KR102544542B1 - 충격 시험 지그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 충격 시험에 필요한 하중과 높이를 조절하여 자유낙하 할 수 있도록 하고, 자유 낙하시 낙하점의 변경 및 충격체의 이탈을 방지하여, 충격 시험 후 절연 파괴를 검출하고 절연에 대한 기계적 강도 시험 평가를 정확하게 수행할 수 있도록 하는, 충격 시험 지그 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 충격 시험 지그 장치는, 충격체와 전기적으로 절연된 충격시험 지그; 상기 충격체와 전기적으로 절연되어 상기 충격체를 수직으로 자유낙하 하도록 가이드를 해 주는 낙하 가이드; 상기 충격체와 전기적으로 절연되어 낙하시 충격을 시료에 전가되도록 하는 바닥체; 상기 충격체와 전기적으로 절연되어 상기 충격체의 상하 이동 및 높이를 고정해 주는 견인체; 및 상기 충격체와 전기적으로 절연되어 구성품들을 고정 및 결합하여 주는 프레임을 포함할 수 있다.

Description

충격 시험 지그 장치{Impact test jig device}

본 발명은 충격 시험 지그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충격 시험에 필요한 하중과 높이를 조절하여 자유낙하 할 수 있도록 하고, 자유 낙하시 낙하점의 변경 및 충격체의 이탈을 방지하여, 충격 시험 후 절연 파괴를 검출하고 절연에 대한 기계적 강도 시험 평가를 정확하게 수행할 수 있도록 하는, 충격 시험 지그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 충격 시험은 절연체(insulation) 위에 규정된 일정 하중을 규정된 높이에서 자유 낙하하여 시험을 진행하도록 규정되어 있으며, 자유 낙하 후 시험 시료를 육안으로 절연 손상과 도체 노출을 검출하도록 규정하고 있다.

충격 시험은 실제로 건축물 내외부 및 전자기기에 배선되는 전선 및 케이블 등 절연된 도체류에 대하여 배선 또는 설치 후 발생할 수 있는 주변 환경 변화나 구조 변경 또는 낙하로 인한 충격 등을 모의한다. 이렇게 함으로써 사전에 절연의 기계적 강도를 확보하여 절연 손상에 따른 누전 및 단락을 방지하여 인체의 감전이나 건물의 화재를 미연에 방지하고 있다.

전선 및 케이블 등 절연된 도체류들은 일반적으로 금속형 프레임 또는 트레이 등에 시공이 되고, 충격에 의한 절연 손상 후에도 실내의 경우 다습한 환경과, 실외의 경우 비나 눈으로부터 노출될 수 있는 환경에 설치되기도 한다.

통상적으로 충격 시험 후 육안으로 검출 시에는 누전 또는 단락을 야기할 수 있는 핀 홀과 같은 미세한 절연 파괴를 검출하기에는 문제점이 있다.

관련 선행 특허 문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1328656호(2013.11.06. 등록)가 있으며, 상기 문헌에는 자유낙하형 충격시험장치가 기재되어 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은, 충격 시험에 필요한 하중과 높이를 조절하여 자유낙하 할 수 있도록 하고, 자유 낙하시 낙하점의 변경 및 충격체의 이탈을 방지하여, 충격 시험 후 절연 파괴를 검출하고 절연에 대한 기계적 강도 시험 평가를 정확하게 수행할 수 있도록 하는, 충격 시험 지그 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2 목적은, 충격 시험 후 육안 검출 보다 정확한 검출을 위하여 램프를 통하여 작은 핀 홀 형태의 파괴라고 검출할 수 있도록 하는, 충격 시험 지그 장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제3 목적은, 충격 시험시 램프 방식의 검출 방법에 사용되는 전원이 파괴된 절연부로부터 시험자에게 노출되더라도 감전을 사전에 방지하여 안전하게 시험을 수행할 수 있도록 하는, 충격 시험 지그 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 충격 시험 지그 장치는, 충격체와 전기적으로 절연된 충격시험 지그; 상기 충격체와 전기적으로 절연되어 상기 충격체를 수직으로 자유낙하 하도록 가이드를 해 주는 낙하 가이드; 상기 충격체와 전기적으로 절연되어 낙하시 충격을 시료에 전가되도록 하는 바닥체; 상기 충격체와 전기적으로 절연되어 상기 충격체의 상하 이동 및 높이를 고정해 주는 견인체; 및 상기 충격체와 전기적으로 절연되어 구성품들을 고정 및 결합하여 주는 프레임을 포함할 수 있다.

