KR102385479B1 - 강도 시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강도 시험장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 특수한 형태를 갖는 시료의 결합강도 또는 접합강도를 측정하기 위한 강도 시험장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시형태에 따른 강도 시험장치는, 베이스; 상기 베이스에 일정 거리 이격하여 결합되는 상부프레임; 및 상기 베이스 및 상부프레임 사이를 이동가능하게 장착되는 하부 척을 포함하고, 상기 상부프레임은, 상기 상부프레임을 관통하고, 시료가 통과하도록 구성되는 개구부 및 상기 개구부를 덮도록 상기 상부프레임의 상면에 장착되고, 상기 시료가 고정되는 삽입공을 포함하는 지지판을 포함하고, 상기 하부 척은 상기 상부프레임을 통과한 시료를 고정하기 위한 파지부를 포함한다.

Description

강도 시험장치{STRENGTH TESTING DEVICE}
본 발명은 강도 시험장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 특수한 형태를 갖는 시료의 결합강도 또는 접합강도를 측정하기 위한 강도 시험장치에 관한 것이다.
철근 등의 강재는 건물, 도로, 항만시설 등 다양한 시설물에 사용된다. 이들 시설물에서 비단 철근 자체뿐만 아니라 철근을 다른 구성과 연결하여 사용하고 있다.
종래 철근의 인장시험은 검사장치에서 철근의 양 단부를 파지하고 양 단부를 당겨서 인장력을 시험하는 것이 통상적이다. 따라서, 이들 검사장치는 원통형으로 구성되는 철근의 항복강도 등의 인장력밖에는 측정할 수 없다.
그러나 철근이 판형부재, 다른 철근 등과 용접 등에 의해 결합되어 사용되는 경우에는 종래 시험장치로는 이들의 결합 부위의 강도를 측정할 수 없는 한계가 있다.
따라서, 다양한 형태를 갖는 시료에 대한 강도 측정이 가능한 측정설비에 대한 고안이 필요하다.
공개특허공보 제10-2011-0120531호 (공개일자: 2011.11.04)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
특수한 형태를 갖는 시료의 강도를 측정할 수 있는 강도 검사장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명의 실시형태에 따른 강도 시험장치는, 베이스; 상기 베이스에 일정 거리 이격하여 결합되는 상부프레임; 및 상기 베이스 및 상부프레임 사이를 이동가능하게 장착되는 하부 척을 포함하고, 상기 상부프레임은, 상기 상부프레임을 관통하고, 시료가 통과하도록 구성되는 개구부 및 상기 개구부를 덮도록 상기 상부프레임의 상면에 장착되고, 상기 시료가 고정되는 삽입공을 포함하는 지지판을 포함하고, 상기 하부 척은 상기 상부프레임을 통과한 시료를 고정하기 위한 파지부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 특수한 형태를 갖는 시료의 강도를 측정할 수 있는 강도 검사장치가 제공된다.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 강도 검사장치에 사용되는, 특수한 형태를 갖는 예시적인 시료를 도시하고,
도 1b는 도 1a의 시료의 하측면도를 도시하고,
도 2는 본 발명의 검사장치에 사용되는, 특수한 형태를 갖는 다른 예시적인 시료를 도시하고,
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 강도 검사장치를 도시하고,
도 4a는 본 발명의 강도 검사장치를 위한 상부프레임의 상측면도를 도시하고,
도 4b는 도 4a의 상부프레임의 단면도를 도시하고,
도 5는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 강도 검사장치를 위한 상부프레임의 단면도를 도시하고,
도 6은 본 발명의 일부 실시형태에 따른, 상부프레임에 장착되는 지지판과 교체판을 도시하고,
도 7은 지지판과 교체판의 상측면도를 도시하고,
도 8은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 강도 검사장치를 위한 링부재를 도시하고,
도 9는 본 발명의 강도 검사장치를 위한 하부 척의 파지부의 상측면도를 도시하고,
도 10은 본 발명의 일부 실시형태에 따른, 파지부를 위한 교체실린더를 도시하고,
도 11은 본 발명의 일부 실시형태에 따른, 파지부와 교체실린더의 결합과정을 도시하고,
도 12a는 본 발명의 강도 검사장치에 예시적인 시료가 상부프레임에 장착된 상태를 도시하고,
도 12b는 본 발명의 강도 검사장치에 다른 예시적인 시료가 상부프레임에 장착된 상태를 도시하고,
도 13은 본 발명의 강도 검사장치에 의한 검사방법의 흐름도를 도시한다.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 강도 시험장치(1)는 특수한 형태의 시료의 인장강도, 접합강도 등을 측정하도록 구성된다. 일 구현예에서, 도 1a 및 1b와 같이, 본 발명의 강도 시험장치(1)에 의한 시료(10)는 플레이트(12)와 환봉(14)이 용접된 시료(10a)를 포함한다. 플레이트(12)는 도면과 같이 반드시 사각형의 형태에 제한되는 것은 아니며, 원형, 타원형, 다각형 등의 플레이트를 포함한다. 환봉(14)은 철근일 수 있고, 플레이트(12)와 환봉(14)은 서로 용접에 의해 결합된다(도면에서 용접부위(W1)). 특히, 본 발명에 의하면, 플레이트(12)와 환봉(14)의 결합 부위, 즉, 용접 강도가 측정될 수 있다. 일 구현예에서, 도 2와 같이, 본 발명의 강도 시험장치(1)를 위한 시료(10)는 두 개의 환봉(14)이 서로 단부 측에서 용접된 시료(10b)일 수 있다. 본 발명에 의하면, 두 환봉(14)이 용접된 용접부위(W2)의 접합강도가 측정될 수 있다.
