KR20180072198A - 시편 고정장치 및 이를 구비하는 시험기 - Google Patents

시편 고정장치 및 이를 구비하는 시험기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시편 고정장치 및 이를 구비하는 시험기에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시편 고정장치는 시편의 일면과 마주보게 구비되는 상부지지대;와, 상기 상부지지대의 하부에 구비되는 하부지지대;와, 상기 하부지지대에 구비되고, 상기 시편이 안착되는 안착대; 및 상기 상부지지대에 구비되고, 자중에 의해 하강하여 상기 시편을 상기 안착대 방향으로 가압하는 고정유닛;을 포함할 수 있다.

Description

시편 고정장치 및 이를 구비하는 시험기{APPARATUS FOR CLAMPING TEST-PIECE AND TEST MACHINE HAVING THE SAME}
본 발명은 시편 고정장치 및 이를 구비하는 시험기에 관한 것이다.
일반적으로 소재의 용접부 품질을 평가하기 위하여 에릭슨 시험(Erichsen Cupping Test)을 이용하고 있다.
에릭슨 시험은 용접선 전폭에 걸쳐 등간격으로 10point를 각각 Cupping-Test를 실시하여 크랙이 어떤 방향으로 생기는지를 파악하고, 데이터를 정량화하여 에릭슨 결함률(Defect Ratio)을 도출하는 시험을 말한다.
통상의 에릭슨 시험에는 도 1에서 보이는 시험기(10)가 사용되며, 시험은 상부프레임(11)과 상기 상부프레임과 마주보는 하부프레임(12) 사이에 시편을 놓고, 하부프레임(12)에 연결된 실린더(13)를 통해 하부프레임(12)을 상부프레임(11) 방향으로 상승 이동시킴으로써 수행된다.
구체적으로, 도 2에서 보이듯이, 시편(1)은 용접에 의해 형성된 용접 비드(2)를 포함하는데 이 용접 비드(2)는 시편(1)의 일면으로부터 일정높이 돌출되게 된다.
이러한 시편(1)을 상부프레임(11)과 하부프레임(12) 사이에 놓고, 핀(14)을 상승 이동시켜 용접 비드(2)를 포함한 시편(1)의 일정영역을 가압한다. 그러면 시편(1)에는 크랙이 발생하게 되는데 이와 관련한 데이터를 정량화하면 에릭슨 결함률을 도출할 수 있다.
그런데 시편(1)에 형성된 용접 비드(2)는 매우 얇고 가늘게 형성되기 때문에 용접 비드(2)를 시험기의 중심 위에 올려두기가 매우 어렵다. 또한, 용접 비드(2)는 시편(1)의 일면으로부터 돌출된 부분이기 때문에 시험이 진행되는 동안 초기에 세팅된 시편의 위치를 흔들림없이 유지하기도 매우 어렵다는 문제가 있다.
KR 10-0954938 B1 (2010.04.19)
본 발명은 시편을 정확한 위치에 지지 또는 고정할 수 있도록 하고, 초기 세팅된 시편의 위치를 용이하게 유지할 수 있도록 하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 시편을 이용한 시험의 신뢰성과 재현성을 확보하여 제품의 품질향상에 기여하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 시편 고정장치 및 이를 구비하는 시험기에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시편 고정장치는 시편의 일면과 마주보게 구비되는 상부지지대;와, 상기 상부지지대의 하부에 구비되는 하부지지대;와, 상기 하부지지대에 구비되고, 상기 시편이 안착되는 안착대; 및 상기 상부지지대에 구비되고, 자중에 의해 하강하여 상기 시편을 상기 안착대 방향으로 가압하는 고정유닛;을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 고정유닛은, 상기 시편의 돌출부에 대응되는 위치에 구비되고, 수직 하강하여 상기 시편의 돌출부를 감싸 상기 안착대 방향으로 가압할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 고정유닛은, 상기 상부지지대에서 일정길이 연속되게 구비되는 고정가이드홈;과, 상기 고정가이드홈에 삽입되고, 상기 고정가이드홈에서 자중에 의해 하강하는 고정프레임; 및 상기 고정프레임의 단부에 구비되어 상기 시편의 돌출부를 감싸는 위치교정홈;을 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 고정가이드홈과 상기 고정프레임의 공차는 중간 끼워맞춤(transition fit) 또는 헐거운 끼워맞춤(clearance fit)일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 고정프레임의 길이는 상기 고정가이드홈의 길이보다 길 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 고정유닛은, 상기 고정가이드홈 내부에 구비되고, 상기 고정프레임에 연결되는 탄성부재;를 더 포함할 수 있다.
한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 상기의 시편 고정장치로 용접 비드를 구비하는 시편을 지지하고, 상기 하부지지대에 구비되어, 상기 하부지지대를 상기 상부지지대 방향으로 이동시키는 구동수단; 및 상기 하부지지대에 구비되어 상기 시편의 용접 비드를 가압하는 가압수단;을 포함하는 시험기를 제공한다.
