KR20080021433A

KR20080021433A - 변위측정장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080021433A
Application number: KR1020060084845A
Authority: KR
Inventors: 조성환
Original assignee: 조성환
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-03-07
Also published as: KR100817514B1

Abstract

본 발명은, 철근 또는 기계식 철근이음에 대한 인장강도 및 반복 인장시험에 따른 인장시편의 신장에 대한 변위를 측정하는 변위측정장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명 변위측정장치는, 인장시편(S)의 상·하 양측에 각각 분리가능하게 고정결합되는 한 쌍의 수평한 바형 시편치공구(11)와: 시편치공구(11)의 외측단부에 인접하도록 직립설치되고, 중공(H)에서 외주면을 관통하는 일자형 통공(H')이 축 방향을 따라 구비된 지지관체(12)와; 지지관체(12) 중공(H) 내에 서로 평행하도록 직립결합되며, 모터(M)에 의해 개별 구동가능한 한 쌍의 구동스크류(13)와; 각 구동스크류(13)의 외주면에 나사결합된 후 통공(H')을 통하여 외부로 노출되는 한 쌍의 수평이동간(14)과; 각 수평이동간(14)의 외측단부에 결합되며, 각각 대응하여 시편치공구(11)의 외측단부 직상에 위치하는 한 쌍의 변위센서(15)와; 변위센서( 15)로부터 감지신호를 인가받아 처리하는 제어부(16)를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따르면, 비접촉식 변위센서 또는 접촉식 변위센서를 이용하여, 시험편에 형성되는 2개의 표점에 대한 정확한 변위측정을 할 수 있는 효과가 있다.

인장시험. 시편. 표점. 변위, 센서

Description

변위측정장치 및 방법{Apparatus and method for measuring displacement}

도 1은 통상의 인장시험기를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명 변위측정장치를 통상의 인장시험기에 결합하여 사용하는 것을 나타낸 상태도.

도 3은 본 발명 변위측정장치를 이용하여, 비 접촉식으로 인장시편의 변위를 측정하는 구성을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명 변위측정장치를 이용하여, 접촉식으로 인장시편의 변위를 측정하는 구성을 나타낸 도면.

도 5는 인장시편 상에 게이지 레버를 결합하는 것을 나타낸 도면.

도 6은 게이지 레버를 상세하게 나타낸 도면.

도 7은 레버 스토퍼와 스토퍼 핀을 상세하게 나타낸 도면.

도 8은 스프링 스토퍼와 스프링을 상세하게 나타낸 도면.

도 9는 본 발명 변위측정장치의 측정 원리를 나타낸 블럭도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11 : 시편치공구 12 : 지지관체 13 : 구동스쿠류

14 : 수평이동간 15 : 변위센서 15a : 비접촉식센서

15b : 접촉식센서 16 : 제어부 17 : 통신인터페이스부

본 발명은, 통상의 인장시험기의 가동 및 시편의 파단에 따른 진동 또는 슬립현상에 기인하는 영향을 배제함으로써, 인장시편의 신장에 대하여 측정오차 발생을 방지하는 변위측정장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 재료를 시험하는 방법으로는 재료 즉 시험편을 늘리어서 그 늘어나는 정도를 측정하는 방법과, 인장하중에 의하여 시험편이 파단에 이르렀을때의 시험편의 신장률을 구하는 등 여러가지 시험 방법이 시행되고 있다.

도 1은 통상의 인장시험기를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 통상의 인장시험기는, 바닥에 놓여지는 베이스 프레임(1)의 상면 양측에 한 쌍의 수직 프레임(2)이 설치되고, 상기 한 쌍의 수직프레임(2)에서 상하로 가이드 되면서 이동되는 척구동 이동 베이스(3)를 구비하며, 상기 척구동 이동 베이스(3)와 베이스 프레임(1)에는 각각 시험편을 물리도록 고정시키기 위한 척(4)이 구비된다.

