KR102404931B1 - 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치 - Google Patents
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Abstract
일 실시 예에 따른 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 메인 플레이트; 상기 메인 플레이트에 연결되고, 상단이 상기 메인 플레이트보다 위쪽에 위치하는 가이드; 상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 메인 플레이트에 배치되고, 상기 슬라이더에 동력을 전달하여 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키는 액츄에이터; 상기 가이드를 따라 상기 슬라이더가 이동하는 거리를 측정 가능한 엔코더; 시편의 일단을 지지 가능한 제 1 그리퍼; 상기 슬라이더에 고정되고, 상기 제 1 그리퍼를 지지하는 제 1 클램프; 상기 제 1 그리퍼에 연결되는 제 1 연결 라인; 상기 제 1 그리퍼와 나란하게 마련되고, 상기 시편의 타단을 지지 가능한 제 2 그리퍼; 상기 제 2 그리퍼를 지지하는 제 2 클램프; 상기 시편에 걸리는 하중을 측정 가능한 로드셀; 상기 제 2 그리퍼에 연결되는 제 2 연결 라인; 상기 제 1 연결 라인 및 제 2 연결 라인에 연결되는 인터페이스; 상기 인터페이스에 전류 또는 전압을 인가하는 전류-전압 인가부; 상기 액츄에이터, 로드셀, 인터페이스 및 엔코더에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치에 관한 발명이다.
기존 역학 시험 장치는 시편의 양단을 클램핑 한 상태로 시편을 인장 또는 수축하거나, 이에 더하여 카메라로 시편을 촬영하여 시료내 스트레인 분포를 이미징하는 방식을 채용한다. 기존 역학 시험 장치는 시편에 인가되는 힘을 로드셀을 통해 측정하고, 시편에 인가되는 힘과 변형 정도를 매칭시키는 작업을 수행한다.
기존 투과전자현미경 내 시험 장치는 MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems) CHIP을 사용하고, 주사전자현미경 내 시험 장치는 In-situ stage를 사용한다. 기존 투과전자현미경 및 주사전자현미경은 진공 챔버를 활용하거나, 시험 소재가 제한적이거나, 시편 제작이 곤란하므로, 다른 분석 장치가 동시에 채용되기 곤란하다.
진공 챔버를 채용하지 않게 하여 시료의 제한이 없으며, 시료내 스트레인 분포를 이미징(맵핑) 하기위한 시료의 전처리 작업이 필요하지 않으며, 역학 물성뿐만 아니라 광학적 물성 및/또는 전기적 물성을 동시에 측정이 가능하며, 장치 셋업 비용을 절감할 수 있는 장치가 요구되는 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
본 발명은 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 메인 플레이트; 상기 메인 플레이트에 연결되고, 상단이 상기 메인 플레이트보다 위쪽에 위치하는 가이드; 상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 메인 플레이트에 배치되고, 상기 슬라이더에 동력을 전달하여 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키는 액츄에이터; 상기 가이드를 따라 상기 슬라이더가 이동하는 거리를 측정 가능한 엔코더; 시편의 일단을 지지 가능한 제 1 그리퍼; 상기 슬라이더에 고정되고, 상기 제 1 그리퍼를 지지하는 제 1 클램프; 상기 제 1 그리퍼에 연결되는 제 1 연결 라인; 상기 제 1 그리퍼와 나란하게 마련되고, 상기 시편의 타단을 지지 가능한 제 2 그리퍼; 상기 제 2 그리퍼를 지지하는 제 2 클램프; 상기 시편에 걸리는 하중을 측정 가능한 로드셀; 상기 제 2 그리퍼에 연결되는 제 2 연결 라인; 상기 제 1 연결 라인 및 제 2 연결 라인에 연결되는 인터페이스; 상기 인터페이스에 전류 또는 전압을 인가하는 전류-전압 인가부; 상기 액츄에이터, 인터페이스, 로드셀 및 엔코더에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 상기 시편에 빛을 조사 가능한 광 조사부; 및 상기 광 조사부로부터 조사된 후 상기 시편에서 반사, 분산 또는 발광된 빛을 검출 가능한 광 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 광 조사부 및 광 검출부에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 1 연결 라인은, 상기 제 1 클램프 내부로 삽입되고, 상기 제 1 클램프 내부에서 상기 제 1 그리퍼에 연결될 수 있다.