바람직하게, 상기 하부지지대는, 관통구멍을 구비하고, 상기 가압수단은, 상기 관통구멍에 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면 시편의 고정작업 및 위치정렬작업을 신속하게 수행할 수 있고, 시험이 진행되는 동안 시편의 위치가 변동되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시험의 신뢰성과 재현성이 확보되며, 시험에 필요한 인력 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 제품의 불량발생을 억제하고, 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 통상의 에릭슨 시험기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 통상의 에릭슨 시험기의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시편 고정장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시편 고정장치에 시편이 지지된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시편 고정장치에 시편을 인입할 때의 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시편 고정장치에 시편이 인입완료된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 시편 고정장치에 시편이 인입완료된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시험기의 시편 가압상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 시험기의 시편 가압상태를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
도 3 및 도 4에서 보이듯이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시편 고정장치(100)는 시편의 일면과 마주보게 구비되는 상부지지대(110), 상기 상부지지대(110)의 하부에 구비되는 하부지지대(120), 상기 하부지지대(120)에 구비되고, 상기 시편이 안착되는 안착대(130) 및 상기 상부지지대(110)에 구비되고, 자중에 의해 하강하여 상기 시편을 상기 안착대(130) 방향으로 가압하는 고정유닛(140)을 포함할 수 있다.
안착대(130)에는 시편이 안착될 수 있고, 시편의 용접 비드(2)가 놓이는 기준라인(L)이 마련될 수 있다. 이 기준라인(L)은 선으로 표시될 수 있다.
또한, 시편은 일정높이 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있는데 이 돌출부는 시편의 용접 비드(2)일 수 있다. 용접 비드(2)는 시편이 용접 접합된 부분으로서, 시편(1)의 표면으로부터 일정높이 돌출될 수 있다. 그리고 이 용접 비드(2)는 안착대(130)의 기준라인(L)에 대응되게 놓일 수 있다.
도 3에는 안착대(130)에 시편이 안착되기 이전의 상태가 도시되어 있다. 시편이 안착되기 이전에는 안착대(130)의 기준라인(L)에 고정유닛(140)이 놓이게 된다.
고정유닛(140)은 상부지지대(110)에 마련되며, 시편의 용접 비드에 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이 고정유닛(140)은 평소에는 안착대(130)와 접촉하고 있다가 작업자가 고정유닛을 상승시켜 도 4에서 보이는 것처럼 시편을 안착대(130)에 안착시키고 나면 자중에 의해 수직 하강하여 시편을 고정하며, 자중에 의해 시편을 가압한다.
따라서, 고정유닛(140)을 상부지지대(110)에 설치할 때, 고정유닛(140) 구체적으로, 고정프레임(142)의 위치교정홈(143)이 기준라인(L) 상에 놓이게 설치하면 별도의 정렬과정 없이도 고정프레임(142)의 하강과 동시에 시편(1)의 위치를 정렬할 수 있는 효과가 있다.
바람직하게, 상기 고정프레임(142)은 일직선인 기준라인(L) 상에 놓이도록 한 쌍이 구비될 수 있다. 그리고 각각 시편의 가장자리부로 편향되게 구비될 수 있는데, 이에 따르면 시편의 양측 가장자리부를 한번에 정렬함으로써 시편 전체를 신속하게 정렬할 수 있다.
또한, 고정프레임(142)의 단부에 구비되는 위치교정홈(143)은 시편의 용접 비드를 감싸게 구비되는데 이 위치교정홈(143)은 용접 비드(2)의 곡률과 적어도 동일한 곡률을 갖도록 구비될 수 있다.
그러면 고정프레임(142)이 하강할 때, 고정프레임(142)의 단부가 용접 비드(2)의 외주와 미끄러지면서 위치교정홈(143) 내부로 시편의 용접 비드(2)가 삽입될 수 있다.
따라서, 고정프레임(142)의 자중에 의한 하강으로 시편(1)을 고정하고 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 시편(1)의 용접 비드(2)를 기준라인(L) 상에 정렬할 수도 있다. 이때, 기준라인(L)은 에릭슨 시험 시의 센터라인(center line)일 수 있다.
구체적으로, 도 5에서 보이듯이, 상기 고정유닛(140)은, 상기 상부지지대(110)에서 일정길이 연속되게 구비되는 고정가이드홈(141), 상기 고정가이드홈(141)에 삽입되고, 상기 고정가이드홈(141)에서 자중에 의해 하강하는 고정프레임(142) 및 상기 고정프레임(142)의 단부에 구비되어 상기 시편의 돌출부를 감싸는 위치교정홈(143)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 고정가이드홈(141)과 상기 고정프레임(142)의 공차는 중간 끼워맞춤(transition fit) 또는 헐거운 끼워맞춤(clearance fit)일 수 있고, 고정프레임(142)의 길이는 상기 고정가이드홈(141)의 길이보다 길 수 있다.