그리고, 통상의 인장시험기를 이용한 시험방법은, 일측에 별도의 제어부(6)와 모니터(5)를 구비하여서, 상기 장치의 척구동 이동 베이스(3)를 상하로 이동시키면서 인장하중을 가하고, 상기 척구동 이동 베이스(3)의 이동 및 하중에 따른 결과값 등을 표시하며, 이때 상기 장치를 제어하기 위한 각종 기계조작을 하게 된다.

따라서, 상기의 인장시험기를 이용하여 인장하중을 가하여서 시험편의 일그러짐이나 파단신장을 계측하기 위하여서는, 상기 척(4)에 인장시편(S)을 고정시켜야 하며, 상기 인장시편에는 시험전에 미리 일정간격의 표점을 설정·표시해야 한다.

상기와 같이 준비한 후, 인장하중 인가시의 표점간의 거리를 검출하는 것은 가능하지만, 인장시편의 일그러짐이나, 파단 신장을 측정하기 위하여서는 표점거리의 초기치(즉, 초기의 표점거리)를 인장시험 전에 미리 측정하여 둘 필요가 있다.

종래에는, 초기 표점거리의 측정은 전부 버니어캘리퍼스(vernier calipers)등의 측정기구를 이용하여 행하여지고 있어, 측정에 수고가 들뿐만 아니라, 측정의 정밀도에서도 문제가 있었다.

또한, 인장시험 방법의 한 가지로 파단 신장 시험이 있으며, 이 파단 신장 시험에서는 인장하중에 의해 인장시편이 파단에 이르렀을 때의 시험편의 신장률을 구할 수 있다.

즉, 신장률 측정에 있어서, 종래는 시험기 본체에서 분리한 파단 인장시편의 반부(半部)끼리를 파단면으로 서로 맞대고, 이 상태에서 셀로판테이프 등으로 인장시편 양(兩) 반부를 고정하며, 버니어캘리퍼스 등을 이용하여 파단 신장 후의 표점거리를 측정하도록 하고 있다.

그리고, 파단 신장 후의 표점거리에서 초기 표점거리를 마이너스(뺄셈) 하여서 얻어진 '파단 신장량'으로부터, 초기 표점거리를 기준하여 파단신장률을 계산하였다.

그러나, 파단 인장시편의 양 반부를 상기와 같이 맞대어 고정하는 데는 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 시험편의 파단면에서의 파단상태는 여러가지이므로, 파단 인장시편을 시험기 본체에서 일단 분리하면, 시험편 반부끼리를 맞닿게 할 때, 양자의 중심선을 합치시키는 것은 더욱 곤란하다.

이와 같이, 시험기에서 분리한 파단 인장시편 반부끼리를 파단면으로 맞대는 것이 곤란하므로, 파단 인장시편의 표점거리를 측정함에 있어서 정밀도를 기대하기란 더욱 어려웠다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 인장 시험에서의 인장시편의 신장이나 파단신장 측정이 간편하면서도, 높은 정밀도를 달성하도록 하며, 더불어서 계측 오차 요인을 제거하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은, 비 접촉식 혹은 접촉식 변위센서를 이용하여 인장시편 상에 결합된 2개의 치공구를 매게로 하여 인장시편의 변위를 측정하는 것에 의하여 달성된다.

