KR101649451B1 - 복수의 축이 구비된 범용재료시험기 - Google Patents
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Abstract
복수의 축이 구비된 범용재료시험기가 개시된다. 본 복수의 축이 구비된 범용재료시험기는, 구동력을 발생하는 구동부; 상기 구동부의 상단에 마련되어 복수의 시험물을 개별적으로 장착한 후 고정하도록 마련되는 고정부; 및 상기 고정부의 상단에 마련되되, 지면의 수직방향으로 연장형성되는 축이 복수로 마련되며, 상기 구동부로부터 공급되는 상기 구동력을 기반으로 상기 고정된 각각의 시험물에 반복하중(Repeated Load)을 인가하는 가압부;를 포함한다. 이에 의해, 복수의 시험물을 한 번에 측정하여 시험 측정 효율을 향상시킬 수 있으며, 비교 측정이 가능하여 한 번에 하나의 시험물을 측정하는 과정을 반복하는 경우보다 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다. 또한, 각각의 가압부가 탈착 가능하여 다양한 종류의 물성 시험을 수행할 수 있으며, 이에 따른 다양한 종류의 측정 결과를 얻을 수 있다. 그리고 고정부가 회전하여 다양한 종류의 물성 시험을 수행할 수 있고, 시험물을 장착하여 고정하는 위치를 조정하여 시험물의 비틀림 및 신율의 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 복수의 축이 구비된 범용재료시험기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시험재료를 동시에 복수 개 장착하여 각각의 시험재료의 인장력, 접착력, 굴곡력 및 압축력을 개별적으로 측정할 수 있는 복수의 축이 구비된 범용재료시험기에 관한 것이다.
일반적으로, 범용재료시험기(UTM : Universal Testing Machine)는 시험에 따라 시편을 고정하는 그립(Grip)만 교환해가며 수행하는 규격별 시험을 포함하여 환경챔버를 장착한 후 실제 환경과 동일한 환경에서 시편의 물성 시험을 실시함으로써 각종 물성, 이를테면 인장, 인열, 굴곡, 압축강도를 비롯하여 박리강도, COF(정마찰, 동마찰계수측정), IFD, ILD(경도시험), W굴곡 등 다양한 데이터를 측정할 수 있도록 구성된 시험기기를 말한다.
재료시험기는 크게 두 종류로 대별되는데 한 번의 하중을 가하여 시험을 수행하는 정적 재료시험기와 반복하중을 가할 수 있는 동적 재료시험기로 분류한다. 구조는 크게 하중지지대(Load Frame), 부하장치, 컨트롤러 및 기타 부속물로 구성된다.
기본적으로 시험기는 하중을 가하는 부분과 가한 하중을 측정하는 부분 그리고 기타 부속장치로 구성된다. 정적 인장시험기로는 인장시험을 전용으로 하는 시험기도 있지만 여러 부속장치를 사용하여 각종 정적 시험을 할 수 있는 범용재료시험기가 주로 사용되고 있다.
하중을 가하는 방식에 따라 유압식 및 스크류 구동식 등으로 분류된다.
유압식 시험기는 유압 프레스로 하중을 가하게 된다. 하중의 측정은 주로 유압실린더에 발생되는 압력을 직접 측정하거나 밀폐된 플렉시블 캡슐을 사용하여 측정한다. 유압식은 피스톤의 면적을 변화시켜 피스톤이 받는 압력을 조절할 수 있어 대용량의 시험기 제작이 가능하나 유압밸브를 조절하여 하중을 가감하므로 하중속도는 조절이 가능하지만 변형율 속도의 조절은 힘들다.
스크류 구동식 시험기는 모터로 구동되는 스크류-기어 장치를 이용하여 크로스헤드를 움직이도록 하는 방식을 채택하고 있으므로 크로스헤드 속도가 일정하다는 장점을 갖고 있다. 그러나 유압식에 비하여 용량이 작으며 압축시험 시 모터에 과도한 부하가 걸리는 단점이 있다.
일반적으로 스크류 구동식 시험기의 위·아래 그립의 중심점 차이는 0.025 ~ 3.2mm 정도이며, 크로스 헤드의 옆 움직임은 전 영역에서 0.02 ~ 0.04 mm/min이내이어야 한다. 시험기 각 부의 정밀도는 ±0.025 ~ ±0.25mm 로서, 모두 조립하였을 경우에는 누적된 총 차이가 크면 원치 않는 응력을 유발시킬 수도 있다.
일 예로 시험기에 단단히 고정된 쐐기형 그립에 시험편을 장착할 경우 최종적으로 그립을 조일 때 시험편에 탄성 굽힘이 걸릴 수 있다. 또한, 시험기는 충분한 강성을 갖고 있어야 하며, 특히 커다란 시험편이 파단 될 경우 축적되었던 탄성에너지가 순간적으로 방출되면서 매우 큰 에너지의 충격파가 발생되는데 이를 충분히 견딜 수 있는 구조이어야 한다.
