KR20200073818A - 시편측정장치 및 시편측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치는 박판 시편을 원통 형태로 감아서 제공하는 시편제공유닛 및 상기 시편제공유닛에 인접하여 배치되며, 상기 시편제공유닛에서 전달된 원통 형태의 상기 시편에 열을 가하여 열팽창 계수를 측정하는 측정유닛을 포함할 수 있다.

Description

시편측정장치 및 시편측정방법{Specimen measuring apparatus and method}
본 발명은 시편측정장치 및 시편측정방법에 관한 것이다.
스마프폰이나 LCD TV 등의 셰도우 마스크로 사용되는 철-니켈(Fe-Ni)합금 등의 극박 시료는 열팽창계수 값이 매우 중요하며 이를 정밀하게 측정할 필요가 있다.
일반적으로 열팽창 계수의 측정은 TMA(Thermo Mechanical Analyzer)라고 알려진 길이에 대한 미세변위 측정이 가능한 장비를 사용한다.
이러한 시편측정장치를 이용한 극박 시편의 열팽창 계수 측정은 가열부재인 가열로를 열고 시편이 안착되는 홀더부재 위에 시편을 올리고 가열로를 닫은 다음 열전대부재를 시편 가까이에 장착하고 압축부재로 하중을 걸어 시편의 상단부에 접촉시킨 후에, 가열로의 온도를 제어하며 온도를 올리거나 내리면서 온도변화에 따른 미세 변위를 변위센싱부재로 감지하여, 시편의 열팽창 계수를 측정하게 된다.
여기서, 열팽창 계수는 온도에 따라 변하므로 시편측정장치는 온도를 매우 정밀하게 제어할 수 있어야 한다.
이러한 시편측정장치는 인장모드나 압축모드에서 온도에 따른 길이의 변화를 감지하게 된다. 따라서, 시편은 어느 정도 두께가 있어야만 인장이나 압축 모드 등 어느 모드에서나 열팽창 계수를 측정할 수 있다.
그러나 두께가 수십 마이크로미터 이하의 극박 시편인 경우에는 인장모드로는 열팽창 계수를 측정할 수는 있지만, 압축모드에서는 시편이 압축에 버티는 힘이 없어 측정이 곤란한 문제가 있다.
특히 열팽창 계수가 낮은 인바 합금의 경우 두께가 약 10 ~ 30 마이크론(㎛) 정도의 극박이 되면 인장모드에서 시편의 지지하는 힘이나 시편의 기울어짐, 시편 끝단을 지그에 고정하는 방법, 사용 표준물질의 종류 등에 따라 열팽창 계수의 측정결과 값에 많은 편차를 보이는 문제가 있다.
따라서, 전술한 문제 내지 한계를 개선하기 위한 시편측정장치 및 시편측정방법에 대한 연구가 필요하게 되었다.
한국 출원 번호 제10-1993-0031778호
본 발명은 두께가 약 10 ~ 30 마이크론(㎛) 정도의 극박 시편 등의 박판 시편에 대한 안정적인 열팽창 계수의 측정이 가능한 시편측정장치 및 시편측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치는 박판 시편을 원통 형태로 감아서 제공하는 시편제공유닛 및 상기 시편제공유닛에 인접하여 배치되며, 상기 시편제공유닛에서 전달된 원통 형태의 상기 시편에 열을 가하여 열팽창 계수를 측정하는 측정유닛을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 시편제공유닛은, 회전축이 구비된 구동부재 및 상기 시편의 일단부가 삽입되는 슬릿홀이 길이 방향으로 형성되며, 회전되는 상기 회전축에 결합되어 외면을 따라 상기 시편을 감아서 원통 형태로 형성하는 롤링부재를 포함할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 시편제공유닛은, 상기 롤링부재에 인접하여 구비되며, 상기 롤링부재에서 원통 형태로 감겨진 시편에 외면에 픽싱링을 삽입하는 링공급부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 시편제공유닛은, 상기 구동부재에 결합되며, 상기 롤링부재에 인접하여 고정되게 구비되되, 상기 롤링부재와 일정거리 이격되어 배치되되, 상기 롤링부재와의 사이에 상기 시편이 위치되는 가이드부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 가이드부재는, 상기 롤링부재의 회전시에 상기 시편이 원통 형태로 감기는 것을 가이드하도록, 곡면 판재 형태로 제공되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 가이드부재는, 상기 롤링부재의 회전 방향의 후방단부와 상기 롤링부재 사이의 간격이 상기 시편이 감겨진 원통 두께에 대응되는 간격인 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 시편제공유닛은, 상기 롤링부재에 의해서 형성된 원통 형태의 상기 시편을 상기 측정유닛으로 전달하는 이송부재를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 이송부재는, 원통 형태의 상기 시편을 잡는 그립암부, 상기 그립암부가 결합되되, 상기 그립암부를 상기 측정유닛 방향으로 회전 이동시키는 로터리부 및 상기 로터리부의 하단부에 결합되되, 상기 로터리부를 승강시키는 승강부를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 측정유닛은, 원통 형태의 상기 시편이 안착되는 홀더부재, 상기 