KR102436581B1 - Device for measuring torsional stiffness - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비틀림 강성 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치는 회전축을 중심으로 회전 가능한 하중 부여부, 회전축 상에 하중 부여부와 이격되어 배치되는 하중 버팀부, 및 회전축의 방사상에 배치되어 하중 부여부를 회전시키는 잭킹 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따르면, 비틀림 하중의 정밀 제어가 가능하고, 시험편의 설치 및 회전축에의 정렬이 용이하게 수행될 수 있다. The present invention relates to a device for measuring torsional stiffness.
Torsional stiffness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is a load applying unit rotatable about a rotational axis, a load supporting portion disposed spaced apart from the load applying unit on the rotational shaft, and radially disposed on the rotational axis to rotate the load applying unit It is characterized in that it includes a jacking unit.
According to this, it is possible to precisely control the torsional load, and the installation of the test piece and the alignment to the rotation axis can be easily performed.
Description
본 발명은 비틀림 강성 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤프트 등의 비틀림 강성을 측정하는 비틀림 강성 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for measuring torsional stiffness, and more particularly, to an apparatus for measuring torsional stiffness of a shaft or the like.
선박, 항공기 등의 프로펠러 샤프트 등 구동력을 전달받아 고속으로 회전하는 부품은 운전 시에 큰 비틀림 하중을 받는다. 위와 같은 비틀림 하중이 지속적으로 가해지면 샤프트 등이 비틀림 하중을 견디지 못하고 휘어지거나 크랙이 발생하는 등 파손될 수 있다. Parts that rotate at high speed by receiving driving force, such as propeller shafts of ships and aircraft, receive a large torsional load during operation. If the above torsional load is continuously applied, the shaft, etc. may not withstand the torsional load and may be damaged such as bending or cracking.
따라서, 선박, 항공기 등의 구동 계통의 설계에 있어서, 해당 선박, 항공기 등에 적용되는 샤프트 등이 요구되는 비틀림 강성을 가지는지 또는 어느 정도까지의 비틀림 하중을 견딜 수 있는지가 미리 시험되어야 한다. 이를 위해, 해당 샤프트 등의 샘플, 즉 시험편을 실제로 제작하여 그 시험편에 비틀림 하중을 가함으로써, 그 시험편이 요구되는 비틀림 강성을 가지는지가 측정되어야 한다.Therefore, in the design of the driving system of a ship, aircraft, etc., it should be tested in advance whether the shaft applied to the ship, aircraft, etc. has the required torsional rigidity or to what extent the torsional load can be endured. To this end, by actually manufacturing a sample of the shaft or the like, that is, a test piece, and applying a torsional load to the test piece, it should be measured whether the test piece has the required torsional rigidity.
종래에는 시험편에 비틀림 하중을 가하기 위해 구동원으로서 유압식 엑추에이터가 주로 사용되었다. 유압식 엑추에이터는 큰 비틀림 하중을 발생시킬 수 있는 장점은 있으나, 누유 또는 유체의 출렁임 등으로 인해 요구되는 정확한 비틀림 하중을 발생시킬 수 없는 문제가 있었다. 즉, 시험편에 가해지는 비틀림 하중을 정밀하게 제어할 수 없는 문제가 있었다.Conventionally, a hydraulic actuator has been mainly used as a driving source to apply a torsional load to a test piece. Although the hydraulic actuator has the advantage of generating a large torsional load, there is a problem in that it cannot generate the exact torsional load required due to leakage or fluid sloshing. That is, there was a problem that the torsional load applied to the test piece could not be precisely controlled.
한편, 비틀림 하중을 가함에 있어 비틀림(소정 각도만큼의 회전)의 중심점, 즉 회전축에 시험편이 정확하게 정렬되지 않은 경우, 요구되는 정확한 비틀림 하중을 시험편에 가할 수 없어 시험편의 비틀림 강성이 제대로 측정될 수 없다. 따라서 시험편을 상기와 같은 회전축에 정렬하는 것은 비틀림 강성의 측정에 있어서 매우 중요한 사항이다. 특히 대형 선박 등에 적용되는 프로펠러 샤프트 등의 비틀림 강성 측정을 위한 시험편은 그 크기가 매우 크고 매우 큰 중량을 가지는데, 그러한 시험편의 위치를 세밀하게 조절하여 상기와 같은 회전축에 정렬하는 작업은 난이도가 매우 높은 문제가 있었다. On the other hand, when the torsional load is applied, the torsional rigidity of the test piece cannot be properly measured because the required exact torsional load cannot be applied to the test piece if the test piece is not accurately aligned with the center point of the torsion (rotation by a predetermined angle), that is, the axis of rotation. none. Therefore, it is very important to align the test piece with the rotation axis as described above in the measurement of torsional stiffness. In particular, the test piece for measuring the torsional rigidity of a propeller shaft applied to a large ship, etc. has a very large size and a very large weight. There was a high problem.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 비틀림 하중의 정밀 제어가 가능하고, 시험편의 회전축에의 정렬이 용이한 비틀림 강성 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus for measuring torsional stiffness that enables precise control of torsional load and facilitates alignment of a test piece with a rotation axis.
본 발명의 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치는 회전축을 중심으로 회전 가능한 하중 부여부; 상기 회전축 상에 상기 하중 부여부와 이격되어 배치되는 하중 버팀부; 및 상기 회전축의 방사상에 배치되어 상기 하중 부여부를 회전시키는 잭킹 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다. Torsional stiffness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a load applying unit rotatable about a rotation axis; a load holding part disposed to be spaced apart from the load applying part on the rotation shaft; and a jacking unit disposed radially of the rotation shaft to rotate the load applying unit.
상기 하중 부여부와 상기 하중 버팀부 사이에는 시험편이 배치되고, 상기 시험편은 상기 하중 부여부의 회전 시에, 다각형의 외주면을 가지는 센터링 돌기 및 다각형의 내주면을 가지는 센터링 홈에 의해, 상기 회전축 상에 정렬되고, 상기 하중 부여부 또는 상기 하중 버팀부와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다.A test piece is disposed between the load applying part and the load supporting part, and when the load applying part rotates, the test piece is aligned on the rotation axis by a centering protrusion having a polygonal outer peripheral surface and a centering groove having a polygonal inner peripheral surface and may be fixed non-rotatably relative to the load applying unit or the load supporting unit.
상기 비틀림 강성 측정 장치는 상기 하중 부여부의 회전 시에, 시험편을 상기 회전축 상에 정렬하고, 상기 하중 부여부 또는 상기 하중 버팀부와 상대 회전 불가능하게 고정하기 위한 센터링 돌기 또는 센터링 홈을 구비하는 연결부재를 더 포함하고, 상기 연결부재는 상기 회전축 방향으로 서로 분리 가능하게 결합되는 제1 연결부재 및 제2 연결부재를 포함할 수 있다.The torsional rigidity measuring device is a connecting member having a centering protrusion or a centering groove for aligning the test piece on the rotating shaft when the load applying part rotates, and non-rotatably relative to the load applying part or the load supporting part Further comprising, the connection member may include a first connection member and a second connection member that are separably coupled to each other in the direction of the rotation axis.
상기 하중 부여부와 상기 하중 버팀부 사이에는 시험편이 배치되고, 상기 시험편은 상기 회전축 상에 제공되는 제1 정렬 돌기와 제1 정렬 홈, 및 상기 회전축의 방사상 외측에 제공되는 제2 정렬 돌기와 제2 정렬 홈에 의해, 상기 회전축 상에 정렬될 수 있다. A test piece is disposed between the load applying part and the load holding part, and the test piece has a first alignment protrusion and a first alignment groove provided on the rotating shaft, and a second alignment protrusion and a second alignment provided radially outside of the rotating shaft. By means of a groove, it can be aligned on the axis of rotation.
