KR20040087132A

KR20040087132A - 마찰계수측정용 시험장치

Info

Publication number: KR20040087132A
Application number: KR1020030021396A
Authority: KR
Inventors: 황광준; 정승용; 백민석; 구자전
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-10-13
Also published as: KR100958989B1

Abstract

본 발명은 마찰계수측정용 시험장치에 관한 것으로서, 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 매달려 장착되고 마찰블록이 분해 가능하도록 장착되는 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)와, 상기 프레임(10)에 장착되어 상기 제1 마찰블록 지지구(20A)를 밀어 이동시키는 가압 실린더(40)와, 상기 프레임(10)에 장착되어 상기 제2 마찰블록 지지구(20B)가 이동되는 것을 차단시키는 스토퍼(50)와, 마찰계수측정용 시편(P)의 일측을 물어 고정시키는 홀더(70)가 구비되고 상기 홀더(70)에 고정된 시편(P)을 상하 이동시키는 시편 이동 실린더(80)와, 상기 스토퍼(50)와 가압 실린더(40)의 어느 하나와 상기 시편 이동 실린더(80)에 장착되어 시편(P)에 가해지는 수직 및 수평력을 측정하는 로드셀(60)(62) 및, 상기 가압 실린더(40)와 시편 이동 실린더(80)를 구동시키며 상기 로드셀(60)(62)에서 측정된 값을 제공받아 시편의 마찰계수를 연산에 의해 계산하도록 된 제어부가 포함된 구성을 가지며, 이에 의하여 시편의 일측이나 양측 표면의 마찰계수를 1회에 정확하고 간단하게 수행할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

마찰계수측정용 시험장치{Test apparatus for measuring the friction coefficient of a test piece}

본 발명은 마찰계수측정용 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시편의 일측이나 양측 표면의 마찰계수를 1회에 정확하고 간단하게 수행할 수 있도록 된 마찰계수측정용 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서 생산되는 도금강판을 스탬핑(Stamping) 성형할 때 마찰불량에 의한 파단 발생이 문제점의 하나로서 대두되며, 이러한 문제점을 해결하려면 도금강판의 마찰특성, 특히 마찰계수의 값을 정확하게 측정하여 스탬핑 성형시 파단이 발생되지 않도록 작업 조건을 설정하는 것이 매우 중요하다.

도금강판의 마찰계수를 측정하는 종래의 장치는 도1에 도시된 것처럼, 일정 간격을 갖도록 배열된 여러 개의 공회전 롤러(110)에 도금강판의 시편(P)을 올려놓고, 이 시편(P)의 일측을 시편 이동실린더(120)에 연결 설치된 시편 고정블록(130)에 조임나사(132)를 통해 고정시킨 후, 가압실린더(140)에 연결 설치된 마찰블록(150)을 상기 시편(P)의 상부면에 소정 압력으로 밀착시킨 상태로 상기 시편 이동실린더(120)를 작동시켜 마찰계수 측정을 위한 시험을 실시하는 것이다.

이때, 상기 시편 이동실린더(120)의 로드에 부착된 로드셀(160)에서 측정된 값과 압력조절밸브(142)를 통해 조절되는 상기 가압실린더(140)의 압력 값에 의하여 마찰계수를 계산하는 방식으로 시편(P)의 마찰계수가 얻어진다.

미설명부호 (170)은 실린더(120)(140)에 유압을 제공하는 유압발생부를 나타낸다.

그러나, 상기한 종래의 마찰계수 측정방법은 시편(P)의 일측 표면의 마찰계수만을 측정할 수 있기 때문에 필요에 의하여 시편(P)의 양측 표면의 마찰계수를 측정하려면 2회의 시험이 수행되어야 하는 것으로 시간과 노동력이 많이 소요되는 매우 비능률적인 방법이며, 가압실린더(140)의 압력을 압력조절밸브(142)에 의해 수동으로 조절하는 것이기 때문에 그 가압실린더(140)의 정확한 압력을 설정하기가 곤란하여 시험의 정밀도가 저하되는 문제점을 갖는 것이었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시편의 일측이나 양측 표면의 마찰계수를 1회에 정확하고 간단하게 수행할 수 있도록 된 마찰계수측정용 시험장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 기술에 따른 마찰계수측정용 시험장치가 전체적으로 도시된 개략 구성도;

도2는 본 발명에 따른 마찰계수측정용 시험장치가 전체적으로 도시된 개략 구성도;

도3은 본 발명의 홀더가 상세하게 도시된 도면;

도4는 본 발명의 요부 사시도;

도5는 본 발명의 실린더와 로드셀의 유압 공급 및 신호 전달 계통을 나타낸 개략도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

