KR100976211B1 - 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 액압 압력에 의한 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치에 대한 것이다. 이 장치(600)는 중심에 작동액체를 담기 위한 성형통이 마련된 하부 다이셋(610); 위 하부 다이셋(610)의 중심에 있는 작동액체의 압력을 성형에 필요한 압력까지 높이기 위한 부스터 실린더(621); 이의 일 측면에 부착된 제1 변위센서(622)의 감지결과에 따라 액체가 적정 압력을 유지하도록 위 부스터 실린더(621)의 가압작동을 제어하고 작동액체를 변경하는 부스터 액츄에이터(623); 위 부스터 실린더(621)와 부스터 액츄에이터(623) 사이에 설치되어 부스터 실린더(621) 내의 작동액체를 피스톤으로 가압시켜주는 어댑터(625); 위 하부 다이셋(610)의 하부에 설치되어 하부 다이셋(610)의 하중을 제어하고 검출하는 홀딩 로드셀(630); 위 하부 다이셋(610)의 일 측면에 설치되어 하부 다이셋(610)의 중심에 있는 작동액체의 성형압력을 감지하여 제어하는 압력센서(640); 위 하부 다이셋(610)의 액체가 사용 후 넘치는 것을 모아두기 위한 액압탱크(651); 위 액압탱크(651)로 흘러들어가는 액체의 흐름을 제어하기 위한 전기제어밸브(652); 위 액압탱크(651)에 저장된 액체에 포함된 불순물을 걸러주기 위한 필터(653); 위 필터(653)에 의해 걸러진 액체를 위 하부 다이셋(610)으로 보내기 위한 펌프(654); 위 펌프(654)로부터 공급되는 액체가 펌프 쪽으로역류하는 것을 막기 위한 역류방지용 체크밸브(655); 위 홀딩 로드셀(630)의 하부에 설치되어 압력을 가압하는 홀딩 액츄에이터(660); 위 홀딩 액츄에이터(660)가 상부에 설치되는 하부 몸체(670); 위 하부 몸체(670)의 일 측면에 설치되는 제2 변위센서(672); 미리 설정된 모양대로 작동액체의 압력에 의해 성형되는 시편(685)이 놓일 공간부(680); 위 공간부(680)의 바로 위에 설치되는 상부 다이셋(691); 위 상부 다이셋(691)이 하부에 설치되는 상부 몸체(692); 돔 모양으로 성형된 시편(685)의 신장(伸張)과 왜곡(歪曲)의 정도를 측정하기 위해 위 상부 몸체(692)의 한 곳에 서보제어를 위해 설치되는 스트레인 게이지 타입의 익스텐쇼메터(693); 돔 모양으로 성형된 시편(685)의 중심부의 선형 변위를 측정하기 위해 위 익스텐쇼메터(693) 인근의 위 상부 몸체(692)의 중앙에 설치되는 중앙부 선형 게이지(694); 돔 모양으로 성형된 시편(685)의 측면부의 선형 변위를 측정하기 위해 위 중앙부 선형 게이지(694)의 주위에 설치되는 3축의 측면부 선형 게이지(695); 위 중앙부 선형 게이지(694) 및 측면부 선형 게이지(695)가 시험대상의 위쪽에서 위아래 방향으로 자유롭게 위치 이동이 가능하도록 해주는 수직위치조절수단(696); 위 중앙부 선형 게이지(694) 및 측면부 선형 게이지(695)가 시험대상의 위쪽에서 좌우 방향으로 자유롭게 위치 이동이 가능하도록 해주는 수평위치조절수단(696'); 위 상하부 몸체(670)(692)를 지지하기 위한 네 개의 기둥(697); 시편 파괴시점에서 자동으로 장치를 멈추게 하는 멈춤장치; 및 정확한 측정 및 서보제어에 필요한 위 돔모양으로 성형된 시편(685)의 이미지 정보를 얻어 위 컴퓨터 시스템(100)으로 전송하기 위한 수단(699)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

액압 팽창, 등이축, 응력, 로드 셀, 서보제어, 부스터 실린더, 부스터 액츄에이터, 액체, 익스텐쇼메터, 선형게이지, 변위센서, LVDT.

