KR101689438B1 - 인장 시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시스템본체; 상기 시스템본체로부터 가이드부에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되는 가동부재; 상기 가동부재를 승강시키는 가동액추에이터; 상기 시스템본체와 상기 가동부재의 서로 마주보는 측에 각각 대향하도록 마련되는 제 1 및 제 2 그립퍼; 및 상기 시편의 양단에 형성되는 그립부에 각각 고정되어, 상기 제 1 및 제 2 그립퍼에 마련되는 장착슬롯 각각에 고정되는 한 쌍의 고정지그;를 포함하고, 상기 고정지그는, 상기 그립부가 출입하여 장착되도록 끝단과 측방향으로 개방되는 장착홈이 형성되고, 상기 그립부가 상기 시편의 길이방향으로 이탈이 억제되도록 상기 시편에서 상기 그립부와의 경계를 이루는 부분의 양측에 형성되는 걸림부 각각에 걸리는 걸림돌기부가 상기 장착홈의 끝단 양측에 형성되는 지그본체; 및 상기 지그본체 각각의 장착홈에 측방향으로 개방되는 측을 통해 장착되어 상기 그립부의 측면을 지지하고, 상기 지그본체와 함께 상기 제 1 및 제 2 그립퍼 각각에 고정되는 지지편;을 포함하도록 한 인장 시험 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 그립부 길이를 충분히 확보하기 어려운 시편을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 이러한 시편의 그립력에 대한 신뢰성을 높임으로써 인장 시험시 시편의 이탈 및 손상을 방지할 수 있으며, 시편에 대한 인장 시험에 소요되는 노력과 시간을 줄일 수 있고, 크기가 작은 소재에 대한 인장 시험의 제약을 크게 줄일 수 있다.

Description

인장 시험 장치{Tensile test system}

본 발명은 인장 시험 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그립부 길이를 충분히 확보하기 어려운 시편을 안정적이면서 용이하게 고정시킬 수 있고, 이러한 시편의 그립력에 대한 신뢰성을 높이도록 하는 인장 시험 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인장 시험은 시편의 양단을 고정 기구로 고정시킨 후, 시편의 축 방향으로 잡아 당겨서 파괴에 이를 때까지 응력과 왜곡곡선을 구하는 시험을 의미한다. 이러한 인장 시험을 통해서 얻기 위한 인장 특성으로는 인장 응력(tensile stress), 인장 변형율(tensile strain), 항복점(yield point), 인장 탄성율(tensile modulus) 등이 있는데, 예컨대 인장 응력은 시편의 변형이 일어나기 직전 가해진 인장력을 시편의 단위면적으로 나눈 값을 의미하고, 인장 변형율은 시편에 미리 정의된 표선이 인장에 의하여 늘어나는 경우 그 변화율을 표시한 값이며, 항복점은 응력-변형곡선에서 최대 인장강도를 가지는 점을 의미하며, 이때의 응력을 항복강도, 변형율을 항복점 신율이라고 한다.

인장 시험을 위한 장치는 시편의 재질적인 특성이나 구조 또는 시험의 목적에 따라 상이한 구조를 가질 수 있는데, 시편에 인장력을 인가하는 점에서 대개 유사한 구조를 채택하게 된다.

종래의 인장 시험 장치로는 한국등록특허 제10-0658210호의 "인장강도 시험장치"가 있는데, 이는 인장강도 시험대상의 시험봉 양 끝부분을 잡아 고정하는 상부 척과 하부 척, 상기 상부 척과 하부 척이 서로 벌어지는 방향으로 인장하중을 가하는 메인 액추에이터, 상기 상부 척과 하부 척과 메인 액추에이터를 지지하는 몸체로 구성되는 인장강도 시험 장치에 있어서, 전방이 트인 전방 트임부를 형성하고 전방 트임부의 중앙에 하부 척이 구비된 고정블록; 상기 고정블록의 상측에 고정된 주 몸체; 상기 주 몸체에 장착되되 상기 고정블록과 소정의 거리를 유지하여 장착되는 상부몸체; 상기 상부몸체의 상측에 장착된 메인 액추에이터; 상기 메인 액추에이터에 한 쪽 끝부분이 장착되고, 다른 쪽 끝부분은 상기 상부몸체를 관통되어 주 몸체의 내부에 배치되는 여러 개의 인장로드; 상기 여러 개의 인장로드에 장착되되, 전방이 트인 전방 트임부를 형성하며 전방 트임부의 중앙에 상부 척이 구비되는 가동블록;이 구비된다.

