RS B 0081 쉬어빔형 로드셀 RS B 0081 : 2009 신뢰성전문위원회심의 2009 년 7 월 3 일개정지식경제부기술표준원발행
신뢰성전문위원회명단 성명 소 속 직위 ( 위원장 ) 장중순 아주대학교 교수 ( 위원 ) 지식경제부부품소재총괄과장 당연직 기술표준원표준기술기반과장 당연직 고을석 현대자동차 이사 권동일 서울대학교 교수 김경욱 서울대학교 교수 김재곤 한양대학교학연산클러스터사업단 교수 김태룡 한국전력연구원 그룹장 서문호 건국대학교 교수 오창수 한국전력공사 팀장 우경일 대우일렉트로닉스 연구소장 유동수 한국부품소재산업진흥원 전문위원 윤문섭 한국부품소재산업진흥원 본부장 이순복 KAIST 교수 이종희 한국항공우주연구원 센터장 정재천 한국전력기술 차장 최희천 EPRI 소장 ( 간사 ) 기술표준원표준기술기반과 당연직 기계류부품기술위원회명단 성명 소 속 직위 ( 위원장 ) 김경욱 서울대학교 교수 ( 위원 ) 지식경제부기계항공시스템과 당연직 지식경제부부품소재총괄과 당연직 기술표준원표준기술기반과 당연직 강영선 동양물산 부소장 구자진 현대중공업 상무 권영돈 선진정공 부사장 권영일 청주대학교 교수 김규로 경기공업대학 교수 김대은 연세대학교 교수 서순근 동아대학교 교수 우성우 삼성전자 박사 이성래 건양대학교 교수 임중호 국제종합기계 연구소장 장달식 두산인프라코어 상무 정인승 만도 상무 정태형 한양대학교 교수 조덕영 솔지 박사 한철호 금오공과대학교 교수 홍예선 한국항공대학교 교수 ( 간사 ) 김형의 한국기계연구원신뢰성평가센터 센터장 제정자 : 지식경제부기술표준원장개정 : 2009년 7월 3일원안작성협력자 : 한국기계연구원심의위원회 : 신뢰성전문위원회 제정 : 2005 년 1 월 5 일 지식경제부공고제 2009-263 호
신뢰성평가기준 RS 쉬어빔형로드셀 B 0081 Shear beam type load cell 서문규격을적용하는데있어서는그규격안에인용하고있는규격도동시에참조하여야하며, 같은종류의규격이라면규격사이에비교검토가필요한경우도많다. 이러한기준들의시험특성을이해함으로써쉬어빔형로드셀의신뢰성을높이기위해 RS B 0081이제정되었다. 1. 적용범위이기준은정적인상태의질량또는힘측정분야에적용되는쉬어빔형로드셀의정격능력또는성능및신뢰성인증시험방법에대하여규정한다. 로드셀과함께사용되거나질량을외부로표시하는장비들에관한사항은포함되지않는다. 본기준에서적용될수있는시험대상품의범위는표 1에따른다. 표 1 적용범위 항목범위 형식 스트레인게이지형 운용환경실내조건 [(-5~45) ] 정격측정용량 100 톤이하 2. 인용규격 다음에나타내는규격은이기준에인용됨으로써이기준의규정일부를구성한다. 이러한인용규격은그최신판을적용한다. KS A 0006 시험장소의표준상태 KS B 6409 로드셀 IEC 6072 1-3-1 Classification of environmental conditions - Part 3 Classification of groups of environmental parameters and their severities - Section 1: Storage IEC 6072 1-3-3 Classification of environmental conditions - Part 3-3: Classification of groups of environmental parameters and their severities - Stationary use at weatherprotected locations IEC 60605-3-2 Equipment reliability testing. Part 3: Preferred test conditions. Equipment for stationary use in weatherprotected locations - High degree of simulation IEC 60068-2 -30 Environmental testing - Part 2-30: Tests - Test Db: Damp heat, cyclic (12 h + 12 h cycle) BS 842 2 Force measurement-strain gauge load cell systems-calibration JIS B 7602 Load cell - Test method JIS Z 8703 Standard atmospheric conditions for testing ASTM E 74 Standard Practice of Calibration of Force-Measuring Instruments for Verifying the Force Indication of Testing Machines
