KR101425004B1 - 수평 배치형 인장 압축 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평 배치형 인장 압축 시험장치에 관한 것으로 그 구성은 시편이 안착되는 시편받침유닛; 상기 시편받침유닛에 안착된 시편을 수직 방향에서 가압 고정하는 정적하중부하유닛; 상기 시편받침유닛에 안착된 시편의 양단을 지지하는 고정유닛; 상기 시편받침유닛에 안착된 상기 시편에 인장 또는 압축력이 인가되도록 동작하는 동적하중부하유닛; 상기 시편받침유닛에 안착된 시편이 일정한 온도를 갖도록 온도를 제어하는 온도조절유닛; 및 상기 동적하중부하유닛의 동작에 따라 상기 시편으로부터 하중 및 변화상태를 검출하고 상기 각 구성의 동작을 제어하는 제어유닛;을 포함한다.

Description

수평 배치형 인장 압축 시험장치{HORIZONTAL TYPE TENSION-COMPRESSION TESTER}

본 발명은 수평 배치형 인장 압축 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시편을 수평 배치하여 정확하고 용이하게 정렬을 맞출 수 있고, 시편에 열을 가하여 다양한 온도 조건 하에서의 시험이 가능한 수평 배치형 인장 압축 시험장치에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부의 WPM(World Premier Materials) 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제명 : 고기능 판재 소재, 과제고유번호 : 10037929, 연구관리전문기관 : 한국산업기술평가관리원].

에너지 고갈 및 지구 온난화 등의 문제 등으로 인하여 자동차와 같은 수송기기 부품 산업은 경량화에 대한 요구가 날로 증가하고 있다. 경량화 부품 개발에 있어 가장 획기적인 방법은 경량합금 소재(lightweight metals)를 이용하는 것이다.

이러한 경량합금 소재로는 마그네슘 합금 소개가 대표적이며, 마그네슘 합금 소재는 친환경적이고, 높은 비강도(specific strength)를 가진다.

또한, 마그네슘 합금 소재에 대한 국가적인 관심과 투자가 높아짐에 따라 가격 경쟁력 개선 및 고성능 재료 개발이 예상되고 있다.

상기 마그네슘 합금은 주로 다이캐스트(die-casting)를 사용하여 제품을 제작하였다.

그러나, 최근 마그네슘 합금 판재를 사용한 성형(stamping) 공법이 활발하게 연구되고는 있지만, 상온에서의 낮은 성형성(formability) 및 생산성으로 인해 현재 제한적인 부품들에서만 판재 성형 공법이 적용되고 있다.

또한 마그네슘 합금 판재의 성형성 극대화 기술 확보의 핵심적인 요소는 구성식(constitutive model)과 파단 모델(failure model)의 개발이며, 마그네슘 합금 판재의 재료적 특성은 기존 금속 판재의 특성과 많은 차이를 나타낸다.

즉, 쌍정(twin) 변형에 의한 비대칭 응력-변형율 거동 등과 같이 기존 금속 판재 재료와는 다른 특성을 지닌 마그네슘 합금 판재를 사용한 부품 해석에 기존의 일반적인 구성식과 파단 모델을 사용한다면 많은 오차를 가질 수밖에 없는 문제점이 있다.

상기의 예로 든 마그네슘뿐만 아니라, 금속 소재의 재료적 특성은 일반적인 구성식과 파단 모델에 의한 해석과 정확히 일치하지 않는 경우가 많다.

이에 따라, 다양한 종류의 금속 판재의 인장-압축 거동에 대하여 보다 정확한 해석을 위한 구성식, 파단 모델 등의 개발이 요구되며, 이를 위해서는 다양한 조건하에서 보다 정확한 시험 결과를 얻을 수 있는 시험 장치가 필요하게 된다.