상기 잭킹 유닛은 일축을 중심으로 회전되는 웜; 상기 웜의 회전에 의해 직각축을 중심으로 회전되는 웜 기어; 및 상기 웜 기어의 내주면에 설치되어 상기 웜 기어의 회전에 의해 상기 직각축 방향으로 이동되는 스크류 축;을 포함할 수 있다. The jacking unit is a worm that rotates about one axis; a worm gear rotated about a right angle axis by the rotation of the worm; and a screw shaft installed on the inner circumferential surface of the worm gear and moved in the orthogonal axis direction by rotation of the worm gear.
상기 웜은 서보모터에 의해 구동될 수 있다. The worm may be driven by a servomotor.
상기 하중 부여부는 상기 회전축으로부터 방사상 연장되는 구동암을 구비하고, 잭킹 유닛은 상기 구동암을 회전시킴으로써 상기 하중 부여부를 회전시킬 수 있다. The load applying unit may include a driving arm extending radially from the rotation shaft, and the jacking unit may rotate the load applying unit by rotating the driving arm.
상기 잭킹 유닛은 스탠드에 피봇 가능하게 설치되거나, 상기 구동암 상의 일점과 피봇 가능하게 결합될 수 있다. The jacking unit may be pivotably installed on a stand or pivotally coupled to a point on the driving arm.
본 발명의 실시예들에 따르면, 비틀림 하중의 정밀 제어가 가능하고, 시험편의 설치 및 회전축에의 정렬이 용이하게 수행될 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to precisely control the torsional load, and the installation and alignment of the test piece to the rotation axis can be easily performed.
또한, 작은 구동력으로 큰 비틀림 하중을 발생시킬 수 있고, 내구성이 향상될 수 있다. In addition, a large torsional load can be generated with a small driving force, and durability can be improved.
그 외에 본 발명의 실시예들로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시예들에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술되는 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention are to be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects predicted according to embodiments of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치의 좌측면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치의 우측면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잭킹 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치에 시험편이 장착된 모습을 보인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재에 시험편이 결합된 모습을 보인 결합 사시도이다.
도 6은 도 5 (a)에 대응되는 분해 사시도이다.
도 7은 도 4의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치의 작동 상태도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시험편의 정렬 및 고정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재를 설명하기 위한 도면이다.1 is a left side perspective view of an apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention.
2 is a right side perspective view of an apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a jacking unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a state in which the test piece is mounted in the torsional stiffness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a combined perspective view showing a state in which a test piece is coupled to a connecting member according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an exploded perspective view corresponding to Figure 5 (a).
Fig. 7 is a cross-sectional view taken along line AA of Fig. 4;
8 is an operation state diagram of an apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining the alignment and fixation of the test piece according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining a connection member according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Prior to this, the configurations shown in the embodiments and drawings described in the present specification are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so they can be substituted at the time of the present application It should be understood that various equivalents and modifications may be made.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의 및 명확화를 위해 임의로 표현될 수 있으므로, 본 발명은 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings may be arbitrarily expressed for convenience and clarity of description, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 상기 어떤 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that the certain element may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.In addition, terms such as "...unit", "...means", "...part", and "...member" described in the specification refer to a unit of a comprehensive configuration that performs at least one function or operation. it means.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치에 대해 설명한다. Hereinafter, an apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7 .
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치의 좌측면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치의 우측면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잭킹 유닛을 설명하기 위한 도면이다.1 to 3 are views for explaining the structure of a torsional stiffness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1 is a left side perspective view of an apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a right side perspective view of an apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a view for explaining a jacking unit according to an embodiment.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치에 시험편이 장착되는 구조를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치에 시험편이 장착된 모습을 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재에 시험편이 결합된 모습을 보인 결합 사시도이며, 도 6은 도 5 (a)에 대응되는 분해 사시도이고, 도 7은 도 4의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.4 to 7 are views for explaining a structure in which a test piece is mounted to the torsional stiffness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Specifically, Figure 4 is a perspective view showing a state in which the test piece is mounted to the torsional stiffness measuring device according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a state in which the test piece is coupled to the connecting member according to an embodiment of the present invention It is a combined perspective view, FIG. 6 is an exploded perspective view corresponding to FIG. 5 ( a ), and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4 .
