KR19990078680A

KR19990078680A - 유압서보 전단시험기

Info

Publication number: KR19990078680A
Application number: KR1019990030472A
Authority: KR
Inventors: 이영휘; 김용준
Original assignee: 박기병; 이영휘
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 1999-11-05
Also published as: KR100320292B1

Abstract

본 발명은 암석절리면에 대하여 연직압축시험, 연직응력시험, 연직강성시험, 주기(Cycle)시험 등을 할 수 있는 2축 유압 서보 제어방식의 압축·전단시험기에 관한 것으로, 서보 제어되는 2개의 축에 롤러 베어링과 직선운동형 볼 베어링 (LM-guide bearing)을 각각 설치하여 거친 절리면에서의 회전모멘트를 제거하고, 미리 제작된 전단상자(시료상자)를 외부상자 속에 쉽게 수납할 수 있는 구조로 제작하여 시료장착이 간편하도록 하고, 전단상자는 여러가지 크기로 제작하여 시료의 크기에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 하고, 전단상자의 케이스에 복수 개의 무두볼트를 체결시켜 수납되는 불특정 형상의 시료가 움직이지 못하도록 고정할 수 있게 하여 시험준비 시간을 짧게 한 것이다.

Description

유압서보 전단시험기{Hydraulic servo direct shear test apparatus}

본 발명은 연직압축시험, 연직응력시험, 연직강성시험, 싸이클(Cycle)시험 등을 할 수 있는 2축 서보 제어방식의 유압서보 압축·전단시험기에 관한 것으로, 상세하게는 서보 제어되는 2개의 축에 롤러 베어링과 직선운동형 볼 베어링(LM-guide bearing)을 각각 설치하여 거친 절리면에서의 회전모멘트를 제거하고, 미리 제작된 전단상자(시료상자)를 외부상자 속에 쉽게 수납할 수 있게 구성하여 시료장착이 간편하도록 하고, 전단(시료)상자는 크기가 다르게 제작하여 시료의 크기에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 하고, 전단상자의 케이스에 복수 개의 무두볼트 체결시켜 수납되는 불특정 형상의 시료를 고정시켜 움직이지 못하도록 한 것이다.

일반적으로 전단강도와 변형특성을 측정하는 데에는 하중배치에 따라 직접전단, 이축, 3축, 다축, 회전전단 시험을 할 수 있으며, 사용성에 있어서는 충전된 절리면의 전단시험, 잔류강도 시험, 주기(Cyclic)시험, 등을 들 수 있으며, 절리면에 대한 직접전단시험에서 실험에서의 어려움과 한계성은 다음과 같다.

1) 일반적인 장비에서는 연직하중과 전단하중의 용량에 제한이 있다.

2) 일반적으로 측정할 수 있는 전단변위는 잔류강도 결정에 적합하지 않다.

3) 절리가 거친 경우에는 시료 상부 반단면에서 회전모멘트가 발생한다.

비교적 간단하게 실시되는 직접 전단시험은 위와 같은 문제점 때문에 잔류강도를 측정하기 위한 로타리식 전단 시험장비나 블록의 회전을 조절할 수 있는 이축시험장비 등으로 목적에 맞는 시험방법으로 전환하게 되며, 상기 2가지 시험방법에도 응력전환 방정식이나 시료준비의 어려움과 같은 단점을 가지고 있다.

종래에 보편적으로 사용된 휴대형 전단시험기의 경우 마름모꼴로 된 분리형 박스에 시료(전단 시험물)를 넣어 체인으로 묶은 다음 잭으로 하중을 가하여 전단하중이나 연직하중을 측정하는 시험기로, 변위속도가 일정하지 않을 뿐 아니라 일정한 연직 응력조건과 충전되지 않은 암석에만 사용할 수 있어서 적용범위가 매우 단순한 편이다.

