KR100421570B1 - 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대구경 및 실물 시험 인장시편의 길이 변형율을 정확하고 용이하게 측정토록 하여 대구경 및 실물 시험 재료의 길이 변형율 측정치의 정확성을 향상토록 하는 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치에 관한 것이다.
본 발명은 UTM 등을 이용하여 재료의 기계적인 성질을 조사 계측함에 있어서, 대구경 및 실물 시험 인장시편의 길이 변형율을 정확히 측정하기 위한 장치로서, 인장시편의 표점구간 상하부에 각각 고정되며, 대향하는 두 개의 V블럭형 조오가 형성된 수평상의 조오몸체와, 상기 두 개의 조오몸체를 연결하기 위해 일측 조오몸체 양측에 부여되는 축봉과, 상기 조오가 인장시편의 단면 축소에 따라 탄력적으로 시편에 밀착고정되기 위한 압착수단을 포함하는 상하 표점지그와;
상기 상하 표점지그의 수평 및 평행이동을 위하여 상기 상하 표점지그에 연결되는 표점지그의 수평 및 평행유지수단과;
상기 하부 표점지그에 좌우에 설치되는 한 쌍의 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 것임.

Description

대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치{A Extensometer for Large Diamter}
본 발명은 재료의 구조실험에서 연신율을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 대구경 및 실물 시험 인장시편의 길이 변형율을 정확하고 용이하게 측정토록 하여 대구경 및 실물 시험 재료의 길이 변형율 측정치의 정확성을 향상토록 하는 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치에 관한 것이다.
재료의 기계적인 성질, 길이 변형율을 측정하기 위한 인장시험은 지름이 5 ∼ 10㎜ 이하의 작은 인장시편인 경우에는 UTM(Universal Testing Machine, 만능시험기) 및 엑스텐소미터(Extensometer)를 이용하여 연신량을 용이하게 측정할 수 있으나 시편의 지름이 이보다 큰 대구경의 경우에는 엑스텐소미터의 수용한계를 벗어나기 때문에 다만 UTM의 내부 측정장치에 의하여 연신율을 측정하고 있다.
그러나, 시험작동시 재료가 늘어남으로 단면적이 축소되어 UTM의 척에 고정된 시편의 고정부에서 미끄럼이 발생됨으로 표점거리가 변경되어 재료의 연신율을정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있었다.
즉, 정확한 인장시험의 관건은 인장시편의 표점거리 상하에 고정된 고정장치의 유동이 없어야 하고, 상기 상하 고정장치가 수평 및 평행이동성이 확보되어야 하지만, 현재까지는 엑스텐소미터의 수용한도를 벗어나는 대구경 재료시험에 있어서는 이러한 점들이 보장되는 장치가 없어서 어려움이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은, 엑스텐소미터의 수용한계를 벗어나는 대구경 및 실물 시험 인장시편의 길이 변형율을 측정하기 위한 것으로서,
인장시편의 단면적 축소에 탄력적으로 대응하는 상하 표점지그로 하여 표점위치가 정확히 지켜지도록 하고, 표점지그의 수평 및 평행유지수단으로 하여 상하 표점지그가 수평 및 평행이동되게 하며, 좌,우에 설치되는 두 LVDT 측정치의 평균값으로 측정치를 도출함으로써 엑스텐소미터의 측정한계를 벗어나는 대구경 및 실물 시험 인장시편의 연신율 시험 정확도를 향상시키고, 시험작업을 용이하게 하도록 하는 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 정면 구성도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 1의 저면도.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예의 정면 구성도.
도 5는 도 4의 평면도.