또한, 크로스 헤드의 움직임은 크로스 헤드를 감싸며 이동경로를 안내하는 가이브부를 통해 지지되나, 크로스 헤드의 유동에 의해 크로스 헤드와 볼 스크류, 그리고 이동경로를 안내하는 가이드부 간의 유격에 의해 굽힘 또는 비틀림이 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 기존의 범용재료시험기는 프레임 볼스크류를 축으로 볼스크류와 상응하는 복수의 가이드봉을 마련하거나, 크로스 헤드를 감싸는 구조의 프레임을 마련하여 크로스 헤드에서 발생되는 굽힘 또는 비틀림을 억제해 왔다. 그러나 이러한 방법에 의하더라도 크로스 헤드와 가이드부 간의 유격이 발생하면 범용재료시험기 본체를 모두 개방하여 유격을 조절해야 하는 등의 번거로움이 있었다.
또한, 범용재료시험기는 한 번에 하나의 시험편만 물성 시험이 가능하여 복수의 시험편의 물성 시험을 비교 측정 및 분석하기 위해서는 복수의 시험편을 반복하여 물성 시험을 수행하는 방법밖에 없어 비교 물성 시험을 수행하는 시간 및 비용이 많이 소모되며, 반복적으로 물성 시험을 수행하다 보니 정확도에서 오차가 발생 될 여지가 있다는 문제가 존재한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 복수의 가압부가 마련됨으로써, 복수의 시험물에 개별적으로 반복하중(Repeated Load)을 인가할 수 있고, 이를 통하여 시험물들의 물성 특성을 빠르게 측정하고, 서로 다른 종류의 시험물의 물성 특성을 비교 측정하는 복수의 축이 구비된 범용재료시험기를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 가압부가 탈착 가능한 구조로 마련됨으로써, 시험물의 특성에 따라 다양한 형태의 물성 시험을 수행할 수 있는 복수의 축이 구비된 범용재료시험기를 제공함에 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은 고정부가 회전 가능한 구조로 마련됨으로써, 시험물의 특성에 따라 다양한 형태의 물성 시험을 수행할 수 있으며, 가압부가 반복하중을 인가할 때 시험물을 장착하는 위치를 조정함으로써, 시험물의 비틀림 및 신율(elongation)의 편차가 발생되는 것을 방지하는 복수의 축이 구비된 범용재료시험기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기는 구동력을 발생하는 구동부; 상기 구동부의 상단에 마련되어 복수의 시험물을 개별적으로 장착한 후 고정하도록 마련되는 고정부; 및 상기 고정부의 상단에 마련되되, 지면의 수직방향으로 연장형성되는 축이 복수로 마련되며, 상기 구동부로부터 공급되는 상기 구동력을 기반으로 상기 고정된 각각의 시험물에 반복하중(Repeated Load)을 인가하는 가압부;를 포함한다.
또한, 상기 고정부는, 상기 구동부와 연결되어 상기 구동부로부터 공급되는 상기 구동력을 기반으로 회전 가능하도록 마련되는 회전축 및 상기 각각의 시험물을 장착하는 위치를 조정함으로써, 상기 각각의 시험물의 비틀림 및 신율의 편차의 발생을 방지하도록, 상기 구동부의 상단에 원 형상으로 마련되고, 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축이 회전되면, 함께 회전되도록 마련되는 회전 테이블을 포함할 수 있다.
그리고 상기 가압부가 상기 각각의 시험물에 개별적으로 반복하중을 인가하는 경우에, 상기 반복하중이 인가된 상기 각각의 시험물의 인장력, 접착력, 굴곡력 또는 압축력 중 어느 하나의 물성 특성을 측정하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 각각의 시험물의 상기 어느 하나의 물성 특성을 동시에 비교 측정하고, 상기 비교 측정된 결과를 분석할 수 있다.
그리고 상기 가압부는, 상기 각각의 축에 개별적으로 대응되도록 복수로 마련되되, 상기 각각의 축의 길이방향을 따라 개별적으로 이동되어 상기 고정된 각각의 시험물에 반복하중을 인가하도록 마련되는 가압 부재; 상기 복수의 가압 부재에 개별적으로 대응되도록 복수로 마련되되, 상기 각각의 축과 나란하게 연장형성되어 각각의 가압 부재의 이동경로가 가이드되도록 하는 가이드 부재; 상기 복수의 가압 부재의 내부에 개별적으로 마련되도록 복수로 마련되어, 각각의 가이드 부재의 측면을 따라 개별적으로 이동되는 구름 부재; 및 상기 복수의 가압 부재에 개별적으로 장착되도록 복수로 마련되어, 상기 각각의 구름 부재를 가압하여 상기 각각의 가이드 부재가 상기 각각의 가압 부재를 지지하도록 하며, 상기 각각의 구름 부재와 상기 각각의 가이드 부재 간의 유격 및 텐션이 조절되도록 하는 유격조절 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 각각의 구름 부재는, 상기 각각의 가압 부재의 이동에 따른 비틀림이 경감되도록 상기 각각의 축을 사이에 두고 상기 지면의 수평방향으로 한 쌍이 마련되어, 상기 각각의 가이드 부재가 상기 각각의 가압 부재를 지지하도록 할 수 있다.
