KR20150104492A - 범용재료시험기 치구 - Google Patents

Abstract

범용재료시험기 치구가 개시된다. 본 범용재료시험기 치구는, 고정부에 의해 고정된 시편을 구동부를 통해 가압함으로써, 시편의 물성을 시험하는 범용재료시험기의 치구에 있어서, 일단이 상기 구동부에 연결되는 제1 연결부, 상기 시편의 일단이 지지되도록하며 상기 시편의 지지점에 무게중심을 갖는 제1 지지부 및 상기 무게중심에 의해 상기 구동부에서 구동력이 발생되는 지점과 상기 무게중심을 연결하는 가상의 축인 전달축과 상기 시편의 시편축이 일치되도록 상기 제1 연결부의 타단과 상기 제1 지지부가 회동가능하게 연결되도록 하는 제1 회동부를 포함하는 제1 지그; 및 일단이 상기 고정부에 연결되며, 타단이 상기 시편의 타단을 지지하는 제2 지지부를 포함하는 제2 지그;를 포함한다. 이에 의해, 범용재료시험기의 전달축과 시편축이 일치될 수 있는 범용재료시험기 치구를 마련함으로써, 재료시험 시 발생할 수 있는 시편의 변형과 시편 내부의 불균일 변형을 방지할 수 있고, 측정된 물성의 편차와 오차를 경감할 수 있어 시편의 정밀한 측정으로 측정된 데이터의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, ∩형상의 지지부재와 높낮이 조절이 가능한 고정부재를 통해 다양한 형태의 시편을 미끄러짐과 유격 없이 안정적으로 고정할 수 있어 시편의 형상과 크기에 제약을 경감할 수 있다.

Description

범용재료시험기 치구{JIG FOR UNIVERSAL TESTING MACHINE}

본 발명은 범용재료시험기 치구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 범용재료시험기와 시편의 상부를 고정시키는 상부 지그를 회동부에 의해 결합되도록 하여, 상부 지그에 고정된 시편이 상부 지그의 무게중심에 의해 수직한 방향으로 정렬되어 하부 지그에 고정됨으로써, 범용재료시험기의 인장 또는 압축 시험 등의 재료시험 시 발생하는 굽힘과 비틀림에 의한 물성 측정의 오차와 편차를 경감시킬 수 있는 개선된 범용재료시험기 치구에 관한 것이다.

일반적으로, 범용재료시험기(UTM : Universal Testing Machine)는 시험에 따라 시편을 고정하는 그립(Grip)만 교환해가며 수행하는 규격별 시험을 포함하여 환경 챔버를 장착한 후 실제 환경과 동일한 환경에서 시편의 물성시험을 실시함으로써 각종 물성, 이를테면 인장, 인열, 굴곡, 압축강도를 비롯하여 박리강도, COF(정마찰, 동마찰계수측정), IFD, ILD(경도시험), W굴곡 등 다양한 데이터를 측정할 수 있도록 구성된 시험기기를 말한다.

이러한 만능재료시험기는 다양한 분야에서 각종 재료의 물성을 측정하기 위해 활용되게 되며, 세부적으로 의료용 주사기와 같은 재료의 인장 강도, 압축 강도 및 내구 한도 등의 물성을 측정하기 위해 사용되기도 한다.

의료용 주사기의 물성 측정 시험은 일반적으로, 주사기에서 주사약을 배출하는데 필요한 힘을 알아내기 위해, 힘 대 시간의 데이터, 최대하중과 주사기 플런저의 특정 위치에서의 하중값, 주사액이 분사하기 시작하는 저점에서의 최대하중, 균일한 주사액의 흐름을 유지하는데 필요한 힘을 나타내는 평균하중 등의 물성을 측정하게 된다.

이러한 물성 측정은 다양한 크기와 형상을 갖는 주사기에 따라 치구의 그립부분의 형상도 각각으로 마련되어져야 한다는 문제점을 안고 있다.