고정가이드홈(141)은 하부지지대(120) 방향으로 뻗어 내리는 직선의 홈이다. 작업자가 안착대(130)에 시편을 안착시킬 때에는 고정프레임(142)의 도피 공간이 되는 홈이다.
따라서, 작업자는 안착대(130)에 시편을 안착시킬 때, 고정프레임(142)을 상승시켜 들어올리고, 고정프레임(142)을 고정가이드홈(141)에 삽입시킬 수 있다.
시편을 안착대 위에 올려놓는 작업이 완료되면 고정프레임(142)을 놓을 수 있는데 그러면 도 6에서 보이는 것과 같은 상태가 된다. 즉, 고정프레임(142)은 자중에 의해 시편 방향으로 수직 하강하며, 위치교정홈(143)은 용접 비드의 외주를 감싼다.
이때, 고정프레임(142)은 일정 중량을 가지는 스틸(steel)로 구비될 수 있는데 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며, 시편의 재질, 크기, 시험의 특성 등을 고려하여 당업자가 적절히 선택하여 적용할 수 있는 사항이다.
고정프레임(142)이 하강한 상태에서 위치교정홈이 용접 비드의 외주를 감싸면 시편의 정렬이 완료되며, 위치교정홈(143)이 용접 비드에 밀착되어 있기 때문에 시험이 진행되는 동안에도 시편의 초기 세팅 위치가 흔들릴 염려가 없고, 시험 시 발생할 수 있는 진동에 의하여 시편의 위치가 흐트러지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
바람직하게는, 도 7에서 보이듯이, 고정가이드홈(141)의 내부에 탄성부재(144)를 마련할 수 있다. 상기 탄성부재(144)는 고정가이드홈(141) 내에서 상기 고정프레임(142)에 연결되며 고정프레임(142)을 시편 방향으로 가압하는 역할을 한다.
이에 따르면 고정프레임(142)이 자중에 의해 하강하는 것을 돕고, 고정프레임(142)이 시편을 가압하는 힘을 증가시켜 시편의 정렬 및 고정을 더욱 용이하게 하는 효과가 있다.
한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 상기의 시편 고정장치로 용접 비드를 구비하는 시편을 지지하고, 상기 시편을 가압하는 시험기를 제공한다. 바람직하게 이 시험은 에릭슨 시험이 될 수 있다.
구체적으로 도 8 및 도 9에서 보이듯이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 시험기는 하부지지대(120)에 구비되어, 상기 하부지지대(120)를 상부지지대(110) 방향으로 이동시키는 구동수단 및 하부지지대(120)에 구비되어 상기 시편의 용접 비드를 가압하는 가압수단(220)을 포함할 수 있다.
이때, 구동수단은 실린더로 구비될 수 있으나, 이는 하부지지대(120)를 상부지지대(110) 방향으로 상승시키기에 적합한 다른 수단으로 대체될 수도 있다.
가압수단(220)은 시편을 상부지지대(110) 방향으로 가압하기 위한 것으로서, 하부지지대(120)의 중앙부에 배치될 수 있다. 이를 위해 하부지지대(120)에는 가압수단이 위치하는 하부관통구멍(121)이 구비될 수 있고, 상부지지대(110)에는 상부관통구멍(111)이 구비될 수 있다. 바람직하게, 상기 가압수단은 시편을 가압하기 위한 가압력을 제공하는 구동수단(미도시)에 연결될 수 있다.
다만, 이 구동수단의 종류 또한 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
이때, 하부지지대(120) 또는 가압수단에서 상부지지대(110) 방향으로 가하는 하중에 버티기 위하여 상기 상부지지대(110)의 상단부에도 적정 구동수단(미도시)이 연결될 수 있다. 상부지지대(110)에 연결된 구동수단(미도시)이 가하는 하중의 방향은 하부지지대(120)에 연결된 구동수단(미도시)이 가하는 하중의 방향과 반대일 수 있다. 이외에도 상기 상부지지대(110)는 고정된 벽면에 접촉하게 구비될 수도 있다.
이때, 도 9에서 보이듯이, 고정가이드홈(141) 내부에 탄성부재(144)를 구비하면 고정프레임(142)이 자중에 의한 하강을 더욱 원활하게 하며, 시편을 밀착하여 지지하는 고정력을 더욱 향상시킬 수 있다.
시편의 고정이 완료된 상태에서 하부지지대(120)에 연결된 구동수단(미도시)을 통해 하부지지대(120)를 상승시켜 시편의 용접 비드가 상부지지대(110)에 접촉되게 한다. 이러한 상태에서 가압수단에 연결된 구동수단(미도시)에 힘을 가하여 가압수단을 시편 방향으로 상승시켜 시편을 가압할 수 있다.
그러면 도 10에서 보이듯이 상기 시편과 용접 비드에는 변형이 생기게 되고, 가압수단에 가해지는 하중을 조절하면서 적정 과정에 따라 에릭슨 시험을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1 : 시편 2 : 용접 비드
10 : 시험기 11 : 상부프레임
12 : 하부프레임 13 : 실린더
14 : 핀 100 : 시편 고정장치
110 : 상부지지대 111 : 상부관통구멍
120 : 하부지지대 121 : 하부관통구멍
130 : 안착대 140 : 고정유닛
141 : 고정가이드홈 142 : 고정프레임
143 : 위치교정홈 144 : 탄성부재
200 : 시험기 210 : 구동수단
220 : 가압수단

