KR20130050746A - 인장시험기의 시편 고정장치 - Google Patents

Abstract

박판의 시편을 보다 견고하게 고정고, 시편 인장 시험시 시편의 그립부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있도록, 시편의 양 선단을 각각 고정하며 대향 배치되어 인장시험기에 장착되는 한 쌍의 고정부를 포함하고, 상기 고정부는 인장시험기에 장착되는 본체와, 상기 본체에 시편의 폭방향으로 설치되어 시편 일측 선단이 감겨지는 원형 단면구조의 고정바, 상기 고정바 외측에 결합되어 시편을 눌러 고정하는 가압부재를 포함하는 인장시험기의 시편 고정장치를 제공한다.

Description

인장시험기의 시편 고정장치{DEVICE FOR CLAMPING TEST PIECE OF TENSILE TESTER}

본 발명은 인장시험기에 시편을 고정하기 위한 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 두께가 얇은 시편을 고정할 수 있도록 된 인장시험기의 시편 고정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 철강 제조 공정을 통해 제조된 스트립 제품은 시편을 통해 필요한 시험을 실시하여 품질을 측정하게 된다. 세계 각 나라들은 규정에 따른 스트립의 품질 허용치를 정하여 이를 통과하도록 하고 있다. 이에 각종 스트립의 정확한 품질 측정을 위해 시편을 해당 시험의 규격에 맞춰 절단 가공하고, 시험기를 이용하여 가공된 시편에 대한 시험을 실시하게 된다.

인장시험에 사용되는 시편의 형상은 정확한 품질 측정을 위해 표준 규격으로 정의되어 있다. 예를 들어, 인장시편은 소정의 길이와 폭을 갖는 사각 형태로 양 선단부는 시편에 고정되는 그립부를 이루며, 중앙부는 실제 변형이 발생되는 곳으로 시험 규격에 따라 정밀한 치수로 가공된다.

인장시험기는 상기 시편의 양쪽 그립부를 잡기 위한 지그가 구비되어 있다. 이에 시편은 지그에 의해 그립부가 단단히 고정되어 인장시험기에 장착된다. 따라서 인장 시험 과정에서 그립부가 지그에서 미끄러지거나 파괴되지 않고, 시편의 중앙부에서만 변형이 발생되어 시편의 강도 및 연신율 등의 기계적 성질을 정확히 측정할 수 있다.

그런데, 종래의 인장시험기는 두께가 두꺼운 시편의 경우에는 상기와 같이 지그를 통한 그립부 고정이 가능하나, 시편이 얇은 박판인 경우에는 시편을 고정하기 어려워 시편의 인장시험이 제대로 이루어지지 못하였다.

박판의 시편은 그 두께가 매우 얇아서 그립부를 지그로 단단하게 고정하더라도 인장 시험 중에 지그와 그립부 사이에 미끄러짐 현상이 발생하게 된다. 또한, 지그에 의한 고정압에 의해 응력이 그립부에 집중되어 인장시험시 시편의 중앙부가 변형되지 않고 그립부에서 파괴가 발생하게 된다.

따라서 종래에는 시편이 박판인 경우에는 인장시험이 제대로 이루어지지 못하여 시편 고유의 기계적 물성을 정확히 측정할 수 없었다.

이에, 박판의 시편을 보다 견고하게 고정할 수 있도록 된 인장시험기의 시편 고정장치를 제공하다.

또한, 시편 인장 시험시 시편의 그립부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있도록 된 인장시험기의 시편 고정장치를 제공한다.

이를 위해 본 고정장치는 시편의 양 선단을 각각 고정하며 대향 배치되어 인장시험기에 장착되는 한 쌍의 고정부를 포함하고, 상기 고정부는 인장시험기에 장착되는 본체와, 상기 본체에 시편의 폭방향으로 설치되어 시편 일측 선단이 감겨지는 원형 단면구조의 고정바, 상기 고정바 외측에 결합되어 시편을 눌러 고정하는 가압부재를 포함할 수 있다.