또한, 다양한 시편의 형상에 따라 마련되는 다양한 치구들은 시편과 결합 시, 시편의 형상에 따라 시편과 결합된 치구의 시편축이 가압되는 힘의 전달축에서 벗어나게 될 수도 있다.

시편은 전달축에 의해 구속되기 때문에 전달축과의 정렬은 전적으로 전달축의 설치시 발생하는 정렬오차에 의존하게 된다. 따라서, 전달축과의 정렬이 되어 있지 않은 경우, 시편축과 전달축의 구동방향이 어긋나게 되어 굽힘이나 비틀림의 전단응력이 발생하며, 이로 인해 시편의 변형이나 내부의 불균일 변형과 같은 문제로 측정된 데이터의 신뢰도가 저하되는 문제점이 있었다.

가장 이상적인 방법은 시험기 자체가 전달축 정렬이 완벽하게 이루어져 있는 조건하에서 실험을 수행하는 것이나, 다양한 조건 및 소재를 대상으로 하는 환경에서는 잦은 로드셀의 교체 등으로 인하여 상시 유지할 수 있는 정렬 오차 수준에 한계가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은, 시편을 고정하는 지지부와 구동력을 전달하는 전달축을 회동부재에 의해 결합하여 전달축의 무게중심에 의해 시편의 시편축이 전달축과 일치되도록 하는 범용 재료시험기 치구를 제공함에 있다.

또한, 주사기로 마련되는 시편의 형상에 따른 고정 시 제약을 경감할 수 있는 범용적인 치구를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 주사기용 치구는, 고정부에 의해 고정된 시편을 구동부를 통해 가압함으로써, 시편의 물성을 시험하는 범용재료시험기의 치구에 있어서, 일단이 상기 구동부에 연결되는 제1 연결부, 상기 시편의 일단이 지지되도록하며 상기 시편의 지지점에 무게중심을 갖는 제1 지지부 및 상기 무게중심에 의해 상기 구동부에서 구동력이 발생되는 지점과 상기 무게중심을 연결하는 가상의 축인 전달축과 상기 시편의 시편축이 일치되도록 상기 제1 연결부의 타단과 상기 제1 지지부가 회동가능하게 연결되도록 하는 제1 회동부를 포함하는 제1 지그; 및 일단이 상기 고정부에 연결되며, 타단이 상기 시편의 타단을 지지하는 제2 지지부를 포함하는 제2 지그;를 포함한다.

그리고, 상기 시편은, 단부에 돌출부가 형성된 주사기로 마련되며, 상기 제1 지지부는, 상기 돌출부보다 작은 직경으로 구비되는 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈에 상기 주사기가 삽입되되 상기 돌출부가 상기 삽입홈의 입구에 안착됨으로써 상기 주사기가 지지되도록 하는 제1 지지부재; 및 일단이 상기 제1 회동부에 연결되며, 상기 구동부의 힘이 상기 주사기에 전달되도록 타단이 상기 제1 지지부재를 관통하여 상기 주사기에 접촉되는 제1 고정부재;를 포함한다.

또한, 상기 제2 지지부는, 상기 시편과 상기 제2 지지부 간의 유격이 제거되도록, 상기 시편의 타단과 접촉되는 면이 상기 시편의 타단 형상과 대응되는 원통 형상으로 마련될 수 있다.

그리고, 상기 제2 지그는, 일단이 상기 고정부에 연결되는 제2 연결부; 및 상기 구동부가 가하는 힘이 상기 시편의 길이방향으로 전달되도록, 상기 제2 연결부의 타단과 상기 제2 지지부를 회동가능하게 연결되도록 하는 제2 회동부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 연결부와 상기 제1 회동부, 그리고 상기 제2 연결부와 상기 제2 회동부는, 각각 볼 조인트로 결합될 수 있다.

이에 의해, 범용재료시험기의 전달축과 시편축이 일치될 수 있는 범용재료시험기 치구를 마련함으로써, 재료시험 시 발생할 수 있는 시편의 변형과 시편 내부의 불균일 변형을 방지할 수 있고, 측정된 물성의 편차와 오차를 경감할 수 있어 시편의 정밀한 측정으로 측정된 데이터의 신뢰도를 높일 수 있다.

