KR101022453B1 - 시험기 수직도 검출장치 - Google Patents

Abstract

시험과정에서 설비의 기울어짐이나 불균형을 용이하게 확인할 수 있도록, 내부에 용액이 채워져 시험기의 크로스헤드에 수평설치되는 튜브와, 상기 튜브 양 선단에 각각 설치되어 튜브에 대한 수위 변동을 검출하는 센서부를 포함하는 시험기 수직도 검출장치를 제공한다.

크로스헤드, 튜브, 부레, 금속편, 근접센서

Description

시험기 수직도 검출장치{DEVICE FOR SENSING PERPENDICULARITY OF TESTER}

본 발명은 인장 시험을 위한 시험기에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 시험 중 설비의 기울어지는 등의 좌우 불균형이 발생한 경우 이를 검출할 수 있도록 된 시험기 수직도 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 인장시험은 재료의 강도에 대한 기초적인 자료를 얻기 위하여 수행되는 시험법 중에서 가장 기본적인 것이다. 인장시험은 보통 봉상이나 판상 등의 평행부를 갖는 시험편을 인장시험기에 고정시켜 축방향으로 인장하중을 가하여 시험하게 된다. 이에 재료의 항복점, 내력, 인장강도, 신장, 드로잉 등 하중과 변형을 측정하고, 이로부터 여러 가지 재료의 기계적 성질을 평가하게 된다.

상기한 바와 같이 인장시험을 진행하면서 하중과 변형을 측정하게 되는데, 시험편에 걸리는 하중은 하중계(load cell)로 측정하고 시험편의 변형은 크로스헤드(cross head) 혹은 연신계(extensometer)를 사용하여 측정한다.

여기서 인장시험 중 설비가 기울어지거나 유압장치의 이상으로 좌우 불균형이 발생할 수 있다. 그런데 종래의 설비는 이와 같은 불균형을 검출할 수 있는 수단이 전무하다. 이에 설비의 불균형에 따라 측정의 정확도가 저하되는 문제점이 있 다. 또한, 설비가 기울어진 상태로 작업이 수행됨으로써 설비가 파손되거나 볼스크류 등이 휘어져 설비를 장기간 사용할 수 없게 되게 되며, 설비 수리에 많은 시간과 노력이 소요되게 된다.

이에 시험과정에서 설비의 기울어짐이나 불균형을 용이하게 확인할 수 있도록 한 시험기 수직도 검출장치를 제공한다.

또한, 설비의 기울어짐이나 불균형 발생시 설비의 구동을 멈추도록 하여 설비의 파손을 방지할 수 있도록 된 시험기 수직도 검출장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 내부에 용액이 채워져 시험기의 크로스헤드에 수평설치되는 튜브와, 상기 튜브 양 선단에 각각 설치되어 튜브에 대한 수위 변동을 검출하는 센서부를 포함할 수 있다.

여기서 상기 튜브 내에 채워지는 용액은 물일 수 있다. 또한, 상기 튜브 내에는 수면 상에 뜨는 기름층을 더욱 포함할 수 있다.

또한, 상기 튜브는 선단에 용액의 증발을 방지하기 위한 마개가 더욱 설치될 수 있다.

상기 센서부는 튜브 내에 삽입되어 부유하는 부레와, 상기 부레 상단에 연결바를 매개로 설치되는 금속편, 상기 금속편에 이격되어 금속편 이동시 이를 감지하기 위한 근접센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서부는 상기 근접센서의 검출신호를 연산하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러에 의헤 제어작동되어 경고신호를 출력하는 경고부를 더욱 포함할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는 근접센서의 신호에 따라 유압실린더로 압유를 공급하는 유압라인에 설치된 유압제어밸브를 제어작동하여 유압실린더의 구동을 선택적으로 정지시키는 구조일 수 있다.

이와 같이 본 장치는 시험 과정에서 설비 자체의 수직도를 지속적으로 확인할 수 있게 되어 설비 수직도 불량에 따른 시험 불량을 방지할 수 있게 된다.

또한, 설비의 기울기가 커지는 경우 설비의 구동을 기계적으로 멈추도록 함으로서 설비의 파손을 방지하여 설비 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 수직도 검출장치가 인장시험기에 설치된 상태를 도 시한 도면이다.

상기한 도면에 의하면, 본 인장시험기(100)는 시험편(150)의 상단과 하단을 파지하는 상부그리퍼(130)와 하부그피퍼(140)를 구비한다. 이에 상부그리프(130)와 하부그리퍼(140)의 사이를 이격시켜 시험편(150)에 인장력을 가하게 된다. 상기 시험편(1`50)을 파지하는 상,하부그리퍼의 좌우측에는 인장력을 가하기 위한 유압실린더(110)가 배치된다. 그리고 상기 양쪽 유압실린더 상에는 상기 상부그리퍼(130)를 지지하는 크로스헤드(120)가 수평하게 설치된다.

여기서 본 장치는 상기 크로스헤드(120) 전면에 설치된 구조로 되어 있다.