Claims (8)

  1. 시편의 일면과 마주보게 구비되는 상부지지대;
    상기 상부지지대의 하부에 구비되는 하부지지대;
    상기 하부지지대에 구비되고, 상기 시편이 안착되는 안착대; 및
    상기 상부지지대에 구비되고, 자중에 의해 하강하여 상기 시편을 상기 안착대 방향으로 가압하는 고정유닛;
    을 포함하는 시편 고정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정유닛은,
    상기 시편의 돌출부에 대응되는 위치에 구비되고, 수직 하강하여 상기 시편의 돌출부를 감싸 상기 안착대 방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 시편 고정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정유닛은,
    상기 상부지지대에서 일정길이 연속되게 구비되는 고정가이드홈;
    상기 고정가이드홈에 삽입되고, 상기 고정가이드홈에서 자중에 의해 하강하는 고정프레임; 및
    상기 고정프레임의 단부에 구비되어 상기 시편의 돌출부를 감싸는 위치교정홈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 고정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정가이드홈과 상기 고정프레임의 공차는 중간 끼워맞춤(transition fit) 또는 헐거운 끼워맞춤(clearance fit)인 것을 특징으로 하는 시편 고정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정프레임의 길이는 상기 고정가이드홈의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 시편 고정장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고정유닛은,
    상기 고정가이드홈 내부에 구비되고, 상기 고정프레임에 연결되는 탄성부재;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 고정장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항의 시편 고정장치로 용접 비드를 구비하는 시편을 지지하고, 상기 시편을 가압하는 시험기로,
    상기 하부지지대에 구비되어, 상기 하부지지대를 상기 상부지지대 방향으로 이동시키는 구동수단; 및
    상기 하부지지대에 구비되어 상기 시편의 용접 비드를 가압하는 가압수단;
    을 포함하는 시험기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부지지대는,
    관통구멍을 구비하고,
    상기 가압수단은,
    상기 관통구멍에 배치되는 것을 특징으로 하는 시험기.

KR1020160175512A 2016-12-21 2016-12-21 시편 고정장치 및 이를 구비하는 시험기 KR20180072198A (ko)

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KR20190050244A (ko) * 2017-11-02 2019-05-10 주식회사 포스코 시편 가공 장치

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