KR101160294B1 - 유니버셜 조인트 및 교차 가이드를 사용한 압축시험용 치구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축시험시 만능시험기 전달축의 정렬 문제로 발생할 수 있는 실험상의 문제점을 시편 고정장치 수준에서 범용적으로 해소할 수 있는 조합형 치구에 관한 것이다.

본 발명은 기존의 형상과 유사한 압축앤빌을 인장 시험기의 축에 종래와 같이 직결하지 않고, 유니버셜 조인트를 통해 연결하고 상하부 움직임을 구속하는 교차 가이드를 사용하여, 시험기의 인장구동을 시편의 압축구동으로 전환함과 동시에 일정 범위의 정렬 불일치를 수용할 수 있는 개선된 형태의 시편 고정 도구를 제공한다.

압축시험, 유니버셜조인트, 교차가이드

Description

유니버셜 조인트 및 교차 가이드를 사용한 압축시험용 치구{Fixture for compression test using universal joint and cross guide}

도 1은 본 발명에 따른 장치의 정면도,

도 2는 본 발명의 작동원리에 대한 모식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 2 : 전달축 (pull rod) 연결부 3,4 : 유니버셜 조인트

5, 6 : 압축 앤빌 (anvil) 7,8 : 교차형 정렬 가이드

s : 판상 인장시편

본 발명은 압축시험시 만능시험기 전달축의 정렬 문제로 발생할 수 있는 실험상의 문제점을 시편 고정장치 수준에서 범용적으로 해소할 수 있는 조합형 치구에 관한 것이다.

통상적으로 압축 시험에서는 일반적으로 만능시험기의 고정부(crosshead)와 구동부(actuator) 에 각각 직결된 두개의 전달축(pull rod) 말단에 시편을 누르기 위한 압축 앤빌(anvil)을 체결하고 그 사이에 시편이 위치하게 된다. 이 때 앤빌은 전달축에 구속되기 때문에 시편축과 전달축의 정렬은 전적으로 전달축의 설치시 정렬오차에 의존하게 된다.

따라서, 전달축의 정렬이 틀어져 있을 경우 시편축과 구동방향이 어긋나게 되어 이상적인 일축압축 실험조건의 확보에 장애가 되고, 특히 인장시험에 비해 압축시험은 시험이 진행될 때 변형량이 커질수록 전달축 간의 거리가 계속 좁혀지게 되므로 정렬 오차의 영향이 증가하게 되어 전단변형이 심하게 유발되는 결과를 얻게 되는 불안정한 조건이 된다. 이러한 시험기 조정 불량(configuration error)에 의한 데이터 오차는 마찰에 의한 배럴링(barreling) 현상과 더불어 압축시험에서 주요한 문제점 중의 하나이다.

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

또한 매우 낮은 하중이 작용하게 되는 일부 경금속의 고온시험이나 단결정 시험 같은 경우에는 더욱 높은 정렬 정밀도가 필요하며, 이 때는 시험기 제조사가 공급하는 전용 정렬치구(align fixture)를 사용하여 상당한 시간과 노력을 들여 정렬을 맞추어야 하는 등의 불편이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 압축시험 시편의 형상이나 장착 방법은 최대한 유지하면서 시편 고정부에서 일정 범위의 정렬 편차를 자체 수용할 수 있는 디자인을 적용하여 시험기의 상태와 무관하게 일정 수준의 정밀도를 확보할 수 있는 무정렬치구(align-free fixture)를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 전술한 바와 같은 압축시험의 근본적인 구동상의 불안정을 해소하기 위하여 시험기의 인장구동을 시편에 대한 압축구동으로 전환할 수 있는 기능을 겸비한 무정렬치구를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상부 전달축 연결부(1)와 하부 전달축 연결부(2)에 각각 대응되게 연결된 상부 유니버셜 조인트(3) 및 하부 유니버셜 조인트(4)와; 시편(S)을 사이에 두고 대향배치되며, 상기 시편(S)을 압축하는 상부 압축앤빌(5) 및 하부 압축앤빌(6)과; 상기 상부 압축앤빌(5)이 하면에 고정된 상부 교차형 가이드(7)와; 상기 상부 교차형 가이드(7)와 상하로 교차 배열되어 시편(S)을 압축하는 방향이 서로 마주보고 가까워지는 배열이 되도록 배치되며, 상기 하부 압축앤밸(6)이 상면에 고정된 하부 교차형 가이드(8)와; 시험기의 인장구동을 앤빌의 압축구동으로 전환하며 편심 하중 상태에서도 1축 압축을 유지시키도록 상기 상부 교차형 가이드(7)의 하면에 연결 고정된 하부 유니버셜 죠인트(4)와; 시험기의 인장구동을 앤빌의 압축구동으로 전환하며 편심 하중 상태에서도 1축 압축을 유지시키도록 상기 하부 교차형 가이드(8)의 상면에 연결 고정된 상부 유니버셜 죠인트(3);로 구성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트 및 교차 가이드를 사용한 압축시험용 치구를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 시료(S)를 압축하는 무정렬치구의 정면도로서, 본 발명은 교차형 가이드에 장착된 압축앤빌이 유니버셜 조인트를 통하여 연결된 형태의 치구를 제안한다.

