KR101758508B1

KR101758508B1 - 이축 인장실험장치

Info

Publication number: KR101758508B1
Application number: KR1020150184046A
Authority: KR
Inventors: 안강환; 정양진; 서민홍
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-07-17
Also published as: KR20170075111A

Abstract

본 발명에 따른 이축 인장실험장치는, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 인장실험장치는, 시편을 이축인 두 개의 축 각각의 양방향으로 견인하는 네 개의 견인유닛; 및 네 개의 상기 견인유닛에 동일하거나 일정비율로 견인력을 제공하되, 유압 또는 에어압을 분배하여 견인력을 제공하도록 구성되는 구동력제공수단;을 포함하되, 상기 구동력제공수단은, 유압 또는 에어압을 제공하는 한 개의 구동압제공유닛; 및 상기 구동압제공유닛과 견인유닛을 연결하며, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압을 네 개의 상기 견인유닛으로 일정하게 분배하는 구동압분배유닛;을 구비하고, 상기 구동압분배유닛은, 네 개의 상기 견인유닛이 둘레에 연결되며, 내부에는 상기 구동압제공유닛과 연통되며, 상기 견인유닛으로 이어진 구동압채널이 형성되고, 상기 구동압채널은, 상기 구동압제공유닛과 연통된 연통부; 및 상기 연통부로부터 분기되어 네 개의 상기 견인유닛에 각각 독립적으로 연결되고, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공받은 유압 또는 에어압을 네 개의 상기 견인유닛으로 동일하게 분배하는 분기부;를 구비할 수 있다.

Description

이축 인장실험장치{APPARATUS FOR BIAXIAL TENTION TEST}

본 발명은 이축 인장실험장치로서, 시편에 대한 이축 인장실험을 할 수 있는 이축 인장실험장치에 관한 것이다.

금속판재는 압연공정을 거치면서 제조되므로 판재의 압연방향과 압연수직방향은 성질이 다른 이방성을 갖게 된다.

이와 같은 금속판재의 이방성을 표현하기 위하여 주로 항복곡면이 사용된다. 상기 항복곡면을 통하여 금속판재 소재의 이방성 정도를 나타낼 수 있다.

특히, 항복곡면을 수식화하여 금속판재의 소성변형 거동을 전산모사할 때 유용하게 사용할 수 있다.

여기에서, 금속판재의 성형공정에서 이축 인장응력을 받는 조건이 많기 때문에 이를 정확히 측정하여 전산모사에 이용할 때, 보다 정밀한 예측 결과를 도출할 수 있다.

이때, 항복곡면에서 등이축 인장응력 조건에서의 데이터 값은 항복곡면의 형상을 결정짓는 값이기 때문에 매우 중요하다.

구체적으로, 항복곡면은 이축하중 하에서 두 축 사이의 응력비에 대한 함수로 나타내는데, 이러한 항복곡면을 구하기 위해 이축 인장실험장치로 실험을 하는 과정에서, 인장을 위해 제공하는 힘을 네 개의 구동유닛으로 동일하거나 일정비율로 조절함으로써 물성치를 측정할 수 있다.

그런데, 종래기술에 따른 이축 인장실험장치는 프레스 구조, 캠 구조 등과 같이 모두 기구적인 구조로 인한 기구운동을 통해 시편의 이축 인장물성을 측정하고 있는데, 이러한 기구운동은 인장시험 시 시편의 각 축방향에 대하여 일정 하중비가 아닌 일정 변형비만이 구현가능함에 따라, 일정 하중(또는 응력)비로 나타나는 항복곡면을 정확하게 기술하는 데에는 한계가 있는 방식이다.