또한, ∩형상의 지지부재와 높낮이 조절이 가능한 고정부재를 통해 다양한 형태의 시편을 미끄러짐과 유격 없이 안정적으로 고정할 수 있어 시편의 형상과 크기에 제약을 경감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치구가 장착된 범용재료시험기의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구의 정면 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구의 제1 지그에 시편인 주사기를 장착하여 전달축과 시편축을 일치시키는 것을 나타내는 사용 상태도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구의 제1 지그와 제2 지그에 시편인 주사기가 장착되어 전달축과 시편축이 일치되는 것을 나타내는 사용 상태도,
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 지그에 제2 회동부를 더 구비한 범용재료시험기 치구의 정면 단면도, 및
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 지그에 제2 회동부를 더 구비한 범용재료시험기 치구의 사용 상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 실시예에 따른 범용재료시험기의 치구(100)는, 범용재료시험기의 상부 지그(110)의 무게중심(G)을 구동력이 전달되는 전달축(A1)에 일치되게 설정하고 시편(T)을 제1 회동부(114)와 회동가능하게 연결함으로써, 전달축(A1)의 무게중심(G)에 의해 전달축(A1)과 시편축(A2)이 일치할 수 있어 시편(T)의 물성 측정 시 시편(T)의 변형과 시편(T) 내부의 불균일 변형을 방지하고, 그로 인한 측정된 물성의 편차와 오차를 경감하도록 하는 기능을 제공할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기는 본체를 구성하는 가압장치(10), 구동장치(20), 조작장치(30) 및 물성 측정을 위한 시편(T)을 고정하는 치구(100)로 구성된다.

범용재료시험기는 조작장치(30)에 의해 동작되며, 조작장치(30)의 조작에 의해 구동장치(20)에서 생성된 구동력이 가압장치(10)로 전달됨으로써, 가압장치(10)가 기설정된 경로를 따라 이동하여 치구(100)에 의해 고정된 시편(T)에 하중을 부가하는 기능을 갖는다.

가압장치(10)는 상하로 연장 형성된 볼스크류를 축으로 축을 따라 이동하며, 치구(100)에 결합되어 시편(T)에 하중을 가하는 가압부와 가압부의 이동경로를 가이드하는 가이드부로 구성되어 치구(100)에 연결된 시편(T)에 기설정된 방향과 기설정된 크기의 하중을 가하게 된다.

구동장치(20)는 서보모터와 감속기로 구성된 부하장치에서 구동력을 생성해 상기 가압장치(10)에 구동력을 전달하는 장치로 정적 재료시험기의 유압식, 서보모터식 등의 다양한 부하장치가 사용될 수 있다.

조작장치(30)는 구동장치(20)동작을 제어할 수 있는 기능을 제공하며, 범용재료시험기의 동작 상태를 사용자에게 디스플레이하거나 재료시험으로 측정된 물성을 사용자에게 디스플레이하고 저장하는 기능을 하게 된다.

치구(100)는 물성 측정을 위한 시편(T)을 고정시키는 역할로 가압장치(10)에 부속되어 있으며, 시편(T)의 다양한 형태에 따라 다양한 기능과 형상의 치구(100)가 마련되게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구의 정면 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가압장치(10)에 결합되어 시편(T)을 고정시키는 치구(100)는 상부 지그(110)와 하부 지그(120)로 구성된다.

상부 지그(110)는 가압장치(10)의 일단인 구동부(15)에 의해 연결되어 있으며, 제1 연결부(112), 제1 회동부(114) 및 제1 지지부(116)로 구성되어 가압장치(10)와 시편(T)을 연결해 구동장치(20)에서 발생된 구동력을 시편(T)에 전달하는 기능을 하도록 한다.

제1 연결부(112)는 상부 지그(110)의 상부에 위치하며, 상기 가압장치(10)의 돌출된 일단인 구동부(15)에 결합되어 상부 지그(110)가 가압장치(10)에 고정되도록 함으로써, 구동부(15)로부터 전달되는 구동력을 하부로 전달하게 된다.