상기 제 1 연결 라인 및 제 1 그리퍼는 서로 다른 방향으로 상기 제 1 클램프의 내부로부터 외부로 노출될 수 있다.
상기 인터페이스는 상기 메인 플레이트로부터 이격되어 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 상기 메인 플레이트에 연결되고, 상단이 상기 메인 플레이트보다 위쪽에 위치하고, 상기 가이드로부터 이격되어 배치되는 보조 플레이트; 및 상기 보조 플레이트에 연결되고, 상기 제 2 클램프를 지지하는 지지 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 상기 가이드 및 보조 플레이트 사이의 공간으로 상기 메인 플레이트의 상면으로 진입 가능하고, 상기 제 1 그리퍼 및 제 2 그리퍼의 하측에 위치되는 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 클램프는, 상기 슬라이더에 고정되는 클램프 바디와, 상기 클램프 바디로부터 상기 제 2 클램프를 향한 방향으로 연장 형성되고 제 1 그리퍼를 지지하는 클램프 로드를 포함할 수 있다.
상기 클램프 로드는, 상기 제 2 클램프를 향한 방향으로 연장 형성되는 제 1 수평 파트; 상기 제 1 수평 파트로부터 상기 메인 플레이트를 향한 방향으로 연장 형성되는 수직 파트; 및 상기 수직 파트로부터 상기 메인 플레이트와 평행한 방향으로 상기 제 2 클램프를 향해 연장 형성되는 제 2 수평 파트를 포함할 수 있다.
상기 제 1 클램프 및 제 2 클램프는 절연체를 포함하고, 상기 제 1 그리퍼 및 제 2 그리퍼는 전도체일 수 있다.
일 실시 예에 따른 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 메인 플레이트; 상기 메인 플레이트에 연결되고, 상단이 상기 메인 플레이트보다 위쪽에 위치하는 가이드; 상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 메인 플레이트에 배치되고, 상기 슬라이더에 동력을 전달하여 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키는 액츄에이터; 상기 가이드를 따라 상기 슬라이더가 이동하는 거리를 측정 가능한 엔코더; 시편의 일단을 지지 가능한 제 1 그리퍼; 상기 슬라이더에 고정되고, 상기 제 1 그리퍼를 지지하는 제 1 클램프; 상기 제 1 그리퍼와 나란하게 마련되고, 상기 시편의 타단을 지지 가능한 제 2 그리퍼; 상기 제 2 그리퍼를 지지하는 제 2 클램프; 상기 시편에 걸리는 하중을 측정 가능한 로드셀; 상기 시편에 빛을 조사 가능한 광 조사부; 상기 광 조사부로부터 조사된 후 상기 시편에서 반사, 분산 또는 발광된 빛을 검출 가능한 광 검출부; 상기 액츄에이터, 엔코더, 광 조사부 및 광 검출부에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 상기 제 1 그리퍼에 연결되는 제 1 연결 라인; 상기 제 2 그리퍼에 연결되는 제 2 연결 라인; 상기 제 1 연결 라인 및 제 2 연결 라인에 연결되는 인터페이스; 및 상기 인터페이스에 전류 또는 전압을 인가하는 전류-전압 인가부를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 연결 라인은, 상기 제 1 클램프 내부에서 상기 제 1 그리퍼에 연결되고, 상기 제 1 클램프를 관통할 수 있다.
상기 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 상기 메인 플레이트에 연결되고, 상단이 상기 메인 플레이트보다 위쪽에 위치하고, 상기 가이드로부터 이격되어 배치되는 보조 플레이트; 및 상기 보조 플레이트에 연결되고, 상기 제 2 클램프를 지지하는 지지 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 상기 가이드 및 보조 플레이트 사이의 공간으로 상기 메인 플레이트의 상면으로 진입 가능하고, 상기 제 1 그리퍼 및 제 2 그리퍼의 하측에 위치되는 히터를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 인장 변형에 따른 스트레인 맵핑이 가능하며, 이와 동시에 인장 변형 시 광학적, 열적 및/또는 전기적 물성들을 복합적으로 측정 가능하다.