그러나 이와 같은 종래 기술은 시편의 고정이 불편할 뿐만 아니라, 시편에 고정을 위해 형성되는 그립부의 길이가 충분히 확보되지 않는 경우, 이러한 시편을 제대로 고정시키지 못하는 문제점을 가지고 있었다. 따라서 시편에서 그립부의 길이를 충분히 확보하기 어려운 경우, 그립력이 커지게 되면, 그립과 시편 접촉면이 파손되고, 이를 해소하기 위하여 그립력을 크지 않게 하면, 인장 시험시 시편이 이탈하게 되는 문제점을 가지고 있었다. 특히 피스톤과 같은 작은 소재에서 채취한 시편의 경우, 이러한 문제점을 더욱 빈번하게 발생시키게 된다.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 시편의 그립부 길이를 충분히 확보하기 어려운 경우라도, 이러한 시편을 안정적으로 고정시키고, 이러한 시편의 인장 시험에 소요되는 노력과 시간을 줄이도록 하며, 시편의 그립력에 대한 신뢰성을 높이도록 하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 시편의 인장 시험 장치에 있어서, 시스템본체; 상기 시스템본체로부터 가이드부에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되는 가동부재; 상기 가동부재를 승강시키는 가동액추에이터; 상기 시스템본체와 상기 가동부재의 서로 마주보는 측에 각각 대향하도록 마련되는 제 1 및 제 2 그립퍼; 및 상기 시편의 양단에 형성되는 그립부에 각각 고정되어, 상기 제 1 및 제 2 그립퍼에 마련되는 장착슬롯 각각에 고정되는 한 쌍의 고정지그;를 포함하고, 상기 고정지그는, 상기 그립부가 출입하여 장착되도록 끝단과 측방향으로 개방되는 장착홈이 형성되고, 상기 그립부가 상기 시편의 길이방향으로 이탈이 억제되도록 상기 시편에서 상기 그립부와의 경계를 이루는 부분의 양측에 형성되는 걸림부 각각에 걸리는 걸림돌기부가 상기 장착홈의 끝단 양측에 형성되는 지그본체; 및 상기 지그본체 각각의 장착홈에 측방향으로 개방되는 측을 통해 장착되어 상기 그립부의 측면을 지지하고, 상기 지그본체와 함께 상기 제 1 및 제 2 그립퍼 각각에 고정되는 지지편;을 포함하는 인장 시험 장치가 제공된다.

상기 제 1 또는 제 2 그립퍼는, 상기 시스템본체와 상기 가동부재 중 어느 하나에 고정되는 고정몸체; 상기 고정몸체의 끝단에 수직방향으로 왕복 운동하는 피스톤로드를 가지도록 설치도록 그립실린더; 상기 그립실린더의 피스톤로드에 지지되어 수직방향으로 상하 이동하도록 위치하고, 상기 지그본체 및 상기 지지편이 장착되는 장착슬롯을 사이에 두고 그 양측에 위치하며, 외주면에 하방으로 경사지도록 그립가이드부가 스크루 형태로 형성되는 그립블록; 및 상기 그립블록의 외주면을 감싸도록 상기 고정몸체에 고정되고, 내주면에 상기 그립가이드부에 대응하여 하방으로 경사지도록 그립가압부가 형성되는 가압몸체;를 포함하고, 상기 그립실린더의 동작에 의해 상기 피스톤로드가 상기 그립블록을 가압시 상기 그립가이드부가 상기 그립가압부에 의해 가압됨으로써 상기 그립블록이 상기 장착슬롯에 장착된 상기 지그본체와 상기 지지편을 가압하여 고정시킬 수 있다.

상기 그립블록은, 상기 장착슬롯에서 상기 피스톤로드가 위치하는 측에 설치홈을 형성하고, 상기 설치홈에 차단부재가 설치될 수 있다.

상기 제 1 또는 제 2 그립퍼는, 상기 고정몸체에 수직방향으로 정해진 범위 내에서 이동 가능하게 설치되는 상기 그립실린더에 탄성력을 가함으로써, 상기 장착슬롯의 폭이 감소되는 방향으로 상기 그립블록에 프리로드를 인가하는 프리로드부를 더 포함할 수 있다.

상기 지그본체는, 상기 장착홈에서 측방향 중 어느 일측만이 개방되도록 형성됨으로써 상기 장착홈에 상기 그립부가 일측만으로 출입하여 지지되도록 하고, 상기 지지편은, 상기 장착홈 내에 지지되는 상기 그립부의 노출면에 접촉되도록 상기 장착홈의 일측에 장착될 수 있다.

상기 지그본체는, 상기 장착홈에서 측방향 양측이 개방되도록 형성됨으로써 상기 장착홈에 상기 그립부가 양측으로 출입하도록 하고, 상기 지지편은, 상기 장착홈 내에 지지되는 상기 그립부의 양측면에 접촉되도록 상기 장착홈의 양측에 장착될 수 있다.