Description

액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치{An equi-biaxial stress evaluating apparatus based on liquid bulge}

이 발명은 액압 팽창에 따라 발생하는 등이축 응력을 평가하기 위한 장치에 대한 것이다. 특히 이 발명은 등이축 응력 평가시 정밀도를 향상시키기 위해 로드 셀(load cell), 스트레인 게이지 타입의 신장계(extensometer) 및 선형 가변식 차동 변압기(LVDT: linear variable differential transformer)를 사용하는 등이축 응력 평가장치에 대한 것이다.

액압의 팽창(bulge)에 따라 발생하는 등이축 응력(equi-biaxial stress)을 평가하는 기존의 기술은 액압 실린더를 구동하기 위하여 액압회로를 채용하여 수동으로 이를 구동하고 등이축 응력 평가를 위하여 기계식 센서를 부착하여 계산하는 방식이었고, 응력을 측정하는 사람마다 개인적 오차가 있었고, 수동방식이어서 속도가 일정하지 않았으며, 시편의 홀딩(holding) 및 성형 액압은 압력 셀(cell)을 사용하기 때문에 정밀도(精密度)가 매우 낮았다. 따라서 이에 대한 개선이 절실히 요구되었다. 그리고 종래엔 임의적으로 제어를 수행할 수 없었고 오직 수동 측정만 가능하였다.

또한 종래에는 등이축 인장응력, 연신율 및 인장곡선을 일정하게 제어 및 측정하는 것이 불가능하였으며, 연신율 측정시 등가속 속도를 일정하게 제어 및 측정하는 것도 불가능하였다.

아울러 종래에는 등이축 응력 측정시 시편 돔(dome)의 높이 제어 및 측정이 최적화되어 있지 않았고, 시편 성형시 좌우 길이를 제어 및 측정하는 것의 최적화도 불가능하여 이의 개선이 필요하였다.

도 1은 종래 기술에 따른 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치의 종단면을 나타내고 있다. 도 1의 장치를 포함한 종래의 평가장치에서는 측정의 정밀도를 저하시키는 요인이 많이 있었기 때문에 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 응력 평가 장치의 등장이 필요하였다.

한편 현재까지 개시된 종래기술에 대한 종합적인 정보는 웹사이트 www.elsevier.com/locate/ijplas를 방문하면 얻을 수 있다. 그러나 위 사이트를 방문하더라도 아래에 기술할 이 발명의 기술적 사상에 대해서 개시된 내용은 전혀 찾아볼 수 없다.

이 발명은 위에 기술한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결할 수 있는 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고 이 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.

이 발명의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단의 바람직한 일 실시예로는,

CPU, 표시장치, 프린터, 데이터베이스, 이동식 저장장치, 외부 제어장치와 통신하기 위한 인터페이스부 및 오버레이 보드(overlay board)를 구비한 컴퓨터 시스템;

등이축 응력 평가장치에 유압동력을 공급하며 유압탱크, 표시램프와 PLC 시스템을 내장하고 있는 유압동력유니트(hydraulic power unit);

위 유압동력유니트에 냉각수를 공급하여 유압의 온도상승을 저지하기 위한 냉각수공급기;

위 컴퓨터 시스템과 연결되어 소정의 설계도에 따라 성형된 시편 돔(이하 '시험 대상'이라 함)의 높이, 좌우 길이, 등가속 속도, 등이축 인장응력, 연신율, 인장곡선을 측정하기 위한 정보를 수집하고 이를 관측하여 성형되는 모양을 관찰하기 위한 CCD 카메라; 및

위 유압동력유니트로부터 유압동력을 공급받고 시편 홀딩다이를 작동하고 액압실린더를 가압하여 소정의 모양으로 성형된 시험 대상의 액압 팽창에 따른 등이축 응력을 주제어기의 제어에 의해 평가하는 등이축응력 평가장치를 포함하여 이루어지는 등이축 응력 평가 시스템에 있어서,

위 등이축응력 평가장치는,

중심에 작동액체를 담기 위한 성형통이 마련된 하부 다이셋;

위 하부 다이셋의 중심에 있는 작동액체의 압력을 성형에 필요한 압력까지 높이기 위한 부스터 실린더;

이의 일 측면에 부착된 제1 변위센서의 감지결과에 따라 액체가 적정 압력을 유지하도록 위 부스터 실린더의 가압작동을 제어하고 작동액체를 가압하는 부스터 액츄에이터;

