KR102171668B1 - 시편 셋팅장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시편 셋팅장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 시편 셋팅장치는 상호 일정거리 이격되어 마주보도록 시험기의 상측 및 하측에 설치되어 상기 이격된 공간을 시편 고정공간으로 하며, 내부에 구비된 시편 고정용 조우의 이동에 의해 시편의 양단부를 고정하되, 바닥면에 설치되는 하부척;과, 시험기의 구동부에 연결되어 상기 구동부의 상승 및 하강 동작에 의해 이동하는 상부척;과, 시편의 양단부가 상기 조우에 접촉되도록 상기 조우에 대응되는 위치에 관통홀을 구비하여 상기 시편 고정공간에 배치되며, 상기 상부척 및 상기 하부척에 각각 장착되는 장치몸체; 및 상기 장치몸체에 설치되며, 시편의 중심축이 시험기의 하중축과 일치하도록 시편을 고정 또는 이동하는 셋팅부;를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

시편 셋팅장치 및 방법{Apparatus and method for aligning with a test specimen}

본 발명은 시편 셋팅 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피로시험용 시편을 시험기에 셋팅하는 장치 및 상기 셋팅 장치를 이용하여 시편을 시험기에 셋팅하는 방법에 관한 것이다.

.

피로란, 반복되는 응력이나 반복되는 변형을 받아 구조물 또는 강재와 같은 재료의 일부에서 점진적인 영구변형이 생기는 현상을 말한다. 그리고, 이러한 피로가 오랜 기간 반복되면 구조물에는 균열이 생기거나 완전한 파괴에 이를 수도 있다.

게다가, 반복되는 응력이 오랜 기간 동일 구조물 또는 재료에 가해질 경우, 가해지는 응력의 크기가 구조물 또는 재료의 강도보다 현저히 작은 크기라고 해도 파괴에 이를 수 있는데, 이러한 현상을 일컬어 피로파괴라 한다.

따라서, 구조물의 피로파괴 현상을 사전에 예측함으로써 추후 발생할 수 있는 안전사고에 대비할 수 있도록, 피로시험을 실시할 수 있다.

즉, 일정 구조물을 구성하는 특정한 강재를 선택하고 응력의 종류 내지는 크기를 다르게 하여 상기 강재에 반복적으로 가하되, 상기 강재가 파괴되기까지의 응력의 반복횟수를 체크한다.

그리고, 가해진 응력과 반복횟수를 이용하여 S-N선도(혹은, 응력-변형률 곡선)를 작도할 수 있다. S-N선도란, 일정 재료가 일정한 응력의 범위 내에서 반복하중을 받을 때 파단되는 응력의 반복횟수를 나타내는 선도로서, 이를 통하여 재료의 피로수명(fatigue life), 피로강도(fatigue strength), 피로한도(fatigue limit) 등을 파악할 수 있다.

이와 같은 S-N선도를 작도하기 위해서는 피로시험이 선행되어야 하는데, 피로시험에는 축방향 피로시험, 회전굽힘 피로시험, 비틀림 굽힘시험 등의 여러 종류가 있으나, 재료의 축방향으로 인장 또는 압축응력을 가하는 축방향 피로시험이 가장 일반적이다.

축방향 피로시험은 표준규격(예를 들면, ISO 또는 ASTM)에 따라 진행하면 되는데, S-N선도를 작도하고자 하는 재료로 시편을 제작하고, 이를 피로시험기에 장착하는 것으로 시험이 시작될 수 있다.

피로시험기는 유압식 피로시험기, 전기 유압 서보식 시험기, 전자력식 피로시험기, 초음파 피로시험기, 에어식 피로시험기 등 다양한 종류가 존재한다.

특히, 도 1에 도시된 것은 유압식 피로시험기(1)로서, 기계별로 사양의 차이는 존재하겠지만, 크게 시편에 인장 또는 압축응력을 가하도록 상승 또는 하강하게 구비되는 실린더로드(2)와, 상기 실린더로드와 시편이 장착되는 상부척(4)을 연결하는 연결부(3)와, 연결부를 통해 실린더로드(2)와 연결되어 상기 실린더로드에 의해 상승 또는 하강하는 상부척(4) 및 상기 상부척 내부에 시편을 고정하도록 구비되는 상부조우(6)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상승 또는 하강하는 상부척(4)에 대응하는 위치에 배치되되, 바닥면에 고정되어 시편의 타단부를 고정하는 하부척(5)과, 상기 하부척 내부에 구비되는 하부조우(7)가 더 포함된다.

이와 같은 피로시험기를 이용한 피로시험에 있어, 시험결과의 정확도를 높이기 위해 시험기와 시편의 중심선을 일치시켜서 시편을 시험기에 장착시키는 작업은 매우 중요하다.

만약, 시험기와 시편의 중심선 조절이 잘못된 상태로 피로시험기에 장착되면 시편에는 비대칭적인 하중이 가해지게 되고, 이러한 경우, 시편 단면에는 응력이 불균일하게 분포하게 되어 실제 피로파괴는 피로시험결과와 다르게 발생할 수 있기 때문이다.

그러나, 도 2와 같이, 실제 피로시험에 사용되는 시편(10)은 용접을 통해 가공되는 경우가 많다. 그러면 용접에 의한 변형부(A)가 발생하게 되고, 도 2에 도시된 것처럼 측면에서 보았을 때 미세하게나마 비틀리거나 휘게 된다.

