압축강도 측정용 프레스

압축강도 측정용 프레스{Compression examination press for static load)}

본 발명은 압축강도 측정용 프레스에 관한 것으로, 특히 상부금형이 동시에 회전하는 다수개의 스핀들축에 나선 결합으로 수평을 유지하며 이동하여 대상물의 압축강도 측정을 위한 가압시 가압력이 편중되지 않도록 함으로써 정확한 측정값을 얻을 수 있는 압축강도 측정용 프레스에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 압축시험장치는 압축하중에 대한 저항력 및 그것에 의한 변형과의 관계나 강도 등을 조사하는 시험장치로서, 상기 압축시험장치는 기둥, 차축, 받침대 등의 재료인 강철, 목재, 고무 등의 압축력을 측정하는데 주로 사용되고 있다.

이러한 압축시험장치는 먼저 상기 재료가 원기둥이나 정육면체 형태로 시료를 제작하고, 상기 시료를 상기 압축시험 장치에 설치한다.

그리고, 상기 시료에 압축 하중을 가한 후, 비례한도나 탄성한도 등을 측정한다.

한편, 실제로 시료는 온도, 습도, 압력 등 적어도 2개 이상의 외부조건에 의해 영향을 받게 된다.

이렇게, 상기 압축시험장치 시료를 하부금형에 올려놓고 상부금형을 하부로 이동시켜 시료를 가압하게 되는데, 대부분 압축시험장치는 하나 또는 두 개의 유압축을 이용하여 상부금형은 이송시키는데 유압축이 하나 또는 두 개로 구성되어 장시간 시험을 진행할 경우 유압축의 편심되어 상부금형이 일측으로 기울어지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 압축시험장치의 유압축이 편심되어 상부금형이 기울어지게 되면 시료에 압축하중을 고르게 작동시키지 못하게 되어 시료 또는 상부금형이 파손되거나 정확한 측정값을 산출하지 못하는 문제점이 있었다.

이로 인하여, 상,하부금형이 상하로 이동할 때 수평을 유지한 상태로 이동가능하여 시료의 단면적에 압축하중을 고르게 분포 작용시켜 파손 및 구조물의 변형을 방지하며 정확한 데이터 값을 산출할 수 있도록 하는 압축시험장치가 절실히 요구되는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 다수개로 설치되는 상,하스핀들축의 동시에 회전함으로써 상,하부금형이 수평이 유지된 상태로 이동할 수 있도록 하는 압축강도 측정용 프레스를 제공하는데 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 상,하부금형이 스핀들축의 회전으로 나선 체결되어 상하이동함으로써 대상물을 압축시 가압력이 전체의 단면적에 고르게 작용하여 정확한 측정값을 산출할 수 있도록 하는 데 있다.

더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 상,하스핀들 축이 서로 공회전 되도록 결합되어 일직선 형태로 설치되어 스핀들축의 휨 현상을 방지할 수 있도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 상부금형이 대상물을 가압하여 압력을 측정하는 로드셀의 상부로 고무 또는 이와 유사한 성질을 가진 탄성부재를 설치하여 로드셀의 파손이 방지되도록 하도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부금형과 하부금형의 사이에 대상물을 위치시켜 상부금형으로 가압하여 대상물의 압축강도를 측정하는 프레스에 있어서, 상,하부고정판의 사이에 결합되는 다수개의 가이드와 간섭되지 않도록 상부스핀들축과 하부스핀들축의 일단이 다수 개로 각각 상,하부고정판을 통과해 회전되게 설치 구성하며, 상기 상부고정판의 상부와 하부고정판의 하부로 통과된 상부스핀들축과 하부스핀들축이 각각 상부구동부와 하부구동부의 회전 구동을 전달받아 동시로 회전되도록 구성하고, 하부면에 상부금형이 결합된 가압판이 상부스핀들축과 나선 체결된 상태에서 상부스핀들축의 회전으로 가이드를 따라 상,하 이동하도록 구성하며, 상기 하부금형은 하부스핀들축과 나선 체결된 상태에서 하부스핀들축의 회전으로 대상물의 크기에 따라 가이드를 따라 상,하 이동하도록 구성하고, 상기 상부금형과 가압판의 사이에 하부금형에 올려진 대상물을 상부금형이 가압할 때 압축하중을 측정하는 로드셀을 설치 구성하여, 상기 상부구동부의 회전 구동으로 다수 개로 형성된 상부스핀들축이 동시에 회전하여 상부금형의 상,하 이동시 수평 상태를 유지시켜 정확한 압축하중이 대상물에 전달되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 압축강도 측정용 프레스를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 다수개로 설치되는 상,하스핀들축의 동시에 회전함으로써 상,하부금형이 수평이 유지된 상태로 이동할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 상,하부금형이 스핀들축의 회전으로 나선 체결되어 상하이동함으로써 대상물을 압축시 가압력이 전체의 단면적에 고르게 작용하여 정확한 측정값을 산출할 수 있도록 하는 효과가 있다.