RS B 0081 : 2009 ASTM E 2 51-9 2 Standard test methods for performance characteristics of metallic bonded resistance strain gages GOST 2 8836 Strain gauge load cells general technical requirement and testing methods MIL-STD-810F Environmental Engineering Considerations and Laboratory Tests OIML R 60 Metrological regulation for load cells 3. 정 의 이기준에서사용되는주된용어의정의는다음에따른다. a) 로드셀 중력과사용장소에서의기압의효과에의해서발생하는피측정체 ( 질량 ) 의값을다른 형태의측정값 ( 출력 ) 으로변환시키는힘변환기 b) 하중 로드셀에작용하는질량이나힘 c) 출력 로드셀이측정한측정값 ( 질량 ) 을변환하는측정가능한정량적인값 d) 정밀도등급 동일한조건의정밀도로분류되는로드셀의등급 e) 로드셀눈금 로드셀측정범위가나누어지는측정범위안의한구간 f) 검정눈금 (v, load cell verification interval) 로드셀의정밀도등급을결정하기위해서시험할 경우이용되는질량단위로표시되는눈금의값 g) 최소검정눈금 (V min) 로드셀측정범위를나누는최소의눈금값 h) 최소용량 (E min ) 최대허용오차를초과하지않고로드셀에가할수있는최소의질량값 i) 최대용량 (E max ) 최대허용오차를초과하지않고로드셀에가할수있는최대의질량값 j) 압축하중 로드셀에작용하는누르는방향의힘 k) 인장하중 로드셀에작용하는당기는방향의힘 l) 비직선성 이상적인출력곡선 ( 직선 ) 과하중증가방향로드셀교정곡선의편차 m) 히스테리시스 동일한하중에대한로드셀출력판독치사이의최대편차. 이때한판독치는 하중을최소하중으로부터증가시키는상태에서출력값이고다른하나는최대하중으로부터 감소시키는상태에서의출력값 n) 크리프 모든주변환경과다른변화가능한요인을일정하게유지시킨조건하에서일정한하 중조건에서시간에따른로드셀출력의변화 o) 최소용량출력의복원성 하중이작용하기전, 후에측정되는최소용량에서의로드셀출력차 이 p) 반복성 일정한환경조건에서동일한하중을반복적으로작용시켰을때얻어진로드셀출력들 사이의편차 q) 최소용량출력의온도영향 주변온도변화에의해서발생하는최소용량출력의변화 r) 감도 ( 출력 ) 의온도영향 주변온도변화에의해서발생하는감도 ( 출력 ) 의변화 s) 측정범위 로드셀의측정오차가최대허용오차를초과하지않음이보장될수있는질량측정 값의범위 t) 안정하중 한계치 로드셀의동작특성에영구적변화를발생시키지않고작용할수있는최대 하중 참고 중앙의수평선을기준으로위쪽에나타난항목은로드셀을설계하는단계에서결정 되는것들이다. 아래쪽에나타난항목은로드셀의사용조건이나시험조건에의존하는 변할수있는항목들. 특히로드셀이계량장비에서사용될경우 2
RS B 0081 : 2 009 최소용량 (Emin) 최대측정범위 최대용량 (Emax) 극한강도 측정범위 무부하 최소하중 (Dmin) 최대하중 (Dmax) 안전하중한계치 그림 1 용어설명 u) 주위조건 로드셀을둘러싸고있는매체의습도, 압력, 온도등의조건 v) 교정 기준이되는하중에대한로드셀의출력을비교하는것 w) 교정곡선 교정에의하여비교된수치를기록하거나그래프화된것 x) 변위 정격하중시와무하중시사이에변화를기본축에평행한길이의변화량으로나타낸것 y) 인가전압 로드셀의압력단자에인가한전압또는전류 z) 절연저항 로드셀의회로와로드셀구조사이에서측정된전류저항 주통상표준시험상태하에서직류 (DC) 50 V 로측정한값 aa) 최대출력 최대하중과무하중에있어서의출력의차이 bb) 극한강도 최대용량의백분율로나타내며구조적인파괴를발생함이없이재료에작용할수 있는최대하중 cc) 영점값 로드셀의무하중시에출력값 dd) 표준기 일차표준에소급하여정확하게결정된성능을갖고있는힘측정기구 