그러면, 피로시험기(1)의 상,하부척(4,5) 내부에 존재하는 상,하부조우(6,7)가 각각 시편의 상단부 및 하단부를 고정함에 있어 시편은 또다시 틀어지게 된다.

즉, 용접에 의한 변형으로 일정 영역이 휘어진 시편(10)을 고정하기 위해 도 2상에서 좌측 상부조우(6a)와 우측 상부조우(6b)가 시편(10)을 향해 가까워지고, 좌측 하부조우(7a)와 우측 하부조우(7b) 역시 시편(10)을 향해 가까워지게 된다.

이런 경우, 휘어진 시편(10)의 어느 일측이 먼저 조우에 닿게 되고, 도 3에 도시된 것과 같이, 상,하부조우(6,7)에 의해 완전히 고정된 시편(10)은 결국 정면에서 보았을 때 비틀어진 상태로 시험기에 고정되게 된다.

그러면, 시편의 중심과 피로시험기의 중심이 불일치하게 되고, 이에 따라, 시편(10)의 중심을 기준으로 대칭적인 하중이 가해지기 어려우며, 결국 피로시험 결과의 정확도 또한 떨어지게 된다는 문제가 발생한다.

뿐만 아니라, 상기와 같은 점에서 시편의 중심과 피로시험기의 하중축을 일치시키는 작업은 매우 중요함에도 불구하고, 작업자가 피로시험기의 하중축을 육안으로 쉽게 확인하기는 어려우며, 시편을 피로시험기에 셋팅하는 과정에서 시편의 중심과 피로시험기의 하중축을 일치시키는 것은 더욱 어렵다는 문제가 있다.

더하여, 용접에 의한 열변형으로 인해 이미 휘어진 시편은 피로시험기의 조우에 물리는 과정에서 피로시험기의 하중축에 대하여 비틀어지기 때문에, 시편의 중심과 피로시험기의 하중축을 일치시키는 것은 당업자에게 매우 어려운 과제로 남아있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0039087호(2008.05.07)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 피로시험을 수행함에 있어, 시험기에 시편을 셋팅하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 시편 셋팅장치 및 방법에 있어, 시험기의 하중축을 작업자가 용이하게 확인할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 시험기의 하중축을 용이하게 확인할 수 있는 작업자로 하여금, 시편의 중심을 시험기의 하중축과 용이하게 일치시킬 수 있도록 하고, 이로써, 시편의 중심이 시험기의 하중축과 일치한 상태로 시험기에 장착될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

더하여, 상기와 같은 시편 셋팅장치를 사용하는 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 상기 시편 셋팅장치를 사용하여 시편을 시험기에 셋팅하는 방법을 제공함으로써, 피로시험 결과의 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일실시예는 다음과 같은 시편 셋팅장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 시편 셋팅장치는, 상호 일정거리 이격되어 마주보도록 시험기의 상측 및 하측에 설치되어 상기 이격된 공간을 시편 고정공간으로 하며, 내부에 구비된 시편 고정용 조우의 이동에 의해 시편의 양단부를 고정하되, 바닥면에 설치되는 하부척;과, 시험기의 구동부에 연결되어 상기 구동부의 상승 및 하강 동작에 의해 이동하는 상부척;과, 시편의 양단부가 상기 조우에 접촉되도록 상기 조우에 대응되는 위치에 관통홀을 구비하여 상기 시편 고정공간에 배치되며, 상기 상부척 및 상기 하부척에 각각 장착되는 장치몸체; 및 상기 장치몸체에 설치되며, 시편의 중심축이 시험기의 하중축과 일치하도록 시편을 고정 또는 이동하는 셋팅부;를 포함하고, 상기 셋팅부는, 상기 시험기의 상부 및 하부의 하중축을 이어 표기하는 선광원;과, 상기 상부척에 장착되는 장치몸체의 상면에 설치되어 상기 시편 고정공간을 향해 하방으로 연장되며, 시편을 사이에 두고 시편의 폭 방향으로 상호 일정거리 이격되게 배치되는 복수의 상부브라켓부재;와, 상기 하부척에 장착되는 장치몸체의 상면에 설치되어 상기 시편 고정공간을 향해 상방으로 연장되며, 시편을 사이에 두고 시편의 폭 방향으로 상호 일정거리 이격되게 배치되는 복수의 하부브라켓부재; 및 상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재를 각각 관통하여 시편에 접촉하도록 연장되되, 상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재 상에서 이동하게 구비되어 시편을 이동하고, 시편의 중심축이 상기 하중축과 일치할 시에는 시편을 고정하는 복수의 액츄에이터;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 셋팅부는, 상기 상부척에 장착되는 장치몸체 및 상기 하부척에 장착되는 장치몸체 중 적어도 하나의 상면에 설치되며, 상기 액츄에이터의 이동거리를 측정하도록 구비되는 거리 측정부;를 더 포함할 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재를 상기 장치몸체상에서 시편의 두께방향으로 고정하고 지지하도록, 상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재 중 적어도 하나에 접촉되며 상기 장치몸체에 고정되는 복수의 고정부재;를 더 포함할 수 있다.

그리고 바람직하게, 상기 선광원은, 레이저수평계로 구비될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 액츄에이터는 단부가 시편의 측면에 접하는 고정볼트 및 상기 고정볼트에 결합되는 너트로 구비될 수 있다.

한편 바람직하게, 상기 거리 측정부는, 상기 장치몸체상에서 상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재의 외측면에서부터 상기 장치몸체의 외주에 이르도록 배치되는 눈금자로 제공될 수 있다.