그리고 상기 각각의 가압 부재는, 상기 가압부에 장착되는 수를 조절하여 상기 시험물의 다양한 형태의 시험을 선택하여 수행하도록 상기 가압부에서 탈착 가능하도록 마련될 수 있다.
이에 의해, 복수의 시험물을 한 번에 측정하여 시험 측정 효율을 향상시킬 수 있으며, 비교 측정이 가능하여 한 번에 하나의 시험물을 측정하는 과정을 반복하는 경우보다 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다.
또한, 각각의 가압부가 탈착 가능하여 다양한 종류의 물성 시험을 수행할 수 있으며, 이에 따른 다양한 종류의 측정 결과를 얻을 수 있다.
그리고 고정부가 회전하여 다양한 종류의 물성 시험을 수행할 수 있고, 시험물을 장착하여 고정하는 위치를 조정하여 시험물의 비틀림 및 신율의 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 내부 구조를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 가압부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 가압부를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 내부 구조를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 가압부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기의 가압부를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축이 구비된 범용재료시험기를 도시한 측면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며, 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축(111)이 구비된 범용재료시험기의 사시도이다.
본 실시예에 따른 복수의 축(111)이 구비된 범용재료시험기(이하에서는 "범용재료시험기"라고 함)는 복수의 시험물에 개별적으로 반복하중(Repeated Load)을 인가할 수 있고, 이를 통하여 시험물들의 물성 특성을 빠르게 측정하고, 서로 다른 종류의 시험물의 물성 특성을 비교 측정하고, 시험물의 특성에 따라 다양한 형태의 물성 시험을 수행할 수 있으며, 시험물의 특성에 따라 다양한 형태의 물성 시험을 수행할 수 있으며, 시험물의 비틀림 및 신율(elongation)의 편차가 발생되는 것을 방지하기 위해 마련된다.
이를 위하여, 본 범용재료시험기는 가압부(110), 구동부(120), 고정부(130) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
가압부(110)는, 시험물에 반복하중을 인가하여 시험물의 물성 특성을 측정하기 위해 마련된다.
구체적으로 가압부(110)는 복수로 마련되어, 복수의 시험물에 개별적으로 반복하중을 인가함으로써, 시험물들의 물성 특성을 빠르게 측정하고, 서로 다른 종류의 시험물의 물성 특성을 동시에 비교 측정할 수 있다.
또한, 가압부(110)는 탈착 가능한 구조로 마련되어 시험물의 특성에 따라 다양한 형태의 물성 시험을 수행할 수 있다.
그 밖에 가압부(110)에 대한 더욱 구체적인 설명은 도 4 내지 도 5를 참고하여 후술에서 설명하기로 하며, 여기에서는 생략하기로 한다.
구동부(120)는 가압부(110)가 시험물에 반복하중을 인가하도록 하는데 필요한 구동력을 발생시키기 위해 마련된다.
이를 위하여 구동부(120)는, 구동력을 발생하는 구동 엑츄에이터(actuator) 역할을 수행하는 구동 모터(122)를 포함하며, 여기서 구동 엑츄에이터는 동력을 이용하여 기계를 동작시키는 구동 장치를 의미한다.
예를 들면, 구동 엑츄에이터는 제어 기구가 구비된 전기 모터 혹은 유압이나 공기압으로 작동하는 피스톤 또는 실린더 기구를 포함하는 구동 모터(122)로 구현될 수 있다.
본 실시예에 따른 구동부(120)는, 구동 엑츄에이터를 통해 발생된 구동력을 가압부(110)에 전달하여 가압부(110)가 복수의 시험물에 개별적으로 반복하중을 인가하도록 할 수 있다.
고정부(130)는 시험물을 고정 시키기 위해 마련된다.
구체적으로 설명하면, 고정부(130)는 구동부(120)의 상단에 마련되어 복수의 시험물을 개별적으로 장착한 후 고정되도록 마련된다.
또한, 고정부(130)는, 고정된 복수의 시험물 중 어느 하나의 시험물이 비틀린 상태로 고정되고, 고정된 상태로 반복하중이 인가되어 시험물이 파손되거나 형상이 변형되는 것을 방지하고, 각각의 시험물에 신율의 편차가 발생되는 것을 방지하도록, 구동부(120)와 연결되고, 구동부(120)에서 공급되는 구동력을 기반으로 회전되어 가압부(110)가 시험물에 반복하중을 인가하는 경우에, 시험물의 위치를 조정할 수 있다.
