KR101943746B1

KR101943746B1 - 측정장치의 시편 고정용 지그

Info

Publication number: KR101943746B1
Application number: KR1020170101787A
Authority: KR
Inventors: 조정현
Original assignee: 조정현
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2019-01-29
Anticipated expiration: 2037-08-10

Abstract

본 발명은 측정장치의 시편 고정용 지그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축강도, 인장강도, 항복강도, 절단강도 등을 측정하는 측정장치에 시편을 설치한 후 측정장치에서 전달되는 외력을 일정한 방향으로 유지하여 정확한 측정을 할 수 있는 측정장치의 시편 고정용 지그에 관한 것이다.

Description

측정장치의 시편 고정용 지그{JIG FOR FIXING SPECIMEN OF MEASURING APPARATUS}

일반적으로 압축강도, 인장강도, 항복강도, 절단강도 등을 측정하는 측정장치는 시편의 양쪽을 고정하고 어느 한쪽에 외력을 가해 시편의 압축, 인장, 항복 및 절단의 변화를 측정하게 된다.

따라서 종래에 제시된 한국공개특허 제10-2010-0123437호 "압축 및 인장 강도 측정 장치"에 제시된 바와 같이, 상부와 하부에 설치된 시편 홀더에 시편을 고정한 상태에서 상단에 설치된 액추에이터를 통해 시편에 외력을 전달할 수 있다.

이때, 액추에이터와 시편홀더 사이에 로드셀을 설치하여 외력을 수치로 환산하여 정확한 측정데이터를 산출할 수 있도록 이루어진다.

하지만, 액추에이터는 상하방향으로만 외력을 가할 수 있어, 시편이 일직선으로 이루어진 형상에 대한 데이터를 측정할 수 있고 굴곡 또는 절곡된 시편을 측정하는데 어려운 문제점이 있다.

그리고 데이터를 측정하는 로드셀은 규정된 조건으로 설치하여 데이터를 측정할 수 있어 가해지는 외력의 방향이나 시편의 휨 현상에 의해 방향이 틀어지게 되어 정확한 측정이 어려운 문제가 있다.