제1 회동부(114)는 제1 연결부(112)와 제1 지지부(116) 사이에 회동가능하게 결합되어 구동부(15)를 통해 전달된 구동력이 시편(T)에 전달되도록 한다. 이때, 시편축(A2)이 제1 회동부(114)의 회동에 의해 전달축(A1)에 대응되어 전달축(A1)과 일치됨으로써 시편축(A2)과 전달축(A1)의 소정 범위의 정렬 오차를 제거할 수 있게 된다.

제1 지지부(116)는 다시 제1 지지부재(116a)와 제1 고정부재(116b), 삽입홈(116c) 및 고정손잡이(116d)로 구성되어 시편(T)의 일단을 고정하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서는 시편(T)의 형상을 의료용 주사기(T)로 한정하여 설명하도록 한다.

제1 지지부재(116a)는 시편(T)인 주사기(T)의 손잡이가 삽입되어 거치되도록 하부와 측부가 도시된 바와 같이, ∩형상인 삽입홈(116c)이 형성되어 제1 고정부재(116b)에 장착됨으로써, 주사기(T)의 일단이 상부 지그(110)에 지지될 수 있는 지지점을 형성한다.

제1 고정부재(116b)는 일단이 제1 회동부(114)에 일체화 되어 결합되고, 타단이 제1 지지부재(116a)에 볼트 결합으로 관통되어 삽입되어 제1 지지부재(116a)에 거치된 주사기(T)의 상부를 가압하여 고정함으로써, 제1 지지부재(116a)와 함께 주사기(T)의 지지점을 형성한다.

고정손잡이(116d)는 제1 고정부재(116b)의 측면에 형성되어 사용자의 수 조작으로 회전되어 제1 고정부재(116b)는 상기 ∩형상의 삽입홈(116c) 반원형 중앙에 형성된 관통공의 나사산을 따라 하강하게 되며, ∩형상의 삽입홈(116c)에 삽입되어 지지된 주사기(T) 손잡이의 상부를 가압함으로써, 주사기(T) 손잡이가 제1 지지부(116)에 고정되게 된다.

이때, 제1 지지부재(116a)의 형상은 일측은 좌우 대칭형 구조를 갖도록 하나 타측은 비대칭 구조로 형성되므로 제1 고정부재(116b)에 의해 시편(T)이 고정되는 지지점 즉, 전달축(A1)의 연장선상에 위치한 지지점에 무게중심(G)이 형성될 수 있는 형상을 구비하도록 한다.

상부 지그(110)는 상기와 같은 구성으로 구동력이 제1 연결부(112), 제1 회동부(114), 제1 지지부(116)를 통해 시편(T)으로 전달되도록 한다.

그리고, 제1 지지부(116)의 형상을 시편(T)의 제1 지지부재(116a)와 제1 고정부재(116b)에 의해 형성되는 지지점에 무게중심(G)이 형성될 수 있도록 마련하여 제1 지지부(116)의 무게중심(G)에 의해, 구동부(15)에서 하중이 전달되는 지점과 무게중심(G)을 연결하는 가상의 축인 전달축(A1)을 시편(T)의 시편축(A2)과 일치되도록 할 수 있다. 제1 지지부(116)의 무게중심은 시편(T) 무게에 의해 영향 받지 않도록 시편(T)의 무게에 비해 제1 지지부(116)의 무게를 기설정된 수치 이상으로 구비되도록 한다.

하부 지그(120)는 범용재료시험기의 하부 본체를 구성하는 구동장치(20)의 일면인 고정부(25)에 연결된 제2 지지부(122)를 포함하며, 시편(T)인 주사기(T)의 타단을 고정시켜 주사기(T)의 일단에 하중이 가해지면 주사기(T)의 길이방향으로 하중이 가해질 수 있도록 한다.