한편, 다른 측면으로서 본 발명은 상기 시편셋팅장치로 상기 시험기에 상기 시편을 셋팅하는 방법으로, 일정 규격으로 상기 시편을 준비하고, 상기 시편 표면에 상기 시편의 중심을 표기하는 준비단계;와, 상기 시험기의 상기 하중축을 표기하는 표기단계 및 상기 시편의 양단부를 상기 시험기의 척에 고정하는 장착단계를 포함하는 설정단계;와, 상기 준비단계에서 표기한 상기 시편의 중심을 상기 표기단계에서 표기한 상기 시험기의 상기 하중축과 일치시키도록 상기 시편을 이동하는 조절단계;로 구성되는 시편 셋팅방법을 제공한다.

삭제

삭제

본 발명에 의한 시편 셋팅장치 및 방법에 의하면, 피로시험 수행 시, 피로시험기의 하중축을 작업자가 육안으로 용이하게 확인할 수 있고, 이로써, 시편의 중심축과 피로시험기의 하중축을 일치시키는 작업이 수월하게 진행될 수 있다.

또한, 시편의 중심축이 피로시험기의 하중축과 일치하도록 할 수 있고, 시편이 조우에 물리는 과정에서 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 원하지 않는 하중이 시편에 가해지는 것을 방지할 수 있어, 피로시험 결과의 정확도를 향상시킬 수 있다.

아울러, 피로시험 결과의 정확도가 향상됨으로써, 피로파괴를 정확하게 예측하여, 향후 구조물의 파단 및 파괴에 적극적으로 대처할 수 있게 된다.

그러므로, 다양한 산업현장에서 발생할 수 있는 안전사고를 방지함에 따라, 인적 및 물적 손실을 최소화할 수 있는 효과를 창출할 수 있다.

도 1은 통상의 피로시험기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 통상의 피로시험기의 조우에 의해 시편이 고정되는 것을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 통상의 피로시험기의 조우에 의해 시편이 고정되는 것을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 4a는 본 발명에 의한 시편 셋팅장치의 개념을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 4b는 본 발명에 의한 시편 셋팅장치의 개념을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 시편 셋팅장치의 작동상태도이다.
도 6은 도 5의 'D'영역의 확대도이다.
도 7은 본 발명에 의한 시편 셋팅장치의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 의한 시편 셋팅장치의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명에 의한 시편 셋팅장치를 피로시험기에 장착한 상태를 도시한 정면도이다.

본 발명의 실시예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하도록 한다.

다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.

이하에서는, 첨부된 도 1 내지 도 9를 참고로 하여, 본 발명에 의한 시편 셋팅장치 및 방법에 관하여 설명하도록 한다.

도 4a를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 시편 셋팅장치의 개념에 대해 설명하면, 피로시험기(1)의 상부척(4) 및 하부척(5)에는 각각 피로시험기의 하중축을 나타내도록 돌기 형태로 약간 돌출되어 있는 중심영역(C)이 있다.

그러나 이는, 작업자가 피로시험기(1)에 시편(10)을 셋팅하면서 육안으로 확인하기 어렵고, 시편의 상단부 및 하단부가 각각 상부조우 및 하부조우에 물리는 과정에서 시편의 중심과 시험기의 하중축이 일치하고 있는지 여부를 중간중간 확인해야 했다.

따라서, 본 발명에 의한 시편 셋팅장치의 바람직한 일 실시예에서는, 피로시험기(1)에 제공된 중심영역(C)을 작업자가 육안으로 확인하기 용이하도록 상부(상부척, 4)에 제공된 중심영역(C)과 하부(하부척, 5)에 제공된 중심영역(C)을 동시에 잇고, 이를 작업자가 확인하기 용이한 수단으로 디스플레이하되, 시편(10)의 길이방향을 따라 연속적으로 피로시험기(1)의 하중축이 표시되도록 할 수 있다.

그리고, 이와 같은 방법으로 표시된 피로시험기(1)의 하중축을 기준으로, 시편(10)을 양 측면에서 이동시킴으로써 시편의 중심과 피로시험기의 하중축을 일치시키는 개념인 것이다.

상기와 같은 개념을 바탕으로 시편(10)의 중심과 피로시험기(1)의 하중축이 일치되면, 그 상태를 계속해서 유지하도록 시편(10)의 양 측면을 고정할 수 있는 시편 셋팅장치를 제공하는 것이 본 발명의 일 목적인 것이다.

따라서, 피로시험기(1)의 중심영역을 시편(10)의 길이방향으로 연속적으로 디스플레이 하기 위해, 작업자의 눈에 띄기 쉬운 선광원을 사용하여 피로시험기(1)의 상부 및 하부의 하중축을 잇도록 한다.

그러면, 피로시험기(1)의 상부척(4) 및 하부척(5) 사이의 공간에 고정되는 시편(10)에는 선광원에서 발생된 빛으로 인해 길이방향을 따라 피로시험기(1)의 하중축이 그어질 것이다.

도 4b 및 도 5를 참조하여 이와 같은 개념을 설명하면, 하부척(5)은 복수의 결합부(8)를 구비하는데, 상기 결합부는 일정 결합수단이 체결될 수 있도록 제공된다. 그리고, 상기 하부척(5)의 상면에 장착되는 장치몸체는 제1하부조우(7a) 및 제2하부조우(7b)에 대응하는 위치가 관통되게 구비되어, 시편(10)이 상기 제1,2하부조우에 고정될 수 있도록 하는 하부결합판(30b)을 포함할 수 있다.