이와 같은 시료를 위한 본 발명의 실시예에 따른 강도 검사장치(1)가 도 3에 도시되어 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 강도 검사장치(1)는 베이스(20), 상부프레임(40) 및 하부 척(60)을 포함한다.
베이스(20)는 강도 검사장치(1)를 지지하고, 지면에 의해 지지된다. 베이스(20)는 강도 검사장치(1)의 전체 하중을 지지할 수 있도록 구성되고, 검사 중 진동 등에 의한 움직임이 없도록 지면에 고정된다.
베이스(20)의 상면에는 적어도 네 개의 필러(22)가 마련된다. 각 필러(22)는 베이스(20)의 상면으로부터 상방으로 일정 길이 연장한다.
각 필러(22)에는 상부프레임(40)이 결합되고, 상부프레임(40)은 필러(22)에 의해 베이스(20)에 연결된다. 상부프레임(40)은 상하이동불가능하게 필러(22)에 의해 베이스(20)에 연결된다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 상부프레임(40)에는 개구부(42)가 마련된다. 개구부(42)는 상부프레임(40)의 두께 전부를 관통한다. 그리고 시료(10)는 개구부(42)의 상측으로부터 개구부(42)에 삽입될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상부프레임(40)의 상면에 개구부(42)의 둘레에는 상부프레임(40)의 표면으로부터 함몰형성되는 안착부(44)가 마련될 수 있다. 안착부(44)는 개구부(42)보다 작은 두께로 상부프레임(40)의 상면에 형성된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상부프레임(40)의 상면에는 개구부(42)를 덮도록 지지판(46)이 배치된다. 일 구현예에서, 지지판(46)은 안착부(44)에 안착될 수 있다. 지지판(46)은 시료(10)를 지지하고, 시험 중 움직임이 없도록 상부프레임(40)에 고정한다.
지지판(46)은 중심부에 시료가 삽입되는 삽입공(146)을 포함한다. 삽입공(146)에는 시료(10)의 환봉(14)이 삽입되고, 삽입공(146)의 외주면에는 나사산이 형성된다. 시료(10)에도 나사산이 마련되며, 시료는 검사를 위하여 삽입공(146)의 나사산과 나사결합될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 지지판(46)은 교체판(48)을 포함할 수 있다. 교체판(48)은 삽입공(146)에 결합될 수 있다. 교체판(48)은 다양한 직경을 갖는 시료(10)의 환봉(14)을 수용하도록 마련된다. 교체판(48)은 다양한 내경(148)을 갖도록 구성될 수 있다. 즉, 교체판(48)은 동일한 외경으로 구성되어 삽입공(146)에 장착될 수 있되 다양한 내경(148)을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 지지판(46)은 다양한 직경을 갖는 시료(10)의 환봉(14)을 장착할 수 있도록 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 교체판(48)과 지지판(46)은 적어도 둘 이상의 반경방향 결합을 통해 서로에 대하여 고정될 수 있다. 일 구현예에서, 지지판(46)은 서로 마주보도록 지지판(46)의 반경방향으로 관통하는 지지판 관통공을 포함하고, 교체판(48)도 서로 마주보도록 교체판(48)의 반경방향 일부를 관통하는 교체판 관통공을 포함한다. 볼트, 바아 등의 체결부재(248)가 지지판 관통공과 교체판 관통공에 결합됨으로써 교체판(48)과 지지판(46)의 결합이 이루어질 수 있다. 일 구현예에서, 지지판(46)과 교체판(48)은 각각 더 많은 수의 지지판 관통공 및 교체판 관통공을 포함할 수도 있다. 본 발명에 의하면, 매우 간단한 방식으로 다양한 직경을 갖는 환봉(14)을 장착시킬 수 있다.
