KR100793601B1 - 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치에 관한 것으로서, 일정 형상의 몸체와, 상기 몸체의 일측에 형성되어 삽입되는 일련의 시험편들을 순차적으로 사상하기 위한 사상부와, 상기 사상부에 의해 사상이 완료된 시험편을 상기 몸체의 외부로 배출시키는 이송부를 포함하여, 다수의 시험편을 동시에 가공할 수 있으며, 시험편의 전면 및 후면을 자동으로 가공할 수 있기 때문에 스케일, 버등이 완전히 제거된 시험편을 얻을 수 있으며 이는 인장 시험시 정확한 데이터 확보에 일조할 뿐만 아니라 제품의 신뢰성 향상에 기여할 수 있다.

고속 인장 시험기, 시험편, 사상부, 이송부, 나이프, 연마

Description

고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치{CORRECTING APPARATUS FOR TEST PIECE IN HIGH SPEED TENSILE TESTER}

도 1은 일반 인장 시험기의 하부 고정대에 시험편이 장착된 상태를 도시한 요부 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 고속 인장 시험기를 이용한 시험편 파단 상태를 도시한 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 시험편 교정 장치의 사시도,

도 4은 본 발명에 따른 시험편 교정 장치의 사상부의 분리사시도;

도 5는 본 발명에 따른 도 4의 조립된 상태를 도시한 정면도;

도 6은 본 발명에 따른 시험편 교정 장치의 이송부의 분리 사시도;

도 7은 본 발명에 따른 도 6의 조립된 상태를 도시한 정면도;

도 8은 본 발명에 따른 사상부에 의해 시험편이 교정되는 상태를 도시한 작동도; 및

도 9는 본 발명에 따른 시험편 교정장치에 의한 시험편의 파단 상태를 도시한 그래프.

본 발명은 고속 인장 시험기(high speed tensile tester)에 사용되는 시험편 가공 장치에 관한 것으로서, 특히 시험편의 외면에 가공 중 형성되는 버, 스케일등으로 인한 시험편의 슬립 현상을 미연에 방지하여 정확한 수치 데이터를 확보하고자 구성되는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 금속재료의 기계적 물성평가 기법으로 사용되는 대표적인 시험법은 인장시험법으로, 이를 통하여 항복강도, 인장강도, 가공경화지수, 응력계수, 균일연신율 등의 데이터를 구할 수 있다. 상기 인장 시험법은 시험편에 인장력(tension)을 작용시켜 상술한 기계적 특성을 산출하고, 이를 바탕으로 기계적 특성에 맞는 철강의 적절한 분야로의 적용을 도모하는데 기여한다.

한편, 상기 인장 시험법은 정적 인장 시험법과 동적 인장 시험법으로 나뉠 수 있다. 상기 정적 인장 시험법은 일반적으로 사용하는 방법으로써, 시험편의 양쪽을 고정시키고, 적어도 어느 한쪽을 소정의 유압장치 또는 나삽된 스크류 장치에 의해 인장시켜 시편의 파단시의 기계적 특성을 측정하게 된다.

상기 동적 인장 시험 방법으로는 일반적으로 고속 인장 시험 장치를 사용하게 되는데, 시험편을 일정 속도 이상에부터 인장시키는 방법으로 주로 소재의 동적 물성 평가에 사용된다.

근래들어, 자동차 산업의 발달로 말미암아 고속으로 주행중인 자동차에 발생 할 수 있는 외부의 충격, 충돌로 인한 자동차 철강 소재의 기계적 특성이 주로 요구되어 있기 때문에 상기 정적 인장 시험보다는 고속 인장 시험을 선호하고 있는 추세이다.

상술한 고속 인장 시험 장치는 일반적으로, 시험편의 일단을 고정하고 타단을 일정 속도 이상에서 그립 작용을 발생하게 하여 시험편의 순간 인장력을 평가하는 장치이다. 즉, 소정의 그립 장치에 의해 일정 속도 이상에서 시험편을 순간적으로 그립핑하기 때문에 그 전에는 상기 그립 장치와 시험편은 일정 간격으로 이격되어 있어야 한다.

