KR20100060237A - 낙하 충격 시험기 - Google Patents

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KR20100060237A
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양판용
박명철
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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은 낙중시험과 파괴모드 변화측정시험을 하나의 시험기로 시험가능하도록 그 구조가 개선된 낙하 충격 시험기에 관한 것이다.
그 구성은 시편이 안착되는 엔빌이 착탈 가능하게 결합되는 사각 플레이트 형태의 베이스와, 베이스의 상측에 복수개의 기둥을 매개로 이격되도록 배치되는 상부 몸체와, 상부 몸체의 하부에 배치되며 상,하 승강 가능하게 설치되는 체인블록과, 체인블록의 하부에 배치된 클램핑수단을 매개로 선택적으로 클램핑되고 외부의 신호가 공급됨에 따라 클램핑 상태가 해제되며 클램핑 상태의 해제시 낙하되어 시편에 낙하 충격을 부여하는 해머기구로 구성된 것이다.
이에 따르면 본 발명은 엔빌이 착탈 가능하게 결합되고 해머의 하중을 가변시킴에 따라 하나의 시험기로 시험 종류에 따라 선택적으로 사용할 수 있으므로, 비용 절감 및 공간 활용성을 증대시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 전기적 이상에 따른 해머기구의 오조작을 방지하여 안전사고를 예방할 수 있음과 아울러, 파괴모드 변화측정 시험시 해머의 낙하 충격시 시편이 엔빌로부터 이탈되는 것을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.

Description

낙하 충격 시험기{DROP-IMPACT TEST DEVICE}
본 발명은 낙하 충격 시험기에 관한 것으로, 특히 해머의 하중을 가변되게 조정하고 엔빌의 교체가 가능하도록 개선함으로써, 낙중시험과 파괴모드 변화측정시험을 하나의 시험기로 측정이 가능한 낙하 충격 시험기에 관한 것이다.
일반적으로 금속 재료의 물리적 성질을 파악하기 위한 시험 항목으로는 인장시험(Tensile Test), 굴곡시험(Bending Test), 경도시험(Hardness Test), 낙중시험(Naval Research Laboratory), 및 파괴모드 변화측정시험(Drop Weight Tear Test)등이 있다.
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.
NRL(Naval Research Laboratory) 시험기는 해양구조용강의 강도를 측정하기 위한 것으로 해머를 지정된 높이에서 자유 낙하시켜 시편 파면의 정도에 따라 천이온도를 확인하는 품질보증 시험기이다.
NRL 낙중시험은 시편의 표면에 굳고 부서지기 쉬운 비이드를 형성하여 노치를 파고 반대편에서 해머를 낙하시켜 취성 균열의 발생과 전파하는 형상에 따라 강재의 취성 파괴에 대한 특성을 알아내는 시험방법이다.
파괴모드 변화측정 시험은 시험편 중앙부에 'V'형 프레스 노치를 형성한 시험편을 롤 엔빌 위에 수직으로 세워놓고, 노치반대방향을 단 1회의 충격 해머로서 가격하여 파단시키고 그 파단면의 관찰을 통해 시험편의 기계적 물성을 파악하며, 파단면의 관찰을 통해 연성 및 취성 백분율을 파악하는 시험이다.
즉, 낙중시험과 파괴모드 변화측정시험은 저온으로 냉각된 각각의 시편을 서로 다른 형태의 엔빌 위에 올려놓고 해머를 이용하여 한번의 타격으로 파괴시켜 크랙 발생여부 또는 파단면 형태에 따라 재료의 특성을 알아내는 시험방식이다.
기존의 낙중시험과 파괴모드 변화측정시험은 해머의 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 어렵기 때문에 정밀도가 저하되어 시험성적의 신뢰도를 떨어뜨리는 원인으로 작용하였다.
또한, 기존 파괴모드 변화측정시험은 시편을 엔빌 위에 안착시킨 상태로 해머를 낙하시켜 충격을 부여함에 따라, 시편이 엔빌에서 이탈될 우려가 있다.
그리고, 낙중시험과 파괴모드 변화측정시험을 각각의 시험기로 측정하는 과정에서 시험기를 설치하는 데 있어 각각의 공간이 요구되므로, 사용상 공간 제약이 뒤따르게 되며 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.