마찬가지로, 상기 하부척(5)에 대응하도록 피로시험기(1) 상에서 상기 하부척의 상측으로 배치되는 상부척(4)에도 상부결합판(30a)이 제공되는데, 이 또한 상기 하부척(5)에 결합되는 하부결합판(30b)과 동일한 원리로써 제1상부조우(6a) 및 제2상부조우(6b)에 대응하는 위치가 관통되게 구비되어 시편의 상단부가 조우에 접촉되며 고정될 수 있도록 제공된다.

또한, 상부척(4)에도 일정 결합수단이 체결될 수 있는 복수의 결합부(8)가 구비되며, 장치몸체로써 제공되는 상기 상,하부결합판(30a,b)에는 상기 결합부(8)에 대응하도록 복수의 결합홈(8a)이 구비되어, 일정 결합수단의 체결로써 상,하부척에 각각 장착될 수 있다.

다만, 상기 결합수단으로 볼트를 채택하는 경우에는 상기 결합부(8) 및 결합홈(8a)의 내측에는 상기 볼트의 나사산에 대응하는 나사탭이 가공되어야 할 것이 자명하나, 상기 결합수단은 볼트, 핀, 클램프 등의 다양한 수단이 적용될 수 있으며 이는 작업환경 및 작업자에 의해 결정될 사항이며 본 발명에 의해 한정되지 않음을 밝혀둔다.

한편, 상기 하부결합판(30b)의 상면에는 시편(10)을 이동하고 고정하기 위한 구성요소들을 설치하여 시편(10)을 좌우이동할 수 있도록 하며, 시편(10)을 이동한 거리를 알 수 있게 하는 측정부가 함께 구비되는데, 이는 상부결합판(30a)의 경우에도 동일하게 적용된다.

상기와 같은 상,하부결합판(30a,b)을 구비하는 시편 셋팅장치(70)의 기본적인 개념에 이어, 이하에서는, 상기 시편 셋팅장치(70)의 구체적인 구성을 설명한다.

본 발명에 의한 시편 셋팅장치(70)는 기본적으로 척을 구비하는 피로시험기에 장착되어 사용될 수 있다. 그리고, 상기 척은 상,하부척으로 구분되되, 상부척은 피로시험기의 크로스헤드에 연결되어 상승 또는 하강하며 시편에 인장 또는 압축하중을 가하도록 제공된다. 또한, 상부척에 대응되는 위치에는 하방으로 하부척이 제공되는데, 상부척의 상승 또는 하강에 의해 시편에 인장 또는 압축하중이 가해질 수 있도록 하부척은 바닥면에 고정되는 형태가 바람직할 것이다.

그리고 상부척(4)과 하부척(5)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상호 일정거리 이격되어 마주보도록 피로시험기의 상측 및 하측에 설치된다. 이때, 상기 이격된 공간은 시편 고정공간이 되고, 시편 고정공간은 상부척(4)의 상승 또는 하강에 의해 공간의 크기가 변화할 수 있다.

또한, 상기 시편 고정공간에는 시편(10)이 고정될 수 있는바, 상기 시편의 상단부 및 하단부는 각각 상부척(4)의 내부에 구비된 상부조우와 하부척(5)의 내부에 구비된 하부조우에 접촉되며 고정된다.

상기 조우는 시편의 정면 및 후면방향에서 시편(10)을 향해 멀어지거나 가까워질 수 있도록 이동하게 구비되며, 시편(10)의 규격에 따라 이동거리는 달라지게 되고, 시편(10)의 정면 및 후면에 접촉됨으로써 상기 시편을 고정하게 됨은 통상의 피로시험기에 의해 널리 알려진 사항이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 조우에 의해 시편(10)의 양단부가 고정되어야 하기 때문에, 상부척(4)과 하부척(5)에 각각 장착되는 장치몸체는 상기 조우와 시편(10)의 양단부가 접촉될 수 있도록 상기 조우에 대응하는 위치에는 일정 크기의 관통홀을 구비한다.

상기 장치몸체는 다양한 재질 및 형태로 구비될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면 상부척(4)의 하단부, 즉, 상기 시편 고정공간을 향하는 방향으로 배치되어 상기 상부척에 결합되는 상부결합판(30a)과, 하부척(5)의 상단부, 즉, 상기 시편 고정공간을 향하는 방향으로 배치되어 상기 하부척에 결합되는 하부결합판(30b)으로 제공될 수 있다.

그리고, 앞서 설명한 것처럼, 상부결합판(30a) 및 하부결합판(30b)은 각각 상부조우 및 하부조우에 대응하는 위치에는 관통홀을 구비하여 시편(10)이 조우에 접촉되어 고정되기에 지장이 없도록 구비된다.

또한, 상기 상,하부결합판은 복수개의 결합홈(8a)을 구비하되, 도 8에 도시된 것처럼, 상기 결합홈은 각각 상,하부척에 구비되는 복수개의 결합부(8)에 대응하는 위치에 제공되며, 볼트(B)와 같은 일정 체결수단의 삽입으로써 상,하부척에 각각 장착될 수 있다. 이때, 상기 결합홈(8a)의 내측에도 볼트(B)의 나사산에 대응하는 나사홈이 가공될 수 있다.