또한, 기존의 만능시험기(UTM)를 이용하여 전단시험을 수행할 경우 전단방향이 수평이 아니므로 박스의 미끄러짐이 발생하며, 따라서 전단강도가 적게 나오므로 전단강도가 과소 평가되는 문제점이 있을 뿐 아니라 연직하중이 작으면 박스의 미끄러짐으로 시험자체가 불가능해지는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 전단상자에 시료를 충전한 다음 빈 공간에 에폭시나 하이드로스톤을 충진시켜 시료를 고정시킨 다음 시험을 하였으므로 시료 고정작업이 번거롭고 시간이 많이 소요되며, 에폭시나 하이드로스톤과 같은 충진재가 필요한 등의 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 직접전단 시험장비의 한계성을 극복하여 절리면의 경계조건의 변화, 충전물의 전단조건, 주기(cyclic)시험 등을 할 수 있는 유압서보 압축·전단시험기를 제공함에 목적이 있으며, 그 특징은 다음과 같다.

일반적으로 사용되는 흙(Soil) 전단시험기에 암석 절리면과 같은 물질을 직접전단시험기로 시험할 경우 전단력이 부족하므로 만능시험기(UTM)와 같은 대용량의 압축기를 이용하여 연직력을 수평으로 재하하면서 수직 전단력을 작용시킨다. 전단면이 연직인 경우 낮은 연직응력에서는 전단박스의 무게에 의한 미끄러짐 전단력의 과소평가 등의 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 2축의 프레임을 제작하여 절리면이 수평으로 전단되는 하중경로를 채택하도록 한다.

또한, 잔류 전단강도 시험을 할 경우 상당한 변위를 필요로 하기 때문에 일정한 연직력에서는 변위가 증가됨에 따라 전단면적이 감소되어 응력이 증가되는 경향이 있으므로 잔류강도를 측정하기 위해서는 변위의 증가에 따라 연직응력을 일정하게 유지할 필요성이 있다.

본 발명의 유압서보 압축·전단시험기의 구동 프로그램(program)은 유압실린더와 같은 서보 제어방식의 엑츄에이터(servo control acturator)를 사용하여 전단변위에 따라 감소하는 면적 만큼의 연직력을 감소시켜 작용하는 연직응력을 일정하게 유지할 수 있도록 한다.

또한, 전단시험 할 때 발생하는 무게중심의 이동과 절리면의 팽창(dilation)에 의한 상부상자의 회전을 막기 위하여 연직하중을 발생시키는 엑츄에이터 하부에 상부 외부상자가 고정되는 직선운동형 볼 베어링(linear motion ball bearing)을 장착하고, 전단되는 상부 전단상자 측면에는 2개의 롤러 베어링(roller bearing)을 연직으로 장착하여 거친 절리면에서의 회전모멘트를 제거하도록 함으로써 전단상자를 수직과 수평으로 큰 저항 없이 움직일 수 있게 한다.

또한, 충전재의 두께변화에 따라 상부 전단상자의 높낮이를 조절할 수 있도록 충전재를 포함한 내부 전단상자를 외부 전단상자 속에 분리·결합할 수 있도록 한다.

또한, 전단시험을 할 때 주위암반의 강성이나 락 볼트(rock bolt), 앵커(anchor) 등의 보강으로 인하여 발생한 절리면의 경계조건 변화에 따른 실험을 수행할 수 있도록 절리면의 팽창이 발생하는 동안 연직응력을 일정하게 유지하도록 하며, 일정한 연직강성 조건을 수행하기 위하여 전단시 발생한 팽창에 대해서 연직응력을 증가시켜 가면서 일정한 연직강성(kn)을 유지하도록 프로그램하고, 전단 중에 연직강성의 변화도 줄 수 있도록 한다.

또한, 전단력을 가하는 수평 엑츄에이터는 압축과 인장을 겸하고 있어서 싸이클(cyclic)시험도 할 수 있도록 한다.

또한, 전단상자의 케이스에 적당한 간격으로 복수 개의 무두볼트를 체결시켜 수납되는 불특정 형상의 시료를 고정시켜 움직이지 못하도록 한다.

또한, 시료의 강도와 전단력을 알면 보강도를 알 수 있으며 즉, 전단력으로 사면을 결정하고, 절개지를 결정하고, 지하공동(또는 터널)을 굴착하게 되며, 지하공동의 경우 코아링을 떠서 지반과 지질을 검사하게된다.

또한, 파괴력이 저항력보다 크면 락볼트, 쇼크리트, 와이어 메쉬 등으로 보강시키게 된다.

도 1 : 본 발명 유압서보 압축·전단시험기의 외관 사시도.