도 8를 참조하면, 본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 상부프레임(40)은 링부재(50)를 포함한다. 일 구현예에서, 링부재(50)는 개구부(42)의 내측 둘레에 배치될 수 있다. 일 구현예에서, 링부재(50)는 상부프레임(40)의 하부면에 배치될 수 있다(도 5 재참조).
링부재(50)는 속이 빈 링 형태로서, 링부재(50)의 내부로는 외부 공기공급원(150)으로부터 고압의 공기가 공급된다. 일 구현예에서, 링부재(50)는 복수의 분사구(250)를 포함한다. 복수의 분사구(250)는 링부재(50)의 둘레를 따라 일정 거리 이격하여 배치될 수 있다. 링부재(50) 내부로 공급된 고압의 공기는 공기공급원(150)의 제어를 의해 분사구(250)를 통해 분사될 수 있다.
일 구현예에서, 개구부(42)의 내측 둘레에 배치되는 상부 링부재(50a)의 분사구(250)는 지지판(46)의 삽입공(146)을 향하도록 상방으로 비스듬히 배치될 수 있다. 일 구현예에서, 상부프레임(40)의 하부면에 배치되는 하부 링부재(50b)의 분사구(250)는 하방으로 비스듬히 배치될 수 있다. 상부 링부재(50a)의 분사구(250)는 본 발명에 따른 강도 검사장치(1)의 작동 후 삽입공(146) 등의 주위에 남는 버(burr)를 제거할 수 있다. 마찬가지로, 하부 링부재(50b)의 분사구(250)를 통해 공급된 공기는 검사 등을 수행한 뒤 하부 척(60)의 파지부(66)에 잔존하는 버를 제거할 수 있다. 하부 링부재(50b)를 통한 고압공기 분사 시, 하부 척(60)을 상부프레임(40)과 근접하도록 이동시켜 분사될 수도 있다. 본 발명에 의하면 버로 인해 발생하는 상부프레임(40) 및 하부 척(60)의 긁힘 등의 손상을 방지할 수 있고 궁극적으로 강도 검사장치(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
하부 척(60)은 상부프레임(40)과 베이스(20) 사이를 이동가능하게 배치된다. 이를 위하여, 각 단부가 각각 베이스(20) 및 상부프레임(40)에 결합되는 적어도 두 개의 레일(62)이 마련된다. 하부 척(60)은 레일(62)을 따라 상부프레임(40)과 베이스(20)의 사이를 이동가능하게 배치된다. 하부 척(60)은 외부의 승강장치(64)와 연결되어 승강장치(64)의 작동에 의해 레일(62)을 따라 상하이동가능하게 구성될 수 있다.
도 9와 같이, 하부 척(60)에는 나사산이 형성되는 파지부(66)가 마련된다. 나사산은 파지부(66)의 중심부의 홈부(166)에 형성된다. 파지부(66)는 하부 척(60)에서 측방향 이동을 통해 시료를 파지하도록 구성된다. 본 발명에 의하면, 파지부(66)도 다양한 직경의 환봉(14)을 장착할 수 있도록 교체실린더(68)를 포함할 수 있다. 도 10을 참조하면, 교체실린더(68)는 외주면에 나사산을 포함하고, 파지부(66)의 나사산과 나사결합된다. 또한, 교체실린더(68)에는 교체실린더(68)의 축방향을 따라 관통하는 관통공(168)이 마련된다. 관통공(168)에는 시료가 결합되어 파지된다. 일 구현예에서, 교체실린더(68)는 하측 단부에 반경방향 외측으로 돌출하는 플랜지부(268)를 포함한다. 플랜지부(268)를 통해 하부 척(60)에 쉽게 장탈착될 수 있다. 또한, 플랜지부(268)는 교체실린더(68)의 하측 단부에만 형성되고, 교체실린더(68)는 하부 척(60)의 하방에서 장착되도록 구성된다(도 11 참조). 이로 인하여 하부 척(60)이 검사 중 하방으로 이동하며 시료를 당길 때 하부 척(60)으로부터 탈착될 가능성을 배제할 수 있다.
본 발명에 따른 강도 검사장치(1)는 측정부(80)를 포함한다. 일 구현예에서 측정부(80)는 로드 셀일 수 있다. 측정부(80)는 용접부위(W1, W2)의 결합강도 또는 접합강도를 측정하고, 이를 외부 표시장치에 표시하도록 구성된다. 도 12a 내지 12b에는 특수한 형태의 시료(10a, 10b)가 상부프레임(40)에 장착된 모습을 도시한다. 이 상태에서 시료(10)의 하측 단부가 하부 척(60)에 고정되고, 하부 척(60)이 이동하면서 측정부(80)는 강도를 측정한다. 본 발명의 일부 구현예에서, 시료(10)의 외주면에 형성되는 나사산에 대한 강도를 측정할 수 있다. 시료(10)는 환봉(14)이고, 환봉(14)의 외주면에는 나사산이 형성된다. 환봉(14)의 나사산이 삽입공에 고정되고, 하부 척(60)에 고정된 상태에서, 환봉(14)을 당김으로써 나사산의 인장 강도가 측정될 수도 있따.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일부 실시형태에 따르면 인장 검사장치의 검사방법은 아래와 같다.