그 밖에 고정부(130)에 대한 더욱 자세한 설명은, 도 6 내지 도 7을 참고하여 후술에서 설명하기로 하며, 여기에서는 생략하기로 한다.
또한, 첨언하면, 여기서 시험물은 시험 분석에 쓰기 위해 선별한 광석이나 광물의 조각과 같은 시험재료이며 시편(試片)이라고 하기도 하며, 신율은 시험물의 인장 시험 시 재료가 늘어나는 비율을 의미한다.
제어부(미도시)는 가압부(110)가 복수의 시험물에 개별적으로 반복하중을 인가하는 경우에, 시험물의 인장력, 접착력, 굴곡력 또는 압축(111)력 중 어느 하나의 물성 특성을 측정하기 위해 마련된다.
또한, 제어부(미도시)는 각각의 시험물들의 물성 특성을 동시에 비교 측정하고, 비교 측정된 결과를 분석할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축(111)이 구비된 범용재료시험기의 내부 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축(111)이 구비된 범용재료시험기의 내부 구조를 도시한 평면도이다.
본 범용재료시험기는 전술한 바와 같이 시험물에 반복하중을 인가하는 가압부(110), 구동력을 발생시켜 가압부(110)에 전달하는 구동부(120) 및 시험물을 고정시키는 고정부(130)를 포함하며, 이하에서는 도 2 내지 도 3을 참고하여, 본 실시예에 따른 범용재료시험기의 구성 요소 중 가압부(110) 및 구동부(120)에 대하여 설명하기로 한다.
가압부(110)는 고정부(130)의 상단에 마련되되, 구동부(120)로부터 공급되는 구동력을 기반으로 고정된 각각의 시험물에 반복하중을 인가하기 위하여, 축(111), 가압 부재(112), 가이드 부재(113), 구름 부재(114), 유격조절 부재(115), 지지 부재(117), 로드셀(118)을 포함한다.
축(111)은 볼스크류로 마련되어 지면의 수직방향으로 연장형성되되, 양단이 가압부(110)의 본체에 결합되어 고정되며, 축(111)의 회전력이 가압 부재(112)의 수직 상하운동으로 전환되도록 함으로써, 가압 부재(112)가 축(111)을 따라 이동할 수 있도록 한다.
가압 부재(112)는 각각의 축(111)에 개별적으로 대응되도록 복수로 마련되되, 각각의 축(111)의 길이방향을 따라 개별적으로 이동되어 고정된 각각의 시험물에 반복하중을 인가하도록 마련될 수 있다.
또한, 가압 부재(112)는 탈착 가능하도록 마련됨으로써, 가압부(110)에 장착되는 수를 조절하여 시험물의 다양한 형태의 시험을 선택하여 수행할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 가압 부재(112)는 일단에 시험물을 고정 시킨 고정부(130)에 연결되어 시편에 하중을 가하도록 하는 크로스 헤드로 마련되며, 축(111)에 축(111)결합되어 상하로 유동하도록 구현될 수 있다.
또한, 상기 고정부(130)에 연결되는 일단이 회전할 수 있되, ±0.1% 정밀도의 엔코더가 마련된 증가식 디지털 앵글 기록계를 장착하여 원하는 앵글 값에 의한 회전을 가능하게 할 수 있다.
가이드 부재(113)는, 복수의 가압 부재(112)에 개별적으로 대응되도록 복수로 마련되되, 각각의 축(111)과 나란하게 연장형성되어 각각의 가압 부재(112)의 이동경로가 가이드되도록 마련된다.
구체적으로 예를 들면, 축(111)에 축(111)결합된 가압 부재(112)의 양측단에 상기 축(111)과 나란하게 연장형성되어 가압 부재(112)의 이동경로를 안내하고 가압 부재(112)가 이동경로를 따라 이동될 때, 보조 지지대로서 볼스크류의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 가이드 부재(113)는 가이드 부재(113)의 가압 부재(112)를 향한 면을 기준으로 양측단에 형성되어 후술 될 구름 베어링(114b)을 구속하여 안내하는 역할을 수행하는 가이드 홈(113a)을 포함한다.
여기서 가이드 홈(113a)은 평탄도와 직진성이 우수하고 사용자의 필요에 의한 강성과 가공공차 조절이 우수한 사각의 고랑형태의 레일구조가 마련되도록 한다.
구름 부재(114)는, 복수의 가압 부재(112)의 내부에 개별적으로 마련되도록 복수로 마련되어 각각의 가이드 부재(113)의 측면을 따라 개별적으로 이동되기 위해 마련된다.
또한, 구름 부재(114)는 각각의 가압 부재(112)의 이동에 따른 비틀림이 경감되도록 각각의 축(111)을 사이에 두고 지면의 수평방향으로 한 쌍이 마련되어, 각각의 가이드 부재(113)가 각각의 가압 부재(112)를 지지하도록 할 수 있다.
