림홈
131: 수평결합판 132: 연직판
133: 관통공 134: 걸림핀
200: 시험체 300: 인양케이블

Claims (4)

1. 연직 낙하하여 시험체에 충격을 가하는 충격체와, 제1전자석을 구비하여 자력에 의해 충격체를 분리가능하도록 매달아서 연직 승하강하는 이동체와, 충격체를 연직 낙하하게 가이드하는 제1가이드 기둥과, 이동체가 연직 승하강하게 가이드하는 제2가이드 기둥을 포함하며;
   제1가이드 기둥은 외면이 둥근 단면을 가지는 부재로 이루어져 있고, 충격체의 수평방향 양단에는 제1가이드 기둥의 둥근 외면의 일부를 감싸도록 오목면을 가지는 부재로 이루어진 제1슬라이딩 가이드부재가 구비되어 있어서, 제1슬라이딩 가이드부재가 제1가이드 기둥의 둥근 외면을 감싸고 있는 상태에서 충격체가 위로 상승하거나 또는 충격시험을 위하여 낙하하게 되어, 충격체가 제1가이드 기둥을 따라 정해진 연직도를 가지고 움직이게 되며;
   이동체에 결합 구비되며 신축로드를 신축시키는 신축장치와, 충격체와 이동체에 각각 일체 구비되며 신축로드가 신장하면 관통하게 되는 제1체결고리 및 제2체결고리를 포함하는 추락잠금장치가 구비되어 있으며;
   충격체의 하면에 제2전자석이 조립설치되고, 제2전자석의 자력에 의해 낙하해머가 제2전자석에 결합되며, 충격체의 하면에는 해머안전모듈이 조립 설치되어 있는데;
   해머안전모듈은 제2전자석과 낙하해머를 사이에 두고 배치되는 관통공이 형성된 한 쌍의 연직판과, 상기 연직판을 수평방향으로 관통하는 걸림핀을 포함하고, 낙하해머의 외주면에는 낙하해머의 설치 방향과 무관하게 걸림핀의 단부가 끼워지게 되는 오목한 도랑 형태의 오목걸림홈이 낙하해머의 원주를 감싸는 띠 형태로 낙하해머의 연직길이 방향으로 복수개가 간격을 두고 형성되어 있으며;
   제1전자석의 자화에 의해 충격체와 이동체가 결합되고 신축로드가 신장되어 제1 및 제2체결고리를 모두 관통하여 충격체와 이동체가 기계적으로 체결됨으로써 충격체의 추락이 불가능하고, 제2전자석의 자화에 의해 낙하해머가 제2전자석에 결합되고 걸림핀의 단부가 낙하해머 외면의 오목걸림홈에 끼워져서 낙하해머의 추락이 불가능한 상태에서, 낙하해머 아래에서의 시험준비작업이 수행되며;
   낙하충격시험을 수행할 때에는 이동체와 충격체가 시험개시위치로 상승 이동하고 신축로드가 수축되어 제1 및 제2체결고리를 관통하지 않게 되어 충격체와 이동체의 기계적 체결이 해제되고, 제1전자석의 자화가 해제되어 충격체가 이동체로부터 분리되어 자유낙하함으로써 시험체를 타격하거나, 시험 준비 완료 후 걸림핀이 낙하해머로부터 멀어지도록 후퇴되어 걸림핀의 단부가 더 이상 오목걸림홈에 끼워지지 않은 상태에서 이동체와 충격체가 시험개시위치로 상승 이동하며, 시험개시위치에서는 제2전자석의 자화가 해제되어 낙하해머가 낙하함으로써 시험체를 타격하게 되어 낙하충격시험이 이루어지는 것을 특징으로 하는 낙하충격시험장치.
   
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3. 연직 낙하하여 시험체에 충격을 가하는 충격체와, 제1전자석을 구비하여 자력에 의해 충격체를 분리가능하도록 매달아서 연직 승하강하는 이동체와, 충격체를 연직 낙하하게 가이드하는 제1가이드 기둥과, 이동체가 연직 승하강하게 가이드하는 제2가이드 기둥을 포함하며; 제1가이드 기둥은 외면이 둥근 단면을 가지는 부재로 이루어져 있고, 충격체의 수평방향 양단에는 제1가이드 기둥의 둥근 외면의 일부를 감싸도록 오목면을 가지는 부재로 이루어진 제1슬라이딩 가이드부재가 구비되어 있어서, 제1슬라이딩 가이드부재가 제1가이드 기둥의 둥근 외면을 감싸고 있는 상태에서 충격체가 위로 상승하거나 또는 충격시험을 위하여 낙하하게 되어, 충격체가 제1가이드 기둥을 따라 정해진 연직도를 가지고 움직이게 되며; 이동체에 결합 구비되며 신축로드를 신축시키는 신축장치와, 충격체와 이동체에 각각 일체 구비되며 신축로드가 신장하면 관통하게 되는 제1체결고리 및 제2체결고리를 포함하는 추락잠금장치가 구비되어 있으며; 충격체의 하면에 제2전자석이 조립설치되고, 제2전자석의 자력에 의해 낙하해머가 제2전자석에 결합되며, 충격체의 하면에는 해머안전모듈이 조립 설치되어 있되; 해머안전모듈은 제2전자석과 낙하해머를 사이에 두고 배치되는 관통공이 형성된 한 쌍의 연직판과, 상기 연직판을 수평방향으로 관통하는 걸림핀을 포함하고, 낙하해머의 외주면에는 낙하해머의 설치 방향과 무관하게 걸림핀의 단부가 끼워지게 되는 오목한 도랑 형태의 오목걸림홈이 낙하해머의 원주를 감싸는 띠 형태로 낙하해머의 연직길이 방향으로 복수개가 간격을 두고 형성되어 있는 낙하충격시험장치를 이용하여 낙하충격시험을 수행하는데;
   제1전자석을 자화시켜서 충격체와 이동체를 결합하며, 신축로드를 신장시켜서 신축로드를 제1 및 제2 체결고리에 모두 관통시켜서 충격체와 이동체를 기계적으로 체결함으로써 충격체의 추락이 불가능한 상태로 만들고, 제2전자석의 자화에 의해 낙하해머가 제2전자석에 결합된 상태에서, 걸림핀의 단부를 낙하해머 외면의 오목걸림홈에 끼워서 낙하해머의 추락이 불가능한 상태로 만든 후, 낙하해머 아래에서의 시험준비작업을 수행하고;
   낙하충격시험을 수행할 때에는, 이동체와 충격체를 시험개시위치로 상승 이동시키는 작업과, 신축로드를 수축시켜서 제1 및 제2체결고리를 관통하지 않게 만들어서 충격체의 추락 불가능한 상태를 해제하는 작업을 수행한 후에, 제1전자석의 자화를 해제하여 충격체를 낙하시킴으로써 시험체를 타격하거나; 시험준비작업 완료 후 걸림핀을 낙하해머로부터 멀어지도록 후퇴시켜서 걸림핀의 단부가 더 이상 오목걸림홈에 끼워지지 않게 만든 상태에서 이동체와 충격체를 시험개시위치로 상승 이동시키고, 시험개시위치에서는 제2전자석의 자화를 해제하여 낙하해머를 낙하시킴으로써 낙하해머가 시험체를 타격하게 만들어서 낙하충격시험이 이루어지는 것을 특징으로 하는 낙하충격시험방법.
   
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