KR20050087398A - 전선 충격피로 인가장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전선 충격피로 인가장치 및 방법이 개시된다.

본 발명에 따르면, 소정의 형상을 갖는 프레임, 상기 프레임 상단에는 일정의 무게를 지지할수 있는 단면의 프레임 상단에 안착된 구동모터, 상기 구동모터에 결합된 휠, 상기 휠의 원주와 원의 중심에는 소정의 공간이 구비되어 유동결합된 회전암, 상기 구동모터의 측면에 고정되어 휠의 회전속도와 회전패턴등을 감지하는 센서부, 상기 프레임 중간 정면부에 수평으로 고정된 소정의 원형홈이 구비된 고정대, 실험대상을 가격하기 위한 시험편, 상기 시험편의 낙하지점에 놓여 실험대상을 고정시키고 경사도 조절이 가능한 조절식 모루, 무게하중을 싣기 위한 충격추, 상기 고정대의 원형홈에서 상하운동을 하며, 하단부에는 시험편이 결합되고, 중간부에는 충격추가 결합된 수직폴, 상기 고정대와 수직폴이 접촉되는 부분에 고정결합된 수직폴 보조베어링, 상기 수직폴의 상단부에 휠과 소정의 거리를 두고 평행인 위치에 고정된 수평암으로 이루어진 충격수단;

상기 센서부의 동작 상태를 제어하는 제어부, 데이터입력기능을 갖는 키입력부, 데이터의 입력확인과 장치 구동시 진행 상황을 나타내는 디스플레이부, 입력된 데이터를 저장하는 데이터 메모리부, 제어부의 신호를 받아 적절한 전압을 인가하며, 적절한 RPM데이터신호를 제공하여 모터를 구동시키는 모터구동부로 이루어진 제어수단으로 이루어진다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명의 효과는 모터의 회전속도를 조절하여 충격횟수를 조절할 수 있으며 원형 회전판의 고정 높이를 조절하여 낙하높이를 조절할 수 있고, 수직폴에 고정하는 하중의 가감을 통하여 충격량을 제어할 수 있으며, 수직폴 하단에 고정된 시험편의 형태에 따라 전선의 소손특성을 알 수 있는 효과와 조절식 모루를 사용함으로 경사시의 경우에도 전선의 소손특성을 알수 있는 효과를 제공한다.

Description

전선 충격피로 인가장치 및 방법{The Method and Equipment Of Electric Wire Impact}

본 발명은 충격피로 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 시험편으로 가중되도록 충격량을 제어할수 있는전선 충격피로 인가장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 충격시험기는 재료의 인성 혹은 강도를 측정하기 위한 기구로 노치(notch)를 형성한 시험편에 해머(진자)를 통한 충격력을 가해서 파괴시키고, 이러한 시험편의 파괴과정에서 발생하는 에너지를 흡수한 충격값을 도출하여 재료의 기계적 물성자료로 이용하는 물성시험기의 일종이다. 이러한 충격시험기를 통한 시험방법으로는 충격인장, 충격압출, 충격휨, 충격비틀림등의 시험방법이 있다. 더불어 이러한 충격시험방법을 수행하기 위한 대표적인 충격시험기가 아이조드시험기(IZOD IMPACT TESTING MACHINE)와 샤르피시험기(CHARPY IMPACT TESTING MACHINE)가 사용된다.

상기 각 충격시험기는 재료의 충격값을 측정하는 목적은 동일하나 재료의 물성에 따라 그 적용을 달리하는 특성을 가진다. 그 가운데 아이조드 시험기는 주로 합성수지재의 기계적 물성을 측정하기 위한 기계로서 중간부위에 노치를 형성한 합성수지재 시험편을 세워놓고, 그 상방을 해머로 가격하여 파괴시험까지의 소비되는 에너지를 측정한다. 이때 해머의 가격 지점은 노치가 형성된 방향과 동일하다.

상기 샤르피 시험기는 금속재를 비롯하여 다양한 재질의 재료에 대한 충격굽힘 또는 충격인장을 시험하기 위한 것으로, 일정 규격을 가지며 중앙부에는 'V'형 혹은 'U'형의 노치를 형성한 시험편을 수평으로 놓고, 노치반대방향을 해머로서 가격하여 그 충격값을 통해 시험편의 기계적물성을 파악하며, 이러한 충격값은 해머의 상승각과 시험편 절단후 진행각을 산출하고, 이러한 산출값을 노치부의 최소면적으로 나눈값을 충격값으로 한다.