상기 지지편은, 상기 걸림돌기부에 걸리도록 일단 양측에 걸림홈이 각각 형성될 수 있다.

상기 지지편은, 상기 그립부와 합해진 두께가 상기 장착홈의 두께와 동일하도록 형성될 수 있다.

상기 시편에 열을 가하도록 설치되는 시편가열부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 인장 시험 장치에 의하면, 그립부 길이를 충분히 확보하기 어려운 시편을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 이러한 시편의 그립력에 대한 신뢰성을 높임으로써 인장 시험시 시편의 이탈 및 손상을 방지할 수 있으며, 시편의 인장 시험에 소요되는 노력과 시간을 줄일 수 있고, 크기가 작은 소재에 대한 인장 시험의 제약을 크게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 시편가열부가 분리된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 시편 장착 모습을 도시한 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 시편 장착 모습을 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 제 1 그립퍼의 요부를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 제 1 그립퍼의 요부를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 고정지그를 분해하여 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 고정지그의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 다른 예에 따른 고정지그를 분해하여 도시한 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 시편가열부가 분리된 상태를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치(100)는 시스템본체(210), 가동부재(220), 가동액추에이터(230), 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250) 및 고정지그(100)를 포함할 수 있다.

시스템본체(210)는 설치면에 설치되고, 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)의 동작을 조작하기 위한 조작부(270)가 마련된다. 조작부(270)는 다수의 버튼이나 스위치를 포함하고, 이러한 버튼이나 스위치의 조작에 의해 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)가 동작하도록 하며, 나아가서 가동액추에이터(230)의 동작을 제어할 수도 있는데, 다른 예로서 가동액추에이터(230)는 조작부(270)를 대신하여 별도로 마련되는 PC나 노트북 등의 시스템 제어부에 의해 제어될 수도 있다. 또한 시스템 제어부는 다른 예로서 조작부(270)를 대신하여 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)를 제어할 수도 있다.

가동부재(220)는 시편(10)에 대한 인장력을 인가하기 위하여 상승하거나, 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)에 시편(10) 장착이나 유지 및 보수 등을 위하여 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)가 서로 이격될 수 있도록 하기 위하여, 시스템본체(210)로부터 가이드부(221)에 의해 상하로 이동 가능하게 설치된다. 가이드부(221)는 일례로 시스템본체(210)의 상단으로부터 상방으로 수직되게 연장되도록 설치될 수 있고, 한 쌍으로 이루어져서 가동부재(220)의 양측에 슬라이딩 가능하도록 결합될 수 있다.

가동액추에이터(230)는 가동부재(220)를 승강시키도록 설치되는데, 일례로 본 실시례에서처럼, 시스템본체(210)의 상단으로부터 상방으로 수직되게 설치될 수 있고, 한 쌍으로 이루어져서 가동부재(220)의 양측에 마련되는 고정부(222)에 끝단이 고정될 수 있으며, 예컨대 유압에 의해 구동하는 실린더일 수 있다.

가동액추에이터(230)는 본 실시례에서 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)의 양측에 이격되도록 설치됨을 나타내나, 반드시 이에 한하지 않고, 다른 예로서 시스템본체(210)로부터 제 1 그립퍼(240)를 하강시키도록 설치되는 하부실린더와, 가동부재(220)로부터 제 2 그립퍼(250)를 상승시키도록 설치되는 상부실린더로 이루어지거나, 가동부재(220)로부터 제 2 그립퍼(250)를 상승시키도록 설치되는 제 3 실린더만으로 이루어질 수 있으며, 그 밖에도 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)에 양단이 고정되는 시편(10)에 인장력을 인가하기 위하여, 다양한 위치와 고정방식에 의해 설치되는 실린더로 이루어질 수 있다. 예컨대 가동액추에이터(230)는 본 실시례와 달리, 제 1 그립퍼(240)나 제 2 그립퍼(250)에 각각 내장되어 시스템본체(210) 측이나 정해진 높이에서 고정이 가능한 가동부재(220) 측에 고정됨으로써 공급되는 유압에 의해 피스톤로드가 신장되어, 시스템본체(210)와 제 1 그립퍼(240) 간에 당기는 힘을 유발하거나, 가동부재(220)와 제 2 그립퍼(250) 간에 당기는 힘을 유발함으로써 시편(10)에 인장력이 인가되도록 할 수 있다.