물론, 측정하고자 하는 소재가 등방성 소재일 경우 하중비와 그에 따른 변형비는 서로 일치하지만 일반적인 경우 대부분의 소재는 이방성을 가지며, 이방성 소재에 있어 하중비와 변형비는 서로 일치하지 않는다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 인장 시 인장을 위한 견인력을 동일하거나 일정비율로 일정하게 제공하는 이축 인장실험장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 인장실험장치는, 시편을 이축인 두 개의 축 각각의 양방향으로 견인하는 네 개의 견인유닛; 및 네 개의 상기 견인유닛에 동일하거나 일정비율로 견인력을 제공하되, 유압 또는 에어압을 분배하여 견인력을 제공하도록 구성되는 구동력제공수단;을 포함하되, 상기 구동력제공수단은, 유압 또는 에어압을 제공하는 한 개의 구동압제공유닛; 및 상기 구동압제공유닛과 견인유닛을 연결하며, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압을 네 개의 상기 견인유닛으로 일정하게 분배하는 구동압분배유닛;을 구비하고, 상기 구동압분배유닛은, 네 개의 상기 견인유닛이 둘레에 연결되며, 내부에는 상기 구동압제공유닛과 연통되며, 상기 견인유닛으로 이어진 구동압채널이 형성되고, 상기 구동압채널은, 상기 구동압제공유닛과 연통된 연통부; 및 상기 연통부로부터 분기되어 네 개의 상기 견인유닛에 각각 독립적으로 연결되고, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공받은 유압 또는 에어압을 네 개의 상기 견인유닛으로 동일하게 분배하는 분기부;를 구비할 수 있다.

다른 실시예로서, 시편을 이축인 두 개의 축 각각의 양방향으로 견인하는 네 개의 견인유닛; 및 네 개의 상기 견인유닛에 동일하거나 일정비율로 견인력을 제공하되, 유압 또는 에어압을 분배하여 견인력을 제공하도록 구성되는 구동력제공수단;을 포함하되, 상기 구동력제공수단은, 유압 또는 에어압을 제공하는 두 개의 구동압제공유닛; 및 상기 구동압제공유닛과 견인유닛을 연결하며, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압을 네 개의 상기 견인유닛으로 일정하게 분배하는 구동압분배유닛;을 구비하고, 상기 구동압분배유닛은, 네 개의 상기 견인유닛이 둘레에 연결되며, 내부에는 상기 구동압제공유닛과 연통되며, 상기 견인유닛으로 이어진 구동압채널이 형성되고, 상기 구동압채널은, 각각의 상기 구동압제공유닛과 연통된 연통부; 및 각각의 상기 연통부로부터 분기되어 상기 견인유닛에 연결되는 복수개의 분기부를 구비하되, 하나의 분기부는 상기 시편을 일축 방향으로 견인하는 한 쌍의 상기 견인유닛에 연결되고, 또 다른 분기부는 상기 시편을 타축 방향으로 견인하는 또 다른 한 쌍의 상기 견인유닛에 연결되어 상기 분기부끼리는 상호 독립될 수 있다.

이때, 상기 견인유닛은, 일단부가 상기 구동압분배유닛에 연결되어, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압에 의해 축 방향으로 왕복운동하는 구동로드; 및 상기 구동로드의 타단부에 장착되어, 시편을 그립하는 시편그립부;를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 구동압분배유닛이 평면상 네 개의 상기 견인유닛 내측에 배치될 수 있다.

이때, 상기 구동로드는, 상기 구동압분배유닛으로부터 방사상으로 배치된 구동부; 상기 구동부로부터 상하방향 이격되되, 상기 구동부와 나란하게 배치된 종동부; 및 상기 구동부와 종동부를 연결하는 링크부;를 구비할 수 있

이에 더하여, 상기 견인유닛은, 상기 구동부와 연동하는 상기 종동부의 이동을 가이드지지하도록, 상기 종동부가 슬라이드되게 체결된 가이드부재;를 더 구비할 수 있다.

나아가, 상기 견인유닛은, 상기 구동로드와 시편그립부 사이에 배치되며, 시편에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀;을 더 구비할 수 있다.

삭제

본 발명에 따른 이축 인장실험장치는, 구동압분배유닛 장치 개념의 도입을 통해 유압 또는 에어압을 네 개의 견인유닛에 동일하거나 일정비율로 가하기 위한 동력원의 구조를 단순화하였으며, 변형량이 아닌 하중량에 기반한 각 축방향의 제어가 가능하고, 이를 통해 이축 인장실험 시 하중비에 따른 소재 이축인장 물성의 측정이 가능한 효과를 가진다.

도 1은 시편을 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 인장실험장치로 실험하는 것을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 이축 인장실험장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 이축 인장실험장치에서 구동력제공수단과 구동로드를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 이축 인장실험장치에서 가이드부재가 설치된 것을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 2의 이축 인장실험장치에서 구동압분배유닛 내의 구동압채널을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 이축 인장실험장치에서 다른 실시예에 따른 구동압분배유닛 내의 구동압채널을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 시편을 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 인장실험장치로 실험하는 것을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 이축 인장실험장치를 나타낸 사시도이다.