위 부스터 실린더와 부스터 액츄에이터 사이에 설치되어 부스터 실린더 내의작동액체를 피스톤으로 가압시켜주는 어댑터;

위 하부 다이셋의 하부에 설치되어 하부 다이셋의 하중을 제어하고 검출하는 홀딩 로드셀;

위 하부 다이셋의 일 측면에 설치되어 하부 다이셋의 중심에 있는 작동액체의 성형압력을 감지하여 제어하는 압력센서;

위 하부 다이셋의 액체가 사용 후 넘치는 것을 모아두기 위한 액압탱크;

위 액압탱크로 흘러들어가는 액체의 흐름을 제어하기 위한 전기제어밸브;

위 액압탱크에 저장된 액체에 포함된 불순물을 걸러주기 위한 필터;

위 필터에 의해 걸러진 액체를 위 하부 다이셋으로 보내기 위한 펌프;

위 펌프로부터 공급되는 액체가 펌프 쪽으로역류하는 것을 막기 위한 역류방지요 체크밸브;

위 홀딩 로드셀의 하부에 설치되어 압력을 가압하는 홀딩 액츄에이터;

위 홀딩 액츄에이터가 상부에 설치되는 하부 몸체;

위 하부 몸체의 일 측면에 설치되는 제2 변위센서;

미리 설정된 모양대로 작동액체의 압력에 의해 성형되는 시편이 놓일 공간 부;

위 공간부의 바로 위에 설치되는 상부 다이셋;

위 상부 다이셋이 하부에 설치되는 상부 몸체;

돔 모양으로 성형된 시편의 신장(伸張)과 왜곡(歪曲)의 정도를 측정하기 위해 위 상부 몸체의 한 곳에 서보제어를 위해 설치되는 스트레인 게이지 타입의 익스텐쇼메터;

돔 모양으로 성형된 시편의 중심부의 선형 변위를 측정하기 위해 위 익스텐쇼메터 인근의 위 상부 몸체의 중앙에 설치되는 중앙부 선형 게이지;

돔 모양으로 성형된 시편의 측면부의 선형 변위를 측정하기 위해 위 중앙부 선형 게이지의 주위에 설치되는 3축의 측면부 선형 게이지;

위 중앙부 선형 게이지 및 측면부 선형 게이지가 시험대상의 위쪽에서 위아래 방향으로 자유롭게 위치 이동이 가능하도록 해주는 수직위치조절수단;

위 중앙부 선형 게이지 및 측면부 선형 게이지가 시험대상의 위쪽에서 좌우 방향으로 자유롭게 위치 이동이 가능하도록 해주는 수평위치조절수단;

위 상하부 몸체를 지지하기 위한 네개의 기둥;

시편 파괴시점에서 자동으로 장치를 멈추게 하는 멈춤장치; 및

정확한 측정 및 서보제어에 필요한 위 돔모양으로 성형된 시편의 이미지 정보를 얻어 위 컴퓨터 시스템으로 전송하기 위한 수단;

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치를 들 수 있다.

이 실시예에 있어서, 등이축 응력 측정의 정밀도를 F/S±0.5% 이하로 확보하기 위해 시편의 홀딩 방식으로는 서보 밸브(servo valve) 제어 방식을, 로드센서로는 로드 셀(load cell)을 사용하는 것이 바람직하다.

이 실시예에 있어서, 필요할 경우 등이축 응력 측정시 위 컴퓨터 시스템을 통해 임의적인 프로그램 제어를 수행하고, 모든 측정은 위 컴퓨터 시스템의 제어에 의해 자동으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이 실시예에 있어서, 등이축 인장응력, 연신율 및 인장곡선을 일정하게 제어 및 측정하는 것이 바람직하다.

이 실시예에 있어서, 연신율 측정시 등가속 속도를 일정하게 제어 및 측정하는 것이 바람직하다.

이 실시예에 있어서, 위 액체는 물, 알콜 또는 절연유 가운데 하나인 것이 바람직하다.

이 발명의 실시에 의해 얻어지는 효과는 다음과 같다.

첫째, 시편의 홀딩 방식은 서보 밸브(servo valve) 제어 방식이며, 검출장치는 로드 셀(load cell)을 사용하여 정밀도(精密度)를 F/S±0.5% 보증한다.