도 2 : 본 발명 유압서보 압축·전단시험기의 정면도.

도 3 : 본 발명 유압서보 압축·전단시험기의 평면도.

도 4 : 본 발명 유압서보 압축·전단시험기의 측면도.

도 5 : 본 발명 외부상자 및 전단상자의 분해 사시도.

도 6 : 본 발명에서 전단시험 전의 전단상자 부분 정면도.

도 7 : 본 발명에서 전단시험 후의 전단상자 부분 정면도.

도 8 : 본 발명에서 시료가 수납된 상태의 전단상자 부분 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(2)--유압서보 압축·전단시험기 (4)--유압장치

(6)--프레임 (8)--바닥판

(10)--수직원주 (12)--상부판

(14)--미끄럼 베어링 (16)--승강판

(18)--연결블록 (19)--직선운동형 볼 베어링

(20)--수평원주 (22)(24)--가압판

(26)(52)--로드셀 (28)(54)--서보밸브

(30)(56)--엑츄에이터 (32)(58)--엑츄에이터의 로드

(34)(34a)(34b)--전단상자 (36)(42)--지지판

(38)--미끄럼 베어링 (40)--가압판

(44)(46)--롤러 베어링 (48)(48a)(48b)--외부상자

(48c)--연장부 (49)--돌출부

(50)--압지판 (60)--연결간

(62)--반구형 베어링 (64)(66)--공간부

(68)(70)--시료실 (72)(74)--보강부

(76)--볼트 (78)--나공

(80)--안내레일 (82)--안내홈

(84)--연결간 (C)--시료

이하, 본 발명의 바람직한 기술구성 및 작용관계를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 유압서보 압축·전단시험기(2)는 2축 제어 서보방식의 압축·전단시험기로 절리면에 대하여 연직압축시험, 연직응력시험, 연직강성시험, 주기(Cycle)시험 등을 할 수 있다.

또한, 서보 제어되는 2개의 축에 롤러 베어링과 직선운동형 볼 베어링(LM-guide bearing)을 각각 설치하여 거친 절리면에서의 회전모멘트를 제거하도록 하고, 전단상자를 외부상자 속에 쉽게 수납할 수 있도록 하여 시료(C) 장착이 간편하도록 한다.

상기 전단상자는 크기가 다르게 여러 개로 제작하여 시료(C)의 크기에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 하고, 마찰이 거의 없는 2개의 롤러 베어링 사이에서 상부 전단상자가 이동할 수 있도록 설치하여 전단시험 할 때 상부상자의 회전이나 기울어짐 없이 연직과 수평으로만 이동할 수 있도록 한다.

또한, 충전재의 두께 변화에 따라 상부 전단상자의 높낮이를 조정할 수 있도록 충전재를 포함한 내부 전단상자를 외부 전단상자에 삽입할 수 있도록 하고, 풍화토와 유사암석의 절리모형 실험을 하기 위하여 크기가 다른 여러 개의 전단상자를 제작하도록 한다.

도 1은 본 발명 유압서보 압축·전단시험기(2)의 전체 외관 사시도이고 도 2는 그 정면도로, 유압장치(4)가 내설된 메인 프레임(6)의 상부에 바닥판(8)을 고정하고, 바닥판(8)의 일측 모서리와 가운데 부분에 안내봉을 겸하는 4개의 수직원주(10)를 세워 고정하고, 수직원주(10)의 상단부에 상부판(12)을 끼운 다음 고정시켜4개의 원주(10)가 평행하도록 한다.

수직원주(10)의 외면에 미끄럼 베어링(14)이 결합된 승강판(16)을 설치하여 승강판(16)이 자유로이 승강할 수 있도록 하고, 승강판(16)의 하부면에는 연결블록(18)과 직선운동형 볼 베어링(19)과 가압판(24)을 연결하고, 승강판(16)의 상부면에는 로드셀(26)을 고정한다.

상부판(12)의 하부면에는 서보밸브(28)를 갖는 유압실린더와 같은 종류의 수직 엑츄에이터(30) 후단부를 고정하고, 상기 엑츄에이터(30)의 로드(32) 단부에는 상기 로드셀(26)을 고정하여 그 하부에 위치하게되는 전단상자(34)를 가압하면서 연직압축시험, 연직응력시험, 연직강성시험, 싸이클(Cycle)시험을 할 수 있도록 한다.

