KR20180093585A - 고무의 인장압축피로 시험기 - Google Patents

고무의 인장압축피로 시험기 Download PDF

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신기훈
정성균
김홍석
구정서
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Abstract

본 발명은 고무의 인장압축피로 시험기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 고무의 인장압축피로 시험기는 고무 시편의 일단부를 고정하고 상하 이동이 가능한 구동 지그부, 고무 시편의 타단부를 고정하고 위치가 고정되는 고정 지그부, 구동 지그부를 상하 이동시키는 구동부, 고정 지그부의 일단에 형성된 로드셀, 고무 시편의 인장 변형량을 측정하는 인장 변형량 측정센서 및 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고무의 인장압축피로 시험기{EXTENSION-COMPRESSION FATIGUE TESTER OF RUBBER }
본 발명은 고무의 인장압축피로 시험기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고무 재질의 시편에 대해 인장시험, 압축시험 또는 피로시험을 수행할 수 있는 고무의 인장압축피로 시험기에 관한 것이다.
산업용으로 사용되는 재료들은 그에 요구되는 인장, 압축 또는 피로 특성을 파악하기 위해 시험기를 사용하여 시험하게 된다.
기존의 시험기는 다양한 재료 시험을 위해 장비가 거대하게 형성되어 고무 재질의 시험을 위한 환경 조성이 불편하거나, 금속재료에 적합하게 설계되어 하중에 비해 매우 큰 변형량이 발생하는 고무 재질에 대해서는 고무 재질의 특성에 의해 원활한 시험을 수행하는 것이 어려웠고, 수동식 방법이 일반적으로 사용되어 시험을 위한 제어가 불편하다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 2000-0031968호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고무 시편에 가해지는 하중을 다양한 조건에서 인가시키며 자동으로 인장시험, 압축시험 또는 피로시험을 수행 할 수 있는 고무의 인장압축피로 시험기를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 고무 시편의 일단부를 고정하고 상하 이동이 가능한 구동 지그부; 상기 고무 시편의 타단부를 고정하고 위치가 고정되는 고정 지그부; 상기 구동 지그부를 상하 이동시키는 구동부; 상기 고정 지그부의 일단에 형성된 로드셀; 상기 고무 시편의 인장 변형량을 측정하는 인장 변형량 측정센서; 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 고무의 인장압축피로 시험기에 의해 달성될 수가 있다.
여기서, 상기 로드셀에 가해지는 하중값을 측정하여 상기 고무 시편에 가해진 하중값을 측정하는 하중 측정부를 더 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 하중 측정부에 의해 측정된 하중값에 따라서 상기 구동부를 제어할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 하중 측정부로부터 하중값을 수신하여 상기 고무 시편에 인가되는 하중 값이 일정한 값의 범위를 가지도록 상기 구동 지그부를 상하 반복 구동시킬 수가 있다.
여기서, 상기 인장 변형량 측정센서는 상기 고무 시편에 적어도 두 지점에 표시자를 부착하여 상기 표시자의 위치 변화를 측정하여 상기 인장 변형량을 측정할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 인장 변형량 측정센서 의해 측정된 인장 변형량에 따라서 상기 구동부를 제어할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 인장 변형량이 일정한 값의 범위를 가지도록 상기 구동 지그부를 상하 반복 구동시킬 수가 있다.
여기서, 상기 구동부는 상기 구동 지그부를 고정시키는 이동부; 상기 이동부를 상하로 이동시키는 볼스크류; 및 상기 볼스크류를 회전시키는 모터를 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 구동 지그부의 위치에 따라서 상기 구동부를 제어할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 구동 지그부가 일정 구간을 상하 반복하도록 구동시킬 수가 있다.
여기서, 상기 구동 지그부, 상기 고정 지그부, 상기 구동부, 상기 로드셀을 수용하며 시험 환경을 조정하는 밀폐된 챔버를 더 포함할 수가 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 고무의 인장압축피로 시험기에 따르면 고무 시편에 가해지는 하중을 다양하게 제어하여 다양한 시험을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 시험기의 구조가 간소화, 소형화할 수 있어서 챔버 내에 다양한 환경 조건을 조성하는 것이 용이하다는 장점도 있다.
