KR100231802B1 - 전단부착강도 시험장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

전단부착강도 시험장치.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

전단부착강도 시험시 시험체에 순수한 인장력만이 작용하게 하여 측정결과의 신뢰성을 향상시키고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

상부헤더 혹은 하부헤더의 일측에 고정되며, 시험체를 고정시키기 위한 시험체 고정수단(3)과, 상기 시험체 고정수단의 대응되는 위치에 설치되며, 상기 시험체에 인장력이 가해지도록 상기 시험체의 일측을 조임하는 시험체 조임수단(5)과, 상기 시험체 고정수단과 대응되는 헤더에 고정되되, x 방향 및 y 방향으로 자유롭게 이동될 수 있도록 형성된 헤더 결합수단(7) 및 상기 헤더 결합수단과 상기 시험체 조임수단 사이에 설치되며, 자유로이 회전이 가능하고, 방향에 관계없이 인장력이 전달되도록 형성된 자재이음수단(6)을 구비한다.

4. 발명의 중요한 용도

시험체의 전단부착강도 측정시에 이용됨.

Description

전단부착강도 시험장치

본 발명은 전단부착강도 시험장치에 관한 것으로, 특히 시험체의 부착강도를 시험할 때, 시험체에 휨 또는 뒤틀림의 발생없이 순수하게 인장력만 작용하도록 하기 위해 상부 헤더 결합부가 x, y 방향으로 자유로이 움직일 수 있도록 한 시험체이 전단부착강도 시험장치에 관한 것이다.

접착제 및 두가지 재료 사이의 전단 부착계면의 강도를 측정하기 위해서는 전단부착시험체를 제작하여 부착실험을 실시하게 된다. 전단부착강도 실험은 일반적으로 부착대상재료에 부착하고자 하는 재료를 접착제로 부착하고, 이 부착된 시험체에 인장력을 가함으로써, 접합계면 사이에 전단력을 발생시켜 부착강도를 측정하는 것이다.

제5도에 도시된 바와 같이 재료 B에 재료 A를 부착한 후, 상용의 UTM 또는 기타 가력장치로 인장력을 가하게 되는데, 이때 재료 A에 휨 또는 뒤틀림 응력이 발생되지 않도록 하여야 한다. 만약, 제5(a)도에 도시된 바와 같이 휨 또는 뒤틀림 응력이 발생하게 되면 접합계면에 순수 전단 응력과 함께 법선응력성분이 작용하게 되어 전단부착강도를 정확히 측정할 수 없다.

일반적으로 UTM이나 가력장치를 사용하게 되면 양단이 고정되므로, 정확히 수직도를 맞추지 않으면 제5(a)도와 같이 양단에서 휨 또는 뒤틀림이 발생하게 된다. 사실상 실험시 시험체의 정확한 수직도를 맞추는 것은 매우 어려우므로, 이러한 휨 또는 뒤틀림을 방지하기 위해서는 역학적으로 한쪽의 고정단을 모든 방향에 대하여 자유로이 움직일 수 있도록 하여야 한다,

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 하부헤더에 시험체를 고정하고, 시험체의 일측을 상부헤더에 결합시켜 인장력을 가할 경우에 수직도가 맞지않으면 상부헤더에 결합된 결합부가 x, y방향으로 이동될 수 있도록 함으로써, 순수한 인장력만이 시험체에 전달되어 시험체의 전단부착강도를 정확하게 측정할 수 있는 전단부착강도 시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명에 따른 전단부착강도 시험장치의 개략적인 전체 구조도.

제2도는 상부헤더에 결합되는 본 발명의 주요부분을 나타낸 개략도.

제3(a)도는 본 발명에 따른 상부헤더에 결합되는 자유이동체의 분해도.

제3(b)도는 제3(a)도의 C-C′간 단면도.

제4도는 하부헤더에 결합되는 시험체 고정부의 구조도.

