KR20180081015A - An Apparatus for Measuring a Torsion Property of a Material - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring a torsion property of a material sample and, particularly, to an apparatus for measuring a torsion angle and stress of a material sample when applied with torsion torque with reduced measurement error. The apparatus includes a base frame (11), positioning guides (12a, 12b) linearly disposed on the base frame (11), a first jig unit (14a) disposed so as to be movable along the positioning guides (12a, 12b), a second jig unit (14b) fixed to a position opposite to the first jig unit (14a), a torsion unit (15) coupled to the second jig unit (14b) so as to be able to rotate the second jig unit (14b), a torque sensor disposed on the first jig unit (14a), and a strain gauge disposed on a sample held by the first and second jig units (14a, 14b).

Description

소재의 비틀림 특성 측정 장치{An Apparatus for Measuring a Torsion Property of a Material} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for measuring a torsional property of a material,

본 발명은 소재의 비틀림 특성 측정 장치에 관한 것이고, 구체적으로 비틀림 토크에 따른 소재의 비틀림 각도 및 응력을 측정하는 소재의 비틀림 특성 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for measuring a torsional characteristic of a material, and more particularly to a torsional characteristic measuring apparatus for measuring a twist angle and stress of a material in accordance with a torsional torque.

비틀림(torsion)은 소재의 길이 방향에 축에 대한 회전을 발생시키는 모멘트를 말하고, 소재가 비틀림 변형이 되면 소재의 특성 또는 구조에 따라 서로 다른 전단 응력과 토크가 발생한다. 비틀림 변형에 따른 특성은 다양한 종류의 축, 회전 공구 또는 강성 구조 소재의 결정을 위한 주요 인자가 되므로 다양한 소재 또는 구조에 따른 비틀림 특성이 미리 정확하게 측정될 필요가 있다. Torsion refers to the moment that causes the rotation about the axis in the longitudinal direction of the material. When the material is twisted, different shear stresses and torques are generated depending on the characteristics or structure of the material. The characteristics of the torsional deformation are important factors for the determination of various types of shafts, rotary tools or rigid structural materials, so that the torsional characteristics of various materials or structures need to be precisely measured in advance.

특허공개번호 제10-2005-0095024호는 프레임; 상기 프레임에 회전 가능하게 설치되고, 시험편의 양단에 고정되는 제1, 2 고정 척; 제1 고정 척을 회전시키는 회전력을 제공하는 모터; 및 상기 모터에 의해 발생된 회전력을 미리 설정된 비율로 감속과 증속을 통하여 제1 고정 척으로 전달하는 동력 전달 유닛을 포함하는 비틀림 시험 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2015-0138444호는 시험 대상물에 대한 비틀림 테스트를 위해 특정 토크와 주파수로 작동되는 전자식 액추에이터; 상기 전자식 액추에이터에서 발생된 구동력을 전달받아 함께 회전되고 시험 대상물의 일단이 고정된 상태가 유지되는 회전력 연결부; 상기 회전력 연결부와 마주보며 배치되고 시험 대상물에 대한 테스트가 이루어지는 동안 시험 대상물의 타단을 선택적으로 고정하는 고정부; 및 상기 시험 대상에 대한 일 방향 회전각 또는 좌우 비틀림 각을 균일하게 테스트하거나, 서로 상이한 각도로 테스트하기 위해 전자식 액추에이터를 제어하는 제어 부분을 포함하는 비틀림 시험기에 대하여 개시한다. Patent Publication No. 10-2005-0095024 discloses a frame; First and second fixing chucks rotatably installed on the frame and fixed to both ends of the test piece; A motor for providing a rotational force to rotate the first fixing chuck; And a power transmission unit for transmitting the rotational force generated by the motor to the first fixed chuck at a preset ratio through deceleration and speed increase. Patent Publication No. 10-2015-0138444 also discloses an electronic actuator operated at a specific torque and frequency for a torsional test on a test object; A rotational force coupling part which is received by a driving force generated by the electronic actuator and is rotated together and maintains a state where one end of the test object is fixed; A fixing unit arranged to face the rotational force connection part and selectively fixing the other end of the test object while the test object is tested; And a control portion for controlling the electronic actuator to uniformly test the unidirectional or left and right twist angles with respect to the object to be tested, or to test them at different angles.

비틀림 변형에 따른 소재의 특성은 다양한 물리량에 대하여 이루어질 수 있지만 가해지는 토크에 따른 비틀림 각 및 전단 응력은 측정되어야 하는 주요 인자가 될 수 있다. 또한 비틀림 변형 과정에서 시편의 변형이 정해진 조건에 따라 이루어지고 이로 인하여 오차 발생이 방지될 수 있는 수단이 만들어질 필요가 있다. 상기 선행기술은 이와 같은 방법에 대하여 개시하지 않는다. The characteristics of the material according to the torsional deformation can be obtained for various physical quantities, but the twist angle and shear stress according to the applied torque can be a main factor to be measured. It is also necessary that the deformation of the specimen in the course of the torsional deformation is made according to the predetermined conditions, thereby making it possible to prevent the occurrence of the error. The prior art does not disclose such a method.