기존의 인장 시험 장치의 경우, 단순히 클램프로 시편을 직접 지지하는 방식을 채용하고 있으므로, 역학 분석과 전기적인 특성 분석이 동시에 수행되기 어려웠으나, 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 절연 소재의 클램프에 장착되는 전도성 그리퍼와, 그리퍼에 연결되는 연결 라인을 통해 인장 시험과 동시에 전기적인 특성 분석이 가능하다.
또한, 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치는, 투과 전자 현미경 또는 주사 전자 현미경과 같이 시편을 장치 내부로 삽입시켜 인장 시험을 진행하는 방식이 아니라, 외부로 노출된 시편을 그립하는 그리퍼를 통해 인장 시험을 진행하므로, 광학적 특성 분석 및 전기적 특성 분석이 동시에 용이하게 수행될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치의 역학 시험부 및 인터페이스를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 클램프 내부에서 그리퍼 및 연결 라인이 연결되어 있는 모습을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치를 도 1과 비교할 때 좀 더 구체적으로 도시하는 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치의 역학 시험부 및 인터페이스를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 클램프 내부에서 그리퍼 및 연결 라인이 연결되어 있는 모습을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치의 역학 시험부 및 인터페이스를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 클램프 내부에서 그리퍼 및 연결 라인이 연결되어 있는 모습을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치를 도 1과 비교할 때 좀 더 구체적으로 도시하는 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치의 역학 시험부 및 인터페이스를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 클램프 내부에서 그리퍼 및 연결 라인이 연결되어 있는 모습을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
실시 예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시 예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시 예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성 요소와, 공동적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치(이하, "분석 장치"라고 함)는 시편(specimen)의 인장 시험을 수행하면서, 동시에 다른 물리적인 특성(예를 들어, 전기적 특성 및/또는 광학적 특성)을 분석 가능하다.
분석 장치는 시편의 인장 시험을 수행하기 위한 역학 시험부(1)를 포함할 수 있다. 역학 시험부(1)는 시편을 인장시키면서, 시편의 변형 정도와 시편에 인가되는 하중을 측정할 수 있다. 역학 시험부(1)는 시편을 인장시키기 위한 액츄에이터와, 시편의 변형 정도를 측정하기 위한 로드셀, 다시 말하면 힘 센서를 포함할 수 있다.
분석 장치는 시편의 전기적인 특성을 분석하기 위한 인터페이스(2), 전류-전압 인가부(3) 및 신호 증폭기(4)를 포함할 수 있다. 인터페이스(2)는 전류-전압 인가부(3)에서 인가된 전류 또는 전압을 시편으로 전달할 수 있고, 시편의 전류 및/또는 전압 정보를 후술하는 제어부(9)로 전송할 수 있다. 전류-전압 인가부(3)는 시편에 전류 또는 전압을 인가할 수 있다. 신호 증폭기(4)는 인터페이스(2)의 신호의 세기를 증폭할 수 있다. 인터페이스(2), 전류-전압 인가부(3) 및 신호 증폭기(4)를 통해, 분석 장치는 시편이 인장되는 동안, 시편의 전기적 특성 변화를 분석 가능하다.
또한, 분석 장치는 시편의 광학적 특성을 분석하기 위한 광 조사부(5), 커플러(6) 및 광 검출부(7)를 포함할 수 있다. 광 조사부(5)는 시편에 조사되는 광을 생성할 수 있다. 커플러(6)는 광조사부와 광검출부를 현미경 렌즈 및/또는 광섬유와 연결할 수 있다. 커플러(6)는 광 조사부(5)에서 조사된 빛이 초소형 시편에 조사될 수 있도록 보조할 수 있다. 광 검출부(7)는 광 조사부로부터 조사된 후 시편에서 반사, 분산 및/또는 발광된 빛을 검출할 수 있다.