둘째, 등이축 응력 평가 장치는 스트레인 게이지 타입의 신장계(extensometer)와 선형 가변식 차동 변압기(LVDT: linear variable differential transformer)를 사용하여 성형 형상을 제어 및 측정하므로 정밀도를 보증하고, 응 력을 측정하는 사람에 따른 개인적 오차가 없다.

셋째, 제어를 임의적으로 프로그램제어하는 것이 가능하고 측정을 자동적으로 수행한다.

넷째, 등이축 인장응력, 연신율, 인장곡선 중 선택하여 일정하게 제어 및 측정한다.

다섯째, 연신율 측정시 등가속 속도를 일정하게 제어 및 측정하는 것을 최적활 할 수 있다.

여섯째, 선형 게이지(Linear Gauge)에 의해 성형 형상을 제어하므로 시편 돔(dome)의 높이 제어 및 측정이 최적화되고, 압력 셀(Pressure Cell)에 의해 성형압을 제어하므로 돔의 성형성이 최적하게 제어된다.

일곱째, 시편 성형시 좌우 길이를 최적으로 제어 및 측정할 수 있다.

여덟째, 압력가압방식은 액츄에이터(actuator)를 사용하고 제어는 서보 제어와 압력 셀(pressure cell)을 사용하여 부스터(booster)를 구동시켜 정밀도를 더욱 향상시킨다.

아홉째, 부스터 액츄에이터(Booster Actuator)를 별도로 설치하여 작동 액체를 변경할 수 있고, 상단에 센서를 설치하여 성형되는 돔 형상을 정밀하게 측정하여 제어하는 것이 가능하다.

이제 첨부된 도면들을 참조하여 이 발명의 바람직한 실시예를 통해서 이 발명의 구성 및 동작원리에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 이 발명에 따른 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치의 바람직한 일 실시예의 종단면도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치의 블록 구성도를 도 4 내지 도 6은 각각 도 3의 컴퓨터 시스템, 주제어기 및 유압펌프의 상세 블록도를 보여주고 있다.

이 발명의 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치의 바람직한 하나의 실시예의 구성 설명에 앞서 이 발명의 평가장치가 동작하기 위해서 필요한 다음과 같은 등이축 응력 평가 시스템에 대해서 간략히 설명할 필요가 있다. 즉, 이 발명이 동작하기 위해서는 먼저 도 3과 같은 시스템이 구축되어 있어야 한다. 도 4 내지 도 6의 상세도를 참조하면 도 3의 시스템은,

CPU(110), 표시장치(120), 프린터(130), 데이터베이스(140), 이동식 저장장치(150), 오버레이 보드(overlay board)(160) 및 외부 제어장치와 통신하기 위한 인터페이스부(170)를 구비한 컴퓨터 시스템(100);

서보궤환증폭기(213), 부하증폭기채널(214), 변위증폭기채널(215)(B 신호가 입력됨)을 제어하는 CPU(211)와 서보궤환증폭기(216), 압력증폭기채널(217)(A 신호가 입력됨), 변위증폭기채널(218)(F 신호가 입력됨), 신장계채널(219)(C 신호가 입력됨), 변위증폭기채널(220)(D 신호가 입력됨), 변위증폭기채널(221)(E 신호가 입력됨)을 제어하는 CPU(212)를 구비한 주제어기(200);

등이축 응력 평가장치(600)에 액압동력을 공급하며 액압탱크(651), PLC(310), 표시램프(320)를 내장하고 있는 유압동력유니트(hydraulic power unit)(300);

위 유압동력유니트(300)에 필요한 냉각수를 공급하는 냉각수공급기(400);

다이버전스 매니폴드(500); 및

위 유압동력유니트로(300)부터 유압동력 및 홀딩 유압동력을 공급받고 위 냉각수공급기(400)로부터 냉각수를 공급받아 유압동력유니트(300)를 냉각하고 등이축 응력을 주제어기(200)의 제어에 의해 평가하는 등이축응력 평가장치(600)를 구비하고 있어야 한다.

