KR20120006772A - Apparatus for measuring residual stress - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 잔류응력 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시편의 외부 또는 내부에서 천공이 가능한 잔류응력 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a residual stress measuring apparatus, and more particularly to a residual stress measuring apparatus that can be perforated outside or inside the specimen.
열간압연 및 냉각공정을 거친 후 상온으로 냉각된 강판에 형성된 잔류 응력은, 강판의 이음 작업시 잔류응력에 기인한 변형을 방지하기 위하여 정확한 잔류응력 측정이 필요하다. Residual stresses formed on steel sheets cooled to room temperature after hot rolling and cooling processes require accurate residual stress measurements to prevent deformation due to residual stresses during jointing of steel sheets.
강판의 잔류응력 측정이 가능한 것으로, 홀 드릴링(Hole drilling), X선법, 박하우젠법(Barkhausen)이 있고, 최근에는 초음파를 이용한 음향복굴절법 등의 방법을 많이 사용하고 있다. 여기에서 홀 드릴링법은 강판에 1㎜ 정도의 미세한 구멍을 뚫을 때, 구멍 주위의 잔류응력이 해방되어 변형으로 나타나게 되고, 이 변형을 스트레인 게이지를 이용하여 측정하여 잔류응력을 구하는 방법이다.Residual stress of steel sheet can be measured, and there are hole drilling, X-ray method, and Barkhausen method. Recently, many methods such as acoustic birefringence method using ultrasonic waves are used. Here, the hole drilling method is a method of obtaining a residual stress by measuring a strain using a strain gauge when a small hole of about 1 mm is drilled in the steel sheet, and the residual stress around the hole is released.
이 방법은 표준화되어 있는 방법으로서 시편 표면의 잔류응력은 측정이 가능하나 배관과 같이 시편의 형상에 따라서 내부의 잔류응력을 측정할 필요가 있는 경우에는 드릴 및 시편 고정대가 고정되어 있어 배관 내부의 잔류응력을 측정하기에는 어려운 문제가 있다.
This method is a standardized method. The residual stress on the surface of the specimen can be measured.However, if it is necessary to measure the residual stress in accordance with the shape of the specimen, such as a pipe, the drill and the specimen holder are fixed, There is a difficult problem to measure stress.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시편의 외부뿐만 아니라 내부로부터 천공이 가능하여 시편의 형상에 관계없이 잔류응력을 용이하게 측정할 수 있는 잔류응력 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, it is possible to provide a residual stress measuring device that can be easily measured residual stress irrespective of the shape of the specimen by being able to puncture from the inside as well as the outside of the specimen For the purpose of
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 잔류응력 측정장치는, 잔류응력을 측정하고자 하는 강관이 고정되는 강관 고정부재; 상기 강관의 외부 또는 내부에서 천공하기 위한 드릴이 결합된 천공부; 상기 천공부의 일단이 결합되고, 상기 천공부를 상승 또는 하강시키는 Z축 이동부; 및 상기 강관 고정부재의 하부에 설치되고, 상기 강관 고정부재를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 이동부;를 포함한다.In order to solve the above problems, the residual stress measuring apparatus of the present invention, the steel pipe fixing member is fixed to the steel pipe to measure the residual stress; A drilling portion coupled to a drill for drilling in the outside or the inside of the steel pipe; One end of the perforated part is coupled, and a Z-axis moving part configured to raise or lower the perforated part; And an X-axis moving part installed at a lower portion of the steel pipe fixing member to move the steel pipe fixing member in the X-axis direction.
또한, 상기 잔류응력 측정장치는 상기 Z축 이동부를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 이동부를 더 포함할 수 있다.The residual stress measuring apparatus may further include a Y-axis moving unit for moving the Z-axis moving unit in the Y-axis direction.
또한, 상기 수평이동부는 서보모터와 상기 서보모터에 의해 회전하는 볼 스크류와 상기 볼스크류의 회전에 의해 이동하며 상기 강관 고정부재가 결합하는 볼스크류 블럭을 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the horizontal moving unit may be configured to include a ball screw block that is moved by the rotation of the ball screw and the ball screw rotated by the servo motor and the servo motor coupled to the steel pipe fixing member.
또한, 상기 수평이동부는 상기 강관 고정부재의 하부 양측에서 지지하는 이동블럭과 상기 이동블럭의 수평이동을 안내하는 가이드레일을 더 포함할 수 있다.The horizontal moving part may further include a moving block supported at both lower sides of the steel pipe fixing member and a guide rail for guiding horizontal movement of the moving block.
