KR101204878B1 - 변위량 및 변위방향 감지시스템 - Google Patents

변위량 및 변위방향 감지시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변위량 및 변위방향 감지시스템에 관한 것이다.
이는 특히, 외부에 포인트가 구비되면서 상기 포인트에 대응되도록 몸체에 하나 이상의 고정홈이 구비되는 하나 이상의 고정부재;
상기 고정부재에 형성되는 고정홈에 고정수단을 통하여 장착되어 고정홈에 작용하는 변형에 대응되는 변형을 형성토록 설치되는 센싱부재를 포함하는 구성으로 고정부재의 각 방향에서 설치되는 센싱부재의 센싱값에 의해 응력의 방향 및 크기를 알 수 있도록 설치된다.
이에 따라서, 변형이 작용하는 방향과 변형량을 측정할 수 있어 지중에서 응력이 작용하는 위치를 정확하게 알 수 있도록 하고, 구조를 단순화 시켜 설치 및 제작이 용이하게 이루어 질 수 있도록 하는 것이다.
센서블럭, 스트레인게이지, 케이블, 센싱부재

Description

변위량 및 변위방향 감지시스템{a sensor system for displacement volume and direction}
본 발명은 고정홈이 구비되는 하나 이상의 고정부재 내측에 고정수단을 통하여 장착되어 고정홈에 작용하는 변형에 대응되는 변형을 형성토록 설치되는 센싱부재를 포함하는 구성으로 고정부재의 각 방향에서 설치되는 센싱부재의 센싱값에 의해 응력의 방향 및 크기를 알 수 있도록 설치되어 변형이 작용하는 방향과 변형량을 측정할 수 있어 지중에서 응력이 작용하는 위치를 정확하게 알 수 있도록 하는 변위량 및 변위방향 감지시스템에 관한 것이다.
일반적으로 터널 등을 굴착하거나 기타 대형 토목공사 현장에서는 공사를 하고자 하는 곳의 각 지형마다 지반이나 암반의 구성 상태와 토질조건들이 차이를 나타내기 때문에, 토목공사를 하고자 하는 곳의 기초암반이나 지반 등의 구성 상태와 거동상태를 사전에 정확히 조사하고 이를 토대로 토목공사의 설계와 시공계획을 기획 하게 되는데, 이때 사용되는 계측기의 정확도는 토목공사에 상당한 영향을 미치게된다.
이와같은 기술과 관련되어 등록특허 제529840호에 진동현식 변위계가 개시되 어 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 하우징(10)의 외면과 변위봉(30)의 끝단에 토목이나 건축구조물의 외벽면에 고정 설치할 수 있는 하우징홀더(15)와 변위봉홀더(35)를 각각 형성하고, 상기 하우징홀더(15)와 변위봉 홀더(35)를 건축물이나 토목구조물의 크랙이 진행되고 있는 양측에 고정 설치하여 균열측정계로 직접 사용할수도 있다.
상기한 본 발명은 외부 환경의 변화에 따른 힘이 변위봉(30)을 통하여 진동현(50)에 전달됨에 있어서 코일스프링(60)을 통하여 전달됨으로 직접적인 충격이 진동현(50)에 그대로 전달되지 않고 상당한 힘이 코일스프링(60)에서 흡수되며, 변위봉(30)의 변위거리의 상당량을 코일스프링(60)에서 흡수하고 잔여 변위량을 진동현(50)에 전달하게 되는 구성으로 이루어 진다.
이때, 상기 진동현(50)이 결합된 가이드램(20)에 코일스프링(60)을 결합하여 이를 다시 하우징(10) 외부와 연결되는 변위봉(30)과 연결하여서 변위봉(30)에 가해지는 외부의 힘이 코일스프링(60)을 통하여 진동현(50)에 전달 되도록 설치된다.
그러나, 상기와 같은 변위계는, 각각의 변위계가 분리설치되는 구성으로 이를 연결하기 위한 구조가 복잡하게 되며, 변위계의 보관이 힘들게 됨은 물론 분실의 염려가 있는 등의 문제점이 있는 것이다.
또한, 지표에 고정되는 하나의 변위계에 의해서만 측정이 이루어져 지중에서의 계측이 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 변형이 작용하는 방향과 변형량을 측정할 수 있어 지중에서 응력이 작용하는 위치를 정확하게 알 수 있도록 하고, 구조를 단순화 시켜 설치 및 제작이 용이하게 이루어 질 수 있도록 하며, 지중 또는 구조물 내부의 변형 및 기타 거동을 정확하고 편리하게 계측할 수 있도록 하는 지중변위량 및 변위방향 감지시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 외부에 포인트가 구비되면서 상기 포인트에 대응되도록 몸체에 2개 이상의 고정홈이 구비되는 하나 이상의 고정부재;
상기 고정부재에 형성되는 고정홈에 고정수단을 통하여 장착되어 고정홈에 작용하는 변형에 대응되는 변형을 형성토록 설치되는 센싱부재를 포함하는 구성으로 고정부재의 각 방향에서 설치되는 변위량 및 변위방향 감지시스템을 제공한다.
그리고, 본 발명의 고정홈은 고정수단이 장착될 때 유격을 갖도록 설치되면서 고정수단의 일측에 구비되는 탄성부재로서 가변토록 되고, 상기 고정수단은 센싱부재에 구비되면서 일정간격으로 이격되는 복수의 가이드돌기로서 이루어 지는 변위량 및 변위방향 감지시스템을 제공한다.
더하여, 본 발명의 센싱부재는, 진동현식 또는 제1,2전기저항식 중에서 선택되는 스트레인게이지 인 변위량 및 변위방향 감지시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 제1전기저항식 스트레인게이지는 케이블과 실린더형의 센서 블럭 및 상기 센서블럭에 장착되면서 케이블과 연결되는 피스톤, 상기 피스톤과 센서블럭에 연결되는 센서유니트의 조립구조로 이루어 지며, 상기 케이블은 일단에 장력감지센서를 개재하여 연결되는 구성으로 이루어 진 변위량 및 변위방향 감지시스템을 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 변형이 작용하는 방향과 변형량을 측정할 수 있어 지중에서 응력이 작용하는 위치를 정확하게 알 수 있도록 하고, 구조를 단순화 시켜 설치 및 제작이 용이하게 이루어 질 수 있도록 하며, 지중 또는 구조물 내부의 변형 및 기타 거동을 정확하고 편리하게 계측할 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 따른 변위의 방향 및 변위량 감지시스템의 설치상태를 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 변위의 방향 및 변위량 감지시스템의 분해상태를 도시한 사시도이며, 도4는 본 발명에 따른 변위의 방향 및 변위량 감지시스템을 도시한 사시도이고, 도5a,b,c는 각각 변위방향 및 변위량 측정장치의 설치상태 단면도이다.