한편, 해머를 낙하시키기 위한 설비가 자력을 이용한 경우에는, 전기적 이상 발생시 해머가 자유 낙하되어 안전사고가 발생할 우려가 있었다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 낙중시험과 파괴모드 변화측정시험의 두가지 실험을 하나의 시험기로 측정할 수 있도록 함과 아울러, 충격 시험시 해머의 하중을 가변되게 조절할 수 있도록 한 낙하 충격 시험기를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 해머에 의한 낙하 충격시험시 시편이 엔빌상에서 이탈되는 것을 방지하도록 시편을 고정하는 기구가 구비된 낙하 충격 시험기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시편이 안착되는 엔빌이 착탈 가능하게 결합되는 베이스와,
상기 베이스의 상측에 이격되도록 복수개의 기둥으로 지지되는 상부 몸체와,
상기 상부 몸체의 하부에 배치되며 상,하 승강 가능하게 설치되는 체인블록과,
상기 체인블록의 하부에 배치된 클램핑수단을 매개로 선택적으로 클램핑되고 외부의 전기적 신호가 인가됨에 따라 클램핑 상태가 해제되며 상기 클램핑 상태의 해제시 낙하되어 상기 시편에 낙하 충격을 부여하는 해머기구를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 해머기구는 외주면 둘레에 단턱을 갖는 끼움부가 형성된 해머 본체와,
상기 끼움부의 외측에 고정부재를 매개로 착탈 가능하게 결합되는 중량추를 구비한 것이다.
상기 베이스는 상부 표면에 상기 엔빌이 수용되도록 홈형태로 형성된 수용부와, 상기 수용부의 내주면에 형성되고 상기 엔빌을 관통하는 볼트가 체결되는 체결공을 구비한 것이다.
양단부가 상기 상부 몸체와 베이스에 배치되고 상기 해머기구의 승강동작을 가이드하도록 상기 해머기구의 테두리 부위에 관통되도록 결합되는 가이드봉을 구비하되,
상기 가이드봉의 하부에 배치되며 하부에 탄성부재가 개재되는 완충플레이트를 더 구비한 것이다.
상기 시편의 양측 단부 부위를 파지하기 위한 고정기구를 더 구비하되,
상기 고정기구는 상기 엔빌의 측면에 결합부재를 매개로 착탈 가능하게 결합되고 상부에 상기 시편의 단부가 수용되는 결속홈이 형성된 고정블록으로 구성된 것이다.
상기 클램핑수단은 상기 체인블록의 하부에 마련되고 내부에 상기 해머기구의 일단부를 파지하도록 상부 중앙에 배치된 힌지축을 기준으로 양측으로 분기되어 회전 가능한 양측 클램핑부재와,
상기 양측 클램핑부재의 내부에 배치되며 외부로부터 전기적 신호가 인가됨에 따라 상기 클램핑부재를 회전시켜 상기 해머기구와의 파지상태를 해제시키는 액츄에이터를 구비한 것이다.
상기 양측 클램핑부재를 서로 연결하며 상기 양측 클램핑부재의 회전 후 복귀력을 부여하는 스프링부재를 더 구비한 것이다.
본 발명은 낙중시험과 파괴모드 변화측정시험을 하나의 시험기로 시험가능하도록 그 구조가 개선된 낙하 충격 시험기에 관한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 엔빌이 착탈 가능하게 결합되고 해머의 하중을 가변시킴에 따라 하나의 시험기로 시험 종류에 따라 선택적으로 사용할 수 있으므로, 비용 절감 및 공간 활용성을 증대시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 전기적 이상에 따른 해머기구의 오조작을 방지하여 안전사고를 예방할 수 있음과 아울러, 파괴모드 변화측정 시험시 해머의 낙하 충격시 시편이 엔빌로부터 이탈되는 것을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 낙하 충격 시험기는, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 그 구성은 시편이 안착되는 엔빌(10,20)이 착탈 가능하게 결합되는 사각 플레이트 형태의 베이스(110)와, 베이스(110)의 상측에 복수개의 기둥(130)을 매개로 이격되도록 배치되는 상부 몸체(120)와, 상부 몸체(120)의 하부에 배치되며 상,하 승강 가능하게 설치되는 체인블록(200)과, 체인블록(200)의 하부에 배치된 클램핑수단을 매개로 선택적으로 클램핑되고 외부의 신호가 공급됨에 따라 클램핑 상태가 해제되 며 클램핑 상태의 해제시 낙하되어 시편(T1,T2)에 낙하 충격을 부여하는 해머기구(300)로 구성된 것이다.
