KR20120132832A - 표면마찰 시험 장치 - Google Patents

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KR20120132832A KR1020110051192A KR20110051192A KR20120132832A KR 20120132832 A KR20120132832 A KR 20120132832A KR 1020110051192 A KR1020110051192 A KR 1020110051192A KR 20110051192 A KR20110051192 A KR 20110051192A KR 20120132832 A KR20120132832 A KR 20120132832A
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이현규
고형열
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현대제철 주식회사
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Abstract

판상의 시편에 대한 마찰계수를 측정함에 있어, 도금층 박리현상을 최소화하며, 프레스 성형 시 쿠션 압력별로 달라질 수 있는 표면마찰계수를 효과적으로 측정해 낼 수 있는 표면마찰 시험 장치에 관하여 개시한다.
본 발명에 따른 표면마찰 시험 장치는 박판 시편을 눕힌 상태로 상하 가압하여 고정하는 시편 고정부와, 시편 고정부에 일단부가 고정된 시편의 타단부를 파지하여 시편에 인장력을 가해주는 시편 인장부를 포함한다.

Description

표면마찰 시험 장치{APPARATUS FOR TESTING OF SURFACE FRICTION}
본 발명은 표면마찰 시험 장치에 관한 것으로, 특히 박판의 마찰계수를 측정함에 있어 도금층 박리현상을 최소화하며, 프레스 성형 시 가압력별로 달라질 수 있는 다양한 조건의 표면마찰계수를 측정할 수 있는 표면마찰 시험 장치에 관한 것이다.
프레스 성형에서는 소재의 기본적인 물성, 즉 항복점(Yielding Point, YP), 인장강도(Tensile Stress, TS) 및 연신율(Elongation ratio, EL)만의 판단으로는 분석에 무리가 따르며, 소재의 유입량과 관련된 표면마찰계수의 측정이 중요하다.
특히, 박판의 표면마찰계수를 측정하는 방법으로는, 소재의 일단부를 가압하여 고정해 둔 상태에서, 소재의 타단부를 당겨주어 인장하중을 가하는 방식으로 진행된다.
본 발명의 목적은, 판상의 강재(특히, 박판)의 마찰계수를 측정함에 있어 도금층 박리현상을 최소화할 수 있는 표면마찰 시험 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 박판의 프레스 성형 시 가압력별로 달라질 수 있는 다양한 조건에서의 표면마찰계수를 효과적으로 측정할 수 있는 표면마찰 시험 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 판상의 시편을 눕힌 상태로 상하 가압하여 고정하는 시편 고정부; 및 상기 시편 고정부에 일단부가 고정된 시편의 타단부를 파지하는 그립퍼(gripper)를 구비하며, 시편에 인장력을 가해주는 시편 인장부;를 포함하는 표면마찰 시험 장치를 제공한다.
상기 시편 고정부는, 눕힌 상태의 시편을 상하 가압하여 고정하도록, 시편을 사이에 두고 상호 대면하는 방향으로 프레스 구동하는 상부 몸체 및 하부 몸체를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상부 몸체는, 시편의 상부면을 밀착 가압하도록 승강 구동하는 고정블록; 및 상기 고정블록의 승강 구동에 필요한 구동력을 제공하는 고정블록 구동부;를 포함할 수 있다.
여기서, 고정블록 구동부는, 회전력을 출력하는 회전력발생부; 및 상기 회전력발생부에서 출력된 회전력을 전달받아 상기 고정블록의 승강 구동에 필요한 구동력으로 전달해주는 구동기어부;를 포함할 수 있다.