더불어, 상,하스핀들 축이 서로 공회전 되도록 결합되어 일직선 형태로 설치되어 스핀들축의 휨 현상을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

아울러, 상부금형이 대상물을 가압하여 압력을 측정하는 로드셀의 상부면이 닿는 가압판에 탄성부재를 설치하여 로드셀의 파손이 방지되도록 하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압축강도 측정용 프레스를 나타낸 정면측 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 압축강도 측정용 프레스를 나타낸 측면측 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 압축강도 측정용 프레스를 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 압축강도 측정용 프레스를 나타낸 저면도,
도 5는 가압판에 결합된 상부금형이 가압 후 원위치 되는 작동도이다.

이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 압축강도 측정용 프레스는 상부금형(10)과 하부금형(20)의 사이에 대상물을 위치시켜 상부금형(10)으로 가압하여 대상물의 압축강도를 측정하는 프레스에 관한 것으로, 상,하부고정판(30)(40)를 가이드(50)로 연결하고, 상부스핀들축(60)과 하부스핀들축(70)이 다수 개로 각각 상,하부고정판(30)(40)을 통과해 회전되게 설치하며, 상부금형(10)과 하부금형(20)이 각각 상,하부구동부(80)(90)의 회전력을 전달받아 회전하는 상,하부스핀들축(60)(70)을 따라 상부금형(10)이 수평상태로 상하 이동하면서 하부금형(20)에 올려진 대상물을 가압하여 압축력을 로드셀(12)로 측정하는 프레스(100)를 구성한다.

먼저, 상기 상,하부고정판(30)(40)의 사이에 결합되는 다수개의 가이드(50)를 설치한다.

이때, 상기 가이드(50)는 본 발명에서 4개로 구성하여 상,하부고정판(30)(40)의 모서리측에 결합한다.

그리고, 상기 가이드(50)에 간섭되지 않도록 상부스핀들축(60)과 하부스핀들축(70)의 일단이 다수 개로 각각 상,하부고정판(30)(40)을 통과해 회전되게 설치 구성한다.

이때, 상기 가이드(50)는 본 발명에서 4개로 구성하여 상,하부고정판(30)(40)의 모서리 부분에 결합한다.

여기서, 상기 상,하부스핀들축(60)(70)은 일 예로 외주면에 사각 나선이 형성된 것을 예로 구성할 수 있으며, 상,하부고정판(30)(40)과는 공회전 되도록 도면면 번호가 표기되지 않은 볼부싱이 상,하부고정판(30)(40)에 삽입되어 상,하부스핀들축(60)(70)이 볼부싱을 통과되도록 결합되는 것이다.

이때, 상기 상,하부스핀들축(60)(70)은 각각 본 발명에서 4개로 구성하여 가이드(50)가 설치된 상,하부고정판(30)(40)의 내측 모서리 부분에 결합 설치한다.

더불어, 상기 상부스핀들축(60)과 하부스핀들축(70)은 수직선상에 일직선으로 배치된다.

이러한, 상기 상부스핀들축(60)의 하부 끝단에 형성되는 회전단(61)이 하부스핀들축(70)의 상부 끝단에 형성되는 회전홈(71) 내부로 삽입되어 상부스핀들축(60)과 하부스핀들축(70)이 서로 지지되어 회전하여 편심되지 않도록 구성하는 것이다.