또한, 상기 Z축 이동부는 서보모터와 상기 서보모터에 의해 회전하는 볼 스크류와 상기 볼스크류의 회전에 의해 이동하는 볼스크류 블럭을 포함하도록 구성될 수 있다.The Z-axis moving unit may be configured to include a servomotor, a ball screw rotating by the servomotor, and a ball screw block moving by the rotation of the ball screw.
또한, 상기 천공부는 상기 Z축 이동부에 고정되는 수평바와 상기 수평바의 일단에 고정되는 드릴모터와 상기 드릴모터에 결합하는 드릴을 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the perforation part may be configured to include a horizontal bar fixed to the Z-axis moving unit, a drill motor fixed to one end of the horizontal bar and a drill coupled to the drill motor.
또한, 상기 천공부 상기 수평바의 일단에 부착되어 상기 드릴이 천공하는 강관면을 촬영할 수 있는 카메라를 더 포함할 수 있다.
The drilling unit may further include a camera attached to one end of the horizontal bar to photograph the steel pipe surface drilled by the drill.
본 발명에 의한 잔류응력 측정장치는 강관의 외부 또는 내부로부터 천공이 가능하여 강관의 잔류응력 측정이 용이한 효과가 있다.
Residual stress measuring device according to the present invention can be punched from the outside or inside of the steel pipe has the effect of easy measurement of the residual stress of the steel pipe.
도 1은, 본 발명의 잔류응력 측정장치의 사시도,
도 2는, 본 발명의 잔류응력 측정장치의 Z축 이동부와 천공부의 분해사시도,
도 3은, 본 발명의 잔류응력 측정장치의 X 및 Y축 이동부의 사시도,
도 4는, 본 발명의 잔류응력 측정장치를 이용하여 강관의 내부를 천공하는 작동 예시도이다.1 is a perspective view of a residual stress measuring apparatus of the present invention,
2 is an exploded perspective view of the Z-axis moving portion and the perforation portion of the residual stress measuring apparatus of the present invention;
3 is a perspective view of the X and Y axis moving portion of the residual stress measuring apparatus of the present invention,
4 is an exemplary operation diagram of drilling the inside of the steel pipe using the residual stress measuring apparatus of the present invention.
이하, 본 발명에 의한 잔류응력 측정장치의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a residual stress measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 잔류응력 측정장치의 사시도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 잔류응력 측정장치는 잔류응력을 측정하고자 하는 강관(P)이 고정되는 강관 고정부재(100)와 상기 강관의 외부 또는 내부에서 천공하기 위한 드릴이 결합된 천공부(200)와 상기 천공부(200)의 일단이 결합되고 천공부(200)를 상승 또는 하강시키는 Z축 이동부(300) 및 상기 강관 고정부재(100)의 하부에 설치되고, 상기 강관 고정부재(100)를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 이동부(400)를 포함한다.1 is a perspective view of a residual stress measuring apparatus of the present invention. Referring to this, the residual stress measuring apparatus of the present invention is a steel
강관 고정부재(100)는 플레이트(101)와 플레이트(101)의 상부에 일정 간격을 두고 직립하여 형성되며 상부에 강관이 안착될 수 있는 홈이 형성된 지지부재(102)로 구성된다. 강관 고정부재(100)의 형상은 시험하고자 하는 강관(P)의 형태에 따라 적절히 변형될 수 있다.
The steel
도 2는 본 발명의 잔류응력 측정장치의 천공부(200)와 Z축 이동부(300)에 대한 분해 사시도이다. 먼저 천공부(200)는 후술되는 Z축 볼스크류 블럭(306)에 고정되는 결합부재(201)를 포함한다. 결합부재(201)는 Z축 볼스크류 블럭(306)에 볼트로 고정되는 제1 결합부재(201a)와 제1 결합부재(201a)와 끼움결합하는 제2 결합부재(201b)로 구성된다. 제2 결합부재(201b) 양 측벽에 Z축 이동블럭(308)이 결합한다. 2 is an exploded perspective view of the
결합부재(201)에는 결합플랜지(202)가 고정되고, 결합플랜지(202)에는 수평바(203)의 일단이 고정된다. 수평바(203)의 타단에는 중공형태의 드릴모터 지지부재(204)가 고정되며 드릴모터 지지부재(204)에는 드릴모터(206) 및 드릴(207)이 결합된 드릴모터 고정부재(205)가 삽입되어 고정된다. 드릴모터 고정부재(205)의 상부에는 커버(209)가 결합한다.The
수평바(203)의 타단 하부에는 카메라(208)가 결합된다. 카메라(208)는 드릴(207)의 말단이 촬영될 수 있는 각도로 설치되어 있어 작업자가 강관(P)이 천공되는 위치를 정확히 확인할 수 있다.
