KR20200036268A - 시편공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시편공급장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 시편공급장치는 시편의 표면을 측정하는 측정유닛의 하부에 배치되어 상기 측정유닛과 대면하는 측정홀을 구비하는 측정대;와, 상기 측정대에 연결되고, 상기 시편을 지지하는 지지유닛; 및 상기 지지유닛에 연결되고, 상기 지지유닛을 상기 측정대에서 이동시켜 상기 측정대로 상기 시편을 공급하는 이동유닛;을 포함하고, 표면 측정이 완료된 상기 시편은 상기 지지유닛에서 자중에 의해 낙하하여 상기 지지유닛으로부터 분리되게 제공될 수 있다.

Description

시편공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING TEST SPECIMEN}
본 발명은 시편공급장치에 관한 것이다.
소재의 경도 측정 결과는 소재의 품질을 가늠하는 항목에 포함된다. 소재의 경도 측정 작업은 일정한 크기로 절단 가공한 소재를 이용하거나 소재의 절단면을 측정함으로써 수행될 수 있다.
표면 경도 측정 작업 이전에, 몰딩 작업을 통해 소재를 안정적으로 지지할 수 있다. 그리고 경도 측정장치를 이용하여 몰딩된 소재의 표면 경도를 측정할 수 있다.
위와 같은 과정에서 몰딩된 소재들끼리의 높이 편차가 발생하거나, 소재 센터링의 오류가 발생한 상태에서 측정된 값은 측정결과의 신뢰성, 정확도 및 정밀도를 떨어뜨리는 원인이 된다.
뿐만 아니라, 물리적으로는 소재와 측정장치의 충돌이 발생하는 원인이 되어 측정장치의 파손에 이르기까지 한다.
따라서 위와 같은 문제의 발생을 사전에 차단하기 위해 매 측정시마다 소재의 측정 높이를 일정하게 유지하고, 센터링 위치를 맞추는 작업이 선행되며, 이 작업은 작업자의 수작업으로 진행된다.
그런데 이러한 수작업은 공정 반복으로 인한 작업자의 피로를 유발할 뿐만 아니라 소모되는 시간이 길고, 측정 작업의 효율 및 정밀도를 떨어뜨리는 원인이 된다.
KR 10-1676837 B1 (2016.11.10)
본 발명은 소재 표면 측정 작업의 효율, 정확도 및 정밀도를 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 측정 작업을 자동화하고, 측정장치의 손상을 방지하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 시편공급장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시편공급장치는 시편의 표면을 측정하는 측정유닛의 하부에 배치되어 상기 측정유닛과 대면하는 측정홀을 구비하는 측정대;와, 상기 측정대에 연결되고, 상기 시편을 지지하는 지지유닛; 및 상기 지지유닛에 연결되고, 상기 지지유닛을 상기 측정대에서 이동시켜 상기 측정대로 상기 시편을 공급하는 이동유닛;을 포함하고, 표면 측정이 완료된 상기 시편은 상기 지지유닛에서 자중에 의해 낙하하여 상기 지지유닛으로부터 분리되게 제공될 수 있다.
또한, 상기 지지유닛은, 상기 시편이 삽입되는 클램핑홀을 다수개 구비하고, 상기 측정대에 연동되는 지지프레임;을 포함하되, 상기 클램핑홀은, 상기 지지프레임을 중력방향으로 관통하는 구멍일 수 있다.
또한, 상기 이동유닛은, 상기 클램핑홀의 적어도 일부 영역을 가리도록 상기 지지프레임의 하부에 배치된 차단프레임; 및 상기 지지프레임에 연결되어 상기 지지프레임을 상기 측정대 방향으로 이동시키는 구동수단;을 포함하고, 상기 구동수단은, 상기 클램핑홀이 순차적으로 상기 측정홀과 대면하도록 상기 지지프레임을 이동시키게 제공될 수 있다.