제5도는 전단부착강도 시험시의 인장 및 응력의 변화에 따른 시험체의 변화를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부 헤더 2 : 하부 헤더

3 : 시험체 고정부 4 : 시험체

5 : 그립 6 : 자재이음부(universal joint)

7 : 상부헤더결합부 8 : 덮게판

9 : 상부덧판 10 : 하부덧판

11 : 구름판 12 : 스토퍼

13 : 자재이음부 결합용 암나사 14 : 시험체 고정 위판

15 : 시험체 고정 아래판 16 : 강봉

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부헤더 및 하부헤더를 구비한 전단부착강도 시험장치에 있어서, 상기 상부헤더 혹은 하부헤더의 일측에 고정되며, 시험체를 고정시키기 위한 시험체 고정수단; 상기 시험체 고정수단의 대응디는 위치에 설치되며, 상기 시험체에 인장력이 가해지도록 상기 시험체의 일측을 조임하는 시험체 조임수단; 상기 시험체 고정수단과 대응되는 위치의 상기 헤더에 고정되되, x 방향 및 y 방향으로 자유롭게 이동될 수 있도록 형성된 헤더 결합수단; 및 상기 헤더 결합수단과 상기 시험체 조임수단 사이에 설치되며, 자유로이 회전이 가능하고, 방향에 관계없이 인장력이 전달되도록 형성된 자재이음수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 제1도 내지 제4도를 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도면에서 제1도는 상부헤더, 2부 하부헤더, 3은 시험체 고정부, 4는 시험체, 5는 그립, 6은 자재이음부(universal joint), 7은 상부헤더 결합부를 각각 나타낸다.

하부헤더(2)에는 시험체를 고정시키는 시험체 고정부(3)가 결합되는데, 시험체(4)는 시험체 고정부(3)에 의해 고정되어 하부헤더(2)에 움직임이 없도록 강력히 결합된다.

상부헤더(1)에는 시험체의 일측(부착된 재료)를 잡아당길 수 있도록 구성되는데, 시험체(4)와 결합되는 부분은 상용이 그립(5)을 이용하였으며, 그립(5)의 타측에는 자재이음부(6)가 결합된다. 자재이음부(6)는 일명 유니버셜 조인트(universal joint)라고도 하며, 회전 및 전방향으로의 이동이 자유롭고, 양쪽 상부헤더(1)와 그립(5)간에 힘을 전달한다.

상부헤더 결합부(7)는 상부헤더(1)에 고정되며, 시험체에 인발력을 가할 때, 시험체와 상부헤더간에 정확히 수직이 될 수 있도록, x, y 방향으로 자유로이 이동될 수 있도록 구성되어 있다.

제2도는 상부헤더에 결합되는 본 발명의 주요부분이 그립과 자재이음부 및 상부헤더 결합부의 개략적인 구조를 나타낸 도면으로서, 도면에서 5는 그립, 6은 자재이음부, 8은 덮게판, 9는 상부 덧판, 10은 하부덧판, 11은 구름판을 각각 나타낸다.

그립(5)은 일반적인 구조를 가지며, 도면 및 본 발명에 설명에서는 이를 개략적으로 도시 및 설명하였다. 즉, 그립(5)은 자재이음부(6)와 인접한 부분을 회전시킴으로써, 시험체를 조이는 그립의 하부가 조여들게 된다.

자재이음부(6) 또한 일반적 구조로 본 발명에서는 이의 설명을 생략하기로 한다.

상부헤더 결합부(7)는 덮게판(8), 상부 및 하부 덧판(9, 10) 및 구름판(11)으로 이루어진다.

구름판(11)은 상부헤더에 고정되는데, 즉 구름판의 양측이 상부헤더에 체결기구에 의해 고정된다. 그리고, 덮개(8)와 상부 덧판(9)과 구름판(11)과 하부 덧판(10) 각각이 접하는 면에는 마찰력을 감소시키기 위해 베어링이 설치된다.

제3(a)도 및 제(3b)를 참조하여 상부헤더 결합부에 대해 좀더 상세히 살펴본다.

제3(a)도는 상부헤더 결합부의 분해도이고, 제3(b)도는 상부헤더 결합부의 단면도이다.

덮게판(8)은 대응되는 측면이 열려있는 사각형의 상자 모양을 하고 있다. 그리고, 이 덮게판(8)의 상·하 내측부분에는 y 방향으로의 움직임을 자유로이 보장하기 위해 베어링볼이 삽입되기 위한 홈이 소정의 길이만큼 y 방향으로 다수개 형성되어 있다. 또한, 열려있는 양측면에는 상·하 덧판(9, 10)이 외부로 빠져 나오는 것을 막기 위해 스토퍼 역할을 하는 턱(12)이 소정의 높이만큼 설치되어 있다. 또한, 덮게판(8)의 하부 외측에는 자재이음부(6)가 연결되기 위한 암나사 홈(13)이 형성되어 있다.