P : 시편 10 : 프레임

20A, 20B : 마찰블록 지지구 26 : 공회전 롤러

40 : 가압 실린더 50 : 스토퍼

60, 62 : 로드셀 70 : 홀더

80 : 시편 이동 실린더 90 : 제어부

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 프레임과, 상기 프레임에 매달려 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동이 자유롭도록 장착되고 마찰블록이 분해 가능하도록 장착되는 제1 및 제2 마찰블록 지지구와, 상기 프레임에 장착되어 상기 제1 마찰블록 지지구를 제2 마찰블록 지지구쪽으로 밀어 이동시키는 가압 실린더와, 상기 프레임에 장착되어 상기 제2 마찰블록 지지구가 제1 마찰블록 지지구로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 것을 차단시키는 스토퍼와, 마찰계수측정용 시편의 일측을 물어 고정시키는 홀더가 구비되고 상기 홀더에 고정된 시편을 상기 제1 마찰블록 지지구와 제2 마찰블록 지지구의 사이에서 상하 이동시키는 시편 이동 실린더와, 상기 스토퍼와 가압 실린더의 어느 하나와 상기시편 이동 실린더에 장착되어 시편에 가해지는 수직 및 수평력을 측정하는 로드셀 및, 상기 가압 실린더와 시편 이동 실린더를 구동시키며 상기 로드셀에서 측정된 값을 제공받아 시편의 마찰계수를 연산에 의해 계산하도록 된 제어부가 포함된 마찰계수측정용 시험장치를 마련함에 의한다.

또한, 상기 마찰블록은, 상기 시편과 접촉되는 부분에 공회전 롤러가 설치된 것을 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도2는 본 발명에 따른 마찰계수측정용 시험장치가 전체적으로 도시된 개략 구성도로서, 바닥에 놓여지는 바닥판(12)과, 상기 바닥판(12)의 상부에 놓여지는 상부판(14) 및, 하측 단부가 상기 바닥판(12)에 고정 설치되고 상측 단부가 상기 상부판(14)에 고정 설치되어 상기 바닥판(12)과 상부판(14)을 서로 고정시키며 서로 평행하게 된 2개의 수직 지지대(16)로 구성된 프레임(10)을 갖는다.

상기 수직 지지대(16)의 사이에는 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)가 좌, 우 대칭되는 형태로 소정 간격 떨어져 위치되며, 상기 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)는 서로 멀어지거나 가까워지는 방향, 즉 도면의 좌, 우 방향으로 이동이 자유롭도록 각각 복수개의 링크막대(30)에 의하여 상부판(14)에 매달려 장착된다. 즉, 상기 링크막대(30)의 일측 단부는 상부판(14)에 회전 가능하도록 힌지 결합되고 타측 단부는 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)에 각각 회전 가능하도록 힌지 결합된다.

이때, 상기 제1 마찰블록 지지구(20A)와 상부판(14)을 연결시키는 링크막대(30)는 동일한 길이를 갖고 서로 평행하게 설치됨으로써 제1 마찰블록 지지구(20A)가 회전하지 않으면서 원호형 경로를 따라 이동되며, 상기 제2 마찰블록 지지구(20B)와 상부판(14)을 연결시키는 링크막대(30)도 동일한 길이를 갖고 서로 평행하게 설치됨으로써 제2 마찰블록 지지구(20B)가 회전하지 않으면서 원호형 경로를 따라 이동되도록 설정된다.

상기 제1 및 제2 마찰블록(20A)(20B)에는 서로 마주하는 부분에 입구가 좁게 형성된 마찰블록 장착홈(22)이 각각 형성되고, 이 마찰블록 장착홈(22)에 후술하는 마찰블록이 분해 가능하도록 장착된다. 그리고, 상기 마찰블록 장착홈(22)은 도면의 전, 후 방향으로 긴 길이를 가짐으로써 그 길이 방향으로 마찰블록이 끼워져 장착될 수 있도록 형성된다.

상기 제1 마찰블록 지지구(20A)는 가압 실린더(40)에 의하여 제2 마찰블록 지지구(20B)쪽으로 이동되는바, 상기 가압 실린더(40)는 수직 지지대(16)에 장착되어 그 로드(42)가 상기 제1 마찰블록 지지구(20A) 쪽으로 전, 후진됨으로써 상기 제1 마찰블록 지지구(20A)를 제2 마찰블록 지지구(20B)쪽으로 이동시킨다.

또한, 상기 제2 마찰블록 지지구(20B)는 수직 지지대(16)에 장착된 스토퍼(50)에 의하여 제1 마찰블록 지지구(20A)로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 것이 차단된다. 그리고, 상기 스토퍼(50)에는 시편에 수직한 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정하기 위한 수직력 측정용 로드셀(60)이 장착된다.

본 발명의 장치에 의하여 마찰계수가 측정되어지는 시편(P)은 상기 제1 및제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)의 사이에 위치되도록 홀더(70)에 의해 지지되며, 상기 홀더(70)는 시편 이동 실린더(80)의 로드(82) 단부에 장착된다. 이때, 상기 홀더(70)와 로드(82) 사이에는 시편에 수평한 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정하기 위한 수평력 측정용 로드셀(62)이 장착된다.

상기 시편 이동 실린더(80)는 로드(82)가 상하 방향으로 전, 후진될 수 있도록 수평 지지구(18)에 장착되며, 상기 수평 지지구(18)는 수직 지지대(16)에 고정 설치된다.