또한, 이러한 고정블록 구동부는, 상기 구동기어부에 장착되어 설정된 감속비로 회전수를 감속하여 상기 고정블록의 승강 구동에 필요한 출력 및 토크를 조절하는 감속기어부;를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 하부 몸체는, 바닥면에 안착되어 위치 고정되는 베이스부; 및 상기 베이스부의 상부로 이격 배치되되, 시편의 하부면을 밀착 지지하는 베드블록;을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하부 몸체는, 상기 베이스부로부터 돌설되어 상기 베드블록을 하부에서 지지하되, 유공압 조절에 따라 상기 베드블록의 쿠션(cushion) 정도를 선택적으로 조절할 수 있는 쿠션조절부;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 시편 고정부는, 사용자로부터 선택된 지령을 입력받도록 구비된 시편 고정 조작부; 및 상기 시편 고정 조작부와 전기적으로 연결되어 입력된 지령으로 상기 상부 몸체 및 상기 하부 몸체의 프레스 구동을 제어하는 시편 고정 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 시편 고정부 및 상기 시편 인장부의 연동을 통해 측정된 시편의 표면마찰계수에 관한 데이터를 전달받아 유/무선 통신 인터페이스를 통해 사용자에게 전송하는 통신 서버부; 및 측정된 시편의 표면마찰계수에 관한 데이터를 기록 보관하는 데이터베이스 서버부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 판상의 강재(특히, 박판)의 마찰계수를 측정함에 있어 도금층 박리현상을 최소화함에 따라 계측 신뢰도가 향상되어 정확한 마찰계수를 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 박판의 프레스 성형 시 가압력별로 달라질 수 있는 다양한 조건에서의 표면마찰계수를 더욱 효과적으로 측정해 낼 수 있는 유리한 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표면마찰 시험 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 표면마찰 시험 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 표면마찰 시험 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특성, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면마찰 시험 장치에 대해 설명하기로 한다.
첨부된 도면에서, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표면마찰 시험 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 표면마찰 시험 장치를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 표면마찰 시험 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
이러한 도 1 내지 도 3은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징되는 부분만을 분명하게 도시한 것으로, 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 2에 도시된 본 발명의 제2실시예는 도 1에 도시된 본 발명의 제1실시예에 포함된 구성을 모두 구비하는 동시에, 시편의 고정 및 인장을 함께 제어할 수 있는 세부 구성을 추가적으로 포함한다. 이로 인해 사용자의 조작 편의성이 향상될 수 있다.
그리고 도 3에 도시된 본 발명의 제3실시예는 본 실시예를 통해 시편의 표면마찰 시험에 대한 통합적인 관리를 도모하기 위해 필요한 세부 구성을 더 포함하고 있다. 이는 시편 시험에 대한 통합적인 관리 운영에 도움이 된다.
이하에서, 본 발명의 제 1, 2, 3 실시예에 따른 표면마찰 시험 장치를 해당 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
제 1 실시예
도 1을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 표면마찰 시험 장치를 설명한다.
도시된 표면마찰 시험 장치는, 크게 시편 고정부(100)와, 고정된 시편에 인장력을 가하여 표면마찰계수를 측정하도록 해주는 시편 인장부(200)를 포함한다.
시편 고정부(100)는, 판상의 시편을 눕힌 상태로 상하 가압하여 고정하는 장치이다.
특히, 이러한 시편 고정부(100)는 판상의 시편(예: 박판 시편)을 눕힌 상태로 상하 가압하여 고정하는 작용을 담당한다.
이를 위해 상기 시편 고정부(100)는 시편(S)을 사이에 두고 상호 대면하는 방향으로 프레스 구동하는 상부 몸체(110) 및 하부 몸체(120)로 구분되는 세부 구성을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상부 몸체(110)는, 시편(S)이 안착된 하부 몸체(120)를 향하여 승강 구동하며, 시편(S)을 밀착 가압하는 데 필요한 고정력을 제공한다. 따라서 설명의 편의상 이러한 구동을 프레스 구동이라 하기로 한다.
상부 몸체(110)는 효과적인 프레스 구동을 통해 시편(S)을 고정하기 위하여, 고정블록(111) 및 고정블록 구동부(113)와 같은 세부 구성을 포함한다.
고정블록(110)은 하부 몸체(120)의 상부로 안착된 시편(S)의 상부면에 직접 밀착되는 부재로서, 고정블록 구동부(113)에서 제공되는 구동력을 전달받아 소정의 높이 구간을 승강 구동한다.
특히, 시편(S)을 견고하게 지지하기 위하여, 고정블록(110)을 통해 시편(S)을 압착하는 하중을 최대한 크게 설계하는 것이 바람직하다.