본 발명은, 측정을 원하는 지중(E)에 나사결합으로 이루어진 연결수단(C)을 통하여 내측 또는 외측에 하나 이상의 센싱부재(200)가 연결되는 고정부재(100)가 하나 이상 설치된다.
상기 고정부재(100)는, 외부에 하나 이상의 포인트(101)가 구비되면서 상기 포인트(101)에 대응되도록 고정부재몸체(110)에 2개 이상의 고정홈(115)이 일체로 구비된다.
상기 센싱부재(200)는, 상기 고정부재(100)에 형성되는 고정홈(115)에 고정수단(250)을 통하여 장착되어 고정홈에(115) 작용하는 변형에 대응되는 변형을 형성토록 설치된다.
더하여, 상기 고정수단(250)은, 한방향으로의 이동은 가능하면서 다른 방향으로의 이동이 방지토록 일정간격으로 이격되는 복수의 가이드돌기(251)로서 이루어 진다.
또한, 본 발명의 센싱부재(200)는, 진동현식센서(220) 또는 제1,2전기저항식센서(240)(260) 중에서 선택되는 스트레인게이지이다.
한편, 상기 제1전기저항식센서(240)는, 측정지역에 각각 고정되는 일정길이의 케이블(241)과 센서블럭(245)의 연결구조로 이루어 진다.
그리고, 상기 센서블럭(245)은, 그 내측에 케이블(241)과 연결되는 피스톤 (245a)및 상기 피스톤(245a)과 센서블럭(245) 사이에 연결되는 센서유니트(245b)의 조립구조로 이루어 진다.
다른 한편, 상기 센싱부재(200)를 장착되는 케이블(241)에는 장력감지센서(280)가 더 연결된다.
그리고, 상기 센싱부재(200)에는 마이콤(310)과 상기 마이콤에 연동되어 동 작하면서 RF송수신유니트 또는 신호케이블(350)이 연결되는 신호송수신장치(330)가 더 설치되는 구성으로 이루어 진다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도2 내지 도5에서 도시한 바와같이 본 발명은, 측정을 원하는 지중(E)에 나사결합으로 이루어진 연결수단(C)을 통하여 센싱부재(200)가 장착되는 고정부재(100)를 하나 이상 연결하는 구성으로 지중의 변화량 및 변화의 방향을 측정하게 된다.
이때, 상기 고정부재(100)는, 파이프 형상으로 그 양단에 상호 대응토록 형성되는 암나사 및 수나사의 결합구조로 이루어진 연결수단(C)을 통하여 다수개 연결할 때 원하는 깊이에 장착하여 그 변형을 측정할 수 있도록 한다.
더하여, 상기 고정부재(100)의 내측에는 고정부재(100)의 각 방향에서 고정부재(100)와 동시에 유동하도록 하는 센싱부재(200)를 통하여 각 방향에서의 변형 및 이때 작용하는 변형량을 측정할 수 있게 된다.
즉, 상기 센싱부재(200)에는 각각 상이한 ID부여되어 각 센싱부재에서 출력되는 값을 각각 확인할 수 있게 된다.
그리고, 상기 고정부재(100)는, 외부에 하나 이상의 포인트(101)가 구비되어서 장착시 그 방향성을 정확히 알 수 있게 된다.
계속하여, 상기 고정부재몸체(110)에 구비되는 고정홈(115)은 포인트(101)에 대응되는 위치에 설치되어 각각의 고정홈(115)에 센싱부재(200)를 장착할 때 각 센싱부재(200)의 위치를 외부에서 쉽게 확인 할 수 있게 된다.
그리고, 상기 센싱부재(200)는, 한방향으로의 이동은 가능하면서 다른 방향으로의 이동이 방지토록 일정간격으로 이격되는 복수의 가이드돌기(251)로서 이루어 져 고정부재(100)에 형성되는 고정홈(115)을 따라 이동하여 원하는 장착위치에서 위치결정될 때 고정부재(100)의 변형에 대응되어 동일한 변형을 가져옴으로써 그 변형량을 측정할 수 있게 된다.
이때, 상기 고정수단은 일정간격으로 이격되는 복수의 가이드돌기(251)로서 이루어져 어느 방향으로도 변형될 수 있도록 하면 센싱부재(200)를 고정부재(100)의 내측 또는 외측면 일측에 지지할 수 있게 된다.
또한, 상기 센싱부재(200)에 장착되는 센서유니트는 진동현식센서(220) 또는 제1,2전기저항식센서(240)(260) 중에서 선택되는 스트레인게이지로서 일정한 장력으로 센싱부재(200)에 장착되는 센서유니트의 케이블에 장착하는 장력의 파장이나 전기저항을 측정하여 변형량을 알 수 있도록 되고, 상기 고정부재(100)의 내경 또는 외경에 결합될 때의 방향 및 센싱부재(200)의 변형정도에 따라 변형방향을 알수 있게 된다.
한편, 상기 제1전기저항식센서(240)는, 측정지역에 각각 고정되는 일정길이의 케이블(241)과 센서블럭(245)의 연결구조로 이루어 져 케이블(241)이 센서블럭을 당기게 되면 이에 연결되는 센서유니트가 동작하여 측정지역의 변형량을 알 수 있게 된다.
이때, 상기 센싱부재(200)를 장착되는 케이블(241)에는 장력감지센서(280)가 더 연결되어 케이블이 항상 일정한 장력을 유지한 상태로 센싱부재에 연결되어 측 정을 신뢰성을 제공하게 된다.
그리고, 상기 센싱부재(200)에는 마이콤(310)과 상기 마이콤에 연동되어 동작하면서 RF송수신유니트 또는 신호케이블(350)이 연결되는 신호송수신장치(330)가 더 설치되어 유선 및 무선신호의 송출이 가능토록 하면서 유선을 통한 전원 및 신호전달이 가능토록 되는 것이다.
도1은 종래의 지중변위 센서의 설치상태를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 변위의 방향 및 변위량 감지시스템의 설치상태를 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 변위의 방향 및 변위량 감지시스템의 분해상태를 도시한 사시도이다.
도4는 본 발명에 따른 변위의 방향 및 변위량 감지시스템을 도시한 사시도이다.
도5a,b,c는 각각 변위방향 및 변위량 측정장치의 설치상태 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100...고정부재 101...포인트
115...고정홈 150...탄성부재
200...센싱부재 245...센서블럭
251...가이드돌기

