KR102241611B1 - 웨이트홀더 분리형 부싱 및 이를 포함하는 외팔보 회전굽힘 피로시험기 - Google Patents

Abstract

외팔보 회전굽힘 피로 시험을 위한 시편의 일측을 고정하고 상기 시편에 하중을 전달하는 웨이트홀더에 결합된 부싱에 있어서, 상기 부싱은 상기 웨이트홀더와 탈부착 가능하고, 상기 부싱에는 상기 부싱의 상부면과 하부면의 중앙 영역은 서로 연통되어 상기 시편의 일측의 삽입을 위한 시편결합홀이 형성되고, 상기 시편결합홀 내에는 상기 부싱의 내측면과 상기 시편의 밀착도를 높이기 위한 시편결합턱이 형성되고, 상기 부싱의 외주면에는 상기 웨이트홀더와 상기 부싱의 결속을 위해 결합링이 설치되는 서로 이격된 제1 및 제2 홈이 상기 외주면을 따라 형성되고, 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역은 상기 웨이트홀더 내의 베어링 시스템에 접촉하고, 상기 시편결합턱은 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역과 대응된 상기 부싱의 내측면에 형성된 웨이트홀더 분리형 부싱을 제공할 수 있다.

Description

웨이트홀더 분리형 부싱 및 이를 포함하는 외팔보 회전굽힘 피로시험기{Weight holder detachable bushing and Cantilever rotational bending fatigue tester comprising thereof}

본 발명은 웨이트홀더 분리형 부싱 및 이를 포함하는 외팔보 회전굽힘 피로 시험기 가능한 장치에 관한 것이다.

기계나 구조물의 파괴가 대부분 피로파괴라 할 정도로 이에 대한 안정성 확보가 설계 시 매우 중요한 사항 중 하나가 된다. 특히 운동 상태에 있는 기계는 사용기간이 경과하면 재료의 강도가 저하되는데 그 저하 속도는 매우 느린 경우가 많고, 또 파괴 시점을 예측하기가 어려운 때가 대부분이다. 그리고 외형상으로는 큰 변화를 일으키지 않고 진행되는 피로파괴가 대부분이며 어느 순간 돌발적으로 파괴가 일어나 종종 큰 사고가 일어나기도 한다. 이처럼 피로 시험은 재료를 실용 기계부품이나 구조물 등에 적용 시 예상치 못한 파괴를 미연에 방지하고 부품의 수명이나 교체시기를 예측하여 궁극적으로 안전을 도모하고 물적 인적 피해를 방지키 위하여 수행된다. 예시적으로 철교의 경우 50년 사용기간에 약 200만회의 반복하중이 걸린다. 고속회전 기계의 경우 수십 억 회의 반복하중이 사용 수명 기간 내에 걸린다. 피스톤 형 제트엔진의 크랭크축의 경우 200 비행 시간 내에 2000만회의 반복응력이 걸린다. 10년간 계속 사용되는 증기터빈의 축의 경우 약 160억 회가 걸린다. 이렇게 반복응력이 걸리는 모터 축, 볼트, 스프링, 치차, 철로, 터빈부품, 비행기 부품, 자동차 부품 등의 설계 시에는 피로가 필수적으로 고려되어야 한다.

대한민국특허공개공보 제10-2013-0034207호

실시예는 웨이트홀더와 부싱의 탈부착 구조를 적용함으로써 웨이트홀더의 내측과 부싱의 외측의 접촉면에 무두볼트를 삽입할 수 있는 구조를 가진 웨이트홀더 분리형 부싱을 제공하고자 한다.

또한, 실시예는 부싱과 시편의 결합력을 증가시키고 이들 간의 밀착도를 높여 시편의 특정 영역에 하중이 집중되는 것을 방지하고자 한다.

또한, 실시예는 시편과 밀착된 부싱의 내측면에 대응하는 부싱의 외측면이 웨이트홀더의 베어링시스템과 접촉하도록 하여 시편에 하중을 더 정확히 전달할 수 있도록 한 웨이트홀더 분리형 부싱을 제공하고자 한다.

또한, 실시예는 시편의 피로 파괴에 따른 파면의 보존과 파면의 정밀한 촬영이 가능하게 하는 외팔보 회전굽힘 피로시험기를 제공하고자 한다.

또한, 실시예는 각종 환경적 요인을 반영할 수 있는 외팔보 회전굽힘 피로시험기를 제공하고자 한다.