구체적으로, 구름 부재(114)는 가압 부재(112)가 가이드 부재(113)에 지지되어 가이드 부재(113)를 통해 이동경로를 안내하는 기능을 하도록 가압 부재(112)에 마련되도록 할 수 있다.
이를 위하여, 구름 부재(114)는, 구름 축(114a)과 구름 베어링(114b)을 포함한다.
구름 축(114a)은 구름 부재(114)의 길이방향과 직교하는 방향으로 구름 부재(114)에 관통되어 결합됨으로써, 구름 베어링(114b)이 구름운동과 미끄럼 운동을 할 수 있도록 한다.
그리고 구름 베어링(114b)은 구름 축(114a)의 양단에 고정밀 베이링으로 마련되며, 가이드 부재(113)의 가이드 홈(113a)에 인입되어 상기 가압 부재(112)의 가이드 부재(113)에 따른 이동경로를 안내하도록 한다.
또한, 구름 베어링(114b)은 가이드 홈(113a)에 구속되어 가압 부재(112)에서의 구름 부재(114)의 이탈을 방지할 수 있으며, 볼스크류로 마련된 축(111)을 중심으로한 가압 부재(112)의 회전을 방지할 수 있다.
여기서 구름 베어링(114b)은 각각의 시험물에 반복하중을 고속으로 인가하는 경우에 발생하는 소음을 방지하고, 물리적 충격을 흡수하도록 우레탄을 소재로 형성될 수 있다.
유격조절 부재(115)는, 유격조절 부재(115)는 각각의 구름 부재(114)와 각각의 가이드 부재(113) 간의 유격 및 텐션이 조절되도록 하기 위해 마련된다.
구체적으로 유격조절 부재(115)는, 일단이 고정부(130)와 연결된 가압 부재(112)의 타단에 마련되며, 가압 부재(112)의 내부로 삽입되어 구름 축(114a)을 가압함으로써, 구름 부재(114)와 가이드 부재(113) 간의 결속력을 증대시키도록 하여 구름 부재(114)가 장착된 가압 부재(112)와 가이드 부재(113) 간의 유격과 텐션을 조절하도록 할 수 있다.
그리고 유격조절 부재(115)는 볼트 형상으로 마련되어 구름 축(114a)을 가압하며, 가압 부재(112)와 가이드 부재(113) 간의 유격 및 텐션을 볼트의 조임으로 인한 유격조절 부재(115)의 삽입 깊이에 따라 조절할 수 있다.
또한, 유격조절 부재(115)는 핀 형상으로 마련되어 끼워 맞춤으로 구름 축(114a)을 가압하여 유격 및 텐션을 조절할 수 있다.
그리고 유격조절 부재(115)는, 복수의 가압 부재(112)에 개별적으로 장착되도록 복수로 마련되고, 각각의 구름 부재(114)를 가압하여 각각의 가이드 부재(113)가 각각의 가압 부재(112)를 지지하도록 한다.
지지 부재(117)는 유격조절 부재(115)의 후면으로 축(111)을 따라 연장형성되어 축(111)과 결합되어 축(111)이 지지되도록 하기 위해 마련된다.
여기서, 축(111)의 측면은 가이드 부재(113)에 의해 축(111)의 후면은 지지 부재(117)에 의해 지지되도록 하여 가압 부재(112)의 안정된 동작을 구현할 수 있도록 한다.
이를 통해 본 범용재료시험기는 가압 부재(112)의 이동에 따른 축(111)의 굽힘이나 비틀림을 가이드 부재(113)와 지지 부재(117)를 마련함으로써, 가압 부재(112)의 축(111)을 기준으로 한 굽힘이나 비틀림뿐만 아니라 가압 부재(112)가 축(111)결합된 축(111)의 굽힘이나 비틀림이 경감되도록 할 수 있다.
로드셀(118)은 스트레인 게이지를 금속 탄성체에 부착하고 그 탄성체에 하중을 가했을 때 탄성체의 스트레인을 스트레인 게이지의 저항값의 변화로서 가해 진 하중의 크기에 비례한 전기적 출력신호를 얻을 수 있는 센서로서, 가압 부재(112)와 고정부(130)의 연결부에 마련되도록 한다.
여기서 로드셀(118)은 하중을 가하면 크기에 비례하여 전기적 출력이 발생되는 힘 변환기로 스트레인 게이지(Strain gage) 방식이 일반적이다.
정리하면, 가압부(110)는 지지 부재(117)를 통해 축(111)으로서의 기능이 보강된 축(111)을 따라 이동하는 가압 부재(112)가 가이드 부재(113)에 의해 지지되어 가이드 되며, 하중을 측정할 수 있는 로드셀(118)에 연결된 고정부(130)에 고정된 시편에 하중을 가하도록 할 수 있다.