도 6은 도 4의 저면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치
2: 인장시편 101: 상부 표점지그
102: 하부 표점지그 110: 조오
120: 조오몸체 121: 축공
130: 축봉 131: 나사
140: 압착수단 141: 스프링
143: 너트 145: 스프링 받이
160: LVDT 고정부 161: LVDT 삽지홈
200: 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단
210: 관절지지대 220: 스페이서
230: 힌지 결합부 250: 가이드봉
251: 상부 가이드봉 252: 하부 가이드봉
300: LVDT
상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치는,
UTM 등을 이용하여 재료의 기계적인 성질을 조사 계측함에 있어서,
대구경 및 실물 시험 인장시편의 길이 변형율을 정확히 측정하기 위한 장치로서,
인장시편의 표점구간 상하부에 각각 고정되며, 대향하는 두 개의 V블럭형 조오가 형성된 수평상의 조오몸체와, 상기 두 개의 조오몸체를 연결하기 위해 일측 조오몸체 양측에 부여되는 축봉과, 상기 조오가 인장시편의 단면 축소에 따라 탄력적으로 시편에 밀착고정되기 위한 압착수단을 포함하는 상, 하 표점지그와;
상기 상하 표점지그의 수평 및 평행이동을 위하여 상기 상하 표점지그에 연결되는 표점지그의 수평 및 평행유지수단과;
상기 하부 표점지그에 설치되는 한 쌍의 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서,
상기 표점지그의 압착수단은, 상기 일측의 조오몸체 양측에 고정되고 다른 일측 조오몸체에 형성되는 축공을 관통하여 돌출되며 단부에는 나사가 형성된 한 쌍의 축봉과, 상기 돌출된 축봉에 끼워지는 스프링과, 상기 스프링을 지지하는 너트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서,
상기 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단은, 상기 상하 표점지그를 연결하는 것으로서 일단은 상부의 표점지그에, 다른 일단은 하부의 표점지그에 힌지고정된 관절지지대 다수쌍과, 상기 관절지지대 다수쌍을 소정 간격으로 연결 및 유지하기 위한 다수의 스페이서를 이용하여 상하 표점지그를 평행이동시켜 표점간의 변형율을 정확하게 측정하기 위한 장치의 구성을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로서,
상기 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단은, 상기 상하 표점지그 소정 위치에 부여되고 상호 결합되어 가이드하며, 상기 상하 표점지그가 서로 분리되는 가이드봉으로 형성되되, 상기 가이드 봉은
상기 하부 표점지그 상면의 소정지점에 부여되는 다수의 하부 가이드봉과;
상기 상부 표점지그의 하면에 상기 다수의 하부 가이드봉에 대응, 삽입되는 다수의 상부 가이드봉을 이용하여 상하 표점지그를 평행이동시켜 표점간의 변형율을 정확하게 측정하기 위한 장치의 구성을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치에 대한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치(1)의 구성을 보이는 정면도이며, 도 2는 도 1의 평면도, 도 3은 도 1의 저면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일 실시예의 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치(1)는,
UTM 등을 이용하여 재료의 기계적인 성질을 조사 계측함에 있어서,
대구경 및 실물 시험 인장시편의 길이 변형율을 정확히 측정하기 위한 장치로서,
인장시편(2)의 표점구간 상하부에 각각 고정되며, 대향하는 두 개의 V블럭형 조오(110)가 형성된 수평상의 조오몸체(120)와, 상기 두 개의 조오몸체(120)를 연결하기 위해 일측 조오몸체(120) 양측에 부여되는 축봉(130)과, 상기 조오(110)가 인장시편(2)의 단면 축소에 따라 탄력적으로 인장시편(2)에 밀착고정되기 위한 압착수단(140)을 포함하는 상, 하 표점지그(101)(102)와;
상기 상하 표점지그(101)(102)의 수평 및 평행이동을 위하여 상기 상하 표점지그에 연결되는 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단(200)과;
상기 하부 표점지그(102)에 설치되는 한 쌍의 LVDT(300)를 포함하여 이루어진다.
상기 표점지그의 압착수단은(140), 상기 일측의 조오몸체(120) 양측에 고정되고 다른 일측 조오몸체에 형성되는 축공(121)을 관통하여 돌출되며 단부에는 나사(131)가 형성된 한 쌍의 축봉(130)과, 상기 돌출된 축봉(130)에 끼워지는 스프링(141)과, 상기 스프링(141)을 지지하는 너트(143)를 포함하여 구성되었다.
상기 축봉(130)에 끼워지는 스프링(141) 양측에는 스프링 받이(145)를 구비함이 바람직하다.
상기 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단(200)은, 상기 상하 표점지그(101)(102)를 연결하는 것으로서 일단은 상부의 표점지그(101)에, 다른 일단은 하부의 표점지그(102)에 힌지고정된 관절지지대(210) 다수쌍과, 상기 관절지지대 다수쌍을 소정 간격으로 연결, 유지하기 위한 다수의 스페이서(220)를 포함하여 구성되었다. 미설명 부호 (230)은 힌지 결합부이다.