본 발명은 상기 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art and has the following objectives.

선행기술 1: 특허공개번호 제10-2005-0095024호(주식회사 에스에이씨, 2005년09월29일 공개) 비틀림 시험장치Prior Art 1: Patent Publication No. 10-2005-0095024 (published by SAC, Inc. on September 29, 2005) Torsional test apparatus 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2015-0138444호(영남대학교 산학협력단, 2015년12월10일 공개) 비틀림 시험기Prior Art 2: Patent Publication No. 10-2015-0138444 (Youngnam University Industry & University Collaboration Team, published on Dec. 10, 2015) Torsion testing machine

본 발명의 목적은 소재가 정해진 조건에 따라 안정적으로 고정되어 소재의 정밀한 비틀림 특성의 측정이 가능한 소재의 비틀림 특성 측정 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring a torsional property of a material which can stably fix a material according to a predetermined condition so that a precise torsional property of the material can be measured.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 소재의 비틀림 특성 측정 장치는 베이스 프레임; 베이스 프레임에 선형으로 배치된 위치 조절 가이드; 위치 조절 가이드를 따라 이동 가능하도록 배치되는 1 지그 유닛; 1 지그 유닛과 마주보는 위치에 고정되는 2 지그 유닛; 2 지그 유닛에 결합되어 2 지그 유닛의 회전이 가능한 비틀림 유닛; 1 지그 유닛에 배치되는 토크 센서; 및 1, 2 지그 유닛에 의하여 고정되는 시편에 배치되는 스트레인 게이지를 포함한다. According to a preferred embodiment of the present invention, an apparatus for measuring a torsional property of a work comprises: a base frame; A position adjustment guide linearly arranged on the base frame; A one-jig unit arranged to be movable along the position adjusting guide; A two-jig unit fixed at a position facing the one jig unit; A twist unit coupled to the 2-jig unit and capable of rotating the 2-jig unit; A torque sensor disposed in the one jig unit; And a strain gauge disposed in the specimen fixed by the 1, 2 jig unit.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 위치 조절 가이드를 따라 이동되는 위치 조절 블록을 더 포함한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the apparatus further comprises a position adjusting block which is moved along the position adjusting guide.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 1, 2 지그 유닛에 배치되어 소재의 접촉 압력을 탐지하는 접촉 압력 유닛 및 베이스 프레임의 수평 상태를 탐지하는 수평 조절기를 더 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is further provided a contact pressure unit disposed in the one or two jig units for detecting the contact pressure of the workpiece, and a level adjuster for detecting the horizontal state of the base frame.

본 발명에 따른 소재의 비틀림 특성 측정 장치는 중공 구조의 소재를 비롯하여 다양한 소재의 비틀림 변형에 따른 토크 및 전단 응력의 측정이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 측정 장치는 소재가 안정적으로 고정되도록 하면서 측정 과정에서 소재가 정해진 조건으로 유지되도록 하는 것에 의하여 측정 오류가 감소되도록 한다. The apparatus for measuring a torsion characteristic of a material according to the present invention makes it possible to measure a torque and a shearing stress according to a twist deformation of various materials including a material having a hollow structure. The measuring device according to the present invention reduces the measurement error by allowing the material to be stably fixed while keeping the material in a predetermined condition during the measuring process.

도 1은 본 발명에 따른 측정 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 측정 장치의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 측정 장치에 의하여 시편의 비틀림 특성이 측정되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.Figure 1 shows an embodiment of a measuring device according to the invention.
Fig. 2 shows an embodiment of the operating structure of the measuring device according to the present invention.
FIGS. 3A and 3B illustrate an example of a process in which a twist characteristic of a specimen is measured by a measuring apparatus according to the present invention.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so that they will not be described repeatedly unless necessary for an understanding of the invention, and the known components will be briefly described or omitted. However, It should not be understood as being excluded from the embodiment of Fig.

도 1은 본 발명에 따른 측정 장치의 실시 예를 도시한 것이다. Figure 1 shows an embodiment of a measuring device according to the invention.

도 1을 참조하면, 소재의 비틀림 특성 측정 장치(10)는 베이스 프레임(11); 베이스 프레임(11)에 선형으로 배치된 위치 조절 가이드(12a, 12b); 위치 조절 가이드(12a, 12b)를 따라 이동 가능하도록 배치되는 1 지그 유닛(14a); 1 지그 유닛(14a)과 마주보는 위치에 고정되는 2 지그 유닛(14b); 2 지그 유닛(14b)에 결합되어 2 지그 유닛(14b)의 회전이 가능한 비틀림 유닛(15); 1 지그 유닛(14a)에 배치되는 토크 센서; 및 1, 2 지그 유닛(14a, 14b)에 의하여 고정되는 시편에 배치되는 스트레인 게이지를 포함한다. Referring to FIG. 1, an apparatus 10 for measuring a torsional property of a work includes a base frame 11; Position alignment guides (12a, 12b) linearly arranged on the base frame (11); A one-jig unit 14a arranged to be movable along the position adjustment guides 12a and 12b; A two-jig unit 14b fixed at a position facing the one-jig unit 14a; A twisting unit 15 coupled to the 2-jig unit 14b and capable of rotating the 2-jig unit 14b; A torque sensor disposed in the one-jig unit 14a; And a strain gauge disposed in the specimen fixed by the 1, 2 jig units 14a, 14b.