실시예에 따르면, 외팔보 회전굽힘 피로 시험을 위한 시편의 일측을 고정하고 상기 시편에 하중을 전달하는 웨이트홀더에 결합된 부싱에 있어서, 상기 부싱은 상기 웨이트홀더와 탈부착 가능하고, 상기 부싱에는 상기 부싱의 상부면과 하부면의 중앙 영역은 서로 연통되어 상기 시편의 일측의 삽입을 위한 시편결합홀이 형성되고, 상기 시편결합홀 내에는 상기 부싱의 내측면과 상기 시편의 밀착도를 높이기 위한 시편결합턱이 형성되고, 상기 부싱의 외주면에는 상기 웨이트홀더와 상기 부싱의 결속을 위해 결합링이 설치되는 서로 이격된 제1 및 제2 홈이 상기 외주면을 따라 형성되고, 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역은 상기 웨이트홀더 내의 베어링 시스템에 접촉하고, 상기 시편결합턱은 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역과 대응된 상기 부싱의 내측면에 형성된 웨이트홀더 분리형 부싱을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역에는 상기 시편을 고정하기 위한 무두볼트가 삽입될 수 있는 상기 외주면을 따라 서로 이격된 복수의 무두볼트결합홀이 형성된 웨이트홀더 분리형 부싱을 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 메인프레임; 외팔보 회전굽힘 피로 시험을 위한 시편의 일측이 연결되어 상기 시편의 길이 방향을 축으로 상기 시편을 회전시키고 상기 메인프레임에 설치된 시편지지프레임; 상기 시편의 타측이 결합하는 부싱; 및 상기 부싱과 체결되고 하중체가 연결되어 상기 시편에 상기 하중체에 의한 하중을 전달하기 위한 웨이트홀더;를 포함하고, 상기 부싱에는 상기 부싱의 상부면 및 하부면의 중앙 영역이 서로 연통된 시편결합홀이 형성되고, 상기 부싱에는 상기 시편결합홀 내에 시편결합턱이 형성되고, 상기 시편은 상기 시편결합턱에 의해 상기 시편의 타측의 외주면이 상기 부싱의 내측에 밀착하여 고정되고, 상기 시편결합턱에 대응하는 상기 부싱의 외주면은 상기 웨이트홀더 내의 베어링시스템에 접촉하고, 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 웨이트홀더와 상기 부싱은 서로 탈부착 가능한 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 부싱의 외주면에는 서로 이격되고 상기 부싱의 외주면을 따라 서로 평행하게 형성된 제1 및 제2 홈이 형성되고, 상기 부싱의 외주면 중에서 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역은 상기 웨이트홀더의 내측에 위치하는 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 제1 및 제2 홈 각각에 설치된 상기 부싱과 상기 웨이트홀더를 결속하는 결합링;을 더 포함한 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역에는 상기 부싱의 외주면의 일 영역과 상기 시편결합홀을 연통하는 복수의 무두볼트결합홀이 형성되고, 상기 무두볼트결합홀에 무두볼트가 결합하여 상기 시편을 고정하는 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역에는 상기 외주면을 따라 서로 동일한 거리로 이격된 4개의 무두볼트결합홀이 형성된 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 웨이트홀더의 하측면에 설치된 가이드바; 및 상기 메인프레임에 설치되어 상기 웨이트홀더의 이동을 가이드하는 가이드부;를 더 포함하고, 상기 가이드부는, 상기 메인프레임에 설치되고 외측면에 제1 가이드홈이 형성된 제1 가이드부 및 상기 제1 가이드부에 체결되고 내측면에 제2 가이드홈이 형성되어 상기 가이드부의 이동을 가이드하기 위한 상기 제1 및 제2 가이드홈의 결합에 따른 가이드홀을 형성하는 제2 가이드부를 포함하고, 상기 제2 가이드홈은 소정의 경사면을 가지고, 상기 시편이 피로 파괴 후 상기 가이드바가 소정의 거리로 하방으로 이동할 때 상기 가이드바가 상기 경사면을 따라 소정의 각도로 기울어져 상기 하방으로 이동하도록 하는 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 시편지지프레임에 설치되어 상기 축을 중심으로 회전가능한 회전축; 상기 회전축에 설치되어 상기 시편의 일측을 고정하는 회전축홀더; 및 상기 시편을 둘러싼 밀폐 공간을 제공하고, 상기 밀폐 공간 상의 온도 및 습도를 조절하는 외부환경제공장치;를 더 포함하는 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 외부환경제공장치는, 상기 시편을 둘러싸며 위치하고 상기 회전축홀더와 상기 웨이트홀더 사이의 공간이 밀폐 공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징 내의 온도 및 습도를 조절하는 환경제공장치 및 상기 하우징 내부의 온도 및 습도를 센싱하는 센서부를 포함하는 외팔보 회전굽힘 피로 시험기를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 웨이트홀더 분리형 부싱의 중앙 영역이 웨이트홀더의 내측에 위치하여 하중을 더 정확하게 시편에 전달할 수 있는 이점이 있다.

또한, 부싱의 시편결합턱을 이용하여 부싱의 내측과 시편의 밀착도를 높여 웨이트홀더의 하중을 시편에 골고루 전달할 수 있다.

