KR200263347Y1 - 알루미늄 및 비금속재료의 시험편 가공기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 종래 일반 기계가공기에 의하여 가공되었던 알루미늄 및 비금속재료의 인장, 충격, 노치시험용 시험편을 전용가공기에 의해 간단히 제작하기 위한 방법 및 장치를 제시하는 것이다. 구체적으로는, 수직 회전축(6)에 시험편의 형상 및 재료에 맞는 가공휠(1)을 고정설치하여 회전구동하고, 한편으로 지그(jig)를 이용하여 시험편재료(2)를 확실히 고정하고 이 전용지그부(12)를 시험편의 윤곽에 따라서 이동시킴으로써 시험편을 가공하는 시험편 전용가공기에 관한 것으로, 시험편을 표준규격에 맞도록 정확하게 제작할 수 있고 전용지그부에 의하여 착탈이 간편하므로 한층 신속한 가공이 가능하다.

Description

알루미늄 및 비금속재료의 시험편 가공기{Device for working specimen of aluminum and nonmetallic material}

본 고안은 알루미늄재료, 플라스틱, 복합재료 및 세라믹등의 물성값을 알기 위해서 행하는 각종 기계적 시험에 필요한 시험편을 제작하기 위한 시험편 가공기에 관한 것이다.

기계적 시험이란 재료의 각종 기계적 물성치를 알아내기 위하여 행하는 시험으로서, 대표적인 형식으로는 인장, 압축, 충격, 굽힘, 전단, 경도, 피로시험등이 있다. 이러한 시험은 KS, ASTM, JIS등의 시험규격에 의하여 정밀하게 제작된 시험편을 사용하여 수행된다.

이러한 시험편은 종래 전용시험편 가공장비가 없고 엄격한 시험편 가공공구의 선정 및 시험방법에 대한 인식의 부족으로 인하여 일반 기계가공기에 의해 제작되므로 시험편 제작기간이 길어지고 제작비용이 커지며 정밀도가 떨어지게 되고 특히 복합재료 또는 세라믹재료와 같은 알루미늄 및 비금속재료의 경우에는 가공시 정확한 사용공구의 정보부족으로 올바른 시험편 제작이 어려운 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 KS, ASTM, JIS등의 규격에 의하여 실시되고 있는 기계적 강도 및 특성시험에 있어서 시험편재료의 탈착을 간편하게 하고 시험편재료의 물성 및 형상에 적합한 사용공구로 간단히 교체하여 한층 정밀하고 신속하게 대량으로 시험편을 제작할 수 있는 전용 시험편 가공기 및 그 가공방법을 제공하는 것이다.

도 1은 시험편이 가공되는 상태를 도시한 측단면도,

도 2의 (a) 및 (b)는 본 고안의 시험편 전용지그부를 도시한 사시도,

도 3은 본 고안의 각종 가공휠을 도시한 측면도,

도 4는 최종 가공된 시험편의 예를 도시한 사시도.

<도면부호의 설명>

1...가공휠 2...시험편재료

3...조임상판 4...조임하판

5...표준시험편 형판 5a...형판앞면

6...회전축 7...가공휠 고정볼트

8...원통형스토퍼(stopper) 9...수평판(base plate)