ee) 온도보상범위 소정의범위내에서영점평형정격출력을유지할수있게로드셀이보상될 수있도록한온도범위 ff) 허용온도범위 로드셀이성능상영구적인변화없이작동할수있는온도범위 gg) 입력저항 출력저항을개회로한상태에서무하중으로표준온도에서인가전압에있어서측정 된로드셀회로저항 hh) 출력저항 인가전압을개회된상태로무하중상태로표준온도하에서출력저항에서측정된로 드셀회로의저항 ii) 영점변화 무하중시출력값의변화 jj) 대표성능시험 종합성능시험항목중에서시험대상품의성능변화를확인할수있는대 표적인시험항목을선정하여수명시험, 내환경성시험, 안전성시험등의수행과정에서실시 하는시험 kk) 사전 시험 내환경성시험으로인한시험대상품의성능변화를확인하기위하여시험시작 전에실시하는대표성능시험 ll) 중간시험 내환경성시험으로인한시험대상품의성능변화를확인하기위하여시험중간에 실시하는대표성능시험 mm) 사후시험 내환경성시험으로인한시험대상품의성능변화를확인하기위하여시험완료 후에실시하는대표성능시험 nn) 안정화시간 고온시험, 저온시험에서시험대상품이시험온도에도달하여안정화되는시간 oo) 촉진시간 고온시험, 저온시험에서시험대상품이시험온도에도달하는시간을단축시키 기위하여, 항온조온도를시험온도보다높거나또는낮은온도로설정하여일정기간동안 유지하는시간 pp) 숙성 시간 고온시험, 저온시험에서시험대상품의표면온도가시험온도에도달하는시 간부터시험대상품의내부온도가시험온도에도달할때까지의시간 3
RS B 0081 : 2009 4. 구조 4.1 분류의원칙규정된정밀도등급으로로드셀을분류하는것은다양한계량장치에로드셀을적절하게이용하는데도움을주기위함이며, 이규정을활용함에있어서는로드셀의동작특성과로드셀과함께사용되는계측장비를함께고려하여야한다. 그러므로로드셀은사용되는계량장비와같은정밀도를가지고있어야한다거나, 질량표시장비와서로분리하여검정된로드셀만을사용하여야한다는것은아니다. 그림 2 에일반적인쉬어빔형로드셀의형상을나타내었다. 그림 2 일반적인쉬어빔형로드셀의형상 4.2 정밀도등급 로드셀은작동성능에따라다음과같이네가지로등급이분류된다. a) A급 b) B급 c) C급 d) D급 4.3 최대 눈금수 로드셀측정범위의분할은표 2에주어진한계이내에서최대눈금수 (n max ) 를 결정한다. 표 2 최대 눈금수 구분 A급 B급 C급 D급 하한치 50 000 5 000 500 100 상한치 무제한 100 000 10 000 1 000 4.4 최소검정눈금 (V min ) 로드셀의최소검정눈금 (V min ) 을규정하여야한다. 4.5. 정밀도등급에따른허용오차 4.5.1 최대허용오차각각의정밀도등급에따라로드셀의최대허용오차는로드셀에명시된최대눈금수 (4.3항참조 ) 와로드셀검정눈금 (v) 과관련되어있다. 이때로드셀출력은최소용량을기준으로하여얻어진값이다. 4.5.2 형식평가와초기검정시최대허용오차는표 3과같다. 4
RS B 0081 : 2 009 표 3 최대허용오차 최대허용오차 하중 m A급 B급 C급 D급 0.35 v 0 m 50 000 v 0 m 5 000 v 0 m 500 v 0 m 50 v 0.7 v 50 000 v m 200 000 v 5 000 v m 20 000 v 500 v m 2000 v 50 v m 200 v 1.05 v 200 000 v m 20 000 v m 100 000 v 2 000 v m 10 000 v 200 v m 1 000 v 비고 1. 로드셀의최대허용오차는양 (+) 혹은음 (-) 값이될수있으며, 증가하중과감소하중시에적용된다. 2. 오차한계는비직선성과히스테리시스그리고 4.8항에서규정된임의의온도범위에서출력 ( 감도 ) 의온도영향등의오차들을포함한다. 위에서나열한오차요인들이외의요인들에대한오차한계는별도로정한다. 4.6 오차결정에관련된규칙 4.6.1 위에서제시한오차한계는다음의조건을만족시키는모든로드셀에적용된다. n n max v v max 4.6.2 위의오차한계는 20 에서최소하중에서부터하중을증가시키면서얻어진측정값중최소하중출력과측정범위의 75 % 하중점에서의출력값을연결하는직선기준으로얻어진 4.5항의오차요인들의한계로한다. 4.6.3 시험이수행되는동안초기측정은하중이작용하거나제거되기시작하는시점에서부터표 4에규정한일정시간이지난후에이루어져야한다. 하중을가하거나제거하는데소요되는시간은다음에명시한시간의절반정도로하고, 나머지시간은시스템안정화시간으로한다. 시험은일정한조건에서수행되어야한다. 4.6.4 로드셀동작특성의허용오차범위를결정함에있어서여러종류의오차발생요인들을동시에고려해야한다. 한예로서비직선성과히스테리시스특성은우수하나온도에관한특성은보통인로드셀과비직선성과히스테리시스특성은보통인데반하여온도에관한특성은우수한로드셀이존재할수있다. 따라서, 규정된로드셀의특성 ( 비직선성, 히스테리시스등 ) 에관한오차한계를독립적으로규정하는것은적절하지못하며로드셀에대한전체허용오차범위를고려하는것이바람직하다. 5