제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)는 시스템본체(210)와 가동부재(220)의 서로 마주보는 측에 각각 대향하도록 마련되는데, 본 실시례에서처럼, 서로 대향되도록 마련됨으로써 그 설치 위치만을 달리할 뿐, 구조적으로 동일할 수 있다. 즉 제 1 그립퍼(240)는 시스템본체(210)로부터 상방으로 수직되게 마련될 수 있고, 제 2 그립퍼(250)는 가동부재(220)로부터 하방으로 수직되게 마련될 수 있는데, 이처럼 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)는 그 설치 위치를 서로 달리하지만, 각각에 대한 구조 및 구성은 서로 동일할 수 있다. 또한 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)는 본 실시례와 달리, 서로의 구조 및 구성을 달리할 수 있음은 물론이다.

제 1 또는 제 2 그립퍼(240,250)는 예컨대 시스템본체(210)와 가동부재(220) 중 어느 하나에 고정되는 고정몸체와, 고정몸체의 끝단에 수직방향으로 왕복 운동하는 피스톤로드를 가지도록 설치도록 그립실린더와, 그립실린더의 피스톤로드에 지지되어 수직방향으로 상하 이동하도록 위치하고, 지그본체 및 지지편이 장착되는 장착슬롯을 사이에 두고 그 양측에 위치하며, 외주면에 하방으로 경사지도록 그립가이드부가 스크루 형태로 형성되는 그립블록과, 그립블록의 외주면을 감싸도록 고정몸체에 고정되고, 내주면에 그립가이드부에 대응하여 하방으로 경사지도록 그립가압부가 형성되는 가압몸체를 포함할 수 있고, 그립실린더의 동작에 의해 피스톤로드가 그립블록을 가압시 그립가이드부가 그립가압부에 의해 가압됨으로써 그립블록이 장착슬롯에 장착된 지그본체와 지지편을 가압하여 고정시킨다. 또한 제 1 또는 제 2 그립퍼(240,250)는 고정몸체에 수직방향으로 정해진 범위 내에서 이동 가능하게 설치되는 그립실린더에 탄성력을 가함으로써, 장착슬롯의 폭이 감소되는 방향으로 그립블록에 프리로드를 인가하는 프리로드부를 더 포함할 수 있다.

제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)는 장착슬롯이 서로 마주 보도록 대향되게 위치하는 점과, 앞서 설명한 설치 위치를 제외하고는 동일하므로, 설명의 편의를 위하여 제 1 그립퍼(240)를 예로 들어 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 그립퍼(240)는 고정몸체(242)가 시스템본체(210)로부터 상방으로 수직되게 마련되는 아암(241)의 끝단에 고정될 수 있고, 고정몸체(242)의 끝단, 즉 상단에 수직방향으로 왕복 운동하는 피스톤로드(243c)를 가지는 그립실린더(243)가 설치됨으로써 제 2 그립퍼(250)의 그립실린더와 마주 대하도록 위치하며, 그립실린더(243)의 피스톤로드(243c)에 지지되어 수직방향으로 상하 이동하도록 위치하는 그립블록(244)이 지그본체(110) 및 지지편(120)이 장착되는 장착슬롯(244c)을 사이에 두고 그 양측에 위치하며, 그립블록(244)의 외주면에 하방으로 경사지도록 그립가이드부(244e,244f)가 형성된다.

또한 제 1 그립퍼(240)는 그립블록(244)의 외주면을 감싸도록 고정몸체(242)에 고정되는 가압몸체(245)가 그립가이드부(244e,244f)에 대응하여 하방으로 경사지는 그립가압부(245b)가 내주면에 형성될 수 있다. 따라서 그립실린더(243)의 동작에 의해 피스톤로드(243c)가 그립블록(244)을 제 2 그립퍼(250) 측으로 가압시 경사진 그립가이드부(244e,244f)가 경사진 그립가압부(245b)에 의해 가압됨으로써 장착슬롯(244c)의 폭이 감소함으로써 그립블록(244)이 장착슬롯(244c)에 장착된 지그본체(110)와 지지편(120)을 가압하여 고정시키도록 한다.

아암(241)은 본 실시례에 따른 가동액추에이터(230)를 대신하여 인장 시험을 위한 실린더를 구비할 경우, 이러한 실린더가 연결되는 역할을 할 수 있으며, 고정볼트(242a)에 의해 고정몸체(242)를 고정시키되, 고정볼트(242a)의 머리가 상하로 정해진 범위 내에서 이동할 수 있도록 함으로써 고정몸체(242)도 상하로 정해진 범위 내에서 이동 가능하도록 할 수 있다. 그립실린더(243)는 복동실린더로 이루어질 수 있고, 고정몸체(242)와 가압몸체(245) 각각에 마련되는 유압공급구(243a,243b)를 통해서 공급되는 유압의 공급 방향에 따라 피스톤로드(243c)가 왕복 운동을 하도록 한다. 그립가이드부(244e,244f)는 그립블록(244)의 외주면, 예컨대 후술하게 될 제 1 및 제 2 블록(244a,244b)의 외주면에 스크루 형태로 형성됨으로써 다단을 이룰 수 있고, 이로 인해 이에 대응되는 그립가압부(245b)는 가압몸체(245)의 내주면에 스크루 형태로 형성되게 된다. 따라서 그립블록(244)의 회전 조작에 의해 가압몸체(245)에 착탈이 용이하도록 고정될 수 있다. 가압몸체(245)는 다수의 고정볼트(245a)에 의해 고정몸체(242) 상부에 고정될 수 있다.