본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치는 하중 부여부(10), 하중 버팀부(30) 및 잭킹 유닛(50)을 포함할 수 있다. 하중 부여부(10), 하중 버팀부(30) 및 잭킹 유닛(50)은 스탠드(70)의 일면 상에 설치될 수 있다. The apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention may include a
하중 부여부(10)는 회전축(ra)을 중심으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 하중 부여부(10)는 하중 부여부 마운터(71)에 장착되고, 하중 부여부 마운터(71)는 스탠드(70)에 고정될 수 있다. 하중 부여부(10)의 원활한 회전을 위해 하중 부여부(10)와 하중 부여부 마운터(71) 사이에는 베어링(br) 및/또는 부싱(bs)이 개재될 수 있다. The
도 7을 참조하면, 하중 부여부(10)는 하중 입력부(11), 토크 센서(13) 및 하중 출력부(15)를 포함할 수 있다. 하중 입력부(11), 토크 센서(13) 및 하중 출력부(11)는 상대 회전 불가능하게 순차적으로 결합될 수 있다. 또한, 하중 출력부(15)에는 시험편(TP)의 일단이 하중 부여부(10)와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
하중 버팀부(30)는 회전축(ra) 상에 배치되되, 하중 부여부(10)와 이격되어 배치될 수 있다. 하중 버팀부(30)에는 시험편(TP)의 타단이 회전 불가능하게 고정될 수 있다. 하나의 양상에 있어서, 하중 버팀부(30)가 제4 체결용 볼트(b4)에 의해 고정부재(40)와 체결됨으로써, 시험편(TP)의 타단이 하중 버팀부(30)에 회전 불가능하게 고정될 수 있다.The
이와 같이, 시험편(TP)의 일단은 하중 부여부(10)와 함께 회전되고, 시험편(TP)의 타단은 회전 불가능하게 하중 버팀부(30)에 고정된다. 따라서 하중 부여부(10)를 회전시킴으로써 시험편(TP)의 비틀림 강성을 측정하거나 시험편(TP)에 부여되는 비틀림 하중을 측정할 수 있다. 상기 비틀림 하중은 하중 부여부(10)의 토크 센서(13)에 의해 측정될 수 있다. In this way, one end of the test piece TP is rotated together with the
한편, 도 1을 참조하면, 스탠드(70)의 일면에는 레일(73) 및 위치 조절유닛(75)이 설치될 수 있다. 또한, 하중 버팀부(30)는 위치 조절 유닛(75)에 의해 구동되어 레일(73)을 따라 회전축(ra) 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 1 , a
하중 버팀부(30)의 상기 이동에 의해, 본 발명에 따른 비틀림 강성 측정 장치는 다양한 길이를 가지는 여러 종류의 시험편(TP)의 비틀림 강성을 측정할 수 있다. 또한, 하중 부여부(10)와 하중 버팀부(30)에 시험편(TP)의 양단을 밀착시키기 이전에, 하중 부여부(10)와 하중 버팀부(30)의 간격을 보다 넓힘으로써 시험편(TP)이 하중 부여부(10)와 하중 버팀부(30) 사이에 용이하게 배치될 수 있다. By the movement of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시험편(TP)은 하중 부여부(10)의 회전 시에, 다각형의 외측 둘레면을 가지는 센터링 돌기와 다각형의 내측 둘레면을 가지는 센터링 홈에 의해, 상기 회전축(ra) 상에 정렬되고, 하중 부여부(10) 및 하중 버팀부(30) 중 적어도 어느 하나와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다. 이하, 시험편(TP)의 상기 정렬 및 상기 고정을 위한 센터링 돌기 및 센터링 홈의 다양한 양상에 대한 설명한다.According to an embodiment of the present invention, the test piece TP is rotated by the centering protrusion having a polygonal outer circumferential surface and a centering groove having a polygonal inner circumferential surface when the
제1 양상에 있어서, 도 1을 참조하면, 하중 부여부(10)는 다각형의 외측 둘레면을 가지는 센터링 돌기(19)를 구비할 수 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치는 연결부재(20)를 더 포함할 수 있다. 또한, 도 5 (a)를 참조하면, 연결부재(20)는 센터링 홈(21)을 구비할 수 있다. In the first aspect, referring to FIG. 1 , the
도 4를 참조하면, 하중 부여부(10)의 센터링 돌기(19)가 연결부재(20)의 센터링 홈(21)에 삽입된 상태에서, 하중 부여부(10)가 회전되면 연결부재(20)에 고정된 시험편(TP)이 회전축(ra) 상에 정렬될 수 있다. 동시에, 시험편(TP)은 하중 부여부(10)와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다. Referring to FIG. 4 , when the
한편, 연결부재(20)에 형성되는 센터링 홈(21)은 그에 갈음하여 시험편(TP) 자체에 형성될 수 있다. 이러한 경우, 하중 부여부(10)의 센터링 돌기(10)가 시험편(TP)의 센터링 홈에 삽입되어, 하중 부여부(10)가 회전되면 시험편(TP)은 회전축(ra) 상에 정렬되고 하중 부여부(10)와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다. Meanwhile, the centering
제2 양상에 있어서, 도면에 도시된 바와 달리, 하중 부여부(10)는 센터링 홈을 구비할 수 있다. 이러한 경우, 연결부재(20)는 하중 부여부(10)의 센터링 홈에 대응하는 센터링 돌기를 구비할 수 있다. 한편, 연결부재(20)의 센터링 돌기는 그에 갈음하여 시험편(TP) 자체에 형성될 수 있다. In the second aspect, unlike shown in the drawings, the
센터링 돌기 및 센터링 홈이 위와 같이 형성되는 경우, 하중 부여부(10)가 회전되면, 시험편(TP)은 회전축(ra) 상에 정렬되고 하중 부여부(10)와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다. When the centering protrusion and the centering groove are formed as above, when the
제3 양상에 있어서, 도면에 도시된 바와 달리, 하중 버팀부(30)는 센터링 돌기를 구비할 수 있다. 이러한 경우, 연결부재(20)는 하중 버팀부(30) 측에 배치되고, 하중 버팀부(30)의 센터링 돌기에 대응하는 센터링 홈을 구비할 수 있다. 한편, 연결부재(20)의 센터링 홈은 그에 갈음하여 시험편(TP) 자체에 형성될 수 있다. In a third aspect, unlike shown in the drawings, the load-
센터링 돌기 및 센터링 홈이 위와 같이 형성되는 경우, 하중 부여부(10)가 회전되면, 시험편(TP)은 회전축(ra) 상에 정렬되고 하중 버팀부(30)와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다. When the centering protrusion and the centering groove are formed as above, when the
제4 양상에 있어서, 도면에 도시된 바와 달리, 하중 버팀부(30)는 센터링 홈을 구비할 수 있다. 이러한 경우, 연결부재(20)는 하중 버팀부(30) 측에 배치되고, 하중 버팀부(30)의 센터링 홈데 대응하는 센터링 돌기를 구비할 수 있다. 한편, 연결부재(20)의 센터링 돌기는 그에 감음하여 시험편(TP) 자체에 형성될 수 있다. In a fourth aspect, unlike shown in the drawings, the
센터링 돌기 및 센터링 홈이 위와 같이 형성되는 경우, 하중 부여부(10)가 회전되면, 시험편(TP)은 회전축(ra) 상에 정렬되고 하중 버팀부(30)와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다. When the centering protrusion and the centering groove are formed as above, when the
다각형의 센터링 돌기 및 센터링 홈에 의한 시험편(TP)의 정렬 및 고정에 대해서는 후술한다. Alignment and fixation of the test piece TP by the polygonal centering protrusion and centering groove will be described later.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부재(20)는 회전축(ra) 방향으로 분리 가능하게 결합되는 제1 연결부재(20a) 및 제2 연결부재(20b)를 포함할 수 있다. 즉, 도 6을 참조하면, 연결부재(20)는 서로 분리 가능한 제1 연결부재(20a) 및 제2 연결부재(20b)로 구성될 수 있다. 또한, 제1 연결부재(20a)와 제2 연결부재(20b)는 제2 체결용 볼트(b2)에 의해 서로 결합될 수 있다. 한편, 제1 연결부재(20a)와 시험편(TP)은 제1 체결용 볼트(b1)에 의해 서로 체결될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the connecting
연결부재(20)가 회전축(ra) 방향으로 분리 가능한 제1 연결부재(20a) 및 제2 연결부재(20b)로 구성되는 경우, 시험편(TP)의 지름에 따라 시험편(TP)과 연결부재(20) 간의 체결이 방해되는 것이 방지될 수 있다. 상기 체결 방해의 방지에 대해서는 후술한다. When the connecting
한편, 고정부재(40)와 시험편(TP)은 제3 체결용 볼트(b3)에 의해 서로 체결될 수 있다.Meanwhile, the fixing
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시험편(TP)은 회전축(ra) 상에 제공되는 제1 정렬 돌기와 제1 정렬 홈, 및 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공되는 제2 정렬 돌기와 제2 정렬 홈에 의해, 회전축(ra)에 정렬될 수 있다. 이하, 시험편(TP)의 정렬을 위한 제1 정렬 돌기, 제1 정렬 홈, 제2 정렬 돌기 및 제2 정렬홈의 다양한 양상에 대해 설명한다.According to an embodiment of the present invention, the test piece TP has a first alignment protrusion and a first alignment groove provided on the rotation shaft ra, and a second alignment projection and a second alignment groove provided radially outside of the rotation shaft ra. By , it can be aligned with the rotation axis (ra). Hereinafter, various aspects of the first alignment protrusion, the first alignment groove, the second alignment protrusion, and the second alignment groove for the alignment of the test piece TP will be described.