RS B 0081 : 2009 표 4 하중작용시간 하 중 초과이하 시간 s 0 kg 10 kg 100 kg 1000 kg 10 000 kg 100 000 kg 10 kg 100 kg 1000 kg 10 000 kg 100 000 kg 10 15 20 30 50 60 비고 위에규정된하중작용시간은권고사항으로시험장비의작동조건에따라서적합한하중작용시간을고려할수있으며, 위의하중작용시간이만족되지않는경우에는실제하중작용시간을시험보고서에기록하여야한다. 4.7 표준하중발생장치와로드셀의출력을나타내기위한지시장치의전체측정오차는시험이수행되는로드셀의최대허용오차의 1/3배보다작아야한다. 4.8 온도범위 a) 온도한계최소용량출력에대한온도의영향을제외하고, 로드셀은별도의제한이없는다음의온도범위에대해서규정한허용오차범위이내에서작동하여야한다. - A급, B급 : (10~30 - C급, D급 : (-10~40) b) 온도한계의특별규정위에서규정한것이외의특별한작동온도범위를제한한로드셀은최소한다음의온도편차내에서규정한허용오차범위를만족시켜야한다. - A급 : 5 - B급 : 15 - C급, D급 : 30 c) 최소하중출력에대한온도영향위의 4.8 a) 항또는 4.8 b) 항에서규정한온도범위에서로드셀의최소하중출력은다음과같은주위온도변화에대해서최소검정눈금 (V min) 의 0.7 배에해당하는값을넘지않은범위에서변화해야한다. 최소하중출력은로드셀이주변온도에서안정화된후에측정하여야한다. - A급 : 2 - B급, C급, D급 : 5 5. 샘플링방법가장최근에동일한조건으로생산된양품중 15개를랜덤샘플링하여, 5개는내환경성시험, 10개는수명시험에활용한다. 6. 신뢰성평가기준 6.1 종합성능평가기준모든시료는 7.2의시험방법에따라종합성능평가시험을실시하여표 5의평가기준을만족하여야한다. 종합성능시험중대표성능시험은증감하중시험및최소용량출력복원성시험으로한다. 6
RS B 0081 : 2 009 표 5 종합성능시험의평가기준 시험항목시험방법시험조건평가기준 일반부하시험증감하중시험크리프시험최소용량출력복원성시험기압영향시험 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 무부하, 정격하중까지 3회예비부하인가 시험은예비부하종료 2분경과후개시 시험하중은정격하중을 (4~6) 등분한값으 일반 부하 시험의 결과 로동일한시간간격부하 로드셀의 히스테리시스와 부하가시험하중도달 20초후측정수행, 3회의시험수행시무부하유지시간은각 직선성은설계사양을만족하여야한다. 2분 시험중에는출력측정기의영점조정금지 반복성오차 : 측정값들의 최소하중, 20 안정화최대편차는로드셀최대허 3회최대, 최소하중반복인가후안정화용오차의절대값을초과하 최대하중까지 5단계로하중증가후최소지않아야한다. 하중으로감소 시험결과최소용량출력에 A, B급 5회, C, D급 3회실시대한온도영향이 4.8 c) 항 지정등급온도범위의최저및의규정을만족하여야한최고온도에서반복시험다. 최소하중, 20 안정화 3회최대, 최소하중반복인가후안정화 30분간기록된측정값의차 최대용량의 (90~100) % 해당하는일정 이가최대허용오차의 0.7배 하중작용 를초과하지않아야한다. 초기값측정값기록후 30분간일정간격으 20분경과후값과 30분경 로측정값기록 (20분경과후측정값필히 과후값의차이가최대허 기록 ) 용오차의 0.15배를초과하 지정등급온도범위의최저및최고온도 지않아야한다. 에서반복시험 최소하중, 20 안정화 3회최대, 최소하중반복인가후 1시간 하중제거후초기출력값과기다린후안정화하중작용전출력값의차이 최대용량의 (90~100) % 해당하는하중 30 가검증눈금의절반 (0.5 v) 분간작용후제거을초과하지않아야한다. 지정등급온도범위의최저및최고온도 에서반복시험 상온, 대기압상태의가압장치에무하중 로드셀설치 지시값의변화는최소검정 안정화후, 출력관찰 눈금 (V min) 에해당하는값을 대기압보다 1 kpa 높거나낮은압력으로 초과하지않아야한다. 변화후지시값기록 7