상기 가압부재는 고정바에 접하는 내면이 상기 고정바와 대응되는 형태로 이루어지고, 일측에 상기 고정바를 향하는 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되며, 상기 고정바에는 상기 관통홀과 대응되는 위치에 암나사홈이 형성되어, 상기 가압부재는 관통홀을 지나 암나사홈에 체결되는 볼트를 매개로 고정바에 설치되어 시편을 눌러 고정하는 구조일 수 있다.

상기 고정바는 본체에 착탈가능하게 설치될 수 있다.

상기 본체 측면에서 내부로 형성되어 상기 고정바가 삽입되는 결합홀과, 상기 본체에 형성되고 상기 결합홀과 연통되어 고정바에 장착된 시편이 지나가는 슬릿, 상기 결합홀 내에서 고정바의 회전을 방지하기 위한 결합부를 더 포함할 수 있다.

상기 슬릿은 본체의 중심을 지나도록 형성될 수 있다.

상기 결합부는 고정바 선단에 다각형태의 블록이 고정 설치되고, 상기 결합홀은 상기 블록에 대응되는 단면형태로 이루어져, 상기 블록이 결합홀에 끼워져 고정되는 구조일 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 장치에 의하면, 두께가 매우 얇은 시편이라도 보다 견고하게 고정할 수 있게 되어, 시험 과정에서 시편의 그립부가 미끄러지는 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 시편의 그립부에 균일한 응력이 가해지도록 하여, 응력 집중에 의한 그립부 파손을 방지하고, 정확한 시험이 이루어질 수 있어, 시편의 물성을 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다.

또한, 구조의 변경없이 다양한 크기의 시편에 대해 적용가능한 장점이 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 인장시험기의 시편 고정장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 인장시험기의 시편 고정장치의 시편 고정 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 인장시험기의 시편 고정장치에 시편이 고정된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 인장시험기의 시편 고정장치로, 도 3의 A부분 상세도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.

도 1은 본 실시예에 따라 박판의 시편을 인장시험기에 고정하기 위한 시편 고정장치를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 고정장치(10)는 시편(도 2의 P 참조)의 양 선단을 각각 고정하며 서로 마주보도록 배치되어 인장시험기에 장착되는 한 쌍의 고정부(12)를 포함한다. 상기 고정부(12)는 필요시 인장시험기에 구비된 지그홀더(도 3의 100 참조)에 선택적으로 장착되어 박판의 시편을 인장시험기에 고정시킨다.

본 실시예에서 상기 한 쌍의 고정부(12)는 상하로 배치되며, 상부에 위치한 고정부(12)는 시편의 상단을 고정하고, 하부에 위치한 고정부(12)는 시편의 하단을 고정하여 시편을 인장시험기에 수직으로 고정시키게 된다.

여기서, 상기 쌍을 이루는 각 고정부(12)는 단지 대향 배치되었을 뿐 구조는 동일하므로, 이하, 도 1에서 하부에 위치한 고정부(12)의 구조를 예로서 설명한다. 그리고 상부에 위치한 고정부(12)는 동일한 구성부에 동일한 부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 고정부(12)는 인장시험기의 지그홀더(100)에 결합되는 본체(14)와, 상기 본체(14)에 시편의 폭방향으로 설치되어 시편 일측 선단이 감겨지는 원형 단면구조의 고정바(16), 상기 고정바(16) 외측에 결합되어 시편을 고정바(16)에 눌러 고정하는 가압부재(18)를 포함한다.

이에 시편은 고정바(16)의 둥근 면에 접한 상태로 가압부재(18)에 의해 고정됨으로써, 응력 집중 없이 단단히 고정될 수 있다.