제2 지지부(122)는 시편(T)의 타단을 고정시키며, 다시 제2 지지부재(122a)와 제2 고정부재(122b)로 구성된다.

제2 지지부재(122a)는 하부가 고정부(25)에 결합되어 상부로 연장 형성되되, 주사기(T) 방향으로 양단이 돌출되도록 함으로써, 제2 고정부재(122b)가 돌출된 양단에 장착되어 시편(T)의 타단을 지지할 수 있도록 한다.

그리고, 제2 고정부재(122b)는 제2 지지부재(122a)에 양단으로 돌출된 돌출부에 볼트 결합으로 관통되어 한 쌍으로 장착되며, 제2 지지부재(122a)의 양단에서 중심부로 대칭되게 이동 가능하여 시편(T)인 주사기(T)의 몸통부분을 양쪽에서 가압하여 지지하게 된다.

또한, 제2 고정부재(122b)의 시편(T)인 주사기(T) 몸통 부분과 접하는 면은 주사기(T) 본체의 몸통 부분의 형상에 대응되는 원통 형상으로 마련되어 제2 지지부(122)와 주사기(T) 간의 형상의 차이에서 발생하는 유격을 제거함으로써, 주사기(T)가 하부 지그(120)에 견고하게 고정되도록 할 수 있거나 평면 형상으로 마련되어 다양한 주사기(T)의 형상에 따른 고정 시 제약을 경감할 수 있다.

하부 지그(120)는 상기 상부 지그(110)에서 전달축(A1)과 시편축(A2)이 일치된 시편(T)의 타단을 지지함으로써, 구동력이 전달되는 전달축(A1)과 시편축(A2) 그리고 고정축을 일치되도록 하여 시편(T)의 양단에 물성 측정을 위한 하중을 시편축(A2) 방향으로 가할 수 있게 한다.

이와 같이, 시편(T)은 상부 지그(110)와 하부 지그(120)에 의해 양단이 고정됨으로써 시편(T) 양단이 지지되어 시편(T)에 인장 또는 압축 등의 하중을 가해 필요한 물성을 측정하게 된다.

본 실시예에서는 시편(T)인 주사기(T)를 고정시키기 위한 주사기(T) 손잡이 부분의 형상에 대응되는 지지부 내지 그립부를 도시하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 시편(T)의 형상에 따른 적절한 공지된 고정요소를 적용할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구(100)를 이용한 시편의 시험과정을 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구의 제1 지그에 시편인 주사기를 장착하여 전달축과 시편축을 일치시키는 것을 나타내는 사용 상태도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기 치구의 제1 지그와 제2 지그에 시편인 주사기가 장착되어 전달축과 시편축이 일치되는 것을 나타내는 사용 상태도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용재료시험기는 가압장치(10), 구동장치(20), 조작장치(30) 및 치구(100)로 구성되어 조작장치(30)에 의해 동작을 실시하며, 구동장치(20)에서 발생된 구동력이 가압장치(10)를 따라 전달되어 치구(100)에 고정된 시편(T)에 하중을 부가함으로써, 시편(T)에 목적한 물성을 측정하게 된다.

범용재료시험기 치구(100)의 상부 지그(110)와 하부 지그(120)는 시편(T)의 양단에 연결되어 시편(T)을 고정하게 된다. 상부 지그(110)와 하부 지그(120)의 형상은 시편(T)인 주사기(T)의 양단의 형상과 대응되게 마련되며, 본 발명의 일 실시예에서는 일단이 고정되며, 타단이 가압되도록 구성되어 시편(T)의 양단에 하중이 부가되도록 한다.

이때, 범용재료시험기의 구동력의 전달하는 전달축(A1)의 연장부와 치구(100)에 의해 고정되는 시편(T)의 시편축(A2)은 소정의 오차를 포함할 수 있다. 즉, 각 축의 정렬 불일치에 의해 시편(T)의 양단은 굽힘 또는 비틀림에 의해 시편(T)이 변형되거나, 시편(T) 내부에 불균일 변형으로 인한 물성 측정 시 오차나 편차가 발생할 수 있다.