홀더부재에 안착된 상기 시편을 감싸게 구비되는 가열부재, 상기 홀더부재에 인접하게 배치되며, 원통 형상의 상기 시편의 상단부에 밀착되도록, 상기 시편의 상단부를 가압하는 압축부재 및 상기 압축부재에 인접하게 배치되며, 상기 가열부재의 온도 조정에 의한 원통 형태의 상기 시편의 신축에 따라 위치 이동되는 상기 압축부재의 위치 변동 데이터를 측정하는 변위센싱부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 홀더부재는, 원통 형상의 상기 시편에 삽입되는 삽입부 및 상기 삽입부의 하단부에 결합되며, 원통 형상의 상기 시편의 직경보다 폭이 크게 형성되는 받침부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 시편측정방법은 박판 시편이 제공되는 준비단계, 압축력에 대하여 형상을 유지할 수 있도록, 상기 시편을 원통 형태로 감는 시편제공단계 및 상기 시편을 가열하여 상기 시편의 열팽창 계수를 측정하는 측정단계를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시편측정방법의 상기 측정단계는, 압축부재에 의해서 상기 시편의 상단부에 밀착되는 가압력을 제공하는 압축단계, 고온 환경을 형성하여 상기 시편을 가열시키는 가열단계 및 가열에 의한 상기 시편의 열팽창 상태에 따른 상기 압축부재의 위치 변동을 감지하는 센싱단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 시편측정장치 및 시편측정방법은 두께가 약 10 ~ 30 마이크론(㎛) 정도의 극박 시편 등의 박판 시편에 대한 안정적인 열팽창 계수의 측정이 가능한 이점이 있다. 특히, 이러한 박판 시편에 대한 압축모드에서의 열팽창 계수를 안정적으로 측정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 시편측정장치 및 시편측정방법은 박판 시편에 대한 인장모드에서의 열팽창 계수 측정시에 발생하는 시편의 기울어짐, 시편 끝단을 지그에 고정하는 방법, 사용 표준물질의 종류 등에 따라 열팽창 계수의 측정 결과 값에 많은 편차가 발생하는 문제를 방지할 수 있는 이점이 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 시편측정장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 시편측정장치에서 시편제공유닛의 롤링부재를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 시편측정장치에서 박판 시편이 원통 형태로 형성되는 작동 상태를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 시편측정장치에서 측정유닛의 홀더부재를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 시편측정방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호 또는 유사한 방식으로 부여된 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
본 발명은 시편측정장치 및 시편측정방법에 관한 것으로, 두께가 약 10 ~ 30 마이크론(㎛) 정도의 극박 시편(S) 등의 박판 시편(S)에 대한 안정적인 열팽창 계수의 측정이 가능하고, 특히 박판 시편(S)에 대한 압축모드에서의 열팽창 계수를 안정적으로 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 시편측정장치 및 시편측정방법은 압축모드에서 극박의 박판 시편(S)에 대하여 열팽창 계수를 측정하므로, 박판 시편(S)에 대한 인장모드에서의 열팽창 계수 측정시에 발생하는 시편(S)의 기울어짐, 시편(S) 끝단을 지그에 고정하는 방법, 사용 표준물질의 종류 등에 따라 열팽창 계수의 측정 결과 값에 많은 편차가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
구체적으로 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 시편측정장치를 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 시편측정장치에서 시편제공유닛(100)의 롤링부재(120)를 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치는 박판 시편(S)을 원통 형태로 감아서 제공하는 시편제공유닛(100) 및 상기 시편제공유닛(100)에 인접하여 배치되며, 상기 시편제공유닛(100)에서 전달된 원통 형태의 상기 시편(S)에 열을 가하여 열팽창 계수를 측정하는 측정유닛(200)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 시편측정장치는 박판 시편(S)을 원통 형태로 제공하기 때문에, 박판 시편(S)를 압축함에 다른 밀착 후에 열팽창 계수를 측정하는 압축모드에서의 압축에 의한 변형 또는 형태 유지를 안정적으로 수행할 수 있게 된다. 이에 따라 박판 시편(S)에 대한 열팽창 계수를 안정적으로 측정할 수 있게 된다.