베이스 프레임(11)은 지면 또는 고정 구조물에 고정되면서 위쪽 면이 수평으로 유지될 수 있는 다양한 형상이 될 수 있고, 예를 들어 사각 판 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 대안으로 베이스 프레임(11)은 강성을 가지는 서로 마주보는 한 쌍의 받침 부재 또는 빔 구조가 될 수 있다. 베이스 프레임(11)은 예를 들어 X축 방향으로 상대적으로 길게 연장되는 구조로 만들어질 수 있고, 베이스 프레임(11)의 양쪽 끝에 균형 부재(161, 162)가 결합될 수 있다. 균형 부재(161, 162)는 Y축 방향으로 연장되면서 베이스 프레임(11)의 아래쪽에 결합되어 베이스 프레임(11)이 지면에 안정적으로 고정되도록 한다. 또한 균형 부재(161, 162)에 높이 조절 스크루와 같은 높이 조절 유닛(161a, 161b, 162a 162b)이 설치되어 베이스 프레임(11)이 수평 상태로 유지되도록 한다. The base frame 11 may have various shapes such that the upper surface thereof can be held horizontally while being fixed to the ground or the fixing structure, and may be, for example, a rectangular plate shape, but is not limited thereto. Alternatively, the base frame 11 may be a pair of opposing supporting members or beams having rigidity. The base frame 11 may be formed to have a relatively long structure extending in the X-axis direction, for example, and the balance members 161 and 162 may be coupled to both ends of the base frame 11. The balance members 161 and 162 are coupled to the lower side of the base frame 11 while extending in the Y axis direction so that the base frame 11 is stably fixed on the ground. Also, height adjustment units 161a, 161b, 162a 162b such as height adjusting screws are provided on the balance members 161, 162 so that the base frame 11 is maintained in a horizontal state.

베이스 프레임(11)의 위쪽에 위치 조절 가이드(12a, 12b)가 배치될 수 있고, 위치 조절 가이드(12a, 12b)는 서로 평행하게 일정 길이만큼 연장되는 레일 형상으로 만들어질 수 있다. 위치 조절 가이드(12a, 12b)는 1 지그 유닛(14a)이 배치된 위치 조절 블록(13a, 13b)이 슬라이딩 방식으로 이동 가능한 다양한 구조로 만들어질 수 있다. 예를 들어 위치 조절 가이드(12a, 12b)에 슬라이딩 홈이 형성되고, 위치 조절 블록(13a, 13b)에 슬라이딩 홈을 따라 선형으로 이동 가능한 이동 돌기가 형성될 수 있다. 위치 조절 가이드(12a, 12b) 및 위치 조절 블록(13a, 13b)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The position adjustment guides 12a and 12b may be disposed above the base frame 11 and the position adjustment guides 12a and 12b may be formed into a rail shape extending parallel to each other by a predetermined length. The position adjustment guides 12a and 12b can be formed in various structures in which the position adjustment blocks 13a and 13b in which the one jig unit 14a is disposed can be moved in a sliding manner. For example, a sliding groove may be formed in the position adjusting guides 12a and 12b, and a moving protrusion may be formed in the position adjusting blocks 13a and 13b to be linearly movable along the sliding groove. The position adjustment guides 12a and 12b and the position adjustment blocks 13a and 13b can be made in various structures, and the present invention is not limited to the illustrated embodiments.

위치 조절 블록(13a, 13b)은 위치 조절 가이드(12a, 12b)를 따라 이동 가능한 구조로 만들어지면서 고정 기판(131)의 아래쪽에 한 쌍이 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 고정 기판(131)의 위쪽에 1 지그 유닛(14a)이 결합될 수 있다. 구체적으로 고정 기판(131)에 박스 형상의 균형 블록(142)이 결합되고, 균형 블록(142)의 한쪽 측면에 체결 브래킷(141)이 고정될 수 있다. 체결 브래킷(141)은 베이스 프레임(11)과 평행한 방향으로 연장될 수 있고, 체결 브래킷(141)의 앞쪽에 1 지그 유닛(14a)이 결합될 수 있다. 1 지그 유닛(14a)은 체결 브래킷(141)과 일체로 만들어지거나, 분리 가능한 구조로 만들어질 수 있다. 1 지그 유닛(14a)은 예를 들어 드릴 척 구조로 만들어질 수 있고, 튜브 형상 시편, 다각 형상 시편 또는 다양한 형상의 시편을 고정할 수 있는 구조로 만들어질 수 있다. 시편은 1 지그 유닛(14a)과 2 지그 유닛(14b)에 의하여 양쪽 끝이 고정될 수 있고, 2 지그 유닛(14b)은 1 지그 유닛(14a)과 마주보는 위치에 배치될 수 있다. The position adjustment blocks 13a and 13b may be arranged to be movable along the position adjustment guides 12a and 12b and may be arranged on the lower side of the fixed substrate 131 in parallel. And a 1-jig unit 14a may be coupled to the upper portion of the fixed substrate 131. [ Specifically, a box-like balance block 142 is coupled to the fixed substrate 131, and a fastening bracket 141 can be fixed to one side of the balance block 142. The fastening bracket 141 may extend in a direction parallel to the base frame 11 and a single jig unit 14a may be coupled to the front side of the fastening bracket 141. [ The one-jig unit 14a can be made integral with the fastening bracket 141 or can be made into a detachable structure. The one-jig unit 14a can be made, for example, of a drill chuck structure, and can be made of a tube-shaped specimen, a polygonal specimen or a structure capable of fixing specimens of various shapes. Both ends of the specimen can be fixed by the 1-jig unit 14a and the 2-jig unit 14b, and the 2-jig unit 14b can be disposed at the position facing the 1-jig unit 14a.

