KR101928035B1 - 시편 전단시험용 지그 - Google Patents

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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른, 시편 전단시험용 지그는, 베드; 베드의 일측면에 이동 가능하게 설치되고 시편의 일측면과 밀착되는 이동블록; 베드 상에 이동 가능하게 설치되고 시편의 타측면을 가압하며 밀착되는 가압블록; 및 베드에 설치되고 가압블록을 직선 이동시키는 제1 이송수단;을 포함함으로써, 시험 대상이 되는 탄성 부재; 탄성 부재의 일측에 부착되어 이동블록과 밀착되는 제1 판재; 및 탄성 부재의 타측에 부착되어 가압블록과 밀착되는 제2 판재;를 포함하는 시편 및 탄성 부재에 대한 전단시험을 실시할 수 있는 지그를 제공한다.

Description

시편 전단시험용 지그{A JIG FOR SPECIMEN SHEAR TEST}
본 발명은 시편 전단시험용 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 스택에 포함되는 부품을 형성하기 위한 탄성 재료 시편에 대한 전단시험용 지그에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지를 변환시키는 일종의 발전 소자로서, 고분자 전해질을 사용한 연료전지는 수소를 함유한 연료가스와 산소를 함유한 산화제가스를 사용하여 전기화학 반응을 일으켜 전기 및 열을 발생시킨다.
상기 고분자 전해질형 연료전지에서 반응이 일어나는 핵심부품은 고분자 전해질막과 고분자 전해질막의 양면에 형성된 한 쌍의 전극 및 가스확산층으로 이루어진 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)이며, 막전극접합체로 반응가스의 흐름을 제공하는 분리판이 추가로 필요하다. 분리판에는 반응가스 및 냉각매체의 흐름을 제어하기 위한 유로 및 매니폴드 홀이 형성되어 있다. 이러한 막전극접합체와 분리판을 필요한 수량만큼 적층한 것을 연료전지 스택이라고 한다.
연료전지의 단위 셀은 1V 이하의 전압을 생성하므로 자동차의 구동이나 발전 등에 활용되기 위해 수백 개 이상으로 적층되며 전기 발생 집합체인 연료전지 스택으로 구성될 수 있다. 이러한 연료전지 스택은 이의 내부를 통과하는 연료와 공기의 기밀을 위해 단위 셀들 사이에 설치되는 가스켓을 필요로 한다.
또한, 연료전지 스택은 수백 개 이상의 단위 셀들을 적층함에 따라 단위 셀들의 적층 과정 혹은 연료전지의 운전 중에 그 단위 셀들이 붕괴할 위험이 존재하므로, 단위 셀들의 구조적인 안정성을 확보하기 위해 단위 셀들 간의 정렬 유지 및 단위 셀들과 가스켓과의 적절한 조립 방법을 필요로 한다.
그리고, 연료전지 스택용 고무 가스켓의 소재로 사용되는 고무 소재에 대한 전단시험 등 상기 고무 소재의 물리적 성질을 알아보기 위한 여러 가지 시험 역시 필요하게 되며, 상기 고무 소재 등 탄성 재료 시편의 일측을 고정시키고 대향면은 이동될 수 있도록 작동되는 지그의 필요성 역시 제기된다.
대한민국 등록특허 제10-1655145호 (2016년 09월 01일 등록, 발명의 명칭: 연료 전지용 가스켓 및 이를 이용하여 조립한 연료전지 스택)
본 발명의 일 목적은, 탄성 부재에 대한 전단변형을 측정하기 위하여 사용되는 시편 전단시험용 지그를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명이 "해결하고자 하는 과제"는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명이 "해결하고자 하는 과제"의 해결 수단으로서,
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그는, 베드; 베드의 일측면에 이동 가능하게 설치되고 시편의 일측면과 밀착되는 이동블록; 베드 상에 이동 가능하게 설치되고 시편의 타측면을 가압하며 밀착되는 가압블록; 및 베드에 설치되고 가압블록을 직선 이동시키는 제1 이송수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 포함한다.
