KR20010017622A - 고진공하에서 소재의 마찰 및 마멸실험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우주환경중 고진공하에서 금속이나 합성수지등 각종 소재의 마찰 및 마멸실험을 하여 대기상태에서 실험결과와 수치로 비교하여 적합성 여부 및 예상수명기간 등 기초자료를 얻기 위한 마찰 및 마멸실험장치에 관한 것으로서, 진공챔버(8)의 내측상부에는 모터(10)에 의해 회전하는 시편장착대(12)를 수직설치하고, 그 아래에는 로드셀(loadcell)(36)을 통하여 지지대(14)에 연결된 지그(38)가 위치케 하여 상기 지그(38)에 연결고정되는 세라믹재 마찰핀(16)이 시편(22)과 편심접촉되게 하고, 상기 지지대(14)는 축핀(3O)을 축으로 상하로 작동되게 하되 진공챔버(8) 외측으로 돌출된 타단에는 무게추(17)를 연결하며, 진공챔버 (8)의 진공도와 모터(10)의 회전속도등 필요한 모든 작동은 컨트롤박스에 의해 제어되게 하여 고진공하에서의 마찰 및 마멸실험이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

Description

고진공하에서 소재의 마찰 및 마멸실험장치{The equipment for friction and wear under high vacuum}

본 발명은 우주와 관련한 각종 미래산업의 기초자료로 활용하기 위하여 우주와 비슷한 환경인 고진공하에서 금속이나 합성수지등 각종 소재의 마찰 및 마멸정도를 실험할 수 있도록 한 실험장치에 관한 것이다.

고진공상태인 우주공간에서는 일반윤활제(액체윤활제)는 전혀 이용될 수가 없기 때문에 고체윤활제가 이용되며 이러한 고체윤활제는 연금속, 층장고체, 고분자등을 예로 들수 있으며 이들은 각기 특성에 따른 적절한 코팅방법을 통하여 윤활제로서의 기능을 발휘하도록 하고 있다.

따라서 우주와 관련된 미래산업에 대비하고 또 진출하기 위하여는 기존의 각종소재들 중에서나 또는 신소재가 개발되면 가상우주공간 하에서 마찰 및 마멸실험을 하여 그 적합성 여부와 예상수명기간 등 기초자료를 축적하는 것이 가장 기본적이면서도 최우선적으로 요구된다.

이에 본 발명은 진공챔버에 의해 주어지는 고진공 하에서 소재의 마찰 및 마멸실험이 보다 효과적으로 이루어질 수 있는 실험장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적달성을 위하여 본 발명은 진공챔버내에 모터에 의해 회전하는 시편장착대를 수직설치하고 그 하부에는 외부로부터 무게추에 의해 하중이 가해지는 마찰핀이 위치케 하여 시편과 편심되게 접촉되게 한다.

상기에 있어 마찰핀은 새라믹재로서 마찰력을 얻기 위하여 로드셀(loadcell)을 필요로 하며 무게추와의 계산으로 마찰계수를 얻게 된다.

또한 진공챔버의 진공도와 모터의 회전속도, 무게추의 무게 등은 미리 주어진 실험조건에 따라 달리 할수가 있고, 그 미끄럼 거리 또한 미리 주어짐에 따라 실험후 시편을 표면거칠기 측정장치를 이용하여 마모량을 계산하여 대기상태에서 동일조건으로 실험한 결과와의 비교수치로 마찰 및 마멸정도와 예상수명등 원하는 결과를 얻을 수 있게 된다.

또한 본 발명은 각종 실험조건들은 컨트롤박스를 통하여 주어지게 되고, 상기 컨트롤박스는 PC와 접속하여 사용하게 되면 곧바로 데이터 축적할수 있게 된다.

도 1 : 본 발명의 정면구성도

도 2 : 본 발명의 측면구성도

도 3 : 본 발명의 요부단면구성도

도 4 : 본 발명의 일요부를 나타낸 단면구성도

도 5 : 본 발명의 다른 한 요부를 나타낸 단면구성도

〈도면중 주요부분에 대한 부호의 설명〉

(2)(4)--진공펌프 (6)--본체

(8)--진공챔버 (10)--모터

(12)--시편장착대 (14)--지지대

(16)--마찰핀 (17)--무게추

(18)--이중디스크 커플링 (20)--회전축

(22)--시편 (24)(40)--볼트

(26)--플 랜지 (28)-- 작동공

(30)--축핀 (32)--지지판

(34)--벨로즈 커플링(bellows coupling)

(36)--로드셀(loadcell) (38)--지그

(42)--조정링 (44)--받침판

도 1은 본 발명의 정면구성도로서, 본 발명은 진공펌프(2)(4)가 설치된 본체(6) 상부에 진공챔버(chamber)(8)를 설치하여 PC와 접속되는 컨트롤박스(도시안됨)에 의해 제어되게 하며, 상기 진공챔버(8) 내에는 모터(10)에 의해 회전하는 시편장착대(12)와, 지지대(14)를 연결수단으로 하는 세라믹재 마찰핀(16)을 설치하여 회전하는 시편과, 무게추(17)의 하중으로 마찰력을 갖는 마찰핀(16)의 접촉으로 마모 및 마멸실험이 이루어지도록 한 구조이다.

