KR20160106928A - 충격시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 충격시험소재에 대하여 자유낙하에 의한 충격을 시험하기 위한 것으로서, 바닥면에 대하여 수직한 방향으로 설치되는 프레임부, 충격시험소재의 일측 외주면을 클램핑 및 언클램핑하여, 충격시험소재를 들어 올리거나 자유낙하 시키는 클램프부; 일측은 프레임부와 결합하고 타측은 클램프부와 결합하여 클램프부를 지지하고, 충격시험소재가 바닥면에 대하여 각도가 변경되도록 클램프부를 회전시켜 충격시험소재의 각도를 조절하는 각도조절부; 및 낙하하는 충격시험소재의 낙하거동과 낙하된 충격시험소재의 충격량을 측정하여 충격시험소재의 강도를 측정하기 위한 강도측정부를 포함하는 충격시험장치를 제공한다.
따라서 기존의 연결프레임이나 연결끈을 이용하였던 종래와 비교하여, 장치 구조가 간단하고, 설치면적을 줄일 수 있으며, 충격시험소재의 낙하각도 조절을 용이하게 할 수 있음은 물론, 낙하각도의 신뢰성을 향상시키고 체계적인 작업으로 인하여 충격시험소재의 정량적인 낙하자세 설정이 가능하다.

Description

충격시험장치 {Impact testing apparatus}

본 발명은 충격시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압력용기 또는 담수화장치에 적용되는 충격시험소재를 자유 낙하시켜 강도를 테스트하는 충격시험장치에 관한 것이다.

일반적으로, 구조물 또는 기계의 부재들은 사용 중 정적, 동적 하중을 받게 되며, 이중 동적하중에 대한 재료의 저항력을 평가하는 요소로서 재료의 취성이나 인성이 중요한 판단 요소가 된다. 이에, 이러한 재료의 특성을 이해하기 위하여 충격시험을 실시하는데, 상기한 충격시험의 기본 원리는 충격시험소재에 충격을 가하고 상기 충격시험소재가 파손되는 과정에 소모되는 에너지를 측정하여 재료의 충격저항을 측정하는 것이다.

한편, 담수화장치는 염분을 포함하고 있는 해수에서 염분을 제거하여 담수를 얻는 장치로서, 중공관 또는 봉 형태의 구조물을 많이 이용하고 있으며, 상기 구조물은 담수화장치로 설치하기 전 실제 현장에서 일어날 수 있는 모든 낙하 상황을 가정하여 낙하충격시험을 거치도록 한다. 이때 낙하 시 입사각에 따라 제품이 받는 충격에너지의 양에 상당한 차이가 있는 만큼, 상기 중공관 구조물의 다양한 낙하각도에 따른 낙하충격시험을 실시할 필요가 있다.

그런데, 종래의 충격시험장치는, 충격시험소재를 연결 끈 등을 이용하여 연결한 뒤 리프팅하는 구조로 되어 있거나, 플레이트를 통하여 충격시험소재를 지지한 후 이를 낙하시키는 구조로 되어 있어 장치 전체 구조가 복잡하고 설치면적을 많이 차지하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 충격시험장치는, 충격시험소재를 설정된 각도로 위치시키는 것에 대하여 정확도가 떨어지고 및 체계적이지가 않아 시험의 신뢰성 및 체계성이 낮고, 또한 상기 충격시험소재의 정량적인 낙하자세 설정이 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0122250호

본 발명은, 구조가 간단하고 설치면적을 줄일 수 있음은 물론, 충격시험소재의 낙하각도를 신뢰성 있고 체계적으로 조절하여 충격시험소재의 정량적인 낙하자세 설정이 가능한 충격시험장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 충격시험소재에 대하여 자유낙하에 의한 충격을 시험하기 위한 것으로서, 바닥면에 대하여 수직한 방향으로 설치되는 프레임부; 상기 충격시험소재의 일측 외주면을 클램핑 및 언클램핑하여, 상기 충격시험소재를 들어 올리거나 자유낙하 시키는 클램프부; 일측은 상기 프레임부와 결합하고 타측은 상기 클램프부와 결합하여 상기 클램프부를 지지하고, 상기 충격시험소재가 상기 바닥면에 대하여 각도가 변경되도록 상기 클램프부를 회전시켜 상기 충격시험소재의 각도를 조절하는 각도조절부; 및 낙하하는 상기 충격시험소재의 낙하거동과 낙하된 상기 충격시험소재의 충격량을 측정하여 상기 충격시험소재의 강도를 측정하기 위한 강도측정부를 포함하는 충격시험장치를 제공한다.