따라서, 전달축(A1)과 시편축(A2)의 정렬 불일치에서 발생하는 소정의 오차를 제거할 수 있도록 전달축(A1)의 무게중심(G)이 전달축(A1)의 연장선에 마련될 수 있도록 하고 전달축(A1)과 시편축(A2)을 볼조인트가 마련되는 제1 회동부(114)로 회동결합되도록 함으로써, 전달축(A1)의 무게중심(G)에 의해 시편축(A2)이 전달축(A1)과 일치되도록 한다.

상기 볼조인트로 마련되는 제1 회동부(114)는 제1 고정부재(116b)에 의해 결합되어 제1 연결부(112) 내부에서 회동되며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, xyz축의 3차원 공간에서 각 축을 중심으로 일정 각도의 높은 자유도를 갖는 3축 회동이 가능하다.

따라서, 상기 제1 회동부(114)에 의해 연장 형성된 제1 고정부재(116b)와 제1 지지부(116)를 전달축(A1)의 연장선에 무게중심(G)이 형성되도록 설정하여 제1 연결부(112)에 연결함으로써 구동축을 형성하고, 이에 시편(T)을 제1 지지부(116)에 장착하게 되면 구동축의 무게중심(G)에 의해 시편(T)은 구동축과 축의 방향이 일치하게 되어 구동축과 시편(T)의 시편축(A2)은 일치하게 된다.

이때, 구동축의 무게를 시편(T)의 무게보다 기설정된 무게만큼 크게 설정하여 구동축의 무게중심(G)이 시편(T)의 장착에 의해 영향을 받지 않도록 하여야 한다.

이에 의해, 시편축(A2)이 중력에 의해 무게중심(G)이 자동으로 조절되어 전달축(A1)과 일치됨으로써, 최적의 축방향 하중을 시편(T)에 가할 수 있다.

또한, 제1 지지부(116)의 형상이 시편(T)인 주사기(T) 손잡이의 형상에 대응되도록 주사기(T) 손잡이가 삽입되는 삽입홈(116c)이 형성된 제1 지지부재(116a)와, 제1 지지부재(116a)와 볼트결합되어 제1 지지부재(116a)에 삽입된 주사기(T) 손잡이를 가압하여 고정되도록 하는 제1 고정부재(116b)를 포함하는 제1 지지부(116)가 상부 지그(110)에 마련되도록 하여 고정손잡이(116d)의 조작에 의해 시편(T)의 일단이 상부 지그(110)에 고정될 수 있도록 한다.

그리고, 제2 지지부(122)의 형상이 시편(T)인 주사기(T)의 몸통 형상에 대응되도록 시편(T)을 향해 양측단이 돌출된 제2 지지부재(122a)와 제2 지지부재(122a)의 돌출된 양측단에 대칭되게 결합되되, 결합된 양측단을 수평으로 이동될 수 있도록 결합되어 시편(T)의 타단을 양 측면에서 가압할 수 있는 제2 고정부재(122b)를 포함하는 제2 지지부(122)가 하부 지그(120)에 마련되도록 하여 시편(T)의 타단이 하부 지그(120)에 고정될 수 있도록 한다.

이때, 제2 고정부재(122b)의 시편(T)과 접하는 면은 시편(T)의 타단이 견고히 결합될 수 있도록 시편(T)의 형상에 대응되는 원통형상으로 마련되거나, 다양한 시편(T)의 형상에 호환될 수 있도록 평면으로 마련될 수 있다.

이에 의해, ∩형상의 제1 지지부재(116a)와 높낮이 조절이 가능한 제1 고정부재(116b) 하나의 상부 지그(110)로 다양한 형태의 손잡이를 가진 주사기(T)를 미끄러짐과 유격 없이 안정적으로 고정하고 측정할 수 있다. 또한, 하부 지그(120)는 좌우 무게 균형이 일정한 좌우 대칭형 구조로 마련되어 지그 자체의 일정한 균형을 통해 물성 측정 시 오차와 편차가 없는 정밀한 측정이 가능하다.