이때, 가압 부재(112)는, 유격조절 부재(115)에 의해 가압되어 가압 부재(112)와 가이드 부재(113)의 유격 및 텐션이 조절되는 구름 부재(114)를 통해 가이드 부재(113)에 지지되며, 가압부(110)의 해체나 교체 없이 가압 부재(112)와 가이드 부재(113) 간의 유격 및 텐션을 보정할 수 있다.
이를 통해 본 범용재료시험기는 고정된 구름 부재(114)에 가이드 부재(113)가 접촉함으로써, 가이드 부재(113)의 조립 시 높은 위치에서 구름 베어링(114b)의 가이드 홈(113a)으로 인입이 이루어지는 방법보다 가이드 홈(113a)의 인입이 용이하여 작업시간을 단축(111)할 수 있다.
구동부(120)는, 구동 엑츄에이터의 역할을 수행하는 구동 모터(122)와 회전 토크를 크게 하는 감속기(124)를 포함한다.
구동 모터(122)는, 구동력을 발생시키기 위해 마련되며, 구체적으로 일반 3상 모터와는 달리 저속에서도 큰 토크(torque)와 가속성, 응답성이 우수한 모터로서 속도와 위치를 동시에 제어할 수 있다.
감속기(124)는 회전 토크를 크게 하기 위해 마련되며, 구체적으로 기어 반경을 낮춰 회전수를 낮추어 회전 토크를 크게 할 수 있고, 구동 모터(122)에 결합되어 볼스크류로 마련되는 축(111)의 회전수와 회전 토크를 결정할 수 있다.
이를 통하여 구동부(120)는 가압부(110)가 각각의 시험물에 반복하중을 인가하도록 구동력을 공급하거나 고정부(130)가 회전하여 각각의 시험물을 장착하는 위치를 조정하도록 구동력을 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축(111)이 구비된 범용재료시험기의 가압부(110)를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축(111)이 구비된 범용재료시험기의 가압부(110)를 도시한 평면도이다.
이하에서는 도 4 내지 도 5를 참고하여, 본 실시예에 따른 범용재료시험기의 가압부(110)에 대하여 더욱 자세히 설명하기로 한다.
우선, 본 실시예에 따른 범용재료시험기의 가압부(110)에 마련된 가압 부재(112)는 일단이 로드셀(118)과 함께 고정부(130)와 연결되고 타단에 유격조절 부재(115)가 마련되어 양측단이 구름 부재(114)를 통해 가이드 부재(113)에 의해 가이드되어 중단에 결합된 축(111)을 따라 이동될 수 있다.
이때, 볼스크류로 마련되는 축(111)이 받는 하중과 시편이 고정되는 고정부(130)와 결합되는 가압 부재(112)의 일단이 받는 하중의 방향은 상하로 엇갈리게 되며, 이에 따라 가압 부재(112)는 탄성굽힘의 하중과 때에 따라 비틀림에 의한 축(111)방향과 직교하는 방향의 전단력을 받게 된다.
또한, 볼스크류로 마련되는 축(111)과 축(111)결합되는 가압 부재(112)는 축(111)과 미세하나마 결합공차를 가지게 되며 이에 의해, 시편에 걸리는 하중의 전달축(111) 내지 구동축(111)은 시편축(111)과 균일하지 않아 시편의 물성 측정 시 오차나 편차를 수반하게 될 수 있다.
따라서, 가압부(110)는, 가압 부재(112)와 축(111) 간의 결합을 돕는 가이드 부재(113)를 마련하여 가압 부재(112)가 축(111)과 함께 가이드 부재(113)에 지지되도록 함으로써, 시편에 부가되는 하중이 시편축(111)과 균일하게 일치되도록 할 수 있다.
구체적으로 가압부(110)는, 축(111)과 나란히 연장형성되며, 축(111)과 축(111)결합된 가압 부재(112)의 양측단에 형성되어 가압 부재(112) 및 가이드 할 수 있는 가이드 부재(113)를 마련하되, 가압 부재(112)와 가이드 부재(113) 간의 유격 및 텐션을 조절할 수 있는 기능을 구비할 수 있다.
또한, 가압부(110)는 가압 부재(112)가 가이드 부재(113)의 각 부분을 따라 가이드 되어 이동될 때, 유격 및 텐션을 조절할 수 있는 기능이 함께 마련되어 이동될 수 있도록 하며, 가압 부재(112)가 축(111) 내의 어느 위치에서도 가이드 부재(113)에 견고히 지지될 수 있다.
이때, 가압 부재(112)는 가이드 부재(113)에 의해 이동경로가 안내되어 지지되도록 하며, 이동되는 가압 부재(112)가 가이드 부재(113)의 각 부분에 견고히 지지되도록 가이드 부재(113)의 각 부분에 지지점을 형성할 수 있는 구름 부재(114)가 마련될 수 있다.