상기 충격시험 지그는, 단상 전원 또는 3상 전원을 입력하는 입력 전원부; 상기 입력된 단상 전원 또는 3상 전원의 전압을 충격 시험에 필요한 전원의 전압으로 변환하는 변압 장치; 상기 변환된 전원을 110V 이하의 전원 또는 네온 램프의 정격에 맞는 전원으로 출력하는 출력 전원부; 상기 출력 전원부에서 인가된 전원에 의해 발광을 하는 네온 램프; 적어도 하나 이상의 시료에 접속하여 전기적 회로를 구성하는 시료 접속부; 충격체에 적어도 하나 이상으로 접속하여 충격체 간의 접촉 시에 상기 네온 램프가 구동되지 않게 하고, 상기 충격체와 상기 시료의 절연 파괴 부분에 대한 전기적 접촉시에 상기 네온 램프가 구동되도록 하는 충격체 접속부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 충격 시험에 필요한 하중과 높이를 조절하여 자유낙하 할 수 있도록 하고, 자유 낙하시 낙하점의 변경 및 충격체의 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 충격 시험 후 절연 파괴를 검출하여, 절연에 대한 기계적 강도 시험 평가를 정확하게 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 충격 시험 후 램프를 통하여 작은 핀 홀 형태의 파괴라고 검출하는, 육안 검출 보다 더 정확한 검출을 수행할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면, 충격 시험시 파괴된 절연부로부터 램프 방식의 검출에 사용되는 전원이 시험자에게 노출되더라도 감전을 사전에 방지하여 안전하게 시험을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충격 시험 지그 장치의 개략적인 주요 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충격시험 지그의 내부 회로 구성을 개략적으로 나타낸 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시료에 해당하는 파워 케이블의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 충격 시험 지그 장치를 실제로 구현한 예를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 충격 시험 지그 장치 및 그것의 견인체에 대한 평단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 견인체의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 충격 시험 지그 장치를 실제로 구현한 예를 나타낸 구성도이다.
도 8은 도 7의 충격체의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7의 바닥체의 한 예를 나타낸 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 시험 지그 장치의 주요 부분에 대한 확대 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정 지그 장치 및 그것의 충전 및 동작 특성 측정 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충격 시험 지그 장치의 개략적인 주요 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충격 시험 지그 장치(100)는, 충격체(102), 시료(104), 충격시험 지그(110), 낙하 가이드(120), 견인체(130), 바닥체(140) 및 프레임(150)을 포함할 수 있다.

충격시험 지그(110)는 충격체(102)와 전기적으로 절연된다.

낙하 가이드(120)는 충격체(102)와 전기적으로 절연되어, 충격체(102)를 수직으로 자유낙하 하도록 가이드를 해 준다.

견인체(130)는 충격체(102)와 전기적으로 절연되어, 충격체(102)의 상하 이동 및 높이를 고정해 준다.

바닥체(140)는 충격체(102)와 전기적으로 절연되어, 낙하시 충격이 시료(104)에 전가되도록 해 준다.

프레임(150)은 충격체(102)와 전기적으로 절연되어 구성품들을 고정 및 결합하여 준다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충격시험 지그의 내부 회로 구성을 개략적으로 나타낸 회로 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충격시험 지그(110)는, 입력 전원부(210), 전원 차단기(220), 전압 계측기(230), 변압 장치(240), 출력 전원부(250), 안전 퓨즈(260), 네온 램프(270), 시료 접속부(280) 및 충격체 접속부(290)를 포함할 수 있다.

입력 전원부(210)는 단상 전원 또는 3상 전원(R, S, T)을 입력한다.

전원 차단기(220)는 입력된 단상 전원 또는 3상 전원의 인가를 단속(Switching)한다.

전압 계측기(230)는 입력 전원부(210)에서 변압 장치(240)로 인가되는 전원의 전압을 측정한다.