상기한 작용으로 시편축(A2)과 전달축(A1)이 일치하게 되면 일단이 전달축(A1)에 결합된 시편(T)의 타단을 하부 지그(120)에 고정되도록 함으로써, 일단이 고정된 시편축(A2)과 구동력을 전달하는 전달축(A1)은 일치하게 된다. 또한, 제1 회동부(114)는 하부 지그(120)에 시편(T)의 하단이 고정되면, 시편(T)의 하단과 함께 고정되어 굽힘이나 비틀림이 발생하지 않게 되므로, 회동부재가 아닌 축을 연결하는 조인트로서의 역할을 하게 된다.

따라서, 전달축(A1)과 시편축(A2)이 일치하게 되어 재료의 물성 시험을 실시하게 되면, 일치된 전달축(A1)과 시편축(A2)을 통해 굽힘이나 비틀림이 없는 축방향 하중을 가함으로써, 측정된 물성의 오차나 편차를 경감할 수 있다.

그리고, 볼조인트로 마련되는 제1 회동부(114)에 의해 상부 지그(110)는 3축 회동이 가능하며, 수평방향으로의 회전을 할 수 있다. 이로 인해, 시편(T)인 주사기(T)의 하부가 하부 지그(120)에 의해 고정될때 상부 지그(110)와 하부 지그(120) 간에 발생하는 초기 굽힘과 비틀림 하중을 수용할 수 있다.

또한, 전달축(A1)과 시편축(A2)의 예기치 않은 소정의 불일치로 인해 시편(T)의 변형이나 내부의 불균일한 변형이 발생할 수 있으나, 전달축(A1)의 일단인 구동축이 제1 회동부(114)에 의해 회동결합됨으로써, 상기 소정의 불일치로 인한 시편(T)의 일단의 변형과 내부의 불균일한 변형을 방지할 수 있다.

시편(T)에 축방향 하중을 가함으로써 범용재료시험기를 통해 재료의 물성을 시험할 수 있고, 범용재료시험기의 동작과 제어 및 측정된 물성은 조작장치(30)를 통해 사용자에게 디스플레이되고 저장됨으로써 상기 범용재료시험기의 동작은 완료하게 된다.

도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 지그에 제2 회동부를 더 구비한 범용재료시험기 치구의 정면 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 지그에 제2 회동부를 더 구비한 범용재료시험기 치구의 사용 상태도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 본 발명의 일 실시예에서와 같이 시편(T)의 일단이 고정되고 타단을 가압하여 시편(T)에 축방향 하중을 가하는 것과 같이 상부 구동축과 하부 고정축을 포함하는 전달축(A1)을 마련하거나 상부 구동축과 하부 구동축을 마련하여 양단에 하중을 가할 수 있는 범용재료시험기 치구(100)를 제공하여 시편(T)의 양단에 하중을 가하도록 할 수 있다.

이를 위해, 하부 지그(220)는 일단이 하부에 마련된 가압장치(미도시)에 연결되며, 제2 연결부(222), 제2 회동부(224) 및 제2 지지부(226)로 구성되어 하부에서 구동되어 생성된 구동력을 시편(T)에 전달하는 기능을 한다.

제 2 연결부(222)는 하부 지그(220)의 하부에 위치하며, 하부에 마련된 가압장치(미도시)의 구동부(미도시)와 결합되어 하부 지그(220)가 하부 가압장치에 고정되도록 함으로써, 구동부로 부터 전달되는 구동력을 상부로 전달하게 된다.

제 2 회동부(224)는 제 2 연결부(222)와 제2 지지부(226) 사이에 회동가능하게 결합되어 구동부(미도시)를 통해 전달된 구동력이 시편(T)에 전달되도록 한다.

제 2 지지부(226)는 시편(T)의 타단의 형상에 대응되게 마련되어, 시편(T)의 축방향 하중을 지지할 수 있는 형상으로 마련될 수 있다.