그리고 이 발명에 따른 등이축응력 평가장치(600)는,

중심에 작동액체를 담기 위한 성형통(615)이 마련된 하부 다이셋(610);

위 하부 다이셋(610)의 중심에 있는 작동액체의 압력을 성형에 필요한 압력까지 높이기 위한 부스터 실린더(621);

이의 일 측면에 부착된 제1 변위센서(622)의 감지결과에 따라 액체가 적정 압력을 유지하도록 위 부스터 실린더(621)의 가압작동을 제어하고 작동액체를 변경하는 부스터 액츄에이터(623);

위 부스터 실린더(621)와 부스터 액츄에이터(623) 사이에 설치되어 부스터 실린더(621) 내의 작동액체를 피스톤으로 가압시켜주는 어댑터(625);

위 하부 다이셋(610)의 하부에 설치되어 하부 다이셋(610)의 하중을 제어하고 검출하는 홀딩 로드센서(630);

위 하부 다이셋(610)의 일 측면에 설치되어 하부 다이셋(610)의 중심에 있는 작동액체의 성형압력을 감지하여 제어하는 압력센서(640);

위 하부 다이셋(610)의 액체가 사용 후 넘치는 것을 모아두기 위한 액압탱크(651);

위 액압탱크(651)로 흘러들어가는 액체의 흐름을 제어하기 위한 전기제어밸브(652);

위 액압탱크(651)에 저장된 액체에 포함된 불순물을 걸러주기 위한 필터(653);

위 필터(653)에 의해 걸러진 액체를 위 하부 다이셋(610)으로 보내기 위한 펌프(654);

위 펌프(654)로부터 공급되는 액체가 펌프(654)쪽으로 역류하는 것을 막기 위한 역류방지용 체크밸브(655);

위 홀딩 로드셀(630)의 하부에 설치되어 압력을 가압하는 홀딩 액츄에이터(660);

위 홀딩 액츄에이터(660)가 상부에 설치되는 하부 몸체(670);

위 하부 몸체(670)의 일 측면에 설치되는 제2 변위센서(672);

미리 설정된 모양대로 작동액체의 압력에 의해 성형되는 시편(685)이 놓일 공간부(680);

위 공간부(680)의 바로 위에 설치되는 상부 다이셋(691);

위 상부 다이셋(691)이 하부에 설치되는 상부 몸체(692);

돔 모양으로 성형된 시편685)의 신장(伸張)과 왜곡(歪曲)의 정도를 측정하기 위해 위 상부 몸체(692)의 한 곳에 서보제어를 위해 설치되는 스트레인 게이지 타 입의 신장계(693);

돔 모양으로 성형된 시편(685)의 중심부의 선형 변위를 측정하기 위해 위 신장계(693) 인근의 위 상부 몸체(692)의 중앙에 설치되는 중앙부 선형 게이지(694);

돔 모양으로 성형된 시편(685)의 측면부의 선형 변위를 측정하기 위해 위 중앙부 선형 게이지(694)의 주위에 설치되는 3축의 측면부 선형 게이지(695);

위 중앙부 선형 게이지(694) 및 측면부 선형 게이지(695)가 시험대상(685)의 위쪽에서 위아래 방향으로 자유롭게 위치 이동이 가능하도록 해주는 위치조절수단(696);

위 상하부 몸체를 지지하기 위한 네개의 기둥(697);

시편 파괴시점에서 자동으로 장치를 멈추게 하는 멈춤장치; 및

정확한 측정 및 서보제어에 필요한 위 돔모양으로 성형된 시편(685)의 이미지 정보(시편 돔의 높이, 좌우 길이, 등가속 속도, 등이축 인장응력, 연신율, 인장곡선을 측정하기 위한 정보)를 얻어 위 컴퓨터 시스템(100)의 오버레이 보드(160)로 전송하기 위한 수단(예로서 CCD 카메라)(699)을 포함하여 이루어진다.

이 발명에서 위 멈춤장치는 CPU(212)에 의해 제어되도록 소프트웨어적으로 구현되는 것이 바람직하다. 따라서 CPU(212)는 소프트웨어적으로 시편이 파괴되는 시점을 파악하여 시편이 파괴되는 순간에 바로 장치가 멈추도록 시킨다.

한편 이 발명에서 변위센서(622)(672)로는 전위차계(potentiometer)와 LVDT 가운데 하나를 선택하여 사용한다.

이 발명에서는, 등이축 응력 측정의 정밀도를 F/S±0.5% 이하로 확보하기 위해 시편(685)의 홀딩 방식으로는 서보 밸브(servo valve) 제어 방식을, 로드센서(630)로는 로드 셀(load cell)을 사용한다.