그립블록(244)은 본 실시례에서처럼 장착슬롯(244c)을 사이에 두고 각각 배치되는 제 1 및 제 2 블록(244a,244b)으로 이루어질 수 있는데, 장착슬롯(244c)에서 피스톤로드(243c)가 위치하는 측에 설치홈(244g,244h)을 형성할 수 있고, 설치홈(244g,244h)에 고무나 우레탄 또는 그 밖에 합성수지 등의 재질로 이루어지는 차단부재(246)가 설치될 수 있다. 따라서 차단부재(246)에 의하여, 장착슬롯(244c)의 폭을 가변시킬 수 있도록 하면서도 장착슬롯(244c)에 끼워지는 고정지그(100)가 피스톤로드(243c) 등에 충격이나 손상을 가하지 않도록 할 뿐만 아니라, 고정지그(100)의 손상 역시 방지할 수 있다.

제 1 그립퍼(240)는 고정몸체(242)에 수직방향으로 정해진 범위 내에서 이동 가능하게 설치되는 그립실린더(243)에 프리로드부(247)가 제 2 그립퍼(250) 측으로 탄성력을 가함으로써, 그립가이드부(244e,244f)가 그립가압부(245b)에 의해 가압되도록 가이드되고, 이로 인해 장착슬롯(244c)의 폭이 감소되는 방향으로 그립블록(244)에 프리로드(free load)를 인가하게 된다. 따라서 장착슬롯(244c)에 고정지그(100)를 고정시, 고정지그(100)가 프리로드에 의해 예비적으로 장착된 상태를 유지하도록 할 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 실시례에서처럼 장착슬롯(244c)을 사이에 두고 각각 배치되는 제 1 및 제 2 블록(244a,244b)은 장착슬롯(244c)이 일측부을 통해서 외부와 연결되도록 형성될 수 있으며, 타측부에는 장착슬롯(244c)에 장착되는 고정지그(100; 도 1에 도시)에 의하여 서로 이격됨으로써 갭(244d)을 형성할 수 있다. 한편 제 1 및 제 2 블록(244a,244b) 중 어느 하나, 예컨대 본 실시례에서처럼 제 2 블록(244b)에만 장착슬롯(244c) 형성을 위한 홈이 형성될 수 있고, 이와 달리, 제 1 및 제 2 블록(244a,244b) 각각에 장착슬롯(244c) 형성을 위한 홈이 형성될 수도 있다. 장착슬롯(244c)은 고정지그(100)가 중심에 정렬되도록 장착되기 위한 장착영역(244i)을 제공할 수 있도록 형성될 수 있다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 시편(10)에 열을 가하도록 시편가열부(260)가 설치될 수 있는데, 이러한 시편가열부(260)는 일례로 시편(10)의 주위에 간극을 가지고서 감겨지는 유도코일(261)과, 유도코일(261)에 전원을 인가하여 전자기유도에 의해 유도코일(261)로부터 열이 방출되도록 하는 유도가열기(262)를 포함할 수 있다. 여기서 유도코일(261)은 시편(10)에 가해지는 인장력에 하중을 부여하지 않도록 시편(10)과 간극을 유지한 상태로, 시편(10)의 주변에 감겨져서 지지대 등에 의해 설치될 수 있다. 따라서 시편가열부(260)에 의해 시편(10)의 고온 인장 시험을 수행할 수 있도록 한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 고정지그(100)는 시편(10)의 양단에 형성되는 그립부(11)에 각각 고정되어, 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)에 마련되는 장착슬롯(244c) 각각에 고정되며, 이를 위해 한 쌍으로 이루지는데, 지그본체(110)와 지지편(120)을 포함할 수 있다.