그런데, 종래의 인장-압축 시험장치는 시편을 수직방향으로 배치한 상태로 상단과 하단을 클램핑하여 상하 방향으로 인장력 및 압축력을 가하는 구조로 이루어졌기 때문에, 시편의 정렬 상태를 정확히 맞추기가 어렵고, 시편에 원치 않는 좌굴(buckling) 현상이 발생하여 시험 결과의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 종래의 인장-압축 시험장치는 시편의 온도를 조절하는 수단이 없어 실제 사용환경에 부합하는 다양한 온도 조건 하에서의 재료 특성을 해석할 수 없는 문제가 없었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 특성을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 시편을 수평 배치하여 정확하고 용이하게 정렬을 맞출 수 있고, 시편에 열을 가하여 다양한 온도 조건 하에서의 시험이 가능한 수평 배치형 인장 압축 시험장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 시편의 인장 및 압축 시험시 발생되는 마찰계수값을 항시 균일하게 유지시킬 수 있어 얻어지는 측정 결과값의 오차를 최소화할 수 있게 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치를 제공함에 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 수평식 인장압축 시험장치는, 시편이 안착되는 시편받침유닛; 상기 시편받침유닛에 안착된 시편을 수직 방향에서 가압 고정하는 정적하중부하유닛; 상기 시편받침유닛에 안착된 시편의 양단을 지지하는 고정유닛; 상기 시편받침유닛에 안착된 상기 시편에 인장 또는 압축력이 인가되도록 동작하는 동적하중부하유닛; 상기 시편받침유닛에 안착된 시편이 일정한 온도를 갖도록 온도를 제어하는 온도조절유닛; 및 상기 동적하중부하유닛의 동작에 따라 상기 시편으로부터 하중 및 변화상태를 검출하고 상기 각 구성의 동작을 제어하는 제어유닛;을 포함한다.

그리고 상기 시편받침유닛 상부에는 상기 정적하중부하유닛의 승강을 안내하는 가이드유닛;이 더 구비된다.

또한 상기 시편받침유닛은 베이스 상면에 안착되는 지지블록과, 상기 지지블록의 일측에 구비되어 동적하중부하유닛의 동작 방향으로 이동하는 이송블록과, 상기 지지블록과 이송블록 사이에 구비되어 상면에 시편이 안착되는 하부시편고정대와, 상기 하부시편고정대 상부에 구비되는 상부시편고정대로 구성된다.

그리고 상기 하부시편고정대에는 시편이 고정유닛에 의해 하부시편고정대에 가압 고정될 수 있도록 하는 제1,2시편받침대;가 더 형성된다.

또한 상기 하부시편받침대와 상부시편받침대는 각각 한쌍으로 이루어지며 각각은 서로 충접되게 구비된다.

그리고 상기 정적하중부하유닛은 상기 시편받침유닛을 가압하는 가압대와, 상기 가압대 상부로 연장된 연장대와, 상기 연장대를 수직 방향 안내하는 제1,2가압축과, 상기 제1,2가압축 상부에 축 고정브라켓에 의해 연결되는 수평바와, 상기 수평바 일측에 구비되어 고정축을 기준으로 상기 수평바의 양측 무게 균형을 유지시키는 균형추와, 상기 균형추의 타측에 링크에 의해 연장된 안착대와, 상기 시편받침유닛에 인가되는 하중이 발생되도록 상기 안착대에 안착되는 무게추로 구성된다.

또한 상기 동적하중부하유닛은 상기 시편받침유닛과 연결되는 연장축과, 상기 연장축을 고정시키는 이송대와, 상기 이송대와 연결되어 상기 연장축을 수평방향 이동시키는 스크류와, 상기 스크류를 동작시키는 모터로 구성된다.

그리고 상기 고정유닛은 가압실린더와, 상기 가압실린더 단부에 구비되는 가압고정바로 이루어지며, 상기 가압고정바 단부에는 요철이 형성된다.

또한 상기 가이드유닛은 상기 정적하중부하유닛에 지지하는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 고정되는 롤러블록과, 상기 롤러블록에 회전 가능하게 고정되는 롤러로 구성된다.

그리고 상기 롤러블록은 상기 고정플레이트 상면에서 위치 조정이 가능하게 구비된다.

