KR20020031713A - 고기능성 충격시험기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고기능성 충격시험장치에 관한 것으로서, 시험재료를 고정시켜 충격부위에 가해지는 힘의 방향을 자유자재로 변화시키며 다수개로 배열된 그립과, 상기 그립에 각각 고정된 시험재료에 대하여 한번에 다양한 조건의 충격을 전달하기 위해 상기 그립과 대응되게 배열되는 다수개의 실린더와, 입력되는 제어신호에 따라 원하는 상기 각 실린더로 공급되는 유체의 압력 및 흐름 방향을 각각 조절하기 위한 다수개의 제어밸브가 상기 실린더와 대응되게 구비되는 방향제어밸브부와, 상기 방향제어밸브부의 각 제어밸브를 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제어밸브와 대응되는 다수개의 제어기가 각각 구비되는 전자회로박스부를 포함하는 특징이 있다.

따라서, 본 발명은 유공압 시스템의 원리를 전자회로에 접목하여 방향제어밸브에 의해서 서로 다른 크기의 유공압과 충격속도를 원하는 바에 따라 조절함으로써 여러번에 걸쳐 시행되는 번거로움을 탈피하여 한번에 다양한 종류와 크기의 재료에 사용 가능하게 함으로써 각각의 결과를 비교 분석할 수 있게 되는 것이다.

Description

고기능성 충격시험기{Smart Impact Tester}

본 발명은 고기능성 충격시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유공압 시스템의 원리를 전자회로에 접목하여 방향제어밸브에 의해서 서로 다른 크기의 유공압과 충격속도를 원하는 바에 따라 조절함으로써 여러번에 걸쳐 시행되는 번거로움을 탈피하여 한번에 다양한 종류와 크기의 재료에 사용 가능하게 함으로써 각각의 결과를 비교 분석할 수 있도록 하는 고기능성 충격시험기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 유공압시스템은 유체를 매개물질로 하여 동력원으로부터 출력된 동력을 유체의 압력에너지로 변환시키고 적절한 제어와 전달을 통하여 기계적 에너지로 변환시켜서 기계 및 시스템을 제어하거나 필요한 일을 수행하는 결합체이다. 즉, 유공압시스템은 어떤 일을 수행하기 위하여 가압된 액체(작업유)나 기체(공기)를 이용하는 것을 의미한다.

최근 자동화에 의한 생산 공정 개선이 가속화됨에 따라 유공압은 여러 분야에서 많이 활용되고 있다. 또한, 전자 제어 기기의 발달로 유공압과 전기, 전자 제어가 병용되어 사용되고 있다. 특히, 유공압기술은 동력원인 작동유와 압축공기를유압펌프와 컴프레서(Compressor)에 의해 쉽게 얻을 수 있고, 유공압 실린더의 용량을 변화시킴으로 유공압의 크기를 조절할 수 있다.

이러한 유공압 시스템은 압축 유체에너지를 매체로 하여 기계적 일을 행하는 동력전달계이므로 실린더나 유공압 제어밸브에 있어서 압축유체의 에너지 수준(질)이 신뢰성과 매우 관계가 있다. 그러므로, 유체량의 증감에 따라 작동기기의 속도를 조절할 수 있고 압력을 증감시키거나 방향의 변환, 유량조정 등의 조작과 공기 흐름의 방향을 제어하여 시동과 정지, 그리고 흐름의 방향을 변환시킬 수 있는 방향제어밸브를 사용함으로써 전자회로에 의해 더욱 쉽고 간편하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.

이와 같이 산업 구조 고도화와 경쟁력 및 생산성 향상을 위하여 사용되는 유공압시스템은 저가로 장치를 구성할 수 있다는 특성과 사용하고 있는 기계나 장치를 누구나 손쉽게 성력화 및 자동화할 수 있어서 그 경제적 효과가 매우 크다.

이에, 본 발명자들은 유공압시스템의 장점을 이용함과 동시에 기존 단순 기능으로 사용되는 충격시험기의 성능 한계에 따른 문제점을 해결하기 위해 연구한 결과, 유공압시스템의 원리를 전자회로에 접목하여 방향제어밸브에 의해서 서로 다른 크기의 유공압과 충격속도를 원하는 바에 따라 조절함으로써 여러번에 걸쳐 시행되는 번거로움을 탈피하여 한번에 다양한 종류와 크기의 재료에 사용 가능하도록 하는 고기능성 충격시험기를 개발함으로써, 본 발명의 완성하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 유공압 시스템을 이용하여 고기능성 충격시험을 위해 안출된 것으로서, 종래의 충격시험기의 단점을 보완하고자 실린더와 방향제어밸브를 다수개로 구성시켜 사용목적에 따라 단시간내에 통합적 및 개별적으로 운영하여 실험결과를 서로 비교 분석할 수 있도록 하는 고기능성 충격시험기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기를 보인 정면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기의 전자회로박스부의 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기의 실린더를 보인 구성도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기의 방향제어밸브를 보인 구성도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기의 그립을 보인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고기능성 충격시험기 3 : 베이스 플레이트