단계 S110에서 시료(10)를 상부프레임(40)의 상측으로부터 개구부(42)에 삽입한다. 개구부(42)의 삽입공(146)에 회전삽입시켜 나사결합하도록 한다.
단계 S120에서 하부 척(60)에 상부프레임(40)을 통과한 시료의 단부를 고정시킨다. 일부 구현예에서, 하부 척(60)의 파지부(66)를 양 측에서 중앙을 향해 이동시키면서 시료(10)의 직경과 일치하는 관통공(168)을 포함하는 교체실린더(68)를 하부 척(60) 사이에 위치시켜 고정하고, 시료(10)의 단부를 관통공(168)에 나사결합시킬 수도 있다.
승강장치(64)를 작동시켜 하부 척(60)을 하방으로 이동시키면서 시료를 당긴다(S130). 측정부(80)에 의해 인장력에 대한 결합강도 또는 접합강도의 측정이 시작된다. 측정부(80)는 표시장치에 측정치를 표시한다.
본 발명은 특수한 형태의 시료를 위한 강도 검사장치를 제공한다.
본 발명은 시료의 파지부분을 깨끗한 상태로 유지할 수 있다.
본 발명은 다양한 직경을 갖는 시료에 대한 강도 시험을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1: 강도 시험장치 10: 시료
10a, 10b: 시료 12: 플레이트
14: 환봉 W1, W2: 용접부위
20: 베이스 22: 필러
40: 상부프레임 42: 개구부
44: 안착부 46: 지지판
48: 교체판 50: 링부재
50a: 상부 링부재 50b: 하부 링부재
60: 하부 척 62: 레일
64: 승강장치 66: 파지부
68: 교체실린더 80: 측정부
146: 삽입공 148: 내경
150: 공기공급원 166: 홈부
168: 관통공 248: 체결부재
250: 분사구 268: 플랜지부

Claims (5)

  1. 베이스;
    상기 베이스에 일정 거리 이격하여 결합되는 상부프레임; 및
    상기 베이스 및 상부프레임 사이를 이동가능하게 장착되는 하부 척을 포함하고,
    상기 상부프레임은,
    상기 상부프레임을 관통하고, 시료가 통과하도록 구성되는 개구부,
    상기 개구부를 덮도록 상기 상부프레임의 상면에 장착되고, 상기 시료가 고정되는 삽입공을 포함하는 지지판,
    상기 삽입공에 삽입가능하게 상기 삽입공과 동일한 외경을 갖고, 상기 외경보다 작은 내경을 포함하는 교체판,
    상기 지지판을 반경방향으로 관통하고, 상기 교체판의 일부를 반경방향으로 관통하도록 상기 지지판 및 교체판에 체결가능한 체결부재,
    상기 개구부의 둘레에 배치되는 링 형상의 링부재로서, 상기 링부재의 둘레를 따라 일정 거리 이격하여 배치되고 상기 개구부 내측을 향해 형성되는 복수의 분사구를 포함하는 링부재,
    상기 분사구를 통해 고압의 공기가 공급되도록 상기 링부재에 고압의 공기를 공급하도록 구성되는 공기공급원을 포함하고,
    상기 하부 척은 상기 상부프레임을 통과한 시료를 고정하기 위한 파지부를 포함하고,
    상기 시료는,
    제1 환봉 및 상기 제1 환봉과 용접에 의해 결합되는 제2 환봉을 포함하고, 상기 제1 환봉의 단부면은 상기 지지판에 의해 지지되고, 상기 제2 환봉은 상기 삽입공에 고정되며, 상기 제1 환봉과 제2 환봉은 제1 환봉의 단부 측 둘레면과 상기 제2 환봉의 단부 측 둘레면이 용접되어 결합되는 것인 강도 검사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 따른 강도 검사장치의 검사방법으로서,
    상기 상부프레임의 상측으로부터 시료를 개구부에 삽입하여 고정하는 단계;
    상기 상부프레임을 통과한 시료를 파지부에 고정시키는 단계; 및
    상기 하부 척을 상기 상부프레임의 반대방향으로 이동시키는 단계;
    를 포함하는 것인 검사방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입공의 외주면에는 나사산이 형성되고, 상기 시료에는 상기 삽입공의 나사산과 결합되는 나사산이 외주면에 형성되는 것인 강도 검사장치.
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