또한, 상기 측정대는, 상기 지지프레임이 삽입되어 이동하는 유동홀;을 더 포함하고, 상기 지지프레임은, 상기 유동홀에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 측정대의 내부에 마련되고, 상기 측정홀, 상기 클램핑홀의 적어도 일부가 중력방향으로 동일선상에 존재할 시에, 상기 시편을 상기 측정유닛 방향으로 밀어 올리게 제공되는 승강유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정홀의 내경이 상기 클램핑홀의 내경보다 작게 구비될 수 있다.
또한, 상기 승강유닛은, 몸체가 상기 측정대 내부에 고정되고, 피스톤로드가 상기 측정유닛방향으로 신장되게 구비되는 실린더부재;를 포함할 수 있다.
또한, 다수개의 상기 클램핑홀은, 상기 지지프레임의 이송방향으로 나란하게 배치되되, 각각의 중심이 상기 지지프레임의 이송방향으로 동일선상에 존재하도록 상기 지지프레임에 구비될 수 있다.
또한, 상기 차단프레임은, 길이방향으로 연속된 가이드홈;을 구비하고, 상기 구동수단은, 상기 측정대에 구비된 모터부재;와, 상기 모터부재의 회전축에 연결되어 상기 가이드홈을 따라 구비된 회전스크류; 및 상기 회전스크류에 맞물리고, 상기 가이드홈을 통과하여 상기 지지프레임에 연결된 액추에이터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정대는, 상기 액추에이터가 삽입되는 도피홈;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정유닛, 상기 승강유닛 및 상기 모터부재에 연결된 제어유닛;을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 소재 표면 측정 작업의 효율, 정확도 및 정밀도가 향상된다.
또한, 측정장치의 수명이 연장되고, 작업의 신속성 및 편의성이 향상된다.
도 1은 본 발명에 따른 시편공급장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시편공급장치의 일부 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 일부 저면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시편공급장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 시편공급장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시편공급장치의 작동상태도이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
도 1에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편공급장치(100)는 측정 시편(미도시)의 표면을 측정하는 측정유닛(110)의 하부에 배치되어 상기 측정유닛(110)과 대면하는 측정홀(121)을 구비하는 측정대(120), 상기 측정대에 연결되고, 상기 시편(미도시)을 지지하는 지지유닛(130) 및 상기 지지유닛(130)에 연결되어 상기 지지유닛(130)을 상기 측정대(120)에서 이동시켜 상기 측정대(120)로 상기 시편을 공급하는 이동유닛(140)을 포함한다.
또한 일 실시 예에서는 상기 측정대(120)의 내부공간(124)에 마련된 승강유닛(150)을 더 포함할 수 있는데 상기 승강유닛(150)은 지지유닛(130)에 의해 지지되고, 이동유닛(140)에 의해 X축 반대 방향으로 이송되어 온 상기 시편(미도시)을 상기 측정유닛 방향(Z축 방향)으로 밀어올리게 제공될 수 있다.
바람직하게 상기 승강유닛은 몸체(151a)가 측정대에 고정되고, 상기 몸체(151a)에서 신장 또는 수축하게 구비된 피스톤로드(151b)를 포함하는 실린더부재(151)로 구비될 수 있다.
상기 실린더부재(151)의 피스톤로드(151b)의 신장에 의해 측정홀(121) 방향으로 밀어올려진 시편(미도시)의 표면 경도를 측정하는 측정유닛은 경도계, 카메라 등의 영상 측정기 등으로 구비될 수 있다.
측정유닛(110)의 종류에 따라 경도 이외의 다른 표면 특성을 더 측정할 수도 있다.
바람직하게는 장치의 안정성과 사용상의 편의를 위하여 측정대(120)는 베이스프레임(102)에 고정될 수 있고, 이동유닛(140)은 상기 베이스프레임(102)에서 Z축 방향으로 연장된 베이스부재(103)에 의해 지지될 수 있다.
베이스부재(103)는 지지유닛(130)이 X축에 평행하게 이동할 수 있도록 지지유닛(130)을 일정 높이 상에 있게 함으로써 이동 상의 진동을 방지하여 측정의 정확도 및 정밀도를 향상시키는 데 기여할 수 있다.