또한, 무두볼트를 이용하여 부싱과 시편의 결합도를 높이고, 무두볼트가 위치한 영역이 웨이트홀더 내측에 위치하도록 함으로써 시편의 밀착도와 시편에 가해지는 압력을 집중시킴으로써 시편의 특정 영역에만 하중이 쏠리는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 실시예는 시편이 피로파괴될 때, 회전 마찰에 따른 시편의 파면이 손상되는 것을 방지함으로써 시편의 파면을 보존할 수 있다.

또한, 실시예는 시편의 피로 시험 시 각종 환경적 요인을 다양하게 가함으로써 다양한 측면에서의 피로 시험이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외팔보 회전굽힘 피로시험기에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부싱의 사시도이고, 도 3은 도 2의 부싱을 A-B 점선을 기준으로 절단한 부싱의 단면도이다.
도 4는 부싱과 제1 및 제2 결합링을 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 부싱과 시편의 결합 상태에 대한 이들의 단면도를 도시한 것이다.
도 5c 및 도 5d는 부싱, 시편 그리고 웨이트홀더의 결합 상태에 대한 이들의 단면도를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7은 웨이트홀더의 사시도이다.
도 8은 제1 및 제2 가이드부가 분해된 상태에서의 피로시험기의 일부에 대한 사시도이다.
도 9는 도 8의 C-D 점선을 기준으로 전달한 단면도로써, 경사면과 가이드바의 이동에 따라 기울어지는 관계를 나타낸 상태도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외팔보 회전굽힘 피로시험기에 대한 개략도이다.
도 11은 하우징와 웨이트홀더의 개략적인 단면도이다.
도 12는 시편의 파괴에 따라 웨이트홀더가 아래로 이동한 상태에서의 하우징와 웨이트홀더의 개략적인 단면도이다.
도 13은 웨이트홀더와 하우징을 정면에서 바라봤을 때의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외팔보 회전굽힘 피로시험기에 대한 개략도이다.
도 15는 하우징와 웨이트홀더의 개략적인 단면도이다.
도 16은 시편의 파괴에 따라 웨이트홀더가 아래로 이동한 상태에서의 하우징와 웨이트홀더의 개략적인 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외팔보 회전굽힘 피로시험기에 대한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 외팔보 회전굽힘 피로시험기(10)는 테스트베드(100), 테스트베드 상단에 설치된 메인프레임(200), 메인프레임 상단에 설치되어 시편(20)의 위치를 고정하고 시편(20)의 일측을 고정하는 제1 및 제2 시편지지프레임(300: 310, 320), 시편(20)의 타측을 고정하는 부싱(400; bushing), 부싱에 체결되어 시편(20)의 타측에 하중을 제공하는 웨이트홀더(500; weight holder) 및 웨이트홀더(500)를 가이드하는 가이드장치(600)를 포함할 수 있다.

메인프레임(200) 상의 제1 및 제2 시편지지프레임(310, 320) 각각에는 시편(20)의 일단이 결합될 수 있다.

보다 상세하게는, 제1 및 제2 시편지지프레임(310, 320) 각각은 시편(20)의 길이 방향과 평행한 회전축(300a)과 회전축(300a)의 말단에 설치된 회전축홀더(300b)를 포함한다. 그리고, 시편(20)의 일단은 회전축홀더(300b)에 결합되어 고정된다.

제1 및 제2 시편지지프레임(310, 320) 각각은 제어 가능한 회전속도로 회전함으로써 이들에 결합된 시편(20)을 시편(20)의 길이 방향의 축(Axis)을 중심으로 회전시킨다.

부싱(400)은 시편(20)에 타단을 고정하고 웨이트홀더(500)에 체결된다.

부싱(400)과 웨이트홀더(500)는 상호 탈부착이 가능한 형태로 구성된다. 부싱(400)과 웨이트홀더(500)가 서로 체결된 후, 시편(20)이 회전할 때 이에 대응하여 부싱(400)은 웨이트홀더(500) 상에서 회전할 수 있다. 부싱(400)의 회전을 위해 웨이트홀더(500) 상에는 베어링시스템이 갖추어질 수 있다.

웨이트홀더(500)에는 하중체(30)가 연결될 수 있다. 하중체(30)는 아래 방향으로 부싱(400)의 타단에 하중을 제공한다. 즉, 시편(20)의 길이방향의 축(Axis) 방향과 수직으로 반복된 하중이 부싱(400)의 타단에 제공된다. 그리고, 부싱(400)의 회전에 의해 부싱(400)의 표면에 골고루 반복된 하중이 작용하게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부싱의 사시도이고, 도 3은 도 2의 부싱을 A-B 점선을 기준으로 절단한 부싱의 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 부싱(400)과 시편(20)의 반복된 탈부착에 따른 부싱(400)과 시편(20)의 결합력이 느슨해지는 것을 방지하기 위하여 부싱(400)은 진공열치리된 금형강으로 제작될 수 있다. 그리고, 부싱(400)은 실린더(cylinder) 형상을 가질 수 있다. 부싱(400)의 두 개의 평면으로 정의되는 상부면(401)과 하부면(402) 각각의 중심 영역은 서로 연통된다. 따라서, 부싱(400)에는 시편결합홀(403)이 형성된다.