베이스 프레임(11)에서 1 지그 유닛(14a)과 마주보는 위치에 지그 블록(152)이 베이스 프레임(11)과 일체로 또는 고정 구조로 결합될 수 있고, 지그 블록(152)에 비틀림 유닛(15)이 결합될 수 있다. 그리고 비틀림 유닛(15)에 2 지그 유닛(14b)이 일체로 또는 고정 구조로 결합되어 핸들과 같은 비틀림 조절 유닛(151)의 작동에 의하여 정해진 각도로 회전될 수 있다. 구체적으로 박스 형상 또는 다면체 형상의 지그 블록(152)이 베이스 프레임(11)에 고정될 수 있고, 지그 블록(152)을 관통하는 형태로 비틀림 유닛(15)이 결합될 수 있다. 비틀림 유닛(15)의 내부에 예를 들어 둘레 면을 따라 피치가 형성된 기어 또는 이와 유사한 회전 부품이 배치될 수 있다. 기어 또는 회전 부품은 2 지그 유닛(14b)에 배치된 회전 조절 부품과 연결될 수 있고, 비틀림 조절 유닛(151)의 작동에 의하여 2 지그 유닛(14b)이 회전될 수 있다. 2 지그 유닛(14b)은 1 지그 유닛(14a)과 동일 또는 유사한 드릴 척 구조로 만들어질 수 있고, 시편의 한쪽 끝을 고정시킬 수 있다. 비틀림 조절 유닛(151)은 핸들 구조로 만들어져 수동으로 조작이 되거나, 모터와 같은 장치와 연결되어 자동으로 회전각이 조절될 수 있다. 1 지그 유닛(14a)이 고정된 상태에서 2 지그 유닛(14b)이 회전되는 것에 의하여 비틀림이 발생될 수 있고, 비틀림이 발생된 상태에서 1 지그 유닛(14a)이 배치된 토크 센서에 의하여 시편의 토크가 탐지되면서 이와 동시에 시편에 설치된 스트레인 게이지에 의하여 시편의 전단 응력 또는 스트레인이 측정될 수 있다. 1 지그 유닛(14a)의 회전을 방지하기 위하여 한 쌍의 위치 조절 블록(13a, 13b)의 사이에 1 지그 유닛(14a)의 회전을 방지하기 위한 체결 브래킷(141)이 배치될 수 있다. 체결 브래킷(141)의 끝 부분이 균형 블록(142)과 삽입 돌기 및 홈 구조로 결합되면서 체결 브래킷(141)이 1 지그 유닛(14a)과 일체로 결합되는 것에 의하여 1 지그 유닛(14a)이 2 지그 유닛(14b)의 비틀림 여부에 관계없이 고정될 수 있다. The jig block 152 may be integrally or fixedly coupled to the base frame 11 at a position facing the one jig unit 14a in the base frame 11 and the torsion unit 15 ) Can be combined. The two-jig unit 14b may be integrally or fixedly coupled to the twist unit 15 and rotated at a predetermined angle by the operation of the torsion adjusting unit 151 such as a handle. Specifically, a box-shaped or polygonal jig block 152 can be fixed to the base frame 11, and the twist unit 15 can be coupled through the jig block 152. Gears or similar rotating parts, for example pitches formed along the peripheral surface, may be arranged inside the torsion unit 15. The gear or the rotating component can be connected to the rotation adjusting component disposed in the 2-jig unit 14b and the 2-jig unit 14b can be rotated by the operation of the torsion adjusting unit 151. [ The 2-jig unit 14b can be made of a drill chuck structure which is the same as or similar to the 1-jig unit 14a, and can fix one end of the specimen. The torsion adjusting unit 151 is made of a handle structure and can be manually operated or connected to a device such as a motor to automatically adjust the rotation angle. The twist may be caused by the rotation of the two jig units 14b in a state in which the one jig unit 14a is fixed and the torque sensor provided with the one jig unit 14a in the state where the twist is generated, At the same time as the torque is detected, the shear stress or strain of the specimen can be measured by the strain gage installed on the specimen. A fastening bracket 141 for preventing the rotation of the one jig unit 14a may be disposed between the pair of positioning blocks 13a and 13b in order to prevent the rotation of the one jig unit 14a. The one end of the fastening bracket 141 is coupled to the balance block 142 by the insertion protrusion and the groove structure so that the fastening bracket 141 is integrally coupled to the one jig unit 14a, It can be fixed regardless of whether or not the jig unit 14b is twisted.