지지유닛(130)은 상기 이동유닛에 연결된 지지프레임(131) 및 상기 지지프레임(131)을 중력방향으로 관통하는 구멍으로 제공되는 클램핑홀(132)을 포함할 수 있다.
클램핑홀(132)에는 시편(미도시)이 삽입되며, 상기 클램핑홀(132)은 복수개가 구비되어 X축 방향으로 일렬로 배열될 수 있다.
그리고 측정의 정확도 및 정밀도 향상을 위하여 상기 클램핑홀(132)의 중심은 X축 방향으로 동일선상에 존재할 수 있다.
또한 상기 클램핑홀(132)의 내경은 시편(미도시)의 삽입이 용이하도록 상기 시편의 외경보다 크게 구비될 수 있으며, 구체적으로는 상기 클램핑홀(132)의 내경과 시편(미도시)의 외경은 상호 헐거운 끼워맞춤 또는 중간 끼워맞춤 공차를 가지게 구비될 수 있다.
한편, 도 2에서 보이듯, 상기 측정대(120)는 지지프레임(131)이 삽입되어 이동하는 유동홀(122)을 포함하며, 상기 유동홀은 상기 측정대를 X축 방향으로 관통하는 구멍으로 제공될 수 있다.
그리고 상기 지지프레임의 적어도 일부 영역은 상기 유동홀에 삽입될 수 있다.
아울러, 상기 측정대(120)는 상기 유동홀과 만나며, Z축 방향으로 형성되어 피스톤로드(151b)의 운동 영역이 되는 이동홀(125)을 더 포함할 수 있다.
이동홀(125)은 측정대(120)의 내부에서 측정홀(121)과 연결되게 구비될 수 있다.
한편, 상기 이동유닛(도 1의 140)은 상기 클램핑홀(132)의 적어도 일부 영역을 가리도록 상기 지지프레임(131)의 하부에 배치된 차단프레임(141) 및 상기 지지프레임(131)에 연결되어 상기 지지프레임(131)을 상기 측정대(120) 방향(X축 방향 또는 X축 반대 방향)으로 이동시키는 구동수단(142)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에서 보이듯, 차단프레임(141)은 관통된 구멍으로 제공되되, 길이방향(X축 방향)으로 연속되게 형성된 구멍인 가이드홈(141a)을 구비할 수 있고, 상기 가이드홈(141a)에는 구동수단(142)이 연계되어 구동될 수 있다.
그리고 차단프레임(141)은 상기 지지프레임(131)의 하면과 대면하여 상기 클램핑홀(132)의 적어도 일부 영역을 가리게 구비된다. 이에 따라 추후 클램핑홀(132)에 삽입된 시편(미도시)이 클램핑홀(132)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
구동수단(142)은 상기 측정대(120)에 구비된 모터부재(145), 상기 모터부재(145)의 회전축에 감속기 등에 의해 연결되어 회전하게 구비되고, 상기 가이드홈을 따라 구비된 회전스크류(143) 및 상기 회전스크류(143)에 맞물리고, 상기 가이드홈을 통과하여 상기 지지프레임(131)에 연결된 액추에이터(144)를 포함할 수 있다.
액추에이터(144)는 회전스크류(143)에 베어링(미도시)에 의해 연결될 수 있으며, 상기 가이드홈(141a)을 통과하여 지지프레임(131)에 연결된 연결브라켓(144a)을 포함할 수 있다.
따라서 모터부재(145)의 회전에 의해 회전스크류(143)가 회전하고, 모터부재(145)의 회전 방향에 의해 액추에이터가 X축 방향 또는 X축 반대 방향으로 이동할 수 있다.
이에 따라, 연결브라켓(144a)에 연결된 지지프레임(131)이 X축 방향 또는 X축 반대 방향으로 이동할 수 있게 된다.
이와 같은 운동에 있어서 차단프레임(141)과 지지프레임(131)의 반복적 마찰에 의한 손상을 방지하기 위해 차단프레임(141)과 지지프레임(131)을 일정 거리 떨어지게 구비하거나, 차단프레임(141)과 지지프레임(131) 사이에 베어링 등의 마찰방지부재(미도시)를 구비할 수도 있다.