본 발명에 따른 충격시험장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 클램프부를 이용하여 충격시험소재를 용이하게 파지한 후 리프팅할 수 있어 기존의 연결프레임이나 연결끈을 이용하였던 종래와 비교하여, 장치 구조가 간단하고, 설치면적을 줄일 수 있다.

둘째, 각도조절부를 통하여 충격시험소재의 낙하각도 조절을 용이하게 할 수 있음은 물론, 낙하각도의 신뢰성을 향상시키고 체계적인 작업으로 인하여 충격시험소재의 정량적인 낙하자세 설정이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충격시험장치의 전방을 나타내는 전방사시도이다.
도 2는 도 1의 충격시험장치의 후방을 나타내는 배면사시도이다.
도 3은 도 1의 각도조절부에 따른 클램프부의 회전을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 각도조절부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 각도조절부와 클램프부의 결합 및 이에 따른 작동을 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충격시험장치(500)는, 충격시험소재(1;도 2참조)를 자유낙하에 의한 충격을 시험하기 위한 것으로서, 프레임부(100)와, 클램프부(200)와, 각도조절부(300)와, 높이조절부(400)와, 강도측정부를 포함한다. 여기서, 상기 충격시험소재(1)는 FRP(Fiber Reinforced Plastic)로 형성된 압력용기 또는 담수화 압력용기 또는 중공의 배관 등에 적합하게 이용될 수 있다.

상기 프레임부(100)는, 바닥면에 대하여 수직한 방향으로 설치되어 있으며, 상기 클램프부(200)와, 상기 각도조절부(300)를 지지하고, 상기 높이조절부(400)가 상하방향(수직한 방향)으로 슬라이딩 가능하게 결합하고 있다.

상기 클램프부(200)는, 상기 충격시험소재(1)의 일측 외주면을 클램핑(Clamping)하여 상기 충격시험소재(1)를 들어 올리거나, 클램핑된 상기 충격시험소재(1)를 언클램핑(Un-clamping)하여 자유낙하 시키는 역할을 한다. 상세하게, 상기 클램프부(200)는 한 쌍의 클램핑암(210)으로 이루어져, 상기 클램핑암(210)의 작동에 의하여 상기 충격시험소재(1)를 클램핑 및 언클램핑하며, 상기 클램핑암(210)은 유압 또는 모터 등의 동력원에 의하여 작동된다. 여기서, 상기 클램프부에 대한 상세한 설명은 공지의 클램프의 구성과 유사하므로 생략하기로 한다.

상기한 바와 같이, 상기 충격시험장치(500)는, 상기한 클램프부(200)를 이용하여 충격시험소재(1)를 용이하게 파지할 수 있어, 기존의 연결프레임이나 연결끈을 이용하였던 것과는 달리 장치 구조가 간단하여 경제적일 뿐만 아니라, 설치면적도 줄일 수 있으며, 또한 상기 충격시험소재(1)를 안정적으로 클램핑할 수 있어 안전사고 등을 예방할 수 있다. 여기서, 미설명부호 321은 상기 회전축(320)을 지지하는 지지베어링부를 나타낸다.