1 지그 유닛(14a)과 2 지그 유닛(14b)의 척에 의하여 시편이 고정될 수 있고, 시편이 고정되면 1 지그 유닛(14a)이 위치 조절 가이드(12a, 12b)를 따라 이동되면서 시편을 안정적으로 고정시키면서 시편의 길이 방향을 따라 일정한 크기의 압력을 가할 수 있다. 2 지그 유닛(14b)에 비틀림이 가해지면서 1 지그 유닛(14a)에 의하여 시편의 길이 방향을 따른 압력이 적절하게 조절될 수 있다. 시편에 가해지는 압력은 다양한 방법으로 조절될 수 있다. The specimen can be fixed by the chucks of the 1-jig unit 14a and the 2-jig unit 14b. When the specimen is fixed, the 1-jig unit 14a is moved along the position adjusting guides 12a and 12b, The pressure of a certain size can be applied along the length direction of the specimen. The twist is applied to the 2-jig unit 14b so that the pressure along the longitudinal direction of the specimen can be appropriately adjusted by the 1-jig unit 14a. The pressure applied to the specimen can be adjusted in a variety of ways.

도 2는 본 발명에 따른 측정 장치의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.Fig. 2 shows an embodiment of the operating structure of the measuring device according to the present invention.

도 2를 참조하면, 제어 유닛(21)에 의하여 측정 장치 전체의 작동이 제어될 수 있고, 시편이 1 지그 유닛과 2 지그 유닛에 의하여 고정되면, 위치 결정 유닛(221)에 의하여 1 지그 유닛의 위치가 결정될 수 있다. 1 지그 유닛의 위치가 결정되면, 시편이 1 지그 유닛 및 2 지그 유닛에 미치는 수평 방향의 접촉 압력이 결정될 수 있다. 수평 방향의 접촉 압력은 접촉 압력 유닛(222)에 의하여 측정될 수 있고, 접촉 압력이 조절된 상태에서 베이스 프레임의 수평 상태가 측정될 수 있다. 이를 위하여 예를 들어 수준기와 같은 수평 조절기(223)가 배치될 수 있다. 그리고 접촉 압력 및 수평 조절 상태가 제어 유닛(21)으로 전송될 수 있고, 제어 유닛(21)은 조건 설정 유닛(27)에 의하여 미리 결정된 조건에 따라 비틀림 구동 유닛(22)을 작동시킬 수 있다. 비틀림 구동 유닛(22)에 의하여 2 지그 유닛이 미리 결정된 각도로 회전될 수 있고, 이에 따라 시편의 한쪽 끝이 고정된 상태에서 다른 끝에 토크가 인가될 수 있다. 그에 따라 시편에 비틀림이 발생될 수 있고, 비틀림에 의하여 전단 응력이 변할 수 있다. 토크 유닛(23)에 의하여 시편의 토크가 측정될 수 있다. 토크 센서는 1 지그 유닛에 배치될 수 있고, 토크 유닛(23)에 의하여 측정된 값은 데이터 전송 유닛(25)으로 전송될 수 있다. 또한 스트레인 게이지(24)가 시편의 중간 부분에 배치될 수 있고. 스트레인 게이지(24)에 의하여 측정된 응력이 데이터 전송 유닛(25)으로 전송될 수 있다. 데이터 전송 유닛(25)은 유선 또는 무선 통신 유닛이 될 수 있고, 측정 신호는 처리 가능한 적절한 전기 신호로 변환되어 데이터 처리 유닛(26)으로 전송될 수 있다. 데이터 처리 유닛(26)에 의하여 토크 및 응력 값이 산출되고, 접촉 압력 및 비틀림 각도와 함께 조건 설정 유닛(27)으로 전송될 수 있다. 조건 설정 유닛(27)은 현재 작동 조건에서 인가될 수 있는 추가적인 비틀림 각도를 산출하여 제어 유닛(21)으로 전송할 수 있다. 제어 유닛(21)은 측정된 값을 특성 데이터베이스(28)로 전송하면서 이와 동시에 비틀림 각을 산출하여 비틀림 구동 유닛(22)을 작동시킬 수 있다. 그리고 동일한 과정이 반복되면서 특성 데이터베이스(28)에 저장될 수 있고, 이후 소재 특성을 결정하는 자료가 될 수 있다. 2, the operation of the entire measuring apparatus can be controlled by the control unit 21, and when the specimen is fixed by the 1-jig unit and the 2-jig unit, the position of the 1-jig unit The position can be determined. Once the position of one jig unit is determined, the horizontal contact pressure of the specimen on the one jig unit and the two jig units can be determined. The horizontal contact pressure can be measured by the contact pressure unit 222 and the horizontal state of the base frame can be measured with the contact pressure adjusted. For this purpose, a level adjuster 223, for example a leveling device, may be arranged. And the contact pressure and the horizontal adjustment state can be transmitted to the control unit 21 and the control unit 21 can operate the torsion drive unit 22 according to the predetermined condition by the condition setting unit 27. [ The 2-jig unit can be rotated at a predetermined angle by the torsion driving unit 22, so that the torque can be applied to the other end in a state where one end of the specimen is fixed. As a result, the specimen may be twisted, and shear stress may be changed by twisting. The torque of the specimen can be measured by the torque unit 23. The torque sensor may be disposed in a 1-jig unit, and the value measured by the torque unit 23 may be transmitted to the data transmission unit 25. [ Also the strain gage 24 can be placed in the middle part of the specimen. The stress measured by the strain gage 24 can be transmitted to the data transfer unit 25. [ The data transmission unit 25 may be a wired or wireless communication unit and the measurement signal may be converted into a suitable electrical signal that can be processed and transmitted to the data processing unit 26. The torque and stress values are calculated by the data processing unit 26 and transmitted to the condition setting unit 27 together with the contact pressure and the twist angle. The condition setting unit 27 can calculate and transmit to the control unit 21 an additional torsion angle that can be applied in the current operating condition. The control unit 21 can operate the torsion driving unit 22 by simultaneously transmitting the measured value to the characteristic database 28 and simultaneously calculating the twist angle. Then, the same process can be repeatedly stored in the characteristic database 28, and then the material characteristic data can be determined.