여기서, 도 5를 참조하면, 상기 상,하부결합판(30a,b)은 피로시험기에서 탈착하는 것 이외에, 운반 및 보관이 용이하도록 일측에 설치되는 운반용 고리(31)를 복수개 포함할 수 있음을 알 수 있다.

더하여, 본 발명에 의한 시편 셋팅장치는 상기 구성에 이어 시편(10)의 중심축이 피로시험기의 하중축과 일치하도록, 즉, 시편(10)의 양단부가 조우에 접촉되며 고정되는 과정에서 좌우로 틀어지지 않도록 하기 위하여 셋팅부를 포함한다.

상기 셋팅부는 도 5 및 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 장치몸체에 설치되며, 피로시험기의 하중축을 표기하는 선광원을 구비하고, 시편(10)의 중심축이 상기 선광원으로써 표기한 피로시험기의 하중축과 일치하도록 시편(10)을 고정하거나 이동할 수 있다.

즉, 시편(10)을 조우에 물리는 과정에 있어, 시편(10)의 중심축과 피로시험기의 하중축을 일치시키며 시편(10)의 얼라인먼트(alignment)를 최적화하는 동안에는 시편(10)의 좌측면 및 우측면에 접촉되어 상기 시편을 좌,우 방향으로 이동할 수 있다.

그리고, 시편(10) 얼라인먼트(alignment) 최적화 작업이 끝난 뒤에는, 시편(10)이 정렬된 그 위치에 고정되도록 함으로써 더 이상 틀어지지 않도록 시편(10)을 잡아주는 역할을 하는 것이다.

도 5 내지 도 9를 참조하여, 셋팅부에 관하여 구체적으로 설명하면, 상기 셋팅부는 크게, 복수개의 브라켓부재와, 액츄에이터로 구성된다.

상기 복수개의 브라켓부재는 각각 상부브라켓부재와 하부브라켓부재로 구성되는데, 먼저, 도 7에 도시된 것과 같이, 상부척(4)에 장치몸체의 일부로써 장착되는 상부결합판(30a)의 상면에 설치되는 복수의 상부브라켓부재(50a,b)에 관하여 설명하도록 한다.

상부브라켓부재(50a,b)는 상기 시편 고정공간을 향해 하방으로 연장되며, 시편(10)을 사이에 두도록, 상기 시편의 일측에 설치되는 상부브라켓부재(50a)와, 상기 시편의 타측에 설치되는 상부브라켓부재(50b)로 구성될 수 있다.

즉, 복수의 상부브라켓부재(50a,b)는 상기 상부결합판(30a) 상에서 시편(10)의 폭 방향으로 일정거리 이격되게 배치된다. 이때, 상부결합판(30a)의 관통홀의 둘레측으로 배치되어 상기 관통홀과 간섭을 일으키기 않도록 설치되는 것이 시편(10)을 조우에 고정함에 있어 용이할 것임은 자명한 사항이다.

또한, 상기 상부브라켓부재의 하측에 배치되도록 하부결합판(30b)의 상면에 설치되어 시편 고정공간을 향해 상방으로 연장되는 복수의 하부브라켓부재(60a,b)는 상부브라켓부재와 같은 원리로 설치되되, 하부척(5)에 설치되는 차이가 있다.

즉, 상기 하부브라켓부재는 하부척(5)의 상면에 장착되는 하부결합판(30b)의 상면에 설치되며, 시편 고정공간을 향해 상방으로 연장되는데, 시편 고정공간을 향해 하방으로 연장된 상부브라켓부재(50a,b)의 대응하는 위치에 배치되는 것이 바람직할 것이다. 그리고, 시편(10)을 사이에 두고 시편의 폭 방향으로 일정거리 이격되게 배치될 수 있다.

이어, 상기 상부브라켓부재 및 하부브라켓부재를 각각 관통하여, 시편(10)의 측면에 접촉하도록 연장되는 액츄에이터에 관해 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에서는 상기 액츄에이터를 복수개의 볼트로써 구성하였는데, 상기 복수개의 볼트는 각각 시편(10)의 측면에서 좌,우방향으로 이동하게 구성되어 시편(10)을 이동 또는 고정하도록 제공된다.

상기 액츄에이터는 상,하부브라켓부재 상에서 이동하게 구비되어, 시편(10)을 좌,우방향으로 이동할 뿐만 아니라, 시편(10)의 중심축이 피로시험기의 하중축과 일치된 경우에는 그 상태로 시편(10)을 고정하도록 제공되어 시편(10)의 틀어짐을 방지하는 구성이다.

따라서, 본 발명에서 상기 액츄에이터의 일예로써 복수개의 볼트를 채택하였지만, 이 또한 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며, 작업환경 및 작업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

상기 복수개의 볼트는 각각 상,하부브라켓부재를 관통하도록 제공되며, 이에 따라, 상,하부브라켓부재에는 상기 볼트의 나사산에 대응하는 나사홈이 내측에 가공된 관통홀이 구비되어야 한다.

도 6을 참조하여 하부척(5)의 경우로 이를 구체적으로 설명하되, 상부척(4)의 경우에는 이에 대응하는 상부결합판(30a) 및 상부브라켓부재(50a,b)에 해당하는 것이므로, 상부척(4)의 경우에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 하부척의 상면에는 하부브라켓부재(60a,b)가 설치되며, 상기 하부브라켓부재를 관통하는 액츄에이터는 고정볼트(42)로 제공된다. 이에 따라, 볼트(42)가 관통하는 하부브라켓부재에는 볼트 관통위치에 상기 볼트의 나사산에 대응하는 나사홈이 가공된 관통홀이 구비되어야 한다. 아울러, 상기 고정볼트(42)를 고정하고, 고정볼트가 관통홀로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 너트를 추가 결합할 수 있다.