본 발명에 따른, 시편을 수평 배치하여 정확하고 용이하게 정렬을 맞출 수 있고, 시편에 열을 가하여 다양한 온도 조건하에서의 시험을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 시편의 인장 및 압축 시험시 발생되는 마찰계수값을 항시 균일하게 유지시킬 수 있어 얻어지는 측정 결과값의 오차를 최소화할 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 수평 배치형 인장 압축 시험장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 수평 배치형 인장 압축 시험장치를 나타내는 측면도.
도 3은 본 발명의 수평 배치형 인장 압축 시험장치에 따른 시편받침유닛을 나타내는 부분도.
도 4는 본 발명의 수평 배치형 인장 압축 시험장치에 따른 상,하부시편고정대를 나타내는 부분 사시도.
도 5는 도 1에 도시된 수평 배치형 인장 압축 시험장치에 따른 가이드유닛 및 고정유닛을 나타내는 부분 사시도.
도 6은 본 발명의 수평 배치형 인장 압축 시험장치에 따른 시편받침유닛 및 동작하중부하유닛을 나타내는 부분 평면도.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 수평 배치형 인장 압축 시험장치에 따른 동작 상태를 나타내는 작동도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 수평식 인장압축 시험장치(100)는, 시편(TP)이 안착되는 시편받침유닛(120); 상기 시편받침유닛(120)에 안착된 시편(TP)을 수직 방향에서 가압 고정하는 정적하중부하유닛(130); 상기 시편받침유닛(120)에 안착된 시편의 양단을 지지하는 고정유닛(140); 상기 시편받침유닛(120)에 안착된 상기 시편에 인장 또는 압축력이 인가되도록 동작하는 동적하중부하유닛(150); 상기 시편받침유닛(120)에 안착된 시편이 일정한 온도를 갖도록 온도를 제어하는 온도조절유닛(180); 및 상기 동적하중부하유닛(150)의 동작에 따라 상기 시편으로부터 하중 및 변화상태를 검출하고 상기 각 구성의 동작을 제어하는 제어유닛(170);을 포함되어 있다.

한편 상기 본 발명의 수평식 인장압축 시험장치는 베이스(110) 위에 안착되어 있으며, 상기 베이스(110) 내에는 상기 각 구성들의 동작을 제어하는 제어유닛(170)이 구성되어 있고, 상기 제어유닛(170)에 의해 제어되는 각 구성들의 동작을 표시하는 디스플레이(171)가 구성되어 있다.

여기서 상기 디스플레이(171)는 아날로그 게이지로 구성될 수도 있고, 디지털 방식의 게이지가 구성될 수도 있으며, 사용자가 작업 환경에 따라 제어를 터치 방식에 의해 조작할 수 있도록 터치스크린 방식 등 다양하게 실시할 수 있다.

또한 상기 베이스 하부에는 다수개의 바퀴가 구성되어 본 발명의 위치를 선택적으로 이용할 수 있게 하고 있다.

상기 시편받침유닛(120)은 시편(TP)이 안착되는 한쌍의 하부시편고정대(121,122)와, 상기 하부시편고정대(121,122) 상부에 구비되어 시편(TP)을 가압 고정하는 한쌍의 상부시편고정대(125,126)와, 상기 한쌍의 하부시편고정대(121,122) 각각의 일측으로 대향되게 연장되는 제1,2시편받침대(123,124)와, 상기 제1시편받침대(123)를 베이스 상면에 고정되게 하는 지지블록(127)과, 상기 제2시편받침대(124)를 상기 베이스(110) 상면에서 이동 가능하게 고정시키는 이송블록(128)으로 이루어지며, 상기 하부시편고정대(121)와 상기 상부시편고정대(125)는 상기 지지블록에 고정되고, 상기 하부시편고정대(122)와 상부시편고정대(126)는 상기 이송블록에 연결되어 상기 동적하중부하유닛을 동작에 따라 이동된다.

즉, 상기 시편받침유닛(120)은 상기 상,하시편받침대(121,122,125,126) 사이에 고정 밀착된 상태로 일측은 상기 상,하시편받침대(121,125)에 고정되고, 타측은 상기 상,하시편받침대(122,126)에 의해 고정된 상태로 이동하여 시편에 인장 또는 압축력을 전달하게 하는 것이다.

또한 상기 상,하시편받침대(121,122,125,126)은 각각 서로 마주보는 방향으로 결속편(121a,122a,125a,126a)과 홈(121b,122b,125b,126b)이 엇갈리게 형성되어 상기 결속편이 홈 내에서 삽입된 상태로 이동하며 시편을 가압 고정할 수 있게 하고 있다.