상기에 있어 모터(10)는 진공챔버(8) 상부에 수직설치하여 그 축봉을 이중디스크 커플링(18)을 통하여 진공챔버(8) 내부를 수직으로 길게 연장하는 회전축(20)과 연결하고, 상기 회전축(20) 하단에 시편장착대(12)를 연결고정한다.

상기 시편장착대(12)는 그 저면에 축중심을 갖는 대체로 원형의 삽입홈을 형성하고 상기 삽입홈의 측면테두리부에는 수개의 볼트공을 형성하여 시편(22)의 삽입후 볼트(24)의 죄임으로 고정되게 한다.

도 4는 지지대의 연결상태를 나타낸 것으로서, 진공챔버(8)의 일측에 돌출형성된 플 랜지(26)에 내부와 관통되게 작동공(28)을 상하로 넓게 형성하여 상기 작동공(28)에 긴 지지대(14)를 끼워서 그 중앙부를 플 랜지(26) 인근에 축핀(30)으로 연결설치하여 상기 축핀(30)을 축으로 상하로 작동되게 한다.

상기에 있어 지지대(14)의 작동을 위하여 주어진 작동공(28)은 진공챔버(8) 내부로부터 지지대(14) 일측의 지지판(32)과 플 랜지(26)를 연결하는 진공용 벨로즈 커플링(bellows coupling)(34)을 설치하여 밀폐수단을 갖도록 한다.

또한 진공챔버(8) 내부로 돌출형성되는 지지대(14) 일단에는 로드셀 (loadcell)(36)과 지그(38)를 차례로 연결설치하고, 상기 지그(38)는 각진 고정홈이 마주하는 좌우연결편으로부터 분리구성하여 그 사이에 세라믹재 마찰핀(16)을 수직으로 끼워서 나사공을 이용한 볼트(40)의 죄임으로 고정되게 하되, 상기 마찰핀(16)은 회전축(20)의 시편장착대(12) 저면에 축중심으로부터 편심되게 위치토록 한다.

진공챔버(8) 외측으로 돌출된 지지대(14) 타단에는 조정링(42)을 통하여 무게추(17)의 연결수단을 갖는 받침판(44)을 연결형성하여 원하는 무게의 무게추(17)를 올려 놓을수 있도록 한다.

미설명부호 (50)은 개폐용 투시창, (52)는 램프이다.

본 발명은 작동에 앞서 무게추(17)의 연결수단인 조정링(42)을 이용하여 지지대(14)의 무게비가 축핀(30)을 축으로 1 : 1이 유지되게 조정하고, 시편장착대(12)의 저면삽입홈에는 시편(22)을 삽입하여 수개의 볼트(24)로 고정한뒤 미리 주어진 조건에 따라 받침판(44)에 무게추(17)를 올려 놓아 마찰핀(16) 단부가 시편(22)의 저면에 주어진 마찰력으로 편심되게 접하게 한다.

작동을 위한 준비가 완료되면 컨트롤박스를 통하여 먼저 진공펌프(2)(4)를 작동시켜서 진공챔버(8) 내부에 적정진공도가 유지되게 하고, 모터(10)에 전원을 인가하여 주어진 회전속도로 회전되게 하면 시편과 마찰핀(16)의 접촉으로 주어진 거리만큼 마모 및 마멸실험이 이루어지게 된다.

주어진 실험조건에 의해 마모 및 마멸된 시편(22)은 시편장착대(12)로부터 분리하여 별도의 표면거칠기 측정장치(도시안됨)를 이용하여 시편(22)의 표면요철을 통한 마모 및 마멸정도를 측정하여 그 결과를 데이터화하여 축적하면 되며 이는 대기상태에서의 실험결과와 비교분석하여 우주공간하에서의 이용적합성 여부 및 예상수명등 필요로 하는 기초자료를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 시편장착대(12)에 시편을 고정하고, 진공챔버의 진공도와 모터의 회전속도, 무게추의 무게, 미끄럼거리등 실험조건이 주어지게 되면 원하는 결과를 얻을 수 있게 되므로 가상우주공간(고진공) 하에서 소재의 마찰 및 마멸실험이 용이하게 이루어질수가 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 고진공도를 갖는 진공챔버(8) 상부에 모터(10)를 수직설치하여 그 회전축(20)이 이중디스크 커플링(18)을 통하여 내부로 돌출되게 하고, 상기 회전축(20) 단부에는 시편장착대(12)를 연결고정하고, 진공챔버(8) 일측에는 긴 지지대(14)를 축핀(30)으로 연결설치하여 일단은 벨로즈 커플링(bellows coupling)(34)을 통하여 내부로 돌출되게 하여 그 단부에 로드셀(loadcell)(36)과 지그(38)를 차례로 연결설치하고, 상기 지그(38)에는 세라믹재 마찰핀(16)을 수직으로 연결고정하여 시편장착대(12)에 고정되는 시편(22)과 접하게 하고, 지지대(14) 타단에는 무게추(17)를 연결하며, 진공챔버(8)의 진공도와 모터(10)의 회전속도등 필요한 모든 작동은 컨트롤박스에 의해 제어되게 함을 특징으로 하는 고진공 하에서의 소재의 마찰 및 마멸실험장치.