이때, 하부브라켓부재(60a,b)의 외측으로는 상기 하부브라켓부재에 접촉되게 구비되는 보조브라켓(61a,b)이 각각 설치되는데, 이는, 도 7에 도시된 것처럼, 하부브라켓부재(60a,b)는 시편(10)의 길이방향으로 연장되어 또 다른 볼트(41)가 체결되므로, 상부브라켓부재(50a,b)보다 많은 힘을 지탱하여야 하기 때문에, 이를 위해 하부브라켓부재(60a,b)에만 설치되는 구성이다. 이와 관련한 구체적인 결합관계는 도 8을 참조할 수 있다.

그리고, 상기 하부브라켓부재를 하부결합판(30b) 상에서 시편(10)의 두께방향으로 고정하고 지지하도록 상기 하부결합판(30b)에 설치되는 복수의 고정부재(62a,b)가 더 제공될 수 있다.

상기 고정부재는 시편(10)을 기준으로 상기 시편의 정면 및 후면 방향으로 배치되어 상기 하부결합판(30b)에 고정되는 구성요소이다. 다만, 고정부재의 경우, 하부결합판(30b) 뿐만 아니라, 상부결합판(30a)에도 이와 동일한 원리로 설치될 수도 있으며 이는 작업환경 및 작업자에 의해 선택 가능한 사항이다.

복수개의 고정부재(62a,b) 역시 상기 보조브라켓(61a,b)과 마찬가지로 시편(10)의 정면 및 후변방향으로 작용하는 하중에 대해 본 장치를 지지하기 위한 구성이며, 하부브라켓부재(60a,b)와 접촉하게 배치되어 상기 하부결합판(30b)에 고정됨으로써, 상기 하부브라켓부재가 하부결합판(30b) 상에서 시편(10)의 정면 및 후면방향으로 밀려나는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 도 7에 도시된 것과 같이, 하부브라켓부재(60a,b)는 각각 시편(10)의 중앙부까지 연장되게 구비될 수 있다. 이어, 연장된 면에 관통홀을 추가하여, 상기 관통홀에 고정볼트(41)를 각각 삽입하여 넣으면 시편(10)의 중앙부를 함께 고정하고 이동할 수도 있다.

시편(10)의 상단부 및 하단부에 더하여 중앙부를 함께 제어할 수 있도록 액츄에이터를 추가함으로써, 시편의 보다 세밀하고 정확한 이동 및 고정이 가능할 수 있기 때문이다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 상기 설명한 사항을 정리하면, 상부브라켓부재(50a,b)를 관통하고 시편(10)의 측면에 일단부가 접촉하도록, 상기 상부브라켓부재 상에서 이동가능하게 제공되는 상부 고정볼트(40)와, 하부브라켓부재(60a,b)를 관통하고, 시편(10)의 측면에 일단부가 접촉하도록 상기 하부브라켓부재 상에서 이동가능하게 제공되는 중앙 고정볼트(41) 및 하부 고정볼트(42)가 본 발명에 의한 액츄에이터로서 구비되는 것이다.

이로써, 작업자는 상부, 중앙, 하부 고정볼트(40,41,42)를 회전하면, 상기 고정볼트들은 상,하부브라켓부재 상에서 좌,우방향으로 이동하도록 할 수 있다. 그리고, 시편(10)의 측면에 접촉하는 상기 고정볼트들의 단부로써, 시편(10)을 밀도록 하여 상기 시편을 좌,우방향으로 이동할 수 있는 것이다.

이어, 원하는 위치에 시편(10)이 이동되어, 그 위치에 시편(10)을 고정해두고자 할 때에는, 상기 고정볼트들의 회전을 멈추고 너트를 끼워넣으면, 각각의 고정볼트들의 단부는 시편(10)의 측면에 접촉된 상태를 유지하게 되고, 그 상태에서 움직이지 못하기 때문에 시편(10)의 측면에서 상기 시편을 지지함과 동시에 시편의 좌,우방향 이동을 제한할 것이다.

한편, 상기 셋팅부는 상부척(4) 및 하부척(5)의 상면에 각각 설치되거나, 혹은 상기 상부척 및 하부척 중 적어도 하나의 상면에 설치될 수 있는 거리 측정부를 더 구비할 수 있다.

상기 거리 측정부는, 상기 액츄에이터의 이동거리를 측정하도록 구비되는 구성요소로서, 본 발명의 바람직한 일실시예에서 상기 거리 측정부는 상기 상,하부결합판상에 설치되는 눈금자(32)로 제공될 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 것처럼, 상기 눈금자(32)는 하부결합판(30b)의 상면에 설치되며, 상기 하부브라켓부재의 외측면에서부터 상기 하부결합판(30b)의 외주에 이르도록 배치될 수 있다. 만약, 눈금자(32)가 상부결합판(30a)의 상면에 설치될 경우에는 상기 하부브라켓부재가 상부브라켓부재(50a,b)에 해당되는 것은 자명한 사항이다.

이와 같이 눈금자(32)를 설치한 것은, 고정볼트들의 이동거리를 측정하기 위함인데, 상기 눈금자를 기준으로 각각의 고정볼트를 동일한 거리만큼 이동하게 되면, 작업자는 시편(10)의 중심축을 피로시험기의 하중축에 일치시키는 작업을 보다 수월하게 진행할 수 있게 된다.