그리고 상기 시편받침대(120) 하부에는 시편(TP)의 온도를 상승시키기 위한 온도조절유닛(180)이 구비되어 있으며, 상기 온도조절유닛(180)은 내부에 히팅라인과 냉각라인을 각각 구성하고 있다.

상기 히팅라인과 냉각라인은 각각 상기 시편의 온도에 따라 개별적으로 동작하며 시편이 항시 원하는 온도를 유지할 수 있게 하고 있다. 예를 들어 시편의 온도를 100도 유지하기 위해 히팅라인을 통해 가열한 후 시편의 온도가 100도 이상 상승할 경우 제어유닛을 통해 냉각라인을 동작시켜 온도를 100도까지 떨어지게 하는 방식으로 온도를 유지하는 것이다.

상기 정적하중부하유닛(130)은 상기 시편받침유닛(120)의 상부시편고정대(125,126)를 수직 방향 가압하는 가압대(131)와, 상기 가압대(131)를 고정시키는 연장대(132)와, 상기 연장대(132) 상부를 고정 지지하는 지지브라켓(133)과, 상기 지지브라켓(133) 상부 방향으로 연장되어 가이드플레이트(135a)에 안내되는 제1,2가압축(134,135)과, 상기 제1,2가압축(134,135) 상부를 지지하는 지지브라켓 상부로 연장되어 가압력을 전달하는 축 고정브라켓(137)과, 상기 축 고정브라켓(137)과 고정축(138b)에 의해 회전 가능하게 연결되는 수평바(138)와, 상기 지지브라켓 상부에 고정된 상태로 상기 수평바(138)를 회전축(138a)에 의해 회전 가능하게 지지하는 지지블록(136)과, 상기 수평바(138) 일측 단부에 구비되는 균형추(138c)와, 상기 균형추(138c)가 설치된 상기 수평바(138)의 타측에 수직 방향 설치되는 링크(138e)와 상기 링크(138e) 하부에 연결되어 무게추(128f)가 안착되는 안착대(138d)로 구성되어 있다.

즉, 상기 정적하중부하유닛(130)은 상기 가압대(131)에 전달되는 하중을 무게추(138d)를 이용하게 함으로써 동적하중부하유닛에서 인장 또는 압축력이 발생할 때 시편으로 전달되는 힘에 의해 수직 하중이 균일하게 발생할 수 있도록 하여 시편의 측정값 불균일성을 방지할 수 있게 하는 것이다.

예를 들어 정적하중부하유닛으로부터 발생된 하중이 100kg이라 하였을 때 동적하중부하유닛으로부터 발생되는 하중이 시편을 통해 전달되더라도 항시 시편을 가압하는 하중이 100kg을 유지할 수 있어 시편을 인장 또는 압축하더라도 수평하중 변화가 없어 인장 또는 압축력에 의한 측정값을 균일하게 얻을 수 있게 된다.

상기 고정유닛(140)은 상기 시편받침유닛(120) 상부에 배치되며 블록(143a,143b)에 의해 상기 시편받침유닛의 지지블록(127)과 이송블록(128) 각각에 고정되며, 상기 시편받침유닛(120)에 안착 고정되는 시편(TP) 양단을 고정하는 한쌍의 가압고정바(141)와 상기 가압고정바(141)를 승강시키는 가압실린더(142)로 이루어진다. 상기 가압고정바(141) 하부면에는 요철이 형성되어 시편을 가압시 시편의 가압력을 증가시켜 시편이 유동하는 것을 방지할 수 있게 하고 있으며, 상기 가압실린더(142)는 유압 방식에 의해 동작한다.

즉, 상기 고정유닛(140)은 상기 시편받침유닛의 상부시편고정대와 하부시편고정대 사이에 고정된 시편 양단을 고정시키는 구성이며, 상기 한쌍의 고정유닛 중 하나는 지지블록에 연결되어 시편을 고정시키고, 다른 하나는 상기 이송블록과 연결되어 시편을 고정한 상태로 이송블록의 이동 방향으로 함께 이동하도록 구성되어 있어 시편이 고정된 상태로 균일한 인장 또는 압축력을 전달할 수 있게 된다.