이에 작업자는 상기 유압실린더(110)의 가압력의 불균형에 따라 크로스헤드(120)가 기울어지는 경우 크로스헤드(120)에 설치된 본 장치(10)를 통해 그 기울어짐을 확인할 수 있게 된다. 이를 위해 본 장치(10)는 내부에 용액이 채워져 크로스헤드(120) 전면에 수평 설치되는 튜브(12)와, 상기 튜브(12) 양 선단에 각각 설치되어 튜브에 대한 수위 변동을 검출하는 센서부를 포함한다.

여기서 도 2를 참조하여 본 장치의 구체적인 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.

상기 튜브(12)는 크로스헤드(120) 길이방향을 따라 수평하게 양쪽으로 연장되고, 양 선단은 수직방향으로 절곡되어 상부를 향하는 구조로 되어 잇다. 상기 튜브(12)는 내부가 빈 관구조물로 내부에는 용액이 채워진다. 본 실시예에서 상기 용액은 물로 이루어지나, 이에 특별히 한정되지 않으며 다른 용액도 사용가능하다.

수직방향으로 절곡된 튜브(12)의 양 선단에는 내부에 채워진 물의 증발 및 배출을 방지하기 위한 마개(14)가 설치된다. 또한, 상기 튜브(12)는 물의 증발을 방지하기 위하여 기름층(13)을 더욱 포함할 있다. 상기 기름층은 물과 섞이지 않기 때문에 수면 상에 떠서 기름층(13)을 이루게 된다. 이에 물 위를 기름층이 막고 있게 되어 물의 증발을 방지하게 되는 것이다.

상기 튜브(12)는 재질에 있어서 특별히 한정되 않으며, 본 실시예에서는 투명재질로 이루어질 수 있다. 따라서 튜브(12) 내부에 채워진 물의 양이나 수위 변동 상태 등을 외부에서 용이하게 확인할 수 있게 된다.

또한, 수평하게 설치된 튜브(12)의 중심위치에는 상방향으로 튜브(12) 내에 존재하는 에어의 배출을 위한 에어배출구(15)가 설치된다. 이에 필요시 에어배출구(15)를 개방하여 튜브(12) 내부 에어를 배출하고 더불어, 튜브(12) 내의 수위를 적정하게 조절할 수 있게 된다. 상기 에어배출구(15)에는 에어배출구를 개폐하는 밸브(16)가 설치된다.

또한, 수직방향으로 절곡된 튜브(12)의 양 선단부에는 튜브(12) 내로 물을 공급하기 위한 공급구(17)가 설치된다. 상기 공급구(17)에는 역시 밸브(18)가 설치되어 공급구(17)를 선택적으로 개폐하는 구조로 되어 있다. 이에 튜브(12) 내부의 물이 기준치 이하인 경우에는 공급구를 통해 물을 보충할 수 있게 된다. 여기서 에어배출구(15)와 공급구(17)를 개폐하는 상기 밸브(16,18)는 관로를 개폐하기 위한 통상의 밸브로, 이하 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 상기 센서부는 크로스헤드(120)의 기울어짐에 따라 튜브(12)에 대한 수면의 위치 변동을 검출하기 위한 것이다. 이를 위해 상기 센서부는 상기 튜 브(12) 내에 설치되어 수면 상에 부유하는 부레(20), 이 부레(20)에 연결설치되고, 상기 마개(14)를 통해 외부로 연장되는 연결바(22), 이 연결바(22) 선단에 설치되는 금속편(24), 상기 튜브(12)에 이격되어 크로스헤드(120)에 설치되고 상기 금속편(24) 이동시 이를 감지하기 위한 근접센서(26)를 포함한다.

상기 근접센서(26)는 크로스헤드(120)가 수평인 상태에서 상기 금속편(24)으로부터 소정거리 이격되도록 설치된다. 미설명된 도면부호 (28)은 상기 근접센서(26)를 크로스헤드(120)에 고정시키기 위한 설치브라켓이다.

상기 부레(20)는 물 또는 기름층(13)에 뜨는 성질의 부유체로 그 형태나 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 상기 마개(14)에는 부레(20)의 상단에 설치된 연결바(22)는 슬라이딩가능하도록 홀이 형성된다.

상기 금속편(24)은 상기 마개(14)에 형성된 홀보다 직경이 큰 구조로 되어 마개(14)의 홀을 통해 튜브(12) 내부로 빠져 들어가는 것을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 센서부는 상기 근접센서(26)에 연결되어 근접센서(26)의 금속편(24) 검출신호를 연산하기 위한 컨트롤러(30)와, 이 컨트롤러(30)에 의해 제어작동되어 외부에 경고신호를 출력하기 위한 경고부(40)를 포함한다.

이에 크로스헤드(120)가 기울어져 튜브(12) 내의 수위가 변동되면 금속편(24)이 이동되어 근접센서(26)에 검출된다. 근접센서(26)의 신호에 따라 컨트롤러(30)는 경고부(40)를 제어작동시켜 외부에 크로스헤드(120)의 불균형을 경고하게 된다.