고정블록 구동부(113)는, 전술된 고정블록(110)을 통해 시편(S)이 견고하게 고정될 수 있는 구동력을 출력하는 수단이다.
이를 위해 상기 고정블록 구동부(113)는, 회전력발생부(115)와, 구동기어부(117)와 같은 세부 구성을 포함한다.
여기서, 회전력발생부(115)는 외부의 전기를 도입 받아 목적하는 회전수, 토크 및 출력을 구현하는 전기모터가 될 수 있으며, 이 외에도 유공압에 의해 작동되는 임펠러 등의 구성으로 대체 이용 가능하다.
다만, 큰 출력을 요하는 동시에 정밀하게 출력 제어가 가능하여야 하므로, 만일 전기모터가 이용될 경우에는 AC 또는 DC 서보 모터를 이용할 수 있다.
회전력발생부(115)에서 출력된 회전력은 고정블록(110)을 승강 구동시키는 데 직접 제공될 수 없으므로, 본 실시예에서는 동력전달부재인 구동기어부(117)를 더 포함한다.
구동기어부(117)는 세부적으로 도시하진 않았으나, 다수의 기어 및 연결 조인트 부재로 이루어질 수 있으며, 회전력발생부(115)에서 출력된 회전력을 전달받아 승강 작동되는 고정블록(110)에 직접 구동력을 전달하는 기능을 담당한다.
한편, 이와 같은 회전력발생부(115) 및 구동기어부(117)를 포함하는 고정블록 구동부(113)에는 고정블록의 승강 구동에 필요한 출력 및 토크를 더 향상시키기 위한 부가 구성이 더 포함될 수 있다. 이러한 구성으로서, 감속기어부(119)를 포함한다.
감속기어부(119)는, 구동기어부(117)에 장착되어 설정된 감속비로 회전수를 감속해 줌에 따라, 회전력발생부(115)에서 제공된 출력 및 토크를 증가시켜줄 수 있다. 즉, 감속기어부(110)를 통해 증가된 출력 및 토크에 의해 고정블록의 승강 구동은 물론, 시편(S)에 대해 더욱 큰 가압력을 작용하여 시편(S) 고정을 안정적으로 유지시켜 줄 수 있다.
한편, 시편 고정부(100)에서 상부 몸체(110) 이외의 또 하나의 구성으로서 하부 몸체(120)를 설명하기로 한다.
하부 몸체(120)는, 전술한 상부 몸체(110)에 비해 사용자의 설정에 따라 능동적으로 구동하여 시편(S)의 고정에 필요한 가압력을 제공하는 구성이 아니며, 상부 몸체(110)의 승강 구동에 대향하여 시편(S)에 안착면을 제공하는 구성이다.
따라서 이러한 하부 몸체(120)는, 바닥면에 안착되어 위치 고정되는 베이스부(121)와, 베이스부(121)의 상부에 배치되되, 시편의 하부면을 밀착 지지하는 베드블록(123)을 포함한다.
즉, 이러한 베이스부(121) 및 베드블록(123)을 통해 시편(S)에 안착면을 제공하여, 전술한 상부 몸체(110)의 승강 구동 시, 시편(S)이 견고하게 고정될 수 있도록 해준다.
다만, 본 실시예에서는 상기 하부 몸체(120)에 대해서도, 정적인 받침대 기능만 제공하는 것에서, 더 나아가 쿠션별로 달리 설정될 수 있는 시편의 표면마찰계수를 효과적으로 측정하게 해준다.
이를 위해, 하부 몸체(120)의 베이스부(121)와 베드블록(123) 사이에 쿠션부재(125)를 개재하여 연결 형성한다. 그리고 이러한 쿠션부재(125)에서 발휘되는 쿠션력을 조절 제어해주는 쿠션조절부(126)가 더 포함된다.
쿠션조절부(126)는, 베이스부(121)로부터 직상으로 돌설되어 베드블록(125)을 하부에서 지지하는 쿠션부재(125)의 신축 조절을 담당하는 구성이다.