또한, 시편결합홀(403) 내부에는 소정의 높이의 시편결합턱(404)이 형성된다.

부싱(400)의 측면(407)에는 제1 및 제2 홈(408, 409)이 형성된다. 제1 및 제2 홈(408, 409)은 부싱(400)의 외주면 즉, 측면(407)을 따라 소정의 깊이를 가지는 홈으로써 서로 평행하다. 그리고, 제1 및 제2 홈(408, 409)은 소정의 거리로 이격된다.

또한, 부싱(400)의 측면(407)의 영역 중 제1 및 제2 홈(408, 409) 사이의 영역에는 무두볼트결합홀(430)이 복수개로 형성될 수 있다. 상세하게는 서로 동일한 거리로 이격된 4개의 무두볼트결합홀(430)이 형성될 수 있다.

무두볼토결합홀(430)에 의해 부싱(400)의 외주면인 측면(407)의 임의의 영역에서부터 시편결합홀(403)까지 서로 연통된다.

무두볼트결합홀(430) 상에는 무두볼트(440)가 체결될 수 있다.

상세하게는, 부싱(400)의 상부면 및 하부면(401, 402) 각각의 지름은 제1 길이가 될 수 있다. 그리고, 부싱(400)의 상부면(401)에서부터 하부면(402)까지의 수직거리는, 즉 부싱(400)의 높이는 제2 길이가 될 수 있다. 시편결합홀(403)의 지름은 제3 길이가 될 수 있고, 시편결합턱(404)이 형성된 공간 상의 시편결합홀(403)의 지름은 제3 길이보다 짧은 제4 길이가 될 수 있다. 시편결합턱(404)은 상부면(401)으로부터 수직하게 하부면(402) 방향으로 제5 길이 이격된 지점에서부터 하부면(402)으로부터 수직하게 상부면(401) 방향으로 제5 길이 이격된 지점까지 형성됨으로써 상부면(401)에서 하부면(402) 방향으로의 시편결합턱(404)은 폭은 제6 길이가 될 수 있다. 그리고, 제1 홈(408)은 상부면(401)으로부터 수직하게 하부면(402) 방향으로 제5 길이만큼 이격될 수 있고, 제2 홈(409)은 하부면(402)으로부터 수직하게 상부면(401) 방향으로 제5 길이만큼 이격될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 홈(408, 409) 각각의 밑면은 시편결합턱(404)에 마주하게 된다. 그리고, 제1 및 제2 홈(408, 409) 각각의 홈의 깊이는 제7 길이, 홈의 너비는 제8 길이가 될 수 있다.

보다 상세하게는, 부싱(400)의 상부면 및 하부면(401, 402) 각각의 지름은 20mm가 될 수 있다. 그리고, 부싱(400)의 상부면(401)에서부터 하부면(402)까지의 수직거리는, 즉 부싱(400)의 높이는 16.88mm가 될 수 있다. 시편결합홀(403)의 지름은 11mm가 될 수 있고, 시편결합턱(404)이 형성된 공간 상의 시편결합홀(403)의 지름은 9.96mm가 될 수 있다. 시편결합턱(404)은 상부면(401)으로부터 수직하게 하부면(402) 방향으로 3.72mm 이격된 지점에서부터 하부면(402)으로부터 수직하게 상부면(401) 방향으로 3.72mm 이격된 지점까지 형성됨으로써, 상부면(401)에서 하부면(402) 방향으로의 시편결합턱(404)은 폭은 9.44mm가 될 수 있다. 그리고, 제1 홈(408)은 상부면(401)으로부터 수직하게 하부면(402) 방향으로 3.72mm 길이만큼 이격될 수 있고, 제2 홈(409)은 하부면(402)으로부터 수직하게 상부면(401) 방향으로 3.72m 길이만큼 이격될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 홈(408, 409) 각각의 홈의 깊이는 1.24mm, 홈의 너비는 1.26mm가 될 수 있다.

도 4는 부싱과 제1 및 제2 결합링을 도시한 것이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 및 제2 결합링(410, 420)은 부싱(400)과 웨이트홀더(500) 사이의 체결 상태가 유지되도록 한다.

부싱(400)의 제1 홈(408)에는 제1 결합링(410)이 체결되고, 부싱(400)의 제2 홈(409)에는 제2 결합링(420)이 체결된다. 먼저, 부싱(400)에 시편(20)이 결합된 후, 부싱(400)에 제1 결합링(410)이 체결되고, 부싱(400)이 웨이트홀더(500)에 체결된 후 제2 결합링(420)을 부싱(400)에 체결함으로써 부싱(400)과 웨이트홀더(500)가 상호 체결된 상태가 유지된다.