상기 동적하중부하유닛(150)은 상기 시편받침유닛(120)의 이송블록(128)과 연결되는 연장축(157)과, 상기 연장축(157)이 고정된 상태로 가이드레일(LM)을 따라 수평 이동하는 이송대(156)와, 상기 이송대(156)와 연결되어 상기 이송대(156)를 수평 이동시키는 스크류(154)와, 상기 이송대 및 스크류가 설치되는 하우징(155)과, 상기 스크류(154) 일측이 상기 하우징(155) 일측을 관통하여 회전 가능하게 연결되어 상기 스크류(154)를 회전시키는 종동축(153)과, 상기 종동축(153), 모터 각각에 결합된 풀리(152)와, 상기 폴리(152a)를 연결시키는 벨트(152a)와, 상기 종동축(153)에 회전력을 발생시키는 모터(151)로 이루어져 있다.

즉, 상기 동적하중부하유닛(150)은 모터의 회전 방향을 제어유닛을 통해 제어함으로써 회전 방향에 따라 연결된 이송블록의 이동 방향을 달리하여 시편에 인장 또는 압축력을 발생시키게 하는 구성이다.

상기 가이드유닛(160)은 상기 고정유닛(140) 상부에 배치되어 상기 정적하중부하유닛(130)의 지지대(139)에 고정되는 고정플레이트(161)와 상기 고정플레이트(161) 상면에 안착되는 롤러블록(162)과 상기 롤러블록(162)에 회전 가능하게 결합된 롤러(163)로 이루어지며, 상기 롤러블록(162)은 상기 고정플레이트(161)에 대해 수평 방향 전,후진하며 위치를 조정할 수 있어 상기 롤러(163)가 안내하는 연장대(132)의 가압력을 조절하고 연장대(132)의 수직 방향으로의 직진성을 유지할 수 있게 한다.

즉, 상기 가이드유닛(160)을 통해 상기 가압대(131)의 수직 방향 직진성을 유지하게 함으로써 가압대가 가압하는 상부시편고정대의 가압력을 균일하게 유지할 수 있게 하는 것이다.

상기 제어유닛(170)은 상기 동적하중부하유닛(150) 및 정적하중부하유닛(130)의 작동을 위한 모터 및 유압계통의 구동을 제어하는 콘트롤러, 각 작동부의 작동 상태를 표시하는 디스플레이(171) 등을 구비하며, 별도의 콘트롤러 및 디스플레이장치, 또는 PC 기반의 입출력 장치, 또는 양자를 겸비한 것으로 이루어질 수 있다.

또한 제어유닛(170)에는 시편의 인장 또는 압축 시험에 필요한 데이터가 미리 저장되어 있을 수 있으며, 필요에 따라 시편의 인장 또는 압축 시험 데이터를 저장하는 저장공간을 구비할 수 있다.

그리고 상기 제어유닛(170)에는 외부와 연결되는 인터페이스가 구비될 수 있으며, 인터페이스를 통해 외부 PC를 통해 제어할 수도 있다.

본 발명의 결합관계를 보면, 먼저 플레이트 등을 이용해 베이스(110)를 구성한다. 여기서 베이스(110)는 이동 가능하도록 바퀴가 구비되며, 내부는 일정한 공간을 갖고 상기 제어유닛을 설치할 수 있게 구성한다.

이 후 상기 베이스(110) 내부에 모터(151)를 설치하고 상기 모터(151)의 상부에 위치되도록 베이스 상면에 하우징(155)을 설치한다.

이 상태에서 상기 하우징(155)을 수평 방향 관통하도록 한쌍의 스크류(154)를 베어링을 이용해 설치한 후 상기 스크류(154) 단부와 연결되는 종동축(153)을 설치한다. 설치된 종동축(153)과 상기 모터가 연결되도록 각각 풀리(152)를 결합한 후 상기 풀리(152)를 감싸는 벨트(152a)를 연결하여 모터의 구동에 따라 스크류가 동작할 수 있게 한다.

다음으로, 상기 하우징(155)을 관통하도록 수평 방향으로 한쌍의 가이드레일(LM)을 설치하고, 상기 가이드레일(LM)에 안착된 상태로 상기 스크류(154)와 결합되도록 이송대(156)를 설치한 후 상기 이송대(156) 일측(도면상의 좌측 방향)에 결합된 상태로 상기 하우징(155)을 관통하도록 연장축(157) 결합한다.