그리고, 상기 홀더(70)는 도3에 도시된 것처럼 공압에 의해 작동되는 에어실린더(72)와, 이 에어실린더(72)에 작동에 의해 서로의 간격이 멀어지거나 근접되는 삼각형의 블록(74)을 갖는 일반적으로 알려진 에어 그리퍼(Air Gripper)이면 충분하다.

도4는 본 발명의 요부 사시도로서, 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)의 각각에 형성된 마찰블록 장착홈(22)에 장착되는 2가지 종류의 마찰블록(24A)(24B)이 보이는데, 상기 마찰블록(24A)(24B)은 상기 마찰블록 장착홈(22)에 끼워 장착될 수 있는 몸체 부분을 가지며, 이 몸체 부분에 시편(P)과 접촉될 수 있도록 마찰블록 지지구(20A)(20B)의 표면보다 더 돌출되는 돌출부가 일체로 형성되거나 시편(P)과 접촉되는 부분에 공회전 롤러(26)가 설치된다.

도5는 본 발명의 실린더와 로드셀의 유압 공급 및 신호 전달 계통을 나타낸 개략도로서, 가압실린더(40)와 시편 이동 실린더(80)가 유압공급원(92)에 연결되어 유압을 공급받고, 스토퍼(50)에 장착된 로드셀(60)과 시편 이동 실린더(80)에 장착된 로드셀(62)이 측정값을 제공하도록 제어부(90)에 전기적으로 연결된다.

물론, 상기 제어부(90)는 상기 로드셀(60)(62)에서 제공된 측정값을 받아 시편(P)의 마찰계수를 연산에 의해 계산하여 출력할 수 있도록 미리 프로그래밍된다.

상기한 구성으로 된 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명의 장치는 시편(P)의 일측 면 또는 양측 면을 시험 대상으로 할 수 있으며, 일측 면을 시험 대상으로 하는 경우에는 돌출부를 갖는 마찰블록(24A)과 공회전 롤러(26)를 갖는 마찰블록(24B)을 각각 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)의 마찰블록 장착홈(22)에 장착하며, 양측 면을 모두 시험 대상으로 하는 경우에는 돌출부를 갖는 마찰블록(24A)을 각각 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)의 마찰블록 장착홈(22)에 장착한다. 그리고, 마찰계수측정용 시편(P)의 하단을 홀더(70)에 끼워 고정시킨다.

상기 홀더(70)에 고정된 시편(P)이 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)의 사이에 위치되도록 시편 이동 실린더(80)의 로드(82)를 상승시키고, 가압실린더(40)의 로드(42)를 전진시켜 시편(P)의 양측 표면에 마찰블록을 밀착시킨다.

계속하여, 시편 이동 실린더(80)의 로드(82)를 미리 설정된 거리만큼 하강시키며, 이때 로드셀(60)(62)에서 측정된 측정값이 제어부(90)에 제공되어 시편(P)의 마찰계수가 연산되어 출력된다.

상기한 시편의 마찰계수측정시험이 완료되면, 상기와는 반대의 순서로 본 발명의 장치를 초기 상태로 이동시키며, 홀더(70)에서 시편(P)을 제거한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 마찰계수측정용 시험장치에 의하면, 시편의 일측 면 또는 양측 면을 시험 대상으로 하여 간단하고 신속하게 마찰계수 측정이 수행될 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

Claims

프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 매달려 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동이 자유롭도록 장착되고 마찰블록이 분해 가능하도록 장착되는 제1 및 제2 마찰블록 지지구(20A)(20B)와, 상기 프레임(10)에 장착되어 상기 제1 마찰블록 지지구(20A)를 제2 마찰블록 지지구(20B)쪽으로 밀어 이동시키는 가압 실린더(40)와, 상기 프레임(10)에 장착되어 상기 제2 마찰블록 지지구(20B)가 제1 마찰블록 지지구(20A)로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 것을 차단시키는 스토퍼(50)와, 마찰계수측정용 시편(P)의 일측을 물어 고정시키는 홀더(70)가 구비되고 상기 홀더(70)에 고정된 시편(P)을 상기 제1 마찰블록 지지구(20A)와 제2 마찰블록 지지구(20B)의 사이에서 상하 이동시키는 시편 이동 실린더(80)와, 상기 스토퍼(50)와 가압 실린더(40)의 어느 하나와 상기 시편 이동 실린더(80)에 장착되어 시편(P)에 가해지는 수직 및 수평력을 측정하는 로드셀(60)(62) 및, 상기 가압 실린더(40)와 시편 이동 실린더(80)를 구동시키며 상기 로드셀(60)(62)에서 측정된 값을 제공받아 시편의 마찰계수를 연산에 의해 계산하도록 된 제어부가 포함된 마찰계수측정용 시험장치.
제1항에 있어서, 상기 마찰블록은, 상기 시편(P)과 접촉되는 부분에 공회전 롤러(26)가 설치된 것을 포함함을 특징으로 하는 마찰계수측정용 시험장치.