KR101108089B1

KR101108089B1 - 인장시험용 치구

Info

Publication number: KR101108089B1
Application number: KR1020040109349A
Authority: KR
Inventors: 방원규; 성환진; 김인준; 안상호
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2012-01-31
Also published as: KR20060070752A

Abstract

본 발명은 인장시험용 치구에 관한 것으로서,

고정부(10)와 구동부(20)로 이루어진 인장시험기에 시편(60)을 장착하는 치구에 있어서, 상단에 형성된 전달축 연결부(31)가 상기 고정부(10)에 끼워맞춤되어 고정되고, 하단에 형성된 그립부(35)는 시편(60)과 끼워맞춤하여 고정되고, 상기 전달축 연결부(31)와 그립부(35)가 수직방향 및 수평방향의 이동성을 갖는 유니버셜 조인트(34)로 결합된 상부 지그부(30)와; 하단에 형성된 전달축 연결부(41)가 상기 구동부(20)에 끼워맞춤되어 고정되고, 상단에 형성된 그립부(45)는 시편(60)과 끼워맞춤하여 고정되고, 상기 전달축 연결부(41)와 그립부(45)가 수직방향 및 수평방향의 이동성을 갖는 유니버셜 조인트(44)로 결합된 하부 지그부(40)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며,

복잡한 과정을 거쳐 인장시험기 자체의 정렬 보정을 하지 않고도 시편 고정용 치구만으로 안정적인 고정밀도의 1축 인장상태를 확보할 수 있고, 또한 간단한 유니버셜 조인트의 연결을 사용하였기 때문에 시편의 형상이나 장착방법이 간단하며, 전달축 연결부의 형상을 변경하여 다양한 시험기에 범용적으로 적용할 수 있는 효과를 제공한다.

인장시험, 치구, 유니버셜 조인트, 만능시험기

Description

인장시험용 치구{fixture for tensile test}

도 1은 일반적인 인장시험기의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도.

도 2는 종래의 인장시험용 치구의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시에에 의한 인장시험용 치구의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도.

도 4는 본 발명의 일실시에에 의한 인장시험용 치구의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도.

도 5는 본 발명의 일실시에에 의한 인장시험용 치구에 의한 작용력의 상태를 개략적으로 나타내는 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 고정부 11 : 볼트

12 : 고정홀 20 : 구동부

21 : 볼트 22 : 고정홀

30 : 상부 지그부 31 : 전달축 연결부

32 : 체결홀 33 : 관통홀

34 : 유니버셜 조인트 35 : 그립부

36 : 관통홀 37 : 그립홀

38 : 그립퍼 40 : 하부 지그부

41 : 전달축 연결부 42 : 체결홀

43 : 관통홀 44 : 유니버셜 조인트

45 : 그립부 46 : 관통홀

47 : 그립홀 48 : 그립퍼

50 : 가이드부 51 : 고정편

52 : 이동편 53 : 안내바아

60 : 시편 61 : 상측 고정구

62 : 하측 고정구 63 : 볼트

64 : 볼트

본 발명은 인장시험용 치구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인장시험기 및 만능시험기의 전달축의 정렬문제로 발생할 수 있는 실험상의 오차를 시편의 고정장치인 치구에 유니버셜 조인트를 장착하여 일정 범위의 정렬 불일치를 수용할 수 있고, 시편 고정용 치구만으로 안정적인 고정밀도의 1축 인장상태를 확보할 수 있는 인장시험용 치구에 관한 것이다.

인장시험(tensile test)은 재료에서 인장시편을 깎아내어 인장시험기에 고정시켜서 시험을 하며, 인장시험편에 서서히 인장하중을 가해서 재료의 항복점, 내력, 인장강도, 신장, 드로잉(drawing) 등 기계적인 여러가지의 성질을 측정하는 시험이다. 또한, 인장시험에서는 이밖에 비례한도, 탄성한도, 탄성계수, 일용량 등도 측정할 수 있으며, 가해진 하중과 신장과의 관계를 나타내는 선도도 구할 수 있다.