제1 양상에 있어서, 도 2를 참조하면, 하중 버팀부(303는 제1 정렬 돌기(31) 및 제2 정렬 홈(33)을 구비할 수 있다. 제1 정렬 돌기(31)는 회전축(ra) 상에 제공될 있고, 제1 정렬 돌기(31)의 외주면은 회전축(ra)을 중심으로 하는 원의 형상을 가질 수 있다. 제2 정렬 홈(33)은 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공될 수 있고, 제2 정렬 홈(33)의 내벽은 회전축(ra)을 중심으로 하는 원의 형상을 가질 수 있다. In the first aspect, referring to Fig. 2, the load holding part 303 may include a
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치는 고정부재(40)를 더 포함할 수 있다. 도 5 (b)를 참조하면, 고정부재(40)는 제1 정렬 홈(41) 및 제2 정렬 돌기(43)을 구비할 수 있다. 제1 정렬 홈(41)은 회전축(ra) 상에 제공될 수 있고, 제1 정렬 홈(40)의 내주면은 회전축(ra)을 주심으로 하는 원의 형상을 가질 수 있다. 제2 정렬 돌기(43)는 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공될 수 있고, 제2 정렬 돌기(43)의 외벽은 회전축(ra)을 중심으로 하는 원의 형상을 가질 수 있다. Referring to FIG. 4 , the apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention may further include a fixing
이러한 경우, 제1 정렬 돌기(31)는 제2 정렬 홈(41)에 삽입되고, 제2 정렬 돌기(43)는 제2 정렬 홈(33)에 삽입될 수 있다.In this case, the
한편, 제1 정렬 돌기(31)는 제2 정렬 돌기(43) 보다 길게 돌출될 수 있다. 또한, 제1 정렬 돌기(31)의 외주면과 제1 정렬 홈(41)의 내주면 사이에는 소정의 간격이 제공될 수 있다. 다시 말해, 제1 정렬 돌기(31)의 지름이 제2 정렬 홈(41)의 지름이 보다 작게 형성될 수 있다. Meanwhile, the
이러한 경우, 고정부재(40)에 고정된 시험편(TP)을 회전축(ra) 상에 정렬하기 위해 하중 버팀부(30)와 고정부재(40)를 서로 밀착시키는 경우, 제1 정렬 돌기(31)가 제1 정렬 홈(41)에 먼저 삽입되기 시작한다. 이 때, 제1 정렬 돌기(31)의 외주면과 제1 정렬 홈(41)의 내주면 사이에 소정의 간격이 제공되면, 시험편(TP) 및 고정부재(40)가 회전축(ra) 상에 정렬되어 있지 않더라도 제1 정렬 돌기(31)가 제2 정렬 홈(41)에 보다 용이하게 삽입될 수 있다. 상기 삽입에 의해 시험편(TP)은 1차적으로 불완전하게 회전축(ra) 상에 정렬될 수 있다. 한편, 상기 삽입을 보다 더 용이하게 하기 위해 제1 정렬 돌기(31)의 말단에는 테이퍼지는 가이드부(31a)가 제공될 수 있다. In this case, when the
이후, 하중 버팀부(30)와 고정부재(40)를 보다 더 서로 밀착 시키는 경우, 제2 정렬 돌기(43)와 제2 정렬 홈(33)도 서로 밀착되게 된다. 그러면, 고정부재(40)의 위치를 회전축(ra)의 방사상 방향으로 조정하여 제2 정렬 돌기(43)를 제2 정렬 홈(33)에 삽입할 수 있다. 상기 삽입에 의해 시험편(TP)은 2차적으로 완전하게 회전축(ra) 상에 정렬될 수 있다. Then, when the
예컨대, 대형 선박의 프로펠러 샤프트 등의 비틀림 강성 측정을 위한 시험편과 같이 그 크기가 매우 크고 매우 큰 중량을 가지는 시험편의 경우, 그 위치를 조절하여 한번에 시험편을 회전축(ra)에 정렬하는 것은 작업자에게 매우 어려운 일일 수 있다. 그러나, 1차적으로 제1 정렬 돌기(31)와 제1 정렬 홈(41)에 의해, 2차적으로 제2 정렬 돌기(43)와 제2 정렬 홈(33)에 의해, 2회에 걸쳐 시험편(TP)을 회전축(ra) 상에 정렬함으로써 작업자는 보다 용이하게 시험편을 회전축(ra) 상에 정렬할 수 있다. For example, in the case of a test piece having a very large size and a very large weight, such as a test piece for measuring the torsional stiffness of a propeller shaft of a large ship, it is very difficult for the operator to adjust the position and align the test piece to the rotation axis (ra) at once. It can be a difficult day. However, primarily by the
본 명세서에서 시험편이 회전축(ra) 상에 정렬된다 함은 원기둥 등의 형상을 가지는 시험편(TP)의 중심축이 회전축(ra)과 일치되는 것을 의미한다. 시험편이 회전축(ra)에 정확하게 정렬되지 않은 경우, 요구되는 정확한 비틀림 하중을 시험편에 가할 수 없고, 그 시험편의 비틀림 강성이 제대로 측정될 수 없다. 따라서 시험편의 회전축(ra)에의 정렬은 본 발명에 있어 매우 중요한 사항이다. In the present specification, aligning the test piece on the rotation axis ra means that the central axis of the test piece TP having a shape such as a cylinder coincides with the rotation axis ra. If the specimen is not accurately aligned with the axis of rotation (ra), the required exact torsional load cannot be applied to the specimen, and the torsional stiffness of the specimen cannot be measured properly. Therefore, the alignment of the test piece to the rotation axis (ra) is very important in the present invention.
이하에서 특별히 언급되지 않으면, 상기 제1 양상에서 설명된 구성 및 효과는 이하에서 설명될 다른 양상들에도 그대로 적용된다. Unless specifically stated below, the configuration and effects described in the first aspect also apply to other aspects to be described below.
제2 양상에 있어서, 도면에 도시된 바와 달리, 하중 버팀부(30)는 제1 정렬 홈 및 제2 정렬 돌기를 구비할 수 있다. 상기 제1 정렬 홈은 회전축(ra) 상에 제공되고, 상기 제2 정렬 돌기는 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공될 수 있다. In the second aspect, unlike shown in the drawings, the
이러한 경우, 고정부재(40)는 제1 정렬 돌기 및 제2 정렬 홈을 구비할 수 있다. 상기 제1 정렬 돌기는 회전축(ra) 상에 제공되고, 상기 제2 정렬 돌기는 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공될 수 있다. In this case, the fixing
그러면, 고정부재(40)의 상기 제1 정렬 돌기가 하중 버팀부(30)의 상기 제1 정렬 홈에 삽입된 후, 하중 버팀부(30)의 상기 제2 정렬 돌기가 고정부재(40)의 상기 제2 정렬 홈에 삽입될 수 있다. 이에 의해, 2회에 걸쳐 시험편(TP)이 회전축(ra) 상에 정렬될 수 있다.Then, after the first alignment protrusion of the fixing
제3 양상에 있어서, 도면에 도시된 바와 달리, 하중 버팀부(30)는 제1 정렬돌기 및 제2 정렬 돌기를 구비할 수 있다. 상기 제1 정렬 돌기는 회전축(ra) 상에 제공되고, 상기 제2 정렬 돌기는 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공될 수 있다. In the third aspect, unlike shown in the drawings, the
이러한 경우, 고정부재(40)는 제1 정렬 홈 및 제2 정렬 홈을 구비할 수 있다. 상기 제1 정렬 홈은 회전축(ra) 상에 제공되고, 상기 제2 정렬 홈은 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공될 수 있다. In this case, the fixing
그러면, 하중 버팀부(30)의 상기 제1 정렬 돌기가 고정부재(40)의 상기 제1 정렬 홈에 삽입된 후, 하중 버팀부(30)의 상기 제2 정렬 돌기가 고정부재(40)의 상기 제2 정렬 홈에 삽입될 수 있다. 이에 의해, 2회에 걸쳐 시험편(TP)이 회전축(ra) 상에 정렬될 수 있다. Then, after the first alignment protrusion of the