RS B 0081 : 2009 6.2 내환경성평가기준내환경성시험에서앞선시험종료후 72시간이내에다음시험이실시되는경우는앞선시험항목의사후시험을다음시험의사전시험으로대체하며, 내환경성시험의항목별평가기준은표 6을따른다. 비고앞선시험이저온시험이고다음시험이고온시험일경우, 저온시험을종료한후 72 시간이내에고온시험이실시되면저온시험의사후시험이고온시험의사전시험을대체한다. 표 6 내환경성시험의평가기준 시험항목시험방법시험조건평가기준 저온시험 7.3.1 상온에서사전시험으로서육안검사및대 표성능시험을실시한다. (-10±2) 온도에서표 8의촉진시간동 외관손상 ( 파손, 균열, 변형 안유지한다. 등 ) 이없어야한다. (-5±2) 온도에서표 8의숙성시간동안 대표 성능 시험 (7.2.2, 유지한후, 중간시험으로서육안검사및대표성능시험실시한다. 7.2.4) 의평가기준을만족하여야한다. 상온에서사후시험으로서육안검사및 대표성능시험을실시한다. 고온시험 7.3.2 상온에서사전시험으로서육안검사및대 표성능시험을실시한다. (55±2) 온도에서표 9의촉진시간동안 외관손상 ( 파손, 균열, 변형 유지한다. 등 ) 이없어야한다. (45±2) 온도에서표 9의숙성시간동안 대표 성능 시험 (7.2.2, 유지한후, 중간시험으로서육안검사및대표성능시험실시한다. 7.2.4) 의평가기준을만족하여야한다. 상온에서사후시험으로서육안검사및대 표성능시험을실시한다. 습도시험 7.3.3 사전시험으로서육안검사및대표성능시험을실시한다. 외관손상 ( 부식, 들뜸, 기포 온도 (45±2), 상대습도 (95±5) % 조건발생, 변형등 ) 이없어야한에서 6시간, 온도 (30±2), 상대습도다. (85±5) % 조건에서 16시간을 1주기로, 10주 대표성능시험 (7.2.2, 기수행한다. 7.2.4) 의평가기준을만족 표준대기조건에서시험대상품을충분히하여야한다. 건조시킨후, 사후시험으로서육안검사및대표성능시험을실시한다. 8
RS B 0081 : 2 009 6.3 수명평가기준시료 10개를 1.2 10 6 사이클까지수명시험하여표 7의평가기준을만족하면, 신뢰수준 90 % 에서 B 10 수명 1.0 10 6 사이클을보장한다. 표 7 수명시험의평가기준 시험항목시험방법시험조건평가기준 수명시험 7.5 시험대상로드셀의최소용량과최대용량에해당하는범위의하중을최소 최대 시료 10개를 1.2 10 6 사이클최소를 1사이클로하여시험장비가허용하까지수명시험한후, 10 는최대하중작용속도로반복인가하여개모두고장없고종합시험을실시한다. 성능시험및대표성능 수명시험전과완료후에종합성능시험시험의평가기준을만족을실시한다. 하여야한다. 총수명시험사이클의 50 % 구간에서대표성능시험을실시한다. 7. 신뢰성평가방법 7.1 시험조건 7.1.1 형식평가를위한기본장비는하중발생장치와로드셀의출력을측정할수있는선형장비로써구성된다. 7.1.2 로드셀의시험과평가가착수되기전에이러한평가가이루어지는환경과시험조건에대한면밀한검토가필요하다. 흔히이러한세부사항에대한검토를소홀히한결과특정값에현격한오차가발생하기도한다. 따라서시험수행계획에다음과같은사항을고려하여야한다. 7.1.3 중력가속도중력가속도는지표면에서 0.55 % 까지변화하며필요할경우, 시험에표준분동이사용될때중력보정을해야하고시험장소에서의중력 (g) 값을시험결과에명시한다. 7.1.4 시험소환경시험은안정된환경하에서수행되어야한다. 주위온도를예로들면시험수행시간동안에측정된온도의최대변화는 2 를넘지않으면서해당로드셀의온도범위의 1/5를초과하지않아야안정적이라고간주할수있다. 7.1.4.1 표준시험상태서로다른측정자나시간, 장소등의불일치로기인할지모르는측정을방지하기위한외부조건으로온도는 (20±2), 상대습도는 (45~85) %, 대기압은 (711.2~ 812.8) mmhg로한다. 7.1.5 하중작용조건하중작용조건에따라서로드셀과관계없는오차가발생할수있으므로이를방지하기위해서특별한주의가필요하다. 표면의거칠기, 평면도, 부식정도, 흠집과편심정도등여러요소들을고려하여야한다. 하중작용조건은로드셀제작자의요구조건을따르는것을원칙으로한다. 하중은로드셀의주축에평행하게하중을작용시키거나제거해야하며, 이때로드셀에충격이가해지지않도록주의해야한다. 최소하중은되도록로드셀의최소용량과가깝도록하중장치에의해서작용되어야한다. 7.1.6 표준기사용주기에따른표준기의주기적인검정을실시하여야한다. 7.1.7 안정화시간시험대상로드셀과측정장비에대한안정화기간은장비제작자에의해서규정된사항에따른다. 7.1.8 온도조건로드셀의온도안정을얻기위해서는충분한시간이필요하다. 크기가큰로드셀의경우에는특별한주의가필요하다. 하중발생장치는로드셀내에현저한온도구배가발생하지 9