Claims (7)

  1. 측정을 원하는 지중(E)에 나사결합으로 이루어진 연결수단(C)을 통하여 고정부재(100)가 하나 이상 설치되고, 상기 고정부재(100)의 내측 또는 외측에 하나 이상의 센싱부재(200)가 연결되며,
    상기 고정부재(100)는 내측 또는 외측에 하나 이상의 고정홈(115)이 일체로 구비되어 고정수단(250)을 통하여 고정홈에(115) 작용하는 변형에 대응되는 변형을 형성토록 센싱부재(200)가 장착되고,
    상기 센싱부재(200)는, 제1전기저항식센서(240)인 스트레인게이지로서 이루어진 센서유니트가 장착되며, 상기 제1전기저항식센서(240)는 측정지역에 각각 고정되는 일정길이의 케이블(241)과 센서블럭(245)의 연결구조로 이루어 지고, 상기 센서블럭(245)은 그 내측에 케이블(241)과 연결되는 피스톤(245a)및 상기 피스톤(245a)과 센서블럭(245) 사이에 연결되는 센서유니트(245b)의 조립구조로 이루어 지는 변위량 및 변위방향 감지시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정수단(250)은, 고정홈의 내측에서 한방향으로의 이동은 가능하면서 다른 방향으로의 이동이 방지토록 일정간격으로 이격되는 복수의 가이드돌기(251)로서 이루어 지는 것을 특징으로 하는 변위량 및 변위방향 감지시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 센싱부재(200)가 장착되는 케이블(241)에는 장력감지센서(280)가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 변위량 및 변위방향 감지시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 센싱부재(200)에는 마이콤(310)과 상기 마이콤에 연동되어 동작하면서 RF송수신유니트 또는 신호케이블(350)이 연결되는 신호송수신장치(330)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 변위량 및 변위방향 감지시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 고정부재(100)는, 고정홈(115)의 위치에 대응토록 외부에 하나 이상의 포인트(101)가 구비되는 것을 특징으로 하는 변위량 및 변위방향 감지시스템.
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