변압 장치(240)는 입력된 단상 전원 또는 3상 전원의 전압을 충격 시험에 필요한 전원의 전압으로 변환한다.

출력 전원부(250)는 변환된 전원을 110V 이하의 전원 또는 네온 램프의 정격에 맞는 전원으로 출력한다.

안전 퓨즈(260)는 변압 장치(240)의 고장 또는 안전사고 시 일정 이상의 전원 출력을 단속(off)한다.

네온 램프(270)는 출력 전원부(250)에서 인가된 전원에 의해 발광을 하게 된다. 네온 램프(270)는 입력 전원부(210)를 통해 3상 전원이 입력되는 경우에, 각 상의 전원마다 하나씩 연결되어, 3 개의 네온 램프(270)가 각 상의 전원(R, S, T)의 인가 상태를 나타낸다.

시료 접속부(280)는 적어도 하나 이상의 시료(104)에 접속하여 전기적 회로를 구성한다.

충격체 접속부(290)는 충격체(102)에 적어도 하나 이상으로 접속하여 충격체 간의 접촉 시에 네온 램프(270)가 구동되지 않게 하고, 충격체(102)와 시료(104)의 절연 파괴 부분에 대한 전기적 접촉시에 네온 램프(270)가 구동되도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시료에 해당하는 파워 케이블의 한 예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시료에 해당하는 파워 케이블(301)은, 여러 가닥의 구리선(302)이 내피복선(303)에 의해 매입된 2 개의 전원선(304)과 접지선(305)이 한데 집적되어 외피복선(306)에 의해 조합 구성된다.

이러한 내부 구조를 갖는 파워 케이블(301)은 상품으로 출하되기 전에 내부 진단시험을 거치게 된다.

완성된 파워 케이블(301)은 개개의 전선이 피복선에 의해 매입되어 있는 상태이기 때문에 올바른 매입상태를 파악하기 위해 전선을 뜯어볼 수 없다.

따라서 각 전선에서 발생되는 저항값을 진단기로써 측정하여 파워 케이블의 불량유무를 판단하여야 하는데 이러한 시험과정을 내부 진단시험이라 지칭한다.

내부 진단시험은 저항값의 차이에 따라 피복 상태, 전선 가닥의 단선 상태, 쇼트(Short) 상태를 측정하는 기준이 되고 있다.

또한, 내부 진단시험은 상기의 시험 이외에 파워 케이블(301)의 충격 시험도 겸한다.

충격 시험은 파워 케이블(301)에 일정한 외부 압력을 일정한 횟수로 가했을 때 발생되는 전선의 파괴 정도를 시험하는 것으로서 파워 케이블(301)의 내구성을 판가름하게 되는 측도가 되고 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 충격 시험 지그 장치를 실제로 구현한 예를 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 충격 시험 지그 장치 및 그것의 견인체에 대한 평단면을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 견인체의 측단면을 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 실시예에 따른 충격 시험 지그 장치는, 외부 충격에 의한 파워 케이블(301)의 내구성을 시험함에 있어서, 일정한 내부 공간을 갖는 밀폐 형태의 본체(307)를 구비한다.

본체(307)의 정면 상측에는 충격체(102)로서의 충격추(309)를 매단 파워 케이블(301)의 일단을 지지하는 케이블 홀더(308)가 구비 고정되어 있다.

또한, 본체(7) 내에는 전원의 인가에 의해 구동력이 발생되어 정회동 및 역회동하는 구동수단(310)이 마련된다. 구동수단(310)은 모터(312)를 포함할 수 있다. 모터(312)는 구동력을 감속하는 기어 조합체인 기어박스(314)를 포함하는 기어드 모터가 보다 바람직 할 수 있다.

기어박스(314)가 포함된 모터(312)의 축에는 모터(312)에서 발생되는 구동력을 전달하는 구동력 전달수단(320)이 결합될 수 있다. 구동력 전달수단(320)은 외주 상에 나사부(321)가 형성된 일정 길이를 갖는 볼스크류 축(322)이며, 양단이 회전되게 베어링(323)으로 결합되어 있다.

또한, 볼스크류 축(322)의 고정 결합은 모터(312)의 축과 일체가 아니기 때문에 축과 축을 연결 결합하는 플랜지 이음(324)으로 고정함이 바람직하다.