여기서, 상기 시편제공유닛(100)은 두께가 약 10 ~ 30 마이크론(㎛) 정도의 극박 시편(S)을 포함한 박판 시편(S)을 원통 형태로 감아서 상기 측정유닛(200)에 제공하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 시편제공유닛(100)은 상기 측정유닛(200)에 인접하게 배치되며, 상기 박판 시편(S)을 원통 형태로 감아서 상기 측정유닛(200)에 전달하기 위한 구동부재(110), 롤링부재(120) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 시편제공유닛(100)은, 회전축(111)이 구비된 구동부재(110) 및 상기 시편(S)의 일단부가 삽입되는 슬릿홀(121)이 길이 방향으로 형성되며, 회전되는 상기 회전축(111)에 결합되어 외면을 따라 상기 시편(S)을 감아서 원통 형태로 형성하는 롤링부재(120)을 포함할 수 있다.
즉, 박판 시편(S)이 설치된 상기 롤링부재(120)를 상기 구동부재(110)가 회전시킴에 따라 상기 박판 시편(S)이 원통 형태로 감겨져서 제공될 수 있는 것이다.
상기 구동부재(110)는 상기 롤링부재(120)가 설치되며, 상기 롤링부재(120)를 회전시키는 구동력을 제공하는 역할을 하게 된다.
일례로, 상기 구동부재(110)는 구동모터로 제공되고, 회전되는 회전축(111)에 상기 롤링부재(120)가 결합되게 구비될 수 있다.
그리고, 이러한 구동부재(110)는 제어수단과 연결되어, 상기 롤링부재(120)에 장착된 박판 시편(S)을 감아서 원통 형태로 형성하는 작동을 조정할 수 있게 구성될 수도 있다.
상기 롤링부재(120)는 상기 박판 시편(S)이 장착되어 회전되면서 상기 박판 시편(S)을 원통 형태로 형성하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 롤링부재(120)는 회전 구동력을 제공하는 상기 구동부재(110)의 회전축(111)에 결합될 수 있고, 상기 박판 시편(S)이 장착되는 슬릿홀(121)이 길이 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 후술할 가이드부재(140)가 인접하게 배치되어, 상기 가이드부재(140)에 의해서 상기 박판 시편(S)을 원통 형태로 감는 것을 가이드 받게 구성될 수 있다.
그리고, 상기 롤링부재(120)가 상기 박판 시편(S)을 원통 형태로 감은 상태를 유지하기 위해서, 상기 롤링부재(120)의 상부에는 링공급부재(130)가 배치되며, 이러한 링공급부재(130)에서 제공되는 픽싱링(131)에 의해서, 상기 박판 시편(S)의 원통 형태를 유지할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 시편제공유닛(100)은, 상기 롤링부재(120)에 인접하여 구비되며, 상기 롤링부재(120)에서 원통 형태로 감겨진 시편(S)에 외면에 픽싱링(131)을 삽입하는 링공급부재(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 링공급부재(130)는 상기 박판 시편(S)이 형성하는 원통 형태의 직경에 따라서 다양한 직경의 픽싱링(131)을 공급하게 구성될 수 있다.
다시 말해, 상기 링공급부재(130)는 다양한 직경의 픽싱링(131)이 제공된 공급박스(132)를 포함하며, 각각의 공급박스(132)에는 직경이 서로 다른 픽싱링(131)이 제공될 수 있다.