또한, 상하방향으로 가해지는 외력을 통해 압축, 인장, 항복 및 절단의 변화를 측정하는 데 있어 굴곡 또는 절곡된 시편을 측정 시 다른 방향으로 외력이 분산되어 더욱 큰 외력을 가하게 되며, 이때 로드셀은 큰 외력을 측정하기 위해 정격 용량이 큰 로드셀로 변경하여 데이터를 측정하고 있으나, %로 발생하는 측정 오차에 의해 큰 용량을 사용할수록 큰 오차범위를 가지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시편의 다양한 강도를 측정할 때 가해지는 외력의 방향을 일정하게 유지하여 측정실험을 할 수 있는 측정장치의 시편 고정용 지그를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 시편의 다양한 강도 측정시 변형에 의해 외력의 방향이 비틀리는 것을 방지하며, 가해지는 외력이 분산되는 것을 방지할 수 있는 측정장치의 시편 고정용 지그를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가해지는 외력의 분산 및 비틀림을 방지하여 정확한 방향으로 가할 수 있어 실험 시 조건에 따른 로드셀을 선택할 수 있으며, 오차율을 감소시킬 수 있는 측정장치의 시편 고정용 지그를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 장치 및 기존 사용중인 측정장치에 사용이 가능하며, 설치 및 분리가 용이한 측정장치의 시편 고정용 지그를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 시편의 상하로 승하강하는 이동을 통해 압축강도, 인장강도, 항복강도, 전단강도를 테스트하는 측정장치의 시편 고정용 지그에 있어서, 양측에 일정한 간격을 가지고 양측에 구비되고 연결부재를 통해 연결되며, 내측면에 상하 방향으로 가이드레일이 형성된 하우징; 상기 가이드레일에 결합되는 이동체가 양측에 구비되어 상기 하우징의 내부에서 상하로 승하강되는 프레임; 상기 프레임의 상부에 결합된 가압블럭; 상기 가압블럭에 결합되며, 외력을 전달하여 상기 프레임을 승하강 시키는 가압샤프트;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가압블럭은 하부로 개방된 삽입부가 형성되며, 상기 삽입부와 상부면을 관통하는 관통홈이 형성되고 상기 가압샤프트의 끝단에는 상기 가압블럭의 상단에 접촉하는 밀착면이 구비되고, 상기 밀착면에서 돌출되어 상기 관통홈에 삽입되어 상기 삽입부로 노출되는 돌출부가 형성되되, 상기 삽입부보다 상대적으로 작은 직경을 가지며, 상기 삽입부에 삽입되어 상기 돌출부(41)의 끝단에 결합되는 결합부재로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 돌출부는 상기 관통홈보다 상대적으로 작은 직경으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 이동체는, 상기 프레임에 수직방향으로 결합되는 지지판과, 상기 지지판의 후면 상부 및 하부 결합되어 상기 가이드레일을 따라 이동하는 이동부재와, 상기 지지판의 전면 상부 및 하부에 결합되어 상기 프레임에 밀착되는 고정판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 하우징의 하단에는 외부로 돌출되어 고정할 수 있는 결합부가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 측정장치의 시편 고정용 지그에 따르면, 측정장치를 통해 압축강도, 인장강도, 항복강도, 절단강도를 측정하는 시편에 가해지는 외력을 상하방향으로 유지하여 시편에 정확한 외력을 전달할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 시편의 다양한 강도측정 시 가해지는 외력에 의해 시편이 변형되어 외력의 방향이 비틀리는 것을 방지하고, 가해지는 외력이 전달 중에 분산되는 것을 예방할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 가해지는 외력의 분산 및 비틀림을 방지하여 정확한 방향으로 전달할 수 있어 실험조건에 따라 정확한 로드셀을 선택할 수 있어 오차율을 감소킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 따르면, 기존 사용중인 측정장치 및 다양한 구조를 가지는 측정장치에 설치 및 분리가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 측정장치의 시편 고정용 지그를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 가압블럭의 결합구성을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 레일부를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 고정수단에 시편이 안착된 상태를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 시편의 설치상태를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 시편에 전달되는 외력을 도시한 개념도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 측정장치의 시편 고정용 지그에 관하여 첨부된 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 측정장치의 시편 고정용 지그를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 가압블럭의 결합구성을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 레일부를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 고정수단에 시편이 안착된 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 시편의 설치상태를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 시편에 전달되는 외력을 도시한 개념도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명은 측정장치의 시편 고정용 지그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축강도, 인장강도, 항복강도, 절단강도 등을 측정하는 측정장치에 시편을 설치한 후 측정장치에서 전달되는 외력의 방향을 일정하게 유지하여 정확한 측정을 할 수 있는 측정장치의 시편 고정용 지그에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 시편에 강도를 측정하기 위해 측정장치에서 가해지는 외력을 상하방향으로만 전달할 수 있도록 측정장치에 배치되는 하우징(10), 프레임(20), 가압블럭(30) 및 가압샤프트(40)로 이루어진다.

상기 하우징(10)은 양측에 일정한 간격을 가지고 양측에 구비되고 연결부재(12)를 통해 연결되며, 내측면에 상하 방향으로 가이드레일(11)이 형성된다.

이때, 상기 하우징(10)은 내부에 시편(100)이 위치할 수 있도록 양측으로 충분한 간격을 이격시켜 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 가이드레일(11)은 양측에 위치한 상기 하우징의 내측면에 각각 형성되어 상하방향으로 설치된다.

또한, 상기 하우징(10)의 하단에는 외측으로 돌출되어 고정할 수 있는 결합부(13)가 형성된다.

이러한 상기 결합부(13)는 양측에 위치한 상기 하우징(10)의 외측 하단면에서 외부로 돌출되어 상기 측정장치(200) 내에서 외력을 전달하는 위치에 맞춰 지지면(201)에 고정할 수 있도록 이루어진다.

여기서 상기 결합부(13)와 상기 지지면(201)은 나사결합, 끼움결합 및 접착방식 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다.

따라서 상기 결합부(13)를 통해 상기 시편(100)의 형상, 크기의 외형적인 요소와, 외력을 가해 강도를 측정하는 실험요소에 맞춰 위치를 용이하게 지정할 수 있다.

상기 프레임(20)은 상기 가이드레일(11)에 결합되는 이동체(21)가 양측에 구비되어 상기 하우징(10)의 내부에서 상하방향으로 승하강된다.

여기서 상기 이동체(21)는 상기 프레임(20)의 양측면에 수직방향으로 결합되는 지지판(22)과, 상기 지지판(22)의 후면 상하부에 결합되어 상기 가이드레일(11)을 따라 이동하는 이동부재(23)와, 상기 지지판(22)의 전면 상하부에 결합되어 상기 프레임(20)에 밀착되는 고정판(24)으로 이루어진다.