5 : 상측 플레이트 10 : 그립

20 : 실린더 21 : 압력 게이지

30 : 방향제어밸브부 31 : 제어밸브

40 : 전자회로박스부 41 : 제어기

51 : 가이드바 52 : 이송플레이트

53 : 리드 스크루 55 : 이송핸들

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 시험재료를 고정시켜 충격부위에 가해지는 힘의 방향을 자유자재로 변화시키며 다수개로 배열된 그립과, 상기 그립에 각각 고정된 시험재료에 대하여 한번에 다양한 조건의 충격을 전달하기 위해 상기 그립과 대응되게 배열되는 다수개의 실린더와, 입력되는 제어신호에 따라 원하는 상기 각 실린더로 공급되는 유체의 압력 및 흐름 방향을 각각 조절하기 위한 다수개의 제어밸브가 상기 실린더와 대응되게 구비되는 방향제어밸브부와, 상기 방향제어밸브부의 각 제어밸브를 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제어밸브와 대응되는 다수개의 제어기가 각각 구비되는 전자회로박스부를 포함하는 충격시험기를 제공한다.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 실린더는 수직방향으로 배열되는 6개로 구성되어 3개씩 2열로 배열되며, 상기 그립은 베이스 플레이트에 수직하게 각각 장착되고, 상기 실린더는 상기 그립과 대향되는 동일선상에 위치되도록상측 플레이트에 장착되어 각각의 위치조절기에 의해 상기 그립과의 거리가 조절되도록 구성된다.

또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 그립은 X-Y-Z축을 중심으로 하여 3차원 운동을 할 수 있도록 구성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기를 보인 것이고, 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기의 전자회로박스부를 보인 것이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기의 실린더를 보인 것이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기의 방향제어밸브를 보인 것이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기의 그립을 보인 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 고기능성 충격시험기(1)는 공유압시스템 등을 이용하여 한번에 최대 6개의 실험 결과값을 비교 분석하기 위한 것으로, 시험재료를 고정시키는 6개의 그립(10)과, 그 그립(10)에 각각 고정된 시험재료에 대하여 다양한 조건의 충격을 전달하기 위한 6개의 실린더(20)와, 각 실린더(20)로 공급되는 유체의 압력 및 흐름 방향을 각각 조절하는 방향제어밸브부(30)와, 그 방향제어밸부(30)의 각 제어밸브(31)를 독립적으로 제어하기 위한 전자회로박스부(40)로 구성된다.

부연하면, 6개의 그립(10)은 베이스 플레이트(3)에 수직하게 각각 장착되며,X-Y-Z축을 중심으로 하여 3차원 운동을 할 수 있도록 함으로써 재료를 고정시켜 충격부위에 가해지는 힘의 방향을 자유자재로 변화시켜 원하는 조건에 따라 개별적으로 재료의 부분별 내구성을 정확히 측정할 수 있도록 구성된다. 특히 그립(10)과 베이스 플레이트(3)는 나사로 연결을 시켜주어 그립(10) 자체를 돌려가면서 상하운동(Z축운동)을 가능하게 하였고, 또한 베이스 플레이트(10)와 그립(10)을 받쳐주는 나사의 중간 부분에 수직으로 너트와 볼트를 연결시켜 X,Y 방향의 운동을 수행하게 하였다. 또한, 재료를 고정해 주는 그립(10)은 많은 충격횟수를 고려하여 충격실험 중에 재료의 진동과 헐거워짐을 방지하기 위하여 사각의 박스 모양으로 구성되며, 각 판에는 나사구멍이 관통되고, 나사와 판으로 연결하여 판으로 사방에서 재료를 잡아 줄 수 있도록 구성된다.

그리고, 6개의 실린더(20)는 그립(10)과 대향되는 상측 동일선상에 각각 위치되도록 상측 플레이트(5)에 장착되는 바, 이들 실린더(20)는 유압펌프 또는 공압펌프 등의 공급원으로부터 제공되는 유체의 압력을 피스톤의 직선운동을 통해 그립(10)에 고정되는 실험 재료에 전달하게 된다. 이때, 실린더(20)와 그립(10)은 좌우로 3개씩 전후 2열로 배열시킴으로써 전체적인 장비구조를 슬림화 및 소형화시킬뿐만 아니라 서로 독립적으로 운행할 수 있도록 한다.