본 발명 변위측정장치는, 베이스프레임의 상면 양 측에 한쌍의 수직프레임이 설치되고, 수직프레임을 따라 왕복 이동 가능한 이동베이스가 구비되며, 이동베이스와 베이스프레임에 양단부가 각각 고정된 인장시편의 인장 강도와 항복 강도 등 을 측정하는 통상의 인장시험기에 있어서, 상기 인장시편의 상·하 양측에 각각 분리가능하게 고정결합되는 한 쌍의 수평한 바형 시편치공구와: 상기 시편치공구의 외측단부에 인접하도록 직립 설치되고, 중공에서 외주면을 관통하는 일자형 통공이 축 방향을 따라 구비된 지지관체와; 상기 지지관체의 중공 내에 서로 평행하도록 직립결합되며, 각각의 모터에 의해 개별 구동가능한 한 쌍의 구동스크류와; 상기 각 구동스크류의 외주면에 나사결합된 후 통공을 통하여 외부로 노출되는 한 쌍의 수평이동간과; 상기 각 수평이동간의 외측단부에 결합되며, 각각 1:1 대응하여 시편치공구의 외측단부 직상에 위치하는 한 쌍의 변위센서와; 상기 변위센서로부터 감지신호를 인가받아 연산처리하는 제어부를 포함하여 구성되는바, 이를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 지지관체는, 본 발명 변위측정장치를 전반적으로 지지하고 결합되게 하는 구조물로서, 바닥면에 놓여지는 베이스부재와 상기 베이스부재의 상측면에서 연직 상방으로 세워지도록 연결되어 결합되는 관상의 부재로 구성된다.

즉, 지지관체는, 본 발명 변위측정장치에 소요되는 구성요소의 대부분인 후술하는 구성요소들이 결합되는 지지물로서, 후술하는 수평이동간이 상·하 방향으로 가이드 되며, 승· 하강되도록 하는 중공이 일측면에 상·하 방향으로 구비한다.

그리고, 상기 수평이동간은, 상기 지지관체의 중공 내에서 상·하 방향으로 이송되며, 승·하강 되는 구성 요소로서, 상기 수평이동간의 외측단부에는 후술하는 비 접촉식 혹은 접촉식 변위센서가 부착되며, 타단이 상기 중공 내에서 승· 하 강 되도록 하는 별도의 이송장치인 한쌍의 구동스쿠류에 각각 결합된다.

또한, 상기 변위센서는, 상기 수평이동간의 외측단에 지지 고정되는데, 비 접촉식 레이져 변위센서인 경우에는 그 내부에서 레이져 빔을 생성시키어 시편치공구로 조사한 후, 그 되돌아오는 빔을 검출하는 방식을 취하며, 접촉식 변위센서인 POT메터 또는 LVDT 변위센서인 경우에는 작동자가 피감지수단인 시편치공구에 접촉되면서 변하는 변위를 측정하는 방식을 취하며, 이를 마이크로프로세서가 처리·계산 함으로써, 전체 거리 및 변위를 측정하도록 하는 장치이다.

그리고, 상기 시편치공구는, 비접촉식의 경우에는 상기 레이져 변위센서에서 조사된 레이져 빔을 반사시키도록 하는 부재로서, 이는 한 쌍으로써 인장시편의 표점위치에 각각 분리가능하게 고정되며, 이로써 상기 레이져 변위센서는 자신과 상기 시편치공구 사이의 전체 거리를 측정함으로써 이를 상기 인장시험 상의 '표점'으로 인식하여서, 표점거리 및 이에 따른 변위를 측정하게 된다.

또한, 상기 시편치공구는, 접촉식의 경우에는 상기 POT메터 또는 LVDT 변위센서의 일측에 연장구비되는 작동자에 의하여 거리를 측정하도록 하는 기준면을 갖는 부재로서, 이는 인장시편의 표점위치에 각각 고정되며, 상기 POT메터 또는 LVDT 변위센서는 자신과 상기 시편치공구 사이의 전체 거리를 측정함으로써, 마찬가지로 상기 인장시편 상의 '표점'으로 인식하여서, 표점거리 및 이에 따른 변위를 측정하게 된다.