본 실시예에서 상기 본체(14)는 인장시험기의 지그홀더(100)에 결합될 수 있도록 후면에 암나사가 가공된 체결홈(15)이 형성된다. 이에 상기 본체(14)는 인장시험기의 지그홀더(100)에 나사체결 방식으로 결합된다. 상기 지그홀더(100)에 대한 본체(14)의 체결구조는 지그홀더(100)의 구조 등에 따라 달라질 수 있으며, 본체(14)를 지그홀더(100)에 착탈가능하게 고정할 수 있으면 다양한 구조가 적용될 수 있다.

그리고 상기 본체(14)의 후면 반대쪽 면인 전면은 본체(14) 간에 서로 마주보는 면으로, 시편의 선단이 고정되는 부분이다. 상기 본체(14)의 전면은 수평면을 이루며, 상기 고정바(16)가 설치된다.

상기 고정바(16)는 원기형 형태로 이루어져, 상기 본체(14)의 전면을 따라 길게 연장된다.

도 2는 상기 고정바에 시편(P)을 고정하는 구조를 예시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 장치는 고정바(16) 외주면에 가압부재(18)를 장착하여 시편(P)의 선단부가 가압부재(18)에 눌려 고정바(16)와 가압부재(18) 사이에서 가압 고정하는 구조로 되어 있다.

상기 가압부재(18)는 고정바(16)를 따라 길게 연장되며, 상기 고정바(16)와 접하는 내면은 고정바(16)를 감쌀 수 있도록 고정바(16)와 대응되는 형태로 오목하게 만곡되어 밀착면(19)을 이룬다. 본 실시예에서 상기 밀착면(19)은 반구 형태로 이루어질 수 있다. 상기 밀착면의 크기 즉, 시편(P)을 사이에 두고 고정바(16)와 접촉되는 면적은 클수록 시편(P) 고정력을 높일 수 있다. 상기 가압부재(18)는 밀착면(19)이 반구 형태를 이룸에 따라 보다 강력하게 시편(P)을 고정바(16)에 고정시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서 상기 가압부재(18)는 고정바(16)에 볼트(20)를 매개로 체결된다. 이를 위해 상기 가압부재(18)는 일측에 상기 고정바(16)를 향하는 적어도 하나 이상의 관통홀(22)이 형성되며, 상기 고정바(16)에는 상기 관통홀(22)과 대응되는 위치에 암나사홈(24)이 형성된다. 이에 상기 가압부재(18)는 관통홀(22)을 지나 암나사홈(24)에 체결되는 볼트(20)를 매개로 고정바(16)에 설치된다. 그리고 상기 볼트(20)를 조여주게 되면, 볼트(20) 체결압에 의해 가압부재(18)가 눌려지면서 시편(P)의 선단부가 고정바(16)와 가압부재(18) 사이에서 압착되어 강력하게 고정된다.

여기서 도 2에서와 같이, 상기 볼트(20) 체결을 위한 관통홀(22)은 가압부재(18)의 양 선단쪽에 형성함으로써, 볼트(20)가 시편(P)의 선단부와 접촉되지 않도록 한다. 상기 볼트(20) 체결 위치는 상기와 같이 가압부재(18)의 전면 외에 다른 곳에서도 체결 가능하며, 그 체결 위치나 개수에 있어서 특별히 한정되지 않는다.

이와 같이, 시편(P)은 원기둥 형태의 고정바(16)에 감겨져 밀착되고, 가압부재(18)에 의해 눌려져 가압부재(18)와 고정바(16) 사이에서 단단히 고정된다. 이에 시편(P)은 인장시험시 양쪽으로 당겨졌을 때 고정바(16)에서 미끄러져 풀리지 않게 된다. 또한, 시편(P)은 고정바(16)의 둥글게 만곡된 표면을 지나 고정바(16)의 접선 방향으로 연장되어 당겨지게 된다. 이에 따라 시편(P)은 고정바(16)의 표면과 부드럽게 접촉되어 고정바(16)와의 접면 사이에서 응력이 어느 한곳으로 집중되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서 인장 시험시 고정바(16)와 시편(P) 사이에 응력이 어느 한 곳으로 집중되어 시편(P)이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서 상기 고정바(16)는 본체(14)의 전면에 착탈 가능하게 결합된다.