또한, 구름 부재(114)는 가압 부재(112)의 길이방향과 직교하는 방향으로 축(111)결합되는 샤프트인 구름 축(114a)과 상기 구름 축(114a)의 양단에 끼워지는 구름 베어링(114b)을 포함하며, 축(111)을 중심으로 가압 부재(112)의 길이방향으로 적어도 한 쌍으로 마련되되, 복수로 마련될 수 있다.
여기서 가압부(110)는 구름 부재(114)의 수량은 많으면 많을수록 가압 부재(112)가 가이드 부재(113)에 견고히 지지되나, 구름 부재(114)의 수량과 위치는 가압 부재(112)의 크기, 구름 부재(114)의 크기 및 물리적 결합요건, 생산단가 및 유지보수 등을 고려하여 결정된다.
구체적으로 예를 들면, 가압부(110)는, 축(111)을 중심으로 가압 부재(112)의 길이방향으로 한 쌍의 구름 부재(114)와 그 하단으로 더 구비되는 한 쌍의 구름 부재(114)를 포함하여 가압 부재(112)가 가이드 부재(113)에 접하는 면의 양 끝단에 구름 부재(114)에 의한 지지점을 형성하도록 할 수 있다.
이에 의해, 가압 부재(112)는 탄성 굽힘 또는 비틀림에 의한 물성 측정 시 오차나 편차가 경감되도록 한다.
그리고 가압부(110)는 범용재료시험기의 반복하중을 인가하는 구동이 반복됨에 따른 가압 부재(112), 구름 부재(114) 및 가이드 부재(113) 간의 유격이 발생할 것을 고려하여, 가압 부재(112)의 타단에 유격조절 부재(115)를 마련함으로써, 필요 시 유격조절 부재(115)를 가압하여 구름 부재(114)를 가압할 수 있도록 한다.
이때, 가압부(110)는 나란하게 형성된 가압 부재(112)와 가이드 부재(113)를 유격조절 부재(115)가 일방향으로 가압하여 가압 부재(112)가 구름 부재(114)를 통해 가이드 부재(113)에 가압되어 지지됨으로써, 유격조절 부재(115)의 일방향 조작만으로 가압 부재(112)와 가이드 부재(113) 간의 유격 및 텐션을 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 가압부(110)는 구성요소의 분해 없이도 유격조절 부재(115)의 조작만으로 일정한 유격과 텐션을 유지할 수 있다.
그리고 가압부(110)는 가이드 부재(113)에 구름 베어링(114b)을 수용할 수 있는 가이드 홈(113a)을 마련하여 구름 베어링(114b)의 이동경로를 구속함으로써, 가압 부재(112)의 축(111)을 중심으로 한 회전과 비틀림을 방지할 수 있으며, 구름 베어링(114b)의 가압 부재(112)에서의 이탈 역시 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축(111)이 구비된 범용재료시험기를 도시한 평면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 축(111)이 구비된 범용재료시험기를 도시한 측면도이다.
이하에서는 도 6 내지 도 7을 참고하여, 본 실시예에 따른 범용재료시험기의 고정부(130)에 대하여 설명하기로 한다.
고정부(130)는, 전술한 바와 같이 구동부(120)와 연결되어 구동부(120)로부터 공급되는 구동력을 기반으로 회전 가능하도록 마련된다.
이를 위해 고정 부재, 회전 테이블(131) 및 회전축(111)을 포함한다.
고정 부재는 복수로 마련되어, 복수의 시험물을 개별적으로 고정시키기 위해 마련된다.
회전 테이블(131)은 구동부(120) 상단에 원 형상으로 마련되되, 회전 가능하도록 마련된다.
회전축(111)은 구동부(120)와 연결되어 구동부(120)로부터 공급되는 구동력을 기반으로 회전 가능하도록 마련된다.
여기서, 회전 테이블(131)은 회전축(111)에 연결되어 회전축(111)이 회전되면, 함께 회전되도록 마련된다.
이를 통하여 본 고정부(130)는 고정된 복수의 시험물 중 어느 하나의 시험물이 비틀린 상태로 고정되는 경우에, 회전 테이블(131)이 회전됨으로써, 시험물이 고정된 위치를 조정하여 비틀린 상태로 고정된 시험물에 반복하중이 인가되어 파손되거나 형상이 변형되는 것을 방지하고, 각각의 시험물에 신율의 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
첨언하면, 본 범용재료시험기는 고정부(130)가 회전 가능한 구조로 마련됨으로써, 가압부(110)와 고정부(130)가 시험물의 일단 및 타단을 고정하고, 회전하여 시험물의 물성 시험 중 비틀림에 관련된 물성 특성을 측정하는 물성 시험 역시 추가적으로 수행할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될것이다.
