KR100665661B1

KR100665661B1 - 다중형 케이블 연신율 측정장치

Info

Publication number: KR100665661B1
Application number: KR1020040077083A
Authority: KR
Inventors: 정선철; 김종석; 김태룡
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2007-01-09
Also published as: KR20060028083A

Abstract

본 발명은 실험실에서 각종 케이블의 노화평가를 위한 케이블 자켓, 절연물 등의 신축성 고무재질의 파단 연신율을 측정하기 위한 케이블 연신율 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 개의 케이블 시편에 대해 연신율을 동시에 측정하면서 측정하는 케이블 시편들에 동일한 힘으로 압착함과 더불어 이탈방지도 이루어지는 다중형 케이블 연신율 측정장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 시험시편(1)인 케이블의 연신율을 측정하는 장치에 있어서, 기대(2)의 상부에 설치되어 제어부(3)에 연결되면서 측정되는 시험시편들의 상태를 보여주는 모니터(4)와, 이 모니터(4)와 제어부(3)에 상호 연결된 키보드 판(5) 및, 시험시편(1) 들을 측정하는 측정부(6)로 이루어지되, 상기 측정부(6)는 시험시편(1)의 상부를 고정하는 상부그립(7)과, 시험시편(1)의 하부를 고정하는 하부그립(8), 속도 및 이동길이를 제어하는 서보모터(9), 시험시편(1)을 상하로 움직이는 인장축(10), 이 시험시편(1)의 상하 이동시 이를 안내하는 가이드 축(11), 시험시편(1) 인장시 단면적 축소로 이 시험시편(1)의 이탈을 방지하는 쐐기(12), 이 쐐기(12)의 원위치 복귀용 인장 스프링(13), 상기 상, 하부 그립(7,8)의 조임과 풀림 나사용 스크류(14), 상기 인장 스프링(13)의 인장 및 복귀용 이동공간(15), 상기 스크류(14)에 연결된 시편 압축용 이동체(16) 및, 부하하중 측정용 로드센서(17)로 이루어져 있다.

Description

다중형 케이블 연신율 측정장치{Cable elongation multiple measuring device}

도 1은 본 발명에 따른 다중형 케이블 연신율 측정장치의 정면도,

도 2는 도 1의 배면 사시도,

도 3은 도 1의 좌측면도,

도 4는 도 2의 A부분 확대 사시도,

도 5는 도 4의 평면도,

도 6은 도 4의 측면도,

도 7은 도 3의 B부분 확대 사시도,

도 8은 도 7의 부분 측단면도,

도 9는 본 발명을 이용하여 케이블 연신율 실험순서를 나타낸 흐름도,

도 10은 본 발명을 이용하여 시험시편들의 최종결과를 나타낸 그래프이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 시험시편, 2 : 기대,

3 : 제어부, 4 : 모니터,

5 : 키보드판, 6 : 측정부,

7 : 상부그립, 8 : 하부그립,

9 : 서보모터, 10 : 인장축,

11 : 가이드 축, 12 : 쐐기,

13 : 인장 스프링, 14 : 스크류,

15 : 이동공간, 16 : 이동체,

17 : 로드센서, 18 : 그립 조임쇠 몸체.

본 발명은 실험실에서 각종 케이블의 노화평가를 위한 케이블 자켓, 절연물 등의 신축성 고무재질의 파단 연신율을 측정하기 위한 케이블 연신율 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 개의 케이블 시편에 대해 연신율을 동시에 측정하면서 측정하는 케이블 시편들에 동일한 힘으로 압착함과 더불어 이탈방지도 이루어지는 다중형 연신율 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 케이블과 같은 시편의 연신율 등을 측정하는 만능 시험기는 주로 금속재료에 대하여 1개의 인장축으로 1개 시험시편의 연신율을 측정할 수 있고, 측정 사전준비에 필요한 장비 설정시간이 수작업으로 진행하여 대략 20분 이상 소요되며, 측정 시험시 시험시편의 인장에 따른 그립부위 단면적이 줄어서 이탈되어 재시험을 수행하는 경우가 종종 있었다.

한편 종래 이러한 만능시험기의 기술을 살펴보면, 1994년 7월 21일에 공개된 대한민국 공개특허 제94-15509호인 "열수축성 튜브의 연신율 측정장치"는 접속 도 체간의 피복체로 사용되는 열수축성 튜브의 연신(延伸)을 측정하는 장치에 관한 것으로, 이는 형광물질로 일정 길이로 표시한 열수축성 튜브를 가열하여 팽창시키고 팽창된 튜브의 부위를 촬영해서 영사화시키고 영상 프로세싱에 의한 형광물질 판독으로 연신 길이를 측정하는 방법으로 되어 있다.