이를 위해, 본 장치는 상기 본체(14) 측면에서 내부로 형성되어 상기 고정바(16)가 삽입되는 결합홀(26)과, 상기 본체(14)에 형성되고 상기 결합홀(26)과 연통되어 고정바(16)에 장착된 시편(P)이 지나가는 슬릿(28), 상기 결합홀(26) 내에서 고정바(16)의 회전을 방지하기 위한 결합부를 포함한다.

상기 결합부는 시편(P)을 고정하고 있는 고정부(12)가 본체(14)에 대해 회전이나 유동되지 않고 단단히 결합되도록 한다. 본 실시예에서 상기 결합부는 고정바(16) 양 선단에 다각형태의 블록(30)이 고정 설치되고, 상기 결합홀(26)은 상기 블록(30)에 대응되는 단면형태로 이루어져, 상기 블록(30)이 결합홀(26)에 끼워져 고정되는 구조로 되어 있다.

상기 결합홀(26)은 상기 본체(14)의 전면에서 소정 거리 이격된 위치에 형성되며, 본체(14)의 내부를 관통하여 형성된다. 상기 결합홀(26)은 대략 가압부재(18)가 결합된 고정바(16)가 충분히 들어갈 수 있는 정도의 단면 크기로 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 상기 결합홀(26)은 사각 단면구조로 이루어지며, 상기 블록(30)은 상기 결합홀(26)과 대응되는 크기의 사각형태로 이루어진다. 상기 결합홀(26)과 여기에 끼워지는 블록(30)의 형태는 특별히 이에 한정되지 않으며, 타원이나 다각형태와 같이 서로 상대 회전되지 않는 구조면 모두 적용 가능하다. 이에 상기 결합홀(26)에 고정바(16)가 삽입되면 고정바(16) 선단에 설치된 블록(30)이 결합홀(26)에 맞물려지면서 본체(14)에 대해 고정바(16)의 회전이나 유동이 방지된다.

상기 슬릿(28)은 고정바(16)에 고정된 시편(P)이 본체(14) 전면을 통해 지나가는 통로 역할을 한다. 상기 슬릿(28)은 본체(14)의 전면에 상기 결합홀(26)과 평행한 방향으로 형성되어 상기 결합홀(26)과 연통된다. 이에 상기 고정바(16)가 결합홀(26)에 삽입되면 고정바(16)에 고정된 시편(P)이 슬릿(28)을 통해 본체(14) 전면과 간섭없이 지나갈 수 있게 된다. 상기 슬릿(28)의 형성 폭은 결합홀(26)보다 작고 박판의 시편(P)이 슬릿(28)과 간섭되지 않고 지나갈 수 있는 정도면 충분하며 그 크기에 있어서 특별히 한정되지 않는다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 슬릿(28)은 본체(14)의 중심을 지나도록 형성된다. 이에 시편(P)은 대향되는 각 고정부(12)의 본체(14) 사이에서 고정부(12)의 중심선(R)에 놓여진 상태로 고정된다. 그리고 상기 결합홀(26)은 상기 중심선(R)에서 벗어난 위치에 형성되는 데, 이는 상기 고정바(16)에 감겨진 시편(P)이 고정바(16)의 외주면에서 접선방향으로 나가기 때문이다. 이에 시편(P)이 감겨지는 고정바(16)의 중심은 본체(14)의 중심선(R)에서 벗어난 위치에 있게 되고, 고정바(16)가 삽입되는 결합홀(26) 역시 중심선(R)에서 이격된 위치에 형성된다.

이하, 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

두께가 얇은 박판의 시편(P)을 인장시험하기 위해 먼저, 인장시험기의 상부와 하부에 구비된 지그홀더(100)에 한 쌍의 본체(14)를 각각 대향 배치하여 장착한다.