또한, 다른 실시예로서, 시편은, 시험 대상이 되는 탄성 부재; 탄성 부재의 일측에 부착되어 이동블록과 밀착되는 제1 판재; 및 탄성 부재의 타측에 부착되어 가압블록과 밀착되는 제2 판재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 베드의 일측면에 설치되는 제1 리니어웨이를 더 포함하고, 이동블록은, 제1 리니어웨이 상에 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 베드 상에 설치되는 제2 리니어웨이를 더 포함하고, 가압블록은, 제2 리니어웨이 상에 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 제1 이송수단은, 베드의 타측면에 나사 결합되되 타측면을 관통하여 가압블록에 회전가능하게 결합되는 제1 스크류; 및 스크류의 끝단에 회전 가능하게 결합되어 가압블록에 삽입되는 제1 링베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 제1 리니어웨이의 양단 또는 베드의 일측면 양단에 각각 설치되어 이동블록의 이동 범위를 제한하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 베드에 설치되고 이동블록을 직선 이동시키는 제2 이송수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 제2 이송수단은, 베드의 일측면 일단에 설치되는 지지플레이트; 지지플레이트에 나사 결합되되 지지플레이트를 관통하여 이동블록에 회전가능하게 결합되는 제2 스크류; 및 제2 스크류의 끝단에 회전 가능하게 결합되어 이동블록에 삽입되는 제2 링베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 제2 이송수단은, 베드의 일측면 양단에 각각 설치되는 한 쌍의 지지플레이트; 이동블록을 관통하여 이동블록에 나사결합되되 회전에 의해 이동블록을 직선 이동시키는 제2 스크류; 및 제2 스크류의 양단부에 회전 가능하게 결합되어 지지플레이트에 각각 삽입되는 제2 링베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 이동블록은, 시편과의 밀착면에 형성되는 복수개의 수납홈; 수납홈과 각각 연통되며 이동블록을 수직 관통하는 복수개의 이동로; 이동로에 삽입되고 양단에 이동블록의 외부로 돌출되며 절곡 가능한 록킹돌기가 각각 구비된 복수개의 중심축; 중심축에 회전가능하게 설치되며 수납홈에 각각 수납되는 복수개의 롤러; 및 이동로의 개방부 양단과 인접하는 이동블록에 각각 구비되어 록킹돌기가 안착되는 한 쌍의 록킹홈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 이동블록은, 중심축 중 어느 하나의 단부와 다른 하나의 단부를 연결하는 연결축; 및 수납홈과 각각 연통되며 연결축이 이동되는 연결축이동로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시하는 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그에 의하면, 탄성 부재에 대한 전단변형을 측정하기 위하여 사용되는 시편 전단시험용 지그가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 1)를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 1)를 이용한 전단시험을 지그의 상부 방향에서 바라본 상면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 2)를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 3)를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 3)를 이용한 전단시험을 지그의 상부 방향에서 바라본 상면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그 중 이동블록의 내부에 대한 정면외형도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그 중 이동블록의 외부에 대한 정면외형도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그 중 이동블록의 내부에 롤러가 수납된 상태의 이동블록에 대한 상방향 외형도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그 중 이동블록의 외부로 롤러가 돌출된 상태의 이동블록에 대한 상방향 외형도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 1)를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 시편 전단시험용 지그(실시예 1)(100)는, 이동되는 부품들로서, 이동블록(30) 및 가압블록(70)을 포함하고 있으며, 상기 이동블록(30) 및 가압블록(70) 사이에 시편을 위치시켜 상기 시편에 포함된 탄성 부재의 전단시험을 진행한다.