이와 같이, 상기 링공급부재(130)에서 원통 형태로 감겨진 시편(S)에 상기 픽싱링(131)을 장착하면, 원통 형태의 상기 시편(S)은 탄성 복원에 의해서 직경이 증가하도록 확장되고, 이에 따라 상기 픽싱링(131)에 밀착하면서 원통 형태를 유지하게 된다.
여기서, 상기 픽싱링(131)은 상기 시편(S)과 동일한 소재의 링 형태로 제공될 수도 있다. 또는 다른 소재를 사용하여 링 형태로 제공될 수도 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 시편제공유닛(100)은, 상기 롤링부재(120)에 의해서 형성된 원통 형태의 상기 시편(S)을 상기 측정유닛(200)으로 전달하는 이송부재(150)를 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 이송부재(150)는 상기 롤링부재(120)에 의해서 원통 형태로 형성된 시편(S)을 상기 측정유닛(200)으로 전달하는 역할을 하게 되는 것이다.
이를 위해서, 상기 이송부재(150)는 그립암부(151), 로터리부(152), 승강부(153) 등을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 이송부재(150)는, 원통 형태의 상기 시편(S)을 잡는 그립암부(151), 상기 그립암부(151)가 결합되되, 상기 그립암부(151)를 상기 측정유닛(200) 방향으로 회전 이동시키는 로터리부(152) 및 상기 로터리부(152)의 하단부에 결합되되, 상기 로터리부(152)를 승강시키는 승강부(153)를 포함할 수 있다.
이와 같이 상기 그립암부(151)가 원통 형태의 상기 시편(S)을 잡으면, 상기 승강부(153)가 상승하면서, 상기 롤링부재(120)에서 원통 형태의 상기 시편(S)을 이탈시키고, 이후에 상기 로터리부(152)가 회전되어 원통 형태의 상기 시편(S)을 상기 측정장치로 이동시켜서, 원통 형태의 상기 시편(S)을 상기 시편제공유닛(100)에서 상기 측정유닛(200)으로 전달할 수 있게 된다.
구체적으로 상기 그립암부(151)는 원통 형태의 상기 시편(S)을 잡을 수 있는 로봇팔, 지그수단 등으로 제공될 수 있고, 제어수단과 연결되어, 원통 형태의 상기 시편(S)을 잡거나 놓는 것을 조정할 수 있게 된다.
그리고, 상기 로터리부(152)는 상기 그립암부(151)의 배치 위치를 조정하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서, 상기 로터리부(152)는 일례로 회전모터 등으로 제공될 수 있고, 이러한 로터리부(152)의 회전되는 축 방향에 수평하게 상기 그립암부(151)가 결합될 수 있다.
상기 승강부(153)는 상기 그립암부(151)를 승강시키는 역할을 하게 된다. 이를 위해서 상기 승강부(153)는 일례로 유압 또는 공압 실린더로 제공될 수 있고, 신축하는 로드의 단부에 상기 그립암부(151)가 결합된 상기 로터리부(152)가 결합될 수 있다.
상기 측정유닛(200)은 상기 박판 시편(S)에 대한 열팽창 계수를 측정하는 역할을 한다.
여기서, 상기 측정유닛(200)은 두께가 약 10 ~ 30 마이크론(㎛) 정도의 극박 시편(S) 등의 박판 시편(S)에 대한 안정적인 열팽창 계수의 측정이 가능하도록 상기 시편제공유닛(100)에서 원통 형태로 감겨진 시편(S)을 전달받게 된다.
그리고, 상기 시편제공유닛(100)에서 전달한 원통 형태의 상기 시편(S)에 대하여 온도를 변화시키면서 상기 시편(S)에 대한 열팽창 계수를 측정하게 된다.