RS B 0081 : 2009 않도록적절히설계, 제작된것이어야한다. 로드셀과그연결장치 ( 케이블, 튜브등 ) 는동일한온도로써유지되어야한다. 지시장치는실온에서유지되어야하며, 또한보조연결장치에대한온도영향은결과치를결정할때고려하여야한다. 7.1.9 기압의영향기압변화에의해서로드셀출력이현저하게영향받을수있는경우에는이변화를고려해야한다. 7.1.10 안정도 5.4항에서제시한한계이내의판독이가능하도록충분한안정도를줄수있는지시장치와하중발생장치를사용한다. 7.1.11 계측기점검어떤종류의지시장치에는그자체를점검할수있는손쉬운장치가마련되어있다. 이러한장치가있는경우에는이를수시로활용해서지시장치가시험에서요구하는정밀도를유지하고있음을확인해야한다. 장비의주기적인교정도역시필요하다. 7.1.12 기타조건입, 출력전압과전기적감도등제작자가명시한조건들을시험중고려하여야한다. 7.1.13 시험절차다음의각시험항목은독립적으로분리하여소개한다. 그러나로드셀시험의효과적인수행을위해서일반부하, 증감하중, 크리프그리고최소용량출력의복원성시험은다음시험온도로변화하기전에주어진시험온도에서실행되어야한다.( 그림 3 참조 ) 기압영향시험은위의시험항목이완료된후각각실시되어야한다. 하중 7.2.2 b) 7.2.2 a)~7.2.2 j) 7.2.4 d)~7.2.4 f) 7.2.3 d)~7.2.3 e) 1 2 3 온도안정화 5 분 1 시간 30 분 시간 그림 3 시험절차 주하중시험에서사용된하중장치와다른기계에서사용할경우최소용량출력복원성과 크리프특성시험을위한각각의시험온도에서의규정된시험절차 7.2 종합성능시험방법 7.2.1 일반부하시험교정곡선, 정격하중출력, 직선성및히스테리시스는 7.1에정한환경에서다음의방법에의해구한다. a) 시험에앞서서, 무부하에서정격하중까지를원칙으로서 3회부하한다.( 이하, 예비부하라고한다.) 이때, 예비부하중의무부하상태및정격하중부하상태는각각약 10초간유지하고, 또한예비부하전후의무부하시출력을기록한다. b) 시험은예비부하종료에서 2분경과후에개시한다. 이때, 무부하시출력을기록하거나또는출력측정기의영점을조정한다. c) 시험하중은원칙적으로정격하중을 (4~6) 등분한값으로한다. d) 시험은하중증가의경우및하중감소의경우에대해서이루어진다. 이때, 각시험하중은가능 10
RS B 0081 : 2 009 한한동일한시간간격으로부하한다. e) 로드셀의출력측정은부하가시험하중에도달하고나서약 20초후에수행한다. f) 시험회수는 3회로한다. 다음회의시험으로이동할때의무부하에서유지시간은각 2분으로한다. g) 시험중에는출력측정기의영점은조정해서는안된다. h) 위실험의결과로서각특성값은그림 4에예시한바와같이결정될수있으며, 직선성및히스테리시스는다음의정한계산식에의해구한다. 직선성 = 1 3 n=1 3 Δθ Ln θ 100(%) 1 히스테리시스 3 3 Δθ Hn n=1 = θ 100(%) 여기에서 Δθ Ln : n회째하중증가시험에서각시험하중에대한출력과기준직선과의최대편차 Δθ Hn : n 회째하중증가와감소시험에서동일시험하중에대한출력 θ : 정격하중출력 교정곡선 θfn 종합오차 θ Hn 히스테리스 출력 θ Ln 비직선성 정격 영점평형 θon 하중 C 그림 4 일반부하시험결과특성곡선의예 7.2.2 증감하중시험 a) 다음의시험을수행하기전에 7.1항에서제시한시험조건들에대해충분히고려되었는지확인한다, 하중발생장치에로드셀을설치한후최소하중을작용시키고 20 에서안정화시킨다. b) 3차례에걸쳐최대하중과최소하중을반복시킨다. 11