또한, 상기 제어부는 상기 지지관체의 일측에 박스형태로 부착되는 콘트롤박스의 내부 인쇄회로기판상에서 구현되는 블록으로서, 마이크로프로세서를 포함하여 이루져서, 본 발명 변위측정장치의 전 구성 요소를 제어하며, 특히 상기 변위센서에서 생성되는 전기신호를 연산하여, 그 전체 거리를 측정하고, 인장 하중이 가해져서 상기 시편치공구의 위치가 변한 후의 전체 거리와 인장시편 상의 또 다른 시편치공구와 또 다른 변위센서에 의하여 측정된 또 다른 전체거리와 변화 후의 또 다른 전체 거리를 이용하여, 이들로부터 변위, 신장률, 파단 신장량 등 유효한 최종 결과값을 계산하게 된다.

그리고, 상기 최종 결과값은, 상기 콘트롤박스의 일측의 디스플레이를 통하여 표시되기도 하며, 상기 인장시험기의 제어부와 모니터를 통하여 표시되기도 하는데, 이와같이 근접하게 설치된 인장시험기에 상기 최종결과값을 전송하기 위하여 통신인터페이스부를 부가적으로 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 통신인터페이스부는, 본 발명 변위측정장치에서 생성된 상기 최종 결과값을 상기 인장시험기의 제어부 혹은 모니터에 출력토록 하기 위한 구성요소이다.

한편, 본 발명 변위측정방법은, 한 쌍의 변위센서로부터 이에 대응되는 각 시편치공구의 피감지면까지의 인장시험 이전의 초기거리를 측정하는 단계와; 한 쌍의 변위센서로부터 이에 대응되는 각 시편치공구의 피감지면까지의 인장시험 이후의 후기거리를 측정하는 단계와; 상기 측정결과를 연산하여 변위 관련 데이터를 산출하는 단계를 포함하여 구성된다.

이하 본 발명에 따른 변위측정장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 변위측정장치를 통상의 인장시험기에 결합하여 사용하는 것을 나타낸 상태도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 변위측정장치는 베이스프레임의 상면 양 측에 한쌍의 수직프레임이 설치되고, 수직프레임을 따라 왕복 이동 가능한 이동베이스가 구비되며, 이동베이스와 베이스프레임에 양단부가 각각 고정된 인장시편의 인장 강도와 항복 강도 등을 측정하는 통상의 인장시험기에 있어서, 상기 인장시편(S)의 상·하 양측에 각각 분리가능하게 고정결합되는 한 쌍의 수평한 바형 시편치공구(11)와: 상기 시편치공구(11)의 외측단부에 인접하도록 직립 설치되고, 중공(H)에서 외주면을 관통하는 일자형 통공(H')이 축 방향을 따라 구비된 지지관체(12)와; 상기 지지관체(12) 중공(H) 내에 서로 평행하도록 직립결합되며, 각각의 모터(M)에 의해 개별 구동가능한 한 쌍의 구동스크류(13)와; 상기 각 구동스크류(13)의 외주면에 나사결합된 후 통공(H')을 통하여 외부로 노출되는 한 쌍의 수평이동간(14)과; 상기 각 수평이동간(14)의 외측단부에 결합되며, 각각 1:1 대응하여 시편치공구(11)의 외측단부 직상에 위치하는 한 쌍의 변위센서(15)와; 상기 변위센서(15)로부터 감지신호를 인가받아 연산처리하는 제어부(16)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 제어부(16)의 처리결과를 외부 장치와 통신하는 통신인터페이스부(17)를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 통신인터페이스부에서 외부로 연장되어 나오는 신호케이블(18)은 종래 기술의 만능시험기의 제어부(6)에 연결되어, 본 발명 변위측정장치에서 측정된 인장시험 등과 관련된 데이터를 상기 인장시험기에 전송토록 하는 것이다.