도 1은 일반 인장 시험기의 하부 고정대의 구성으로써, 하부 고정대(201)상에 구성된다. 상기 하부 고정대(201)는 'U'형으로 형성되어 있으며, 상단부는 외압에 의해 오므러들 수 있는 탄성을 가지고 있다. 상기 'U'형 하부 고정대(201)의 좌우 양측에는 적어도 하나의 가압 수단(조임 수단)이 구비된다. 상기 가압 수단으로는 외주면상에 나사홈이 형성된 스프링 바(205)와 상기 스프링 바(205)에 나삽되어 체결정도에 따라 상기 하부 고정대(201)를 오므러들게 하는 볼트(204)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 상기 스프링 바(205)의 하부 고정대(201)상에 관통된 단부는 후술될 죠우(206)에 고정된다.

상기 하부 고정대(201)의 일정 기울기를 갖는 중앙에는 시험편(100)을 장착할 수 있는 소정의 기울기가 있는 경사 구조로 형성된 죠우(206)가 설치된다. 바람직하게는 상기 죠우 외면의 기울기는 상기 하부 고정대(201)의 내면의 기울기와 상응하도록 형성된다. 따라서 상기 볼트(204)에 의해 상기 하부 고정대(201)를 조이 면 상기 죠우(206)는 상기 하부 고정대(201)의 내면에 밀려 시험편(100)의 외면 근처까지 접근하게 된다.

또한, 상기 하부 고정대(201)의 중앙에는 역시 외면이 테이퍼진 일정 기울기를 갖는 쐐기(203)가 상기 죠우(206)와 별도의 위치에 설치된다. 이때, 상기 쐐기(203)는 볼트(204)에 의해 하부 고정대(201)가 조여지는 과정에는 상기 죠우(206)가 상기 시험편(100)과 접촉하지 않는 일정 간격을 갖도록 지지해 줄 수 있는 기울기를 갖도록 형성되어야 한다. 따라서, 상기 죠우(206)의 중앙에 시험편(100)을 위치시키고 쐐기(203)와 함께 하부 고정대(201)의 중앙에 설치하고 볼트(204)로 조이게 되면, 상기 쐐기(203)에 의해 상기 죠우(206)와 시험편(100)은 근접한 거리까지는 위치되나 서로 접촉하지 않는 상태가 된다.(도 1의 요부 도면 참조)

그후, 상기 하부 고정대(201)의 일측 또는 양측에는 적어도 하나의 가이드 바(202)가 설치된다. 상기 가이드 바(202)는 상기 하부 고정대(201)의 일측에 길이 방향으로 설치되어, 소정의 유압 장치에 의해 구동하는 이동 실린더에 의해 상기 하부 고정대(201)가 승강 운동을 할때 가이드 역할을 하게 된다. 또한, 상기 가이드 바(202)는 상기 쐐기(203)를 각각 관통하여 아이들 운동을 할 수 있도록 하고, 상기 쐐기(203)의 하면에 걸릴 수 있도록 일정 위치에 직경이 상태적으로 큰 단차부(207)를 구비한다. 이는 하부 고정대(201)가 고속으로 하강할 때, 상기 쐐기(203)가 상기 가이드 바(202)의 단차부(207)에 걸려 하부 고정대(201)에서 순간적으로 이탈시키고, 결과적으로 상기 죠우(203)가 순간적으로 상기 시험편(100)을 그립핑할 수 있도록 하기 위함이다. 더욱 상세하게는, 서로 다른 크기나 기울기를 갖 는 쐐기들을 상기 하부 고정대에 선택적으로 적용시키게 되면 상기 죠우(203)와 시험편(100)간의 그립 간격(이격 거리)을 소망하는 간격(도 1의 t)으로 조절할 수 있는 것이다.

그러나 상술한 바와 같이 구성되는 인장 시험기는 죠우와 시험편간의 간격이 0.1mm이내가 되도록 설정해야 하기 때문에 냉연 소재의 시험편의 경우에는 작업이 용이하나, 열연 소재의 시험편의 경우에는 가공 중 표면에 발생하는 스케일, 버, 뒤틀림등으로 인한 시험중 시험편의 슬립(slip) 현상이 발생하고 이는 시험편의 정확한 인장력 데이터 수치를 얻지 못하게 되며 결과적으로 소재의 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생하게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 시험 도중 시험편의 슬립 현상을 미연에 방지하여 항상 정확한 데이터를 확보할 수 있도록 구성되는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다수개의 시험편을 동시에 가공하여 생산성 향상을 도모할 수 있도록 구성되는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 신뢰도가 우수한 시험편을 제공하기 위한 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치에 관한 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치에 관한 것으로서, 일정 형상의 몸체와, 상기 몸체의 일측에 형성되어 삽입되는 일련의 시험편들을 순차적으로 사상하기 위한 사상부와, 상기 사상부에 의해 사상이 완료된 시험편을 상기 몸체의 외부로 배출시키는 이송부를 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 시험편 교정 장치(1)의 사시도로써, 일정 형상의 몸체(2)와, 상기 몸체(2)의 일측에 형성되어 삽입되는 일련의 시험편들(100)을 순차적으로 사상하기 위한 사상부(10)와, 상기 사상부(10)에 의해 사상이 완료된 시험편(100)을 상기 몸체(2)의 외부로 배출시키는 이송부(30)를 포함한다.