그리고 1995년 5월 16일에 공개된 대한민국 공개특허 제95-12063호인 "단축 인장시험에 의한 파괴인성의 결정방법"은 재료의 기계적 성질 규명 및 그 시험법에 관한 것이다. 이 특허는 만능 시험기를 사용하여 1개의 시험시편만 측정이 가능하고, 파괴인성의 측정방법은 기존의 ASTM E399의 시험시편을 이용하지 않고 별도의 시편을 사용하여 파단점의 연신율과 인장강도를 컴퓨터 프로그램으로 자동 계산하여 탄소성 재료의 파괴면의 단위 면적당 표면 에너지라는 것을 구하는 것이다.

또한 2003년 2월 5일에 공개된 대한민국 공개특허 제2003-10229호인 "대구경 인장시편 길이 변형율 측정장치"는 1개의 대구경 시편 길이 변형을 측정하는 장치로 인장시편의 표점구간 상, 하부에 각각 고정되며 대향하는 두개의 V블럭형 조오가 형성된 시편상의 조오몸체와, 상기 두개의 조오몸체를 연결하기 위해 일측 조오몸체 양측에 부여되는 축봉과, 상기 조오가 인장시편의 단면 축소에 따라 탄력적으로 시편에 밀착 고정되기 위한 압착수단을 포함하는 상하 지그로 구성되어 있으며, 시험시편의 단면 축소시 축봉에 끼워지는 스프링과 스프링을 지지하는 지그로 시편이 탈락되지 않도록 일정한 압력으로 잡아주는 역할을 하도록 구성되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래 케이블의 연신율을 측정하는 장치들은 단지 1개의 시험시편을 사용하여 시험을 수행함에 따라 실험기간이 과다하게 소요되고, 시험시 케이블 시편이 인장력에 의해 이탈되어 재시험을 수행하는 경우가 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 1개의 인장축을 사용하여 동시에 여러 개의 시험시편을 시험할 수 있으면서 측정하는 케이블 시편들에 동일한 힘으로 압착함과 동시에 이탈 방지도 이루어짐에 따라 케이블 재료 노화 평가시 재료의 연신정도를 빠르고 정확하게 시험할 수 있는 다중형 케이블 연신율 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 1개의 인장축을 이용하여 5개의 시험시편 연신율을 동시에 측정하기 위한 것이며, 인장시편의 단면적 축소에 탄력적으로 대응하도록 상하 그립장치의 압축력을 일정하게 유지하여 시험 실패가 발생되지 않게 하고, 5개의 케이블 시편에 연신율 측정을 동시에 수행하고 연신 길이를 컴퓨터를 통해 자동으로 측정할 수 있어 빠른 속도로 연신율 시험 결과치를 취득할 수 있는 장치이며, 연신 길이는 서보모타의 회전에 의한 시간당 인장축의 이동 길이, 시간당 로드센서의 부하 하중을 측정하여 컴퓨터 프로그램으로 이들을 조합연산 자동 계산하여 결과 값을 알 수 있도록 되어 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 다중형 케이블 연신율 측정장치의 전체를 나타낸 정면도, 사시도 및 좌측면도이고, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 요부들을 나타낸 도면들이다.

본 발명은 시험시편(1)인 케이블의 연신율을 측정하는 장치에 있어서, 기대(2)의 상부에 설치되어 제어부(3)에 연결되면서 측정되는 시험시편들의 상태를 보여주는 모니터(4)와, 이 모니터(4)와 제어부(3)에 상호 연결된 키보드 판(5) 및, 시험시편(1) 들을 측정하는 측정부(6)로 이루어지되, 상기 측정부(6)는 시험시편(1)의 상부를 고정하는 상부그립(7)과, 시험시편(1)의 하부를 고정하는 하부그립(8), 속도 및 이동길이를 제어하는 서보모터(9), 시험시편(1)을 상하로 움직이는 인장축(10), 이 시험시편(1)의 상하 이동시 이를 안내하는 가이드 축(11), 시험시편(1) 인장시 단면적 축소로 이 시험시편(1)의 이탈을 방지하는 쐐기(12), 이 쐐기(12)의 원위치 복귀용 인장 스프링(13), 상기 상, 하부 그립(7,8)의 조임과 풀림 나사용 스크류(14), 상기 인장 스프링(13)의 인장 및 복귀용 이동공간(15), 상기 스크류(14)에 연결된 시편 압축용 이동체(16) 및, 부하하중 측정용 로드센서(17)로 이루어져 있다.

여기서 상기 측정부(6)는 도면에 도시된 바와 같이 5개의 시험시편(1)을 동시에 측정할 수 있도록 동일한 구조를 갖는 하부그립(8)이 설치된 그립 조임쇠 몸체(18) 들이 등각도로 5개가 방사 배치되어 있다.