따라서, 상기 이동체(21)는 상기 프레임(20)에 수직방향으로 결합되며, 상기 가이드레일(11)을 따라 상기 프레임(20)을 상하방향으로만 이동할 수 있도록 가이드 한다.

그리고 상기 프레임(20) 및 상기 측정장치(200)의 지지면(201)에는 상기 시편을 고정할 수 있는 고정수단이 고정된다.

이러한 상기 고정수단(210)은 상기 시편(100)의 양 끝단을 상기 측정장치(200)의 지지면(201)과, 상기 프레임(20)에 각각 고정하되, 상기 시편(100)의 종류에 따라 다양한 방식으로 고정할 수 있다.

따라서 상기 고정수단(210)은 상기 시편(100)의 종류, 형상 및 크기에 따라 고정할 수 있는 구조로 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 파이프 형상을 가지는 상기 시편(100)의 외주연에 밀착될 수 있도록 양 외측에서 중앙으로 하향 경사진 테이퍼가 형성되어, 상기 시편(100)의 외주연이 외력이 전달되는 중앙으로 이동시켜 고정할 수 있다.

또한, 상기 시편(100)의 끝단 부분을 관통하여 양측면에 나사결합을 통해 회동 가능하게 고정할 수 있다.

따라서 상기 고정수단(210)은 일반적으로 사용되는 구성으로 상기 시편(100)의 사용장소에 설치된 실사용상태를 구현하여 강도를 측정할 수 있도록 고정하는 것이 바람직하다.

상기 가압블럭(30)은 하부로 개방된 삽입부(31)가 형성되며, 상기 삽입부(31)와 상부면(30a)을 관통하는 관통홈(32)이 형성된다.

따라서 상기 삽입부(31)는 상기 프레임(20)과 밀착되는 면을 향해 개방되며, 상기 관통홈은 상기 프레임의 반대편으로 개방된다.

상기 가압샤프트(40)는 상기 가압블럭(30)에 결합되며, 외력을 전달하여 상기 프레임(20)을 승하강 시킨다.

따라서 상기 가압샤프트(40)의 끝단에는 상기 가압블럭(30)의 상단에 접촉하는 밀착면(40a)이 구비되고, 상기 밀착면(40a)에서 돌출되며 상기 관통홈(32)에 삽입되어 상기 삽입부(31)로 노출되는 돌출부(41)가 형성된다.

상기 결합부재(42)는 상기 삽입부보다 상대적으로 작은 직경을 가지며, 상기 삽입부에 삽입되어 상기 돌출부(41)의 끝단에 결합된다.

즉, 상기 결합부재(42)는 상기 삽입부(31)의 내부에 위치하되, 상기 결합부재(42)의 외주연은 상기 삽입부(31)의 내주연보다 상대적으로 작은 크기로 이루어져 외주면이 상호 접촉되지 않도록 이루어진다.

따라서 상기 결합부재(42)의 상부면과 상기 삽입부(31)의 상단면과 접촉이 가능하다.

그리고 상기 돌출부(41)는 상기 관통홈(32) 보다 상대적으로 작은 직경으로 이루어진다.

따라서 상기 가압샤프트(40)의 상하 방향이동에 따라 상기 가압블럭(30)에 상부면에는 상기 밀착면(40a)이 접촉하여 하강시키고 상기 삽입부(31)의 상부면에는 상기 결합부재(42)가 밀착되어 상승시킬 수 있다.

이를 통해 상기 돌출부(41)의 외주연과 상기 관통홈(32)의 내주연의 접촉 없이 상하방향에서만 접촉이 이루어진 상태에서 외력을 전달할 수 있어 외력의 임의의 방향으로 가해지는 것을 방지할 수 있다.

즉, 상기 측정장치에 결합된 상태에서 상기 시편의 굴곡, 절곡 등의 모양 힘 형상에 상관없이 상하방향으로 외력이 가해지며, 상기 시편에 의해 가해지는 외력의 방향이 비틀리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 측정장치(200)에 상기 시편(100)을 직접 고정한 상태에서는 상기 시편(100)의 변형방향에 따라 가해지는 외력의 방향이 비틀려 측방향으로 분산되어 전달되는 것을 방지할 수 있도록 상기 가이드레일(11)을 통해 상하방향으로 이동하여 측방향으로 외력이 가해지는 것을 방지하며, 상기 가압블럭(30)과 상기 가압샤프트(40)는 상부와 하부면이 접촉하게 되어 측방향 및 접촉에 의한 외부환경 요소를 배재 할 수 있어 정확한 데이터측정이 가능하다.