제4 양상에 있어서, 도면에 도시된 바와 달리, 하중 버팀부(30)는 제1 정렬 홈 및 제2 정렬 홈을 구비할 수 있다. 상기 제1 정렬 홈은 회전축(ra) 상에 제공되고, 상기 제2 정렬 홈은 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공될 수 있다. In a fourth aspect, unlike shown in the drawings, the
이러한 경우, 고정부재(40)는 제1 정렬 돌기 및 제2 정렬 돌기를 구비할 수 있다. 상기 제1 정렬 돌기는 회전축(ra) 상에 제공되고, 상기 제2 정렬 돌기는 회전축(ra)의 방사상 외측에 제공될 수 있다. In this case, the fixing
그러면, 고정부재(40)의 상기 제1 정렬 돌기가 하중 버팀부(30)의 상기 제1 정렬 홈에 삽입된 후, 고정부재(40)의 상기 제2 정렬돌기가 하중 버팀부(30)의 상기 제2 정렬 홈에 삽입될 수 있다. 이에 의해, 2회에 결쳐 시험편(TP)이 회전축(ra) 상에 정렬될 수 있다. Then, after the first alignment protrusion of the fixing
한편, 제1 정렬 돌기와 제2 정렬 홈, 제1 정렬 홈과 제2 정렬 돌기, 제1 정렬 돌기와 제2 정렬 돌기, 또는 제1 정렬 홈과 제2 정렬 홈은 하중 버팀부(30)가 아닌 하중 부여부(10)에 제공될 수 있다. On the other hand, the first alignment protrusion and the second alignment groove, the first alignment groove and the second alignment projection, the first alignment projection and the second alignment projection, or the first alignment groove and the second alignment groove are loads other than the
이러한 경우, 고정부재(40)는 하중 버팀부(30)가 아닌 하중 부여부(30) 측에 배치된다. 또한, 하중 버팀부(30)에 제공되는 상기 정렬 돌기나 정렬 홈에 대응하여, 고정부재는(40)에는 제1 정렬 홈과 제2 정렬 돌기, 제1 정렬 돌기와 제2 정렬 홈, 제1 정렬 홈과 제2 정렬 홈, 또는 제1 정렬 돌기와 제2 정렬 돌기가 제공될 수있다.In this case, the fixing
도 1을 참조하면, 잭킹 유닛(50)은 회전축(ra)의 방사상에 배치되어 하중 부여부(10)를 회전 시킨다. Referring to FIG. 1 , the jacking
잭킹 유닛(50)은 본체부(51)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부(51)는 웜(52), 윔 기어(53) 및 스크류 축(55)을 포함할 수 있다. The jacking
웜(52)은 일축을 중심으로 회전될 수 있다. 그러면, 웜 기어(53)는 윔(52)의 회전에 의해 직각축을 중심으로 회전될 수 있다. 상기 웜(52)의 일축과 윔 기어(53)의 직각축은 서로 교차하지 않으나, 상기 일축 및 상기 직각축으로부터 서로를 향해 연장되는 각 면이 서로 직각을 이룰 수 있다. The
스크류 축(55)은 웜 기어(53)의 내주면에 설치되어 윔 기어(53)의 회전에 의해 상기 직각축 방향으로 이동될 수 있다. 스크류 축(55)의 외주면에는 기어 톱니가 제공될 수 있고, 윔 기어(53)의 내주면에는 스르크류 축(55)의 기어 톱니에 대응하는 기어 톱니(미도시)가 제공될 수 있다. The
예컨대, 웜(52)이 전면 상에서 반시계 방향(d1)으로 회전하면, 웜 기어(53)는 평면 상에서 시계 방향(d2)으로 회전될 수 있고, 스크류 축(55)는 전면 상에서 상측 방향(d3)으로 이동될 수 있다.For example, when the
웜 기어(53) 기어 톱니의 피치(pitch)가 동일한 조건에서, 웜 기어(53)의 지름이 증가하는 경우, 웜 기어(53)의 기어 톱니수는 증가하게 된다. 이러한 경우, 웜(52)의 회전수에 비해 웜 기어(53)의 회전수가 감소하게 된다. 웜(52)과 웜 기어(53)는 감속장치로서 기능할 수 있다. 감속비가 증가함에 따라 웜 기어(53)의 토크는 증가하게 된다. 따라서 작은 구동력으로 매우 큰 토크를 얻을 수 있어 비틀림 강성이 높은 시험편(TP)의 비틀림 강성을 측정할 수 있다. When the diameter of the
웜(52)은 다양한 구동 유닛(60)에 의해 구동될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 유닛(20)은 서보모터(servomotor)일 수 있다. 서보모터(servomotor)는 속도의 정밀 제어가 가능하므로 본 발명에 따른 비틀림 강성 측정 장치에 적합할 수 있다. 즉, 소정 토크 하에서 시험편(TP)의 비틀림 강성을 측정하는 경우, 서보모터(servomotor)의 회전 속도를 정밀하게 제어함으로써 상기 소정 토크를 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서 정밀하게 제어되는 소정 토크 하에서 시험편(TP)의 비틀림 강성을 측정하는 것이 가능하다.The
잭킹 유닛(50)은 피봇 가능하게 스탠드(70)에 설치될 수 있다. 하나의 양상에 있어서, 잭킹 유닛(50)은 제1 힌지 결합부(57)를 구비할 수 있다. 제1 힌지 결합부(57)는 스탠드(70)에 고정 설치되는 잭킹 유닛 마운터(77)와 힌지 결합될 수 있다. 그러면, 잭킹 유닛(10)은 힌지 축(ha)을 중심으로 피봇될 수 있다. 힌지 축(ha)은 회전축(ra)과 평행한 축일 수 있다.The jacking
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하중 부여부(10)는 구동암(17)을 구비할 수 있다. 구동암(17)은 회전축(ra)으로부터 방사상 외측으로 연장될 수 있고, 하중 부여부(10)와 상대 회전 불가능하게 결합될 수 있다. 이러한 경우, 잭킹 유닛(50)은 구동암(17)을 회전시킴으로써 하중 부여부(10)를 회전시킬 수 있다. 즉, 스크류 축(55)이 상기 직각축 방향으로 이동되면 스크류 축(55)의 말단 측에 연결되는 구동암(17)은 회전축(ra)을 중심으로 회전되고, 하중 부여부(10)도 구동암(17)과 함께 회전될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
한편, 스크류 축(55)이 구동암(17)의 말단 측에 연결되되, 구동암(17)의 길이를 길게 설계하는 경우, 동일한 구동력으로 하중 부여부(10)를 통해 시험편(TP)에 가해지는 하중이 증가될 수 있다. 토크는 회전 중심점으로부터 힘의 작용점의 거리에 비례하여 증가하므로, 회전축(ra)으로부터 힘의 작용점에 해당하는 구동암(17)과 스크류 축(55)의 연결점의 거리를 길게 하면 시험편에 가해지는 하중이 증가될 수 있기 때문이다.On the other hand, when the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 잭킹 유닛(50)은 구동암(17) 상의 일점과 피봇 가능하게 결합될 수 있다. 도 1을 참조하면, 잭킹 유닛(50)은 제2 힌지 결합부(59)를 포함할 수 있고, 제2 힌지 결합부(59)는 구동암(17)의 말단 측에 피봇 가능하게 결합될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the jacking
한편, 잭킹 유닛(50)이 피봇 가능하게 스탠드(70)에 설치되고 구동암(17) 상의 일점에 피봇 가능하게 결합되는 경우, 잭킹 유닛(50)은 다른 구성과 슬라이딩됨 없이 소정 위치에 고정될 수 있다. 즉, 작동 시 구동암(17) 말단의 원운동에 불구하고, 잭킹 유닛(50)은 스탠드(70) 상에 슬라이딩되지 않게 설치될 수 있고, 구동암(17)과도 슬라이딩되지 않게 결합될 수 있다. 따라서 상기 슬라이딩을 위해 베어링이나 별도의 부품 등을 설치할 필요가 없고, 상기 슬라이딩으로 인한 부품의 마모 등을 방지하여 내구성이 향상될 수 있다. On the other hand, when the jacking
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치의 작동에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치의 작동 상태도이다.Hereinafter, an operation of the torsional stiffness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8 . 8 is an operation state diagram of an apparatus for measuring torsional stiffness according to an embodiment of the present invention.