또한, 챔버 바깥에서 제어하여 자동으로 시험을 수행할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 구조가 간단하여 제작이 쉽다는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무의 인장압축피로 시험기의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에서의 단일 시험기의 세부 평면도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고무 시편의 인장 전후를 도시한 도면이다.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 고무의 인장압축피로 시험기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무의 인장압축피로 시험기의 개략적인 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에서의 단일 시험기의 세부 평면도이고, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고무 시편의 인장 전후를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고무의 인장압축피로 시험기는 구동 지그부(110), 고정 지그부(120), 구동부, 로드셀(140), 인장 변형량 측정센서(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수가 있고, 챔버(190)를 더 포함할 수가 있다.
도 1에 도시되어 있는 것과 같이 밀폐된 챔버(190) 내에는 복수의 시험기(100)가 형성될 수가 있는데, 도면에서는 세 개의 시험기(100)가 형성되어 있는데 시험기(100)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. 챔버(190) 내에 시험을 수행할 때 온도, 압력, 습도 등과 같은 시험의 환경 조건을 바꾸는 장치 및 환경 조건을 측정하는 측정 장치가 형성될 수가 있는데, 이에 대해서 본 실시예에는 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 시험기(100)는 고무 재질의 시편(200)에 대해서 인장 시험, 압축 시험 또는 반복 하중을 가하여 피로 시험을 측정하기 위한 것으로, 후술하는 바와 같이 장치의 구조가 간단하여 장치의 소형화가 가능하다. 따라서, 챔버(190)의 크기를 줄일 수가 있어서, 챔버(190) 내 온도, 압력, 습도와 같은 다양한 환경 조건의 조성이 용이할 수가 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조로 단위 시험기(100)의 구성을 설명하기로 한다.
구동 지그부(110)는 고무 시편(200)의 일단부를 고정하고 상하로 이동하는 부재이다. 고정 지그부(120)는 구동 지그부(110)의 상부에 형성되어 그 위치가 고정된 상태에서 고무 시편(200)의 타단부를 고정한다. 따라서, 고정 지그부(120)에 고무 시편(200)의 타단부의 위치가 고정된 상태에서 고무 시편(200)의 일단부를 고정시키는 구동 지그부(110)를 상하로 이동시킴에 따라서 고무 시편(200)에 인장 또는 압축 하중을 인가시킬 수가 있다. 도면에서는 고정 지그부(120)와 구동 지그부(110) 사이에 각각 두 개의 고무 시편(200)이 고정되어 동시에 두 개의 고무 시편(200)에 대해서 시험을 수행할 수 있는 것을 도시하는데, 장착되는 고무 시편(200)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 구동 지그부(110)와 고정 지그부(120)는 각각 상하에 위치하는 두 개의 블록(110a, 110b, 120a, 120b) 사이에 고무 시편(200)의 단부인 고정부(210)를 위치시키고, 나사(122)와 같은 고정 부재를 상하의 두 블록(110a, 110b, 120a, 120b)을 압착시키도록 결합시킴으로써, 고무 시편(200)의 양단부를 각각 구동 지그부(110)와 고정 지그부(120)에 고정시킬 수가 있다.
도 4에 도시되어 있는 것과 같이 고무 시편(200)은 양단부에는 면적이 넓게 형성된 고정부(210)가 형성될 수가 있는데, 고정부(210)의 면적이 넓을수록 블록(110a, 110b, 120a, 120b)과의 접촉 면적이 넓어져서 블록(110a, 110b, 120a, 120b) 사이에 고무 시편(200)을 안정적으로 고정시킬 수가 있다.
구동부는 구동 지그부(110)를 상하로 이동시킨다. 본 실시예에서 구동부는 이동부(132), 볼스크류(134) 및 모터(136)를 포함하여 구성될 수가 있다.
이동부(132)는 구동 지그부(110)의 하부에 고정되어 볼스크류(134)를 따라 상하로 이동하는 부재이다. 따라서, 볼스크류(134)를 따라 이동부(132)가 상하로 이동함에 따라서 이동부(132)에 고정 결합된 구동 지그부(110)가 함께 상하로 이동할 수가 있다. 이동부(132)가 볼스크류(134)의 회전에 따라서 상하로 이동할 때 이동부(132)의 상하 이동을 가이드하도록 좌우에 가이드부(138)가 형성될 수가 있고, 고정부(132)에는 가이드부(138)를 따라 이동하도록 홀 또는 홈이 형성될 수가 있다.