예를 들어, 시편(10)의 중심을 기준으로 우측에 배치된 고정볼트들을 회전하여 시편(10)의 중심방향으로 1cm씩 회전하면, 시편(10)은 중심을 기준으로 좌측으로 1cm 이동하게 되는데, 이와 같은 원리를 이용하여 작업자는 시편(10)의 얼라인먼트를 보다 수월하게 수행할 수 있는 것이다.

다만, 본 발명에서는 상기 거리 측정부의 일예로써 눈금자(32)를 적용하였으나, 이 또한, 작업환경 및 작업자에 의해 얼마든지 변경 가능한 사항이며, 거리 측정부에 의해 측정되는 액츄에이터의 이동거리는 측정단위에 의해 구애받지 않는다.

그 이유는, 액츄에이터의 이동거리는 상대적인 것이며, 절대적으로 얼만큼의 거리를 이동했느냐를 측정하고자 하는 것이 아니기 때문이다. 즉, 시편(10)의 중심을 기준으로 우측에 배치된 고정볼트를 1mm이동했든, 1cm이동했든 각각의 고정볼트를 동일한 거리만큼 이동한 것이 중요한 것이지, 절대적으로 얼만큼의 거리를 이동했느냐를 측정하기 위함이 아니기 때문이다.

한편, 앞서 설명한 것처럼 셋팅부는 피로시험기의 하중축을 표기하는 선광원을 구비한다. 상기 선광원은 도 9에 도시된 것처럼, 피로시험기의 하중축이자 중심축을 작업자가 알기 쉽게 디스플레이하는 역할을 수행한다.

따라서, 본 발명의 바람직한 일실시예에서는 상기 선광원은 레이저수평계(20)로 제공되며, 상기 레이저수평계(20)로 도 9와 같이, 피로시험기(1)의 하중축을 시편(10)의 길이방향으로 연속적으로 디스플레이하도록 할 수 있다.

그리하여, 작업자에게 피로시험기(1)의 하중축을 용이하게 파악할 수 있도록 하며, 레이저수평계(20)가 표기하는 피로시험기의 하중축을 시편(10)의 중심축과 일치시키기 위하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 시편 셋팅장치(70)를 도 9와 같은 상태로 피로시험기(1)에 장착하여 사용할 수 있다.

즉, 피로시험기(1)에 시편 셋팅장치(70)를 장착하고, 시편(10)을 조우에 고정시킨 후, 앞서 설명한 고정볼트들(40,41,42)을 좌우로 이동하면서, 시편(10)을 좌우방향으로 이동시킬 수 있으며, 이와 같은 작업의 반복을 통해 레이저수평계(20)가 디스플레이하는 피로시험기의 하중축과 시편(10)의 중심축을 일치시킬 수 있다.

또한, 상기와 같은 작업의 반복으로 시편(10)이 정위치에 이동되면, 고정볼트들(40,41,42)에 너트를 결합해, 해당위치에서 상기 고정볼트들이 움직이지 못하도록 구속하면, 시편(10)의 양 측면 또한 상기 고정볼트들에 의해 구속되면서, 피로시험기의 조우가 시편의 양단부를 더욱 조이는 과정에서도 틀어지지 않을 수 있다.

따라서, 본 시편 셋팅장치(70)가 시편(10)의 양 측면에서 시편(10)을 지탱하며 고정하고 있으므로, 도 3과 같이 정면상에서 시편(10)이 틀어지지 않을 수 있는 것이다.

다만, 레이져수평계(20)로 피로시험기의 하중축을 디스플레이하지 않고, 단순히 시편(10)의 양 측면을 고정함으로써 상기 시편이 틀어지는 것을 방지하고자 하는 목적만으로도 본 시편 셋팅장치(70)이 사용이 가능함을 밝혀둔다.

이와 같은 방법으로 시편 셋팅장치(70)를 피로시험기(1)에 장착하여 사용하면, 시편의 얼라인먼트를 최적화할 수 있고, 시편(10)의 중심축과 피로시험기의 하중축을 일치시킴으로 인해 필요치않은 하중이 시편(10)에 전달되거나, 필요 이상 혹은 필요 이하의 하중이 시편(10)에 가해짐으로 인한 피로시험결과의 오차를 줄일 수 있음은 물론이다.

한편, 다른 측면으로서의 본 발명은, 피로시험기(1)에 시편(10)을 셋팅하는 방법을 제공한다.

즉, 일정 재료 및 일정 규격으로 피로시험용 시편을 가공하고, 상기 가공된 시편의 표면에 시편의 중심을 표기하는 준비단계와, 선광원(본 발명에서는 레이저수평계)을 이용하여 피로시험기(1)의 하중축을 시편(10)의 길이방향으로 연속적으로 표기하는 표기단계 및 시편(10)의 양단부를 피로시험기의 상,하부척에 각각 고정하는 장착단계 중 어느 하나를 먼저 수행하는 설정단계와, 상기 준비단계에서 표기한 시편(10)의 중심을 상기 표기단계에서 표기한 피로시험기(1)의 하중축과 일치시키도록 상기 시편 셋팅장치(70)를 이용하여 시편(10)을 이동하는 조절단계를 포함하는 시편 셋팅방법을 제공한다.