잭킹 유닛(50)은 구동 유닛(6)으로부터 구동력을 전달받아 스크류 축(55)이 상측 방향(d3)으로 이동될 수 있다(도 3 참조). 스크류 축(55)이 상측 방향(d3)으로 이동되면, 제2 힌지 결합부(59)는 상측으로 이동될 수 있다. 이와 함께, 잭킹 유닛(50)은 하측으로, 즉 힌지 축(ha)을 중심으로 스탠드(70) 측으로 피봇된다. 또한, 잭킹 유닛(50)은 구동암(17)의 각도가 감소되는 방향으로 구동암(17)과 피봇되게 된다.The jacking
그러면, 구동암(17)의 말단은 소정 거리만큼 회전축(ra)을 중심으로 원운동을 하게 되고, 그에 따라 하중 부여부(10)도 회전축(ra)을 중심으로 회전하게 된다. 이와 같이 회전되는 하중 부여부(10)는 시험편(TP)에 회전축(ra)을 중심으로 하는 비틀림 하중을 가하게 되고, 이에 의해 시험편(TP)의 비틀림 강성을 측정할 수 있다. Then, the distal end of the driving
한편, 시험편(TP)의 비틀림 강성 측정은 시험편(TP)에 요구되는 비틀림 강성에 대응하는 소정의 하중, 즉 설정값을 지속적으로 가하는 경우 시험편(TP)이 그 하중을 견딜 수 있는지 여부를 시험함으로써 측정될 수 있다. On the other hand, the torsional stiffness measurement of the test piece TP is performed by testing whether the test piece TP can withstand the load when a predetermined load corresponding to the torsional stiffness required for the test piece TP, that is, a set value is continuously applied. can be measured.
비틀림 강성 측정을 위해 시험편(TP)에 소정의 하중을 가하는 도중에, 본 발명에 따른 비틀림 측정 장치에, 예컨대 구동암(17), 스탠드(70) 등에 휘어짐이 발생할 수 있다. 또한, 비틀림 강성 측정 대상인 시험편(TP)의 휘어짐도 발생할 수 있다. 참고로, 상기 휘어짐은 탄성에 의해 복원 가능한 정도의 휘어짐일 수 있다. While a predetermined load is applied to the test piece TP for measuring torsional rigidity, bending may occur in the torsion measuring device according to the present invention, for example, the
위와 같이, 비틀림 측정 장치나 시험편(TP)에 휘어짐이 발생하는 경우, 토크 센서(13)에 의해 측정되는 하중 값이 감소하게 된다. 그러면, 본 발명에 따른 비틀림 강성 측정 장치는 상기 하중 값의 감소를 감지하여 구동 유닛(60), 예컨대 서보모터(servomotor)를 구동시킬 수 있다. 그러면, 구동 유닛(60)은 상기 감소된 하중 값을 보상하기 위해 하중 값이 설정값에 도달할 때까지 스크류 축(55)을 보다 더 상측 방향(d3)으로 이동시키고, 토크 센서(13)는 하중 값을 감지한다.As described above, when warpage occurs in the torsion measuring device or the test piece TP, the load value measured by the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 강성 측정 장치는 그 작동 과정에서 시험편(TP)에 가해지는 하중이 변경되는 경우에 비틀림 하중 내지 토크를 원하는 설정값으로 교정할 수 있다. 이러한 의미에서, 본 발명에 따라 비틀림 강성 측정 장치는 토크 교정 장치라고도 할 수 있다. As such, the torsional stiffness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can correct torsional load or torque to a desired set value when the load applied to the test piece TP is changed during its operation. In this sense, the device for measuring torsional stiffness according to the present invention may also be referred to as a torque calibration device.
이하, 도 9를 참조하여, 시험편(TP)의 정렬 및 고정에 대해 설명한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시험편의 정렬 및 고정을 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, with reference to FIG. 9, the alignment and fixation of the test piece TP are demonstrated. 9 is a view for explaining the alignment and fixation of the test piece according to an embodiment of the present invention.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시험편(TP)은 하중 부여부(10)의 회전 시에 다각형의 외측 둘레면을 가지는 센터링 돌기(19)와 다각형의 내측 둘레면을 가지는 센터링 홈(21)에 의해, 회전축(ra) 상에 정렬되고, 하중 부여부(10)와 상대 회전 불가능하게 고정될 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the test piece TP has a centering
시험편(TP)이 하중 부여부(10)와 하중 버팀부(30) 사이에 배치되는 경우(도 4 참조), 센터링 돌기(19)가 센터링 홈(21)에 삽입된 상태에서 시험편(TP)의 자중에 의해 센터링 홈(21)은 센터링 돌기(19)의 상면에 걸쳐지게 된다(도 9 (a) 참조).When the test piece TP is disposed between the
도 9를 참조하면, 센터링 돌기(19)의 외측 둘레면과 센터링 홈(21)의 내측 둘레면 사이에는 소정의 간격이 제공될 수 있다. 다시 말해, 센터링 돌기(19)의 외측 둘레면의 길이는 센터링 홈(21)의 내측 둘레면의 길이 보다 작게 형성될 수 있다. 이러한 경우, 시험편(TP)을 하중 부여부(10)와 하중 버팀부(30) 사이에 배치하기 위해 하중 부여부(10)와 연결부재(20)를 서로 밀착시키는 경우, 센터링 돌기(19)가 센터링 홈(21)에 용이하게 삽입될 수 있다. 다만, 상기 소정의 간격은 센터링 돌기(19)가 센터링 홈(21) 내에서 헛돌지 않을 정도의 간격일 것을 요한다. Referring to FIG. 9 , a predetermined distance may be provided between the outer circumferential surface of the centering
이러한 상태에서, 하중 부여부(10)가 회전되면 센터링 돌기(19)도 함께 회전된다. 그러면, 센터링 돌기(19) 외측 둘레면의 모서리(19a)가 센터링 홈(21)의 내측 둘레면(21a)과 맞닿게 된다(도 9(b) 참조). In this state, when the
상기 과정에서, 시험편(TP)이 회전축(ra) 상에 정렬될 있다. 센터링 홈(21)의 중심점(gcp)이 회전축(ra) 상에 위치하는 경우, 센터링 돌기(19)의 중심점(pcp)이 센터링 홈(21)의 중심점(gcp)에 맞춰짐으로써 센터링 돌기(19)의 중심점(pcp)은 회전축(ra) 상에 위치하게 될 수 있다. 그러면, 센터링 돌기(19)가 회전축(ra) 상에 정렬되고, 시험편(TP)도 회전축(ra) 상에 정렬될 수 있다. In the above process, the test piece TP may be aligned on the rotation axis ra. When the center point gcp of the centering
센터링 돌기(19)의 외측 둘레면의 다각형과 센터링 홈(21)의 내측 둘레면의 다각형은 센터링 돌기(19)와 센터링 홈(21) 간의 상대 회전 시에, 센터링 돌기(19)의 중심점(pcp)과 센터링 홈(21)의 중심점(gcp)이 서로 맞춰질 수 있는 다각형일 것을 요한다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 다각형들은 정사각형일 수 있다. 그 외에, 정삼각형, 정오각형, 정육각형 등일 수도 있다.The polygon of the outer circumferential surface of the centering