모터(136)는 볼스크류(134)의 일단에 형성되어 볼스크류(134)를 회전시킨다. 따라서, 모터(136)에 의한 볼스크류(134)의 회전 방향에 따라서 이동부(132)는 상하의 방향으로 이동하게 된다.
로드셀(140)은 고정 지그부(120)의 상부에 고정 지그부(120)와 연결되도록 결합 형성되어 고무 시편(200)에 인가되는 하중을 측정할 수 있도록 한다. 로드셀(140), 고정 지그부(120), 고무 시편(200), 및 구동 지그부(110)는 상호 연결되는 구성 요소이므로, 로드셀(140)에 인가되는 하중을 측정하여 이로부터 고무 시편(200)에 인가되는 하중을 구할 수가 있다. 따라서, 본 발명에서는 로드셀(140)에 가해지는 하중값을 측정하여 이로부터 고무 시편(200)에 가해지는 하중값을 측정하는 하중 측정부(미도시)를 더 포함할 수가 있다.
인장 변형량 측정센서(150)는 고무 시편(200)을 시험기(100)에 장착시킨 후 시험을 수행할 때 고무 시편(200)의 인장 변형량을 측정한다. 이때, 인장 변형량 측정센서(150)는 광학 센서로 형성될 수가 있는데, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 고무 시편(200)의 인장 변형량을 측정하고자 하는 측정 부위에 표시자(굵은 점으로 표시)를 형성하고, 광학 센서인 인장 변형량 측정센서(150)가 표시자의 위치 변화를 측정하여 고무 시편(200)의 인장 변형량을 측정할 수가 있다.
제어부(160)는 구동부를 제어하여 구동 지그부(110)를 상하로 이동시킴으로써 구동 지그부(110) 및 고정 지그부(120)에 장착된 고무 시편(200)에 설정된 조건의 하중을 인가시키도록 제어한다. 이때, 본 발명에서 제어부(160)는 고무 시편(200)에 다양한 조건에서의 하중을 인가시킬 수가 있다.
예를 들어, 제어부(160)는 전술한 하중 측정부(미도시)로부터 측정된 하중값을 수신하여 고무 시편(200)에 인가되는 하중값에 따라서 구동 지그부(110)를 제어할 수가 있는데, 일정 하중값의 범위에서 반복적으로 고무 시편(200)에 하중을 인가시키도록 제어하고, 이때 인장 변형량 측정센서(150)에서 인장 변형량을 측정하는 방법으로 시험을 수행할 수가 있다.
또는, 제어부(160)는 인장 변형량 측정센서(150)로부터 측정된 고무 시편(200)의 인장 변형량을 수신하여 이로부터 인장 변형량이 일정한 값의 범위를 가지도록 구동 지그부(110)의 구동을 제어하고, 이때 하중 측정부(미도시)로부터 고무 시편(200)에 인가되는 하중의 변화를 측정하는 방법으로 시험을 수행할 수가 있다.
또는, 제어부(160)는 구동 지그부(110)가 일정 구간을 상하 반복 동하도록 구동부를 제어하며, 이때 하중 측정부로(미도시)부터 고무 시편(200)에 인가되는 하중의 변화 또는 인장 변형량 측정센서(150)로부터 고무 시편(200)의 인장 변형량을 측정하는 방법으로 시험을 수행할 수가 있다.
즉, 본 발명에서 제어부(160)는 고무 시편(200)에 인가되는 하중값, 고무 시편(200)의 인장 변형량, 또는 구동 지그부(110)의 위치를 기준으로 하여 다양하게 시험 조건을 변경하면서 시험을 수행할 수가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고무의 인장압축피로 시험기의 동작을 설명하기로 한다.