도 4은 본 발명에 따른 시험편 교정 장치의 사상부의 분리사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 도 4의 조립된 상태를 도시한 정면도이다.

상기 사상부(10)는 상기 몸체(2)의 상부에 고정되는 실린더(4)와, 상기 실린더(4)에 의해 수직 왕복 운동을 수행하는 상부 사상부와, 상기 상부 사상부와 일정 간격을 가지도록 설치되는 하부 사상부를 포함한다. 따라서, 상기 상, 하부 사상부(10) 사이에 시험편(100)을 개재시키고, 시험편(100)의 간격에 따라 상기 실린더(4)에 의해 상기 상부 사상부(10)를 이동시킴으로써 사상 작업을 수행할 수 있는 것이다. 이하, 상기 상부 사상부와 하부 사상부는 부호 10을 사용한다.

상기 상부 사상부(10)는 일정 간격을 가지며 상기 실린더(4)에 의해 수직 방향으로 이동 가능하도록 설치되는 한 쌍의 이동판(17, 17')과, 상기 각 이동판의 하부에 각각 설치되는 중공형 연결봉(15, 15')과, 상기 일측 연결봉(15)에서 타측 연결봉(15')까지 관통되는 방식으로 고정되는 일정 길이의 샤프트(11)와, 상기 각 연결봉(15, 15')의 사이에 개재되어 시험편(100)의 직접적인 접촉에 따른 사상 작업을 수행하는 다수의 나이프 및 상기 샤프트(11)의 일측에 고정되어 상기 샤프트(11) 및 상기 샤프트에 고정되는 나이프를 함께 회전시키는 모터(20)를 포함한다.

역시, 상기 하부 사상부는 상기 몸체의 적소에 설치되는 모터와, 상기 모터에 의해 회전하도록 설치되는 일정 길이의 샤프트 및 상기 샤프트에 관통되는 방식으로 설치되어 시험편의 직접적인 접촉에 따른 사상 작업을 수행하는 다수의 나이프를 포함한다.

공히, 상기 상, 하부 사상부에 설치되는 나이프들은 상기 샤프트(11)에 관통되는 방식으로 고정되는 한 쌍의 측면 나이프(12, 12')와, 상기 측면 나이프 사이에 개재되는 한 쌍의 기울기 나이프(13, 13') 및 상기 기울기 나이프 사이에 개재되는 일정 길이의 평면 나이프(14)를 포함한다. 더욱이, 상기 이동판(17, 17')과 연결봉(15, 15') 사이에 스프링(16, 16')이 개재되고 상기 스프링(16, 16')에 관통되는 방식으로 소정의 핀(18, 18')에 의해 고정됨으로써, 완충 작용을 수행할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 시험편 교정 장치의 이송부의 분리 사시도이고, 도 7 은 본 발명에 따른 도 6의 조립된 상태를 도시한 정면도이다.

본 발명에 따른 상기 이송부(30)는 수직 방향으로 일정 간격을 갖도록 설치되는 한 쌍의 연결판(31, 31')과, 상기 연결판(31, 31')에 소정의 샤프트(36, 36')에 의해 일정 간격을 갖도록 설치되는 한 쌍의 롤러(37, 37') 및 상기 한 쌍의 샤프트(36, 36') 중 적어도 어느 하나에 설치되어 해당 샤프트(36') 및 롤러(37')를 회전시키는 모터(38)를 포함한다. 따라서, 상기 일측 롤러(37)는 타측 롤러(37')의 방향으로 가압받도록 설치될 수 있다. 즉, 상기 각 연결판(31, 31')에는 소정의 스프링(35, 35')에 의해 상기 일측 샤프트(36)의 상, 하부를 동시에 가압하기 위한 가압판(34, 34')이 더 설치될 수 있을 것이다. 더욱 상세하게는 상기 연결판(31, 31')에 형성되는 장공(32, 32')의 내부에 소정의 요홈(33, 33')이 형성되고, 상기 요홈(33, 33')상에 상기 가압판(34, 34')이 삽입되는 방식으로 상기 샤프트(36)가 가압될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 사상부에 의해 시험편이 교정되는 상태를 도시한 작동도로써, 시험편(100)이 사상부에 순차적으로 삽입되는 형상을 (a), (b), (c)에 도시하였으며, (d)는 사상 작업 후의 시험편의 형상을 도시하였다. 즉, 상기 시험편은 사상 작업 후에 양단 및 모서리가 일정하게 연마되기 때문에 고속 인장 시험시 슬립 현상이 배제될 수 있는 것이다.