커플러(6)는 초소형 시편에서 반사, 분산 및/또는 발광된 빛이 광 검출부(7)에서 검출될 수 있도록 보조할 수 있다. 예를 들어, 광 조사부(5), 커플러(6) 및 광 검출부(7)는 시편 상방에 마련될 수 있다. 광 조사부(5)에서 커플러(6)를 통과하여 시편을 향해 조사된 빛은 시편에서 반사, 분산 또는 발광되어 다시 커플러(6)로 진입할 수 있다. 커플러(6)로 진입한 빛은 광 검출부(7)에 도달할 수 있다.
분석 장치의 역학 시험부(1)(특히, 액츄에이터 및 로드셀), 인터페이스(2), 광 조사부(5) 및 광 검출부(7)에 전기적으로 연결되어, 각각을 제어하거나 각각으로부터 신호를 전달받을 수 있는 제어부(9)를 포함할 수 있다. 여기서, 전기적으로 연결된다는 것의 의미는, 직접적으로 연결되는 것뿐만 아니라, 인터페이스(2)와 같이 신호 증폭기(4)를 매개하여 연결되는 것도 포함하는 개념임을 밝혀 둔다.
도 2는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치의 역학 시험부 및 인터페이스를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 3은 일 실시 예에 따른 클램프 내부에서 그리퍼 및 연결 라인이 연결되어 있는 모습을 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치를 도 1과 비교할 때 좀 더 구체적으로 도시하는 블록도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 분석 장치는 역학 시험부(1), 인터페이스(2), 전류-전압 인가부(3), 신호 증폭기(4), 광 조사부(5), 커플러(6), 광 검출부(7) 및 제어부(9)를 포함할 수 있다. 도 2는 분석 장치에서 시편의 광학적 특성을 분석하는 구성 요소들을 생략하여, 역학 시험부(1)를 중심으로 인터페이스와 함께 도시한 도면이므로, 도 2를 중심으로 하여, 역학 시험부(1)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
역학 시험부(1)는 메인 플레이트(11), 가이드(12), 슬라이더(13), 액츄에이터(14), 엔코더(15), 로드셀(16), 보조 플레이트(17), 지지 플레이트(18), 클램프(C1, C2), 그리퍼(G1, G2), 히터(H) 및 스케일 바(B)를 포함할 수 있다. 역학 시험부(1)의 그리퍼(G1, G2)는 연결 라인(L1, L2)을 통해 인터페이스(2)에 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 인터페이스(2)는 메인 플레이트(11)로부터 이격되어 배치될 수 있다.
메인 플레이트(11)는 길이 방향의 플레이트일 수 있다. 메인 플레이트(11) 상에 역학 시험부(1)의 다른 구성들이 모두 배치될 수 있다. 사용자는 메인 플레이트(11)를 파지한 상태로 메인 플레이트(11)를 이동시키는 방식으로 역학 시험부(1)를 용이하게 이동시킬 수 있다.
가이드(12)는 메인 플레이트(11)에 연결되고, 상단이 메인 플레이트(11)보다 위쪽에 위치할 수 있다. 가이드(12)는 슬라이더(13)의 슬라이딩을 보조할 수 있다. 가이드(12)는 슬라이더(13)가1자유도 왕복 병진 운동하도록 보조할 수 있다. 가이드(12)는 메인 플레이트(11) 상에 서로 대칭으로 2개가 마련될 수 있다. 2개의 가이드(12)는 각각 슬라이더(13)의 일측 및 타측을 지지할 수 있다.
슬라이더(13)는 가이드(12)를 따라 슬라이딩 가능하다. 슬라이더(13)의 슬라이딩에 의해 시편은 인장 또는 수축 가능하다.
액츄에이터(14)는 슬라이더(13)의 슬라이딩을 보조하는 동력을 생성하고, 동력을 슬라이더(13)에 전달할 수 있다. 액츄에이터(14)는 내부에 감속기(미도시)를 포함할 수 있다. 액츄에이터(14)는 메인 플레이트(11)에 배치되는 액츄에이터 바디(141)와, 액츄에이터 바디(141)의 내부에서 생성되는 동력에 의해 전후방으로 이동 가능한 액츄에이터 로드(142)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액츄에이터 바디(141) 내에는 모터와, 모터에 의해 구동되는 피니언 기어가 마련될 수 있고, 액츄에이터 로드(142)에는 피니언 기어에 맞물리는 랙 기어가 마련될 수 있다.