따라서, 제1 및 제2 홈(408, 409)의 사이의 영역은 웨이트홀더(500) 내측에 위치하고, 그 외의 영역은 웨이트홀더(500) 외부로 노출된다. 그리고, 제1 및 제2 결합링(410, 420) 각각은 웨이트홀더(500)의 측면과 접촉상태가 된다.

도 5a 및 도 5b는 부싱과 시편의 결합 상태에 대한 이들의 단면도를 도시한 것이고, 도 5c 및 도 5d는 부싱, 시편 그리고 웨이트홀더의 결합 상태에 대한 이들의 단면도를 도시한 것이다.

도 1, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d를 참조하면, 시편(20)의 일단은 제1 및 제2 시편지지프레임(310, 320) 중 어느 하나에 연결될 수 있다.

시편(20)의 타단은 부싱(400)에 결합될 수 있다.

시편(20)의 타단은 부싱(400)의 시편결합홀(403)에 삽입되고 삽입된 영역의 일부가 시편결합턱(404)에 의해 고정된다.

시편결합턱(404)는 시편(20)의 타단의 외주면과 부싱(400)의 사이의 밀착도를 높여 하중을 시편(20)의 타단에 골고루 전달하고 시편(20)의 타단의 고정력을 높인다.

또한, 무두볼트결합홀(430)에 무두볼트(440)를 삽입하면서 무두볼트(440)의 끝단은 시편결합턱(404)을 통해 부싱(400)의 타단에 접촉하면서 압력을 제공한다.

모드볼트결합홀(430)와 무두볼트(440)는 암수나사결합을 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 복수의 모드볼트결합홀(430)은 서로 마주하는 제1 및 제2 무두볼트결합홀과 서로 마주하는 제3 및 제4 무두볼트결합홀로 구성되고 이들은 서로 동일한 거리로 이격되어 위치한다. 제1 내지 제4 무두볼트결합홀을 통해 4개의 무두볼트(440)가 부싱(400)의 타단의 접촉(a)하여 압력을 제공하기 때문에 부싱(400)은 좌우상하 총 4곳에서 균형된 위치와 균형된 압력으로 고정된다. 따라서, 웨이트홀더(500)에 하중체가 결합될 때 하중체가 결합된 지점에 대응하는 부싱(400)의 국부 영역에 하중이 집중되는 현상을 방지한다.

또한, 부싱(400)의 외주면 중 복수의 모드볼트결합홀(430)이 형성되어 있는 제1 및 제2 홈(408, 409) 사이의 영역은 웨이트홀더(500)의 내측에 위치한다. 따라서, 제1 및 제2 홈(408, 409) 사이의 영역은 웨이트홀더(500) 내의 베어링시스템(509)과 접촉하여 회전하게 된다. 따라서, 시편(20), 부싱(400) 그리고 웨이트홀더(500) 사이에는 고정력이 제1 및 제2 홈(408, 409) 사이의 영역으로 집중됨에 따라 시편(20)의 타단, 부싱(400) 그리고 웨이트홀더(500) 사이의 진동 떨림 현상이 최소화된다.

한편, 베어링시스템(509)은 베어링(509c), 베어링 스냅링(509a)으로 구성될 수 있다.

또한, 웨이트홀더(500)에 하중체(30)가 연결되면 하중체(30)는 웨이트홀더(500) 전체로 하중을 전달하게 되고 웨이트홀더(500)과 연결된 부싱(400)의 제1 및 제2 홈(408, 409) 사이의 영역으로 그 하중은 전달되며 집중된다. 따라서, 하중체(30)에 의한 하중이 시편(20)에 더 정확하게 전달될 수 있다.

도 6 및 도 7은 웨이트홀더의 사시도이다. 그리고, 도 8은 제1 및 제2 가이드부가 분해된 상태에서의 피로시험기의 일부에 대한 사시도이고, 도 9는 도 8의 C-D 점선을 기준으로 전달한 단면도로써, 경사면과 가이드바의 이동에 따라 기울어지는 관계를 나타낸 상태도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 일부 실시예에 따른 웨이트홀더(500)의 하부면의 양측 각각에 설치되는 제1 및 제2 가이드바(501, 502)가 설치될 수 있다. 제1 및 제2 가이드바(501, 502) 각각의 일단은 웨이트홀더(500)의 하부면의 양측 각각에 삽입되어 고정 설치된다.