이때, 상기 설정단계에 있어서, 피로시험기의 하중축을 먼저 표기할 수도 있고, 시편의 양단부를 피로시험기의 척에 먼저 고정할 수도 있는데, 이와 같은 표기단계 및 장착단계는 상호 수행순서에 영향을 미치지 않는다.

아울러, 피로시험기(1)의 하중축을 표기하지 않고 단순 시편(10)의 틀어짐만을 방지하고자 할 경우에는 피로시험기의 하중축을 표기하는 표기단계는 생략될 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 의한 시편 셋팅장치(70)의 구성요소들은 앞서 언급한 바와 같이, 일정 구성요소 단독으로 사용될 수도 있고, 혹은 구성요소의 일부만 사용될 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 측면으로서 제공되는 상기 시편 셋팅장치(70)를 이용한 시편 셋팅방법은 앞서 설명한 것처럼, 특정 단계들은 상호 실행순서에 영향을 미치지 않을 수 있다.

아울러, 이들 구성요소들의 채택 내지 결합은 작업환경 및 사용자에 의해 적절하게 변경 적용될 수 있는 사항임을 밝혀둔다.

1 : 피로시험기 2 : 실린더로드
3 : 연결부 4 : 상부척
5 : 하부척 6 : 상부조우
6a : 제1상부조우 6b : 제2상부조우
7 : 하부조우 7a : 제1하부조우
7b : 제2하부조우 8 : 결합부
8a : 결합홈 10 : 시편
20 : 레이저수평계 30a : 상부결합판
30b : 하부결합판 31 : 연결고리
32 : 눈금자 40 : 상부 고정볼트
41 : 중앙 고정볼트 42 : 하부 고정볼트
50a,b : 상부브라켓부재 60a,b : 하부브라켓부재
61a,b : 보조브라켓 62a,b : 고정부재
A : 용접부 B : 볼트

Claims (9)

1. 상호 일정거리 이격되어 마주보도록 시험기의 상측 및 하측에 설치되어 상기 이격된 공간을 시편 고정공간으로 하며, 내부에 구비된 시편 고정용 조우의 이동에 의해 시편의 양단부를 고정하되,
   바닥면에 설치되는 하부척;
   시험기의 구동부에 연결되어 상기 구동부의 상승 및 하강 동작에 의해 이동하는 상부척;
   시편의 양단부가 상기 조우에 접촉되도록 상기 조우에 대응되는 위치에 관통홀을 구비하여 상기 시편 고정공간에 배치되며, 상기 상부척 및 상기 하부척에 각각 장착되는 장치몸체; 및
   상기 장치몸체에 설치되며, 시편의 중심축이 시험기의 하중축과 일치하도록 시편을 고정 또는 이동하는 셋팅부;를 포함하고,
   상기 셋팅부는,
   상기 시험기의 상부 및 하부의 하중축을 이어 표기하는 선광원;
   상기 상부척에 장착되는 장치몸체의 상면에 설치되어 상기 시편 고정공간을 향해 하방으로 연장되며, 시편을 사이에 두고 시편의 폭 방향으로 상호 일정거리 이격되게 배치되는 복수의 상부브라켓부재;
   상기 하부척에 장착되는 장치몸체의 상면에 설치되어 상기 시편 고정공간을 향해 상방으로 연장되며, 시편을 사이에 두고 시편의 폭 방향으로 상호 일정거리 이격되게 배치되는 복수의 하부브라켓부재; 및
   상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재를 각각 관통하여 시편에 접촉하도록 연장되되,
   상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재 상에서 이동하게 구비되어 시편을 이동하고, 시편의 중심축이 상기 하중축과 일치할 시에는 시편을 고정하는 복수의 액츄에이터;를 포함하는 시편 셋팅장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 셋팅부는,
   상기 상부척에 장착되는 장치몸체 및 상기 하부척에 장착되는 장치몸체 중 적어도 하나의 상면에 설치되며, 상기 액츄에이터의 이동거리를 측정하도록 구비되는 거리 측정부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 셋팅장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재를 상기 장치몸체상에서 시편의 두께방향으로 고정하고 지지하도록, 상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재 중 적어도 하나에 접촉되며 상기 장치몸체에 고정되는 복수의 고정부재;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 셋팅장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 선광원은,
   레이저수평계인 것을 특징으로 하는 시편 셋팅장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 액츄에이터는 단부가 시편의 측면에 접하는 고정볼트 및 상기 고정볼트에 결합되는 너트로 구비되는 것을 특징으로 하는 시편 셋팅장치.
   
8. 제4항에 있어서, 상기 거리 측정부는,
   상기 장치몸체상에서 상기 상부브라켓부재 및 상기 하부브라켓부재의 외측면에서부터 상기 장치몸체의 외주에 이르도록 배치되는 눈금자인 것을 특징으로 하는 시편 셋팅장치.
   
9. 제1항의 상기 시편셋팅장치로 상기 시험기에 상기 시편을 셋팅하는 방법으로,
   일정 규격으로 상기 시편을 준비하고, 상기 시편 표면에 상기 시편의 중심을 표기하는 준비단계;
   상기 시험기의 상기 하중축을 표기하는 표기단계 및 상기 시편의 양단부를 상기 시험기의 척에 고정하는 장착단계를 포함하는 설정단계;
   상기 준비단계에서 표기한 상기 시편의 중심을 상기 표기단계에서 표기한 상기 시험기의 상기 하중축과 일치시키도록 상기 시편을 이동하는 조절단계;
   로 구성되는 시편 셋팅방법.
   

Images