클램프(C1, C2)는 시편(S)의 양단을 지지할 수 있다. 클램프(C1, C2)는 제 1 그리퍼(G1)를 지지하는 제 1 클램프(C1)와, 제 2 그리퍼(G2)를 지지하는 제 2 클램프(C2)를 포함할 수 있다. 제 1 클램프(C1) 및 제 2 클램프(C2)는 서로 나란하게 위치할 수 있다. 예를 들어, 클램프(C1, C2)는 절연체를 포함할 수 있다. 후술하는 그리퍼(G1, G2)에 전기가 통하더라도, 클램프(C1, C2)에는 전기가 통하지 않을 수 있다.
제 1 클램프(C1)는 슬라이더에 고정되는 클램프 바디(C11)와, 클램프 바디(C11)로부터 제 2 클램프(C2)를 향한 방향으로 연장 형성되고 제 1 그리퍼(G1)를 지지하는 클램프 로드(C12)를 포함할 수 있다. 클램프 로드(C12)는 클램프 바디(C11)보다 두께가 얇을 수 있다. 제 1 그리퍼(G1)는 클램프 로드(C12)의 단부에 장착될 수 있다. 제 1 클램프(C1)는 내부에 중공을 포함할 수 있다. 인터페이스(2)로부터 연장되어 제 1 그리퍼(G1)에 연결되는 제 1 연결 라인(L1)은 제 1 클램프(C1) 내부로 삽입되고, 제 1 클램프(C1) 내부에서 제 1 그리퍼(G1)에 연결될 수 있다. 제 1 연결 라인(L1) 및 제 1 그리퍼(G1)는 서로 반대 방향으로 제 1 클램프(C1)의 내부로부터 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 제 1 그리퍼(G1)가 제 1 클램프(C1)의 내부로부터 전방으로 노출될 경우, 제 1 연결 라인(L1)은 제 1 클램프(C1)로부터 후방으로 노출될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 슬라이더(13)가 슬라이딩 하는 동안, 제 1 연결 라인(L1)이 슬라이더(13) 및 가이드(12) 사이에 끼이는 현상이 줄어들거나 방지될 수 있다.
도면에는 클램프 바디(C11)와 클램프 로드(12)가 일체로 형성된 것으로 도시되나 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 예를 들어, 클램프 바디는 클램프 로드는 상하 방향으로 클램핑 하는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 클램프 바디는 하부 파트 및 상부 파트로 분리될 수 있다. 클램프 바디의 상부 파트는 클램프 로드(12)를 하방으로 가압하는 방식으로 클램프 바디의 하부 파트에 연결될 수 있다.
제 1 클램프(C1), 제 1 그리퍼(G1) 및 제 1 연결 라인(L1)에 대한 설명은, 제 2 클램프(C2), 제 2 그리퍼(G2) 및 제 2 연결 라인(L2)에 준용될 수 있음을 밝혀 둔다.
그리퍼(G1, G2)는 시편(S)의 일단을 지지하기 위한 제 1 그리퍼(G1)와, 시편(S)의 타단을 지지하기 위한 제 2 그리퍼(G2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그리퍼(G1, G2) 각각은 시편(S)을 수용하기 위한 홈을 포함할 수 있다. 그리퍼(G1, G2)는 클램프(C1, C2)에 탈착 가능하다. 사용자는 시편(S)의 종류에 따라 그리퍼(G1, G2)를 교체할 수 있다. 또한, 그리퍼(G1, G2)가 탈착 가능함에 따라 그리퍼(G1, G2)의 유지 보수가 용이하다.