더 상세히 설명하면, 베이스(110)는 엔빌(10,20)이 수용되도록 상부가 개구된 요(凹)홈 형태의 수용부(115)가 형성되고, 수용부(115)의 내주면에 엔빌(10,20)을 관통하여 일체화시키는 볼트가 체결되도록 체결공(115a)이 복수개 형성된 구조를 갖는다.
해머기구(300)는 양측 외주면 둘레에 단턱을 갖는 끼움부(310a)가 형성되고 상부 중앙에 구 형태의 파지부(320)가 형성되며 양단 테두리에 연장편(330)이 형성되고 하부에 타격부(305)가 형성된 해머 본체(310)와, 해머 본체(310)의 끼움부(310a) 외측에 고정부재(360)를 매개로 착탈 가능하게 결합되는 중량추(350)를 구비한 것이다.
또한, 해머 본체(310)의 승강동작을 가이드하도록 양단부가 상부 몸체(120)와 베이스(110)에 수직으로 배치되고 해머 본체(310)의 연장편(330) 테두리 부위에 관통되도록 결합되는 가이드봉(410)을 구비한다.
또, 가이드봉(410)의 하부에 배치되며 해머기구(300)의 하강시 해머 본체(310)의 연장편(330) 테두리와 부딪히는 충격을 완충시키도록 하부에 탄성부재(430)가 개재되는 완충플레이트(420)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
클램핑수단은 체인블록(200)의 체인(220)과 연결되고 내부에 해머 본체(310)의 일단부를 파지하도록 상부 중앙에 배치된 힌지축(235)을 기준으로 양측으로 분기되어 회전 가능한 양측 클램핑부재(230,240)와, 양측 클램핑부재(230,240)의 사 이에 배치되며 외부 신호가 공급됨에 따라 클램핑부재(230,240)를 회전시켜 해머 본체(310)의 파지부(320)와의 파지상태를 해제시키는 액츄에이터(250)와, 양측 클램핑부재(230,240)를 서로 연결하며 양측 클램핑부재(230,240)의 회전 후 복귀력을 부여하는 스프링부재(260)를 구비한 것이다.
액츄에이터(250)는 작업자의 조작버튼(미도시됨) 조작시 양측 클램핑부재(230,240)가 외측으로 벌어지도록 밀어내는 기능을 갖는 것으로, 일 예로 공지의 유압 액츄에이터를 이용하여 로드 또는 플런저가 양측 클램핑부재(230,240)를 외측으로 밀어서 양측 클램핑부재(230,240)가 벌어지도록 할 수 있다.
혹은, 액츄에이터(250)가 유압식이 아닌 공지의 링크식 동력 전달구조로 구성될 수도 있다.
그리고, 엔빌(10,20)은 파괴모드 변화측정 시험일 경우에는, 낙중시험용 시편(T1)보다 폭이 좁은 시편이 사용되므로, 시편(T2)의 양측 단부 부위를 파지하기 위한 고정기구가 요구된다.
고정기구는 엔빌(10,20)의 측면에 결합부재를 매개로 착탈 가능하게 결합되고 상부에 시편의 단부가 수용되는 결속홈(25a)이 형성된 고정블록(25)으로 구성된 것이다.
미설명부호 "440"는 베이스(110)의 상부면에 서로 이격되게 형성되어 완충플레이트(420)의 하강동작을 가이드하는 가이드편(440)을 나타낸 것이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 낙하 충격 시험기는, 상부 몸체(120)에 배치된 체인블록(200)의 하부에 양측 클램핑부재(230,240)가 해머 본체(310)의 파지부(320)를 파지한 상태로 체인블록(200)을 측정 위치까지 상승시킨 후에 작업자가 조작버튼을 조작하면, 클램핑수단의 파지상태가 해제되면서 해머기구(300)가 자중에 의해 낙하되어 엔빌(10,20)위에 안착된 시편에 낙하 충격을 부여하게 된다.