즉, 상기 상,하부스핀들축(60)(70)은 각각 상부금형(10)과 하부금형(20)이 결합되어 지지하는 기능을 수행하는 것으로 상,하부금형(10)(20)의 자중에 의해 상,하부스핀들축(60)(70)이 휨 변형되는 것을 방지하도록 구성한 것이다.

아울러, 상기 상부고정판(30)의 상부와 하부고정판(40)의 하부로 통과된 상부스핀들축(60)과 하부스핀들축(70)이 각각 상부구동부(80)와 하부구동부(90)의 회전 구동을 전달받아 동시로 회전되도록 구성한다.

이때, 상기 상부스핀들축(60)의 상부 끝단과 하부스핀들축(70)의 하부 끝단에는 각각 상,하부풀리(62)(72)가 결합된다.

그리고, 상기 상,하부구동부(80)(90)의 상부모터(63)와 하부모터(73)의 구동력을 전달받기위해 상,하부풀리(62)(72)와 상,하부벨트(64)(74)로 각각 연결된다.

이러한, 상기 상,하부구동부(80)(90)의 상,하부모터(63)(73)가 각각 회전할 때 구동력이 상,하부벨트(64)(74), 상,하부풀리(62)(72)로 전달되어 다수개로 형성되는 상부스핀들축(60)이나 하부스핀들축(70)들이 동시에 회전한다.

더불어, 상기 상,하부모터(63)(73)는 상,하금형(10)(20)을 상하부로 이동시키기 위하여 회전방향을 전환할 수 있는 정역모터로 구성함이 바람직 하며, 상,하부벨트(64)(74)의 텐션을 유지시키기 위하여 상,하모터(63)(73)과 상,하풀리(62)(72)의 사이와 상,하풀리(62)(72)의 각각 사이에는 상,하부벨트(64)(74)의 외면에 접촉하는 아이들풀리(62a)(72a)를 다수개로 구성할 수 있다.

이로써, 상기 다수개의 상,하부스핀들축(60)(70)이 동시 회전으로 인하여 상부금형(10)나 하부금형(20)이 상,하이동시 수평이동이 가능하도록 구성하는 것이다.

이때, 상기 상,하부풀리(62)(72)는 외주면에 기어가 형성된 타이밍풀리로 구성한다.

그리고, 상기 상,하부벨트(64)(74)는 내면에 기어가 형성된 타이밍벨트로 구성한다.

즉, 상기 상,하모터(63)(73)가 회전시 상,하부풀리(62)(72)와 상,하부벨트(64)(74)사이에 미끄럼이 발생되지 않도록 하여 상부스핀들축(60)이나 하부스핀들축(70)이 회전시 회전수를 일정하게 유지하도록 구성하는 것이다.

한편, 하부면에 상부금형(10)이 결합된 가압판(11)이 상부스핀들축(60)과 나선 체결된 상태에서 상부스핀들축(60)의 회전으로 가이드(50)를 따라 상,하 이동하도록 구성한다.

더불어, 상기 하부금형(20)은 하부스핀들축(70)과 나선 체결된 상태에서 하부스핀들축(70)의 회전으로 대상물의 크기에 따라 가이드(50)를 따라 상,하 이동하도록 구성한다.

이러한, 상기 상부금형(10)과 가압판(11)의 사이에 하부금형(20)에 올려진 대상물을 상부금형(10)이 가압할 때 압축하중을 측정하는 로드셀(12)을 설치 구성한다.

이때, 상기 로드셀(12)은 감지 압력을 표시기기(도면상 미도시)로 신호로 전달하기 위해 표시기기와 통신이 가능하도록 연결된다.

그리고, 상기 상부금형(10)의 각 모서리 부분에 절단홈(13)을 형성 후 로드셀(12)을 삽입시켜 가압판(11)의 하부에 고정한다.

또한, 상기 로드셀(12)의 상부면이 닿는 가압판(11)의 하부면에 삽입홈(11a)을 형성한 후 탄성부재(14)를 삽입한다.