이와 같이 결합된 연장축(157)은 스크류의 회전 방향에 따라 하우징 측으로 삽입 또는 인출 동작하게 된다.

다음으로, 인출 연장된 연장축(157) 단부와 연결되되 가이드레일(LM) 안착된 상태로 안내되도록 이송블록(128)을 결합시키고, 상기 이송블록(128) 일측과 연결된 상태로 수직 방향으로 연장되는 블록(143a)을 설치 한 후 상기 블록(143a)에 고정되는 가압실린더(142)를 설치한다. 여기서 상기 가압실린더(142) 하부에는 요철이 형성된 가압고정대(141)가 구비된 상태이다.

다음으로, 상기 하부시편고정대(122)의 제2시편받침대(124) 일측이 상기 이송블록(128)에 고정된 블록(143a)을 경유하여 상기 이송블록(128)에 고정되게 한다. 이때 상기 하부시편고정대(122)에 형성된 결속편과 홈이 상기 이송블록의 반대 방향을 향하도록 한다.

다음으로, 상기 하부시편고정대(122)의 결속편과 홈에 엇갈리게 결속되도록 다른 하부시편고정대(121)를 충접시킨 후 상기 하부시편고정대(121,122)가 지지되도록 하부에 온도조절유닛(180)을 설치한다.

다음으로, 상기 하부시편고정대(121) 일측이 베이스(110)에 고정되도록 지지블록(127)을 설치한다.

다음으로, 상기 지지블록(127) 일측에 고정된 상태로 수직 방향으로 연장되도록 블록(143b)을 설치한 후 상기 블록(143b) 내에 가압실린더를 설치한다. 여기서 상기 각각의 블록(143a,143b) 내에는 동일한 고정유닛(140)이 구비된다.

이 상태에서 상기 지지블록(127)에 고정된 하부시편고정대(121) 상부에 탈착 가능하도록 상부시편고정대(125)를 위치시키고, 상기 이송블록(128)에 고정된 하부시편고정대(122) 상부에 탈착 가능하도록 상부시편고정대(126)를 위치시킨다. 이때 상기 상부시편고정대(125,126)은 하부시편고정대와 같은 방식으로 결속된다.

이와 같이 설치된 시편받침유닛은 지지블록과 이송블록 사이에 상,하시편고정대가 위치된 상태에서 시편의 중심 부분은 상,하시편고정대가 지지하고, 양단은 한쌍의 고정유닛에 의해 고정되게 함으로써 시편이 전체적으로 균일하게 고정될 수 있게 된다.

다음으로, 상기 시편받침유닛(120)을 기준으로 둘레를 따라 4개의 지지대(139)를 설치한 후 고정플레이트(161)가 상기 고정유닛(140)을 감싸며 위치되도록 상기 고정대(139)에 결합시킨다.

이 후 상기 고정플레이트(161) 상면에 롤러(163)가 구비된 롤러블록(162)이 위치 조정 가능하게 결합시킨다.

다음으로, 상기 가이드유닛 상부에 위치되도록 한쌍의 가이드플레이트(135a)를 설치한 후 상기 가이드플레이트(135a)의 중앙을 관통하는 제1가압축(135) 삽입하고, 상기 제1가압축(135)을 기준으로 둘레에 4개의 제2가압축(134))을 설치하여 제1가압축과 제2가압축을 통해 균일한 하중 전달이 이루어질 수 있게 한다.

다음으로, 상기 제1,2가압축 상단과 하단을 지지브라켓(133)을 이용해 결속시킨 후 상기 상부의 지지브라켓 상면 중앙 부분에서 수직 방향으로 연장되도록 축 고정브라켓(137)을 설치한다.

다음으로, 상기 고정브라켓(127) 상단에 고정축(138b)을 이용해 수평바(138)가 회전 가능하게 설치한 후 상부의 가이드플레이트(135a)에 지지블록(136)을 결합시킨다.

이 후 상기 수평바(138)를 상기 지지블록(136)에 대해 회전 가능하도록 회전축(138a)을 이용해 결합시킨 후 상기 수평바(138) 일측 단부에 일정한 중량을 갖는 균형추(138c)를 결합시킨다.