인장하중에 의해서 생기는 응력을 인장응력이라고 하는데, 인장응력과 신장의 관계를 나타내는 응력-변형도 선도는 재료의 성질을 나타내는 중요한 것이고, 이 선도에서 최대점의 응력을 인장강도라고 한다.

또한, 인장시험은 항상 동일한 조건하에서 실시할 수 있으므로 측정결과의 신뢰성이 높으며, 기계나 기계부품의 설계에 직접 필요한 자료가 되므로 이전부터 공업적 시험의 하나로서 널리 채택되어 실시되었다.

도 1은 일반적인 인장시험기의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 종래의 인장시험용 치구의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도로서, 도 1 및 도 2에 표시된 바와 같이, 일반적인 인장시험기의 인장시험에서는 일반적으로 인장시험기의 고정부(2)와 구동부(8)에 각각 직결된 2개 연결축의 말단부에 시편(9)을 고정하기 위한 지그(6, 7)를 체결하고 상기 양측 지그(6, 7)에 시편(9)을 장착하게 된다. 또, 인장시험기의 하부를 구성하는 본체부(1)의 양측에는 지주(3)가 수직으로 고정되고, 상기 지주(3)의 상단에는 고정부(2)가 고정되고, 구동부(8)는 스크류 (4) 및 실린더(5) 등과 같은 구동수단에 의해서 고정부(2)와 본체부(1) 사이를 왕복운동하게 되어 있다.

그러나, 상기 지그(6, 7)는 전달축에 구속되기 때문에 시편축과 전달축의 정렬은 전적으로 전달축의 설치시 정렬오차에 의존하게 된다. 따라서, 전달축의 정렬이 되어 있지 않을 경우 시편축과 구동방향이 어긋나게 되어 이상적인 일축 인장실험조건의 확보에 장애가 되고, 특히 강도가 낮고 연성이 높은 소재일 경우 전단응력에 의한 시편 어깨부의 변형이나 게이지 내부의 불균일 변형과 같은 문제로 데이터의 신뢰도가 저하하는 문제점이 있었다.

즉, 가장 이상적인 방법은 시험기 자체가 전달축 정렬이 완벽하게 이루어져 있는 조건하에서 실험을 수행하는 것이나, 다양한 조건 및 소재를 대상으로 하는 환경에서는 잦은 로드셀의 교체 등으로 인하여 상시 유지할 수 있는 정렬 오차 수준에 한계가 있었다.

또한 매우 낮은 하중이 작용하게 되는 일부 경금속의 고온시험이나 단결정 시험 같은 경우에는 더욱 높은 정렬 정밀도가 필요하며, 이때는 인장시험기 제조사가 공급하는 전용 정렬치구(align fixture)를 사용할 경우도 있었으나 정렬작업이 매우 복잡하고 정밀도를 요하는 작업이므로 상당한 시간과 노력을 들여 시편의 정렬을 맞추어야 하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 복 잡한 과정을 거쳐 인장시험기 자체의 정렬 보정을 하지 않고도 시편 고정용 치구만으로 안정적인 고정밀도의 1축 인장상태를 확보할 수 있고, 또한 간단한 유니버셜 조인트의 연결을 사용하여 시편의 형상이나 장착방법이 간단하며, 전달축 연결부의 형상을 변경하여 다양한 시험기에 범용적으로 적용할 수 있는 인장시험용 치구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고정부(10)와 구동부(20)로 이루어진 인장시험기에 시편(60)을 장착하는 치구에 있어서, 상단에 형성된 전달축 연결부(31)가 상기 고정부(10)에 끼워맞춤되어 고정되고, 하단에 형성된 그립부(35)는 시편(60)과 끼워맞춤하여 고정되고, 상기 전달축 연결부(31)와 그립부(35)가 수직방향 및 수평방향의 이동성을 갖는 유니버셜 조인트(34)로 결합된 상부 지그부(30)와; 하단에 형성된 전달축 연결부(41)가 상기 구동부(20)에 끼워맞춤되어 고정되고, 상단에 형성된 그립부(45)는 시편(60)과 끼워맞춤하여 고정되고, 상기 전달축 연결부(41)와 그립부(45)가 수직방향 및 수평방향의 이동성을 갖는 유니버셜 조인트(44)로 결합된 하부 지그부(40)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 하부 지그부(40)의 그립부(45)에 고정된 고정편(51)과, 상기 상부 지그부(30)의 그립부(35)에 고정된 이동편(52)과, 상기 고정편(51)에 일단부가 고정되고 타단부는 상기 이동편(52)에 끼워맞 춤되어 이동편(52)의 슬라이딩을 안내하는 안내바아(53)로 구성된 가이드부(50)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 상부 지그부(30)의 그립부(35)와 하부 지그부(40)의 그립부(45)에는 각각 그립퍼(38, 48)가 형성되고, 상기 그립퍼(38, 48)는 판상시편용 그립퍼(gripper)인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시에에 의한 인장시험용 치구의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시에에 의한 인장시험용 치구의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시에에 의한 인장시험용 치구에 의한 작용력의 상태를 개략적으로 나타내는 상태도이다.