또한, 실린더(20)는 방향제어밸브부(30)의 각 제어밸브(31)로부터 유입되는 유체의 압력의 정확한 측정을 위하여 각 실린더(20)마다 압력게이지(21)가 부착된다. 또한, 본 발명에서 적용되는 실린더(20)는 표준 실린더(20)에 비해 길이가 짧아서 설치 면적을 작게 할 수 있는 소형실린더로 구성됨으로써 역시 전체적인 장비구조가 소형화되어 취급이 간편하게 되며, 실린더(20) 튜브 외주가 각형이고 실린더의 윗부분 4곳의 모서리에는 고정용 구멍이 있어서 이곳을 볼트로 조여줌으로써 별도의 마운트 기구가 필요없이 확실히 고정할 수 있어서 설비를 단순화시킬 수 있게 된다.

한편, 실험에 사용될 재료의 크기를 고려하여 다양한 크기의 재료를 실험에 적용하기 위하여 6개의 실린더(20)의 높이 즉, 그립(10)과의 간격은 위치조절기에 위해 독립적으로 조절되도록 구성된다.

여기서, 위치조절기는 수동으로 조작되는 것으로, 각 실린더(20)의 양측에 길이방향을 따라 수평하게 설치되는 가이드바(51)와, 그 실린더(20)와 각각 결합되어 가이드바(51)를 따라 실린더(20)의 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 이송 플레이트(52)와, 각 실린더(20)의 상측 끝단부와 상측 플레이트(5)에 결합되는 각각의 리드 스크루(53)를 회전시켜 각 실린더(20)와 각 그립(10) 간의 간격을 조절하는 이송 핸들(55)로 구성된다. 즉, 위치조절기는 각각 이송핸들(55)을 회전 조작하게 되면 이송 플레이트(52)에 위해 각 실린더(20)의 상하 위치로 개별적으로 조절됨으로써, 실린더(20)의 피스톤과 그립(10)의 재료 고정부 간의 간격을 결정하여 다양한 크기의 재료를 실험에 적용할 수 있게 된다.

그리고, 방향제어밸브부(30)는 전자회로박스부(40)로부터 입력되는 제어신호에 따라 동작되는 6개의 제어밸브(31)를 구비하고 있는 바, 이 제어밸브(31)는 솔레노이드 등을 이용한 전자밸브로 구성되어 유체 압력 공급원 라인을 통해 각 실린더(20)에 유체 압력을 증감시키거나 유체의 흐름 방향을 통합, 개별적으로 단속함으로써 실린더(20)로부터 그립(10)의 실험재료에 가해지는 충격조건을 조절하게 된다. 또한, 방향제어밸브부(30)는 전자적 신호를 직접 받을 수 있도록 전자회로박스부(40)의 내부에 구성되어 있고, 실린더(20)로 공급되는 유공압의 크기와 속도를 실린더(20)마다 상이하게 유입시켜주어 단시간에 다양한 유체압력을 사용하여 실험에 응용할 수 있게 된다.

그리고, 전자회로박스부(40)는 방향제어밸브부(30)의 각 제어밸브(31)를 독립적으로 제어할 수 있도록 제어밸브(31)와 대응되는 다수개의 제어기(41)가 각각 구비되는 바, 이 제어밸브(31)의 동작 제어를 통해 각 실린더(20)의 작동환경을 설정해 준다.

그리고 전자회로박스부(40)에 부착되어져 있는 필터조절기에는 압력게이지가 장착되어 있어서 외부에서 전체 시스템으로 공급되는 유체의 압력을 게이지의 눈금에 의해 측정하고 원하는 유압수위에 이르렀을 때는 필터조절기의 밸브를 닫아서 일괄적으로 정확히 측정하고 조절할 수 있도록 하였다. 전자회로에 의해 작동을 하는 방향제어는 각각의 실린더(20)로 공기를 유입시킬 수 있도록 6개로 구분되어져 서로 다른 환경에서 도출된 실험결과를 비교 분석할 수 있도록 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 충격시험기(1)의 간단한 동작과정을 살펴보면, 먼저 각 그립(10)의 고정부에 해당 실험 재료를 고정시킨 다음 위치조절기를 이용하여 실린더(20)의 피스톤과 그립(10)의 고정부에 고정된 재료 간의 간격을 조정한다. 이때, 6개의 각 그립(10)에는 동일한 재료를 고정하거나 6개의 서로 다른 재료를 고정할 수 있게 된다. 그 다음, 전자회로박스부(40)의 각 제어기(41)에 각 제어밸브(31)를 제어하기 위한 제어값을 설정하게 된다. 즉, 각 실린더(20)로 공급되는 유체의 압력이나 유체의 흐름방향을 제어밸브(31)로 단속하기 위한 제어환경, 다시말하면 각 실린더(20)로부터 재료에 작용하는 충격실험 환경을 설정하게 되는 바, 이때 각 제어기(41)에 입력되는 제어값은 모두 동일하게 입력되거나 모두 다르게 입력될 수 있게 된다. 이러한 과정에서, 각 제어밸브(31)는 각 실린더(20)로 공급되는 유체를 각각 개별적으로 단속하게 되며, 이때의 각 실린더(20)는 그에 따른 조건으로 각 그립(10)에 고정된 재료에 개별적인 충격력을 전달하는 실험을 수행하게 된다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 충격시험기(1)에 따르면, 다수개개의 실린더(20)와 그에 대응하는 다수개의 제어밸브(31)로 구성되어 다양한 압력조건에 따라 실험을 수행하여 비교 분석할 수 있고, 또한 위치조절기를 이용하여 그립(10)에 대한 실린더(20)의 높이를 자유자재로 움직일 수 있게 되므로 실험재료의 크기에 제한없이 다양한 재료를 실험할 수 있게 된다.