이를 위해서, 상기 측정유닛(200)은 홀더부재(210), 가열부재(220), 압축부재(230), 변위센싱부재(240) 등을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 측정유닛(200)은, 원통 형태의 상기 시편(S)이 안착되는 홀더부재(210), 상기 홀더부재(210)에 안착된 상기 시편(S)을 감싸게 구비되는 가열부재(220), 상기 홀더부재(210)에 인접하게 배치되며, 원통 형상의 상기 시편(S)의 상단부에 밀착되도록, 상기 시편(S)의 상단부를 가압하는 압축부재(230) 및 상기 압축부재(230)에 인접하게 배치되며, 상기 가열부재(220)의 온도 조정에 의한 원통 형태의 상기 시편(S)의 신축에 따라 위치 이동되는 상기 압축부재(230)의 위치 변동 데이터를 측정하는 변위센싱부재(240)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 홀더부재(210)는 원통 형태의 상기 시편(S)이 안착되는 구성으로 상기 가열부재(220)에 의한 고온 환경 형성 시에 상기 시편(S)을 지지하게 되고, 또한 상기 압축부재(230)에 의한 상기 시편(S) 상단부의 압축시에 상기 시편(S)의 하단부를 지지하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 홀더부재(210)는 삽입부(211), 받침부(212) 등을 포함할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술한다.
상기 가열부재(220)는 상기 시편(S)의 온도를 조정하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서 상기 가열부재(220)는 상기 시편(S)을 감싸게 구비될 수 있으며, 상기 시편(S) 주변의 온도를 변화시킬 수 있게 구비될 수 있다.
일례로 상기 가열부재(220)는, 가열로로 구성되어 상기 시편(S)을 감싸게 구비될 수도 있으며, 상기 시편(S)이 상기 홀더부재(210)에 안착시에는 상기 홀더부재(210)에서 멀어지도록 상하로 이동되게 구비될 수 있고, 상기 홀더부재(210)에 상기 시편(S)이 안착된 이후에는 상기 시편(S)을 감싸도록 상기 시편(S)이 안착된 상기 홀더부재(210) 위치를 향하여 상하로 이동되게 구비될 수 있다. 또는 상기 시편(S)이 상기 홀더부재(210)에 안착되도록 일측에 도어가 형성된 가열로일 수도 있다.
그리고, 상기 가열부재(220)는 상기 시편(S)의 온도 조정을 위해서 제어수단과 연결되어 실험온도로 상기 시편(S) 주변 환경을 형성하게 구성될 수도 있다.
상기 압축부재(230)는 상기 시편(S)의 온도 변화에 따른 길이 변화를 세밀하게 측정할 수 있도록, 상기 시편(S)의 상단부에 밀착하여 구비될 수 있다.
이를 위해서, 상기 압축부재(230)는 상기 시편(S)의 상단부에 접촉되는 접촉부(231)와 상기 접촉부(231)와 연결되며, 하중에 의해서 상기 접촉부(231)를 하방으로 이동시키는 웨이트부(232)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 웨이트부(232)가 하중에 의해서 중력 방향으로 이동되기 때문에, 상기 접촉부(231)는 상기 시편(S)의 상단부에 밀착하게 가압할 수 있는 것이다.
상기 변위센싱부재(240)는 상기 압축부재(230)의 위치 변화를 감지하여 상기 시편(S)의 열팽창 정도를 감지하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 변위센싱부재(240)는 상기 접촉부(231)와 연결된 상기 웨이트부(232)의 지지봉에 인접하여 구비될 수 있고, 이러한 지지봉의 위치 변화를 감지할 수 있다.
더하여, 상기 측정유닛(200)은 상기 시편(S)의 온도를 감지하기 위해서, 상기 가열부재(220) 내부의 상기 시편(S)에 인접한 부분에 배치된 열전대부재(250)를 포함할 수도 있다. 이러한 열전대부재(250)는 제어수단과 연결되어 상기 가열부재(220)에 의한 온도 조정 및 상기 시편(S)의 온도를 조정할 수 있는 데이터를 전달받게 된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 시편측정장치에서 박판 시편(S)이 원통 형태로 형성되는 작동 상태를 도시한 평면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 시편제공유닛(100)은, 상기 구동부재(110)에 결합되며, 상기 롤링부재(120)에 인접하여 고정되게 구비되되, 상기 롤링부재(120)와 일정거리 이격되어 배치되되, 상기 롤링부재(120)와의 사이에 상기 시편(S)이 위치되는 가이드부재(140)를 포함할 수 있다.
