KR101287418B1 - 다목적 계측용 실험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치는, 수직으로 세워진 사각틀 형상의 지지 프레임; 상기 지지 프레임의 상하 끝단부에 설치되어 상기 지지 프레임의 영역에서 좌우로 이동하며 측정물에 하중과 인장력을 가하는 액추에이터; 상기 지지 프레임의 좌우 끝단부에 설치되어 상기 지지 프레임의 영역에서 상하로 이동하는 이동 프레임; 및 상기 이동 프레임에 설치되고 상기 액추에이터와 마주하는 위치에 상기 측정물을 거치하여 상기 액추에이터가 상기 측정물에 가하는 하중과 인장력을 측정하는 로드셀을 포함한다.

Description

다목적 계측용 실험장치{MULTI-PURPOSE MEASURING INSTRUMENT}

본 발명은 다목적 계측용 실험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빔, 케이블 등과 같은 측정물의 특정 위치에서의 하중, 반력, 인장강도, 압축강도 등을 로드셀과 액추에이터의 위치가 이동되면서 용이하게 측정하도록 하는 다목적 계측용 실험장치에 관한 것이다.

액추에이터와 로드셀을 이용한 하중 등의 측정장치에 대하여 조사한 결과는 아래와 같다.

한국등록특허 0408093호는 두 개의 측정용 로드셀과 두 개의 교정력을 가하기 위한 액추에이터와 교정력을 측정하기 위한 교정용 로드셀을 구비하여 각 방향의 힘을 정밀하게 측정하는 것으로서, 한국등록특허 0408093호의 로드셀과 액추에이터를 이용한 측정기술이 본 발명의 하중 측정기술에 대응되지만, 한국등록특허 0408093호는 로드셀과 액추에이터가 고정 배드 상에 고정되게 설치되어 있어 로드셀과 액추에이터의 위치가 상하좌우로 이동되면서 특정 위치의 하중 등을 측정하도록 하는 구성에 관한 언급이 없다는 점에서 본 발명과 동일한 발명으로 볼 수 없다.

미국등록특허 06332364호는 플랫폼 위에 수직으로 세워진 한 쌍의 프레임을 따라 상하 이동 가능하게 설치된 크로스바와, 크로스바에 수직 하방으로 설치된 로드셀과, 플렛폼 위에 설치되는 액추에이터로 챔버 위에 올려지는 시편의 변형과 스트레스를 측정하는 것으로서, 미국등록특허 06332364호의 프레임과 로드셀과 액추에이터를 이용한 측정기술이 본 발명의 하중 측정기술에 대응되지만, 미국등록특허 06332364호는 하나의 로드셀만 구비되고 액추에이터가 플랫폼 위에 고정 설치되어 있어 로드셀과 액추에이터의 위치가 상하좌우로 이동되면서 특정 위치의 하중 등을 측정하도록 하는 구성에 관한 언급이 없다는 점에서 본 발명과는 일부 다른 구성이라 할 수 있다.

미국등록특허 05699274호는 사각틀 형상의 프레임과, 측정될 패널을 클램핑하면서 레일을 따라 좌우 이동되는 클램프와, 패널의 상부에서 상하 이동되게 설치되는 T형 플레이트와, 로드셀로 패널의 하중 등을 측정하는 것으로서, 미국등록특허 05699274호의 프레임과 로드셀과 T형 플레이트를 이용한 측정기술이 본 발명의 하중 측정기술에 대응되지만, 미국등록특허 05699274호는 하나의 로드셀만 구비되고 액추에이터가 결여되며 로드셀이 프레임 상부에 고정 설치되어 있어 로드셀과 액추에이터의 위치가 상하좌우로 이동되면서 특정 위치의 하중 등을 측정하도록 하는 구성에 관한 언급이 없다는 점에서 본 발명과 동일한 발명으로 볼 수 없다.

한국공개특허 10-2005-0120262호는 하중을 부여하는 하중 부가부와, 하중 부가부를 베드 위에서 왕복 직선 운동시키는 구동부와, 로드셀이 구비되어 충격력을 측정하는 측정부로 타이어의 동적 하중 등을 측정하는 것으로서, 한국공개특허 10-2005-0120262호의 하중 부가부와 구동부와 측정부를 이용한 측정기술이 본 발명의 동적 하중 측정기술에 대응되지만, 한국공개특허 10-2005-0120262호는 하나의 로드셀만 구비되고 액추에이터가 결여되며 로드셀이 베드 위에 고정 설치되어 있어 로드셀의 위치가 이동되지 않고 측정물인 타이어가 이동되면서 충격량을 측정하도록 되어 있어 로드셀과 액추에이터의 위치가 상하좌우로 이동되면서 특정 위치의 하중 등을 측정하도록 하는 구성에 관한 언급이 없다는 점에서 본 발명과 동일한 발명으로 볼 수 없다.