바닥판(8)의 일측에 지지판(36)을 수직으로 고정하고, 지지판(36)의 4개 모서리 부분에 안내봉 역활을 겸하는 4개의 수평원주(20)를 평행하도록 고정하고, 수평원주(20)의 외면에 미끄럼 베어링(38)이 결합된 가압판(40)을 설치하여 가압판(40)이 자유로이 운동할 수 있도록 하고, 수평원주(20)의 끝단부에 지지판(42)을 끼운 다음 고정시켜 수평원주(20)가 평행하도록 한다.

가압판(40)의 일측면에 도 6 내지 도 8과 같이 한 쌍의 롤러 베어링(44)(46)을 설치하고, 롤러 베어링(44)(46) 사이에 상부상자(48a)의 압지판(50)을 끼워 설치하고, 가압판(40)의 타측면에 로드셀(52)을 고정한다.

지지판(42)의 바깥측면에는 서보밸브(54)를 갖는 유압실린더와 같은 종류의 수직 엑츄에이터(56)를 고정하고, 상기 엑츄에이터(56)의 로드(58) 단부는 지지판(42)을 헐겁게 관통시킨 다음 상기 로드셀(52)에 고정하여 상부 전단상자(34a)를 가압하면서 전단응력 및 연직 강성시험 등을 할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 외부상자(48)와 상기 외부상자(48)에 분리·결합되는 전단상자(34)의 분해 사시도로, 각각 상부상자(34a)(48a) 및 하부상자(34b)(48b)로 양분된다.

하부 외부상자(48b)는 도 1, 도 2와 같이 바닥판(8)의 상부면에 견고히 고정하고, 상부 외부상자(48a)의 일측으로 한 쌍의 연결간(60)을 연장 형성하고, 연결간(60)의 단부에 압지판(50)을 고정한다.

상기 압지판(50)은 마찰이 거의 없는 2개의 롤러 베어링(44)(46) 사이에 설치하여 전단시험 할 때 상부상자와 상부 전단상자의 회전이나 기울어짐 없이 연직과 수평으로만 이동할 수 있도록 한다.

상기 롤러 베어링(44)(46)은 연결간(84)으로 서로 연결하되 상기 연결간(84)은 압지판(50)의 양측에 형성된 요입홈(50a)에 얹혀 있게 설치함으로써 롤러 베어링(44)(46)이 연결간(84)으로부터 이탈하거나 처지는 것을 방지하도록 한다.

가압판(22)이 접촉되는 상부상자(48a)의 상부면에는 요입홈을 갖는 돌출부(49)를 형성한 다음 반구형(半球形)의 베어링(62)을 설치하여 가압축이 다소간 틀어지더라도 접촉되는 가압판(22)의 수직응력이 상부상자(48a)로 골고루 전달되게 한다.

하부 외부상자(48b)의 일측으로 연장부(48c)를 형성하여 전단시험을 할 때 상부에 위치하는 외부상자(48a)와 전단상자(34a)의 저부면이 슬라이드 운동할 수 있도록 하고, 상·하부 상자(48)의 내부에는 전면으로 개방된 공간부(64)(66)를 각각 형성하여 전단상자(34)를 분리 및 결합할 수 있도록 한다.

상·하부로 분리되는 전단상자(34)는 일측으로 개방되는 시료실(68)(70)을 각각 형성하여 시료(C)를 투입한 다음 합치시킬 수 있는 구조로 형성되며, 상·하부 전단상자(34a)(34b)의 모서리 부분에는 두꺼운 보강부(72)(74)를 돌출 형성하여 구조적으로 보강하도록 한다.

상·하부 전단상자(34a)(34b)의 케이스에는 도 5와 같이 복수 개의 나공(78)을 적당한 간격으로 형성하여 볼트(76)로 체결할 수 있게 함으로써 시료실(68)(70)로 수납되는 불특정 형상의 시료(C)가 움직이는 것을 방지하도록 한다.

상기 볼트(76)는 머리가 없는 무두(無頭)볼트를 사용하면 외부상자(48)와의 접촉을 방지할 수 있으므로 무두볼트를 사용함이 바람직하며 시료(C)의 크기나 형상에 따라 적절한 길이의 무두볼트를 사용하도록 한다.