도 3은 본 발명 변위측정장치를 이용하여, 비 접촉식으로 인장시편의 변위를 측정하는 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명 변위측정장치는 상·하척(4) 사이에 고정 결합된 인장시편(S)에 대한 변위를 측정하는 장치로서, 각각 지지관체(12)에 이동가능하게 고정된 수평이동간(14)의 외측단부에 결합된 변위센서(15)로부터 상기 인장시편(S)상의 표점에 해당하는 위치에 분리가능하게 고정 결합된 한 쌍의 시편치공구(11)의 각각의 상측면상에, 레이져 빔을 조사하고 반사되어 돌아온 것을 제어부(16)의 마이크로프로세서가 연산·처리하는 것으로서, 인장력을 부여하기 전의 시편치공구( 11)의 초기위치(P10, P20)와 인장력을 부여한 후의 시편치공구(11)의 최종위치(P1 1, P21)의 상관관계로부터 신장률 또는 파단 신장률을 연산처리 하여, 이를 인장시험기에 전송하는 구성이다.

또한, 본 발명 변위측정장치의 한 쌍의 수평이동간(14)은, 상기 각 구동스크류(13)의 나사산에 결합되는 것으로, 상기 각 모터(M)에 의하여 구동스크류(13)가 회전하면, 상기 수평이동간(14)의 일측단부가 상기 구동스크류(13)의 나사산에 가이드되어서 상·하로 이송되게 된다.

따라서, 초기에 본 장치를 셋팅함에 있어서는, 인장시편(S)을 상기 상·하척(4)에 물린후, 시편치공구(11)를 고정하여서 이 위치를 기준으로 하고, 상기 구동스크류(13)를 회전시키어 초기 측정위치까지 상기 수평이동간(14)을 이송시킨후 이를 고정시키면, 비로소 상기 인장시편(S)에 인장력을 가할 수 있는 상태가 되는 것이다.

도 4는 본 발명 변위측정장치를 이용하여, 접촉식으로 인장시편의 변위를 측정하는 구성을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 이는 도 3에서의 레이져 변위센서와 같은 비 접촉식 변위센서를 채용하는 대신, POT메터 또는 LVDT와 같은 접촉식 변위센서를 적용한 것이 다를 뿐이다.

즉, POT메터 또는 LVDT와 같은 접촉식 변위센서는, 센서(15b) 하단부 일측에 각각 작동자(A)를 구비하는데, 상기 작동자(A)는 접촉에 의하여 상기 센서(15b)의 본체 내부로 해당 접촉력에 따라 일정 거리 만큼 들어가거나, 외력이 해제되면 원래의 위치로 복귀되는 것이다.

따라서, 상기 한 쌍의 수평이동간(14)과 대응되는 시편치공구(11)를 초기위치(P10, P20)로 셋팅시키어 상기 POT메터 또는 LVDT와 같은 접촉식 변위센서를 초기 설정하고, 인장시험이 완료되어 상기 시편치공구(11)가 최종위치(P11, P21)로 변화되면, 이에따라 상기 작동자(A)가 작동하여, 상기 센서가 변위를 감지하고 이에 따른 전기신호를 발생하면, 제어부(16)의 마이크로프로세서에서는 상기 전기신호를 인가받아 연산하여, 변위정보를 포함하는 디지털 신호를 생성시키어서, 초기 위치(P10, P02)와 최종위치(P11, P21)의 상관관계로부터 신장률 또는 파단 신장률을 연산하고, 이들 데이터를 통신인터페이스부를 인장시험기에 전송한다.

이하에서는, 비 접촉식 변위센서인 레이져 변위센서를 적용한 변위측정장치 및 이에 따른 측정방법을 기준으로 설명토록 한다.

도 5는 인장시편 상에 결합된 게이지 레버에 레이져 빔을 조사하여 변위를 측정하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 초기 시험편(S)에 각각 고정·결합된 한 쌍의 게이지 레버(20)에 상기 레이져 변위센서(15a)로부터 레이져 빔을 조사하여 그 반사되는 것을 인식하여서 초기의 각 게이지 레버(20)의 위치를 저장하고, 이후 인장하중을 가한 후, 다시 상기 게이지 레버(20)의 변경된 위치를 각각 저장하여서, 마이크로프로세서는 이를 토대로 연산을 하여서 신장률 또는 파단 신장률을 산출하게 된다.