제1 및 제2 가이드바(501, 502) 각각의 타단은 가이드장치(600)에 마련된 가이드홀(601)에 삽입된다. 가이드장치(600)는 테스트베드(100)에 설치된 제1 가이드부(610)와 제1 가이드부(610)에 체결되어 제1 및 제2 가이드바(501, 502) 각각의 타단의 가이드홀(601)을 형성하는 제2 가이드부(620)를 포함할 수 있다. 상세하게, 제1 가이드부(610)의 외측면(610c)에는 제1-1 가이드홈(610a)과 제1-2 가이드홈(610b)이 형성되고, 제2 가이드부(620)의 내측면(620c)에는 제2-1 가이드홈(620a)과 제2-2 가이드홈(620b)가 형성된다. 제1 및 제2 가이드부(610, 620)가 서로 체결되면 제1-1 가이드홈(610a)과 제2-1 가이드홈(620a)은 제1 가이드홀(631)을 형성하고, 제1-2 가이드홈(610b)과 제2-2 가이드홈(620b)은 제2 가이드홀(632)을 형성한다. 그리고, 제1 및 제2 가이드홀(631, 632) 각각은 제1 및 제2 가이드바(501, 502)의 직경보다 더 큰 직경을 가진다. 그리고, 제2-1 가이드홈(620a)과 제2-2 가이드홈(620b) 각각의 하측면은 아래 방향으로 갈수록 제1 가이드부(610)에 가까워지는 경사면(640)을 가진다.

소정의 시간이 흐른후 시편(20)은 순간적으로 휘어지고 그 후 파괴될 수 있다. 이 때, 웨이트홀더(500)는 하중 및 중력에 의해 추락하게 되고, 웨이트홀더(500)의 일측에 부착된 이동방지부(590)가 가이드장치(600)에 의해 걸리면서 웨이트홀더(500)의 추락은 멈추게 된다.

또한, 시편(20) 파괴 후 웨이트홀더(500)는 하중 및 중력에 의해 추락되고 제1 및 제2 가이드바(501, 502)는 제1 및 제2 가이드홀(631, 632)을 따라 아래로 이동한다. 그리고, 제1 및 제2 가이드바(501, 502)의 끝단은 경사면(640)을 따라 소정의 각도로 기울어지면서 이동방지부(590)가 가이드장치(600)에 의해 걸릴때까지 아래로 이동하게 된다. 그리고, 경사면(540)에 의하여 제1 및 제2 가이드바(501, 502)의 상단은 테스트베드(100)와 멀어지는 방향으로 제1 및 제2 가이드바(501, 502)의 하단은 테스트베드(100)와 가까워지는 방향으로 제1 및 제2 가이드바(501, 502)가 기울어지게 된다. 따라서, 시편(20)이 파괴 직전 시편(20)에 가해지는 하중에 의해 시편(20)의 파괴될 부위가 휘어지게 되면서 웨이트홀더(500)는 수직하게 아래로 수 mm 이동하고 시편(20)이 파괴되면 경사면(640)에 의해 제1 및 제2 가이드바(501, 502)가 경사를 형성하며 아래로 이동하게 된다 따라서, 파괴되어 분리된 시편 두 조각이 순간적으로 서로 이격된다. 이는, 시편(20)이 두 조각으로 파괴될 때 순간적으로 접촉을 유지하는 두 조각 각각의 파단면이 회전을 동반한 마찰에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 파단면의 정밀 촬영에 따른 파단면 분석에 있어서 회전 마찰에 의한 영향을 제거한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외팔보 회전굽힘 피로시험기에 대한 개략도이다. 그리고, 도 11은 하우징와 웨이트홀더의 개략적인 단면도이고, 도 12는 시편의 파괴에 따라 웨이트홀더가 아래로 이동한 상태에서의 하우징와 웨이트홀더의 개략적인 단면도이다. 그리고, 도 13은 웨이트홀더와 하우징을 정면에서 바라봤을 때의 개략도이다.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 외팔보 회전굽힘 피로시험기(10)는 외부환경제공장치(700)를 더 포함할 수 있다.

외부환경제공장치(700)는 시편(20)을 둘러싼 공간을 밀폐하여 시편(20)의 피로 시험과정에 밀폐 공간 상에 온도 및 습도 등을 조절할 수 있다.

외부환경제공장치(700)는 하우징(710), 센서부(720), 환경제공장치(730)로 구성될 수 있다. 환경제공장치(730)는 외부 장치로부터의 동력원을 기초로 하여 하우징(710) 내부의 온도 및 습도를 조절할 수 있다.

하우징(710)의 일측은 웨이트홀더(500)에 체결되고 타측은 시편지지프레임(300)의 회전축홀더(300b)에 체결된다. 하우징(710)은 시편을 둘러싸며 위치하고 웨이트홀더(500)와 회전축홀더(300b) 사이의 공간을 밀폐한다. 그리고, 하우징(710)의 타측에는 베어링시스템(711)이 구비되어 회전축홀더(300b)가 하우징(710)의 타측 내측면에서 회전할 수 있도록 한다. 또한, 하우징(710)의 일측은 웨이트홀더(500)가 아래로 이동할 수 있는 제1 가이드레일(810)이 구비되고, 그에 대응하여 시편지지프레임(300)과 마주하는 웨이트홀더(500)의 측면에는 제2 가이드레일(820)이 구비된다. 따라서, 시편(20)이 피로 파괴에 의해 웨이트홀더(500)가 아래로 이동할 때 웨이트홀더(500)의 제2 가이드레일(820)은 제1 가이드레일(810)을 따라 아래로 이동할 수 있다. 환경제공장치(730)는 하우징(710) 내부의 온도, 습도 등 환경적 요인을 조절할 수 있다. 따라서, 시편(20)의 피로파괴 시험 때 다양한 환경적인 요인을 반영할 수 있다. 그리고, 센서(720)는 하우징(710) 내부의 온도, 습도 등을 검출하여 검출 정보를 외부 장치로 전송하거나 외팔보 회전굽힘 피로시험기(10)에 마련된 표시장치를 통해 검출 정보가 표시되도록 한다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외팔보 회전굽힘 피로시험기에 대한 개략도이다. 그리고, 도 15는 하우징와 웨이트홀더의 개략적인 단면도이고, 도 16은 시편의 파괴에 따라 웨이트홀더가 아래로 이동한 상태에서의 하우징와 웨이트홀더의 개략적인 단면도이다.