이때, 상기 탄성부재(14)는 합성수지재로써 고무재질로 구성할 수도 있다.

이로써, 상기 로드셀(12)이 가압판(11)과 직접 접촉으로 인한 파손을 방지하도록 구성한다.

한편, 상기 상부금형(10)과 가압판(11)은 가이드볼트(15)로 미세하게 이격되며 상부금형(10)의 상부면이 로드셀(12)에 접촉되도록 연결한다.

그리고, 상기 가이드볼트(15)는 가압판(11)을 관통하여 상부금형(10)에 체결 고정되는 것으로, 상부금형(10)이 상부로 이동시 가이드볼트(15)가 함께 상부로 이동하는 것이다.

즉, 상기 상부금형(10)이 대상물을 가압할 때 상부로 미세하게 밀린 후 원위치로 복귀하도록 스프링볼트(16)로 연결하여 구성한다.

여기서 상기 스프링볼트(16)를 조이거나 풀어서 상부금형(10)과 가압판(11)의 이격 간격을 조절한다.

그리고, 상기 상부금형(10)이 대상물을 가압시 상부로 밀린 후 가압이 해제되면 상부금형(10)의 자중에 의해 가압판(11)과 이격되며 스프링볼트(16)의 스프링(16a) 탄성력에 의해 일정하게 간격을 유지하도록 구성하는 것이다.

이때, 상기 스프링볼트(16)는 가압판(11)을 통과하여 상부금형(10)에 결합되는 볼트(16b)와 가압판(11)의 사이에 결합되는 스프링(16a)에 의해 볼트(16b)를 지지한다.

이러한, 상기 가압판(11)과 하부금형(20)은 각각 상부스핀들축(60)과 하부스핀들축(70)에 나선결합되기 위해 상,하부스핀들(65)(75)이 결합되어 구성한다.

즉, 본 발명은 상기 상부구동부(80)의 회전 구동으로 다수 개로 형성된 상부스핀들축(60)이 동시에 회전하여 상부금형(10)의 상,하 이동시 수평 상태를 유지시켜 정확한 압축하중이 대상물에 전달되도록 구성하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 프레스(100)를 이용하여 대상물의 압축강도를 측정하기 위해서는 대상물의 높이를 고려하여 상부금형(10)의 상하 이동범위에 포함되도록 하부금형(20)의 위치를 조절한다.

이때, 상기 하부금형(20)의 위치를 조정하기 위해서는 하부구동부(90)의 하부모터(73)를 작동시키면 하부벨트(74)가 회전하는 동시에 하부풀리(72)가 모두 회전된다.

이렇게, 상기 하부풀리(72)의 회전으로 하부스핀들축(70)도 동시에 회전하면서 하부금형(20)에 결합되어 하부스핀들축(70)과 결합된 하부스핀들(75)의 나선 체결에 의해 4개의 하부스핀들축(70)에 결합된 하부금형(20)이 회전하지 못하고 하부스핀들축(70)의 회전방향에 따라 상,하방향으로 이동하여 위치를 조절하게 되는 것이다.

그리고, 상기 하부금형(20)에 올려진 대상물을 가압하기 위하여 상부금형(10)을 이동시킨다.

이때, 상기 상부금형(10)은 가압판(11)의 하부에 결합된 것으로, 상기 가압판(11)이 상부스핀들축(60)의 회전에 따라 나선 체결로 상,하이동하게 되는데 이동하는 작동을 살펴보면 다음과 같다.

이러한, 상기 상부금형(10)이 대상물을 가압하도록 가압판(11)의 위치를 조정하기 위해서는 상부구동부(80)의 상부모터(63)를 작동시키면 상부벨트(64)가 회전하는 동시에 상부풀리(62)가 모두 회전된다.

이렇게, 상기 상부풀리(62)의 회전으로 상부스핀들축(60)도 동시에 회전하면서 상부금형(10)에 결합되어 상부스핀들축(60)과 결합된 상부스핀들(65)의 나선 체결에 의해 4개의 상부스핀들축(60)에 결합된 상부금형(10)이 회전하지 못하고 상부스핀들축(60)의 회전방향에 따라 상,하방향으로 이동한다.