상기 각도조절부(300)는, 일측은 상기 프레임부(100)와 결합하고 타측은 상기 클램프부(200)와 결합하여 상기 클램프부(200)를 지지하고, 상기 클램프부(200)를 회전시켜 상기 충격시험소재(1)가 상기 바닥면에 대하여 각도가 변경되도록 상기 충격시험소재(1)의 각도를 조절하는 역할을 한다. 여기서, 상기 클램프부(200)의 회전각도는 상기 클램프부(200)에 클램핑 된 상기 충격시험소재(1)의 각도와 동일하도록, 상기 클램핑 된 충격시험소재(1)의 각도와 후술되는 각도표시수단(340)의 각도표시기(342)의 지점이 동일하도록 맞추어 시험을 수행하며, 도면에서는 상기 각도표시기(342)가 상하방향을 기준으로 아래에 위치하는 경우 초기에 상기 충격시험소재(1)를 수직한 상태로 클램핑한 후 각도를 변경하는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 상기 각도조절부(300)는, 지지부(310)와, 회전축(320)과, 회전수단(330)과, 각도표시수단(340)을 포함한다. 상기 지지부(310)는, 도시된 바와 같이 L자 형상으로 형성되어, 일측이 상기 프레임에 슬라이딩 이동 가능하게 결합하고, 타측 상면으로 상기 회전수단(330)이 안착되어 결합하여, 상기 회전수단(330)과 각도표시수단(340)을 지지한다.

상기 회전축(320)은 상기 클램프부(200)의 축 방향과 수직한 방향으로 고정 결합되어 있으며, 상기 회전수단(330)과 연결되어 상기 회전수단(330)에 의하여 회전한다. 한편, 상기 회전축(320)은 도시된 바와 같이 상기 클램프부(200)의 클램핑암(210)의 축에 대하여 수직한 방향으로 결합하고 있는 것을 나타내었으나, 이는 클램핑 된 상기 충격시험소재(1)의 각도변경이 용이하도록 하기 위한 바람직한 실시예로 상기한 목적을 달성할 수 있다면 상기 클램프부(200)와 다양한 각도로 결합할 수 있음은 물론이다.

상기 회전수단(330)은, 상기 지지부(310)에 고정되게 결합하고, 상기 회전축(320)과 연결되어 상기 회전축(320)을 회전시키는 역할을 한다. 상세하게, 상기 회전수단(330)은, 상기 회전축(320)의 외주측면에 고정되는 웜과, 상기 웜과 치합되어 회전에 따라 상기 웜을 회전시키는 웜기어를 포함하여, 상기 웜기어의 회전에 따라 이와 연동하여 상기 회전축(320)이 회전되도록 한다.

한편, 상기 회전수단(330)은 상기 웜기어를 회전시키기 위한 수단으로, 상기 웜기어의 웜기어축과 결합하고 사용자의 조작에 따라 상기 웜기어를 회전시키는 조작핸들을 구비하여, 작업자가 수동으로 회전시킬 수 있도록 되어 있다. 하지만, 이는 구조가 간단하고 조작이 용이하며 경제성을 고려한 구성으로, 상기한 수동방식이 아닌 구동모터를 이용하여 자동으로 회전시키는 구성을 적용할 수 있음은 물론이며, 상기 구동모터가 제어부에 의하여 구동 제어되도록 할 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 회전수단(330)은, 상기한 웜과 웜기어를 포함하는 구성을 실시예로 나타내었으나, 이는 일 실시예로 회전력을 전달할 수 있는 구성이라면 모두 적용가능하며, 또한 상기 회전수단(330)은 상기한 바와 같이 회전축(320)과 웜기어의 축이 서로 수직한 방향으로 배치되어 회전축(320)의 서로 직각인 경우를 나타내었으나, 동일한 축선상에 배치할 수 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 상기 각도표시수단(340)은, 눈금표시부(341)와, 각도표시부(342)를 포함한다. 상기 눈금표시부(341)는, 원판형상으로 상기 회전축(320)의 횡 방향으로 배치되고 중앙으로 상기 회전축(320)이 관통 고정되어 상기 회전축(320)과 연동하여 회전하도록 되어 있으며, 외부 일측에는 각도눈금(3412)이 기재되어 있다.