상기 이동블록(30)은, 베드(6)의 일측면(7)에 설치되는 제1 리니어웨이(10) 상에 이동 가능하게 설치된다. 이때, 상기 이동블록(30) 중 제1 리니어웨이(10)와 접하는 부분에는 볼베어링, 링베어링 등의 베어링이 더 설치됨으로써, 상기 이동블록(30)이 이동될 때 상기 이동블록(30)과 상기 제1 리니어웨이(10) 사이에 발생되는 마찰력을 저감시키게 된다. 이와 같은 베어링 등의 사용은 이미 주지된 사실이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 가압블록(70)은, 베드(6) 상에 설치되는 제2 리니어웨이(60) 상에 이동 가능하게 설치되고, 상기 베드(6)에 설치되는 제1 이송수단(80)을 통해 직선 이동된다.
여기에서, 상기 제1 이송수단(80)은 제1 스크류(83), 상기 제1 스크류(83)의 일단에 형성되는 조작부(85) 및 상기 조작부(85)의 일단부에 형성되는 홈(87)을 모두 아울러 일컫는 표현이다.
이때, 제1 스크류(83)는, 베드(6)의 타측면(9)에 나사 결합되고, 상기 타측면(9)을 관통하여 상기 가압블록(70)에 회전 가능하게 결합되어 있다. 이때, 제1 스크류(83)가 상기 가압블록(70)에 회전 가능하게 결합되게 하기 위하여 상기 제1 스크류(83)의 끝단에 제1 베어링이 회전 가능하게 결합되어 상기 가압블록(70)에 삽입된다.
따라서, 상기 조작부(85)를 회전시키면 상기 제1 스크류(83)와 상기 타측면(9)이 나사 결합되어 있음으로 인하여, 이에 따라 제1 스크류(83)가 회전하며 이송되고, 상기 가압블록(70)이 제2 리니어웨이(60) 상에서 이동되게 된다.
조작부(85)는, 제1 스크류(83)를 회전시키기 위한 조작의 편의를 위하여 형성되어 있는 부분으로서, 제1 스크류(83)의 회전축을 지지점으로 하는 지렛대 원리를 생각하면 상기 조작의 편의에 대한 이해가 쉬울 것이다.
홈(87)은, 상기 조작부(85)의 회전 작동이 용이하지 않은 경우, 렌치 등의 도구를 삽입하여 제1 스크류(83)를 회전 조작할 수 있게 하기 위하여 형성되는 부분이다.
또한, 도 1에 나타난 시편 전단시험용 지그(실시예 1)(100)에는, 상기 제1 리니어웨이(10) 양단 또는 상기 베드(6)의 일측면(7) 양단에 스토퍼(20)가 포함된다. 여기에서, 상기 스토퍼(20)의 설치 목적은 이동블록(30)의 이동 범위를, 제1 리니어웨이(10)의 길이와 거의 같은 정도 또는 시편 전단시험용 지그(실시예 1)(100)의 폭과 거의 같은 정도로 제한하는 것이다.
또한, 상술한 바와 같은 실시예 1의 시편 전단시험용 지그(100)는, 전단시험 진행자가 제1 판재(4)를 직접 파지하여 이동시킴으로써, 전단시험이 실시될 수 있게 하는 구조임을 이해하여야 한다.
또한, 본 실시예 1에서 상기 스토퍼(20)는 와셔(25) 및 상기 와셔(25)를 고정시키기 위한 볼트(23)를 함께 가리키는 것인데, 이는 스토퍼(20)의 실시 형태를 반드시 와셔(25) 및 볼트(23) 조합으로 한정하는 것이 아님을 유의하여야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 1)를 이용한 시편의 전단시험을 지그의 상부 방향에서 바라본 상면도이다.
도 2를 참조하면, 좌측의 도 2(a)는 전단시험을 위한 시편 배치 상태이며, 우측의 도 2(b)는 전단시험이 진행되어 상기 시편이 변형된 상태이다.