이상과 같이 각종 재료가 가지는 기계적물성을 측정하는 충격시험기의 샤르피와 아이조드는 자유낙하방식에 의한 측정구조로써, 이는 시험편을 가격하는 해머의 중량과 거리가 일정하여 다양한 시험편의 측정이 불가능한 단점을 안고, 있음은 물론, 해머를 비롯한 각종 구성부품의 구동이 기계적 작동으로 인해 미세한 하중조절이 어려워 정밀도가 저하되며 시험성적의 신뢰도를 떨어뜨리는 원인으로 작용하였다.

상기에 상술한 샤르피 및 아이조드 충격시험기의 해머중량과 시험용량의 일정함으로 인해 야기되는 문제점을 해결하기 위해, 압축공기의 압력을 조절하여 충격하중을 제어하는 공압을 이용한 충격시험기를 창출하여 사용하고 있다.

하지만, 이러한 공압충격기 역시 충격하중을 공기압력을 통해 조절하므로 미세한 하중조절이 어려우며, 압축공기를 생성하기 위한 별도의 공기압축기와 같은 부가적 장치의 필요와 이로 인한 기계의 설비면적을 증가시키는 단점을 안고 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 보다 정밀한 측정값을 얻어 충격시험성적의 신뢰도 향상과 여러 형태의 시험편을 사용하여 다양한 실험결과물을 산출하는 전선 충격피로 인가장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 전선충격피로 인가장치는

소정의 형상을 갖는 프레임, 상기 프레임 상단에는 일정의 무게를 지지할수 있는 단면의 프레임 상단에 안착된 구동모터, 상기 구동모터에 결합된 휠, 상기 휠의 원주와 원의 중심에는 소정의 공간이 구비되어 유동결합된 회전암, 상기 구동모터의 측면에 고정되어 휠의 회전속도와 회전패턴등을 감지하는 센서부, 상기 프레임 중간 정면부에 수평으로 고정된 소정의 원형홈이 구비된 고정대, 실험대상을 가격하기 위한 시험편, 상기 시험편의 낙하지점에 놓여 실험대상을 고정시키고 경사도 조절이 가능한 조절식 모루, 무게하중을 싣기 위한 충격추, 상기 고정대의 원형홈에서 상하운동을 하며, 하단부에는 시험편이 결합되고, 중간부에는 충격추가 결합된 수직폴, 상기 고정대와 수직폴이 접촉되는 부분에 고정결합된 수직폴 보조베어링, 상기 수직폴의 상단부에 휠과 소정의 거리를 두고 평행인 위치에 고정된 수평암으로 이루어진 충격수단;

상기 센서부의 동작 상태를 제어하는 제어부, 데이터입력기능을 갖는 키입력부; 데이터의 입력확인과 장치 구동시 진행 상황을 나타내는 디스플레이부, 입력된 데이터를 저장하는 데이터 메모리부, 제어부의 신호를 받아 적절한 전압을 인가하며, 적절한 RPM데이터신호를 제공하여 모터를 구동시키는 모터구동부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 센서부는 근접 거리 감지 센서의 형태를 갖는 적외선 센서, 자력센서, 정전용량형센서, 고주파 발진형센서 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시험편은 일자형, 끌형, 원추형, 사각형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 시험편의 낙하지점에 놓여 실험대상을 고정시키는 상기 조절식 모루는 바닥면으로부터 물체가 소정의 각도(0˚~ 40˚)를 갖도록 경사도 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 관점에 따른 전선 충격실험방법은,

a) 제어수단과 충격수단를 초기화시키는 제 1과정;

b) 키입력부를 통해 모터를 구동시키기 위한 수치데이터를 입력하여 데이터 메모리부에 저장하는 제 2과정;

c) 모터구동부에서 상기 수치데이터를 전송받아 충격수단의 구동을 위해 신호데이터로 변환시키는 제 3과정;