도 2 및 도 9는 종래 기술과 본 발명에 따른 고속 인장 시험시의 시험편의 파단 강도를 도시한 그래프로써, 도 9는 도 2보다 슬립 현상 없이 파단시까지 일정하게 시험에 유지됨을 알 수 있었다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 시험편 교정 장치는 다수의 시험편을 동시에 가공할 수 있으며, 시험편의 전면 및 후면을 자동으로 가공할 수 있기 때문에 스케일, 버등이 완전히 제거된 시험편을 얻을 수 있으며 이는 인장 시험시 정확한 데이터 확보에 일조할 뿐만 아니라 제품의 신뢰성 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치에 있어서,

   몸체;

   상기 몸체의 일측에 구성되어, 삽입되는 일련의 시험편들을 순차적으로 사상하기 위한 사상부;

   상기 사상부에 의해 사상이 완료된 상기 시험편들을 상기 몸체의 외부로 배출시키는 이송부를 포함하되,

   상기 사상부는,

   상기 몸체의 상부에 고정되는 실린더;

   상기 실린더에 의해 수직 왕복 운동을 수행하는 상부 사상부; 및

   상기 상부 사상부와 일정 간격을 가지도록 설치되는 하부 사상부를 포함하며, 상기 상, 하부 사상부 사이에 시험편을 개재시키고, 시험편의 간격에 따라 상기 실린더에 의해 상기 상부 사상부를 이동시킴으로써 사상 작업을 수행함을 특징으로 하는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 상부 사상부는,

   일정 간격을 가지며 상기 실린더에 의해 수직 방향으로 이동 가능하도록 설치되는 이동판;

   상기 각 이동판의 하부에 각각 설치되는 중공형 연결봉;

   상기 일측 연결봉에서 타측 연결봉까지 관통되는 방식으로 고정되는 일정 길이의 샤프트;

   상기 각 연결봉의 사이에 개재되어 시험편의 직접적인 접촉에 따른 사상 작업을 수행하는 다수의 나이프; 및

   상기 샤프트의 일측에 고정되어 상기 샤프트 및 상기 샤프트에 고정되는 나이프를 함께 회전시키는 모터를 포함함을 특징으로 하는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 하부 사상부는,

   상기 몸체의 적소에 설치되는 모터;

   상기 모터에 의해 회전하도록 설치되는 일정 길이의 샤프트; 및

   상기 샤프트에 관통되는 방식으로 설치되어 시험편의 직접적인 접촉에 따른 사상 작업을 수행하는 다수의 나이프를 포함함을 특징으로 하는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 샤프트에 관통되는 방식으로 고정되는 한 쌍의 측면 나이프;

   상기 측면 나이프 사이에 개재되는 한 쌍의 기울기 나이프; 및

   상기 기울기 나이프 사이에 개재되는 일정 길이의 평면 나이프를 포함함을 특징으로 하는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 이동판과 연결봉 사이에 스프링이 개재되고 상기 스프링에 관통되는 방식으로 소정의 핀에 의해 고정됨을 특징으로 하는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 징치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 이송부는,

   수직방향으로 일정 간격을 갖도록 설치되는 한 쌍의 연결판;

   상기 연결판에 소정의 샤프트에 의해 일정 간격을 갖도록 설치되는 한 쌍의 롤러; 및

   상기 한 쌍의 샤프트 중 적어도 어느 하나에 설치되어 해당 샤프트 및 롤러를 회전시키는 모터를 포함하되, 상기 일측 롤러는 타측 롤러 방향으로 가압받도록 설치됨을 특징으로 하는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 각 연결판에는 소정의 스프링에 의해 상기 일측 샤프트를 가압하기 위한 가압판이 더 설치됨을 특징으로 하는 고속 인장 시험기용 시험편 교정 장치.

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