이때, 이동블록(30)과 가압블록(70)의 사이에 상기 시편이 배치되어 있으며, 상기 시편은 전단 시험의 대상이 되는 탄성 부재(1)의 외측, 도면 방향을 기준으로 하여 상기 탄성 부재(1)의 상측과 하측에 각각 판재(3, 4)가 부착된 상태이다. 상술한 것과 같이 상기 시편을 배치한 후, 제2 판재(3)는 가압블록(70)으로 고정하고, 전단시험 진행자가 제1 판재(4)를 직접 파지하여 도면 기준 좌측 방향으로 이동시키면, 상기 제1 판재(3) 및 상기 제2 판재(4) 사이에 위치한 탄성 부재(1)에 대한 전단시험 및 전단변형률 측정이 가능하게 된다.
여기에서, 탄성 부재(1)의 전단변형률을 측정하기 위해서는, 디지털 이미지 상관법(DIC: Digital Image Correlation) 수행이 가능한 장비를 이용하며, 디지털 이미지 상관법을 수행하기 위하여 도 2(a)와 같이, 이동블록(30)과 가압블록(70)의 사이에 시편을 설치한 후 또는 상기 시편을 설치하기 전, 상기 시편에 불규칙 패턴을 스프레이 도포한 후, 도 2(b)와 같이 상기 시편이 변형되는 동안 시간과 연관지어 상기 시편을 촬영하고, 상기 시편을 촬영하여 얻은 복수의 영상들 사이의 패턴의 변화 및 차이를 구하여 상기 시편의 변형률을 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 2)를 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조하면, 시편 전단시험용 지그(실시예 2)(200)는, 시편 전단시험용 지그(실시예 1)(100)에 비하여, 이동블록(30)을 직선이동시키는 제2 이송수단(90)을 더 포함하고 있으며, 상기 제2 이송수단(90)은 베드(6)의 일측면(7) 일단에 설치되는 지지플레이트(22), 상기 지지플레이트(22)에 나사 결합되되 상기 지지플레이트(22)를 관통하여 이동블록(30)에 회전가능하게 결합되는 제2 스크류(93)를 포함한다. 또한, 제2 스크류(93) 일단에 조작부(95) 및 홈(97)이 포함되며, 제2 스크류(93)는 회전에 의해 이동블록(30)을 이동시키기 위한 것이다.
실시예 2에서, 상기 제2 스크류(93)는 상기 지지플레이트(22)에 나사 결합되되 상기 지지플레이트(22)를 관통하고 단부에 제2 링베어링이 회전 가능하게 결합되어 이동블록(30)에 결합된다. 이와 같은 구성을 통하여, 제2 스크류(93)가 회전되면, 상기 제2 스크류(93)가 제1 리니어웨이(10)와 평행한 방향으로 이동되고, 상기 제2 스크류(93)에 회전 가능하게 결합되어 있는 이동블록(30)이 상기 제1 리니어웨이(10) 상에서 이동되게 된다.
또한, 조작부(95) 및 홈(97)에 대해서는 도 1에 대한 설명에 기재된 조작부(85) 및 홈(85)에 대한 설명을 참고하여도 무방할 것이다.
또한, 이동블록(30)의 전면에 롤러(42)가 돌출 가능하게 구성되어 있는 것을 볼 수 있으며, 이에 대해서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명할 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 3)를 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 시편 전단시험용 지그(실시예 3)(300)는, 시편 전단시험용 지그(실시예 1)(100)에 비하여, 이동블록(30)을 직선이동시키는 제2 이송수단(90)을 더 포함하고 있으며, 상기 제2 이송수단(90)은, 베드(6)의 일측면(7) 양단에 각각 설치되는 한 쌍의 지지플레이트(22), 이동블록(30)을 관통하여 상기 이동블록(30)에 나사결합되되 회전에 의해 상기 이동블록(30)을 직선 이동시키는 제2 스크류(93)를 포함한다. 또한, 이동블록(30)의 전면에 롤러(42)가 돌출되어 있는 것을 볼 수 있으며, 상기 롤러(42)의 기능, 작용 및 설치에 대해서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명할 것이다.