본체(14)의 장착이 완료되면 시편(P)의 양 선단을 고정바(16)에 고정시킨다. 고정바(16)에 시편(P)의 선단을 감은 상태에서 가압부재(18)를 고정바(16) 외측에 밀착시킨다. 이에 시편(P)은 고정바(16)와 가압부재(18) 사이에 밀착된 상태가 된다. 이 상태에서 가압부재(18)에 형성된 관통홀(22)을 통해 볼트(20)를 끼워 암나사홈(24)에 나사체결한다. 상기 볼트(20)를 조여주게 되면 가압부재(18)가 고정바(16)에 강하게 결합되면서 시편(P)은 가압부재(18)의 가압력에 의해 고정바(16)에 보다 강력하게 고정된다.

그리고 시편(P)의 양 선단을 고정하고 있는 각 고정바(16)를 본체(14)에 형성된 결합홀(26)에 삽입하여 고정바(16)를 본체(14)에 결합시킨다. 상기 고정바(16) 선단에 설치된 블록(30)은 본체(14)의 결합홀(26)에 긴밀하게 끼워짐에 따라 본체(14)에 대해 고정바(16)의 회전이나 유동을 방지할 수 있게 된다. 상기 고정바(16)가 본체(14)의 결합홈에 삽입됨에 따라 고정바(16)에 고정된 시편(P)은 본체(14) 전면의 슬릿(28)을 통해 본체(14) 전면으로 나간다. 여기서 시편(P)은 고정바(16)에 감겨진 상태에서 고정바(16)의 접선방향을 지나 본체(14) 전면에 수직으로 배치된다. 이에 상기 시편(P)은 수직으로 배치된 상태로 두 본체(14)의 전면 사이에 단단하게 고정된다.

이와 같이 본 장치를 통해 박판의 시편(P)이 인장시험기에 고정됨에 따라, 인장시험 진행시 시편(P)의 고정이 풀리거나 응력집중에 의해 고정 부위가 파손되는 것을 방지하고 보다 정확한 시험이 이루어질 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 고정장치 12 : 고정부
14 : 본체 16 : 고정바
18 : 가압부재 20 : 볼트
22 : 관통홀 24 : 암나사홈
26 : 체결홀 28 : 슬릿
30 : 블록

Claims (4)

1. 시편의 양 선단을 각각 고정하며 대향 배치되어 인장시험기에 장착되는 한 쌍의 고정부를 포함하고,
   상기 고정부는 각각 인장시험기에 장착되는 본체와, 상기 본체에 시편의 폭방향으로 설치되어 시편 일측 선단이 감겨지는 원형 단면구조의 고정바, 상기 고정바 외측에 결합되어 시편을 눌러 고정하는 가압부재를 포함하는 인장시험기의 시편 고정장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압부재는 고정바에 접하는 내면이 상기 고정바와 대응되는 형태로 이루어지고, 일측에 상기 고정바를 향하는 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되며, 상기 고정바에는 상기 관통홀과 대응되는 위치에 암나사홈이 형성되어, 상기 가압부재는 관통홀을 지나 암나사홈에 체결되는 볼트를 매개로 고정바에 설치되어 시편을 눌러 고정하는 구조의 인장시험기의 시편 고정장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 본체 측면에서 내부로 형성되어 상기 고정바가 삽입되는 결합홀과, 상기 본체에 형성되고 상기 결합홀과 연통되어 고정바에 장착된 시편이 지나가는 슬릿, 상기 결합홀 내에서 고정바의 회전을 방지하기 위한 결합부를 더 포함하여, 상기 고정바가 본체에 착탈가능하게 설치되는 인장시험기의 시편 고정장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 결합부는 고정바 선단에 다각형태의 블록이 고정 설치되고, 상기 결합홀은 상기 블록에 대응되는 단면형태로 이루어져, 상기 블록이 결합홀에 끼워져 고정되는 구조의 인장시험기의 시편 고정장치.

Images