덮게판(8)과 접하는 상부 덧판(9)의 상부는 덮게판과 마찬가지로 y 방향으로의 움직임을 보장하기 위하여 베어링 볼이 삽입될 수 있도록 소정의 길이를 갖는 y 방향의 홈이 다수개 형성되어 있다. 그리고, 구름판(11)과 접하는 상부 덧판(9)의 하부는 베어링 불이 삽입되기 위한 소정이 길이를 갖는 x 방향의 홈이 다수개 형성되어 x 방향으로의 움직임을 보장해 준다.

한편, 구름판(11)과 접하는 하부 덧판(10)의 상부는 소정이 길이를 갖는 x 방향이 홈이 다수개 형성되어 x 방향으로 움직임을 보장해 주며, 덮개판(8)과 접하는 하부 덧판(10)의 하부는 y 방향으로의 움직임을 보장하기 위하여 베어링 볼이 삽입될 수 있도록 소정의 길이를 갖는 y 방향의 홈이 다수개 형성된다.

그리고, 구름판(11)의 상부 및 하부는 x 방향으로의 움직임을 보장하기 위해 소정의 길이를 갖는 베어링 삽입 홈이 x 방향으로 다수개 형성된다.

여기에서 인장력이 가해짐에 따라 시험체의 수직도를 자동적으로 맞추기 위해 x, y 직선운동베어링이 움직이게 되는데, 이때 베어링의 움직임은 크지 않다. 따라서, 덮게판(8)은 상·하 덧판(9,10) 및 구름판(11)이 움직일 수 있도록 각판의 크기보다 소정의 양만큼 크게 형성하여 덮게판의 내부에 여유 공간을 형성하였다, 그리고, 덮게판(8)의 양측면으로 구름판(11)의 양측이 소정의 길이만큼 유출되도록 하고, 덮게판(8)으로 상·하 덧판(9, 10) 및 구름판(11)의 결합관계를 유지하도록 감싸고, 각판에 설치된 베어링이 홈을 일정 부분만 형성함으로써 x, y 베어링의 일체성을 확보하였으며, 덮게판의 양측에 스토퍼 기능을 하는 턱(12)을 상·하에 설치하여 상·하 덧판(9, 10)이 갑자기 밖으로 빠져나오지 못하도록 하였다.

이라한 구성을 갖는 본 발명의 상부헤더 결합부(7)는 시험체와 수직도를 맞추기 위해 x 또는 y 방향으로 움직임이 발생되는데, 이 경우에 있어서 구름판(11)은 상부헤더(1)에 고정되어 기준 축을 이루며, 구름판(11)과 접하는 상·하부 덧판(9)과 덮게판(8)의 움직임에 의해 x 방향으로의 이동이 이루어지며, y 방향으로의 이동은 덮게판(8)의 움직임을 의해 이루어진다.

이와 같은 상부헤더 결합부(7)의 구성은 하나의 예를 든 것에 불과하며, 동일한 기능을 하는 결합부를 다른 구주로 구성할 수도 있다. 예를 들어, 결합부를 일체형으로 형성하지 않고, 조립형으로 형성하는 경우에는 하나이 덧판과 구름판 및 덮게판을 이용할 수 있으며, 베어링 대신에 마찰력을 감소시킬 수 있는 다른 재료를 사용할 수도 있다.

한편, 덮게판(8)과 그립(5) 사이에는 자재이음부(universal joint; 6)가 설치되어 회전 및 전방향에 대하여 움직일 수 있도록 하였다.

제4도는 하부헤더에 결합되는 시험체 고정부(3)의 세부 구조도로서, 도면에서 14는 시험체 고정 위판, 15는 시험체 고정 아래판, 16은 강봉을 각각 나타낸다.