The
상기 천공부(200)의 상하 이동을 조절하기 위한 Z축 이동부(300)는 일면이 개방된 직립 형태의 함체(301)와 상기 함체(301)의 상부에 고정되는 Z축 서보모터(302)와 Z축 서보모터(302)와 커플링(303)으로 연결되며 함체(301) 내부에 설치되는 Z축 볼스크류(304)를 포함한다. Z축 볼스크류(304)는 양단에서 두 개의 Z축 볼스크류 지그(305a, 305b)에 의해 지지된다. Z축 볼스크류(304)에는 Z축 볼스크류 블럭(306)이 나사 결합함으로써 Z축 볼스크류(304)의 회전시 Z축 볼스크류(304)를 따라 상승 또는 하강한다. Z축 볼스크류 블럭(306)에는 상기 천공부(200)의 결합부재(201)가 고정됨으로써 Z축 볼스크류 블럭(306)의 상승 또는 하강에 따라 천공부(200)가 상승 또는 하강하게 된다.The Z-
한편, 함체(301)의 양 측벽에는 Z축 가이드 레일(307)이 고정되고, 각각의 Z축 가이드 레일에는 천공부(200)와 결합하는 Z축 이동블럭(308)이 삽입되어 천공부의 상승 또는 하강을 안내한다.
Meanwhile, Z-
도 3은 본 발명의 잔류응력 측정장치의 X 및 Y축 이동부(400, 500)의 사시도이다. X축 이동부(400)는 베이스 부재(401)가 마련되고 베이스 부재 상부에 X축 서보모터(402)와 X축 서보모터(401)의 회전축에 연결되는 커플링(403)과 커플링(403)에 연결되는 X축 볼스크류(404)를 포함한다. X축 볼스크류(404)는 X축 볼스크류 지그(405a, 405b)에 의해 지지되며 X축 볼스크류 블럭(406)이 나사결합하여 X축 볼스크류(404)의 회전 시 X축 볼스크류(404)를 따라 이동한다. 베이스 부재(401)의 양측에는 레일 지지부재(407)가 고정되고 레일 지지부재(407)에는 X축 가이드레일(408)이 고정된다. 각 X축 가이드레일(408)에는 X축 이동블럭(409)이 X축 가이드레일(408)을 따라 이동 가능하도록 결합한다. X축 볼스크류 블럭(406)과 X축 이동블럭(409)에 상기 강관 고정부재(100)가 결합함으로써 X축 볼스크류 블럭(406)의 이동에 따라 강관 고정부재(100)가 X축 방향으로 이동하게 된다.
3 is a perspective view of the X and Y-axis moving parts (400, 500) of the residual stress measuring apparatus of the present invention. The
Y축 이동부(500)는 Z축 이동부(300)의 하부에 결합하여 Z축 이동부(300)를 Y축 방향으로 이동시킨다. Y축 이동부(500)는 X축 이동부(400)의 베이스 부재(401)의 상부에 고정되는 레일고정 플레이트(501)와 레일고정 플레이트(501)의 상부에 고정되는 Y축 가이드레일(502)과 각 Y축 가이드레일(502)에 이동가능하도록 결합하는 Y축 이동블럭(503)과 Y축 이동블럭(503)에 고정되며 Z축 이동부(300)의 함체(301)에 결합하는 이동 플레이트(504)로 구성된다. 이동 플레이트(504)는 모터(미도시) 또는 수동에 의해 Y축 방향으로 이동될 수 있다. 모터에 의해 구동되는 경우 X 이동부와 같이 서보모터, 볼스크류 및 볼스크류 블럭으로 구성할 수 있다.