RS B 0081 : 2009 c) 앞의 7.1.11항에따라장비를점검한다. d) 안정화될때까지최소하중출력을관찰하고측정장비의지시값을기록한다. e) 연속적인하중증감시모든시험하중점은동일한시간간격을유지해야한다. 측정시간은 4.6.3 항의표 4에가능한부합되어야한다. 이두가지시간간격을기록한다. f) 최대하중까지하중을증가시킨다. 하중증가단계는적어도 5단계로하며, 4.5.2항의표 3에나타낸최대허용오차의적용단계에서가장큰값에근사하게접근하는하중을포함하고있어야한다. g) 4.6.3항의표 4에가능한부합하도록측정장비의지시값을기록한다. h) 같은방법으로최소하중으로하중을제거한다. i) 4.6.3항의표 4에가능한부합하도록측정장비의지시값을기록한다. j) 7.2.2 e) 항에서 7.2.2 i) 항까지에설명한작업을 A급과 B급은 4회, C급과 D급은 2회더반복한다. k) 지정한동급의온도범위의최저및최고온도에서 7.2.2 b) 항에서 7.2.2 j) 항에서설명한작업을반복한다. l) 20 에서 7.2.1 b) 항에서 7.2.1 j) 항까지반복하여수행한다. m) 로드셀오차의결정은각각의온도에서수행된시험결과치의평균으로결정되어야하고 4.5.1항의최대허용오차와비교한다. 7.2.3 크리프시험 a) 다음의시험을수행하기전에 7.1항에서제시한시험조건들에대해충분히고려되었는지확인한다. 하중발생장치에로드셀을설치하고최소하중을작용시켜 20 에서안정화시킨다. b) 3차례에걸쳐최대하중과최소하중을반복시킨다. 그리고 1시간을기다린다. c) 앞의 7.1.11항에따라장비를점검한다. d) 안정화될때까지최소하중출력을관찰한다. e) 하중을작용시키고 4.6.3항의표 4와부합하는조건하에서초기값을기록하고 30분에걸쳐일정시간간격마다의지시값을주기적으로기록하고 20분이경과한후의측정값은필히기록한다. f) 지정한등급의온도범위의최저및최고온도에서 7.2.3 b) 항에서 7.2.3 e) 항까지설명한작업을반복한다. g) 시험결과와 7.1.9항에따라기압변화에의한영향을고려하여크리프양은결정되고규정된허용편차와비교한다. 7.2.4 최소용량출력복원성시험 a) 다음의시험을수행하기전에 7.1항에서제시한시험조건들에대해충분히고려되었는지확인한다. 하중발생장치에로드셀을설치하고최소하중을작용시켜 20 에서안정화시킨다. b) 3차례에걸쳐최대하중과최소하중을반복시킨다. 그리고 1 시간을기다린다. c) 앞의 7.1.11항에따라장비를점검한다. d) 안정화될때까지최소하중출력을관찰하고, 최소하중에서의측정장비의지시값을기록한다. e) 4.6.3항의표 4에준하여하중을가한상태에서 30분동안유지시킨다. f) 4.6.3항의표 4에준하여최소하중으로복귀시킨후계측장비의지시값을기록한다. g) 지정한등급의온도범위의최저및최고온도에서 7.2.4 b) 항에서 7.2.4 f) 항까지설명한작업을반복한다. h) 시험결과에의해서최소용량출력복원성을결정하고규정된허용편차와비교한다. 12
RS B 0081 : 2 009 7.2.5 기압영향시험 a) 다음의시험을수행하기전에 7.1항에서제시한시험조건들에대해충분히고려되었는지확인한다. b) 상온에서대기압상태의가압장치에무하중상태의로드셀을설치한다. c) 7.1.11항에따라장비를점검한다. d) 안정이이루어질때까지출력을관찰하고계측장비의지시값을기록한다. e) 대기압보다약 1 kpa 정도높거나낮은압력으로변화시킨후지시값을기록한다. f) 결과치를이용하여기압의변화에의한영향을평가할수있으며규정된한계값과비교한다. 7.3 내환경성시험방법 7.3.1 저온시험 a) 상온에서사전시험으로서육안검사및대표성능시험을실시한다. b) 시험대상품을항온조에장착한후항온조온도를분당 3 이내의속도로 (-10±2) 까지내린다. c) (-10±2) 온도에서표 8의촉진시간동안유지한후, 분당 3 이내의속도로 (-5±2) 까지올린다. 촉진시간은시험대상품의적용중량과외부표면적의비율에의하여산출된다. d) (-5±2) 온도에서표 8의숙성시간동안유지한후, 중간시험으로서육안검사및대표성능시험 (7.2.2, 7.2.4) 을실시하여표 6의평가기준을만족하여야한다. e) 온도를분당 3 이내의속도로상온까지올려서안정화시킨후, 사후시험으로서육안검사및대표성능시험 (7.2.2, 7.2.4) 을실시하여표 6의평가기준을만족하여야한다. f) 항온조온도제어를위하여설치된센서의온도와시험대상품주변 ( 시험대상품과동일한높이에서수평방향으로 10 cm 떨어진위치 ) 의온도를측정하여차이가발생할경우, 시험대상품주변온도가그림 5의선도를따를수있도록항온조의온도제어에대하여보상하는조치를취하여야한다. 대표성능시험 대표성능시험 시험 온도 ( ) 상온 -5-10 안정화시간 촉진시간 숙성시간 대표성능시험 a) b) c) d) e) 그림 5 저온시험주기및절차 시간 (h) 13