그리고 이 발명에서는, 필요할 경우 등이축 응력 측정시 위 컴퓨터 시스템(100)을 통해 임의적인 프로그램 제어를 수행하고, 모든 측정은 위 컴퓨터 시스템(100)의 제어에 의해 자동으로 이루어진다.

또한 이 발명에서는, 등이축 인장응력, 연신율 및 인장곡선을 일정하게 제어 및 측정하고, 연신율 측정시 등가속 속도를 일정하게 제어 및 측정한다.

한편 이 발명에서 사용되는 액체는 물, 알콜 또는 절연유 가운데 하나이나, 꼭 이들 액체로만 한정되는 것은 아니다. 이 발명을 위해서는 이 밖에도 다양한 액체가 사용될 수 있다.

도 7은 도 2 장치의 선형 게이지용 위치조절수단의 예를 도시하고 있다. 696으로 표시된 위치조절수단을 통해 선형 게이지(694)(695)의 수직방향 위치를 조절한다. 물론 신장계(693)의 위치조절도 한다.

도 8은 도 2 장치의 상하부 몸체 지지용 기둥의 예를 나타낸다. 도 8에서는 네개의 기둥(697)이 사용되고 있다.

이제 이 발명의 동작에 대해서 설명한다.

이 발명의 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치(600)의 공간부(680)에 시험 대상이 되는 시편(685)을 올려놓고 시스템을 작동시키면 컴퓨터 시스템에 미리 입력되어 있는 프로그램 조건으로 Holding Actuator가 작동하여 시편을 holding한 후 변위측정센서 지그(신장계, 선형게이지, 3축의 측면부선형게이지, CCD 카메라)를 장착한 뒤 Actuator를 가동시켜 실린더로 액압을 가압하여 성형하는 순서로 이어진다.

성형과정에서 액압이 시편(685)에 분사되는 경우 사용된 액체가 사방으로 튀기는 문제점이 발생한다. 그래서 이러한 문제를 해결하기 위해서 이 발명에서는 액압이 시편(685)에 가해지는 부분 주위를 덮을 수 있는 뚜껑부(도시하지 않음)를 설치하여 사용하고 있다. 그리고 이 과정에서 사용된 액체를 재활용하기 위해 다시 모아서 전기제어밸브(652)를 통해 액압탱크(651)에 액체를 수집하여 보관한다. 보관된 액체를 필터(653)로 불순물을 제거한 뒤 펌프(654)를 이용하여 성형통(615)으로 보내며, 이 과정에 체크밸브(655)를 설치하여 액체가 역류하는 것을 방지한다.

액압을 이용하여 시편을 성형하고 난 뒤 CCD 카메라(699)로 성형된 시편(685)을 촬영하여 오버레이 보드(160)로 이미지 정보를 전송하여 시험시 성형이 올바르게 되는지를 관측한다.

상부 몸체(692)에 설치되는 신장계(693)는 돔(dome) 모양으로 성형된 시편(685)의 신장(伸張)과 왜곡(歪曲)의 정도를 측정하여 신장계채널(219)에 전송하며 전송된 데이터는 서보제어를 위해 사용된다.

역시 상부 몸체(692)에 설치되는 중앙부 선형게이지(694)와 3축 선형게이지(695)는 각각 돔 모양으로 성형된 시편(685)의 중심부와 측면부의 선형변위를 측정하여 변위증폭기채널(220)(221)에 전송하며 전송된 데이터는 서보제어를 위해 사 용된다.

서보제어 과정에서 신장계(693)와 선형게이지(694)(695)의 수직방향 위치도 조절되며 이 경우 수직방향위치조절기(696)가 사용된다. 수평방향 위치를 조절하기 위해서는 수평방향위치조절기(696')가 사용된다.

그리고 이 발명에서는 측정과정에서 액압을 증가시켜 시편(685)이 파괴되는 시점을 파악하며, 시편(685)이 파괴되는 시점에서는 자동적으로 CPU(212)가 작동하여 더 이상의 액압증가가 일어나지 않도록 한다.

이처럼 이 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 이 발명은 위 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 이 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치의 종단면도.

도 2는 이 발명에 따른 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치의 바람직한 일 실시예의 종단면도.