도 6은 변위측정장치의 게이지 레버를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명 변위측정장치의 게이지 레버(20)는, 시편치공구(11)의 주요 구성요소로서, 상기 지지관체(12)의 통공(도3의 H')내에서 상·하 방향으로 승·하강하는 수평이동간(14)에 고정되어 연직 하방으로 향하도록 고정되는 변위센서(15)로부터 조사되는 레이져 빔을 반사시키는 것으로서, 특히 반사면인 기준면(R)을 구비하는 부재이다.

따라서, 상기 게이지 레버(20)는, 일단은 상기 인장시편에 고정되도록 구비되고, 타단의 일정 위치에는 상기 레이져 변위센서(15a)에서 조사되는 레이져 빔을 반사시키는 기준면(R)이 구비되는데, 이를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

즉, 상기 게이지 레버(20)는, 중앙의 레버부(L)를 중심으로 일측에는 상기 시험편에 고정되도록 하는 그립부(G)가 구비되는데, 이는 상기 그립부(G)가 인장시편(S)에 고정되도록 하기 위하여 개구부를 갖으며, 그 형상은 'C'자형을 취하게 되며, 상기 'C'자형의 그립부(G)의 내부 일측에는 상기 인장시편(S)과 견고하게 고정 되게끔 조이도록 하는 추가 부재 용도의 레버 관통공(H₁)이 형성된다.

또한, 상기 중앙의 레버부(L)를 중심으로 타측에는 상기 기준면(R)이 구비된다.

그리고, 본 발명 변위측정장치는 표점이 되는 두 지점에 대한 위치 및 변위 등을 측정하는 것으로서, 이와같이 두개의 표점 역활을 하도록 하려면, 상기 인장시편(S)에는 두개의 게이지 레버(20)가 결합되어야 하며, 더욱이 상기 게이지 레버(20)의 연직 상방으로부터 레이져 빔이 하측 방향으로 조사되기 위하여서는, 상호 간섭이 일어나지 않도록 두개의 게이지 레버(20)는 그 길이를 달리해야 한다.

따라서, 상기 두개의 게이지 레버(20) 중에서 위에 위치하는 게이지 레버(20)는 아래에 위치하는 게이지 레버(20)보다 짧아야 하며, 그리하여야만 상기 위에 놓이는 게이지 레버(20)가 아래에 놓이는 게이지 레버(20)의 기준면(R)을 간섭하지 않게 된다.

도 7은 본 발명 변위측정장치의 레버 스토퍼와 스토퍼 핀을 상세하게 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명 변위측정장치의 레버 스토퍼(22)는, 상기 레버 관통공(H₁)에 삽입되고 조여져서, 상기 두개의 게이지 레버(20)가 각각 인장시편(S)에 고정되도록 하는 고정부재인 것이다.

그리고, 상기 본 발명 변위측정장치의 레버 스토퍼(22)는, 내측에 길이 방향으로 핀 관통공(H₂)을 구비하며, 그 연장부에는 스프링 안착홈(H₃)이 구비되고, 상 기 스프링 안착홈(H₃)의 단부 부근에는 이에 직각되게 스토퍼 관통공(H₄)이 형성된다.

그리고, 본 발명 변위측정장치의 스토퍼 핀(21)은, 상기 레버 스토퍼(22)의 핀 관통공(H₂)에 끼워져서, 후술하는 스프링에 의하여 압력을 받아서 그 단부가 상기 인장시편(S)의 측벽에 박히도록 하는 역활을 하는데, 상기 스토퍼 핀(21)은 핀 형상이면서 그 단부에는 헤드(H)가 형성되어 스프링에 맞닿게 된다.