또한, 볼스크류 축(322) 상에는 볼스크류 결합되어 상, 하 수직 이동하고, 파워 케이블(301)의 타단을 클램프하여 리프팅시키거나 언클램프하여 파워 케이블(301)을 자유 낙하시키는 견인체(130)가 구비된 리프터(340)를 구비 결합한다.

견인체(130)는, 양단 및 중앙으로 공압이나 유압 등의 작동 유체를 선택적으로 유입 및 유출시키는 작동유로(131)(131')가 설치된 실린더 튜브(132)를 포함한다.

또한, 견인체(130)는, 실린더 튜브(132)내에 슬라이딩 결합되고 중앙으로부터 작동 유체의 유입 또는 유출에 의해 양측으로 서로 대향되게 움직이는 복수의 피스톤(133)을 포함한다.

또한, 견인체(130)는, 각 피스톤(133)의 외향 측에 고정 설치되어 외부로 돌출되는 한편 다시 내향되게 벤딩된 피스톤 로드(134)를 포함한다.

또한, 견인체(130)는, 각 피스톤 로드(134)의 양단에 설치되고 그 로드(134)의 좌, 우 움직임에 의해 파워 케이블(301)을 클램핑 또는 언클램핑하는 클램프 홀더(135)를 포함한다.

또한, 견인체(130)는, 지지바아(341)에 의해 리프터(340)에 고정 결합되어 있으며, 본체(307)로부터 외부로 드러나게 구성되어 있다.

따라서, 견인체(130)가 리프터(340)로부터 수직되게 왕복 구동하기 위해서는 본체(307)의 정면으로 위치변위에 따른 간섭 현상을 방지하기 위해 낙하 가이드(120)가 형성되어 있다. 낙하 가이드(120)는 레일 형태로 형성될 수 있다.

한편, 케이블 홀더(308)에 홀딩된 플러그(301a)의 접속봉(304b)에 연결되어 파워 케이블(301) 내의 전선가닥의 저항치를 검출하는 저항검출수단(350)을 본체(307)의 상부에 형성한다. 저항검출수단(350)의 설치는 케이블 홀더(308)에 근접하는 위치에 설치하는 것이 바람직하기 때문에 반드시 본체(307)의 상부에 설치하지 않아도 무방하다.

본체(307) 하단에는 리프터(340)에 의해 수직 변위되는 파워 케이블(301)에 매달린 충격추(309)의 위치를 감지하는 감지센서(342)가 설치되어 있으며, 감지센서(342)는 포토센서가 바람직할 수 있다.

또한, 견인체(130)의 상한 위치에 해당하는 본체(307)의 상측과, 하한 위치에 해당하는 본체(307)의 하측에는 낙하 가이드(120)에서 리프터(340)의 수직 작동범위를 제한하기 위해 모터(312)의 구동을 단속하는 리미트 스위치(344)(345)가 설치되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 충격 시험 지그 장치는, 시험 데이터 입력 및 시험모드를 선택하는 키 입력부(360)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 충격 시험 지그 장치는, 장치 전반을 제어하는 제어부(Micom; 370)를 포함할 수 있다. 제어부(370)는 충격추(309)의 낙하횟수를 카운트하는 카운터부(372), 일정한 순서로 작동하도록 프로그램이 입력된 ROM(374), 데이터를 저장하는 RAM(376), 각 구성부로 신호를 입력 또는 출력하는 입/출력부(378)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 충격 시험 지그 장치는, 마이컴(370)에서의 출력 신호를 시험자가 알 수 있도록 표시하는 표시부(380)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 다른 충격 시험 지그 장치의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 일정한 길이로 절단된 파워 케이블(301)의 플러그(301a) 부분을 본체(307)의 상부에 고정된 케이블 홀더(308)에 안착시킨 다음 파워 케이블(301)의 절단부에 충격추(309)를 매단다. 충격추(309)는 케이블 홀더(308)의 감지센서(342)가 감지되는 위치에 이르도록 매달도록 한다.

또한, 케이블 홀더(308)에 의해 안착된 파워 케이블(301)의 플러그(301a)의 접속봉에 저항검출수단(350)과 연결하여 전원을 인가시킨다.