도 3은 도 2의 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치의 블록 구성도.

도 4는 도 3의 컴퓨터 시스템의 상세 블록도.

도 5는 도 3의 주제어기의 상세 블록도.

도 6은 도 3의 유압펌프의 상세 블록도.

도 7은 도 2 장치의 선형 게이지용 위치조절수단의 예시도.

도 8은 도 2 장치의 상하부 몸체 지지용 기둥의 예시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 컴퓨터 시스템(computer system)

110,211,212: CPU(central processing unit)

120: 표시장치(display apparatus)

130: 프린터(printer)

140: DB(database)

150: 이동식 저장장치(movable storage apparatus)

160: 오버레이 보드(overlay board)

170: 인터페이스 장치(GPIB: general purpose interface bus)

200: 주제어기(main controller)

210: 서보제어기(servo controller)

213,216: 서보 궤환 증폭기(servo feedback amplifier)

214: 부하 증폭기 채널(load amplifier channel)

215(*B),218(*F),220(*D),221(*E): 변위증폭기 채널(displacement amplifier channel)

217(*A): 압력증폭기 채널(pressure amplifier channel).

219(*C): 신장계채널(extensometer channel)

300: 유압동력유니트(hydraulic power unit)

310: PLC(programmable logic controller)

320: 표시램프(pilot lamp)

400: 냉각수공급기(cooling water supplier)

500: 다이버전스 매니폴드(divergence manifold)

510,520: 서보 밸브(servo valve)

600: 등이축 응력 평가장치(equi-biaxial stress evaluating apparatus)

610: 하부 다이셋(lower die-set)

615: 성형통(forming vessel)

621: 부스터 실린더(booster cylinder)

622,672: 변위센서(displacement sensor)

623: 부스터 액츄에이터(booster actuator)

625: 어댑터(adaptor)

630: 홀딩 로드센서(holding load sensor)

640: 압력센서(pressure sensor)

651: 액압탱크(liquid tank)

652: 전기제어밸브(electric control valve)

653: 필터(filter)

654: 펌프(pump)

655: 체크밸브(check valve)

660: 홀딩 액츄에이터(holding actuator)

670: 하부몸체(lower body)

680: 공간부(void space)

685: 시편(sample)

691: 상부 다이셋(upper die-set)

692: 상부 몸체(upper body)

693: 신장계(伸張計)(extensometer)

694: 중앙부 선형 게이지(central linear gauge)

695: 측면부 선형 게이지(side linear gauge)

696,696': 위치조절기(position adjuster)

697:기둥(column)

699: CCD 카메라(CCD camera)

Claims (6)

1. CPU, 표시장치, 프린터, 데이터베이스, 이동식 저장장치, 외부 제어장치와 통신하기 위한 인터페이스부 및 오버레이 보드(overlay board)를 구비한 컴퓨터 시스템;

   등이축 응력 평가장치에 유압동력을 공급하며 유압탱크, 표시램프와 PLC 시스템을 내장하고 있는 유압동력유니트(hydraulic power unit);

   위 유압동력유니트에 냉각수를 공급하여 유압의 온도상승을 저지하기 위한 냉각수공급기;

   위 컴퓨터 시스템과 연결되어 소정의 설계도에 따라 성형된 시편 돔(이하 '시험 대상'이라 함)의 높이, 좌우 길이, 등가속 속도, 등이축 인장응력, 연신율, 인장곡선을 측정하기 위한 정보를 수집하고 이를 관측하여 성형되는 모양을 관찰하기 위한 CCD 카메라; 및

   위 유압동력유니트로부터 유압동력을 공급받고 시편 홀딩다이를 작동하고 액압실린더를 가압하여 소정의 모양으로 성형된 시험 대상의 액압 팽창에 따른 등이축 응력을 주제어기의 제어에 의해 평가하는 등이축응력 평가장치를 포함하여 이루어지는 등이축 응력 평가 시스템에 있어서,

   위 등이축응력 평가장치는,

   중심에 작동액체를 담기 위한 성형통이 마련된 하부 다이셋;

   위 하부 다이셋의 중심에 있는 작동액체의 압력을 성형에 필요한 압력까지 높이기 위한 부스터 실린더;