상기 각도표시부(342)는, 상기 지지부(310)에 고정 결합하여 위치 변동 없이 고정되는 지점 상에 위치하고, 상기 눈금표시부(341) 상에 회전한 각도 지점을 가리키도록 되어 있다. 상세하게, 상기 각도표시부(342)는 도시된 바와 같이 상기 눈금표시부(341)의 0점이 되는 지점에 위치하여, 상기 클램프부(200)의 회전축(320)의 회전에 따라 상기 눈금표시부(341)가 회전하면 이에 상기 눈금표시부(341)에 회전한 각도를 표시하도록 되어 있다.

한편, 상기 각도표시부(342)는, 도시된 바와 같은 눈금표시부(341)와 각도표시부(342) 외, 천공된 눈금플레이트와 레이저발사부를 포함하여, 레이저를 조사하여 레이저가 눈금플레이트의 천공된 부분을 통과하는 경우 이를 감지하여 각도를 판별하는 장치 등 다양한 구성을 적용할 수 있음은 물론이다.

도 5는 상기 각도조절부(300)에 따른 클램프부(200)의 회동을 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면 작업자가 조작핸들(310)을 회전시킴에 따라 상기 클램프부(200)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하며, 상기 각도표시수단(340)에 의하여 상기 클램프부(200)의 회전각도를 확인할 수 있다. 아울러, 상기 충격시험장치(500)는 상기 높이조절부(400)에 의하여 상기 충격시험소재(1)의 각도변화에 대응하여 상기 클램프부(200)와 각도조절부(300)의 높이를 조절할 수 있도록 되어 있다.

상기한 바와 같이, 상기 충격시험장치(500)는, 상기 각도조절부(300)를 통하여 충격시험소재(1)의 낙하각도 조절을 용이하게 할 수 있고, 회전된 충격시험소재(1)의 회전각도를 작업자가 용이하게 육안으로 식별할 수 있음은 물론, 낙하각도의 신뢰성을 향상시키고 체계적인 테스트 작업을 실시할 수 있어 충격시험소재(1)의 정량적인 낙하자세 설정이 가능하다.

상기 높이조절부(400)는, 상기 각도조절부(300)와 결합하고 상기 프레임부(100)와 슬라이딩 가능하게 결합하여, 상기 프레임부(100)의 수직한 길이 방향을 따라 슬라이딩 이동하면서 상기 각도조절부(300)와 상기 클램프부(200)의 높이를 조절한다.

상세하게, 상기 높이조절부(400)는, 상기 각도조절부(300)가 결합되고 상기 프레임부(100)에 길이방향을 따라 수직하게 결합하는 LM가이드 또는 마그네틱 리프트를 적용할 수 있다. 이때, 상기 높이조절부(400)는 제어부 또는 디스플레이부와 연결되어 높이를 확인할 수 있거나, 제어부와 연결되어 자동 설정이 가능하다. 상기 LM가이드와 마그네틱 리프트에 대한 상세한 설명은 공지의 구성으로 생략하기로 하며, 나아가 상기 높이 조절부는 상기한 바와 같이 LM가이드와, 마그네틱 리프트 외 상기 프레임과 상기 각도조절부(300)에 결합하여 상기 프레임을 따라 슬라이딩 이동할 수 있는 구성이라면 다양한 구성이 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 강도측정부는, 낙하하는 상기 충격시험소재(1)의 낙하거동과 낙하된 상기 충격시험소재(1)의 충격량을 측정하여 상기 충격시험소재(1)의 강도를 측정하는 역할을 하며, 도시하지 않았지만 카메라부와, 충격량센서와, 측정부를 포함한다. 상기 카메라부는 낙하하는 상기 충격시험소재(1)의 낙하거동을 촬영한다. 상기 충격량센서는, 상기 충격시험소재(1) 또는 상기 충격시험소재(1)가 충돌하는 바닥면상에 설치하여 상기 충격시험소재(1)의 충격량을 측정하는 역할을 한다. 상기 측정부는, 상기 각도조절부(300)로부터 상기 충격시험소재(1)의 낙하각도 정보와, 상기 카메라부와 상기 충격량센서로부터 수신된 데이터를 통하여 상기 충격시험소재(1)의 강도를 측정하는 역할을 한다. 여기서, 상기한 강도측정부는, 낙하하는 상기 충격시험소재(1)의 강도를 측정하기 위한 장치로서, 상기한 장치 외 다양한 강도측정 장치 및 수단이 적용될 수 있으며, 이는 공지의 구성으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 충격시험장치(500)는 압력용기, 담수화장치, 배관 등에 이용되는 중공관 또는 봉형상의 충격시험소재(1)를 적용하는 것을 나타내었으나, 이 외 다양한 장치의 구조물 등에 대한 충격시험을 위하여 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 프레임부 200... 클램프부
300... 각도조절부 310... 지지부
320... 회전축 330... 회전수단
340... 각도표시수단 341... 눈금표시부
342... 각도표시부 400... 높이조절부
500... 충격시험장치