또한, 본 발명 중 액추에이터의 하단부에 바퀴를 장착하여 동적 하중을 측정하는 기술은 모든 문헌들 중 그 어디에도 기재되어 있지 않고 한국공개특허 10-2005-0120262호의 구성요소들과는 차이점이 있다.

한국등록특허 0408093호 미국등록특허 06332364호 미국등록특허 05699274호 한국공개특허 10-2005-0120262호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 빔, 케이블 등과 같은 측정물의 특정 위치에서의 하중, 반력, 인장강도, 압축강도 등을 로드셀과 액추에이터의 위치가 이동되면서 용이하게 측정하도록 하는 다목적 계측용 실험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치는 수직으로 세워진 사각틀 형상의 지지 프레임; 상기 지지 프레임의 상하 끝단부에 설치되어 상기 지지 프레임의 영역에서 좌우로 이동하며 측정물에 하중과 인장력을 가하는 액추에이터; 상기 지지 프레임의 좌우 끝단부에 설치되어 상기 지지 프레임의 영역에서 상하로 이동하는 이동 프레임; 및 상기 이동 프레임에 설치되고 상기 액추에이터와 마주하는 위치에 상기 측정물을 거치하여 상기 액추에이터가 상기 측정물에 가하는 하중과 인장력을 측정하는 로드셀을 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치에서 상기 액추에이터로부터 상기 측정물에 가해지는 하중과 인장력을 유무선 통신을 통해 전달받아 분석하는 데이터 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치에서 상기 지지 프레임의 상하 끝단부와 좌우 끝단부에 가이드 레일을 설치하여 상기 액추에이터와 이동 프레임의 이동을 안내하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치에서 상기 액추에이터는 상기 가이드 레일 위를 회전하면서 주행하는 바퀴; 및 상기 바퀴에 동력을 전달하는 전기 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치에서 상기 지지 프레임에는 스트레인 로거, 상기 이동 프레임에는 가속도 로거와 거리측정기가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치에 따르면, 빔, 케이블 등과 같은 측정물의 특정 위치에서의 하중, 반력, 인장강도, 압축강도 등을 로드셀과 액추에이터의 위치가 이동되면서 측정하여 측정물의 각 부위별로 하중 측정 등이 용이하게 이루어지도록 하며 이들 측정물이 사용되는 각종 건축물, 시설물 등의 안전진단 및 안전성 판단기준을 마련할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치의 구성을 도시한 도면.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 하중 및 반력 실험을 도시한 도면.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 인장 및 압축 실험을 도시한 도면.
도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 케이블 실험을 도시한 도면.
도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 힘의 평형 실험을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치에 추가적인 장비를 사용하는 경우를 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(100), 액추에이터(200), 이동 프레임(300), 및 로드셀(400)을 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치는 데이터 처리수단(500)을 더 포함할 수 있는데 이는 액추에이터(200)로부터 측정물에 가해지는 하중과 인장력을 유무선 통신을 통해 전달받아 분석할 수 있다.

지지 프레임(100)은 수직으로 세워진 사각틀 형상을 가리킨다. 지지 프레임(100)은 상하로 일정 간격을 두고 위치되는 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120)와, 상하부 플레이트(110)(120) 좌우 양쪽에 설치된 좌우측 플레이트(130)(140)로 이루어질 수 있다.

지지 프레임(100)의 상하 끝단부와 좌우 끝단부에 가이드 레일(150)을 설치하여 액추에이터(200)와 이동 프레임(300)의 이동을 안내할 수 있다. 즉, 지지 프레임(100)의 상하 끝단부와 좌우 끝단부에는 일렬로 홈이 파여 있을 수 있다.

지지 프레임(100)의 상하부 플레이트(110)(120)에는 가이드 레일(150)이 있어서 액추에이터(200)가 지지 프레임(100)을 좌우로 이동하도록 될 수 있다. 또한, 지지 프레임(100)의 좌우측 플레이트(130)(140)에는 가이드 레일(150)이 있어서 이동 프레임(300)이 지지 프레임(100)을 상하로 이동하도록 될 수 있다.