즉, 상기 가압판(11)과 하부금형(20)은 4개의 상하,스핀들축(60)(70)에 체결되어 일측으로 편심되는 것을 예방할 수 있으며, 상,하부풀리(62)(72)가 상,하부벨트(64)(74)와 타이밍풀리 - 타이밍벨트 방식으로 연결되어 벨트가 풀리에서 미끄러짐 현상이 발생되지 않아 상,하모터(63)(73)와의 거리에 상관 없이 모터와 동일 회전수로 회전하게 되어 가압판(11)과 하부금형(20)의 네 모퉁이 부분의 이동거리가 동일해 지는 것이다.

이때, 상기 가압판(11)을 하부로 이동하도록 상부구동부(80)를 작동하게 되면 상부금형(10)이 하부로 이동하면서 대상물의 상부면에 접촉하면서 대상물을 가압하게 된다.

이렇게, 상기 상부금형(10)이 대상물을 가압하는 순간 상부금형(10)이 가이드볼트(15)로 가압판(11)에 연결되어 미끄러져 상부로 이동하면서 로드셀(12)을 가압한다.

즉, 상기 상부금형(10)의 대상물 가압시 로드셀(12)에 상부금형(10)으로 부터 압축 하중이 전달되는 순간부터 지속적인 가압으로 대상물이 압축 한계를 극복하지 못하고 파괴되는 순간까지 압축 하중의 기록값은 로드셀(12)에 감지되어 별도의 표시기기로 하중값 및 비례한도나 탄성한도 등을 표시하게 된다.

이때, 상기 로드셀(12)은 상부금형(10)이 가압판(11) 쪽으로 밀려져 가압되는 압축 하중 값을 측정하는데 가압판(11)의 삽입홈(11a)에 삽입된 탄성부재(14)에 접촉되어 파손이 방지되는 것이다.

그리고, 상기 대상물의 압축 하중 측정이 완료되면 상부구동부(80)의 상부모터(63)를 반대로 회전시키면 상부스핀들축(60)이 반대로 회전되어 가압판(11)이 상부로 이동하게 된다.

이때, 상기 로드셀(12)을 가압하던 상부금형(10)은 자중에 의해 하부로 낙하되면서 스프링볼트(16)의 스프링(16a)이 볼트(16b)를 탄성력으로 지지하고 있어 상부금형(10)이 최초위치로 낙하되어 원위치된다.

아울러, 상기 상부금형(10)의 대상물 가압시나 가압이 완료되어 하부로 이동시 가이드볼트(15)에 의해 일측으로 편심되지 않고 수직 방향으로 이동가능한 것이다.

즉, 상기 상,하부금형(10)(20)이 상,하부스핀들축(60)(70)에 결합되어 축회전을 전달받아 직선왕복운동으로 이동함에 따라 일측으로 편심되지 않고 압축 하중을 대상물에 고르게 전달할 수 있어 정확한 측정값을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 상기 상부금형(10)과 가압판(11)의 설치 이격 간격 및 수평을 가이드볼트(15)나 스프링볼트(16)를 이용하여 조절할 수 있어 가이드(50)의 교체나 정비 , 상,하부스핀들축(60)(70)의 교체나 정비를 통하지 않고 간단하게 조절가능한 것이이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10 : 상부금형 20 : 하부금형
11 : 가압판 11a : 삽입홈
12 : 로드셀
13 : 절단홈 14 : 탄성부재
15 : 가이드볼트 16 : 스프링볼트
16a : 스프링 16b : 볼트
30 : 상부고정판 40 : 하부고정판
50 : 가이드 60 : 상부스핀들축
61 : 회전단 62 : 상부풀리
62a : 아이들풀리 63 : 상부모터
64 : 상부벨트 65 : 상부스핀들
70 : 하부스핀들축 71 : 회전홈
72 : 하부풀리 72a : 아이들풀리
73 : 하부모터 74 : 하부벨트
75 : 하부스핀들 80 : 상부구동부
90 : 하부구동부 100 : 프레스