도 14 내지 도 16을 참조하면, 다른 측면에서, 외부환경제공장치(700)에는 웨이트홀더(500)의 상부면에 체결되고 제3 가이드레일(830)이 구비된 촬영장치(800)가 설치될 수 있다. 그리고, 그리고, 제3 가이드레일(830)의 하측에는 입력버튼(831)이 마련될 수 있다. 하우징(710)에는 하우징(710)의 하부면이 개폐될 수 있는 개폐장치(740)가 구비될 수 있다.

시편(20)의 파괴에 의해 웨이트홀더(500)의 제2 가이드레일(820)이 제1 가이드레일(810)을 따라 아래로 이동하면서 웨이트홀더(500)는 아래로 이동하게 되고 그와 동시에 촬영장치(800)의 제3 가이드레일(830)은 제1 가이드레일(810)을 따라 아래로 이동하게 되어 결과적으로 촬영장치(800)는 웨이트홀더(500)와 함께 아래로 이동하게 된다. 따라서, 촬영장치(800)는 하우징(710)의 내부를 촬영할 수 있는 위치로 이동하게 된다. 그리고, 제3 가이드레일(830)이 아래로 이동할 때 입력버튼(831)은 제1 가이드레일(810)에 접촉함으로써 입력버튼(831)에 압력이 가해지게 된다. 입력버튼(831)에 압력이 가해짐에 따라 개폐장치(740)가 동작하여 하우징(710)의 하부면이 개방된다. 입력버튼(831)은 제3 가이드레일(830)의 하측에 위치하게 되므로 촬영장치(800)가 하우징(710) 내부를 촬영할 수 있는 상태가 되기 전에 먼저 하우징(710)의 하부면이 개방될 수 있다.

하우징(710)의 하부면의 개방에 따라 하우징(710) 내부의 환경은 외부의 환경과 급속하게 동일한 상태로 변화한다. 따라서, 하우징(710)의 내부가 온도나 습도 등에 따라서 파단면의 정밀 촬영이 용이하지 않은 상태가 해소된다. 그리고, 하우징(710)의 하부면의 개방 후 소정의 시간 경과 후 촬영장치(800)는 회전축홀더(300b)에 남아 있는 시편의 파단면을 촬영하여 외부 장치로 전송한다.

설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

피로시험기(10), 시편(20), 하중체(30)
테스트베드(100), 메인프레임(200)
제1 및 제2 시편지지프레임(300: 310, 320), 회전축(300a), 회전축홀더(300b)
부싱(400), 상부면(401), 하부면(402), 시편결합홀(403), 시편결합턱(404)
측면(407), 제1 및 제2 홈(408, 409)
제1 및 제2 결합링(410, 420), 무두볼트결합홀(430), 무두볼트(440)
웨이트홀더(500), 제1 및 제2 가이드바(501, 502)
베어링시스템(509), 베어링(509c), 베어링 스냅링(509a), 이동방지부(590)
가이드장치(600), 가이드홀(601), 제1 가이드부(610)
제1-1 가이드홈(610a), 제1-2 가이드홈(610b), 외측면(610c)
제2 가이드부(620), 제2-1 가이드홈(620a), 제2-2 가이드홈(620b), 내측면(620c)
제1 가이드홀(631), 제2 가이드홀(632), 경사면(640)
외부환경제공장치(700), 하우징(710), 베어링시스템(711), 센서부(720)
환경제공장치(730), 개폐장치(740), 촬영장치(800)
제1 가이드레일(810), 제2 가이드레일(820), 제3 가이드레일(830)
입력버튼(831)