보다 상세히 기술하면, 상부 전달축 연결부(1)와 하부 전달축 연결부(2)는 종래의 압축 앤빌 기저부와 같은 형상으로 전달축에 너트 등을 통하여 완전히 고정되며, 2축 자유도를 갖는 상부 유니버셜 조인트(3) 및 하부 유니버셜 조인트(4)에 직결된다. 상부 유니버셜 조인트(3) 및 하부 유니버셜 죠인트(4)의 각 다른 한쪽에는 상부 압축앤빌(5)과 하부 압축앤빌(6)이 상부 교차형 가이드(7)와 하부 교차형 가이드(8)에 각각 부착되어 연결된다.

이러한 상부 교차형 가이드(7) 및 하부 교차형 가이드(8)를 사용함으로써 하부 압축앤빌(6)은 상부 전달축에 연결되고, 상부 압축앤빌(5)은 하부 전달축에 연결되어 시험기의 구동과 앤빌의 구동이 역으로 작용하는 구조를 가진다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 작용은 도 2에 모식적으로 나타낸 것과 같이, 상부 교차형 가이드(7) 및 하부 교차형 가이드(8)에 의하여 시험기의 인장 구동(T)(전달축간의 거리가 멀어지는 방향)이 시편의 압축 구동(C)(앤빌간의 거리가 좁혀지는 방향)으로 작용하게 되어 시험기 구동의 불안정성이 근본적으로 해소되며, 시험기의 정렬이 틀어져 있는 경우에도 2축 자유도를 갖는 상부 유니버셜 조인트(3)와 하부 유니버셜 죠인트(4)에 의해 수용되기 때문에 시편(S) 자체의 움직임은 상부 유니버셜 조인트(3)와 하부 유니버셜 죠인트(4)의 가동범위를 벗어날 정도의 심한 틀어짐을 제외하고는 항시 1축 압축상태로 유지가 된다.

본 발명의 효과는 복잡한 과정을 거쳐 시험기 자체의 정렬 보정을 하지 않고도 시편 고정용 치구만으로 고정밀도의 1축 압축상태를 확보할 수 있다는 데 있고, 압축 시험에 대해서도 시험기 자체는 인장 구동을 하기 때문에 구조적인 불안정성을 해소할 수 있다. 이러한 특징은 종래의 구성으로는 압축시험이 불가능한 인장 전용의 정적(static) 기기에서도 압축시험을 수행할 수 있게 해주는 부가적인 효과가 있다. 또한 시편과 접하는 앤빌의 형상은 동일하기 때문에 시편의 형상이나 장착방법에는 거의 차이가 없으며, 전달축 연결부의 형상 변화에 따라 다양한 시험기에 범용적으로 적용할 수 있다는 장점도 가지고 있다.

Claims (2)

1. 상부 전달축 연결부(1)와 하부 전달축 연결부(2)에 각각 대응되게 연결된 상부 유니버셜 조인트(3) 및 하부 유니버셜 조인트(4)와;

   시편(S)을 사이에 두고 대향배치되며, 상기 시편(S)을 압축하는 상부 압축앤빌(5) 및 하부 압축앤빌(6)과;

   상기 상부 압축앤빌(5)이 하면에 고정된 상부 교차형 가이드(7)와;

   상기 상부 교차형 가이드(7)와 상하로 교차 배열되어 시편(S)을 압축하는 방향이 서로 마주보고 가까워지는 배열이 되도록 배치되며, 상기 하부 압축앤밸(6)이 상면에 고정된 하부 교차형 가이드(8)와;

   시험기의 인장구동을 압축구동으로 전환하며 편심 하중 상태에서도 1축 압축을 유지시키도록 상기 상부 교차형 가이드(7)의 하면에 연결 고정된 하부 유니버셜 죠인트(4)와;

   시험기의 인장구동을 압축구동으로 전환하며 편심 하중 상태에서도 1축 압축을 유지시키도록 상기 하부 교차형 가이드(8)의 상면에 연결 고정된 상부 유니버셜 죠인트(3);로 구성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트 및 교차 가이드를 사용한 압축시험용 치구.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 상부 유니버셜 조인트(3) 및 하부 유니버셜 죠인트(4)는 2축 자유도를 갖는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트 및 교차 가이드를 사용한 압축시험용 치구.

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