도 4의 실시예 3에서, 상기 제2 스크류(93)는, 베드(6)의 일측면 양단에 각각 설치되는 한 쌍의 지지플레이트(22)에 각각 나사 결합되되 이동블록(30)을 관통하고 상기 이동블록(30)에 나사결합되어, 제자리회전에 의해 상기 이동블록(30)을 제1 리니어웨이(30) 상에서 직선 이동시킨다. 또한, 상기 제2 스크류(93)가 상기 한 쌍의 지지플레이트(22)에 나사 결합되게 하기 위하여, 상기 제2 스크류(93)의 양단부에 회전 가능하게 결합되어 상기 한 쌍의 지지플레이트(22)에 각각 삽입되는 제2 링베어링이 포함된다.
상술한 바와 같은 구성을 통하여, 제2 스크류(93)가 회전되면, 상기 제2 스크류(93)에 회전 가능하게 결합되어 있는 이동블록(30)이 상기 제1 리니어웨이(10) 상에서 이동되게 된다.
실시예 2와 실시예 3 사이의 차이점은, 실시예 2에서는 제2 스크류(93)를 회전시켜 이동블록(30)을 이동시킬 때, 상기 제2 스크류(93)가 지지플레이트(22)에 나사 결합된 상태로 상기 이동블록(30)과 함께 이동된다. 하지만 실시예 3에서는 제2 스크류(93)가 한 쌍의 지지플레이트(22)에 회전 가능하게 결합되어 있으므로, 상기 제2 스크류(93)를 회전시키면 이동블록(30)이 상기 한 쌍의 지지플레이트(22) 사이에서 이동되고 상기 제2 스크류(93)는 이동되지 않게 된다. 즉 여기에 기술된 실시예 2와 실시예 3 사이의 차이점은, 제2 스크류(93)를 회전시킬 때 상기 제2 스크류(93)가 이동블록(30)과 함께 이동되는지의 여부에 있음을 설명한 것이다.
특히, 도 4에 나타난 실시예 3은 도 3에 나타난 실시예 2에 비하여 지지플레이트(22)가 하나 더 포함됨으로 인하여, 제2 스크류(93)의 회전에 기인하여 이동되는 이동블록(30)의 이동 동작이 보다 안정적이고 원활하게 수행될 가능성을 높였다는 차이가 있다.
또한, 도 3의 실시예 2 및 도 4의 실시예 3은, 이동블록(30)에 제2 스크류(93)가 결합되어 있음으로 인하여, 상기 제2 스크류(93)가 회전되지 않는 한 상기 이동블록(30)이 정지되어 있게 됨으로, 해당 경우 별도의 장치를 통해 판재를 이동시키기 위해, 상기 시편과 접촉되는 이동블록(30) 상의 면에 롤러(42)를 설치하여, 전단시험 시 시편의 이동을 용이하게 유도할 수 있고, 상기 시편과 상기 이동블록(30) 사이에 생기는 마찰력을 감소시키는 것임을 이해하여야 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그(실시예 3)를 이용한 전단시험을 지그의 상부 방향에서 바라본 상면도이다.
도 5를 참조하면, 도면의 좌측 도 5(a)에는 실시예 3의 지그(300)에 시편이 부가되어 있는 상태가 도시되어 있으며, 도면의 우측 도 5(b)에는 실시예 3의 지그(300)에 부가된 시편 중 제1 판재(4)를 좌측으로 이동시킨 상태가 도시되어 있다.
도 2에 나타난 전단시험 도면과의 차이점은 실시예 3에 의한 시편 전단시험용 지그(300)가 적용되어 시편과 접촉되는 이동블록(30)의 면 상에 롤러(42)가 설치되어 있다는 것이다. 상기 롤러(42)의 설치 목적은 상술한 바와 같이, 이동블록(30)의 이동이 제한된 상태에서 상기 시편과 상기 이동블록(30) 사이에 발생되는 마찰력 또는 접촉력이 지나치게 커지는 것을 방지하여 전단시험을 용이하게 하기 위한 것이다. 여기에서, 상기 롤러(42)는 이동블록(30)의 내부로 수납되거나 돌출될 수 있는데, 이와 관련된 롤러(42)의 설치 및 작동에 대해서는 도 6, 7 및 도 8, 9를 통하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그 중 이동블록의 내부에 대한 정면외형도이다.