한편 시편(10)은 양단에 확대된 면적을 가지는 그립부(11)가 형성되고, 그립부(11)와의 경계를 이루는 부분의 양측에 걸림부(12)가 형성된다. 이러한 시편(10)은 일반적인 금속재나 기타 재질을 가진 다양한 부품이나 소재로부터 채취될 수 있고, 특히 피스톤과 같은 작은 소재에서 채취함으로써 그립부(11)의 길이가 짧은 경우라 하더라도 본 발명에 따른 고정지그(100)에 의해 인장 시험 장치(200)에서의 그립이 안정적이면서 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

지그본체(110)는 그립부(11)가 출입하여 장착되도록 끝단과 측방향으로 개방되는 장착홈(111)이 형성되고, 그립부(11)가 시편(10)의 길이방향으로 이탈이 억제되도록 걸림부(12) 각각에 걸리는 걸림돌기부(112)가 장착홈(111)의 끝단 양측에 형성되며, 그립부(11) 각각에 고정되도록 한 쌍으로 이루어져서 인장 시험 장치(200)의 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)에 각각 고정된다. 지그본체(110)는 장착홈(111)에 그립부(11)가 장착되기 위해, 시편(10)에서 걸림부(12)가 형성되는 측이 끼워지도록 끝단이 개방됨과 아울러, 그립부(11)가 측방향, 예컨대 시편(11)의 길이방향에 직교하는 방향으로 끼워지도록 측방향이 개방되는 장착홈(111)이 형성된다. 걸림돌기부(112)에는 시편(10)의 걸림부(12)가 걸리도록 걸림턱(113)이 형성될 수 있다.

지그본체(110)는 본 실시례에서처럼 시편(10)의 그립부(11)가 측방향 양측, 예컨대 시편(10)의 길이방향에 직교하는 방향을 기준으로 그 전후측 어디라도 출입이 가능하도록 형성될 수 있는데, 이를 위해 장착홈(111)에서 측방향 양측이 개방되도록 형성됨으로써 장착홈(111)에 그립부(11)가 양측으로 출입하도록 할 수 있다.

지지편(120)은 지그본체(110) 각각의 장착홈(111)에 측방향으로 개방되는 측을 통해 장착되어 그립부(11)의 측면을 지지하고, 지그본체(110)와 함께 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250) 각각에 고정된다. 지지편(120)은 장착홈(111)이 양측으로 개방되는 본 실시례의 경우, 장착홈(111) 내에 지지되는 그립부(11)의 양측면에 접촉되도록 장착홈(111)의 양측에 장착될 수 있다. 이 경우 지지편(120)은 지그본체(110)마다 적어도 2개가 마련되어 장착홈(111)의 양측에 장착될 수 있고, 나아가서 장착홈(111)의 양측 각각에 다수개가 서로 포개어져서 장착될 수도 있다. 상기한 적어도 2개의 지지편(120)은 서로 동일한 형상 및 두께를 가질 수 있으며, 이와 달리, 서로 상이한 형상을 가지거나, 서로 상이한 두께를 가질 수 있다.

지지편(120)은 걸림돌기부(112)에 걸리도록 일단 양측에 걸림홈(111)이 각각 형성될 수 있으며, 이로 인해 시편(10)의 그립부(11) 및 걸림부(12)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 따라서 지지편(120)은 시편(10)의 그립부(11) 측을 안정적으로 지지할 수 있다.

지지편(120)은 예컨대 그립부(11)와 합해진 두께(d1+(2×d2))가 장착홈(111)의 두께(D)와 동일하도록 형성될 수 있다. 여기서 장착홈(111)의 두께(D)는 측방향, 즉 그립부(11)가 끼워지는 방향을 기준으로 하는 폭을 의미하며, 본 실시례에서처럼 지그본체(110)가 전면적에 걸쳐서 동일한 두께를 가짐과 아울러 장착홈(111)이 측방향 양측으로 개방 형성되는 경우, 지그본체(110)의 두께와 동일할 수 있다. 따라서, 지지편(120)은 지그본체(110)와 함께, 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)에 고정시, 그립블록(244)이 지지편(120) 뿐만 아니라 지그본체(110)에도 완전하게 밀착될 수 있도록 하며, 이로 인해 시편(10)의 그립에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 인장 시험 장치에서 다른 예에 따른 고정지그(300)는 지그본체(310)의 장착홈(311)에서 어느 하나의 측부가 막힘으로써 일측만이 개방되는 점에서 이전 실시례에 따른 고정지그(100)와 차이를 가진다. 이를 위해 지그본체(310)는 장착홈(311)에서 측방향 중 어느 일측만이 개방되도록 형성됨으로써 그립부(11)가 장착홈(311)에서 측방향 중 일측만으로 출입하여 지지되도록 한다.

지지편(320)은 장착홈(311) 내에 지지되는 그립부(11)의 노출면에 접촉되도록 장착홈(311)의 일측에 장착되고, 본 실시례에서처럼 지그본체(310) 각각에 하나씩 설치될 수 있는데, 이와 달리 여러 장이 포개져서 장착홈(311) 각각의 일측에 다수로 장착될 수도 있다.