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 테스트베드 상단에 설치된 메인프레임;
   외팔보 회전굽힘 피로 시험을 위한 시편의 일측이 연결되어 상기 시편의 길이 방향을 축으로 상기 시편을 회전시키고 상기 메인프레임에 설치된 시편지지프레임;
   상기 시편의 타측이 결합하는 부싱; 및
   상기 부싱과 체결되고 하중체가 연결되어 상기 시편에 상기 하중체에 의한 하중을 전달하기 위한 웨이트홀더;를 포함하고,
   상기 부싱에는 상기 부싱의 상부면 및 하부면의 중앙 영역이 서로 연통된 시편결합홀이 형성되고,
   상기 부싱에는 상기 시편결합홀 내에 시편결합턱이 형성되고,
   상기 시편은 상기 시편결합턱에 의해 상기 시편의 타측의 외주면이 상기 부싱의 내측에 밀착하여 고정되고,
   상기 시편결합턱에 대응하는 상기 부싱의 외주면은 상기 웨이트홀더 내의 베어링시스템에 접촉하고,
   상기 웨이트홀더의 하측면에 설치된 가이드바; 및
   상기 메인프레임에 설치되어 상기 웨이트홀더의 이동을 가이드하는 가이드부;를 더 포함하고,
   상기 가이드부는,
   상기 메인프레임에 설치되고 외측면에 제1 가이드홈이 형성된 제1 가이드부 및
   상기 제1 가이드부에 체결되고 내측면에 제2 가이드홈이 형성되어 상기 가이드부의 이동을 가이드하기 위한 상기 제1 및 제2 가이드홈의 결합에 따른 가이드홀을 형성하는 제2 가이드부를 포함하고,
   상기 제2 가이드홈은 하방으로 갈수록 상기 제1 가이드부에 가까워지는 소정의 경사면을 가지고,
   상기 시편이 피로 파괴 후 상기 웨이트홀더는 하중 및 중력에 의해 추락하면서 상기 가이드바가 소정의 거리로 상기 경사면을 따라 하방으로 이동할 때 상기 가이드바가 소정의 각도로 기울어지면서 피로 파괴된 시편 두 조각의 파단면이 회전을 동반한 마찰에 의해 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 시편 두 조각을 서로 이격시키는
   외팔보 회전굽힘 피로 시험기.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 웨이트홀더와 상기 부싱은 서로 탈부착 가능한
   외팔보 회전굽힘 피로 시험기.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 부싱의 외주면에는 서로 이격되고 상기 부싱의 외주면을 따라 서로 평행하게 형성된 제1 및 제2 홈이 형성되고,
   상기 부싱의 외주면 중에서 상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역은 상기 웨이트홀더의 내측에 위치하는
   외팔보 회전굽힘 피로 시험기.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 홈 각각에 설치된 상기 부싱과 상기 웨이트홀더를 결속하는 결합링;을 더 포함한
   외팔보 회전굽힘 피로 시험기.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역에는 상기 부싱의 외주면의 일 영역과 상기 시편결합홀을 연통하는 복수의 무두볼트결합홀이 형성되고,
   상기 무두볼트결합홀에 무두볼트가 결합하여 상기 시편을 고정하는
   외팔보 회전굽힘 피로 시험기.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 홈 사이의 영역에는 상기 외주면을 따라 서로 동일한 거리로 이격된 4개의 무두볼트결합홀이 형성된
   외팔보 회전굽힘 피로 시험기.
9. 삭제
10. 제3 항에 있어서,
    상기 시편지지프레임에 설치되어 상기 축을 중심으로 회전가능한 회전축;
    상기 회전축에 설치되어 상기 시편의 일측을 고정하는 회전축홀더; 및
    상기 시편을 둘러싼 밀폐 공간을 제공하고, 상기 밀폐 공간 상의 온도 및 습도를 조절하는 외부환경제공장치;를 더 포함하는
    외팔보 회전굽힘 피로 시험기.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 외부환경제공장치는,
    상기 시편을 둘러싸며 위치하고 상기 회전축홀더와 상기 웨이트홀더 사이의 공간이 밀폐 공간을 제공하는 하우징,
    상기 하우징 내의 온도 및 습도를 조절하는 환경제공장치
    상기 하우징 내부의 온도 및 습도를 센싱하는 센서부 및
    상기 웨이트홀더가 아래로 이동할 수 있도록 상기 하우징의 일측에 설치된 제1 가이드레일을 포함하고,
    상기 시편지지프레임과 마주하는 상기 웨이트홀더의 측면에 구비된 제2 가이드레일;을 더 포함하고,
    상기 시편의 피로 파괴시 상기 제2 가이드레일은 상기 제1 가이드레일을 따라 아래로 이동하고,
    상기 외부환경제공장치는,
    상기 웨이트홀더의 상부면에 체결되어 상기 웨이트홀더가 아래로 이동시 상기 제1 가이드레일을 따라 아래로 이동하는 제3 가이드레일 및 상기 제3 가이드레일에 설치되어 상기 하우징의 내부를 촬영하는 촬영장치를 더 포함하고,
    상기 촬영장치가 아래로 이동시 상기 하우징의 하부면이 개방되고,
    상기 하우징의 하부면이 개방된 후 소정의 시간 경과후 상기 촬영장치는 피로 파괴된 시편의 파단면을 촬영하는
    외팔보 회전굽힘 피로 시험기.

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