본 실시예에서, 상기 근접센서(26)와 금속편(24) 사이의 이격거리는 상기 크로스헤드(120)가 0.1도 이상 기울어졌을 때 이를 검출할 수 있는 정도일 수 있다. 즉, 크로스헤드(120)가 0.1도 기울어졌을 때의 수위 변동에 따라 금속편(24)이 이동하는 경우 근접센서(26)가 이를 검출할 수 있도록 한다.

또한, 상기 컨트롤러(30)는 근접센서(26)의 신호에 따라 유압실린더(110)로 압유를 공급하는 유압라인에 설치된 유압제어밸브(50)를 작동하여 유압실린더(110)의 구동을 정지시키게 된다. 본 실시예에서 상기 컨트롤러(30)는 근접센서(26)에 의한 금속편(24) 검출 시간이 1.2초 이상 유지되는 경우 유압실린더(110)를 정지시키는 구조일 수 있다. 물론, 상기 컨트롤러(30)에 의한 경고부(40)와 유압제어밸브(50) 제어는 언급한 구조 외에 다르게 설정할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.

이하, 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

튜브(12) 내부에 설치된 부레(20)는 수면 상에 부유하면서 튜브(12)에 대한 수위 변동에 따라 튜브(12)에 대해 이동하게 된다.

크로스헤드(120)가 수평인 상태에서는 튜브(12)에 설치된 부레(20)의 움직임은 없는 상태가 된다. 이에 부레(20)에 연결바(22)를 매개로 설치된 금속편(24)은 근접센서(26)로부터 적정거리 이격되어 근접센서(26)에 의해 검출되지 않는다.

이 상태에서 인장시험 중 크로스헤드(120)가 일측으로 기울어지게 되면, 크로스헤드(120)에 설치된 튜브(12) 역시 기울어지게 된다. 그러나, 튜브(12) 내에 채워진 물의 수위는 그대로 유지되므로, 기울어진 쪽의 튜브(12) 선단은 마치 수위 가 높아진 상태가 된다.

즉, 튜브(12) 내의 수위는 변동이 없으나, 튜브(12)의 일측 선단이 하강함으로써 밑으로 기울어진 쪽의 튜브(12) 선단을 기준으로 하면 상대적으로 튜브(12)에 대해 수위는 높아진 것이 된다.

이에 기울어진 쪽의 튜브(12) 선단에 설치된 부레(20)는 튜브(12)에 대한 수위 변동량만큼 튜브(12)에 대해 부유한 상태가 된다.

상기와 같이 부유체가 위쪽으로 상승함에 따라 부유체에 연결바(22)를 매개로 설치된 금속편(24)이 근접센서(26)쪽으로 이동하게 된다.

금속편(24)이 근접센서(26)에 근접하면서 일정 거리 이하로 근접하게 되면 근접센서(26)는 감지편을 검출하게 된다. 이 근접센서(26)의 검출신호는 컨트롤러(30)에 인가된다. 컨트롤러(30)는 근접센서(26)의 검출신호를 연산하여 경고부(40)로 제어신호를 출력한다. 따라서 경고부(40)가 작동되어 작업자는 크로스헤드(120)의 불균형을 용이하게 확인할 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 크로스헤드(120)의 기울어짐이 계속면 컨트롤러(30)는 유압실린더(110)의 구동을 정지시키게 된다. 즉, 근접센서(26)의 금속편(24) 감지시간이 컨트롤러(30)에 설정된 1.2초 이상 지속되면, 컨트롤러(30)는 유압실린더(110)로 압유를 공급하는 유압제어밸브(50)로 제어작동하여 유압실린더(110)의 구동을 정지시키게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 실시예에 따른 수직도 검출장치가 인장시험기에 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 2는 본 실시예에 따른 수직도 검출장치의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 검출장치 12 : 튜브

14 : 마개 20 : 부레

22 : 연결바 24 : 금속편

26 : 근접센서 30 : 컨트롤러

40 : 경고부 50 : 유압제어밸브

Claims (6)

1. 내부에 용액이 채워져 시험기의 크로스헤드에 수평설치되는 튜브와,

   상기 튜브 양 선단에 각각 설치되어 튜브에 대한 수위 변동을 검출하는 센서부를 포함하고,

   상기 용액은 용액 상에 뜨는 기름층을 더 포함하는 시험기 수직도 검출장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브는 선단에 설치되는 마개를 더욱 포함하는 시험기 수직도 검출장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 센서부는 튜브 내에 삽입되어 용액 상에 부유하는 부레와, 상기 부레 상단에 연결바를 매개로 설치되는 금속편, 상기 금속편에 이격되어 금속편 이동시 이를 감지하기 위한 근접센서를 포함하는 시험기 수직도 검출장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 센서부는 상기 근접센서의 검출신호를 연산하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러에 의헤 제어작동되어 경고신호를 출력하는 경고부를 더욱 포함하는 시험기 수직도 검출장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 컨트롤러는 근접센서의 신호에 따라 유압실린더로 압유를 공급하는 유압라인에 설치된 유압제어밸브를 제어작동하여 유압실린더의 구동을 선택적으로 정지시키는 구조의 시험기 수직도 검출장치.

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