이와 같이 상기 시편제공유닛(100)은 상기 가이드부재(140)를 구비함에 의해서, 상기 롤링부재(120)의 슬릿홀(121)에 장착되어 상기 롤링부재(120)의 회전에 따라 일단부가 회전 이동되는 상기 박판 시편(S)을 원통 형태로 상기 롤링부재(120)에 감기도록 가이드할 수 있다.
이를 위해서, 상기 가이드부재(140)는 상기 롤링부재(120)의 사이에 상기 시편(S)이 배치되되, 곡면판재 형태로 구비될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 가이드부재(140)는, 상기 롤링부재(120)의 회전시에 상기 시편(S)이 원통 형태로 감기는 것을 가이드하도록, 곡면 판재 형태로 제공되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이 상기 가이드부재(140)가 곡면 형태이기 때문에, 상기 롤링부재(120)의 회전시에 상기 시편(S)의 일단부는 상기 롤링부재(120)를 따라서 회전하게 되고, 상기 시편(S)의 나며지 부분은 상기 가이드부재(140)의 곡면을 따라 이동하기 때문에, 상기 시편(S)은 상기 롤링부재(120)에 감겨지게 된다.
그리고, 상기 가이드부재(140)는 상기 시편(S)이 상기 롤링부재(120)에 접촉되게 감겨서 안정적인 원통 형태를 형성시키기 위해서, 상기 롤링부재(120)의 회전 방향의 후방단부(142a)는 상기 롤링부재(120)와의 간격(G)을 특정하게 설정할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 가이드부재(140)는, 상기 롤링부재(120)의 회전 방향의 후방단부(142a)와 상기 롤링부재(120) 사이의 간격(G)이 상기 시편(S)이 감겨진 원통 두께에 대응되는 간격(G)인 것을 특징으로 할 수 있다.
다시 말해, 상기 가이드부재(140)의 후방단부(142a)와 상기 롤링부재(120) 사이의 간격(G)이 상기 시편(S)이 감겨져 형성된 원통 두께에 대응되므로, 상기 가이드부재(140)와 상기 롤링부재(120) 사이에 위치하는 시편(S)은 상기 롤링부재(120)에 감길수록 상기 롤링부재(120)에 접촉되게 배치될 수 있는 것이다.
이와 같은 가이드부재(140)는 상기 롤링부재(120)의 회전 방향의 전방단부(141a)를 형성하는 전방지지봉(141), 상기 롤링부재(120)의 회전 방향의 후방단부(142a)를 형성하는 후방지지봉(142), 상기 전방지지봉(141)과 상기 후방지지봉(142) 사이에 설치되는 곡면 형태의 상부가이드판(143), 하부가이드판(144)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부가이드판(143)은 상기 전방지지봉(141) 및 후방지지봉(142)의 상단부에 양단부가 결합된 곡면 형태의 판재이고, 상기 하부가이드판(144)은 상기 전방지지봉(141) 및 후방지지봉(142)의 하단부에 양단부가 결합된 곡면 형태의 판재이다.
또한, 상기 상부가이드판(143)과 상기 하부가이드판(144) 사이는 일정 간격을 형성하게 되는데, 이는 원통 형태로 감겨진 상기 시편(S)을 상기 그립암부(151)가 잡을 수 있는 공간을 확보하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 시편측정장치에서 측정유닛(200)의 홀더부재(210)를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편측정장치의 상기 홀더부재(210)는, 원통 형상의 상기 시편(S)에 삽입되는 삽입부(211) 및 상기 삽입부(211)의 하단부에 결합되며, 원통 형상의 상기 시편(S)의 직경보다 폭이 크게 형성되는 받침부(212)를 포함할 수 있다.
이와 같이 상기 홀더부재(210)가 상기 삽입부(211)와 상기 받침부(212)를 포함함에 의해서, 상기 홀더부재(210)는 원통 형태의 상기 시편(S)을 안정적으로 안착시킬 수 있게 된다.