상기 다각형이 정삼각형, 정사각형, 정오각형, 정육각형 등인 경우, 그 모서리의 개수가 증가할수록 모서리의 각도가 둔각을 이룸으로써 센터링 돌기(19)의 모서리의 강성이 증가될 수 있다. 그러나, 센터링 돌기(19)가 센터링 홈(21) 내에서 헛도는 것을 방지하기 위해 센터링 돌기(19)의 외측 둘레면과 센터링 홈(21)의 내측 둘레면 간의 간격은 좁아져 센터링 돌기(19)를 센터링 홈(21)에 삽입하는 작업의 난이도가 증가될 수 있다. 반대로, 그 모서리의 개수가 감소할수록 센터링 돌기(19)의 외측 둘레면과 센터링 홈(21)의 내측 둘레면 간의 간격을 넓힐 수 있어 센터링 돌기(19)를 센터링 홈(21)에 삽입하는 작업의 난이도가 감소될 수 있다. 그러나, 모서리의 각도가 예각을 이룸으로써 센터링 돌기(19)의 모서리의 강성은 감소될 수 있다. When the polygon is an equilateral triangle, a square, a regular pentagon, or a regular hexagon, as the number of the corners increases, the angle of the corner forms an obtuse angle, thereby increasing the rigidity of the corner of the centering
이러한 의미에서, 센터링 돌기(19)의 외측 둘레면의 다각형과 센터링 홈(21)의 내측 둘레면의 다각형은 정사각형인 것이 가장 바람직할 수 있다. 즉, 센터링 돌기(19)의 모서리의 강성을 어느 정도 확보함과 동시에, 센터링 돌기(19)를 센터링 홈(21)에 삽입하는 작업의 난이도도 어느 정도 감소될 수 있다.In this sense, the polygon of the outer circumferential surface of the centering
그 외에, 센터링 돌기(19)와 센터링 홈(21) 간의 상대 회전 시에, 센터링 홈(21)의 모든 내측면 각각에 센터링 돌기(19)의 모서리가 한 개씩 맞닿는 경우라면, 센터링 돌기(19)의 중심점(pcp)과 센터링 홈(21)의 중심점(gcp)이 서로 맞춰질 수 있다. 예컨대, 센터링 홈(21)의 내측 둘레면은 정사각형이고, 센터링 돌기(19)의 외측 둘레면은 팔각형일 수 있다. 이러한 경우, 센터링 돌기(19)의 첫번째, 세번째, 다섯번째 및 일곱번째 모서리가 센터링 홈(21)의 4개의 내측면 각각에 맞닿을 수 있다. 그러면, 센터링 돌기(19)의 중심점(pcp)과 센터링 홈(21)의 중심점(gcp)이 서로 맞춰질 수 있다. 본 명세서에서, 센터링 돌기(19)의 외측 둘레면의 다각형과 센터링 홈(21)의 내측 둘레면의 다각형은 센터링 돌기(19)와 센터링 홈(21)의 상대 회전 시에 센터링 돌기(19)의 중심점(pcp)과 센터링 홈(21)의 중심점(gcp)이 서로 맞춰질 수 있는 모든 다각형을 포함할 수 있다. In addition, when the centering
이하, 도 10을 참조하여, 시험편(TP)과 연결부재 간의 체결에 대해 설명한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 10 (a)는 연결부재가 회전축(ra) 방향으로 분리 가능하게 결합되는 경우에 시험편(TP)과 연결부재의 체결을 설명하기 위한 도면이고, 도 10 (b)는 연결부재가 회전축(ra) 방향으로 분리되는 않는 경우에 시험편(TP)과 연결부재의 체결을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 10 (a)에서 좌측 도면은 우측 도면의 선 B-B를 취한 단면도이고, 도 10 (b)에서 좌측 도면은 우측 도면의 선 C-C를 취한 단면도이다.Hereinafter, with reference to FIG. 10, the coupling between the test piece TP and the connecting member will be described. 10 is a view for explaining a connection member according to an embodiment of the present invention. Specifically, Fig. 10 (a) is a view for explaining the coupling of the test piece (TP) and the connecting member when the connecting member is detachably coupled in the direction of the rotation axis (ra), Fig. 10 (b) is the connecting member It is a view for explaining the coupling of the test piece (TP) and the connecting member in the case of not being separated in the direction of the rotation axis (ra). In addition, the left drawing in FIG. 10(a) is a cross-sectional view taken along the line B-B of the right drawing, and the left drawing in FIG. 10(b) is a cross-sectional view taken along the line C-C of the right drawing.
도 10을 참조하면, 시험편(TP)과 연결부재(20, 200) 간에 큰 비틀림 하중이 가해지기 때문에 시험편(TP)와 연결부재(20, 200)는 가능하면 많은 수 또는 지름이 큰 제1 체결용 볼트(b1. b10)에 의해 체결되어야 한다. 따라서 시험편(TP)에 있어서 제1 체결용 볼트(b1. b10)가 나사 결합되는 볼트 홀 자리를 확보하기 위해, 가능하면 시험편(TP)의 외주면에 인접하도록 볼트 홀이 형성되어야 한다. 즉, 제1 체결용 볼트(b1, b10)의 체결 위치는 임의로 선택될 수 없고, 시험편(TP)의 외주면에 인접한 위치로 정해지게 된다. 따라서 제1 체결용 볼트(b1, b10)가 센터링 홈(20, 200)의 내측 둘레면(21a, 210a)과 동일한 선 상에 위치되어야 하는 경우도 발생될 수 있다. Referring to FIG. 10 , since a large torsional load is applied between the test piece TP and the connecting
한편, 시험편(TP)과 연결부재(20, 200)를 체결하기 위해, 제1 체결용 볼트(b1, b10)는 연결부재(20, 200)의 일측으로부터 시험편(TP) 측으로 삽입되어야 한다. On the other hand, in order to fasten the test piece (TP) and the connecting member (20, 200), the first fastening bolts (b1, b10) must be inserted from one side of the connecting member (20, 200) to the test piece (TP) side.
도 10 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부재(20)는 회전축(ra) 방향으로 분리 가능하게 결합되는 제1 연결부재(20a) 및 제2 연결부재(20b)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10 (a), according to an embodiment of the present invention, the connecting
이러한 경우, 시험편(TP)과 제1 연결부재(20a)가 제1 체결용 볼트(b1)에 의해 서로 체결된 후, 제1 연결부재(20a)와 제2 연결부재(20b)가 제2 체결용 볼트에 의해 서로 결합됨으로써, 연결부재(20)와 시험편(TP)이 서로 체결할 수 있다. In this case, after the test piece TP and the first connecting
연결부재(20)와 시험편(TP)이 위와 같이 서로 체결되는 경우, 제1 체결용 볼트(b1)는 제1 연결부재(20a)와 제2 연결부재(20b)사이의 공간으로부터 시험편(TP) 측으로 삽입될 수 있다. When the connecting
따라서 제1 체결용 볼트(b1)가 센터링 홈(20)의 내측 둘레면(21a)과 동일한 선 상에 위치하는 경우에도, 제1 체결용 볼트(b1)는 센터링 홈(21)의 내측 둘레면(21a)에 간섭되지 않고 시험편(TP)측으로 삽입될 수 있다. Therefore, even when the first fastening bolt (b1) is located on the same line as the inner circumferential surface (21a) of the centering groove (20), the first fastening bolt (b1) is the inner circumferential surface of the centering groove (21) It can be inserted into the test piece (TP) side without interfering with (21a).
그러나, 연결부재가 회전축(ra) 방향으로 분리되지 않는 경우 다음과 같은 문제가 있다.However, when the connection member is not separated in the direction of the rotation axis (ra), there are the following problems.