아래에서 이와 같이 소재 특성이 결정되는 과정이 설명된다. The process of determining the material characteristics as described above is described below.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 측정 장치에 의하여 시편의 비틀림 특성이 측정되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다. FIGS. 3A and 3B illustrate an example of a process in which a twist characteristic of a specimen is measured by a measuring apparatus according to the present invention.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 비틀림 측정 방법은 서로 마주보는 1, 2 지그 유닛(14a, 14b)에 시편(SP)이 고정되는 단계(P31); 1, 2 지그 유닛(14a, 14b)의 수평 상태 및 시편(SP)의 길이 방향을 따라 인가되는 압력이 탐지되는 단계(P32); 1 지그 유닛(14a)이 고정된 상태에서 2 지그 유닛(14b)을 회전시키는 것에 의하여 시편에 비틀림을 발생시키는 단계(P33); 고정 상태에 있는 1 지그 유닛(14a)에 설치된 토크 센서(32)에 의하여 시편(SP)의 토크가 측정되고, 시편(SP)의 중간 부분에 시편의 길이 방향으로 설치된 스트레인 게이지에 의하여 비틀림으로 인한 응력이 측정되는 단계(P34); 비틀림 각을 단계적으로 증가시키면서 임계 범위에 도달했는지 여부를 판단하는 단계(P35); 임계 범위의 도달 여부에 따라 비틀림 각의 증가 수치를 조절하는 단계(P46); 수치 조절에 따라 시편이 항복 강도의 범위에 도달했는지 여부가 판단되는 단계(P37); 및 항복 범위에 도달 여부에 따라 특성 데이터가 생성되는 단계(P38)를 포함한다. Referring to FIGS. 3A and 3B, a twist measurement method includes a step P31 of fixing a specimen SP to one or two opposing jig units 14a and 14b; A step P32 of detecting a pressure applied along the horizontal direction of the first and second jig units 14a and 14b and the longitudinal direction of the specimen SP; (P33) causing twist in the specimen by rotating the two-jig unit (14b) in a state where the one jig unit (14a) is fixed; The torque of the specimen SP is measured by the torque sensor 32 provided in the fixed jig unit 14a and the torque of the specimen SP is measured by the strain gauge installed in the longitudinal direction of the specimen SP in the middle portion of the specimen SP A step (P34) in which stress is measured; (P35) determining whether the threshold range has been reached while gradually increasing the twist angle; Adjusting an increase value of the twist angle depending on whether the critical range is reached (P46); A step (P37) of judging whether the specimen has reached the yield strength range by numerical adjustment; And a step (P38) in which characteristic data is generated depending on whether the yield range is reached or not.