이의 작동이 완료되면, 키 입력부(360)에서 시험 데이터와 특정한 시험모드를 선택한다. 시험모드는 충격추(309)의 낙하횟수를 포함한다.

충격추(309)의 낙하 횟수가 결정되면, 제어부(370)에서 프로그래밍된 일정순서에 따라 작동하게 된다. 먼저 본체(307)의 낙하 가이드(120)의 범위에서 작동하고 케이블 홀더(308)와 수직으로 대향되게 돌출된 견인체(130)를 충격추(309)가 매달린 파워 케이블(301)의 끝단을 클램프시키도록 작동시킨다.

즉, 작동 스위치(미도시)를 정(+)으로 눌러 실린더 튜브(132)의 중앙부에 연결된 작동유로(131)로 작동유체(공압)를 보내면 복수의 피스톤(133)이 외향되게 동일한 간격으로 별어지면서 피스톤 로드(134)가 서로 멀어지게 된다.

피스톤 로드(134)의 내향단에 형성된 클램프 홀더(135)의 클램프 범위 상에 파워 케이블(301)을 위치시킨 후 작동 스위치를 부(-)로 누른다. 작동 스위치를 부(-)로 누름에 따라 실린더 튜브(132)의 양 가장자리에 연결된 복수의 작동유로(131')로 작동유체가 실린더 튜브(132)내로 유입된다. 이 때 피스톤(133)은 서로 내향 이동하게 되고, 피스톤 로드(134)는 이와 연동하면서 파워 케이블(301)을 클램핑하게 된다.

상기의 동작이 완료되면, 기어박스(314)와 조합된 모터(312)의 구동에 의해 수직으로 베어링(323) 지지되고 모터(312)의 축과 플랜지 이음(324)된 볼스크류 축(322)이 연동하게 된다. 볼스크류 축(322)의 연동은 그 볼스크류 축(322) 상에 스크류 결합된 리프터(340)를 상향되게 위치 변위시킨다. 리프터(340)의 상향 이동은 지지바아(341)에 의해 고정 결합된 견인체(130)의 연동을 의미하며, 낙하 가이드(120)의 범위 내에서 리미트 스위치(344)의 접촉 전까지 상향 이동하게 된다.

견인체(130)의 상향 이동으로 리미트 스위치(344)를 건드리게 되면 모터(312)의 구동을 단속하게 되고, 클램프하고 있던 파워 케이블(301)을 언클램프하여 충격추(309)가 무게에 의해 자유 낙하된다.

충격추(309)는 떨어지면서 파워 케이블(301)에 충격을 가하게 되고 이 상태를 저항검출수단(350)에 의해 감지하여 표시부(380)에서 작업자가 쉽게 인지할 수 있게 된다. 감지센서(342)에서 떨어진 충격추(309)의 위치를 감지하게 되면 다시 기어박스(314)를 포함하는 모터(312)가 역구동하고 볼스크류 축(322)이 이와 연동하면서 리프터(340)를 하향 이동시킨다.

리프트(340)가 하한 위치에 이르면서 리미트 스위치(345)와 접촉하게 되면 모터(312)의 역구동이 단속되고, 이 때 다시 견인체(130)는 파워 케이블(301)을 클램프하여 상기의 동작과 같이 상향 이동되면서 충격추(309)를 낙하시키게 된다.

포토센서로 불리우는 감지센서(342)는 충격추(309)의 낙하횟수를 카운트하게 되고, 설정 카운트는 키 입력부(360)를 통해 입력된 값이다.

저항검출수단(350)은 매 회수마다 파워 케이블(301)에 작용되는 저항의 값을 검출하여 제어부(370)로 보내고, 제어부(370)는 입력된 저항 테이터를 저장하여 표준값으로 정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 충격 시험 지그 장치를 실제로 구현한 예를 나타낸 구성도이고, 도 8은 도 7의 충격체의 분해 사시도를 나타내고, 도 9는 도 7의 바닥체의 한 예를 나타낸 측면도이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 시험 지그 장치의 주요 부분에 대한 확대 구성도이다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 시험 지그 장치는, 고무 및 스폰지와 같은 일련의 충격 흡수재로 쓰여지는 탄성체의 충격흡수 특성(변형량, 충격흡수량)을 분석하기 위한 자유 낙하형 충격 시험장치이다.