구체적인 예로서, 유공압을 이용하여 작동유체의 공급 조절을 통해 베드블록(125)에 의한 시편(S)의 쿠션 정도를 조절해준다.
한편, 본 제1실시예에 따른 표면마찰 시험 장치는, 시편 인장부(200)의 구성을 포함한다.
전술된 시편 고정부(100)를 통해, 시편(S)이 안정적으로 고정된 상태에서, 시편(S)에 대한 표면마찰계수를 측정하기 위해선 시편(S)에 인장력이 가해져야 한다. 이러한 기능을 담당하는 구성으로서, 시편 인장부(200)가 포함되는 것이다.
시편 인장부(200)는 시편 고정부(100)에 일단부가 고정된 시편의 타단부를 파지하는 그리퍼(gripper)(210) 및 상기 그립퍼(210)에 연결되어, 그리퍼(210)를 통해 고정된 시편(S)에 인장력을 가해주는 인장력 발생부(220)를 포함한다.
여기서, 인장력 발생부(220)는 통상의 구성으로서, 별도의 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리퍼(210)의 경우, 눕힌 자세의 시편(S) 끝단을 효과적으로 파지하기 위하여, 가로 방향으로 시편(S) 두께에 대응하는 고정홈을 구비한다.
그리고 별도로 도시하진 않았으나, 이러한 고정홈 상에는 시편(S)을 파지한 상태로 고정력을 가해주기 위한 체결부재가 더 구비될 수 있다.
이 같이, 시편(S)에 대한 쿠션 조절이 되는 하부 몸체(120)와, 이의 상부에서 시편(S)을 고정해주는 상부 몸체(110)로 이루어진 시편 고정부(100)와, 고정된 시편(S)에 인장력을 가해주는 시편 인장부(200)를 통해 시편에 대한 표면마찰계수가 정확히 측정될 수 있다.
특히, 박판의 경우 프레스 성형 시 가압력, 즉 쿠션 별로 달라질 수 있는 다양한 조건에서의 표면마찰계수를 미리 시편을 통해 효과적으로 테스트할 수 있는 장점이 있다.
제 2 실시예
도 2를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 표면마찰 시험 장치에 관하여 설명하기로 한다.
여기서, 본 발명의 제2실시예는 전술된 제1실시예에서 설명한 바 있는 시편 고정부 및 시편 인장부의 구성을 모두 포함하는 동시에, 시편 인장부를 조작하는 데 있어서의 사용자 편의성을 제공해 줄 수 있는 부가 구성을 더 포함한다.
따라서, 도 1을 통해 전술된 주요 구성에 대한 불필요한 중복 설명은 생략하기로 하며, 여기서는 제2실시예에 추가된 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 2를 참조하면, 시편 고정부, 특히, 회전력발생부(115)와, 쿠션조절부(126)의 작동에 관한 지령을 사용자로부터 입력받도록 구비된 시편 고정 조작부(130)가 더 포함되어 있음을 확인할 수 있다.
그리고 이러한 시편 고정 조작부(130)와 전기적으로 연결되어 사용자로부터 입력된 지령에 따라 상부 몸체(110) 및 하부 몸체(120)의 프레스 구동을 제어하는 시편 고정 제어부(140)의 구성을 더 포함한다.
이는 시편(S)에 대한 표면마찰계수 측정 테스트에 있어서, 사용자의 조작 편의성을 향상시켜 줄 수 있는 형태이다.
제 3 실시예
도 3을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 표면마찰 시험 장치에 관하여 설명하기로 한다.
여기서, 본 발명의 제3실시예는 전술된 제1실시예에서 설명한 바 있는 시편 고정부 및 시편 인장부의 구성은 물론, 제2실시예에서의 시편 고정 조작부(130) 및 시편 고정 제어부(140)의 구성을 모두 포함한다.
그리고 이에 더하여 본 제3실시예는 표면마찰 시험을 통해 도출된 결과들을 통합적으로 관리하기 위한 부가 구성들을 더 포함한다.
도 3을 참조하면, 도시된 표면마찰 시험 장치에는 통신서버부(300)와, 데이터베이스 서버부(400)가 추가 구성된 것을 확인할 수 있다.