1, 2 지그 유닛(14a, 14b)은 서로 마주보도록 배치될 수 있고, 1, 2 지그 유닛(14a, 14b)의 앞쪽에 형성된 척에 의하여 시편(SP)의 양쪽 끝이 고정될 수 있다(P31). 시편(SP)이 고정되면 스트레인 게이지가 시편의 중간 부분에 설치될 수 있고, 이와 함께 토크 센서(32)가 1 지그 유닛(14a)에 배치될 수 있다. 또한 설계 구조에 따라 1 지그 유닛(14a)의 척에 압력 탐지 유닛이 배치되어 시편(SP)에 가해지는 압력이 측정될 수 있다. 균형 부재(161, 162)에 설치된 높이 조절 유닛(161a, 162a)의 높이를 조절하여 베이스 프레임(11)의 수평도가 조절될 수 있고, 1 지그 유닛(14a)이 위치 조절 가이드(12a)에 의하여 정밀하게 위치 조절이 되면서 시편(SP)에 가해지는 압력이 측정될 수 있다. 수평도가 맞추어지고, 접촉 압력이 측정되어 시편의 균형 상태가 탐지되어 확인되면(P32), 시편(SP)에 비틀림이 가해질 수 있다(P33). 시편(SP)에 비틀림을 가하기 위하여 비틀림 조절 유닛(151)이 조절 휠(151a)에 의하여 회전될 수 있고, 비틀림 각은 비틀림 표시 유닛(31)에 표시될 수 있다. 비틀림 표시 유닛(31)은 눈금 방식이 되거나 디지털 방식이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 3, 5 또는 10도의 회전각으로 단계적으로 비틀림이 가해질 수 있고, 각각의 단계에서 스트레인 게이지에 의하여 응력이 측정되면서 이와 동시에 토크 센서(32)에 의하여 토크가 측정될 수 있다(P34). 각각의 단계에서 측정된 토크 및 응력에 대한 데이터가 생성될 수 있고, 생성된 데이터로부터 임계 범위에 도달했는지 여부가 판단될 수 있다(P35). 예를 들어 회전각의 변화에 따른 토크가 크게 증가하거나 또는 응력이 변화가 나타나지 않으면 임계 범위에 도달한 것으로 판단될 수 있다. 임계 범위에 도달하지 않았다면(NO), 시편의 비틀림은 미리 정해진 값으로 단계적으로 증가될 수 있다. 이에 비하여 임계 범위에 접근한 것으로 판단되면(YES), 비틀림 각이 조절될 수 있다(P36). 예를 들어 1도 단위로 증가되는 비틀림 각이 0.2 또는 0.5도의 단위로 조절될 수 있다. 그리고 조절이 되는 회전각은 점차적으로 작아질 수 있다. 이와 같은 조절 과정에서 비틀림을 위하여 매우 큰 토크가 요구되거나 응력의 변화가 발생되지 않거나 감소되면 항복 범위에 있는지 여부가 판단될 수 있다(P37). 매우 작은 범위로 비틀림 각을 변화시키면서 토크와 응력을 측정할 수 있고, 항복 범위에 있지 않다면(NO), 회전각을 조절하면서 측정이 계속하여 진행될 수 있다. 이에 비하여 항복 범위에 있는 것으로 판단되면(YES), 측정이 종료되고 시편(SP)에 대한 특성 데이터가 생성되어 저장될 수 있다(P38). The first and second jig units 14a and 14b may be disposed to face each other and both ends of the specimen SP may be fixed by a chuck formed in front of the first and second jig units 14a and 14b ). When the specimen SP is fixed, the strain gauge can be installed in the middle portion of the specimen, and at the same time, the torque sensor 32 can be disposed in the one-jig unit 14a. Also, depending on the design structure, a pressure detecting unit may be disposed on the chuck of the one-jig unit 14a to measure the pressure applied to the specimen SP. The level of the base frame 11 can be adjusted by adjusting the height of the height adjusting units 161a and 162a provided on the balance members 161 and 162 and the one jig unit 14a is mounted on the position adjusting guide 12a The pressure applied to the specimen SP can be measured while being precisely adjusted in position. When the level is adjusted and the contact pressure is measured and the balance of the specimen is detected and confirmed (P32), the specimen (SP) may be twisted (P33). The torsion adjusting unit 151 can be rotated by the adjusting wheel 151a in order to apply the torsion to the specimen SP and the twist angle can be displayed on the torsion indicating unit 31. [ The torsion indicating unit 31 may be a scale method or a digital method, but is not limited thereto. Torsion can be applied stepwise at a rotation angle of 3, 5 or 10 degrees, and at each stage, the stress can be measured by the strain gauge and at the same time, the torque can be measured by the torque sensor 32 (P34). Data for the measured torque and stress at each step can be generated and it can be determined whether the threshold range has been reached from the generated data (P35). For example, it can be judged that the critical range has been reached if the torque due to the change of the rotation angle is greatly increased or the stress does not change. If the critical range has not been reached (NO), the twist of the specimen can be increased stepwise to a predetermined value. On the other hand, if it is determined that the critical range is approached (YES), the twist angle can be adjusted (P36). For example, the twist angle increased in units of 1 degree can be adjusted in units of 0.2 or 0.5 degrees. And the adjustable rotation angle can be gradually reduced. If a very large torque is required for torsion in such a regulating process, or if a change in stress is not caused or reduced, it can be judged whether or not it is in the yielding range (P37). Torque and stress can be measured while varying the twist angle in a very small range, and if not in the yield range (NO), the measurement can proceed continuously while adjusting the angle of rotation. On the other hand, if it is determined to be within the yield range (YES), the measurement is terminated and the characteristic data for the specimen SP can be generated and stored (P38).