히터(H)는 시편(S)의 하측에 마련될 수 있다. 히터(H)는 제어부(9)에 의해 온도가 조절될 수 있다. 제어부(9)는 인장 시험이 일어나는 온도 조건을 히터(H)를 통해 설정할 수 있다. 분석 장치는 시편(S) 주변부의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 분석 장치는 시편(S)의 표면의 온도를 감지하기 위한 적외선 열감지 센서를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 분석 장치는 인장 시험을 통한 역학 분석 뿐만 아니라, 시편의 광학적 특성 및/또는 물리적 특성의 가변 변수로써 온도 조건을 설정할 수 있다.
엔코더(15)는 슬라이더(13)의 이동 거리를 측정 가능하다. 엔코더(15)는 슬라이더(13)에 연결될 수 있다. 제어부(9)는 엔코더(15)에서 측정된 정보를 바탕으로 시편(S)의 변형량을 측정 가능하다. 예를 들어, 분석 장치는 가이드(12)의 외표면에 스케일 바(B)를 마련할 수 있고, 엔코더(15)는 슬라이더(13)를 따라 슬라이딩하면서 스케일 바(B)를 인식하여, 이동 거리를 감지하는 광 엔코더일 수 있다. 이러한 광 엔코더를 사용함에 따라, 분석 장치는 나노미터 수준의 정밀한 인장 변위 측정이 가능하다.
로드셀(16)은 시편(S)에 인가되는 하중을 측정 가능하다. 로드셀(16)은 지지 플레이트(18)에 고정되어 제 2 클램프(C2)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 로드 셀(16)은 제 2 클램프(C)의 후방에 위치할 수 있다.
보조 플레이트(17)는 메인 플레이트(11)에 연결되고, 상단이 메인 플레이트(11) 보다 위쪽에 위치하고, 가이드(12)로부터 메인 플레이트(11)의 길이 방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 보조 플레이트(17) 및 가이드(12)가 이격된 거리는 히터(H)의 폭보다 클 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 히터(H)는 가이드(12) 및 보조 플레이트(17) 사이의 공간으로 메인 플레이트(11)의 상면으로 진입 가능하고, 제 1 그리퍼(G1) 및 제 2 그리퍼(G2)의 하측에 위치될 수 있다. 보조 플레이트(17)는 가이드(12)에 대응되도록 2개로 마련될 수 있다.
지지 플레이트(18)는 보조 플레이트(17)에 연결되고, 제 2 클램프(C2)를 지지할 수 있다. 지지 플레이트(18)는 위치가 고정될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 복수 개의 역학 물성을 동시에 분석 가능한 장치의 역학 시험부 및 인터페이스를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 클램프 내부에서 그리퍼 및 연결 라인이 연결되어 있는 모습을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 역학 시험부(1)는 메인 플레이트(11), 가이드(12), 슬라이더(13), 액츄에이터(14), 엔코더(15), 로드셀(16), 보조 플레이트(17), 지지 플레이트(18), 클램프(C1', C2'), 그리퍼(G1, G2), 수조(19)를 포함할 수 있다. 역학 시험부(1)의 그리퍼(G1, G2)는 연결 라인(L1, L2)을 통해 인터페이스(2)에 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
제 1 클램프(C1')는, 클램프 바디(C11')와, 클램프 바디(C11')로부터 연장 형성되고 제 1 그리퍼(G1)를 지지하는 클램프 로드(C12')를 포함할 수 있다. 클램프 로드(C12')는 제 2 클램프(C2')를 향한 방향으로 연장 형성되는 제 1 수평 파트(C121')와, 제 1 수평 파트(C121')로부터 메인 플레이트(11)를 향한 방향으로 연장 형성되는 수직 파트(C122')와, 수직 파트(C122')로부터 메인 플레이트(11)와 평행한 방향으로 제 2 클램프(C2')를 향해 연장 형성되는 제 2 수평 파트(C123')를 포함할 수 있다.
제 1 클램프(C1), 제 1 그리퍼(G1) 및 제 1 연결 라인(L1)에 대한 설명은, 제 2 클램프(C2), 제 2 그리퍼(G2) 및 제 2 연결 라인(L2)에 준용될 수 있음을 밝혀 둔다.