상부 외부상자(48a)의 공간부(64) 양측에 한 쌍의 안내레일(80)을 대향 형성하고, 상부 전단상자(34a)의 보강부(72)에 상기 안내레일(80)이 결합되는 한 쌍의 안내홈(82)을 형성하여 상부 외부상자(48a)와 상부 전단상자(34a)를 결합하여 전단시험할 때 상부 전단상자(34a)가 처짐없이 상부 외부상자(48a)를 따라 이동할 수 있도록 한다.

또한, 전단상자(34)는 스케일 효과(effect)를 고려하여 3개 또는 그 이상으로 제작하여 시료의 크기나 양에 따라 적절한 크기의 전단상자를 사용하도록 한다. 아래표는 전단상자의 크기를 일 예로 든 것이다.

본 발명에서 하중을 제어할 때 작동원리를 살펴보면 신호 발생기에서 보내는 파형에 따라 잭이 동작되어 시험이 수행되며, 그 원리는 하중변위앰프, 제어유닛, 서보앰프, 실린더, 시험편, 로드셀, 하중변위 앰프로 피드백되어 제어가 수행된다. 변위제어 역시 위와 같은 원리로 수행되며 수행되는 전단조건은 아래와 같다.

- 일정연직응력조건 (constant normal stress)

- 일정연직강성조건 (constant normal stiffness)

- 주기 시험(cyclic test)

- 역전단 시험 (reverse - direct shear test)

시험측정용 프로그램은 16채널(channel) 전·후의 데이터를 획득하여 저장하고 모니터로 디스플레이하며 또한, 프린트로 출력할 수 있게 된다.

또한, 측정된 값들은 실시간(real time)으로 표시되어 실험 중 변위나 하중의 변화를 관측할 수 있으며, 획득한 데이터는 프로그램을 이용하여 아스키파일(ASCⅡ)로 변환한 다음 저장·활용하게 된다.

이와 같이 구성하여서 된 본 발명은 도 5와 같이 외부상자(48)로부터 전단상자(34)를 분리시킨 다음 시료실(68)(70)이 노출되게 상부 전단상자(34a)와 하부 전단상자(34b)를 양분시키고, 노출된 시료실(70)에 시료(C)를 넣은 다음 상부 전단상자(34a)와 하부 전단상자(34b)를 합치시킨다.

합치된 전단상자(34a)(34b)를 볼트(76)로 체결시켜 불특정 형상의 시료(C)가 움직이지 못하게 고정시킨 다음 도 8과 같이 외부상자(48)에 결합시킨 다음 수직 엑츄에이터(30)로 가압하거나 가압을 하지 않는 상태에서 수평 엑츄에이터(56)를 작동시키면 도 7과 같이 외부 상부상자(48a)가 이동하면서 시료(C)가 전단되며, 로드셀(52)을 통하여 전단압력을 파악할 수 있게 된다.

상기에서 상부 전단상자(34a)와 상부 외부상자(48a)는 운동방향과 직각방향으로 형성된 안내레일(80)과 안내홈(82)으로 각각 결합되어 있으므로 상부 전단상자(34a)는 상부상자(48a)를 따라 이동하면서 시료(C)가 전단되며, 전단면이 연직인 경우 낮은 연직응력에서는 전단박스의 무게에 의한 미끄러짐으로 전단력이 과소평가 되는 등의 문제점이 없어진다.

또한, 가압판(22)과 연결블록(18)은 직선운동형 볼 베어링(19)으로 연결되고 가압판(22)의 가압작용에 의해 외부상자(48a)의 들림이나 상승이 방지된다.

한편, 또한, 잔류 전단강도 시험을 할 경우 상당한 변위를 필요로 하기 때문에 일정한 연직력에서는 변위가 증가됨에 따라 전단면적이 감소되어 응력이 증가되는 경향이 있으므로 잔류강도를 측정하기 위해서는 변위의 증가에 따라 연직응력을 일정하게 유지할 필요성이 있다.