   이의 일 측면에 부착된 제1 변위센서의 감지결과에 따라 액체가 적정 압력을 유지하도록 위 부스터 실린더의 가압작동을 제어하고 작동액체를 변경하는 부스터 액츄에이터;

   위 부스터 실린더와 부스터 액츄에이터 사이에 설치되어 부스터 실린더 내의작동액체를 피스톤으로 가압시켜주는 어댑터;

   위 하부 다이셋의 하부에 설치되어 하부 다이셋의 하중을 제어하고 검출하는 홀딩 로드셀;

   위 하부 다이셋의 일 측면에 설치되어 하부 다이셋의 중심에 있는 작동액체의 성형압력을 감지하여 제어하는 압력센서;

   위 하부 다이셋의 액체가 사용 후 넘치는 것을 모아두기 위한 액압탱크;

   위 액압탱크로 흘러들어가는 액체의 흐름을 제어하기 위한 전기제어밸브;

   위 액압탱크에 저장된 액체에 포함된 불순물을 걸러주기 위한 필터;

   위 필터에 의해 걸러진 액체를 위 하부 다이셋으로 보내기 위한 펌프;

   위 펌프로부터 공급되는 액체가 펌프 쪽으로 역류하는 것을 막기 위한 역류방지요 체크밸브;

   위 홀딩 로드셀의 하부에 설치되어 압력을 가압하는 홀딩 액츄에이터;

   위 홀딩 액츄에이터가 상부에 설치되는 하부 몸체;

   위 하부 몸체의 일 측면에 설치되는 제2 변위센서;

   미리 설정된 모양대로 작동액체의 압력에 의해 성형되는 시편이 놓일 공간 부;

   위 공간부의 바로 위에 설치되는 상부 다이셋;

   위 상부 다이셋이 하부에 설치되는 상부 몸체;

   돔 모양으로 성형된 시편의 신장(伸張)과 왜곡(歪曲)의 정도를 측정하기 위해 위 상부 몸체의 한 곳에 서보제어를 위해 설치되는 스트레인 게이지 타입의 신장계(extensometer);

   돔 모양으로 성형된 시편의 중심부의 선형 변위를 측정하기 위해 위 신장계 인근의 위 상부 몸체의 중앙에 설치되는 중앙부 선형 게이지;

   돔 모양으로 성형된 시편의 측면부의 선형 변위를 측정하기 위해 위 중앙부 선형 게이지의 주위에 설치되는 3축의 측면부 선형 게이지;

   위 중앙부 선형 게이지 및 측면부 선형 게이지가 시험대상의 위쪽에서 위아래 방향으로 자유롭게 위치 이동이 가능하도록 해주는 수직위치조절수단;

   위 중앙부 선형 게이지 및 측면부 선형 게이지가 시험대상의 위쪽에서 좌우 방향으로 자유롭게 위치 이동이 가능하도록 해주는 수평위치조절수단;

   위 상하부 몸체를 지지하기 위한 네 개의 기둥;

   시편 파괴시점에서 자동으로 장치를 멈추게 하는 멈춤장치; 및

   정확한 측정 및 서보제어에 필요한 위 돔모양으로 성형된 시편의 이미지 정보를 얻어 위 컴퓨터 시스템으로 전송하기 위한 수단;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치.
2. 제 1 항에 있어서, 등이축 응력 측정의 정밀도를 F/S±0.5% 이하로 확보하기 위해 시편의 홀딩 방식으로는 서보 밸브(servo valve) 제어 방식을, 로드센서로는 로드 셀(load cell)을 사용하는 것을 특징으로 하는, 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치.
3. 제 1 항에 있어서, 필요할 경우 등이축 응력 측정시 위 컴퓨터 시스템을 통해 임의적인 프로그램 제어를 수행하고, 모든 측정은 위 컴퓨터 시스템의 제어에 의해 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치.
4. 제 1 항에 있어서, 등이축 인장응력, 연신율 및 인장곡선을 일정하게 제어 및 측정하는 것을 특징으로 하는, 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치.
5. 제 1 항에 있어서, 연신율 측정시 등가속 속도를 일정하게 제어 및 측정하는 것을 특징으로 하는, 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치.
6. 제 1 항에 있어서, 위 액체는 물, 알콜 또는 절연유 가운데 하나인 것을 특징으로 하는, 액압 팽창에 따른 등이축 응력 평가장치.

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