다음으로, 상기 균형추(138c)이 설치된 수평바(138)의 타측 단부에 수직 방향으로 일정한 길이의 링크(138e)를 연장시킨 후 상기 링크(138e) 단부에 평판 형태의 안착대(138d)를 결합시켜 상기 안착대(138d)에 무게추(138f)를 안착시킬 수 있게 한다.

여기서 상기 균형추(138c)의 무게는 고정축(138b)를 기준으로 양분되는 수평바(138)의 일측 무게와 상기 수평바(138)에 단부에 설치되는 링크(138e) 및 안착대(138d)의 무게를 고려하여 설정하며, 경우에 따라서는 상기 수평바(138)의 길이 방향으로 길이가 조절되는 수단과 연결시켜 길이를 조절하여 균성을 유지할 수 있게 한다.

이와 같이 결합된 정적하중부하유닛은 안착대에 안착되는 무게추의 중량을 통해 가압대에 전달되는 하중을 설정할 수 있고 전달되는 하중이 항상 일정하기 때문에 가압대를 통한 시편받침유닛의 균일한 하중 인가가 가능해짐으로 동적하중부하유닛에서 인장 또는 압축력을 발생시키더라도 시편에서 얻고자하는 측정값을 항시 균일하게 유지할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작상태를 설명한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 우선 상기 한쌍의 하부시편고정대(121,122)로부터 한쌍의 상부시편고정대(125,126)를 탈거한 후 하부시편고정대(121,122) 상면에 시편(TP)을 안착시킨다. 이 후 상기 시편(TP) 상면이 가압 고정되도록 탈거한 상부시편고정대(125,126)을 각각 하부시편고정대(121,122)와 결합시킨다.

이때, 상기 시편(TP)은 상기 상부시편고정대(125,126)와 하부시편고정대(121,122)에 의해 결속된 양단이 한쌍의 하부시편고정대(121,122) 각각에 형성된 제1시편받침대(123)와 제2시편받침대(124)에 노출된 상태로 안착 된다.

다음으로, 상기 안착대(138d)에 인가하고자 하는 하중만큼 무게추(138f)를 안착시켜 상기 상부시편고정대(125,126) 상부에 위치된 가압대(131)가 상기 가이드유닛(160)의 안내를 받으며 하강시켜 상기 상부시편고정대(125,126)를 가압 지지하게 한다.

다음으로, 상기 시편받침유닛(120) 상부에 위치된 상기 고정유닛(140)의 가압실린더(142)를 동작시켜 가압고정바(141)를 하강시켜 제1,2시편받침대(123,124)에 노출된 시편(TP) 상면을 가압 고정시킨다.

이때 상기 시편받침유닛(120)은 하부에 설치된 온도조절유닛(180)을 통해 일정한 온도를 갖도록 가열시켜 이용할 수 있다.

즉, 시편에 따라 가열된 상태에서 시험하거나 상온에서 시험하기 때문에 시편의 시험 조건에 따라 선택적으로 적용할 수 있다.

또한 상온 보다 낮은 온도에서 시험할 경우 온도조절유닛 내의 냉각라인만을 동작시켜 시편을 상온 보다 낮은 온도에서 시험하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 9를 참조하며, 상기 시편받침유닛(120)에 고정된 상태에서 상기 시편받침유닛(120)과 연결된 동적하중부하유닛(150)을 동작시켜 상기 시편(TP)에 인장 또는 압축력을 인가시켜 시편을 인장 또는 압축시킨다.

이때 상기 시편(TP)은 정적하중부하유닛에서 가해지는 하중에 의해 상기 상부시편고정대와 하부시편고정대 사이에서 일정한 마찰력을 발생시키면 인장과 압축 과정을 실시하게 되며, 이러한 마찰력은 시편의 인장 압축 시험에 계수로써 측정값에 많은 영향을 주게 되므로 마찰력을 항상 균일하게 유지해야 한다.