즉, 압축·전단시험을 하는 경우 도 8과 같이 전단상자(34)에 시료(C)를 투입한 다음 엑츄에이터(30)(56)로 같은 압력을 가하면 상부상자(48a)와 하부상자(48b) 및 상·하부 전단상자(34a)(45b)가 미끄럼 접촉되면서 도 7과 같이 시료(C)의 전단시험이 이루어지며, 가압판(22)과 연결블록(18)은 직선운동형 볼 베어링(19)으로 연결되고 가압판(22)의 가압작용에 의해 외부상자(48a)의 들림이나 상승이 방지된다.

또한, 전단시험을 할 때 연결블록(18)과 가압판(22) 사이에 위치하는 직선운동형 볼 베어링(linear motion ball bearing)의 미끄럼 작용에 의해 무게중심의 이동과 절리면의 팽창(dilation)에 의해 발생하는 상부 상자(48a)의 회전을 막을 수 있다.

전단되는 상부 전단상자(34a)의 측면에 위치하는 2개의 롤러 베어링(roller bearing)이 연직운동 방향으로 장착되어 있으므로 거친 절리면에서의 회전모멘트가 제거되므로 전단상자(34)를 수직과 수평으로 큰 저항 없이 움직일 수 있다.

본 발명에서 유압서보 압축·전단시험기의 구동 프로그램(program)은 유압실린더와 같은 종류의 유압서보 제어방식의 엑츄에이터(servo control acturator)를 사용하므로 전단변위에 따라 감소하는 만큼의 연직력을 감소시켜 작용하는 연직응력을 일정하게 유지할 수 있다.

상기 구동 프로그램은 전단시험을 할 때 절리면의 경계조건 변화에 따른 실험을 수행할 수 있도록 절리면의 팽창이 발생하는 동안 연직응력을 일정하게 유지하도록 하며, 일정한 연직강성 조건을 수행하기 위하여 전단시 발생한 팽창에 대해서 연직응력을 증가시켜 가면서 일정한 연직강성(kn)을 유지하도록 프로그램하고, 전단 중에 연직강성의 변화도 줄 수 있도록 한다.

또한, 전단력을 가하는 수평 엑츄에이터(56)는 압축과 인장을 겸하고 있어서 싸이클(cyclic)시험도 할 수 있다.

또한, 전단상자(34)에 나사 체결식 볼트(76)가 다수 설치되어 있으므로 전단상자(34)에 수납되는 불특정 형상의 시료(C)를 고정시켜 전단시험이 끝날 때까지 움직이지 못하게 된다.

또한, 시료의 절리면이 거친 경우 시료의 상부에서 회전이 발생할 뿐 아니라 전단변위 시험은 아예 불가능한 문제점이 있으나 본 발명에서는 그러한 문제점이 없다.

일반적으로 시료(C)가 거칠수록 전단하중이 커지고, 시료(C)의 강도가 클수록 전단하중이 커지게 되며, 연직하중이 커질수록 전단하중도 따라서 커지게 되나, 본 발명에서는 별무리 없이 시험할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 시료가 넣어지는 전단상자와, 전단상자가 분리·결합되는 외부상자와, 전단상자를 가압하는 수직 엑츄에이터와 수평 엑츄에이터에 의한 2축 제어 서보방식으로 연직압축시험, 연직응력시험, 연직강성시험, 싸이클(Cycle)시험 등을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 2축의 프레임으로 절리면이 수평으로 전단되는 하중경로를 채택하고, 변위의 증가에 따라 연직응력을 일정하게 유지시켜 잔류강도를 측정할 수 있도록 함으로써 직접전단 시험장비의 한계성을 극복하여 절리면의 경계조건의 변화, 충전물의 전단조건, 싸이클(cyclic) 등을 시험할 수 있는 효과가 있다.

또한, 연직하중을 발생시키는 엑츄에이터의 하부에 상부 외부상자가 고정되는 직선운동형 볼 베어링(linear motion ball bearing)이 설치되어 있어서 시험할때 발생하는 무게중심의 이동과 절리면의 팽창(dilation)에 의한 상부상자의 회전이 방지되고, 전단되는 상부 전단상자의 일측에 한 쌍의 롤러 베어링(roller bearing)이 연직방향으로 설치되어 있어서 거친 절리면에서의 회전모멘트가 제거되므로 전단상자가 큰 저항없이 수직과 수평방향으로 원활히 운동할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전단력을 가하는 수평 엑츄에이터는 압축과 인장을 겸하므로 주기(cyclic)시험을 할 수 있으며, 전단상자의 케이스에 체결되는 복수 개의 무두볼트를 이용하여 불특정 형상의 시료를 고정시킬 수 있으므로 각종 시험이 수월하고 간편한 효과가 있다.