다른 예에 따른 고정지그(300)는 이전의 실시례에 따른 고정지그(100)와 마찬가지로, 지그본체(310)에 장착홈(311), 걸림돌기부(312) 및 걸림턱(313)이 각각 형성될 수 있고, 지지편(320)에 걸림홈(321)이 형성될 수 있는데, 이들에 대해서는 이전의 실시례에 따른 고정지그(100)에서 상세히 설명하였으므로 그 설명을 생략하기로 한다. 또한 지지편(320)은 예컨대 그립부(11)와 합해진 두께가 장착홈(311)의 두께와 동일하도록 형성될 수 있는데, 여기서 장착홈(311)의 두께는 어느 일측이 막혀진 장착홈(311) 내의 측방향 폭을 의미한다.

이와 같은 본 발명에 따른 인장 시험 장치의 작용을 설명하기로 한다.

시편(10)의 그립부(11) 각각에 지그본체(110)가 장착홈(111)에 의해 측방향으로 장착되고, 지지편(120)을 장착홈(111)의 양측으로 각각 장착시킴으로써 지지편(120)이 그립부(11)를 사이에 두고 그 양측에 각각 위치하여, 그립부(11)의 양측면을 각각 지지하도록 한다. 따라서 시편(10)과 지지편(120)은 걸림부(12)와 걸림홈(121)이 지그본체(110)의 걸림돌기부(112)에 걸림으로써 지그본체(110)로부터 길이방향, 즉 인장력이 인가되는 방향으로의 이탈이 억제된다.

그런 다음, 가동액추에이터(230) 또는 그 밖의 다른 업다운 실린더에 의해 가동부재(220)를 제 2 그립퍼(250)와 함께 상승시키거나, 별도의 업다운 실린더에 의해 제 2 그립퍼(250)만을 상승시킴으로써 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)가 서로 이격되도록 한 상태에서, 제 1 그립퍼(240)의 장착슬롯(244c)에 시편(10)의 일측에 위치하는 지그본체(110)를 삽입함으로써 지그본체(110)와 지지편(120)이 프리로드부(247)의 프리로드에 의해 장착되도록 한다. 그런 다음 가동액추에이터(230) 또는 그 밖의 다른 업다운 실린더에 의해 가동부재(220)를 제 2 그립퍼(250)와 함께 하강시키거나, 별도의 업다운 실린더에 의해 제 2 그립퍼(250)만을 하강시킴으로써 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250)의 거리를 좁혀서, 시편(10)의 다른 일측에 위치하는 지그본체(110)가 제 2 그립퍼(250)의 장착슬롯에 삽입되도록 하여, 시편(10)의 다른 일측에 위치하는 지그본체(110)와 지지편(120)이 프리로드부의 프리로드에 의해 장착된 상태를 유지하도록 한다.

그리고, 그립실린더(243)의 구동에 의해 피스톤로드(244)가 정해진 범위 내에서 이동하여 그립블록(244)을 가압함으로써 제 1 및 제 2 그립퍼(240,250) 각각의 그립블록(244)이 서로를 향하여 이동하도록 하고, 이로 인해, 경사진 그립가이드부(244e,244f)가 경사진 그립가압부(245b)를 따라 슬라이딩됨으로써 제 1 및 제 2 블록(244a,244b)가 서로 오므려지도록 하여, 장착슬롯(244c)의 간격이 좁아지도록 함으로써 장착슬롯(244c)에 지그본체(110)와 지지편(120)이 고정되도록 한다. 이때 지지편(120)은 시편(10)의 측방향 움직임을 제한하여 정확한 인장 시험이 이루어지도록 할 수 있다.

지그본체(110)와 지지편(120)의 고정에 의해 시편(10)의 설치를 마치면, 가동액추에이터(230)의 구동에 의해 시편(10)에 인장력이 가해지도록 하여 인장 시험을 수행하게 된다. 이때 시스템 제어부에 의해 가동액추에이터(230)에 의해 가해지는 인장력과 이에 따른 시편(10)의 변위를 측정하여 인장 특성에 대한 데이터를 그래프나 수치적으로 출력하도록 할 수 있다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 시편 11 : 그립부
12 : 걸림부 100,300 : 고정지그
110,310 : 지그본체 111,311 : 장착홈
112,312 : 걸림돌기부 113,313 : 걸림턱
120,320 : 지지편 121,321 : 걸림홈
210 : 시스템본체 220 : 가동부재
221 : 가이드부 222 : 고정부
230 : 가동액추에이터 240 : 제 1 그립퍼
241 : 아암 242 : 고정몸체
242a : 고정볼트 243 : 그립실린더
243a,243b : 유압공급구 243c : 피스톤로드
244 : 그립블록 244a : 제 1 블록
244b : 제 2 블록 244c : 장착슬롯
244d : 갭 244e,244f : 그립가이드부
244g,244h : 설치홈 244i : 장착영역
245 : 가압몸체 245a : 고정볼트
245b : 그립가압부 246 : 차단부재
247 : 프리로드부 250 : 제 2 그립퍼
260 : 시편가열부 261 : 유도코일
262 : 유도가열기 270 : 조작부