도 3 및 도 4에 표시된 바와 같이, 본 실시예의 인장시험용 치구는 상부 지그부(30)와 하부 지그부(40)로 이루어지며, 시편 고정용 치구만으로 안정적인 고정밀도의 1축 인장상태를 확보할 수 있고, 고정부(10)와 구동부(20)로 이루어진 인장시험기에 시편(60)을 장착하는 인장시험용 치구이다.

상기 상부 지그부(30)는 상단에 형성된 전달축 연결부(31)가 상기 고정부(10)에 끼워맞춤되어 고정홀(12) 및 체결홀(32)을 개재해서 볼트(11) 등의 고정수단에 의해 고정되고, 상기 상부 지그부(30)의 하단에 형성된 그립부(35)는 시편(60)과 끼워맞춤하여 그립부(35)에 형성된 그립홀(37) 및 시편(60)에 형성된 상측 고정구(61)를 개재해서 볼트(64) 등의 고정수단에 의해서 고정된다.

또한, 상기 전달축 연결부(31)의 하부 양측에는 걸림부가 형성되고, 상기 걸림부에는 관통홀(33)이 각각 형성되고, 상기 그립부(35)의 상부 양측에는 걸림부가 형성되고 상기 걸림부에는 관통홀(36)이 각각 형성되어, 상기 전달축 연결부(31)와 그립부(35)가 상기 관통홀(33) 및 관통홀(36)을 개재해서 수직방향 및 수평방향의 이동성을 갖는 유니버셜 조인트(34)에 의해서 결합된다.

상기 하부 지그부(40)는 하단에 형성된 전달축 연결부(41)가 상기 구동부(20)에 끼워맞춤되어 고정홀(22) 및 체결홀(42)을 개재해서 볼트(21) 등의 고정수단에 의해 고정되고, 상기 하부 지그부(40)의 상단에 형성된 그립부(45)는 시편(60)과 끼워맞춤하여 그립부(45)에 형성된 그립홀(47) 및 시편(60)에 형성된 하측 고정구(62)를 개재해서 볼트(63) 등의 고정수단에 의해서 고정된다.

또한, 상기 전달축 연결부(41)의 상부 양측에는 걸림부가 형성되고 상기 걸림부에는 관통홀(43)이 각각 형성되고, 상기 그립부(45)의 하부 양측에는 걸림부가 형성되고 상기 걸림부에는 관통홀(46)이 각각 형성되어, 상기 전달축 연결부(41)와 그립부(45)가 상기 관통홀(43) 및 관통홀(46)을 개재해서 수직방향 및 수평방향의 이동성을 갖는 유니버셜 조인트(44)에 의해서 결합된다. 즉, 상기 상부 지그부(30)와 하부 지그부(40)는 시편(60)을 기준으로 서로 대칭으로 형성되어 있다.