도 8은 본 발명 변위측정장치의 스프링 스토퍼와 스프링을 상세하게 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명 변위측정장치의 스프링 스토퍼(24)는, 상기 레버 스토퍼(43)의 스토퍼 관통공(H₄)에 끼워 지는 것으로서, 후술하는 스프링의 일단을 멈추도록 하는 역활을 함으로서, 상기 스프링에 의하여 압력을 받는 상기 스토퍼 핀(21)이 지속적으로 인장시편(S)에 압력을 가하도록 하는 역활을 한다

그리고, 본 발명 변위측정장치의 스프링(23)은, 전술한 바와 같이 상기 스토퍼 핀(21)이 지속적으로 인장시편(S)에 압력을 가하도록 한다.

도 9는 본 발명 변위측정장치의 측정 원리를 나타낸 블럭도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명 변위측정방법은, 한 쌍의 변위센서(15)로부터 상기 바형 시편치공구(11)의 각각의 피측정면(R)까지의 인장시험 이전의 초기거리를 측정하는 단계(S110)와; 상기 변위센서(15)로부터 상기 바형 시편치공구(11)의 각각의 피측정면(R)까지의 인장시험 이후의 후기거리를 측정하는 단계(S120)와; 상기 측정결과를 연산하여 변위 관련 데이터를 산출하는 단계(S130)를 포함하여 구성된다.

여기서, 신장률 또는 파단 신장률을 산출하는 과정을 보다 상세하게 살펴보면, 본 발명 변위측정 방법의 인장시편(S)을 척(4)에 고정시키는 단계는, 상기 인장시험기의 척(4)을 개방시키어서 상기 인장시편(S)을 고정시키고, 상기 척(4)에 인장시편(S)이 물려진 상태에서 상기 이동베이스(3)를 상방향으로 일정 간격 이송시킴으로써 인장시편(S)이 척(4)에 견고하게 고정된다.

그리고, 상기 인장시편(S)에 수평이동간(14)을 결합시키는 단계는, 상기 인장시편(S) 상에 표점거리를 유지하도록 하면서 상기 수평이동간(14)을 고정하는 것인데, 이는 상기 인장시편(S)에 수평이동간(14)을 결합시킴으로써, 각각의 수평이동간(14)이 종래 기술에 있어서의 각각의 표점 역활을 하며, 이는 상기 인장시편(S)의 양측에 일정거리의 간격에 해당하는 표점거리를 갖는 한 쌍의 표점을 표시하고서, 인장 시험을 시행하는 종래의 기술에 따른 시험 단계에 해당한다.

또한, 인장하중을 가하기 전에 상기 레이져 변위센서(15a)로부터 상기 수평이동간(14)에 레이져 빔을 조사한 후, 초기 변위를 측정하는 단계는, 상기 '인장시편(S)에 수평이동간(14)을 결합하는 단계 이후, 상기 한 쌍의 수평이동간(14) 상측면에 한 쌍의 레이져 변위 센서(15a)로부터 각각 레이져 빔을 조사하고, 그 되돌아 오는 것을 수광센서(미도시)가 수신하여서, 기준점으로부터의 각각의 수평이동간(14)까지의 변위를 측정하는 것이다.

따라서, 이때 상기 기준점으로부터의 각각의 수평이동간(14)까지의 변위는, 이후의 단계에서 측정하게 되는 인장시험 후의 '기준점으로부터의 각각의 수평이동간(14)까지의 변경된 변위'와 함께 신장률 또는 파단 신장률 측정의 기본 데이터가 되는 것이다.

그리고, 인장하중을 가한 후의 최종 변위를 측정하는 단계는, 상기 전 단계 이후 인장 하중이 상기 인장시편(S)에 가하여 지고, 최종 순간에 있어서의 상기 '기준점으로부터의 각각의 수평이동간(14)까지의 변경된 변위'를 측정하는 것이다.