또한, 도 3은 도 2의 이축 인장실험장치에서 구동력제공수단과 구동로드를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 2의 이축 인장실험장치에서 가이드부재가 설치된 것을 나타낸 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 이축 인장실험장치는 시편(1)을 이축인 두 개의 축 각각의 양방향으로 견인하는 네 개의 견인유닛(100)과, 상기 견인유닛(100)의 견인력을 제공하는 구동력제공수단을 포함한다.

여기에서, 본 발명의 주요 구성적 특징은, 상기 구동력제공수단이 네 개의 견인유닛(100)에 동일하거나 일정비율로 견인력을 제공하되, 유압 또는 에어압을 분배하여 견인력을 제공하도록 구성된다는 점이다.

구체적으로, 상기 견인유닛(100)은 시편(1)의 견인을 위해 구성되는데, 이축, 즉 두 개의 축에 있어서 각 축의 양방향 모두 네 방향으로 시편(1)을 견인하도록 네 개가 마련된다.

그리고, 상기 구동력제공수단은 구동압제공유닛 및 상기 구동압제공유닛과 견인유닛(100)을 연결하는 구동압분배유닛(300)을 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 구동압제공유닛은 유압 또는 에어압을 제공하도록 구성되는데, 일례로서 유압 또는 에어압을 공급하는 구동압공급원(미도시)과 상기 구동압공급원으로부터 구동압분배유닛(300)까지 연결된 구동압연결관(200)을 구비할 수 있다.

이와 같이 구동압제공유닛은 유압 또는 에어압을 제공함으로써, 견인유닛(100)에게 견인력을 제공 시 네 개의 견인유닛(100)에 동일하거나 일정비율로 견인력을 제공하도록 할 수 있으며, 종국적으로 이축 인장실험 시 일정 하중비 하에서의 물성치를 얻을 수 있도록 한다.

또한, 상기 구동압분배유닛(300)은 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압을 네 개의 견인유닛(100)으로 일정하게 분배하도록 구성된다.

이에 따라, 본 발명은 네 개의 견인유닛(100) 각각에 개별적인 동력원이 필요하지 않음으로써, 동력원의 구조가 단순해지는 장점이 있다.

구체적으로, 상기 구동압분배유닛(300)은 네 개의 견인유닛(100)이 둘레에 연결되는데, 인접한 서로에 대한 사이각이 90도 각도를 이룬다.

아울러, 상기 구동압분배유닛(300)은 내부에 구동압제공유닛과 연통되며, 견인유닛(100)으로 이어진 구동압채널(310)이 형성될 수 있다. 이러한 구동압채널(310)은 유압 또는 에어압이 제공되는 루트로서 유압 또는 에어압을 견인유닛(100)까지 이송시켜 왕복실린더와 같은 구조로 견인유닛(100)이 왕복운동할 수 있도록 한다.

또한, 상기 구동압채널(310)은 유압 또는 에어압을 네 개의 견인유닛(100)으로 일정하게 분배하도록 구동압제공유닛과 연통된 부분으로부터 분기된 구조를 취하게 되는데, 이에 대한 구체적인 실시예는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 도 2의 이축 인장실험장치에서 구동압분배유닛 내의 구동압채널을 나타낸 도면이다.

일 실시예로서 도 5를 참조하면, 상기 구동압제공유닛은 한 개이며, 상기 구동압채널(310)은 구동압제공유닛과 연통된 연통부(311)와, 상기 연통부(311)로부터 분기되어 네 개의 견인유닛(100)으로 이어진 분기부(312)를 구비할 수 있다.

이러한 구조는, 네 개의 견인유닛(100)에 동일한 크기의 견인력이 제공됨으로써, 등이축 하중조건으로 이축 인장실험이 필요한 경우 활용될 수 있다.

도 6은 도 2의 이축 인장실험장치에서 다른 실시예에 따른 구동압분배유닛 내의 구동압채널을 나타낸 도면이다.