또한, 상기 하부 지그부(40)의 그립부(45)에 고정된 고정편(51)과, 상기 상부 지그부(30)의 그립부(35)에 고정된 이동편(52)과, 상기 고정편(51)에 일단부가 고정되고 타단부는 상기 이동편(52)에 끼워맞춤되어 이동편(52)의 슬라이딩을 안내 하는 안내바아(53)로 구성된 가이드부(50)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 시편(60)의 장착시 소정의 오차가 발생하더라도 상기 유니버셜 조인트에 의해서 그 오차가 감소되어 안정적인 고정밀도의 1축 인장상태를 확보할 수 있고, 보조적으로 가이드부(50)에 의해서 구동부(20)의 이송시 치구의 이동을 안내하므로 1축 인장상태의 오차를 더욱 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 상부 지그부(30)의 그립부(35)와 하부 지그부(40)의 그립부(45)에는 각각 그립퍼(38, 48)가 형성되고, 예를 들면, 상기 그립퍼(38, 48)는 판상시편용 그립퍼(gripper)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 시편(60)으로 본 실시예에서는 판상시편을 사용했으나 이에 한정되지 않고 사각형, 원형 등의 여러가지 형상이 가능하며, 이때 상기 그립퍼(38, 48)의 형상도 시편의 형상에 따라서 변경하여 적용이 가능하게 된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 전달축 연결부(31, 41)는 종래의 판상 지그 기저부와 같은 형상으로 전달축에 너트 등을 통하여 완전히 고정되며, 2 회전 자유도를 갖는 유니버셜 조인트에 직결된다. 즉, 상기 유니버셜 조인트의 다른 한쪽에는 종래의 판상 지그와 유사한 그립부가 직결되며, 이와 같은 구조는 상하의 전달축 연결부에 대하여 대칭적으로 구성된다.

또한, 시편장착의 편의성과 작동의 직진성을 보조하기 위하여 일축 자유도를 갖는 가이드부(50)를 추가로 설치하여 상부 지그부(30)와 하부 지그부(40)가 연결이 되고, 판상의 인장시편은 종래와 같은 방식으로 장착하여 인장시험을 하게 된 다.

도 5에 표시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 치구의 인장상태의 작용력은 인장시험기의 정렬이 틀어져 있는 경우에도 2축 자유도를 갖는 유니버셜 조인트에 의해 수용되기 때문에 시편 자체의 움직임은 유니버셜 조인트의 가동범위를 벗어날 정도의 심한 틀어짐을 제외하고는 항시 1축 인장상태로 유지가 가능하게 된다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 복잡한 과정을 거쳐 인장시험기 자체의 정렬 보정을 하지 않고도 시편 고정용 치구만으로 안정적인 고정밀도의 1축 인장상태를 확보할 수 있고, 또한 간단한 유니버셜 조인트의 연결을 사용하여 시편의 형상이나 장착방법이 간단하며, 전달축 연결부의 형상을 변경하여 다양한 시험기에 범용적으로 적용할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

삭제
고정부(10)와 구동부(20)로 이루어진 인장시험기에 시편(60)을 장착하는 치구에 있어서,

상단에 형성된 전달축 연결부(31)가 상기 고정부(10)에 끼워맞춤되어 고정되고, 하단에 형성된 그립부(35)는 시편(60)과 끼워맞춤하여 고정되고, 상기 전달축 연결부(31)와 그립부(35)가 수직방향 및 수평방향의 이동성을 갖는 유니버셜 조인트(34)로 결합된 상부 지그부(30)와;

하단에 형성된 전달축 연결부(41)가 상기 구동부(20)에 끼워맞춤되어 고정되고, 상단에 형성된 그립부(45)는 시편(60)과 끼워맞춤하여 고정되고, 상기 전달축 연결부(41)와 그립부(45)가 수직방향 및 수평방향의 이동성을 갖는 유니버셜 조인트(44)로 결합된 하부 지그부(40)와;

상기 하부 지그부(40)의 그립부(45)에 고정된 고정편(51)과, 상기 상부 지그부(30)의 그립부(35)에 고정된 이동편(52)과, 상기 고정편(51)에 일단부가 고정되고 타단부는 상기 이동편(52)에 끼워맞춤되어 이동편(52)의 슬라이딩을 안내하는 안내바아(53)로 구성된 가이드부(50);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인장시험용 치구.
제 2 항에 있어서,

상기 상부 지그부(30)의 그립부(35)와 하부 지그부(40)의 그립부(45)에는 각각 그립퍼(38, 48)가 형성되고, 상기 그립퍼(38, 48)는 판상시편용 그립퍼(gripper)인 것을 특징으로 하는 인장시험용 치구.