d) 상기 신호데이터를 입력받아 모터가 구동함으로 모터축에 결합된 휠이 회전하여 센서부로 운동신호를 제공하는 제 4과정 및

e) 휠의 회전시 실행카운트가 설정치와 부합되는지 판단하는 제 5과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전선 충격피로 인가장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이 충격수단(100)에 소정의 형상을 갖는 프레임(101), 소정의 형상을 갖는 프레임 상단에 안착되어 동력을 제공하는 구동모터(103), 상기 구동모터축에 결합되어 회전운동을 하는 휠(105), 수직폴의 상단부에 휠과 소정의 거리를 갖고 평행인 위치에 외수평으로 고정결합된 수평암(107), 휠의 원주와 원의 중심에 소정의 공간이 구비되어 유동결합되는 회전암(109), 수직폴 고정대에 삽입 결합되어 상하운동을 하는 수직폴(111), 중심부에는 소정의 공간이 구비된 충격추(113), 수직폴 고정대에 결합된 수직폴의 요동을 방지하기 위한 수직폴 보조베어링(115), 상기 프레임(101)의 측면에 대하여 수직으로 고정결합되어 수직폴의 상하운동이 가능한 수직폴 고정대(117), 수직폴의 하단부에 탈착식으로 결합되어 다양한 형상을 갖는 시험편(119), 시험편이 낙하하는 바닥면에 놓여 경사도조절이 가능한 조절식 모루(121), 구동모터(103) 측면에 탈착식 결합된 근접센서(123)로 구성되고,

제어수단(130)은 휠의 회전수 및 패턴을 입력하는 기능과 휠의 회전상태를 표시하는 기능을 갖는 RPM표시부(131), 수직폴의 낙하시 하중을 제한하는 임팩트제어 및 키입력부(133), RPM을 셋팅하고 안정적인 휠의 속도를 갖기 위한 RPM제어부(135), 제어수단에 전원을 인가받기 위한 전원인가부(137)로 구성된다.

전원인가부(137)를 통해 전원을 공급받아 충격수단(100)과 제어수단(130)의 정상적인 초기화 상태를 갖고, 임팩트 제어 및 키입력부(131)를 통해 실험하려는 실험값을 입력하면 충격수단(100)에 전기적신호가 전달된다. 상기 전기적 신호가 전달되면 소정의 형상을 갖는 프레임(101) 상단부에 안착된 구동모터(103)가 회전하기 시작한다. 상기 구동모터(103)는 AC모터에 비해 사용수명이 길고, 대규모 동력을 발생시키며, 방열이 좋은 특성을 갖는 DC구동모터와 휠의 회전속도와 회전수를 낮추며 토크를 올릴수 있는 감속기가 병행되어 동력을 제공하는 기능을 한다. 상기 구동모터(103)축에 결합된 휠(105)은 회전운동을 한다. 상기 휠(105)의 원주와 원의 중심에 소정의 공간이 구비되는곳에 회전암(109)이 유동결합된다. 상기 프레임(101)의 중간부 측면에 대하여 수직으로 돌출되어 소정의 원형홈을 갖는 단면의 수직폴고정대(117)가 고정결합된다. 상기 프레임(101)의 측면에 대하여 수직으로 고정결합되고, 소정의 원형홈을 갖는 수직폴 고정대(117)가 놓이고, 상기 소정의 원형홈에 수직폴(111)이 삽입결합되어 상하운동이 가능하다. 상기 휠(105)과 소정의 거리를 갖고 평행인 위치에 외수평으로 고정된 수평암(107)이 부착된다. 상기와 같이 수직폴 고정대(117)에 수직폴(111)이 삽입된 상태에서 수직폴 고정대(117)를 중심으로 수직폴(111)의 상부에는 소정의 공간이 구비된 충격추(113)가 삽입 결합되어 수직폴(111) 낙하시 하중을 실어 낙하한다. 상기 수직폴 고정대(117)에 결합된 수직폴(111)의 요동을 방지하기 위해 수직폴 보조베어링(115)이 탈착결합식으로 고정된다.

수직폴(111)의 하단부에는 탈착식으로 결합되어 다양한 형상을 갖는 시험편(119)이 구비된다. 시험편(119)이 낙하하는 바닥면에는 조절식 모루(121)가 놓여 수평 및 경사도 조절이 가능하다. 구동모터(103)의 측면부 일측에는 휠(105)의 회전속도, 회전수등을 감지하여 제어수단에 신호를 전송하는 기능을 갖는 감지센서(123)가 장착되어 있다. 상기 휠이 회전함에 따라 휠에 결합된 회전암(109)이 회전을 하면서 수평암(107)을 밀어올리고 수평암(107)은 최대의 높이에 이르러 최고점의 높이를 벗어나 하향하게 되면 수평암(107)과 함께 올라간 상기 수직폴(111)은 수직낙하하면서 실험대상에 충격을 가하게 되어 소손 특성을 확인 할 수 있다. 실험대상은 수직폴(111)과 다양한 각도에서의 충격을 가하기 위해 기울기 조절이 가능한 수평조절식 모루(121)에 고정하여 충격을 가하는 형태를 취한다.