Claims (7)

1. 충격시험소재의 자유낙하에 의한 충격을 시험하기 위한 충격시험장치에 있어서,
   바닥면에 대하여 수직한 방향으로 설치되는 프레임부;
   상기 충격시험소재의 일측 외주면을 클램핑 및 언클램핑하여, 상기 충격시험소재를 들어 올리거나 자유낙하 시키는 클램프부;
   일측은 상기 프레임부와 결합하고 타측은 상기 클램프부와 결합하여 상기 클램프부를 지지하고, 상기 충격시험소재가 상기 바닥면에 대하여 각도가 변경되도록 상기 클램프부를 회전시켜 상기 충격시험소재의 각도를 조절하는 각도조절부; 및
   낙하하는 상기 충격시험소재의 낙하거동과 낙하된 상기 충격시험소재의 충격량을 측정하여 상기 충격시험소재의 강도를 측정하기 위한 강도측정부를 포함하는 충격시험장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 각도조절부와 결합하고 상기 프레임부와 슬라이딩 가능하게 결합하여, 상기 각도조절부와 상기 클램프부의 높이를 조절하는 높이조절부를 더 포함하는 충격시험장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 높이조절부는,
   상기 각도조절부가 결합되고 상기 프레임부에 슬라이딩 가능하게 결합하는 LM가이드 또는 마그네틱 리프트인 충격시험장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 각도조절부는,
   상기 프레임과 슬라이딩 가능하게 결합하는 지지부와,
   상기 클램프부의 축 방향과 수직한 방향으로 고정 결합된 회전축과,
   상기 지지부에 결합하고, 상기 회전축과 연결되어 상기 회전축을 회전시키는 회전수단과,
   상기 회전축의 횡 방향으로 고정되어 상기 회전축과 연동하여 회전하고 외부에 각도눈금이 기재된 눈금표시부와, 상기 지지부에 고정 결합하여 위치 변동이 없고 상기 눈금표시부 상에 회전한 각도 지점을 가리키는 각도표시부를 포함하는 각도표시수단을 함하는 충격시험장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 회전수단은,
   상기 회전축의 외주측면에 고정되는 웜과,
   상기 웜과 치합되어 회전에 따라 상기 웜을 회전시켜 상기 웜의 회전과 연동하여 상기 회전축을 회전시키는 웜기어를 포함하는 충격시험장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 회전수단은,
   상기 웜기어의 웜기어축과 결합하고 사용자의 조작에 따라 상기 웜기어를 회전시키는 조작핸들을 더 포함하는 충격시험장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 강도측정부는,
   낙하하는 상기 충격시험소재의 낙하거동을 촬영하는 카메라부와,
   상기 충격시험소재의 충격량을 측정하는 충격량센서와,
   상기 각도조절부로부터 상기 충격시험소재의 낙하각도 정보와, 상기 카메라부와 상기 충격량센서로부터 수신된 데이터를 통하여 상기 충격시험소재의 강도를 측정하는 측정부를 포함하는 충격시험장치.

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