이러한 본 발명은 크게 4 부분으로, 가이드 튜브(730)와, 충격시편(750), 로드셀(770) 및 갭센서(760)로 구성될 수 있다.

여기서, 가이드 튜브(730)는 도 1의 낙하 가이드(120)의 한 예를 나타낸 것이고, 충격시편(750)은 도 1의 시료(104)의 한 예를 나타낸 것이고, 로드셀(770) 및 갭센서(760)는 도 1의 바닥체(140)의 내부 구성의 한 예를 나타낸 것이다.

가이드 튜브(730)는 테이블(710)에 고정된 지지판(720)에 지지되어 자유 낙하되는 충격자(740)를 가이드한다.

충격시편(750)은 자유 낙하하는 충격자(740)와 충돌될 수 있도록 가이드 튜브(730)의 수직선상에 배치된다.

로드셀(770)은 충격자(740)의 가격으로 인해 충격시편(750)으로 전달되는 충격하중을 측정할 수 있도록 상부는 충격시편(750)과 체결되고 하부는 테이블(710)의 상부에 고정된다.

갭센서(760)는 충격자(740)의 충돌로 인해 충격시편(750)의 변위를 측정한다.

충격자(740)는 선택적으로 무게를 가변할 수 있도록 나사 결합부(41a)가 길게 연장된 헤드(741)와, 나사 결합부(741a)에 연속 체결될 수 있도록 중앙에 암나사구(742a)가 형성된 2개의 무게추(742)로 구성된다. 여기서 헤드(741)는 자유 낙하될 때 탄성편자의 상부를 국소 가격하여 접촉 면적을 최소화할 수 있도록 반구 형상을 취하고 있다.

아울러 나사 결합부(741a)의 단부로는 와이어(721a)가 연결될 수 있도록 연결구(741b)가 형성되며, 그 재질은 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

지지판(720)은 테이블(710)에 고정되어 있으며, 상부에는 충격자(740)의 높이를 선택적으로 가변시킬 수 있도록 충격자(740)에 연결된 와이어(721a)를 권취하기 위한 한쌍의 와이어풀리(721)가 고정되어 구성된다.

가이드 튜브(730)는 지지판(720)에 지지되어 자중에 의해 자유 낙하하는 충격자(740)를 가이드하는 기능 이외에, 충격시편(750)의 중심에 충격자(740)가 위치되도록 중심을 맞추는 기능을 겸한다. 또한, 가이드 튜브(730)는 외부에서 충격자(740)의 높이를 눈으로 식별할 수 있도록 투명의 플라스틱 또는 유리로 이루어진다.

아울러 가이드 튜브(730)는 충격자(740)의 기준 가격높이를 맞추기 위해 외측으로는 눈금자(731)가 표시되어 구성된다.

한편 가이드 튜브(730)는 충격자(740)가 접촉되어 마찰차에 의한 충격 하중값이 달라지는 것을 방지하기 위해 충격자(740)의 지름 보다 상대적으로 더 큰 내경을 갖는 것이 바람직하다.

로드셀(770)은 가이드 튜브(730)를 통해 가이드되어 자중에 의해 자유 낙하하는 충격자(740)의 가격으로 인해 충격시편(750)으로 전달되는 충격하중을 측정할 수 있도록 상부는 충격시편(750)과 체결되고 하부는 테이블(710)의 상부에 고정된다. 이러한 구성은 충격시편(750)의 충격면에 대한 반대면에서 충격하중을 측정하여 물리적으로 감쇠된 충격하중을 정확하게 측정할 수 있게 배치된 것이다.

충격시편(750)은 가이드 튜브(730)를 통해 가이드되어 자중에 의해 자유 낙하하는 충격자(740)와 충돌될 수 있도록 가이드 튜브(730)의 하부 수직선상에 위치되되 로드셀(770)의 상부에 고정된다.

이러한 충격시편(750)은 상단블록(751)과, 하단블록(753) 및 탄성편자(752)의 3 부분으로 구성될 수 있다.

상단블록(751)은 충격자(740)가 직접 충돌되는 부분이다.