즉, 원통 형태의 상기 시편(S)의 직경은 상기 삽입부(211)보다는 크고, 상기 받침부(212)보다는 작기 때문에, 상기 삽입부(211)는 상기 시편(S)의 내부로 삽입되고, 상기 받침부(212)는 상기 시편(S)의 하단부를 지지하기 때문에, 상기 시편(S)의 이탈 없이 상기 시편(S)을 안정적으로 지지할 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명의 시편측정방법을 나타낸 순서도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시편측정방법은 박판 시편(S)이 제공되는 준비단계, 압축력에 대하여 형상을 유지할 수 있도록, 상기 시편(S)을 원통 형태로 감는 시편제공단계 및 상기 시편(S)을 가열하여 상기 시편(S)의 열팽창 계수를 측정하는 측정단계를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 시편측정방법은 박판 시편(S)을 원통 형태로 제공하기 때문에, 박판 시편(S)를 압축함에 다른 밀착 후에 열팽창 계수를 측정하는 압축모드에서의 압축에 의한 변형 방지 및 형태를 유지하면서, 안정적으로 상기 시편(S)의 열팽창 계수를 측정할 수 있게 된다.
여기서, 상기 준비단계는 두께가 약 10 ~ 30 마이크론(㎛) 정도의 극박 시편(S)을 포함한 박판 시편(S)을 준비하는 단계이다.
그리고, 상기 시편제공단계는 상기 박판 시편(S)을 원통 형태로 감아서 열팽창 계수 측정시의 변형을 방지하고 형태를 유지하게 제공하는 단계이다. 이러한 시편제공단계는 전술한 시편제공유닛(100)에 의해서 수행될 수 있다.
상기 측정단계는 상기 시편(S)에 대하여 온도를 변화시키면서 상기 시편(S)의 열팽창 계수를 측정하는 단계이다. 이러한 시편제공단계는 전술한 측정유닛(200)에 의해서 수행될 수 있다. 구체적으로 상기 측정단계는 압축단계, 가열단계, 센싱단계 등을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시편측정방법의 상기 측정단계는, 압축부재(230)에 의해서 상기 시편(S)의 상단부에 밀착되는 가압력을 제공하는 압축단계, 고온 환경을 형성하여 상기 시편(S)을 가열시키는 가열단계 및 가열에 의한 상기 시편(S)의 열팽창 상태에 따른 상기 압축부재(230)의 위치 변동을 감지하는 센싱단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 압축단계가 수행됨에 의해서 온도 변화에 따른 상기 시편(S)의 열팽창 정도를 세밀하게 측정할 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 압축부재(230)가 상기 시편(S)의 상단부에 밀착하기 때문에, 상기 시편(S)의 열팽창 정도를 세밀하게 상기 압축부재(230)가 전달받을 수 있게 되는 것이다.
상기 가열단계는 상기 시편(S)의 온도를 변화시키는 역할을 하게 된다. 이를 위해서 상기 시편(S)의 주변에 가열부재(220) 등이 구비되어 상기 시편(S) 주변의 환경 온도를 조정할 수 있게 된다.
상기 센싱단계는 상기 가열단계에 의해서 변동된 상기 시편(S)의 온도 변화에 따른 상기 시편(S)의 열팽창 정도를 감지하는 단계이다. 즉, 상기 가열부재(220)에 의한 상기 시편(S)의 온도가 변화되어 상기 시편(S)이 열팽창되면, 상기 시편(S)의 상단부에 밀착되었던 상기 압축부재(230)의 위치가 변동되며, 이를 상기 센싱단계에서 상기 변위센싱부재(240)로 감지하여 온도 변화에 따른 상기 시편(S)의 열팽창 정도를 감지하게 된다.
이러한 데이터를 토대로 하여 상기 시편(S)의 열팽창 계수를 측정할 수 있게 된다.
이를 위하여 상기 제어수단이 상기 가열부재(220), 변위센싱부재(240), 열전대부재(250)에 연결되어 데이터 수집 및 온도 조건을 변화시킬 수 있다.