도 6을 참조하면, 상기 이동블록(30)은 이동블록몸체(33) 및 이동블록몸체(33)에 착탈 가능하게 결합되는 이동블록덮개(31)를 포함하고, 이동블록(30) 양측에 각각 롤러(42)가 설치되어 있는 것을 알 수 있다. 이동블록몸체(33)의 내부에는 롤러(42)의 수납을 위하여 복수의 수납홈(34)이 형성되고, 상기 수납홈(34)에 롤러(42)가 수납된다. 중심축(43)은 상기 롤러(42)의 회전중심이 되며 상기 롤러(42)의 수량에 대응되는 개수가 설치되며, 상기 중심축(43)의 양단에 구비된 록킹돌기(47)가 절곡 가능하게 돌출되어 있다.
여기에서, 상기 록킹돌기(47)는 상기 롤러(42)의 수납 또는 돌출 시 상태 유지를 위한 것으로, 상기 록킹돌기(47) 및 상기 롤러(42)의 작동에 대해서는 도 8, 9를 통하여 상세히 설명한다.
또한, 좌측의 중심축(43)과 우측의 중심축(43)이 연결축(45)을 통하여 연결됨으로써, 상기 중심축(43)과 상기 연결축(45)이 4각형 형상을 이루고 있음을 알 수 있다. 이때, 상기 연결축(45)은, 상기 이동블록(30)을 수평 관통하여 수납홈(34)과 각각 연통되며 상기 연결축(45)을 이동시키는 연결축이동로(46)에 삽입되어 상기 중심축(43)의 이동과 연동되어 움직일 수 있다. 이와 같이 연결축(45)을 이용하여 각 중심축(43)들을 연결시키는 이유는 복수의 롤러(42) 및 중심축(43)이 설치되는 경우에, 각 중심축(43)의 이동에 의한 롤러(42)의 수납 또는 돌출 동작의 연동성 향상에 있다.
한편, 이동블록덮개(31)에는 롤러(42)가 돌출될 수 있도록 롤러돌출공(32)이 형성되며, 이동블록몸체(33)에는 수납홈(34), 이동로(48) 및 연결축이동로(46)가 형성된다.
또한, 상술한 바와 같이, 이동블록(30)이 이동블록몸체(33) 및 이동블록몸체(33)에 착탈 가능하게 결합되는 이동블록덮개(31)를 포함하는 형태로 설계된 이유로는, 유지보수의 편의성 향상과 제작의 용이성을 들 수 있다. 이동블록에 설치되는 롤러(42)는 수납/돌출 상태가 전환될 수 있으며, 이에 따라 작동되는 부분이 있기 때문에 유지보수를 위해 가동 부위를 오픈해야 할 필요가 생길 수 있다. 또한, 이동블록(30)이 이동블록몸체(33) 및 이동블록덮개(31)의 2개 부재로 구성됨으로서, 롤러(42)의 수납/돌출 상태 전환 구조를 비교적 간단한 형태로 구현할 수 있게 되고 제작 공정 또한 비교적 용이하게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그 중 이동블록의 외부에 대한 정면외형도이다.
도 7을 참조하면, 상기 이동블록(30)의 전면에 보이는 이동블록덮개(31)가 롤러(42) 및 관련 구조가 설치된 이동블록몸체(33)에 결합되어, 완전한 이동블록(30)을 이루고 있는 상태이다.
도 7에는 록킹돌기(47)가 이동로(48)에 삽입되는 중심축(43)의 양단에 이동블록몸체(33)의 외측 방향으로 절곡 가능하게 돌출됨을 상기시키기 위한 목적으로, 상기 록킹돌기(47) 각각이 이동블록(30)의 외측 방향으로 돌출되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 전단시험이 진행되는 과정 대부분의 시간 동안 상기 록킹돌기(47)는 절곡되어 있음을 이해하여야 할 것이다. 이와 관련된 롤러(42) 및 록킹돌기(47)의 동작에 대해서는 도 8, 9를 통하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그 중 이동블록의 내부에 롤러가 수납된 상태의 이동블록에 대한 상방향 외형도이다.