그리고 가해지는 외력에 의한 상기 시편의 강도를 측정할 수 있도록 상기 가압샤프트(40)에 로드셀이 설치된다.

이러한 상기 로드셀(220)은, 일반적인 측정장치에 사용되는 것으로서, 외력에 의한 강도 측정시 사용규정 및 방법에 맞춰 설치하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 로드셀은 상기 가압샤프트(40)의 상단 또는 하단에 선택적으로 설치하여 사용할 수 있으나, 상기 측정장치와 상기 가압샤프트(40)의 연결지점인 상단부분에 설치하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 6에 도시된 바와 같이 작동상태를 설명하기로 한다.

상기 하우징(10), 상기 프레임(20), 상기 가압블럭(30) 및 상기 가압샤프트(40)를 조립하여 상기 측정장치(200)의 상기 지지면(201)에 설치한다.

이때, 상기 고정판(24)을 통해 상기 측정장치(200)의 상기 지지면(201)에 고정하여 임의로 움직이는 것을 방지한다.

그리고 상기 가압샤프트(40)는 상기 측정장치(200)의 상단에서 외력을 가하는 유압실린더 및 모터 등의 동력수단과 연결되며, 상기 하우징(10)의 내측에 위치하도록 상기 지지면(201)과 상기 프레임(20)에 상기 고정수단(210)을 통해 상기 시편(100)의 양 끝단을 고정한다.

이후, 상기 측정장치(200)의 작동에 따라 상기 가압샤프트(40)에 외력을 전달하여 상기 프레임(20) 및 상기 가압블럭(30)을 승하강시킨다.

이때, 상기 가압샤프트(40)와 상기 가압블럭(30)는 상기 가압블럭(30)의 상단면 및 상기 삽입부(31)의 내측면이 밀착되어 외력을 전달하여 외부요소에 의해 외력의 전달방향이 비틀리는 것을 방지할 수 있다.

그리고 상기 프레임(20)은 상기 가이드레일(11)을 상하방향으로 이동하여, 상기 시편(100)이 외력에 변형되어 가해지는 외력의 방향이 비틀리는 것을 방지하고, 상하방향으로 작용할 수 있도록 이루어진다.

따라서 상기 시편(100)의 상하방향으로 작용하는 외력에 의해 발생하는 압축, 인장 항복 및 절단 강도를 측정할 수 있다.

즉, 상기 가압샤프트(40)를 상부로 이동시켜 하부에서 상부방향으로 외력을 가해 시편에 잡아당기는 힘을 적용할 수 있고, 상기 가압샤프트를 하부로 이동시켜 상부에서 하부방향으로 외력을 가해 상기 시편에 누르는 힘을 적용시킬 수 있다.

이때, 상기 프레임(20)은 상기 가이드레일(11)을 따라 상하방향으로만 이동하여 상기 시편(100)의 변형에 의해 고정된 상태에서 상기 가압샤프트(40)가 비틀려 가해지는 외력의 방향이 변형되는 것을 방지한다.

또한, 상기 가압샤프트(40)와 상기 결합부재(42)는 상하면이 밀착되어 비틀림을 방지하며, 혹시 모를 조건에 의해 비틀림이 발생하여도 상기 가압샤프트(40)와 상기 결합부재(42)가 동시에 비틀리는 것을 방지하여 상기 프레임(20)에 외력을 용이하게 전달할 수 있다.

따라서 상기 가압샤프트(40)와 상기 가압블럭(30)의 밀착구조를 통해 상기 시편(100)의 변형에 의해 비틀림이 발생하여도 측방향으로 외력이 전달되는 것을 1차로 예방할 수 있고, 이후에는 상기 프레임(20)이 상하방향으로 이동이 이루어져 변형이 발생한 상기 시편(100)에 상하방향으로 외력을 가할 수 있다.

이를 통해 상기 로드셀(220)은 가해지는 외력의 수치에 맞춰 정확한 용량을 선택해 오차율을 줄일 수 있다.

예를 들어 10kg의 외력을 가할 시 시편의 비틀림에 의해 외력이 상하방향뿐만 아니라 측방향으로도 분산되어, 10kg 수치의 외력으로 실험을 할 수 없어 이보다 증가된 50kg 수치의 외력을 가하게 된다.

따라서 외력을 증가시켜 측방향으로 분산되는 외력을 제외한 상태에서 상하방향으로 작용하는 10kg 수치의 외력이 전달되도록 측정을 진행한다.