또한, 상·하로 양분되는 전단상자는 상·하 외부상자 속에 쉽게 분리·결합할 수 있어서 시료(C)의 장착이 간편하며, 전단상자의 크기를 다르게 제작하여 시료(C)의 크기에 따라 선택적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

유압장치가 설치된 프레임의 상부에 시료가 넣어지는 전단상자와, 전단상자가 분리·결합되는 외부상자와, 전단상자를 가압하는 2축 제어 서보방식의 수직 엑츄에이터와 수평 엑츄에이터를 설치하여 연직압축시험, 연직응력시험, 연직강성시험, 싸이클(Cycle)시험 등을 할 수 있도록 한 유압서보 압축·전단시험기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연직하중을 발생시키는 엑츄에이터의 하부에 상부 외부상자가 고정되는 직선운동형 볼 베어링(linear motion ball bearing)을 장착하여 시험할 때 발생하는 무게중심의 이동과 절리면의 팽창(dilation)에 의한 상부 상자의 회전을 방지하고, 전단되는 상부상자의 압지판에 한 쌍의 롤러 베어링(roller bearing)을 연직으로 장착하여 거친 절리면에서의 회전모멘트를 제거하도록 함으로써 외부상자와 전단상자가 수직과 수평으로 원활히 운동할 수 있게 함을 특징으로 하는 유압서보 압축·전단시험기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전단력을 가하는 수평 엑츄에이터는 압축과 인장을 겸하도록 하여 싸이클(cyclic)시험을 할 수 있도록 함을 특징으로 하는 유압서보 압축·전단시험기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상·하로 양분되는 전단상자는 상·하 외부상자 속에 쉽게 분리·결합할 수 있도록 하여 시료(C)의 장착이 간편하도록 하고, 전단상자의 케이스에 복수 개의 무두볼트를 체결시켜 불특정 형상의 시료를 고정시킬 수 있도록 함을 특징으로 하는 유압서보 압축·전단시험기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상부상자(48a)와 상부 전단상자(34a)는 안내레일(80)과 안내홈(82)으로 결합하고, 상부상자(48a)의 상부면에 반구형(半球形)베어링(62)을 설치하고, 상·하부 상자(48)의 전면 공간부(64)(66)로 전단상자(34)를 분리 및 결합할 수 있게 함을 특징으로 유압서보 압축·전단시험기.
유압장치(4)가 내설된 메인 프레임(6)의 바닥판(8)과 상부판(12) 사이에 4개의 수직원주(10)를 세워 평행고정하고, 수직원주(10)의 외면에 미끄럼 베어링 (14)이 결합된 승강판(16)을 설치하고, 승강판(16)의 하부면에 연결블록(18)과 직선운동형 볼 베어링(19)과 가압판(24)을 설치하고, 승강판(16)의 상부면에 로드셀 (26)을 고정하고, 상부판(12)의 하부에 서보밸브(28)를 갖는 수직 엑츄에이터(30)를 고정하고, 수직 엑츄에이터(30)의 로드(32) 단부에 로드셀(26)을 고정하고, 바닥판(8)의 일측에 지지판(36)을 수직으로 고정하고, 지지판(36)과 지지판(42)사이에 4개의 수평원주(20)를 평행고정하고, 수평원주(20)의 외면에 미끄럼 베어링(38)과 로드셀(52)이 결합된 가압판(40)을 설치하고, 외부 상부상자(48a)의 압지판(50) 양측에 한 쌍의 롤러 베어링(44)(46)을 미끄럼 설치하고, 가압판(40)의 타측면에 로드셀(52)을 고정하고, 지지판(42)의 바깥측면에 서보밸브(54)를 갖는 수직 엑츄에이터(56)를 고정하고, 수직 엑츄에이터(56)의 로드(58) 단부는 지지판(42)을 헐겁게 관통시킨 다음 로드셀(52)에 고정하여서 된 유압서보 압축·전단시험기.