즉, 상기 시편(TP)에 인가되는 인장 또는 압축력에 의해 시편이 인장과 압축되며 두께(T)가 변화하게 되는데, 종래에는 변화되는 두께에 의해 상기 시편을 가압하고 있는 가압대로부터 전달되는 하중이 변화하여 상부시편고정대와 하부시편고정대 및 시편 사이의 마찰력 변화로 이어지고 결과적으로 시편을 통한 측정값이 변해 정확한 측정이 힘들었으나, 상기 무게추를 통해 시편의 두께 변화가 있더라도 항상 일정한 하중을 전달하게 함으로써 마찰력의 변화를 최소화하여 시편의 시험 측정값을 안정적으로 얻을 수 있게 된다.

예컨대 도 10에 도시된 바와 같이 정적하중부하유닛으로부터 인가되는 하중(P)이 상기 시편(TP)의 두께 "T"에서 "T1"으로 변한다 하더라도 하중(P)은 항싱 일정하게 변하지 않기 때문에 시편의 두께 변화에 따른 마찰력 또한 항시 균일하게 발생하므로 인한 인장 압축 시험값을 균일하게 측정할 수 있게 되는 것이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 내용에 대한 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아니다.

즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.

100 : 시험장치 110 : 베이스
120 : 시편받침유닛 130 : 정적하중부하유닛
140 : 고정유닛 150 : 동적하중부하유닛
160 : 가이드유닛 170 : 제어유닛
180 : 온도조절유닛

Claims (10)

1. 시편이 안착되는 시편받침유닛;
   상기 시편받침유닛에 안착된 시편을 수직 방향에서 가압 고정하는 정적하중부하유닛;
   상기 시편받침유닛에 안착된 시편의 양단을 지지하는 고정유닛;
   상기 시편받침유닛에 안착된 상기 시편에 인장 또는 압축력이 인가되도록 동작하는 동적하중부하유닛;
   상기 시편받침유닛에 안착된 시편이 일정한 온도를 갖도록 온도를 제어하는 온도조절유닛; 및
   상기 동적하중부하유닛의 동작에 따라 상기 시편으로부터 하중 및 변화상태를 검출하고 상기 각 구성의 동작을 제어하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시편받침유닛 상부에는 상기 정적하중부하유닛의 승강을 안내하는 가이드유닛;이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 시편받침유닛은 베이스 상면에 안착되는 지지블록과 상기 지지블록의 일측에 구비되어 동적하중부하유닛의 동작 방향으로 이동하는 이송블록과 상기 지지블록과 이송블록 사이에 구비되어 상면에 시편이 안착되는 하부시편고정대와 상기 하부시편고정대 상부에 구비되는 상부시편고정대로 구성된 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 하부시편고정대에는 시편이 고정유닛에 의해 하부시편고정대에 가압 고정될 수 있도록 하는 제1,2시편받침대;가 더 형성된 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 하부시편고정대와 상부시편고정대는 각각 한쌍으로 이루어지며 각각은 서로 중첩되게 구비된 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 정적하중부하유닛은 상기 시편받침유닛을 가압하는 가압대와, 상기 가압대 상부로 연장된 연장대와, 상기 연장대를 수직 방향 안내하는 제1,2가압축과, 상기 제1,2가압축 상부에 축 고정브라켓에 의해 연결되는 수평바와, 상기 수평바 일측에 구비되어 고정축을 기준으로 상기 수평바의 양측 무게 균형을 유지시키는 균형추와, 상기 균형추의 타측에 링크에 의해 연장된 안착대와, 상기 시편받침유닛에 인가되는 하중이 발생되도록 상기 안착대에 안착되는 무게추로 구성된 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 동적하중부하유닛은 상기 시편받침유닛과 연결되는 연장축과, 상기 연장축을 고정시키는 이송대와, 상기 이송대와 연결되어 상기 연장축을 수평 방향 이동시키는 스크류와, 상기 스크류를 동작시키는 모터로 구성된 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
8. 제4항에 있어서,
   상기 고정유닛은 가압실린더와, 상기 가압실린더 단부에 구비되는 가압고정바로 이루어지며, 상기 가압고정바 단부에는 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
9. 제2항에 있어서,
   상기 가이드유닛은 상기 정적하중부하유닛에 지지하는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 고정되는 롤러블록과, 상기 롤러블록에 회전 가능하게 고정되는 롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 롤러블록은 상기 고정플레이트 상면에서 위치 조정이 가능하게 구비된 것을 특징으로 하는 수평 배치형 인장 압축 시험장치.

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