도 2는 도1의 설명을 부가하기 위한 본 발명의 전선 충격피로 인가장치의 정면을 나타내는 정면도이다.

도 3은 도1의 설명을 부가하기 위한 본 발명의 전선 충격피로 인가장치의 측면을 나타내는 측면도이다.

도 4는 본 발명의 제어수단의 구성을 나타내는 블럭도이다.

제어수단(130)은 디스플레이부(401), 제어부(403), 키입력부(405), 모터구동부(407), 데이터 메모리부(409)로 구성된다.

키입력부(405)에서는 휠이 회전하여 충격을 가하는 횟수를 입력하여 셋팅을 하고, 키입력부(405)를 통해 입력받은 데이터는 제어부(403)를 통하여 데이터 메모리부(409)로 이동하여 필요시 제어부(403)에서 전송받은 데이터 현황을 디스플레이부(401)로 보여준다. 모터구동부(407)에서는 제어부(403)로부터 전송받은 데이터에 의해 RPM횟수제어, 전류제어기능을 한다. 센서부(123)는 휠(105)의 회전 횟수와 회전속도를 감지한 신호를 제어부(403)에 전송한다.

도 5는 본 발명의 흐름을 나타내는 순서도이다.

제어수단에 전원을 인가하여 초기화(S501)시킨 상태에서 키입력부를 통해 실험하려는 수치데이터를 입력(S503)하면 제어부에 전달되고 데이터 메모리부에 수치데이터를 저장(S505)되며, 상기 수치데이터는 모터구동부에 전송(S507)되어 상기 수치데이터에 의해 구동모터(103)를 구동시킨다. 상기 구동모터(103)가 구동(S509)되면 휠(105)은 회전운동을 한다.

상기 회전하는 휠(105)에 결합된 회전암(109)이 수직폴(111)에 결합된 수평암(107)을 들어 올리고 낙하시키는 운동을 반복하면서 충격을 가하는 작용을 반복하게 되고, 근접센서(123)는 상기 회전하는 휠(105)의 회전 상태를 감지하여 신호를 제어부에 입력(S511)한다. 다음단계로 회전하고 있는 실행횟수, 회전속도가 설정치와 부합되는지를 판단하는 단계(S513)를 진행하여 부합되지 않으면, 509단계로 이동하고, 부합된다면 정지 명령을 내려 종료시킨다(S515).

도 6a는 본 발명의 수직폴에 결합되는 다양한 형태의 시험편을 나타내는 사진이다.

시험편의 형태는 도면에서 보는바와 같이 일자형, 끌형, 원추형, 사각형시험편의 형태로 다양한 충격을 가할수 있어 다양한 실험결과를 확인할 수 있다.

도 6b는 본 발명에서 삼각형 시험편을 사용하여 전선에 충격을 가하여 소손상태를 보이는 실시예 사진이다.

삼각형의 시험편으로 전선에 충격을 가하면 사진과 같은 형태의 결과를 확인 할 수 있다.

도 6c는 본 발명에서 원추형 시험편을 사용하여 전선에 충격을 가하여 소손상태를 보이는 실시예 사진이다.

원추형의 시험편으로 전선에 충격을 가하면 사진과 같은 형태의 결과를 확인 할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전선 충격피로 인가장치 및 방법을 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상 설명된 바와 같이, 모터의 회전속도를 조절하여 충격횟수를 조절할 수 있으며 원형 회전판의 고정 높이를 조절하여 낙하높이를 조절할 수 있고, 수직폴에 고정하는 하중의 가감을 통하여 충격량을 제어할 수 있으며, 수직폴 하단에 고정된 시험편의 형태에 따라 전선의 소손특성을 알 수 있는 효과와 조절식 모루를 사용함으로 경사시의 경우에도 전선의 소손특성을 알수 있는 효과를 제공한다.