그러나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
도 4에서 보이듯, 몰딩처리된 시편(101)은 지지프레임의 클램핑홀(132)에 삽입될 수 있으며 클램핑홀(132)에 삽입 완료됨으로써 X축 방향 및 Y축 방향으로 센터링이 완료될 수 있다.
이를 위해 사전에 클램핑홀(132)을 가공할 때에는 시편의 X축 방향 및 Y축 방향을 고려하여야 한다.
이어, 모터부재(145)의 회전에 의해 지지프레임(131)이 X축 반대 방향으로 일정 거리 이동하여 측정대(120)에 삽입되면 하나의 시편이 측정유닛(110)과 대면할 수 있다.
이때, 도 5에서 보이듯, 상기 측정홀(121)의 내경(D1)이 상기 클램핑홀(132)의 내경(D2)보다 작게 구비될 수 있다.
이에 따라 시편(101)의 외경보다 측정홀(121)의 내경(D1)이 더 작게 되고, 실린더부재(151)의 피스톤로드(151b)는 상기 시편(101)을 측정홀(121)의 직전까지만 밀어올릴 수 있다.
상기 실린더부재(151)의 피스톤로드(151b)는 상기 측정홀(121), 상기 클램핑홀(132)의 적어도 일부가 중력 방향 즉 Z축 반대 방향으로 동일 선상에 존재할 시에 상기 시편(101)을 측정유닛(110) 방향으로 밀어올리게 제공될 수 있다.
이는 시편과 측정유닛의 충돌에 의한 장치의 파손을 방지하기 위함이며, 나아가, 시편(101)을 Z축 방향으로 센터링하는 역할을 한다.
이때, 모터부재(145)는 상기 시편(101)의 중심, 측정유닛(110)의 측정점이 Z축 반대 방향으로 동일선상에 있는 위치까지 상기 지지프레임(131)을 이동시키도록 사전에 설정될 수 있다.
한편 바람직하게, 상기 모터부재(145)는 측정대의 도피홈(123)에 구비됨으로써 외부 충격에 의한 손상이 방지될 수도 있으나 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.
아울러 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에서 상기 액추에이터(144)는 회전스크류(143)에 맞물리고, 베어링부재(144b)를 구비하는 몸체(144c) 및 상기 몸체(144c)에서 Z축 방향으로 연장되어 가이드홈(141a)을 통과하고, 지지프레임(131)과 연결된 연결브라켓(144a)으로 구비될 수 있다.
또한, 위와 같은 동작의 자동화를 위해 상기 측정유닛(110), 실린더부재(151) 및 상기 모터부재(145)는 제어유닛(160)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따르면 작업의 신속성, 정확도 및 정밀도가 향상되고, 작업자의 작업 편의성이 향상되는 효과가 있다.
한편, 도 6에서 보이듯, 측정유닛(110)에 의해 선행된 시편(101)의 측정 작업이 완료되면 모터부재(145)가 회전하고, 이에 따라 지지프레임(131)이 X축 반대 방향으로 일정거리 이동한다.
그러면 선행된 클램핑홀(132)은 측정대(120)의 내부를 지나 측정대(120)의 외부로 노출된다.
이때, 실린더부재(151)의 피스톤로드(151b)는 다시 수축하여 원위치로 복귀될 수 있다.
한편, 측정대(120)의 외부로 노출된 선행된 시편(101)은 자중에 의해 Z축 반대 방향으로 하강하여 지지프레임(131)으로부터 분리된다.
그리고 후행된 시편(101)이 측정홀(121)의 하부로 진입하면 실린더부재(151)의 피스톤로드(151b)는 다시 신장하여 시편(101)을 측정유닛(110) 방향으로 밀어올리고, 이에 따라 시편(101)의 X축, 도 4의 Y축 및 Z축 방향의 센터링이 완료될 수 있다.