도 8을 참조하면, 롤러(42)가 이동블록(30)의 내부에 수납되어 있는 상태의 이동블록(30)의 상면에, 이동로(48) 및 록킹홈(49)이 도시되어 있다.
여기에서, 상기 이동로(48)는 이동블록(30)을 수직 관통하면서 상기 수납홈(34)과 각각 연통되도록 형성되고, 상기 록킹홈(49)은 이동블록(30)의 상면과 하면 이동로(48) 양단에 각각 오목하게 형성된다.
여기에서, 상기 이동로(48)를 통하여 상기 롤러(42)의 중심축(43)이 상기 이동로(48)의 상단부에 위치할 때는 상기 롤러(42)가 이동블록(30)의 수납홈(34)에 수납된 상태가 된다. 이 수납 상태를 유지하기 위하여 상기 중심축(43)의 양단 방향으로 돌출된 록킹돌기(47)를 절곡하여 록킹홈(49)에 안착시켜 둠으로써, 상기 롤러(42)가 수납홈(34)에 수납되어 있는 상태를 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 롤러(42)가 수납되어 있는 상태일 때, 상기 이동블록(30) 내부에서의 상기 롤러(42) 및 연결축(45), 제2 스크류(93)가 삽입되는 스크류삽입공(35)의 위치가 점선으로 표시되어 있다. 이와 같은 도시 형태는, 각 부품 또는 부분들 사이의 간섭 여부 판단 및 동작 이해에 도움을 주기 위한 것으로서, 도 9에도 이와 마찬가지 이유로 상기 롤러(42) 및 연결축(45), 스크류삽입공(35)의 위치를 보이기 위한 점선형 도시가 포함된다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그 중 이동블록의 외부로 롤러가 돌출된 상태의 이동블록에 대한 상방향 외형도이다.
도 9를 참조하면, 롤러(42)가 이동블록(30)의 외부로 돌출되어 있는 상태의 이동블록(30)의 상면에, 이동로(48) 및 록킹홈(49)이 도시되어 있다.
여기에서, 상기 이동로(48)을 통하여 상기 롤러(42)의 중심축(43)이 상기 이동로(48)의 하단부에 위치할 때는 상기 롤러(42)가 이동블록(30)의 외부로 돌출된 상태가 된다. 상기 돌출된 상태를 유지하기 위하여, 상기 중심축(43)의 연장방향으로 돌출된 록킹돌기(47)를 절곡하여 록킹홈(49)에 안착시킴으로써, 상기 롤러(42)가 상기 이동블록(30)의 외부로 돌출되어 있는 상태가 유지될 수 있게 된다.