도 10 (b)를 참조하면, 제1 체결용 볼트(b10)가 센터링 홈(210)의 내측 둘레면(210a)과 동일한 선 상에 위치하는 경우, 제1 체결용 볼트(b10)가 시험편(TP) 측으로 삽입되려면 제1 체결용 볼트(b10)는 센터링 홈(210)의 내측 둘레면(210a)에 간섭될 수 있다. 이러한 경우, 센터링 홈(210)의 내측 둘레면(210a)에 볼트 홈(g10)이 형성되어야 한다. 10 (b), when the first fastening bolt (b10) is located on the same line as the inner circumferential surface (210a) of the centering groove (210), the first fastening bolt (b10) is the test piece ( To be inserted into the TP) side, the first fastening bolt b10 may interfere with the inner
센터링 홈(210)의 내측 둘레면(210a)에 볼트 홀(h10)이 형성되면 시험편(TP)이 회전축(ra) 상에 정렬되지 않을 수 없다. 즉, 센터링 돌기(19)의 모서리가 센터링 홈(210)의 내측 둘레면(210a)를 지나 볼트 홈(g10)에 들어갈 수 있다. 그러면, 하중 부여부(10)가 회전되더라도 홈 중심점(gcp)이 돌기 중심점(pcp) 상에 위치되는 회전축(ra) 상에 정렬될 수 없고, 홈 중심점(gcp)과 정렬되어 있는 시험편(TP)도 회전축(ra) 상에 정렬될 수 없는 문제가 있다. When the bolt hole h10 is formed in the inner
도 10(a)에 도시되는 회전축(ra) 방향으로 분리 가능하게 결합되는 연결부재(20)는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 어떠한 경우에도 시험편(TP)이 회전축(ra) 상에 정렬될 수 있는 효과를 가진다.The
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
10: 하중 부여부 11: 하중 입력부
13: 토크 센서 15: 하중 출력부
17: 구동암 19: 센터링 돌기
20, 200: 연결부재 20a: 제1 연결부재
20b: 제2 연결부재 21, 210: 센터링 홈
30: 하중 버팀부 31: 제1 정렬 돌기
33: 제2 정렬 홈 40: 고정부재
41: 제1 정렬 홈 43: 제2 정렬 돌기
50: 잭킹 유닛 51: 본체부
52: 웜 53: 웜 기어
55: 스크류 축 57: 제1 힌지 결합부
59: 제2 힌지 결합부 60: 구동 유닛
70: 스탠드 71: 하중 부여부 마운터
73: 레일 75: 위치 조절 유닛
77: 잭킹 유닛 마운터 ha: 힌지 축
ra: 회전 축10: load application unit 11: load input unit
13: torque sensor 15: load output unit
17: drive arm 19: centering projection
20, 200: connecting
20b: second connecting
30: load holding part 31: first alignment protrusion
33: second alignment groove 40: fixing member
41: first alignment groove 43: second alignment protrusion
50: jacking unit 51: body part
52: worm 53: worm gear
55: screw shaft 57: first hinge coupling portion
59: second hinge coupling part 60: drive unit
70: stand 71: load-applying part mounter
73: rail 75: positioning unit
77: jacking unit mounter ha: hinge axis
ra: axis of rotation
Claims (8)
상기 회전축 상에 상기 하중 부여부와 이격되어 배치되는 하중 버팀부; 및
상기 회전축의 방사상에 배치되어 상기 하중 부여부를 회전시키는 잭킹 유닛;
을 포함하고,
상기 잭킹 유닛은
일축을 중심으로 회전되는 웜;
상기 웜의 회전에 의해 직각축을 중심으로 회전되는 웜 기어; 및
상기 웜 기어의 내주면에 설치되어 상기 웜 기어의 회전에 의해 상기 직각축 방향으로 이동되는 스크류 축;
을 포함하는 비틀림 강성 측정 장치.A load applying unit rotatable about the axis of rotation;
a load holding part disposed to be spaced apart from the load applying part on the rotation shaft; and
a jacking unit disposed radially of the rotating shaft to rotate the load applying unit;
including,
The jacking unit is
a worm rotating about a single axis;
a worm gear rotated about a right angle axis by the rotation of the worm; and
a screw shaft installed on the inner circumferential surface of the worm gear and moved in the right angle direction by rotation of the worm gear;
Torsional stiffness measuring device comprising a.
상기 하중 부여부와 상기 하중 버팀부 사이에는
시험편이 배치되고,
상기 시험편은
상기 하중 부여부의 회전 시에, 다각형의 외주면을 가지는 센터링 돌기 및 다각형의 내주면을 가지는 센터링 홈에 의해, 상기 회전축 상에 정렬되고, 상기 하중 부여부 또는 상기 하중 버팀부와 상대 회전 불가능하게 고정되는 비틀림 강성 측정 장치.According to claim 1,
Between the load applying part and the load supporting part
The test piece is placed,
The test piece is
When the load-applying part rotates, by a centering protrusion having a polygonal outer circumferential surface and a centering groove having a polygonal inner circumferential surface, the torsion is aligned on the rotational axis and fixed non-rotatably relative to the load-applying part or the load-bearing part stiffness measuring device.
상기 비틀림 강성 측정 장치는
상기 하중 부여부의 회전 시에, 시험편을 상기 회전축 상에 정렬하고, 상기 하중 부여부 또는 상기 하중 버팀부와 상대 회전 불가능하게 고정하기 위한 센터링 돌기 또는 센터링 홈을 구비하는 연결부재를 더 포함하고,
상기 연결부재는
상기 회전축 방향으로 서로 분리 가능하게 결합되는 제1 연결부재 및 제2 연결부재를 포함하는 비틀림 강성 측정 장치. According to claim 1,
The torsional stiffness measuring device is
Further comprising a connecting member having a centering protrusion or a centering groove for aligning the test piece on the rotation shaft when the load applying part rotates, and non-rotatably relative to the load applying part or the load supporting part,
The connecting member is
Torsional stiffness measuring device including a first connecting member and a second connecting member that are separably coupled to each other in the direction of the rotation axis.
상기 하중 부여부와 상기 하중 버팀부 사이에는
시험편이 배치되고,
상기 시험편은
상기 회전축 상에 제공되는 제1 정렬 돌기와 제1 정렬 홈, 및 상기 회전축의 방사상 외측에 제공되는 제2 정렬 돌기와 제2 정렬 홈에 의해, 상기 회전축 상에 정렬되는 비틀림 강성 측정 장치.According to claim 1,
Between the load applying part and the load supporting part
The test piece is placed,
The test piece is
A device for measuring torsional stiffness aligned on the rotation shaft by a first alignment protrusion and a first alignment groove provided on the rotation shaft, and a second alignment projection and a second alignment groove provided radially outside the rotation shaft.
상기 웜은
서보모터에 의해 구동되는 비틀림 강성 측정 장치.According to claim 1,
The worm is
Torsional stiffness measuring device driven by servomotor.
상기 하중 부여부는
상기 회전축으로부터 방사상 연장되는 구동암을 구비하고,
상기 잭킹 유닛은
상기 구동암을 회전시킴으로써 상기 하중 부여부를 회전시키는 비틀림 강성 측정 장치.According to claim 1,
The load-applying part
and a drive arm extending radially from the rotation shaft,
The jacking unit is
A device for measuring torsional stiffness that rotates the load applying unit by rotating the driving arm.
상기 잭킹 유닛은
스탠드에 피봇 가능하게 설치되거나, 상기 구동암 상의 일점과 피봇 가능하게 결합되는 비틀림 강성 측정 장치.
8. The method of claim 7,
The jacking unit is
A torsional stiffness measuring device pivotably installed on a stand or pivotally coupled to a point on the driving arm.
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