챔버(190) 내에 있는 단위 시험기(100)에 고무 시편(200)을 장착한다. 전술한 바와 같이 고무 시편(200)의 양단에 형성되는 고정부(210)를 고정 지그부(120)와 구동 지그부(110)의 상하의 두 블록(110a, 110b, 120a, 120b) 사이에 위치시키고 나사(122)와 같은 고정부재를 이용하여 상하의 두 블록(110a, 110b, 120a, 120b)을 압착하여 결합시킴으로써 고무 시편(200)을 고정시킬 수가 있다.
고무 시편(200)을 시험기(100)에 장착한 다음 챔버(190) 내부의 온도, 습도, 압력 등과 같이 시험을 수행하기 위한 환경 조건을 형성할 수가 있다.
다음, 제어부(160)는 구동부를 제어하여 구동 지그부(110)를 상하로 이동시킴으로써 고무 시편(200)에 인장 또는 압축의 하중을 인가시키게 된다. 이때, 하중 측정부(미도시)는 로드셀(140)로부터의 신호를 수신하여 고무 시편(200)에 인가되는 하중을 연속적으로 측정하게 되고, 인장 변형량 측정센서(150)는 고무 시편(200)의 인장 변형량을 연속적으로 측정하게 된다. 전술한 바와 같이 제어부(160)는 하중 측정부(미도시)로부터 측정된 고무 시편(200)에 인가되는 하중값, 인장 변형량 측정센서(150)로부터 측정된 고무 시편(200)의 인장 변형량, 구동 지그부(110)의 위치 중 어느 하나의 값을 기준으로 구동 지그부(110)의 구동을 제어함으로써 다양한 조건에서의 시험을 자동으로 수행할 수가 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 시험기 110: 구동 지그부
110a, 110b: 블록 120: 고정 지그부
120a, 120b: 블록 122: 나사
132: 고정부 134: 볼스크류
136: 모터 138: 가이드부
140: 로드셀 150: 인장 변형량 측정센서
160: 제어부 200: 고무 시편
210: 고정부

Claims (11)

  1. 고무 시편의 일단부를 고정하고 상하 이동이 가능한 구동 지그부;
    상기 고무 시편의 타단부를 고정하고 위치가 고정되는 고정 지그부;
    상기 구동 지그부를 상하 이동시키는 구동부;
    상기 고정 지그부의 일단에 형성된 로드셀;
    상기 고무 시편의 인장 변형량을 측정하는 인장 변형량 측정센서; 및
    상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 고무의 인장압축피로 시험기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드셀에 가해지는 하중값을 측정하여 상기 고무 시편에 가해진 하중값을 측정하는 하중 측정부를 더 포함하는 고무의 인장압축피로 시험기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 하중 측정부에 의해 측정된 하중값에 따라서 상기 구동부를 제어하는 고무의 인장압축피로 시험기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 하중 측정부로부터 하중값을 수신하여 상기 고무 시편에 인가되는 하중 값이 일정한 값의 범위를 가지도록 상기 구동 지그부를 상하 반복 구동시키는 고무의 인장압축피로 시험기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인장 변형량 측정센서는 상기 고무 시편에 적어도 두 지점에 표시자를 부착하여 상기 표시자의 위치 변화를 측정하여 상기 인장 변형량을 측정하는 광학 센서인 고무의 인장압축피로 시험기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인장 변형량 측정센서 의해 측정된 인장 변형량에 따라서 상기 구동부를 제어하는 고무의 인장압축피로 시험기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인장 변형량이 일정한 값의 범위를 가지도록 상기 구동 지그부를 상하 반복 구동시키는 고무의 인장압축피로 시험기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 구동 지그부를 고정시키는 이동부;
    상기 이동부를 상하로 이동시키는 볼스크류; 및
    상기 볼스크류를 회전시키는 모터를 포함하는 고무의 인장압축피로 시험기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구동 지그부의 위치에 따라서 상기 구동부를 제어하는 고무의 인장압축피로 시험기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구동 지그부가 일정 구간을 상하 반복하도록 구동시키는 고무의 인장압축피로 시험기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 지그부, 상기 고정 지그부, 상기 구동부, 상기 로드셀을 수용하며 시험 환경을 조정하는 밀폐된 챔버를 더 포함하는 고무의 인장압축피로 시험기.
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