위와 같은 본 발명에 따르면 시편의 센터링을 신속하고 정확하게 할 수 있고, 표면 측정 작업의 연속성을 확보할 수 있으며, 측정장치의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 측정작업의 자동화가 가능하고, 작업자의 작업 편의성 및 작업 효율이 향상되는 효과가 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
101 : 시편 102 : 베이스프레임
103 : 베이스부재 110 : 측정유닛
120 : 측정대 121 : 측정홀
122 : 유동홀 123 : 도피홈
124 : 내부공간 125 : 이동홀
130 : 지지유닛 131 : 지지프레임
132 : 클램핑홀 140 : 이동유닛
141 : 차단프레임 142 : 구동수단
141a : 가이드홈 143 : 회전스크류
144 : 액추에이터 145 : 모터부재
150 : 승강유닛 151 : 실린더부재
160 : 제어유닛

Claims (11)

  1. 시편의 표면을 측정하는 측정유닛의 하부에 배치되어 상기 측정유닛과 대면하는 측정홀을 구비하는 측정대;
    상기 측정대에 연결되고, 상기 시편을 지지하는 지지유닛; 및
    상기 지지유닛에 연결되고, 상기 지지유닛을 상기 측정대에서 이동시켜 상기 측정대로 상기 시편을 공급하는 이동유닛;을 포함하고,
    표면 측정이 완료된 상기 시편은 상기 지지유닛에서 자중에 의해 낙하하여 상기 지지유닛으로부터 분리되게 제공되는 시편공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지유닛은,
    상기 시편이 삽입되는 클램핑홀을 다수개 구비하고, 상기 측정대에 연동되는 지지프레임;을 포함하되,
    상기 클램핑홀은,
    상기 지지프레임을 중력방향으로 관통하는 구멍인 것을 특징으로 하는 시편공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동유닛은,
    상기 클램핑홀의 적어도 일부 영역을 가리도록 상기 지지프레임의 하부에 배치된 차단프레임; 및
    상기 지지프레임에 연결되어 상기 지지프레임을 상기 측정대 방향으로 이동시키는 구동수단;을 포함하고,
    상기 구동수단은,
    상기 클램핑홀이 순차적으로 상기 측정홀과 대면하도록 상기 지지프레임을 이동시키게 제공되는 것을 특징으로 하는 시편공급장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측정대는,
    상기 지지프레임이 삽입되어 이동하는 유동홀;을 더 포함하고,
    상기 지지프레임은,
    상기 유동홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 시편공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정대의 내부에 마련되고, 상기 측정홀, 상기 클램핑홀의 적어도 일부가 중력방향으로 동일선상에 존재할 시에, 상기 시편을 상기 측정유닛 방향으로 밀어 올리게 제공되는 승강유닛;
    을 더 포함하는 시편공급장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측정홀의 내경이 상기 클램핑홀의 내경보다 작게 구비되는 것을 특징으로 하는 시편공급장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 승강유닛은,
    몸체가 상기 측정대 내부에 고정되고, 피스톤로드가 상기 측정유닛 방향으로 신장되게 구비되는 실린더부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편공급장치.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수개의 상기 클램핑홀은,
    상기 지지프레임의 이송방향으로 나란하게 배치되되, 각각의 중심이 상기 지지프레임의 이송방향으로 동일선상에 존재하도록 상기 지지프레임에 구비되는 것을 특징으로 하는 시편공급장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 차단프레임은,
    길이방향으로 연속된 가이드홈;을 구비하고,
    상기 구동수단은,
    상기 측정대에 구비된 모터부재;
    상기 모터부재의 회전축에 연결되어 상기 가이드홈을 따라 구비된 회전스크류; 및
    상기 회전스크류에 맞물리고, 상기 가이드홈을 통과하여 상기 지지프레임에 연결된 액추에이터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편공급장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정대는,
    상기 액추에이터가 삽입되는 도피홈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편공급장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 측정유닛, 상기 승강유닛 및 상기 모터부재에 연결된 제어유닛;을 더 포함하는 시편공급장치.
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