시험체 고정 아래판(15)은 하부헤더(2)에 고정된다. 한편, 시험체를 상기 시험체 고정부(3)를 이용해 하부헤더에 고정시킬 경우에는 시험체의 기본 재료를 시험체 고정 위판과 아래판(14,15) 사이에 놓고, 위판 및 아래판(14, 15)이 각 모서리에 형성된 삽입구멍을 통해 강봉(16)을 삽입한 후, 각 강봉(16)의 끝부분에 형성된 수나사부분에 너트로 조임하여 고정시킨다. 한편, 시험체 고정 위판(14)에는 기본 재료에 부착된 다른 재료가 표출되어 그립(5)에 의해 조여질 수 있도록 관통구멍이 형성되어 있다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면 시험체의 위부분은 회전 및 모든 방향에 자유로이 이동이 가능하도록 형성되고 시험체의 아래부분은 UTM에 고정되므로써 부착던단 시험체에는 순수 인장력만이 작용하게 된다.

즉, 상단이 모든 방향에 대하여 자유로이 움직일 수 있으므로, 제5(b)도와 같이 상단이 이동하여 자동적으로 수직도를 맞추면서 순수 인장력만을 시험체에 가하게 되므로 시험체의 접합계면에는 휨 및 비틀림이 없이 순수 전단 응력만이 작용하게 되어 정확한 전단부착강도를 측정할 수 있다.

또한, 전단부착강도 실험 뿐만 아니라 순수 인장력을 작용하여야만 하는 모든 시험체에 대해서도 적용할 수 있으므로 인장강도 및 전단부착강도의 측정에 정확도를 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 상부헤더 및 하부헤더를 구비한 전단부착강도 시험장치에 있어서, 상기 상부헤더 혹은 하부헤더의 일측에 고정되며, 시험체를 고정시키기 위한 시험체 고정수단; 상기 시험체 고정수단이 대응되는 위치에 설치되며, 상기 시험체에 인장력이 가해지도록 상기 시험체의 일측을 조임하는 시험체 조임수단; 상기 시험체 고정수단과 대응되는 위치의 상기 헤더에 고정되되, x 방향 및 y 방향으로 자유롭게 이동될 수 있도록 형성된 헤더 결합수단; 및 상기 헤더 결합수단과 상기 시험체 조임수단 사이에 설치되며, 자유로이 회전이 가능하고, 방향에 관계없이 인장력이 전달되도록 형성된 자재이음수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전단부착강도 시험장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 헤더 결합수단은, 상기 헤더에 고정되며, x 방향으로 이동이 가능하도록 소정의 길이만큼 x 방향으로 베어링볼 삽입홈이 상부 및 하부에 다수개 형성된 구름판; 상기 구름판의 상부 및 하부에 각각 설치되며, 상기 구름판과 접하는 면에는 x 방향으로의 베어링볼 삽입홈이 다수개 형성되고, 이와 대응되는 곳에는 y 방향으로의 베어링볼 삽입홈이 다수개 형성된 덧판; 및 상기 상·하부 덧판 및 구름판을 일체화시키기 위해 상기 상·하부 덧판을 감싸도록 형성되며, 상기 상·하부 덧판과 접하는 면은 y 방향으로의 베어링볼 삽입홈이 다수개 형성되고, 상기 구름판의 양측이 돌출되어 상기 헤더에 의해 고정되도록 형성된 덮게판을 구비한 것을 특징으로 하는 전단부착강도 시험장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 덮게판은, 대응되는 양측이 뜨인 터널형의 사각상자 형태로 구성되며, 상기 뜨인 양측에는 상기 상·하부 덧판이 외부로 빠져 나오지 못하도록 스토퍼 기능을 하는 턱이 소정의 높이만큼 상·하부에 형성딘 것을 특징으로 하는 전단부착강도 시험장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 덮게판은, 상기 상·하부 덧판 및 구름판이 x 방향 또는 y 방향으로 이동이 가능하도록 상기 각 판의 길이보다 소정의 크기만큼 더 크게 내부 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 전단부착강도 시험장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 덮게판의 외부 일측에는 상기 자재이음수단에 체결될 수 있도록 암나사홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전단부착강도 시험장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 시험체 고정수단은, 상기 시험체를 사이에 끼워 고정시키기 위한 상·하부 고정판; 및 상기 상·하부 고정판의 모서리에 형성된 관통구멍을 통해 삽입되어 상기 시험체를 가압하여 고정시키기 위해 끝부분을 수나사가 형성된 다수개의 강봉을 구비하되, 상기 상부 고정판에는 부착된 시험체의 일측이 표출될 수 있도록 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 전단부착강도 시험장치.

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