RS B 0081 : 2009 표 8 저온시험촉진시간및숙성시간 적용중량 / 표면적 kg/m 2 촉진시간 min 숙성시간 min 10~28 10 20 29~47 20 48~66 30 67~84 40 30 85~103 50 7.3.2 고온시험 a) 상온에서사전시험으로서육안검사및대표성능시험을실시한다. b) 시험대상품을항온조에장착한후항온조온도를분당 3 이내의속도로 (55±2) 까지올린다. c) (55±2) 온도에서표 9의촉진시간동안유지한후, 분당 3 이내의속도로 (45±2) 까지내린다. 촉진시간은시험대상품의적용중량과외부표면적의비율에의하여산출된다. d) (45±2) 온도에서표 9의숙성시간동안유지한후, 중간시험으로서육안검사및대표성능시험 (7.2.2, 7.2.4) 을실시하여표 6의평가기준을만족하여야한다. e) 온도를분당 3 이내의속도로상온까지내려서안정화시킨후, 사후시험으로서육안검사및대표성능시험 (7.2.2, 7.2.4) 을실시하여표 6의평가기준을만족하여야한다. f) 항온조온도제어를위하여설치된센서의온도와시험대상품주변 ( 시험대상품과동일한높이에서수평방향으로 10 cm 떨어진위치 ) 의온도를측정하여차이가발생할경우, 시험대상품주변온도가그림 6의선도를따를수있도록항온조의온도제어에대하여보상하는조치를취하여야한다. 안정화시간 촉진시간숙성시간 시험 온도 ( ) 55 45 상온 대표성능시험 대표성능시험 대표성능시험 a) b) c) d) e) 그림 6 고온시험주기및절차 시간 (h) 14
RS B 0081 : 2 009 표 9 고온시험촉진시간및숙성시간 적용중량 / 표면적 kg/m 2 촉진시간 min 15 이하 0 16~46 10 47~78 20 79~109 30 110~140 40 숙성시간 min 20 40 7.3.3 습도시험 a) 사전시험으로서육안검사및대표성능시험을실시한다. b) 시험대상품을시험조에설치하고온도 (25±2), 상대습도 (50±5) % 로 24시간동안유지한다. c) 온도 (30±2), 상대습도 (85±5) % 로환경조건을조정하고 4시간유지한다. d) 온도 (45±2), 상대습도 (95±5) % 환경에 6시간유지하고, 환경조건을온도 (30±2), 상대습도 (85±5) % 로낮추어 16시간유지하는것을 1주기로하여, 10주기동안반복한다. e) 표준대기조건에서시험대상품을충분히건조시킨후, 사후시험으로서육안검사및대표성능시험 (7.2.2, 7.2.4) 을실시하여표 6의평가기준을만족하여야한다. 1 주기 9 주기 95 습도제어곡선 시험 85 대표성능시험 대표성능시험 습도 (%RH) 50 (30±2) (45±2) (45±2) (25±2) (30±2) (30±2) (45±2) 0 24 29 25 30 36 53 37 54 70 71 시험시간 (h) 245 252 269 246 253 그림 7 습도시험주기및절차 7.5 수명시험방법 a) 시험대상로드셀의최소용량과최대용량에해당하는범위의하중에대하여, 최소용량 최대용량 최소용량의하중인가를 1사이클로하여시험장비가허용하는최대하중작용속도로반복인가하여시험을실시한다. b) 수명시험중성능열화를확인하기위해서그림 8과같이수명시험전과완료후에는종합성능시험을실시하여표 5의평가기준을모두만족하여야하며, 총수명시험사이클의 50 % 구간에서대표성능시험 (7.2.2, 7.2.4) 을실시하여평가기준을만족하여야한다. 15
RS B 0081 : 2009 성능 종합성능시험 대표성능시험 초기성능 (100 %) 종합성능시험 성능평가합격기준 0 % 50 % 100 % 수명시험시간 그림 8 쉬어빔형로드셀의수명시험개념도 16
신뢰성평가기준 쉬어빔형로드셀 2009 년 7 월 3 일발행 편집겸 발행인 지식경제부기술표준원장 발행지식경제부기술표준원 427-010 경기도과천시중앙동 2 (02) 509-7282~7285 Fax (02) 507-1923 http://www.ats.go.kr 인쇄 제본 지식경제부기술표준원 이기준에대한의견또는질문은한국기계연구원신뢰성평가센터 ( 042-868-7160) 로연락하여주십시오. 또한신뢰성평가기준은부품 소재전문기업등의육성에관한특별조치법제25조의규정에따라신뢰성전문위원회에서심의되어확인, 개정또는폐지됩니다.
RS B 0081 : 2 009 Shear beam type road cell Ministry of Knowledge Economy Agency for Technology and Standards