하단블록(753)은 로드셀(770)에 체결 결합될 수 있도록 체결용 볼트(753a)가 구비된다.

탄성편자(752)는 상단블록(751)으로부터 전달되는 충격하중을 흡수하여 하단블록(753)으로 완충된 충격하중을 전달할 수 있도록 상단블록(751)과 하단블록(753)의 사이에 배치된다.

이 때 상단블록(751)의 양측으로는 탄성편자(752)의 변위를 측정하는 비접촉 센서인 갭센서(760)를 위해 한 쌍의 시편플랜지(751a)가 결합된다.

한편 탄성편자(752)는 일련의 충격 흡수재로 쓰여지는 고무, 스폰지, 우렌탄, 하니발, 라텍스, 폴리머폼 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.

상단블록(751) 및 하단블록(753)은 충격자(740)의 충격 하중을 그대로 전달받을 수 있도록 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.

갭센서(760)는 측정된 충격시편(750)의 탄성편자(752) 변위를 보정할 수 있도록 시편플랜지(751a) 상부에 배치되어 있다. 이러한 갭센서(760)는 각 시편플랜지(751a)의 상부에 소정 간격을 두고 각각 배치 고정되어 있어 충격자(740)의 충돌로 변위되는 탄성편자(752)의 변위량을 보정하여 정확한 변위값을 측정할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자유 낙하형 충격 시험 지그 장치를 통해 측정되는 고무시편의 충격 흡수량을 분석하기로 한다.

먼저 기준이 되는 금속을 선택한 후, 해당 금속을 탄성편자(752)로 하여 제작된 충격편자를 로드셀(770)에 결합시킨다.

이 후 충격자(740)를 자유 낙하시켜 발생되는 충격하중을 로드셀(770)에서 측정하며, 이때 측정되는 최대 충격하중은 기준충격하중(Fn)으로 결정한다.

그리고, 탄성편자(752)에 시험대상이 되는 고무를 삽입한 후, 상기의 금속이 삽입된 조건과 동일한 시험조건(낙하높이, 무게)으로 충격시험을 수행하며, 이때 발생되는 최대충격하중(Fs)을 측정한다. 고무가 삽입된 조건의 최대충격하중(Fs)은 금속이 삽입된 조건의 최대충격하중(Fn)보다 작게 발생된다.

이 후 고무재질의 충격흡수량(E)을 구하기 위해 상기의 최대충격하중(Fs, Fn)을 이용하여 다음과 같은 수학식1에 대입한다.

마지막으로 고무편자의 충격 흡수량(E)을 상기의 식으로부터 얻을 수 있다.

재료의 물성분석을 위해 하중과 변위특성을 분석하듯이, 충격 조건에서의 최대 충격하중과 최대 변위의 관계를 이용하여 물성분석을 수행할 수 있다. 상기의 물성분석을 위해, 최대 충격하중은 상기의 충격 흡수량을 계산하기 전에 얻어진 최대 충격하중(Fs)를 적용하며, 최대 충격변위는 갭센서(760)와 시편플랜지(751a)의 사이에 형성된 갭의 변화량을 측정하여 최대 충격시 발생되는 최대 충격변위를 획득할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 자유 낙하형 충격시험 지그장치(100)는 충격 흡수재로 쓰여지는 탄성체 이외에, 경도가 낮은 금속이나, 플라스틱의 충격흡수 특성도 구할 수 있어 금속시편 및 플라스틱시편 충격시험장치로 쓰일 수 있음은 자명한 것이다.

아울러 탄성편자의 변위량을 측정하기 위한 갭센서 및 시편플랜지가 2 개인 것 이외에, 3개, 4개도 설치할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 충격 시험에 필요한 하중과 높이를 조절하여 자유낙하 할 수 있도록 하고, 자유 낙하시 낙하점의 변경 및 충격체의 이탈을 방지하여, 충격 시험 후 절연 파괴를 검출하고 절연에 대한 기계적 강도 시험 평가를 정확하게 수행할 수 있도록 하는, 충격 시험 지그 장치를 실현할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