이상 도 6 내지 도 9를 통하여 설명한, 롤러(42)가 설치된 이동블록(30)은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 시편 전단시험용 지그에 대한 실시예 2 또는 실시예 3에 적용되기 위한 것으로, 실시예 1에 적용되는 것은 아님을 유의하여야 할 것이다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 이동블록(30)의 상면에는 이동로(48) 및 록킹홈(49)이 생략되어 있는 점 역시 유의하여야 할 것이다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
1 : 탄성 부재 3 : 제2 판재
4 : 제1 판재 6 : 베드
7 : 일측면 9 : 타측면
10 : 제1 리니어웨이 20 : 스토퍼
22 : 지지플레이트 23 : 볼트
25 : 와셔
30 : 이동블록 31 : 이동블록덮개
32 : 롤러돌출공 33 : 이동블록몸체
34 : 수납홈 35 : 스크류삽입공
42 : 롤러 43 : 중심축
45 : 연결축 46 : 연결축이동로
47 : 록킹돌기 48 : 이동로
49 : 록킹홈 60 : 제2 리니어웨이
70 : 가압블록 77 : 홈
80 : 제1 이송수단 90 : 제2 이송수단
83 : 제1 스크류 93 : 제2 스크류
85, 95 : 조작부 87, 97 : 홈
100 : 시편 전단시험용 지그(실시예 1)
200 : 시편 전단시험용 지그(실시예 2)
300 : 시편 전단시험용 지그(실시예 3)

Claims (11)

  1. 베드;
    상기 베드의 일측면에 이동 가능하게 설치되고 시편의 일측면과 밀착되는 이동블록;
    상기 베드 상에 이동 가능하게 설치되고 상기 시편의 타측면을 가압하며 밀착되는 가압블록; 및
    상기 베드에 설치되고 상기 가압블록을 직선 이동시키는 제1 이송수단;을 포함하고,
    상기 시편은,
    시험 대상이 되는 탄성 부재;
    상기 탄성 부재의 일측에 부착되어 상기 이동블록과 밀착되는 제1 판재; 및
    상기 탄성 부재의 타측에 부착되어 상기 가압블록과 밀착되는 제2 판재;를 포함하며,
    상기 제1 이송수단은,
    상기 베드의 타측면에 나사 결합되되 상기 타측면을 관통하여 상기 가압블록에 회전가능하게 결합되는 제1 스크류;
    상기 제1 스크류의 끝단에 회전 가능하게 결합되어 상기 가압블록에 삽입되는 제1 링베어링; 및
    상기 제1 스크류의 일단에 형성되는 조작부;를 포함하고,
    상기 제1 스크류는,
    상기 조작부의 회전에 의해 회전하며 이동함으로써 상기 가압블록을 직선 이동시키는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 베드의 일측면에 설치되는 제1 리니어웨이를 더 포함하고,
    상기 이동블록은,
    상기 제1 리니어웨이 상에 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 베드 상에 설치되는 제2 리니어웨이를 더 포함하고,
    상기 가압블록은,
    상기 제2 리니어웨이 상에 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
  5. 삭제
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 리니어웨이의 양단 또는 상기 베드의 일측면 양단에 각각 설치되어 상기 이동블록의 이동 범위를 제한하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 베드에 설치되고 상기 이동블록을 직선 이동시키는 제2 이송수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2 이송수단은,
    상기 베드의 일측면 일단에 설치되는 지지플레이트;
    상기 지지플레이트에 나사 결합되되 상기 지지플레이트를 관통하여 상기 이동블록에 회전가능하게 결합되는 제2 스크류; 및
    상기 제2 스크류의 끝단에 회전 가능하게 결합되어 상기 이동블록에 삽입되는 제2 링베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제2 이송수단은,
    상기 베드의 일측면 양단에 각각 설치되는 한 쌍의 지지플레이트;
    상기 이동블록을 관통하여 상기 이동블록에 나사결합되되 회전에 의해 상기 이동블록을 직선 이동시키는 제2 스크류; 및
    상기 제2 스크류의 양단부에 회전 가능하게 결합되어 상기 지지플레이트에 각각 삽입되는 제2 링베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 이동블록은,
    상기 시편과의 밀착면에 형성되는 복수개의 수납홈;
    상기 수납홈과 각각 연통되며 상기 이동블록을 수직 관통하는 복수개의 이동로;
    상기 이동로에 삽입되고 양단에 상기 이동블록의 외부로 돌출되며 절곡 가능한 록킹돌기가 각각 구비된 복수개의 중심축;
    상기 중심축에 회전가능하게 설치되며 상기 수납홈에 각각 수납되는 복수개의 롤러; 및
    상기 이동로의 개방부 양단과 인접하는 상기 이동블록에 각각 구비되어 상기 록킹돌기가 안착되는 한 쌍의 록킹홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 이동블록은,
    상기 중심축 중 어느 하나의 단부와 다른 하나의 단부를 연결하는 연결축; 및
    상기 수납홈과 각각 연통되며 상기 연결축이 이동되는 연결축이동로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    시편 전단시험용 지그.
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