다른 실시예로서 도 6을 참조하면, 상기 구동압제공유닛은 두 개이며, 상기 구동압채널(310)은 각각의 구동압제공유닛과 연통된 연통부(311)와, 각각의 상기 연통부(311)로부터 분기되어 동일한 축 방향의 두 개의 견인유닛(100)으로 이어진 분기부(312)를 구비할 수 있다.

이러한 구조는, 동일한 축 방향의 두 개의 견인유닛(100)에 동일한 크기이면서 다른 축 방향의 두 개의 견인유닛(100)과는 일정 비율로 다른 크기의 견인력을 제공할 수 있음으로써, 비례이축 하중조건으로 이축 인장실험이 필요한 경우 활용될 수 있다.

한편, 상기 견인유닛(100)은 일단부가 구동압분배유닛(300)에 연결된 구동로드(110)와, 상기 구동로드(110)의 타단부에 장착된 시편그립부(120)를 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 구동로드(110)는 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압에 의해 각 축의 양방향 각각으로 왕복운동하는 구조로 구동압분배유닛(300)에 연결될 수 있는데, 이러한 왕복운동구조는 일례로서 비록 도면에 구체적으로 도시되지는 않았지만 유압 또는 에어압을 활용하여 왕복운동이 구현되는 유압실린더 또는 에어실린더와 같은 구조를 취할 수 있다.

또한, 상기 시편그립부(120)는 구동로드(110)의 타단부에 장착되어 시편(1)을 그립하도록 구성되는데, 일례로서 그립력이 강하게 상하측에서 압박하는 압박구조를 취할 수 있으며, 나아가 본 발명에 의해 한정되지 않고 시편(1)에 대한 견고한 그립력을 구현할 수 있는 구조라면 어떠한 구조도 취할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 구동압분배유닛(300)이 평면상 네 개의 상기 견인유닛(100) 내측에 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 구동로드(110)는 구동부(111), 종동부(112), 그리고 구동부(111)와 종동부(112)를 연결하는 링크부(113)를 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 구동부(111)는 구동압분배유닛(300)으로부터 방사상으로 배치된 구조를 취한다.

또한, 상기 종동부(112)는 링크부(113)에 의해 구동부(111)와 연결되어 구동부(111)의 왕복운동 시 함께 왕복운동되는 구조를 취한다.

그런데, 상기 종동부(112)는 구동부(111)로부터 상하방향 이격되되 구동부(111)와 나란하게 배치된 구조를 취함으로써, 결과적으로 구동부(111)와 종동부(112)가 구동압분배유닛(300)의 둘레에 배치됨에 따라, 상기 구동압분배유닛(300)이 평면상 네 개의 상기 견인유닛(100) 내측에 배치된 구조를 이루게 된다.

이는 종국적으로 본 발명의 이축 인장실험장치의 외곽이 아닌 중앙부에 동력원으로서 구동압을 제공하는 구동압연결관(200)과 구동압분배유닛(300)이 위치되도록 함으로써, 실험장치를 소형화함에 따라, 설치공간에 제약을 받지 않고 어떠한 위치에서도 활용할 수 있는 이점을 가진다.

이에 더하여, 상기 견인유닛(100)은 종동부(112)가 슬라이드되게 체결된 가이드부재(130)를 더 구비할 수 있다.

이러한 가이드부재(130)는 상술된 구동부(111)와 연동하는 상기 종동부(112)의 이동을 가이드지지하도록 구성될 수 있다.

구체적인 일례로서, 상기 가이드부재(130)는 종동부(112)의 양측에 배치되고, 종동부(112)의 이동루트를 따라 가이드돌기(131)가 형성되며, 이와 대응되게 상기 종동부(112)의 양측부에도 상기 가이드돌기(131)가 삽입되어 슬라이드되는 가이드홈(112a)이 형성될 수 있다.