이로 인해, 하부 지그(220)에 제2 연결부(222), 제2 회동부(224) 및 제2 지지부(226)을 마련하여 상부 지그(110)의 구조와 같게 시편축(A2)과 전달축(A1)을 회동결합함으로써, 인장 시험 시 시편축(A2)과 전달축(A1) 간의 예기치 않은 소정의 정렬 불일치로 인한 굽힘이나 비틀림을 치구(100) 내부로 수용할 수 있다.

시편축(A2)과 전달축(A1)의 정렬 불일치에 의해 발생하는 굽힘이나 비틀림이 볼조인트로 마련되는 회동부(114, 224)의 자유도 높은 3축회동으로 인해 전달축(A1) 내부로 수용됨으로써, 시편(T)에는 시편(T)의 길이방향인 축방향 하중만을 부가할 수 있게 된다.

따라서, 인장 시험 시 시편(T)의 변형 또는 내부의 불균일한 변형을 방지할 수 있어 측정된 물성의 편차나 오차를 경감하여 재료시험의 신뢰도를 높일 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

10 : 가압장치 20 : 구동장치
30 : 조작장치 100 : 치구
15 : 구동부 25 : 고정부
110 : 상부 지그 112 : 제1 연결부
114 : 제1 회동부 116 : 제1 지지부
116a : 제1 지지부재 116b : 제1 고정부재
116c : 삽입홈 116d : 고정손잡이
120 : 하부 지그 122 : 제2 지지부
122a : 제2 지지부재 122b : 제2 고정부재
220 : 하부 지그 222 : 제2 연결부
224 : 제2 회동부 226 : 제2 지지부
A1 : 전달축 A2 : 시편축
G : 무게중심 T : 시편

Claims (5)

1. 고정부에 의해 고정된 시편을 구동부를 통해 가압함으로써, 시편의 물성을 시험하는 범용재료시험기의 치구에 있어서,
   일단이 상기 구동부에 연결되는 제1 연결부, 상기 시편의 일단이 지지되도록하며 상기 시편의 지지점에 무게중심을 갖는 제1 지지부 및 상기 무게중심에 의해 상기 구동부에서 구동력이 발생되는 지점과 상기 무게중심을 연결하는 가상의 축인 전달축과 상기 시편의 시편축이 일치되도록 상기 제1 연결부의 타단과 상기 제1 지지부가 회동가능하게 연결되도록 하는 제1 회동부를 포함하는 제1 지그; 및
   일단이 상기 고정부에 연결되며, 타단이 상기 시편의 타단을 지지하는 제2 지지부를 포함하는 제2 지그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 범용재료시험기의 치구.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 시편은,
   단부에 돌출부가 형성된 주사기로 마련되며,
   상기 제1 지지부는,
   상기 돌출부보다 작은 직경으로 구비되는 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈에 상기 주사기가 삽입되되 상기 돌출부가 상기 삽입홈의 입구에 안착됨으로써 상기 주사기가 지지되도록 하는 제1 지지부재; 및
   일단이 상기 제1 회동부에 연결되며, 상기 구동부의 힘이 상기 주사기에 전달되도록 타단이 상기 제1 지지부재를 관통하여 상기 주사기에 접촉되는 제1 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 범용재료시험기의 치구.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 지지부는,
   상기 시편과 상기 제2 지지부 간의 유격이 제거되도록, 상기 시편의 타단과 접촉되는 면이 상기 시편의 타단 형상과 대응되는 원통 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 범용재료시험기의 치구.
4. 제 1항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 지그는,
   일단이 상기 고정부에 연결되는 제2 연결부; 및
   상기 구동부가 가하는 힘이 상기 시편의 길이방향으로 전달되도록, 상기 제2 연결부의 타단과 상기 제2 지지부를 회동가능하게 연결되도록 하는 제2 회동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 범용재료시험기의 치구.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제1 연결부와 상기 제1 회동부, 그리고 상기 제2 연결부와 상기 제2 회동부는,
   각각 볼 조인트로 결합되는 것을 특징으로 하는 범용재료시험기의 치구.

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