100 : 충격 시험 지그 장치 102 : 충격체
104 : 시료 110 : 충격시험 지그
120 : 낙하 가이드 130 : 견인체
131, 131' : 작동유로 132 : 실린더 튜브
133 : 피스톤 134 : 피스톤 로드
135 : 클램프 홀더 140 : 바닥체
150 : 프레임 210 : 입력 전원부
220 : 전원 차단기 230 : 전압 계측기
240 : 변압 장치 250 : 출력 전원부
260 : 안전 퓨즈 270 : 네온 램프
280 : 시료 접속부 290 : 충격체 접속부
301 : 파워 케이블 301a : 플러그
302 : 구리선 303 : 내피복선
304 : 전원선 305 : 접지선
306 : 외피복선 307 : 본체
308 : 케이블 홀더 309 : 충격추
310 : 구동수단 312 : 모터
314 : 기어박스 320 : 구동력 전달수단
322 : 볼스크류 축 323 : 베어링
324 : 플랜지 이음 340 : 리프터
341 : 지지바아 342 : 감지센서
344, 345 : 리미트 스위치 350 : 저항검출수단
710 : 테이블 720 : 지지판
721: 와이어풀리 721a: 와이어
730: 가이드 튜브 731: 눈금자
740: 충격자 741: 헤드
741a: 나사결합부 741b: 연결구
742: 무게추 742a: 암나사구
750: 충격시편 751: 상단블록
751a: 시편플렌지 752: 탄성편자
753: 하단블록 753a: 체결용볼트
760: 갭센서 770: 로드셀

Claims (7)

1. 충격체와 전기적으로 절연된 충격시험 지그;
   상기 충격체와 전기적으로 절연되어 상기 충격체를 수직으로 자유낙하 하도록 가이드를 해 주는 낙하 가이드;
   상기 충격체와 전기적으로 절연되어 낙하시 충격을 시료에 전가되도록 하는 바닥체;
   상기 충격체와 전기적으로 절연되어 상기 충격체의 상하 이동 및 높이를 고정해 주는 견인체; 및
   상기 충격체와 전기적으로 절연되어 구성품들을 고정 및 결합하여 주는 프레임;
   을 포함하는 충격 시험 지그 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 충격시험 지그는,
   단상 전원 또는 3상 전원을 입력하는 입력 전원부;
   상기 입력된 단상 전원 또는 3상 전원의 전압을 충격 시험에 필요한 전원의 전압으로 변환하는 변압 장치;
   상기 변환된 전원을 110V 이하의 전원 또는 네온 램프의 정격에 맞는 전원으로 출력하는 출력 전원부;
   상기 출력 전원부에서 인가된 전원에 의해 발광을 하는 네온 램프;
   적어도 하나 이상의 시료에 접속하여 전기적 회로를 구성하는 시료 접속부;
   충격체에 적어도 하나 이상으로 접속하여 충격체 간의 접촉 시에 상기 네온 램프가 구동되지 않게 하고, 상기 충격체와 상기 시료의 절연 파괴 부분에 대한 전기적 접촉시에 상기 네온 램프가 구동되도록 하는 충격체 접속부;
   를 포함하는 충격 시험 지그 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 입력 전원부를 통해 상기 입력된 단상 전원 또는 3상 전원의 인가를 단속하는 전원 차단기;
   를 더 포함하는 충격 시험 지그 장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 입력 전원부에서 상기 변압 장치로 인가되는 전원의 전압을 측정하는 전압 계측기;
   를 더 포함하는 충격 시험 지그 장치.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 변압 장치의 고장 또는 안전사고 시 일정 이상의 전원 출력을 단속하는 안전 퓨즈;
   를 더 포함하는 충격 시험 지그 장치.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 네온 램프는 상기 입력 전원부를 통해 3상 전원이 입력되는 경우에, 각 상의 전원마다 하나씩 연결되어, 3 개의 네온 램프가 각 상의 전원의 인가 상태를 나타내는, 충격 시험 지그 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 충격시험 지그는, 시험 데이터의 입력 및 시험 모드를 선택하는 키입력부;
   상기 키입력부를 통해 상기 시험 데이터가 입력되고, 상기 시험 모드의 선택이 결정되면, 프로그래밍된 순서에 따라 작동하는 제어부; 및
   상기 제어부에서 출력되는 신호를 표시하는 표시부;
   를 포함하는 충격 시험 지그 장치.
   

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