10...조임판 가이드 11...시험편 고정볼트

12...전용지그부

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 시험편가공기는 모터에 의해 구동되는 회전축에 도 3에 도시한 바와 같이 가공하고자 하는 시험편의 노치, 홈 및 단과 동일한 모양을 갖는 가공휠을 고정하여 상기 가공휠이 회전하면서 시험편 재료를 가공하게 되어 있다. 이 때 전용지그를 이용하여 손쉽게 시험편 재료를 고정및 분리시킬 수 있다. 그리고 시험편 재료가 고정된 전체 전용지그부를 시험편 형판의 윤곽에 따라 이동시키면서 가공해 나가고 원통형스토퍼에 표준시험편 형판앞면이 접촉할 때 가공이 종료되는 구조로 되어 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 수평판(base plate)(9)위에 시험편 재료(2)의 종류에 따라 알맞게 회전속도를 조절할 수 있는 회전모터(미도시)로부터 구동되는 수직 회전축(6)을 설치하고 상기 회전축(6)에 요구되는 형상 및 재질을 갖는 가공휠(1)을 축방향으로 끼워서 설치한 후 가공휠 고정볼트(7)로 고정한다. 여기서 상기 회전축(6)의 축방향의 일정 지점에 핀(미도시)이 반경방향으로 돌출설치되어 있고 가공휠(1) 하단으로부터 축방향 홈(미도시)이 파져 있어서 홈이 상기 핀에 걸쳐 있음으로 하여 원주방향운동을 저지하도록 되어 있다. 또한, 회전축(6)의 상단(上端)중심방향에 형성된 암나사 부분에 가공휠 고정볼트(7)를 체결하여 흔들리지 않도록 확실히 고정한다. 이 때 회전축(6)의 중심과 가공휠(1)의 중심을 정확히 일치시키도록 하는 것이 중요하다. 이를 만족시킬 수 없을 경우, 상호 중심의 어긋남으로 인하여 시험편 가공중 시험편 재료와의 떨림(chattering)현상이 발생하여 시험편 뿐 아니라 가공기도 손상될 수 있다.

상기 수평판(9)에서 회전축(6)이 접촉하여 회전하는 부분에는 베어링부(미도시)가 설치되어 상기 회전축(6)이 회전지지 되어 있다.

상기 가공휠(6)과 수평판(9)사이에서 원통형스토퍼(8)가 회전축(6)에 끼워져 있다. 원통형스토퍼(8)는 베어링부(미도시)를 매개로 상기 회전축(6)과 연결되어 있으므로 회전축(6)과 독립적으로 회전할 수 있도록 되어 있다.

한편, 도 3에 상기 가공휠(1)의 각종 형상이 도시되어 있다.

가공휠(1)은 연삭숫돌과 유사한 타입으로 구성되어 있으며 시험편 재료(2)에 따라 적절한 경도와 입도를 선택하도록 되어 있다. 여기서 적절한 가공휠(1) 재료의 선정은 시험편재료(2) 및 공구휠(1)의 손상을 방지하기 위해서 매우 중요한 요소가 된다.

다음, 전용지그를 이용하여 얇은 평판상의 시험편 재료(2)를 고정하는 실시예를 설명한다.

도 1 및 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 조임판 가이드(10)에 끼우기 위해 표준시험편 형판(5)에 구멍 및 가이드(10)의 T홈 머리에 정확히 맞도록 동일한 형상의 홈을 형성한 후 상기 가이드(10)에 정확히 맞도록 끼운다. 또한 가이드(10)에 끼우기 위하여 조임하판(4)과 조임상판(3)에 각각 구멍을 형성하고 그 사이에 시험용재료(2)를 삽입한 상태로 겹쳐서 고정볼트(11)로 체결하여 상호 고정시킨다. 고정볼트(11)는 T홈볼트를 사용하고 T홈머리에 맞춰지는 홈을 형판밑면에 형성한다. 여기서 시험편 고정볼트(11)의 조임력이 과대하면 조임 상·하판(3)(4)에 무리한 굽힘응력이 야기되어 지그 자체의 변형 뿐 아니라 시험편의 파손을 초래할 수 있으므로 시험편 재료(2)가 가공시 빠져나가지 않을 정도면 적당하다. 또한 시험편 조임상판(3)과 하판(4)은 시험편 가공시 가공휠(1)에 의해 손상되지 않도록 시험규격과 동일한 치수의 표준시험편 형판앞면(5)보다 가공방향으로 1mm이상 들어가도록 제작된다. 이하, 이와 같이 시험편 재료(2)를 전술한 바와 같은 구성으로 고정시키는 조립부를 전용지그부(12)라 한다.

한편, 충격시험편의 노치부를 가공하기 위해 시험편 재료(2)를 고정하는 방법에 대하여 하기와 같이 설명한다.