수조(19)는 제 1 그리퍼(G1) 및 제 2 그리퍼(G2)를 수용할 수 있다. 시편(S)은 수조(19)에 수용된 액체에 잠길 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 분석 장치는 인장 시험 조건에 특이 사항, 예를 들어 어떠한 물질에 잠겨 있는 상태를 추가할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (15)
- 메인 플레이트;
상기 메인 플레이트에 연결되고, 상단이 상기 메인 플레이트보다 위쪽에 위치하는 가이드;
상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더;
상기 메인 플레이트에 배치되고, 상기 슬라이더에 동력을 전달하여 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키는 액츄에이터;
상기 가이드를 따라 상기 슬라이더가 이동하는 거리를 측정 가능한 엔코더;
시편의 일단을 지지 가능한 제 1 그리퍼;
상기 슬라이더에 고정되고, 상기 제 1 그리퍼를 지지하고, 내부에 중공을 포함하는 제 1 클램프;
상기 제 1 그리퍼에 연결되는 제 1 연결 라인;
상기 제 1 그리퍼와 나란하게 마련되고, 상기 시편의 타단을 지지 가능한 제 2 그리퍼;
상기 제 2 그리퍼를 지지하는 제 2 클램프;
상기 시편에 걸리는 하중을 측정 가능한 로드셀;
상기 제 2 그리퍼에 연결되는 제 2 연결 라인;
상기 제 1 연결 라인 및 제 2 연결 라인에 연결되는 인터페이스;
상기 인터페이스에 전류 또는 전압을 인가하는 전류-전압 인가부;
상기 액츄에이터, 로드셀, 인터페이스 및 엔코더에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함하고,
상기 제 1 그리퍼 및 제 1 연결 라인은, 상기 제 1 클램프의 중공에서 서로 연결되고,
상기 슬라이더가 슬라이딩 하는 동안, 상기 제 1 그리퍼 및 제 1 연결 라인은 연결된 상태로 유지되고, 상기 제 1 그리퍼 및 제 1 연결 라인이 연결된 부분은, 상기 제 1 클램프에 고정된 상태로 상기 제 1 클램프와 함께 동시에 이동 가능한, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 시편에 빛을 조사 가능한 광 조사부; 및
상기 광 조사부로부터 조사된 후 상기 시편에서 반사, 분산 또는 발광된 빛을 검출 가능한 광 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 광 조사부 및 광 검출부에 전기적으로 연결되는, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연결 라인 및 제 1 그리퍼는 서로 다른 방향으로 상기 제 1 클램프의 내부로부터 외부로 노출되는, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 메인 플레이트로부터 이격되어 배치되는, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 메인 플레이트에 연결되고, 상단이 상기 메인 플레이트보다 위쪽에 위치하고, 상기 가이드로부터 이격되어 배치되는 보조 플레이트; 및
상기 보조 플레이트에 연결되고, 상기 제 2 클램프를 지지하는 지지 플레이트를 더 포함하는, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가이드 및 보조 플레이트 사이의 공간으로 상기 메인 플레이트의 상면으로 진입 가능하고, 상기 제 1 그리퍼 및 제 2 그리퍼의 하측에 위치되는 히터를 더 포함하는, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 클램프는, 상기 슬라이더에 고정되는 클램프 바디와, 상기 클램프 바디로부터 상기 제 2 클램프를 향한 방향으로 연장 형성되고 제 1 그리퍼를 지지하는 클램프 로드를 포함하는, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 클램프 로드는,
상기 제 2 클램프를 향한 방향으로 연장 형성되는 제 1 수평 파트;
상기 제 1 수평 파트로부터 상기 메인 플레이트를 향한 방향으로 연장 형성되는 수직 파트; 및
상기 수직 파트로부터 상기 메인 플레이트와 평행한 방향으로 상기 제 2 클램프를 향해 연장 형성되는 제 2 수평 파트를 포함하는, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 클램프 및 제 2 클램프는 절연체를 포함하고, 상기 제 1 그리퍼 및 제 2 그리퍼는 전도체인, 복수 개의 물성을 동시에 분석 가능한 장치. - 삭제
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