또다른 효과로는 전선에 기계적 임팩트를 일정하게 규칙적으로 인가하여 안정된 형태의 전선을 소손함으로써 일정한 측정값을 얻을수 있으며, 일정한 측정값을 토대로 전선별 소손 상태에 따른 데이터베이스를 구축할수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 전선 충격피로 인가장치를 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 전선 충격피로 인가장치에 대한 정면도.

도 3은 본 발명의 전선 충격피로 인가장치에 대한 측면도.

도 4는 본 발명의 제어수단에 대한 내부구성을 나타내는 블럭도.

도 5는 본 발명의 전선 충격피로 인가장치의 흐름을 나타내는 순서도.

도 6a은 본 발명의 다양한 시험편의 형태를 나타내는 사진.

도 6b는 본 발명에 대한 삼각시험편의 실시예를 나타내는 사진.

도 6c는 본 발명에 대한 원추형 시험편의 실시예를 나타내는 사진.

<주요도면에 대한 부호의 설명>

100 : 충격수단 101 : 프레임(Frame)

103 : 구동모터 105 : 휠(Wheel)

107 : 수평암 109 : 회전암

111 : 수직폴 113 : 충격추

115 : 수직폴 보조베어링 117 : 수직폴고정대

119 : 시험편 121 : 조절식 모루

123 : 감지센서 130 : 제어수단

131 : RPM표시부 133 : 임팩트제어 및 키입력부

135 : RPM제어부 137 : 전원인가부

Claims (5)

1. 전선 충격피로 인가장치에 있어서,

   소정의 형상을 갖는 프레임, 상기 프레임 상단에는 일정의 무게를 지지할수 있는 단면의 프레임 상단에 안착된 구동모터, 상기 구동모터에 결합된 휠, 상기 휠의 원주와 원의 중심에는 소정의 공간이 구비되어 유동결합된 회전암, 상기 구동모터의 측면에 고정되어 휠의 회전속도와 회전패턴등을 감지하는 센서부, 상기 프레임 중간 정면부에 수평으로 고정된 소정의 원형홈이 구비된 고정대, 실험대상을 가격하기 위한 시험편, 상기 시험편의 낙하지점에 놓여 실험대상을 고정시키고 경사도를 조절이 가능한 조절식 모루, 무게하중을 싣기 위한 충격추, 상기 고정대의 원형홈에서 상하운동을 하며, 하단부에는 시험편이 결합되고, 중간부에는 충격추가 결합된 수직폴, 상기 고정대와 수직폴이 접촉되는 부분에 고정결합된 수직폴 보조베어링, 상기 수직폴의 상단부에 휠과 소정의 거리를 두고 평행인 위치에 고정된 수평암으로 이루어진 충격수단;

   상기 센서부의 동작 상태를 제어하는 제어부, 데이터입력기능을 갖는 키입력부, 데이터의 입력확인과 장치 구동시 진행 상황을 나타내는 디스플레이부, 입력된 데이터를 저장하는 데이터 메모리부, 제어부의 신호를 받아 적절한 전압을 인가하며, 적절한 RPM데이터신호를 제공하여 모터를 구동시키는 모터구동부로 이루어진 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전선 충격피로 인가장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 센서부는 근접 거리 감지 센서의 형태를 갖는 적외선 센서, 자력센서, 고주파발진형센서, 정전용량형센서 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 전선 충격피로 인가장치.
3. 제 1항에 있어서, 시험편의 낙하지점에 놓여 실험대상을 고정시키는 상기 조절식 모루는 바닥면으로 물체가 소정의 각도 (0˚~ 40˚)를 갖도록 경사도 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 전선 충격피로 인가장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 시험편은 일자형, 끌형, 원추형, 사각형태를 갖는 것을 특징으로 하는 전선 충격피로 인가장치.
5. 전선 충격실험방법에 있어서,

   a) 제어수단과 충격수단을 초기화시키는 제 1과정;

   b) 키입력부를 통해 모터를 구동시키기 위한 수치데이터를 입력하여 데이터 메모리부에 저장하는 제 2과정;

   c) 모터구동부에서 상기 수치데이터를 전송받아 충격수단의 구동을 위해 신호데이터로 변환시키는 제 3과정;

   d) 상기 신호데이터를 입력받아 모터가 구동함으로 모터축에 결합된 휠이 회전하여 센서부로 운동신호를 제공하는 제 4과정 및

   e) 휠의 회전시 실행카운트가 설정치와 부합되는지 판단하는 제 5과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전선 충격인가방법.