이는, 전술한 바와 같이, 인장하중을 가하기 전의 '기준점으로부터의 각각의 수평이동간(14)까지의 변위'와 함께 신장률 또는 파단 신장률 측정의 기본 데이터가 되는 것이다.

또한, 상기 초기 및 최종 변위를 비교하여 결과값을 출력하는 단계는, 상기의 두가지의 전 단계에 의하여 구하여진, 인장하중을 가하기 전의 '기준점으로부터의 각각의 수평이동간(14)까지의 변위'와; 인장시험 후의 '기준점으로부터의 각각의 수평이동간(14)까지의 변경된 변위'로부터 이들을 비교하여 유용한 결과값을 산출하는 단계로서, 이는 상기 각각의 레이져 변위센서(15a)에서 조사하고 반사되어 돌아온 레이져 빔에 관한 데이터를 연산하여서 이루어지는 것으로서, 제어부의 마이크로프로세서에 의하여 상기 '초기 및 최종 변위를 비교하여 결과값을 출력하는 단계'가 시행되는 것이다.

이상은, 비 접촉식 변위센서인 레이져 변위센서를 적용한 변위측정장치 및 이에 따른 측정방법을 기준으로 설명한 것으로서, 상기 변위센서를 접촉식으로 하는 경우에도, 이로써 변위센서가 변경되는 것 이외에는 그 구성, 작용 또는 효과는 동일함을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 인장 시험에서의 인장시편의 신장이나 파단신장 측정이 간편하면서도 높은 정밀도로 이루어지도록 하며, 더불어서 계측 오차 요인을 제거하는 효과가 있다.

Claims

베이스프레임의 상면 양 측에 한쌍의 수직프레임이 설치되고, 수직프레임을 따라 왕복 이동 가능한 이동베이스가 구비되며, 이동베이스와 베이스프레임에 양단부가 각각 고정된 인장시편의 인장 강도와 항복 강도 등을 측정하는 통상의 인장시험기에 있어서,

상기 인장시편(S)의 상·하 양측에 각각 분리가능하게 고정결합되는 한 쌍의 수평한 바형 시편치공구(11)와:

상기 시편치공구(11)의 외측단부에 인접하도록 직립 설치되고, 중공(H)에서 외주면을 관통하는 일자형 통공(H')이 축 방향을 따라 구비된 지지관체(12)와;

상기 지지관체(12) 중공(H) 내에 서로 평행하도록 직립결합되며, 각각의 모터(M)에 의해 개별 구동가능한 한 쌍의 구동스크류(13)와;

상기 각 구동스크류(13)의 외주면에 나사결합된 후 통공(H')을 통하여 외부로 노출되는 한 쌍의 수평이동간(14)과;

상기 각 수평이동간(14)의 외측단부에 결합되며, 각각 1:1 대응하여 시편치공구(11)의 외측단부 직상에 위치하는 한 쌍의 변위센서(15)와;

상기 변위센서(15)로부터 감지신호를 인가받아 연산처리하는 제어부(16)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부(16)의 처리결과를 외부 장치와 통신하는 통신인터페이스부(17)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 변위센서(15)는 비접촉식센서(15a) 또는 접촉식센서(15b) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변위측정장치.
제 2항에 있어서,

상기 비접촉식 센서(15a)는, 레이져 변위센서인 것을 특징으로 하는 변위측정장치.
제 2항에 있어서,

상기 접촉식 센서(15b)는, 피오티(P.O.T)메터 또는 엘브이디티(L.V.D. T)중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변위측정장치.
한 쌍의 변위센서(15)로부터 이에 대응되는 각 시편치공구(21)의 피감지면( R)까지의 인장시험 이전의 초기거리를 측정하는 단계와;

한 쌍의 변위센서(25)로부터 이에 대응되는 각 시편치공구(21)의 피감지면( R)까지의 인장시험 이후의 후기거리를 측정하는 단계와;

상기 측정결과를 연산하여 변위 관련 데이터를 산출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 변위측정방법.