도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 직육면체 블록의 가운데 부분을 파내어 'ㄷ'자(字)형태로 만든 블록의 플렌지부의 2개의 단부(端部)에, 가공시 지그가 손상되지 않도록, 상기 표준시험편보다 큰 홈이나 노치를 형성하고 밑판을 대어 형판(5)을 구성한다. 형판(5)의 하나의 플렌지부에 가이드(10)를 끼우기 위한 구멍이 형성되어 있다. 마찬가지로 가이드(10)를 끼우기 위한 원통형 홈(미도시)이 조임판(3)에 형성되어 있어서 조임판(3) 폭의 중간지점까지만 억지끼워 맞춰지도록 한다. 조임판(3)과 다른 편 플렌지 사이에 시험편 재료(2)를 위치시킨 상태에서 고정볼트(11)를 이용하여 조임판(3) 상부를 누름으로써 시험편 재료(2)를 고정시킨다. 이 때 조임판(3)은 시험편 가공시 가공휠(1)에 의해 손상되지 않도록 형판앞면(5a)보다 가공방향으로 1mm이상 안으로 들어 가도록 제작된다. 'ㄷ'자홈에 공간상의 여유가 있으면 재료(2)를 2개 이상 고정시킬 수 있어서 동시에 복수의 시험편을 가공할 수 있다.

한편, 상기 수평판(9)에 면접촉하는 형판(5)의 밑면은 매우 정밀하게 다듬질되어 있어서 이동시 저항이 작고 정밀도가 우수한 시험편을 가공할 수 있다.

또한, 가공시 전용지그부(12)의 이동은 수작업(手作業)으로 할 수 있지만, 컴퓨터를 이용, 미리 표준시험편의 윤곽(profile)에 대한 정보를 입력하고 수치제어 장치에 의해 이동 및 가공할 수도 있다. 이는 경제성 및 정밀도등을 동시에 고려하여 결정하면 될 것이다.

전체적인 운동상태를 기술하면 다음과 같다. 모터의 구동으로 회전축(6)이 회전하고 상기 회전축(6)에 고정된 가공휠(1)이 동일 각속도로 회전할 때 전용지그부(12)가 이동됨에 따라 회전하는 가공휠(1)에 시험편 재료(2)가 접촉되어 가공되기 시작한다. 그 후 전용지그부(12)의 이동이 계속되어 형판앞면(5)이 원통형스토퍼(8)에 닿는 시점에서 가공은 종료된다.

한편, 도 4에 본 고안의 시험편 가공기로 제작한 각종 시험편이 도시되어 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안의 시험편 가공기에 따르면, 알루미늄, 플라스틱 및 세라믹재료와 같은 알루미늄 및 비금속재료의 시험편 가공시, 시험편의 형상 및 물성치에 따라 적절한 공구를 선택하여 간단히 고정함으로써 한층 정밀한 가공으로 정확한 시험 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 시험편재료의 탈착이 간편하고 가공자체가 신속하므로 표준규격 시험편을 대량으로 가공할 수 있어 경제성을 아울러 만족시킬 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

Claims (3)

1. 알루미늄 및 비금속재료의 기계적 시험용 시험편 가공기에 있어서,

   모터에 의해 회전구동되고 수평판(9)에 대하여 수직으로 통과된 상태로 설치된 회전축(6)과,

   가공의 종료시점을 판단하기 위해 상기 회전축(6)에 회전에 대하여 자유롭게 끼워지는 원통형스토퍼(8)와,

   상기 회전스토퍼(8) 상면에서 상기 회전축(6)에 축방향으로 고정되어 회전축(6)과 동일한 각속도로 회전하는 가공휠(1)과,

   시험편 재료(2)와 직접 접촉하여 조이기 위한 조임판(3)(4)과,

   재료 조임판(3)(4)을 안내하기 위한 조임판 가이드(10)와,

   표준시험편의 홈의 윤곽이 형성되고 수평판(9)에 직접 접촉하면서 상기 윤곽을 따라 이동하는 표준시험편 형판(5)과,

   상기 시험편 재료(2)와 상기 조임판(3)(4)과 상기 형판(5)을 한 묶음으로 체결하기 위한 시험편 고정볼트(11)로 구성된 알루미늄 및 비금속재료의 시험편 가공기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 형판앞면(5a)이 상기 원통형스토퍼(8)에 접촉하면 가공이 종료됨을 특징으로 하는 알루미늄 및 비금속재료의 시험편 가공기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 시험편 조임판(3)(4)은 상기 표준시험편 형판앞면(5a)으로부터 1mm이상 상기 시험편 재료(2)의 가공방향으로 들어가 있음을 특징으로 하는 알루미늄 및 비금속재료의 시험편 가공기.