그리고, 실험 재료를 고정시켜 주는 그립(10)이 3차원적 운동을 할 수 있기 때문에 재료의 위치별 가해지는 힘의 방향을 변화시켜 다양한 조건에서 실험을 할 수 있게 되며, 특히 전자회로박스부(40)의 각 제어기(41)로부터 방향제어밸브부(30)로 출력되는 전기적 신호로 유공압의 운동방향과 속도를 제어함으로써 다수개의 실린더(20)를 개별적으로 통제하여 실험시간을 단축하고 실험 운전을 더욱 간편하게 할 수 있으며, 서로 다른 유공압하에서 구동기기의 속도를 변화시키면서 다양한 조건을 적용할 수 있게 된다.

또한, 전체 시스템으로 유입되어 들어오는 유체의 압력을 일괄적으로 통제할 수 있게 됨으로써 필요한 유체의 압력을 정확히 조절할 수 있게 되며, 6개의 실린더(20)를 소형실린더로 구성함으로써 취급이 간편해짐은 물론 단면적을 줄이고 소형화할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 충격시험기는 유공압 시스템의 원리를 전자회로에 접목하여 방향제어밸브에 의해서 서로 다른 크기의 유공압과 충격속도를 원하는 바에 따라 조절함으로써 여러번에 걸쳐 시행되는 번거로움을 탈피하여 한번에 다양한 종류와 크기의 재료에 사용 가능하게 함으로써 단시간내에 다양한 결과를 비교 분석할 수 있게 되는 효과가 있다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명되어 있지만 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 시험재료를 고정시켜 충격부위에 가해지는 힘의 방향을 자유자재로 변화시키며 다수개로 배열된 그립과, 상기 그립에 각각 고정된 시험재료에 대하여 한번에 다양한 조건의 충격을 전달하기 위해 상기 그립과 대응되게 배열되는 다수개의 실린더와, 입력되는 제어신호에 따라 원하는 상기 각 실린더로 공급되는 유체의 압력 및 흐름 방향을 각각 조절하기 위한 다수개의 제어밸브가 상기 실린더와 대응되게 구비되는 방향제어밸브부와, 상기 방향제어밸브부의 각 제어밸브를 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제어밸브와 대응되는 다수개의 제어기가 각각 구비되는 전자회로박스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격시험기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 실린더는 수직방향으로 배열되는 6개로 구성되어 3개씩 2열로 배열되는 것을 특징으로 하는 충격시험기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 그립은 베이스 플레이트에 수직하게 각각 장착되고, 상기 실린더는 상기 그립과 대향되는 동일선상에 위치되도록 상측 플레이트에 장착되어 각각의 위치조절기에 의해 상기 그립과의 거리가 조절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충격시험기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 위치조절기는 상기 각 실린더의 양측에 길이방향을 따라 수평하게 설치되는 가이드바와, 상기 실린더와 각각 결합되어 상기 가이드바를 따라 상기 실린더의 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 이송 플레이트와, 상기 각 실린더의 끝단부와 상기 상측 플레이트에 결합되는 각각의 리드 스크루를 회전시켜 상기 각 실린더와 상기 각 그립 간의 간격을 조절하는 이송 핸들을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격시험기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 그립은 X-Y-Z축을 중심으로 하여 3차원 운동을 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충격시험기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 실린더와 상기 방향제어밸브부에 작용하는 유체의 압력을 일괄적으로정확히 측정 조절할 수 있도록 필터조절기에 압력게이지가 부착되는 것을 특징으로 하는 충격시험기.