이때, 상기 로드셀을 10kg이 아닌 50kg에 맞춰 설치되며 일반적인 로드셀의 오차범위에 의해 오차율이 발생하여, 외력의 증가 할수록 오차범위가 커지고 있는 실정이다.

또한, 10kg의 수치가 상하로 적용된 것이 아니며, 이보다 큰 50kg의 수치가 적용되어 실 사용시 강도측정에 의한 실험데이터와 다른 결과를 발생시키고 있으나, 설치규정에 따라 시공을 하기 위한 실험데이터를 만들기 위한 측정을 하여 규정에 맞춰 시편의 제품을 설치하고 있다.

그러나 10kg 수치의 외력이 측방향으로 분산되지 않고 시편의 변형에 의해 비틀림이 발생하여도 상하방향으로 외력을 가할 수 있으므로, 오버된 수치의 외력을 가하지 않고 강도측정이 가능하다.

이에 따라 측정이 진행되는 외력에 맞춰 정확한 로스셀을 사용할 수 있어 오차율에 따른 수치를 감소시킬 수 있으며, 시편의 측정실험에 의해 실제 시공된 결과와 동일하여 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가해지는 외력이 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있는 구조로 이루어져, 강도측정 실험 중에 외력이 임의로 분산되는 것을 방지하고 정확하게 가할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 하우징 11: 가이드레일
12: 연결부재 13: 결합부
20: 프레임 21: 이동체
22: 지지판 23: 이동부재
24: 지지판 30: 가압블럭
31: 삽입부 32: 관통홈
40: 가압샤프트 40a: 밀착면
41: 돌출부 42: 결합부재
100: 시편 200: 측정장치
201: 지지면 210: 고정수단
220: 로드셀

Claims

시편의 상하로 승하강하는 이동을 통해 상기 시편에 대한 압축강도, 인장강도, 항복강도, 전단강도를 테스트하는 측정장치의 시편 고정용 지그에 있어서,
상기 측정장치의 지지면에 설치되고, 양측에 일정한 간격을 가지고 양측에 구비되고 연결부재(12)를 통해 연결되며, 내측면에 상하 방향으로 가이드레일(11)이 형성된 하우징(10);
상기 가이드레일(11)에 결합되는 이동체(21)가 양측에 구비되어 상기 하우징(10)의 내부에서 상하로 승하강되는 프레임(20);
상기 프레임(20)의 상부에 결합된 가압블럭(30);
상기 가압블럭(30)에 결합되며, 외력을 전달하여 상기 프레임(20)을 승하강 시키는 가압샤프트(40); 및
상기 시편의 양 끝단을 상기 측정장치의 지지면과 상기 프레임에 각각 고정하는 고정수단(210);으로 이루어지고,
상기 가압블럭(30)은 하부로 개방된 삽입부(31)가 형성되며, 상기 삽입부(31)와 상부면을 관통하는 관통홈(32)이 형성되고
상기 가압샤프트(40)의 끝단에는 상기 가압블럭(30)의 상단에 접촉하는 밀착면(40a)이 구비되고, 상기 밀착면(40a)에서 돌출되어 상기 관통홈(32)에 삽입되어 상기 삽입부(31)로 노출되는 돌출부(41)가 형성되되,
상기 삽입부(31)보다 상대적으로 작은 직경을 가지며, 상기 삽입부(31)에 삽입되어 상기 돌출부(41)의 끝단에 결합되는 결합부재(42)로 이루어지며,
상기 하우징(10)은 상기 가이드레일(11)이 형성된 부분과 상기 지지면과의 각도가 직각이고 상기 연결부재(12)가 형성된 방향으로 연장되는 직각삼각형 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 측정장치의 시편 고정용 지그.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 돌출부(41)는 상기 관통홈(32)보다 상대적으로 작은 직경으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 측정장치의 시편 고정용 지그.
제 1항에 있어서,
상기 이동체(21)는,
상기 프레임(20)에 수직방향으로 결합되는 지지판(22)과,
상기 지지판(22)의 후면 상부 및 하부 결합되어 상기 가이드레일(11)을 따라 이동하는 이동부재(23)와,
상기 지지판(22)의 전면 상부 및 하부에 결합되어 상기 프레임(20)에 밀착되는 고정판(24)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 측정장치의 시편 고정용 지그.
제 1항에 있어서,
상기 하우징(10)의 하단에는 외부로 돌출되어 고정할 수 있는 결합부(13)가 형성되는 것을 특징으로 하는 측정장치의 시편 고정용 지그.