이때, 사용자는 측정 시험 목적에 따라 낙중시험용 엔빌(10)과 파괴모드 변화측정 시험용 엔빌(20)중 하나를 선택하고, 볼트를 엔빌(10,20)을 관통하여 베이스(110)의 체결공(115a)에 결합하여 엔빌(10,20)을 베이스(110) 상에 설치한 후에, 시험용 시편을 엔빌(10,20)의 상부에 안착시킨다.
또한, 시험 종류에 따라 해머기구(300)에 부여하는 하중을 가변되게 조정할 수 있으며, 이는 앞서 설명한 바와 같이 해머 본체(310)의 끼움부(310a)에 중량추(350)를 결합하여 하중을 가변시킬 수 있다.
파괴모드 변화측정 시험일 경우에는 엔빌(20)상에 안착되는 시편(T2)의 양측 단부를 고정블록(25)의 결속홈(25a) 내부에 수용되도록 배치한 후에, 고정블록(25)을 결합부재(볼트,스크류등)를 이용하여 엔빌에 고정시키는 작업이 부가된다.
이로 인해, 해머기구(300)의 낙하동작에 따라 충격력이 시편에 전달되더라도 엔빌을 이탈하지 않도록 시편을 고정시킬 수 있다.
조작버튼의 조작이 이루어지게 되면, 조작버튼의 외부 신호가 액츄에이터(250)에 공급되어 액츄에이터(250)의 로드 또는 플런저가 양측 클램핑부재(230,240)를 각각 외측으로 밀어서 해머 본체(310)의 파지상태를 해제시킨다. 이 경우 스프링부재(260)는 양측 클램핑부재(230,240)가 벌어짐에 따라 신장되는 구조를 갖는다.
이후에, 해머기구(300)는 파지부(320)가 양측 클램핑부재(230,240)로부터 이탈되어 낙하 운동되며, 해머 본체(310)의 연장편(330) 부위가 가이드봉(410)을 타고 하강동작된다.
이어서, 해머 본체(310)의 연장편(330) 부위가 가이드봉(410)의 하부에 배치된 완충플레이트(420)와 부딪히게 된다.
이때, 완충플레이트(420)는 해머 본체(310)로부터 전달되는 충격력에 의해 하측으로 이동하면서 탄성부재(430)의 감쇠력에 의해 충격을 완충시키는 기능을 수행한다.
즉, 완충플레이트(420)는 상부에서 전달되는 해머 본체(310)의 충격을 하부에 배치된 탄성부재(430)를 이용하여 감쇠시키는 기능을 수행하게 된다.
그리고, 낙하 충격 시험이 완료된 후에는, 다시 양측 클램핑부재(230,240)가 해머 본체(310)의 파지부(320)를 클램핑한 상태로 원 위치로 복귀하도록 상승시킨 후에, 다른 엔빌이나 시편을 배치할 수 있도록 엔빌(10,20)과 시편(T1,T2)을 베이스(110)로부터 분리시킨다.
이때, 양측 클램핑부재(230,240)와 해머 본체(310)의 클램핑 동작은 앞서 설명한 액츄에이터(250)에 의해 양 외측으로 벌어진 양측 클램핑부재(230,240)가 액츄에이터(250)의 오프동작에 따라 스프링부재(260)의 복원력에 의해 오므려지는 구조를 이용하여 해머 본체(310)의 상단부를 파지하는 방식을 채택하거나, 양측 클램 핑 부재가 하강되면서 해머 본체(310)의 파지부(320)와 접촉되는 과정에서 자중에 의해 양측으로 벌어진 후에 다시 스프링부재(260)의 복원력에 의해 오므려지면서 클램핑하는 방식을 채택할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 낙하 충격 시험기의 사시도.
도 2는 본 발명 클램핑수단과 해머기구를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명 해머기구의 결합상태를 나타낸 정면도.
도 4a는 본 발명 클램핑수단의 클램핑 상태를 나타낸 정면도이고, 도 4b는 본 발명 클램핑수단의 클램핑 해제 동작을 나타낸 사용상태도.