본 발명에 따른 측정 장치에 적용되는 시편은 원형, 타원형 또는 다각형 단면을 가진 다양한 소재가 될 수 있고, 속이 빈 구조 또는 겉과 속이 구분되지 않는 일반 소재가 될 수 있다. 다양한 소재의 특성이 측정 장치에 의하여 측정되어 소재의 특성 데이터가 생성될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The specimen applied to the measuring apparatus according to the present invention may be a variety of materials having a circular, elliptical or polygonal cross section, and may be a hollow structure or a general material which is not distinguished from the outer surface. The characteristics of various materials can be measured by the measuring device to generate characteristic data of the material, and the present invention is not limited to the embodiments shown.

본 발명에 따른 소재의 비틀림 특성 측정 장치는 중공 구조의 소재를 비롯하여 다양한 소재의 비틀림 변형에 따른 토크 및 전단 응력의 측정이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 측정 장치는 소재가 안정적으로 고정되도록 하면서 측정 과정에서 소재가 정해진 조건으로 유지되도록 하는 것에 의하여 측정 오류가 감소되도록 한다. The apparatus for measuring a torsion characteristic of a material according to the present invention makes it possible to measure a torque and a shearing stress according to a twist deformation of various materials including a material having a hollow structure. The measuring device according to the present invention reduces the measurement error by allowing the material to be stably fixed while keeping the material in a predetermined condition during the measuring process.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention . The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.

10: 비틀림 특성 측정 장치 11: 베이스 프레임
12a, 12b: 위치 조절 가이드 13a, 13b: 위치 조절 블록
14a, 14b: 1, 2 지그 유닛 15: 비틀림 유닛
21: 제어 유닛 22: 비틀림 구동 유닛
23: 토크 유닛 24: 스트레인 게이지
25: 데이터 전송 유닛 26: 데이터 처리 유닛
27: 조건 설정 유닛 28: 특성 데이터베이스
31: 비틀림 표시 유닛 32: 토크 센서
131: 고정 기판 141: 체결 브래킷
142: 균형 블록 151: 비틀림 조절 유닛
151a: 조절 휠 152: 지그 블록
161, 162: 균형 부재 161a, 161b, 162a 162b: 높이 조절 유닛
221: 위치 결정 유닛 222: 접촉 압력 유닛
223: 수평 조절기 SP: 시편10: Torsional characteristic measuring device 11: Base frame
12a, 12b: position adjustment guides 13a, 13b: position adjustment block
14a, 14b: 1, 2 jig unit 15: twist unit
21: control unit 22: torsion drive unit
23: Torque unit 24: Strain gauge
25: data transfer unit 26: data processing unit
27: condition setting unit 28: characteristic database
31: torsion display unit 32: torque sensor
131: stationary substrate 141: fastening bracket
142: Balance block 151: Torsional adjustment unit
151a: Adjusting wheel 152: Jig block
161, 162: balance member 161a, 161b, 162a 162b:
221: Positioning unit 222: Contact pressure unit
223: Level adjuster SP: Specimen

Claims (1)

베이스 프레임(11);
베이스 프레임(11)에 선형으로 배치된 위치 조절 가이드(12a, 12b);
위치 조절 가이드(12a, 12b)를 따라 이동 가능하도록 배치되는 1, 2 지그 유닛(14a, 14b);
2 지그 유닛(14b)에 결합되어 2 지그 유닛(14b)의 회전이 가능한 비틀림 유닛(15);
1 지그 유닛(14a)에 배치되는 토크 센서;
위치 조절 가이드(12a, 12b)를 따라 이동되는 위치 조절 블록(13a, 13b);
1, 2 지그 유닛(14a, 14b)에 의하여 고정되는 시편에 배치되는 스트레인 게이지;
1, 2 지그 유닛(14a, 14b)에 배치되어 시편이 1, 2 지그 유닛(14a, 14b)에 미치는 수평 방향의 접촉 압력을 탐지하는 접촉 압력 유닛(222); 및
접촉 압력이 조절된 상태에서 베이스 프레임(11)의 수평 상태를 탐지하는 수평 조절기(223)를 포함하고,
상기 비틀림 유닛(15)이 2 지그 유닛(14b)이 미리 결정된 각도로 회전되면 1 지그 유닛(14a)에 배치된 토크 센서에 의하여 토크가 측정되는 것을 특징으로 하는 소재의 비틀림 특성 측정 장치.A base frame 11;
Position alignment guides (12a, 12b) linearly arranged on the base frame (11);
1 and 2 jig units 14a and 14b arranged to be movable along the position adjustment guides 12a and 12b;
A twisting unit 15 coupled to the 2-jig unit 14b and capable of rotating the 2-jig unit 14b;
A torque sensor disposed in the one-jig unit 14a;
Position adjustment blocks 13a and 13b that are moved along the position adjustment guides 12a and 12b;
A strain gauge placed in a specimen fixed by the 1, 2 jig units 14a, 14b;
A contact pressure unit 222 disposed on the first and second jig units 14a and 14b for detecting a horizontal contact pressure of the test piece on the first and second jig units 14a and 14b; And
And a level adjuster (223) for detecting the horizontal state of the base frame (11) with the contact pressure adjusted,
Wherein the torque is measured by a torque sensor disposed in the one jig unit (14a) when the twist unit (15) is rotated at a predetermined angle with respect to the two-jig unit (14b).
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