통신서버부(300)는, 시편 고정부 및 시편 인장부의 연동을 통해 측정된 시편(S)의 표면마찰계수에 관한 데이터를 전달받아 유/무선 통신 인터페이스를 통해 사용자에게 전송하는 장치이다.
그리고 이렇게 통신서버부(300)를 통해 전송된 다양한 데이터들은 데이터베이스 서버부(400)에 설정된 기간 또는 지속적으로 축적되어, 표면마찰 특성에 대한 통합 관리가 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명인 표면마찰 시험 장치에 따르면, 판상의 강재, 특히 박판의 마찰계수를 측정함에 있어 도금층 박리현상을 최소화할 수 있어, 측정 정밀도가 향상되는 효과가 있다.
아울러, 박판의 프레스 성형 시, 가압력별로 달라질 수 있는 다양한 조건에서의 표면마찰계수를 효과적으로 측정해 낼 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명인 표면마찰 시험 장치에 관하여 설명하였다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 그리고 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S: 시편
100: 시편 고정부
110: 상부몸체
120: 하부몸체
200: 시편 인장부
210: 그리퍼
220: 인장력 발생부
300: 통합서버부
400: 데이터베이스 서버부

Claims (9)

  1. 판상의 시편을 눕힌 상태로 상하 가압하여 고정하는 시편 고정부; 및
    상기 시편 고정부에 일단부가 고정된 시편의 타단부를 파지하는 그립퍼(gripper)를 구비하며, 시편에 인장력을 가해주는 시편 인장부;를 포함하는 표면마찰 시험 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시편 고정부는,
    눕힌 상태의 시편을 상하 가압하여 고정하도록, 시편을 사이에 두고 상호 대면하는 방향으로 프레스 구동하는 상부 몸체 및 하부 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면마찰 시험 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 몸체는,
    시편의 상부면을 밀착 가압하도록 승강 구동하는 고정블록; 및
    상기 고정블록의 승강 구동에 필요한 구동력을 제공하는 고정블록 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면마찰 시험 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정블록 구동부는,
    회전력을 출력하는 회전력발생부; 및
    상기 회전력발생부에서 출력된 회전력을 전달받아 상기 고정블록의 승강 구동에 필요한 구동력으로 전달해주는 구동기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면마찰 시험 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고정블록 구동부는,
    상기 구동기어부에 장착되어 설정된 감속비로 회전수를 감속하여 상기 고정블록의 승강 구동에 필요한 출력 및 토크를 조절하는 감속기어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면마찰 시험 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 몸체는,
    바닥면에 안착되어 위치 고정되는 베이스부; 및
    상기 베이스부의 상부에 배치되되, 시편의 하부면을 밀착 지지하는 베드블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면마찰 시험 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 몸체는,
    상기 베이스부로부터 돌설되어 상기 베드블록을 하부에서 지지하되, 유공압 공급 조절에 따라 상기 베드블록의 쿠션(cushion)을 선택적으로 조절할 수 있는 쿠션조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면마찰 시험 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 시편 고정부는,
    사용자로부터 선택된 지령을 입력받도록 구비된 시편 고정 조작부; 및
    상기 시편 고정 조작부와 전기적으로 연결되어 입력된 지령으로 상기 상부 몸체 및 상기 하부 몸체의 프레스 구동을 제어하는 시편 고정 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면마찰 시험 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 시편 고정부 및 상기 시편 인장부의 연동을 통해 측정된 시편의 표면마찰계수에 관한 데이터를 전달받아 유/무선 통신 인터페이스를 통해 사용자에게 전송하는 통신서버부; 및
    측정된 시편의 표면마찰계수에 관한 데이터를 기록 보관하는 데이터베이스 서버부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성도 테스트 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108072576A (zh) * 2017-11-29 2018-05-25 重庆北金人防工程设备有限公司 一种人防门测试装置及其制造方法
CN110595929A (zh) * 2019-09-18 2019-12-20 一汽轿车股份有限公司 一种乘用车开关表面印刷品耐磨性试验装置

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