나아가, 상기 견인유닛(100)은 구동로드(110)와 시편그립부(120) 사이에 배치되어, 시편(1)에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀(140)을 더 구비할 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 이축 인장실험장치는, 유압 또는 에어압을 분배하여 네 개의 견인유닛(100)에 동일하거나 일정비율로 견인력을 제공하는 구동력제공수단이 구성됨으로써, 이축 인장실험 시 등이축 하중조건 또는 비례이축 하중조건을 구현할 수 있음에 따라, 이축 인장실험 시 일정 하중비 하에서의 물성치 측정을 가능하게 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

1 : 시편
100 : 견인유닛 110 : 구동로드
111 : 구동부 112 : 종동부
112a : 가이드홈 113 : 링크부
120 : 시편그립부 130 : 가이드부재
131 : 가이드돌기 140 : 로드셀
200 : 구동압연결관
300 : 구동압분배유닛 310 : 구동압채널
311 : 연통부 312 : 분기부

Claims

시편을 이축인 두 개의 축 각각의 양방향으로 견인하는 네 개의 견인유닛; 및
네 개의 상기 견인유닛에 동일하거나 일정비율로 견인력을 제공하되, 유압 또는 에어압을 분배하여 견인력을 제공하도록 구성되는 구동력제공수단;을 포함하되,
상기 구동력제공수단은,
유압 또는 에어압을 제공하는 한 개의 구동압제공유닛; 및
상기 구동압제공유닛과 견인유닛을 연결하며, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압을 네 개의 상기 견인유닛으로 일정하게 분배하는 구동압분배유닛;을 구비하고,
상기 구동압분배유닛은,
네 개의 상기 견인유닛이 둘레에 연결되며,
내부에는 상기 구동압제공유닛과 연통되며, 상기 견인유닛으로 이어진 구동압채널이 형성되고,
상기 구동압채널은,
상기 구동압제공유닛과 연통된 연통부; 및
상기 연통부로부터 분기되어 네 개의 상기 견인유닛에 각각 독립적으로 연결되고, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공받은 유압 또는 에어압을 네 개의 상기 견인유닛으로 동일하게 분배하는 분기부;를 구비하는 이축 인장실험장치.
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시편을 이축인 두 개의 축 각각의 양방향으로 견인하는 네 개의 견인유닛; 및
네 개의 상기 견인유닛에 동일하거나 일정비율로 견인력을 제공하되, 유압 또는 에어압을 분배하여 견인력을 제공하도록 구성되는 구동력제공수단;을 포함하되,
상기 구동력제공수단은,
유압 또는 에어압을 제공하는 두 개의 구동압제공유닛; 및
상기 구동압제공유닛과 견인유닛을 연결하며, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압을 네 개의 상기 견인유닛으로 일정하게 분배하는 구동압분배유닛;을 구비하고,
상기 구동압분배유닛은,
네 개의 상기 견인유닛이 둘레에 연결되며,
내부에는 상기 구동압제공유닛과 연통되며, 상기 견인유닛으로 이어진 구동압채널이 형성되고,
상기 구동압채널은,
각각의 상기 구동압제공유닛과 연통된 연통부; 및
각각의 상기 연통부로부터 분기되어 상기 견인유닛에 연결되는 복수개의 분기부를 구비하되,
하나의 분기부는 상기 시편을 일축 방향으로 견인하는 한 쌍의 상기 견인유닛에 연결되고, 또 다른 분기부는 상기 시편을 타축 방향으로 견인하는 또 다른 한 쌍의 상기 견인유닛에 연결되어 상기 분기부끼리는 상호 독립되는 이축 인장실험장치.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 견인유닛은,
일단부가 상기 구동압분배유닛에 연결되어, 상기 구동압제공유닛으로부터 제공된 유압 또는 에어압에 의해 축 방향으로 왕복운동하는 구동로드; 및
상기 구동로드의 타단부에 장착되어, 시편을 그립하는 시편그립부;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 이축 인장실험장치.
제6항에 있어서,
상기 구동압분배유닛이 평면상 네 개의 상기 견인유닛 내측에 배치된 것을 특징으로 하는 이축 인장실험장치.
제7항에 있어서,
상기 구동로드는,
상기 구동압분배유닛으로부터 방사상으로 배치된 구동부;
상기 구동부로부터 상하방향 이격되되, 상기 구동부와 나란하게 배치된 종동부; 및
상기 구동부와 종동부를 연결하는 링크부;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 이축 인장실험장치.
제8항에 있어서,
상기 견인유닛은,
상기 구동부와 연동하는 상기 종동부의 이동을 가이드지지하도록, 상기 종동부가 슬라이드되게 체결된 가이드부재;
를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이축 인장실험장치.
제6항에 있어서,
상기 견인유닛은,
상기 구동로드와 시편그립부 사이에 배치되며, 시편에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀;
를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이축 인장실험장치.