도 5a는 본 발명 낙중시험용 엔빌을 나타낸 것이고, 도 5b는 낙중시험용 엔빌에 시편이 안착된 상태를 나타낸 사시도.
도 6a는 본 발명 파괴모드 변화측정시험용 엔빌을 나타낸 것이고, 도 6b는 파괴모드 변화측정시험용 엔빌에 시편이 안착된 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명 완충플레이트를 나타낸 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10,20 : 엔빌 25 : 고정블록
25a : 결속홈 110 : 베이스
115 : 수용부 115a : 체결공
120 : 상부 몸체 130 : 기둥
200 : 체인블록 230,240 : 양측 클램핑부재
235 : 힌지축 250 : 액츄에이터
260 : 스프링부재 300 : 해머기구
310 : 해머 본체 310a : 끼움부
320 : 파지부 350 : 중량추
360 : 고정부재 410 : 가이드봉
420 : 완충플레이트 430 : 탄성부재
T1,T2 : 시편

Claims (7)

  1. 시편(T1,T2)이 안착되는 엔빌(10,20)이 착탈 가능하게 결합되는 베이스(110)와,
    상기 베이스(110)의 상측에 이격되도록 복수개의 기둥(130)으로 지지되는 상부 몸체(120)와,
    상기 상부 몸체(120)의 하부에 배치되며 상,하 승강 가능하게 설치되는 체인블록(200)과,
    상기 체인블록(200)의 하부에 배치된 클램핑수단을 매개로 선택적으로 클램핑되고 외부의 신호가 공급됨에 따라 클램핑 상태가 해제되며 상기 클램핑 상태의 해제시 낙하되어 상기 시편(T1,T2)에 낙하 충격을 부여하는 해머기구(300)를 구비한 것을 특징으로 하는 낙하 충격 시험기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 해머기구(300)는 외주면 둘레에 단턱을 갖는 끼움부(310a)가 형성된 해머 본체(310)와,
    상기 끼움부(310a)의 외측에 고정부재(360)를 매개로 착탈 가능하게 결합되는 중량추(350)를 구비한 것을 특징으로 하는 낙하 충격 시험기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스(110)는 상부 표면에 상기 엔빌(10,20)이 수용되도록 홈형태로 형성된 수용부(115)와,
    상기 수용부(115)의 내주면에 형성되고 상기 엔빌(10,20)을 관통하는 볼트가 체결되는 체결공(115a)을 구비한 것을 특징으로 하는 낙하 충격 시험기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    양단부가 상기 상부 몸체(120)와 베이스(110)에 배치되고 상기 해머기구(300)의 승강동작을 가이드하도록 상기 해머 본체(310)의 테두리 부위에 관통되도록 결합되는 가이드봉(410)을 구비하되,
    상기 가이드봉(410)의 하부에 배치되며 하부에 탄성부재(430)가 개재되는 완충플레이트(420)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 낙하 충격 시험기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 시편(T1,T2)의 양측 단부 부위를 파지하기 위한 고정기구를 더 구비하되,
    상기 고정기구는 상기 엔빌(10,20)의 측면에 결합부재를 매개로 착탈 가능하게 결합되고 상부에 상기 시편의 단부가 수용되는 결속홈(25a)이 형성된 고정블록(25)으로 구성된 것을 특징으로 하는 낙하 충격 시험기.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑수단은 상기 체인블록(200)의 하부에 마련되고 내부에 상기 해머기구(300)의 일단부를 파지하도록 상부 중앙에 배치된 힌지축(235)을 기준으로 양측으로 분기되어 회전 가능한 양측 클램핑부재(230,240)와,
    상기 양측 클램핑부재(230,240)의 내부에 배치되며 외부 신호가 공급됨에 따라 상기 클램핑부재(230,240)를 회전시켜 상기 해머기구(300)와의 파지상태를 해제시키는 액츄에이터(250)를 구비한 것을 특징으로 하는 낙하 충격 시험기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 양측 클램핑부재(230,240)를 서로 연결하며 상기 양측 클램핑부재(230,240)의 회전 후 복귀력을 부여하는 스프링부재(260)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 낙하 충격 시험기.
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