그리고, 상기 제어수단은 상기 시편제공유닛(100)의 구동부재(110), 링공급부재(130), 이송부재(150) 등과 연결되어 원통 형태로 시편(S)을 형성할 수 있고, 이를 상기 측정유닛(200)으로 전달할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 시편제공유닛 110: 구동부재
111: 회전축 120: 롤링부재
121: 슬릿홀 130: 링공급부재
131: 픽싱링 132: 공급박스
140: 가이드부재 141: 전방지지봉
142: 후방지지봉 143: 상부가이드판
144: 하부가이드판 150: 이송부재
151: 그립암부 152: 로터리부
153: 승강부 200: 측정유닛
210: 홀더부재 211: 삽입부
212: 받침부 220: 가열부재
230: 압축부재 231: 접촉부
232: 웨이트부 240: 변위센싱부재
250: 열전대부재

Claims (12)

  1. 박판 시편을 원통 형태로 감아서 제공하는 시편제공유닛; 및
    상기 시편제공유닛에 인접하여 배치되며, 상기 시편제공유닛에서 전달된 원통 형태의 상기 시편에 열을 가하여 열팽창 계수를 측정하는 측정유닛;
    을 포함하는 시편측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시편제공유닛은,
    회전축이 구비된 구동부재; 및
    상기 시편의 일단부가 삽입되는 슬릿홀이 길이 방향으로 형성되며, 회전되는 상기 회전축에 결합되어 외면을 따라 상기 시편을 감아서 원통 형태로 형성하는 롤링부재;
    를 포함하는 시편측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시편제공유닛은,
    상기 롤링부재에 인접하여 구비되며, 상기 롤링부재에서 원통 형태로 감겨진 시편에 외면에 픽싱링을 삽입하는 링공급부재;
    를 포함하는 시편측정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 시편제공유닛은,
    상기 구동부재에 결합되며, 상기 롤링부재에 인접하여 고정되게 구비되되, 상기 롤링부재와 일정거리 이격되어 배치되되, 상기 롤링부재와의 사이에 상기 시편이 위치되는 가이드부재;
    를 포함하는 시편측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드부재는, 상기 롤링부재의 회전시에 상기 시편이 원통 형태로 감기는 것을 가이드하도록, 곡면 판재 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 시편측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가이드부재는, 상기 롤링부재의 회전 방향의 후방단부와 상기 롤링부재 사이의 간격이 상기 시편이 감겨진 원통 두께에 대응되는 간격인 것을 특징으로 하는 시편측정장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 시편제공유닛은,
    상기 롤링부재에 의해서 형성된 원통 형태의 상기 시편을 상기 측정유닛으로 전달하는 이송부재;
    를 포함하는 시편측정장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이송부재는,
    원통 형태의 상기 시편을 잡는 그립암부;
    상기 그립암부가 결합되되, 상기 그립암부를 상기 측정유닛 방향으로 회전 이동시키는 로터리부; 및
    상기 로터리부의 하단부에 결합되되, 상기 로터리부를 승강시키는 승강부;
    를 포함하는 시편측정장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 측정유닛은,
    원통 형태의 상기 시편이 안착되는 홀더부재;
    상기 홀더부재에 안착된 상기 시편을 감싸게 구비되는 가열부재;
    상기 홀더부재에 인접하게 배치되며, 원통 형상의 상기 시편의 상단부에 밀착되도록, 상기 시편의 상단부를 가압하는 압축부재; 및
    상기 압축부재에 인접하게 배치되며, 상기 가열부재의 온도 조정에 의한 원통 형태의 상기 시편의 신축에 따라 위치 이동되는 상기 압축부재의 위치 변동 데이터를 측정하는 변위센싱부재;
    를 포함하는 시편측정장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 홀더부재는,
    원통 형상의 상기 시편에 삽입되는 삽입부; 및
    상기 삽입부의 하단부에 결합되며, 원통 형상의 상기 시편의 직경보다 폭이 크게 형성되는 받침부;
    를 포함하는 시편측정장치.
  11. 박판 시편이 제공되는 준비단계;
    압축력에 대하여 형상을 유지할 수 있도록, 상기 시편을 원통 형태로 감는 시편제공단계; 및
    상기 시편을 가열하여 상기 시편의 열팽창 계수를 측정하는 측정단계;
    를 포함하는 시편측정방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측정단계는,
    압축부재에 의해서 상기 시편의 상단부에 밀착되는 가압력을 제공하는 압축단계;
    고온 환경을 형성하여 상기 시편을 가열시키는 가열단계; 및
    가열에 의한 상기 시편의 열팽창 상태에 따른 상기 압축부재의 위치 변동을 감지하는 센싱단계;
    를 포함하는 시편측정방법.
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