Claims (9)

1. 시편의 인장 시험 장치에 있어서,
   시스템본체;
   상기 시스템본체로부터 가이드부에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되는 가동부재;
   상기 가동부재를 승강시키는 가동액추에이터;
   상기 시스템본체와 상기 가동부재의 서로 마주보는 측에 각각 대향하도록 마련되는 제 1 및 제 2 그립퍼; 및
   상기 시편의 양단에 형성되는 그립부에 각각 고정되어, 상기 제 1 및 제 2 그립퍼에 마련되는 장착슬롯 각각에 고정되는 한 쌍의 고정지그;를 포함하고,
   상기 고정지그는,
   상기 그립부가 출입하여 장착되도록 끝단과 측방향으로 개방되는 장착홈이 형성되고, 상기 그립부가 상기 시편의 길이방향으로 이탈이 억제되도록 상기 시편에서 상기 그립부와의 경계를 이루는 부분의 양측에 형성되는 걸림부 각각에 걸리는 걸림돌기부가 상기 장착홈의 끝단 양측에 형성되는 지그본체;
   상기 지그본체 각각의 장착홈에 측방향으로 개방되는 측을 통해 장착되어 상기 그립부의 측면을 지지하고, 상기 지그본체와 함께 상기 제 1 및 제 2 그립퍼 각각에 고정되는 지지편;
   상기 시편에 열을 가하도록 설치되는 시편가열부;
   를 포함하고,
   상기 제 1 또는 제 2 그립퍼는,
   상기 시스템본체와 상기 가동부재 중 어느 하나에 고정되는 고정몸체;
   상기 고정몸체의 끝단에 수직방향으로 왕복 운동하는 피스톤로드를 가지도록 설치도록 그립실린더;
   상기 그립실린더의 피스톤로드에 지지되어 수직방향으로 상하 이동하도록 위치하고, 상기 지그본체 및 상기 지지편이 장착되는 장착슬롯을 사이에 두고 그 양측에 위치하며, 외주면에 하방으로 경사지도록 그립가이드부가 스크루 형태로 형성되는 그립블록; 및
   상기 그립블록의 외주면을 감싸도록 상기 고정몸체에 고정되고, 내주면에 상기 그립가이드부에 대응하여 하방으로 경사지도록 그립가압부가 형성되는 가압몸체;를 포함하고,
   상기 그립실린더의 동작에 의해 상기 피스톤로드가 상기 그립블록을 가압시 상기 그립가이드부가 상기 그립가압부에 의해 가압됨으로써 상기 그립블록이 상기 장착슬롯에 장착된 상기 지그본체와 상기 지지편을 가압하여 고정시키고,
   상기 그립블록은,
   상기 장착슬롯에서 상기 피스톤로드가 위치하는 측에 설치홈을 형성하고, 상기 설치홈에 차단부재가 설치되고,
   상기 제 1 또는 제 2 그립퍼는,
   상기 고정몸체에 수직방향으로 정해진 범위 내에서 이동 가능하게 설치되는 상기 그립실린더에 탄성력을 가함으로써, 상기 장착슬롯의 폭이 감소되는 방향으로 상기 그립블록에 프리로드를 인가하는 프리로드부를 더 포함하고,
   상기 시편 가열부는,
   상기 시편의 주위에 간극을 가지고서 감겨지는 유도코일, 상기 유도코일에 전원을 인가하여 전자기유도에 의해 상기 유도코일로부터 열이 방출되도록 하는 유도가열기를 포함하고,
   상기 지지편은,
   상기 걸림돌기부에 걸리도록 일단 양측에 걸림홈이 각각 형성되고, 상기 그립부와 합해진 두께가 상기 장착홈의 두께와 동일하도록 형성되고,
   상기 지그본체는,
   상기 장착홈에서 측방향 양측이 개방되도록 형성됨으로써 상기 장착홈에 상기 그립부가 양측으로 출입하도록 하고,
   상기 지지편은,
   상기 장착홈 내에 지지되는 상기 그립부의 양측면에 접촉되도록 상기 장착홈의 양측에 장착되는, 인장 시험 장치.
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