The Y-
상기 구성에 의한 본 발명의 작동례를 설명하면 다음과 같다. 먼저 강관(P)을 강관 고정부재(100)에 고정하고 천공하고자 하는 부위에 스트레인 게이지(S)를 부착한다. 천공하고자 하는 부위가 드릴(207)의 중심에 올 수 있도록 X축 이동부(400)와 Y축 이동부(500)를 조정한 후, Z축 이동부(300)를 조정하여 천공부(200)을 하강시킨다. 이때 작업자는 카메라(208) 영상을 통하여 천공 부위에 정확히 드릴(207)이 위치하는지 확인할 수 있다.Referring to the operation example of the present invention by the above configuration as follows. First, the steel pipe (P) is fixed to the steel
천공부위가 강관(P)의 내부에 있는 경우에는 도 4에서와 같이 천공부(200)가 강관 내부로 들어갈 수 있도록 X축 이동부(400)를 뒤로 후퇴시킨 후 Y축 이동부(500)와 Z축 이동부(300)를 조정하여 천공부(200)를 강관의 중심축에 맞춘 후, X축 이동부(400)을 전진시켜 드릴(207)이 천공부위의 중심에 올 수 있도록 조정한 후 Z축 이동부(300)을 하강시켜 드릴링작업을 시작할 수 있다.
If the perforated part is in the inside of the steel pipe P, as shown in FIG. After adjusting the Z
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
As described above, the preferred embodiment according to the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited to the scope of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with knowledge of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
100: 강관 고정부재 200: 천공부
201: 결합부재 203: 수평바
206: 드릴모터 208: 카메라
300: Z축 이동부 301: 함체
304: Z축 볼스크류 400: X축 이동부
404: X축 볼스크류 500: Y축 이동부100: steel pipe fixing member 200: punched part
201: coupling member 203: horizontal bar
206: drill motor 208: camera
300: Z-axis moving unit 301: enclosure
304: Z axis ball screw 400: X axis moving part
404: X-axis ball screw 500: Y-axis moving part
Claims (7)
상기 강관의 외부 또는 내부에서 천공하기 위한 드릴이 결합된 천공부;
상기 천공부의 일단이 결합되고, 상기 천공부를 상승 또는 하강시키는 Z축 이동부; 및
상기 강관 고정부재의 하부에 설치되고, 상기 강관 고정부재를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 이동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 잔류응력 측정장치.
Steel pipe fixing member is fixed to the steel pipe to measure the residual stress;
A drilling portion coupled to a drill for drilling in the outside or the inside of the steel pipe;
One end of the perforated part is coupled, and a Z-axis moving part configured to raise or lower the perforated part; And
Residual stress measuring device is installed on the lower portion of the steel pipe fixing member, the X-axis moving unit for moving the steel pipe fixing member in the X-axis direction.
상기 잔류응력 측정장치는 상기 Z축 이동부를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류응력 측정장치.
The method of claim 1,
The residual stress measuring device further comprises a Y-axis moving unit for moving the Z-axis moving unit in the Y-axis direction.
상기 X축 이동부는 서보모터와 상기 서보모터에 의해 회전하는 볼 스크류와 상기 볼스크류의 회전에 의해 이동하며 상기 강관 고정부재가 결합하는 볼스크류 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류응력 측정장치.
The method of claim 1,
The X-axis moving unit is a residual stress measuring device comprising a ball screw block coupled to the steel pipe fixing member is moved by the rotation of the ball screw and the ball screw rotated by the servo motor and the servo motor.
상기 X축 이동부는 상기 강관 고정부재의 하부 양측에서 지지하는 이동블럭과 상기 이동블럭의 수평이동을 안내하는 가이드레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류응력 측정장치.
The method of claim 3, wherein
The X-axis moving unit further comprises a moving block supported at both lower sides of the steel pipe fixing member and a guide rail for guiding a horizontal movement of the moving block.
상기 Z축 이동부는 서보모터와 상기 서보모터에 의해 회전하는 볼 스크류와 상기 볼스크류의 회전에 의해 이동하는 볼스크류 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류응력 측정장치.
The method of claim 1,
The Z-axis moving unit includes a servomotor, a ball screw rotating by the servomotor, and a ball screw block moving by rotation of the ball screw.
상기 천공부는 상기 Z축 이동부에 고정되는 수평바와 상기 수평바의 일단에 고정되는 드릴모터와 상기 드릴모터에 결합하는 드릴을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류응력 측정장치.
The method of claim 1,
The perforation part comprises a horizontal bar fixed to the Z-axis moving unit, and a drill motor fixed to one end of the horizontal bar and a drill coupled to the drill motor.
상기 천공부 상기 수평바의 일단에 부착되어 상기 드릴이 천공하는 강관면을 촬영할 수 있는 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류응력 측정장치.The method of claim 6,
Residual stress measuring device further comprises a camera which is attached to one end of the perforated part of the horizontal bar to photograph the steel pipe surface drilled by the drill.
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