또한 상기 쐐기(12)는 시험시편(1) 시험시 상, 하부그립(7,8)에서 이 시험시편(1)이 이탈되는 것을 막도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 케이블과 같은 비금속 시험시편(1)의 상, 하부그립(7,8)에 물리는 시편의 단면적의 감소로 시편이 그립에서 이탈하는 문제를 해결하기 위해 인장력이 가해질 때 시편을 동일한 힘으로 압착할 수 있는 쐐기(12)를 장착하는데, 쐐기형 그립은 그립의 물림부위를 가변형으로 하여 시편을 인장할 경우 물림부위가 더욱 강하게 물리어 시편이 이탈하지 않도록 되어 있다.
시편을 쐐기(12)와 시편 압축용 이동체(16) 사이에 장착하고, 하부그립(8)을 회전시키면 스크류(14)의 회전으로 시편 압축용 이동체(16)가 전진하여 시편을 압착한다. 압착된 시편은 폴리머 계통의 재질로 시험 중 인장하면 늘어나서 이탈될 결우가 발생할 수 있으나 쐐기(12)가 이동하여 줄어드는 시편의 두께를 보상하면서 시편이 이탈되지 않도록 하여 시험을 정상적으로 수행할 수 있다.
즉, 쐐기(12)가 이동할 수 있는 공간은 이동공간(15)으로 약 30°정도로 기울어진 경사면의 이동공간(15)이며, 시험 시편의 하부 그립 조임쇠 몸체의 쐐기(12)는 이동공간(15)을 통해 상부로만 이동하고, 반대로 상부 조임쇠 몸체의 쐐기(12)는 이동공간을 통해 하부로만 이동할 수 있다.
이때, 인장 스프링(13)은 쐐기(12)가 이동공간(15)을 따라 이동함에 따라 같이 이동했다가 시험이 끝난 후 쐐기를 이동공간(15)을 따라 원위치시킨다.

이어 본 발명을 이용하여 다중형 케이블 연신율 측정작업을 살펴보면, 도 9에 도시된 바와 같이, 첫째 컴퓨터로 모든 기본 설정치를 초기화하고, 둘째 케이블 시험시편(1) 5개를 시편고정 장치에 넣고 상, 하부그립(7,8)의 스크류(14)를 조여서 시편 끝부분이 시험 수행시 이탈되지 않도록 압축하고, 셋째 컴퓨터 프로그램의 제어화면에서 시험시편 초기 길이조정, 부하 하중 영점조정, 시험속도 500mm/min, 50mm/min 3종중 한 종류를 선택하고, 제한치 설정화면에서 부하 하중 제한치 설정, 연신길이 제한치를 설정, 시험대상 5개중 실제 수행하고자하는 시편 번호를 선정하고, 넷째 시험 수행화면에서 시작 스위치를 눌러서 시험을 수행하며, 비상 상황이 발생하면 비상정지 스위치를 눌러서 정지하고, 최종 시험이 종결되면 모니터의 5개 그래프의 파단점, 파단 연신율 부하 하중, 인장 길이를 확인 후 파일로 저장하고 시험을 종결한다.

한편, 도 10은 시험시편(1)의 최종결과가 모니터(4) 상에 나타나는 상태를 보여주는 그래프들이다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 다중형 케이블 연실율 측정장치는,

첫째, 기존 만능 시험기의 단점인 1개의 인장축에서 1개의 시편만 시험하는 방법에서 벗어나 1개의 인장축으로 5개의 시험시편을 동시에 측정하여 시험 시간을 획기적으로 단축한 케이블 재료 연신율 자동측정 전용 시험장치이다.

둘째, 5개의 시험시편에 대한 연신율 측정시 5개의 인장축을 사용하지 않고 1개의 인장축을 사용하여 단순화하였으며, 기존 수작업으로 연실 길이를 측정하지 않고 이를 컴퓨터 프로그램에서 자동 측정, 계산하여 시험속도를 빠르게 향상시킨다.

셋째, 인장 시편의 단면적 축소에 탄력적으로 대응하는 기존의 스프링 방식에서 벗어난 쐐기형 압착수단을 구비한 간단한 장치이다.

Claims

시험시편(1)인 케이블의 연신율을 측정하는 장치에 있어서,

기대(2)의 상부에 설치되어 제어부(3)에 연결되면서 측정되는 시험시편들의 상태를 보여주는 모니터(4)와, 이 모니터(4)와 제어부(3)에 상호 연결된 키보드 판(5) 및, 시험시편(1) 들을 측정하는 측정부(6)로 이루어지되, 상기 측정부(6)는 시험시편(1)의 상부를 고정하는 상부그립(7)과, 시험시편(1)의 하부를 고정하는 하부그립(8), 속도 및 이동길이를 제어하는 서보모터(9), 시험시편(1)을 상하로 움직이는 인장축(10), 이 시험시편(1)의 상하 이동시 이를 안내하는 가이드 축(11), 시험시편(1) 인장시 단면적 축소로 이 시험시편(1)의 이탈을 방지하는 쐐기(12), 이 쐐기(12)의 원위치 복귀용 인장 스프링(13), 상기 상, 하부 그립(7,8)의 조임과 풀림 나사용 스크류(14), 상기 인장 스프링(13)의 인장 및 복귀용 이동공간(15), 상기 스크류(14)에 연결된 시편 압축용 이동체(16) 및, 부하하중 측정용 로드센서(17)로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중형 케이블 연신율 측정장치.