상기 관절지지대(210)는 두개의 관절부재(211)를 힌지결합하여 형성하고, 병열형성된 다른 관절지지대와(210)의 간격유지를 위한 상기 스페이서(220)는 봉상으로 하여 힌지결합하였다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예의 구성을 보이는 정면도이며, 도 5는 도 4의 평면도, 도 6은 도 4의 저면도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단(200)은, 상기 상하 표점지그 (101)(102) 소정 위치에 부여되고 상호 결합되어 가이드하되, 상기 상하 표점지그(101)(102)가 서로 분리 될 수 있도록 하는 가이드봉(250)으로 형성하였다.
상기 가이드봉(250)은 상기 하부 표점지그(102) 상면의 소정지점에 부여되는 다수의 하부 가이드봉(252)과, 상기 상부 표점지그(101)의 하면에 상기 다수의 하부 가이드봉(252)에 대응, 삽입되는 다수의 상부 가이드봉(251)으로 형성함이 바람직하다.
상기 가이드봉(250)은 상기 상하 표점지그(101)(102)가 수평 평행이동이 이루어지도록 인장시편(2)을 중심으로 원주상의 정삼각형의 꼭지점에 해당하는 위치에 각각 부여하였다.
상기 하부 표점지그(102)는 상기 LVDT(300)를 고정하기 위하여 LVDT가 삽지되기 위한 삽지홈(161)과 체결을 위한 볼트체결부(162)로 이루어지는 LVDT 고정부(160)를 형성하여 LVDT의 조립 체결이 용이하도록 형성하였다.
이와 같은 구성을 지닌 본 발명에 따른 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치(1)의 작용 및 사용상태를 살펴 본다.
대구경 및 실물 인장시편의 상하 표점에 고정되는 상기 표점지그(101)(102)는 인장시편(2)을 대향하는 V블럭형의 조오(110) 사이에 견고하게 고정하되, 스프링(141)을 포함하는 압착수단(140)을 구비함으로써, 시험시 인장시편이 늘어남에 따라 축소되는 단면적에 탄력적으로 대응한다. 즉, 인장시편(2)의 단면적이 축소되면 스프링(141)의 힘에 의하여 조오(110)가 인장시편(2)쪽으로 자동으로 밀려져 조오(110)의 인장시편 압착이 견고히 유지되는 것이다.
상기 상하 표점지그(101)(102)를 인장시편(2)의 표점에 고정시에는 스프링을 받혀주고 있는 너트를 조절하여 스프링의 압력을 적절히 조절하도록 한다.
상기 상, 하 표점지그(101)의 수평 및 평행유지수단(200)은 소정 간격을 유지하며 병렬구성되는 관절지지대(210)가 상하 표점지그(101)(102)를 평행이동하게 잡아줌으로 수평이 유지된다.
상기 관절지지대(210)를 채택했을 경우에는 인장한계를 관절지지대(210)의 펼친 길이 이내로 한정해야 하는 제약이 따르고 그 한계 이상의 인장력이 가해질 경우 관절지지대(210)는 손상되게 되는데 비하여, 상기 가이드봉(250)은 이러한 인장 한계 없이, 인장시편이 늘어남에 따라 상하부 가이드봉(251)(252)이 벌어지고 한계 이상으로 벌어지면 상하부 가이드봉(251)(252)이 분리되고 상하 표점지그(101)(102)도 분리되어 손상이 되지 않는다.
상기 가이드봉(250)은 인장시편(2)을 중심으로 원주상의 정삼각형의 꼭지점에 해당하는 위치에 설치됨으로써 보다 정확하게 상하 표점지그(101)(102)가 수평, 평행이동시켜 길이 변형율을 정확히 측정토록 한다.
상기 도 1 내지 도 3의 관절지지대(210)를 수평 및 평행유지수단(200)으로 구비한 타입은 인장시편이 파단되면 정지하여 인장시편이 파단된 후 일정거리 내에서 조절할 수 있는 형식이며,
도 4 내지 도 6의 상기 가이드봉(250)을 수평 및 평행유지수단(200)으로 구비한 타입은 인장시편이 파단된 후에도 계속 인장이 진행되는 형식이다.
이러한 본 발명은 상하 표점지그(101)(102)를 인장시편의 상하 표점에 견고히 고정한 후 UTM 등의 장치에 시편의 상하단을 물리고 인장력를 가하여 시편의 표점거리가 늘어남에 따라 상기 하부 표점지그(102)에 고정된 LVDT(300)가 표점거리의 변위를 전기적으로 출력하게 된다.