110 : 가압부 111 : 축
112 : 가압 부재 113 : 가이드 부재
113a : 가이드 홈 114 : 구름 부재
114a : 구름 축 114b : 구름 베어링
115 : 유격조절 부재 117 : 지지 부재
118 : 로드셀(Load Cell) 120 : 구동부
122 : 구동 모터 124 : 감속기
130 : 고정부 131 : 회전 테이블
112 : 가압 부재 113 : 가이드 부재
113a : 가이드 홈 114 : 구름 부재
114a : 구름 축 114b : 구름 베어링
115 : 유격조절 부재 117 : 지지 부재
118 : 로드셀(Load Cell) 120 : 구동부
122 : 구동 모터 124 : 감속기
130 : 고정부 131 : 회전 테이블
Claims (7)
- 구동력을 발생하는 구동부;
상기 구동부의 상단에 마련되어 복수의 시험물을 개별적으로 장착한 후 고정하도록 마련되는 고정부;
상기 고정부의 상단에 마련되되, 지면의 수직방향으로 연장형성되는 축이 복수로 마련되며, 상기 구동부로부터 공급되는 상기 구동력을 기반으로 상기 고정된 각각의 시험물에 반복하중(Repeated Load)을 인가하는 가압부; 및
상기 가압부가 상기 각각의 시험물에 개별적으로 반복하중을 인가하는 경우에, 상기 반복하중이 인가된 상기 각각의 시험물의 인장력, 접착력, 굴곡력 또는 압축력 중 어느 하나의 물성 특성을 측정하는 제어부;를 포함하고,
상기 고정부는,
상기 구동부와 연결되어 상기 구동부로부터 공급되는 상기 구동력을 기반으로 회전 가능하도록 마련되는 회전축 및 상기 각각의 시험물을 장착하는 위치를 조정함으로써, 상기 각각의 시험물의 비틀림 및 신율의 편차의 발생을 방지하도록, 상기 구동부의 상단에 원 형상으로 마련되고, 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축이 회전되면, 함께 회전되도록 마련되는 회전 테이블을 포함하며,
상기 제어부는,
상기 각각의 시험물의 상기 어느 하나의 물성 특성을 동시에 비교 측정하고, 상기 비교 측정된 결과를 분석하며,
상기 가압부는,
상기 각각의 축에 개별적으로 대응되도록 복수로 마련되되, 상기 각각의 축의 길이방향을 따라 개별적으로 이동되어 상기 고정된 각각의 시험물에 반복하중을 인가하도록 마련되는 가압 부재;를 포함하며,
상기 각각의 가압 부재는,
상기 가압부에 장착되는 수를 조절하여 상기 시험물의 다양한 형태의 시험을 선택하여 수행하도록 상기 가압부에서 탈착 가능하도록 마련되며,
상기 회전 테이블은,
상기 제어부에 의해 정밀하게 회전되도록, 엔코더가 마련된 디지털 앵글 기록계가 장착되며,
상기 고정부는,
상기 복수의 시험물 중 어느 하나의 시험물의 인장력에 관련된 물성 특성을 측정하는 경우, 상기 어느 하나의 시험물이 비틀린 상태로 고정되면, 상기 비틀린 상태로 고정된 시험물에 반복하중이 인가되어 상기 비틀린 상태로 고정된 시험물이 파손되거나 형상이 변형되는 것을 방지하도록, 상기 회전 테이블이 회전됨으로써, 상기 비틀린 상태로 고정된 위치가 조정되도록 하며,
상기 고정부는,
상기 가압부에 의해 상기 어느 하나의 시험물의 일단이 고정되고, 상기 고정부에 의해 타단이 고정되면, 상기 회전 테이블이 회전됨으로써, 상기 어느 하나의 시험물의 비틀림에 관련된 물성 특성을 측정하는 것을 특징으로 하는 복수의 축이 구비된 범용재료시험기. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 가압부는,
상기 복수의 가압 부재에 개별적으로 대응되도록 복수로 마련되되, 상기 각각의 축과 나란하게 연장형성되어 각각의 가압 부재의 이동경로가 가이드되도록 하는 가이드 부재;
상기 복수의 가압 부재의 내부에 개별적으로 마련되도록 복수로 마련되어, 각각의 가이드 부재의 측면을 따라 개별적으로 이동되는 구름 부재; 및
상기 복수의 가압 부재에 개별적으로 장착되도록 복수로 마련되어, 상기 각각의 구름 부재를 가압하여 상기 각각의 가이드 부재가 상기 각각의 가압 부재를 지지하도록 하며, 상기 각각의 구름 부재와 상기 각각의 가이드 부재 간의 유격 및 텐션이 조절되도록 하는 유격조절 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 축이 구비된 범용재료시험기. - 제5항에 있어서,
상기 각각의 구름 부재는,
상기 각각의 가압 부재의 이동에 따른 비틀림이 경감되도록 상기 각각의 축을 사이에 두고 상기 지면의 수평방향으로 한 쌍이 마련되어, 상기 각각의 가이드 부재가 상기 각각의 가압 부재를 지지하도록 하는 것을 특징으로 하는 복수의 축이 구비된 범용재료시험기.
- 삭제
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