전기적 기계장치로서 분리개체로 자유로이 이동하는 코어의 변위에 비례하여 전기적 출력이 생성되는 공지의 계측장치인 상기 LVDT(300)는 상하 표점지그(101)(102) 간의 벌어진 길이, 다시 말하여 시편의 표점거리에서의 늘어난 길이를 측정하되, 좌,우 두 LVDT의 평균값을 계산하여 정확한 측정치를 얻도록 한다.
즉, 본 발명에 따른 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치(1)는 인장시편(2)의 단면적축소에 탄력적으로 대응하는 상하 표점지그(101)(102)로 하여 표점위치가 정확히 지켜지도록 하고, 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단(200)으로 하여 상하 표점지그(101)(102)가 수평 및 평행이동되게 하며, 하부표점지그(102) 좌우에 설치되는 두 LVDT(300) 측정치의 평균값으로 측정치를 도출함으로써 엑스텐소미터의 측정한계를 벗어나는 대구경 및 실용 인장시편의 연신율을 정확하고 용이하게 측정하도록 하는 것이다.
이상의 실시예에서는 본 발명을 재료의 인장시험을 위한 장치에 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 이는 인장시험뿐만 아니라, 압축강도, 휨, 파단점, 항복점 등 재료의 기계적 특성을 측정하기 위한 측정장치분야의 경우에는 어느 경우에라도 마찬가지로 적용될 수 있음은 자명할 것이다,
또한, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실제예 및 도면에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치는,
인장시편의 단면적 축소에 탄력적으로 대응하는 압착수단을 구비한 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치 표점지그와, 상기 상하 표점지그가 수평 및 평행이동되게 하여 표점이 정확히 지켜지고, 표점거리 간의 측정위치인 상하 표점지그의 수평 및 평행이 유지되도록 하며, 하부 표점지그 좌우에 설치되는 두 LVDT 측정치의 평균값으로 변형율을 도출함으로써,
엑스텐소미터의 측정한계를 벗어나는 대구경 및 실용 인장시편의 길이 변형율을 측정함에 있어 정확성이 현저히 향상되며, 시험 작업도 용이하도록 하는 잇점을 갖는 기술이다.

Claims (4)

  1. UTM 등을 이용하여 재료의 기계적인 성질을 조사 계측함에 있어서,
    대구경 및 실물 시험 인장시편의 길이 변형율을 정확히 측정하기 위한 장치로서,
    인장시편의 표점구간 상하부에 각각 고정되며, 대향하는 두 개의 V블럭형 조오가 형성된 수평상의 조오몸체와, 상기 두 개의 조오몸체를 연결하기 위해 일측 조오몸체 양측에 부여되는 축봉과, 상기 조오가 인장시편의 단면 축소에 따라 탄력적으로 시편에 밀착고정되기 위한 압착수단을 포함하는 상하 표점지그와;
    상기 상하 표점지그의 수평 및 평행이동을 위하여 상기 상하 표점지그에 연결되는 표점지그의 수평 및 평행유지수단과;
    상기 하부 표점지그에 좌우에 설치되는 한 쌍의 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상하 표점지그의 압착수단은, 상기 일측의 조오몸체 양측에 고정되고 다른 일측 조오몸체에 형성되는 축공을 관통하여 돌출되며 단부에는 나사가 형성된 한 쌍의 축봉과, 상기 돌출된 축봉에 끼워지는 스프링과, 상기 스프링을 지지하는너트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단은, 상기 상하 표점지그를 연결하는 것으로서 일단은 상부의 표점지그에, 다른 일단은 하부의 표점지그에 힌지고정된 관절지지대 다수쌍과, 상기 관절지지대 다수쌍을 소정 간격으로 연결, 유지하기 위한 다수의 스페이서를 이용하여 상하 표점지그를 평행이동시켜 표점간의 변형율을 정확하게 측정하기 위한 장치의 구성을 특징으로 하는 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상하 표점지그의 수평 및 평행유지수단은, 상기 상하 표점지그 소정 위치에 부여되고 상호 결합되어 가이드하며, 상기 상하 표점지그가 서로 분리되는 가이드봉으로 형성되되, 상기 가이드 봉은
    상기 하부 표점지그 상면의 소정지점에 부여되는 다수의 하부 가이드봉과;
    상기 상부 표점지그의 하면에 상기 다수의 하부 가이드봉에 대응, 삽입되는 다수의 상부 가이드봉을 이용하여 상하 표점지그를 평행이동시켜 표점간의 변형율을 정확하게 측정하기 위한 장치의 구성을 특징으로 하는 대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치.
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