액추에이터(200)는 지지 프레임(100)의 상하 끝단부에 설치되어 지지 프레임(100)의 영역에서 좌우로 이동하며 측정물(미도시)에 하중과 인장력을 가한다. 예를 들어, 액추에이터(200)는 정격 하중의 2.5배 내지 3배에 해당하는 하중을 측정물에 부가할 수 있다.

지지 프레임(100)의 상하부 플레이트(110)(120)에는 액추에이터(200)의 하단부가 고정될 수 있다. 이렇게 하여 액추에이터(200)는 하방으로 실린더 로드(210)가 전후진 운동을 할 수 있도록 고정된 상태가 될 수 있다. 액추에이터(200)의 유압 실린더(210)에는 로드셀(400)에 거치되는 측정물이 위치된다.

액추에이터(200)란 작동유의 압력과 유량으로 건설기계를 실제 작동시키는데 필요한 기계적인 에너지로 바꾸는 기기의 총칭이다. 여기에는 직선 운동을 하는 유압 실린더(210)와 회전 운동을 하는 유압 모터(미도시)로 크게 나누어진다.

액추에이터(200)의 하단부에는 바퀴(220)가 형성될 수 있는데 이는 가이드 레일(150) 위를 회전하면서 주행한다. 이를 위해 액추에이터(200)는 바퀴(220)에 동력을 전달하는 전기 모터(230)를 더 포함할 수 있다.

이동 프레임(300)은 지지 프레임(100)의 좌우 끝단부에 설치되어 지지 프레임(100)의 영역에서 상하로 이동한다. 상술한 바와 같이, 이동 프레임(300)은 지지 프레임(100)의 좌우측 플레이트(130)(140)에 형성된 가이드 레일(150)을 따라 상하로 이동하게 된다.

이동 프레임(300)의 위치에 따라 측정물이 매달려 있는 형상을 자유롭게 바꿀 수 있다. 예를 들어, 이동 프레임(300)의 위치에 따라 측정물은 수평으로 매달려 있을 수도 있고 브이(V)자형으로 매달려 있을 수도 있고 아니면 완만한 곡선형으로 매달려 있을 수도 있다. 또한, 측정물은 이동 프레임(300)에 거치되지 않고 액추에이터(200)에 수직으로 매달려 있을 수도 있다.

로드셀(400)은 이동 프레임(300)에 설치되고 액추에이터(200)와 마주하는 위치에 측정물을 거치하여 액추에이터(200)가 측정물에 가하는 하중과 인장력을 측정한다.

로드셀(400)은 측정물에 가해진 하중을 표시하기 위한 구성부품으로서 기계적 압축으로 인해 발생하는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환한 다음 컴퓨터 및 디스플레이 장치 등을 통해 하중 등의 측정 데이터를 저장 및 출력할 수 있다.

예를 들어, 액추에이터(200)는 측정물을 일정한 속도로 잡아당기며 각 순간의 하중과 이에 따른 변형량을 로드셀(400)을 통하여 연속적으로 측정할 수 있도록 설계될 수 있다. 이러한 측정실험의 결과는 컴퓨터와 같은 데이터 처리수단(500)에 의해 하중 대 신장량 곡선으로 기록될 수 있다.

요컨대, 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 실험방법은 측정물을 이동 프레임(300)의 측정물 장착체에 넣고 지지 프레임(100) 속에서 실험하며, 로드셀(400)을 측정물 장착체에 접촉시키고 측정물 압축장치인 액추에이터(200)로 가압하여 측정물의 하중과 변형깊이를 측정하여 측정물의 물리적 특성을 측정한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 하중 및 반력 실험을 도시한 도면이고 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 인장 및 압축 실험을 도시한 도면이다. 또한, 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 케이블 실험을 도시한 도면이고 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용한 힘의 평형 실험을 도시한 도면이다. 도 2a 내지 도 2d에서 알 수 있듯이 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치를 이용하면 로드셀(400)과 액추에이터(200)를 좌우상하로 이동해 가면서 다양하게 실험할 수 있는 이점이 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치에 추가적인 장비를 사용하는 경우를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 지지 프레임에는 스트레인 로거(700), 이동 프레임(300)에는 가속도 로거(600)와 변위의 간이측정기(800)가 더 설치될 수 있다.

이러한 로드셀(400)과 액추에이터(200)를 제외한 압축, 인장에 관해서는 가속도 로거(600)와 스트레인 로거(700)를 사용하여 가속도로 변위를 측정하고, 측정된 변위를 보정하기 위하여 설치된 디스토라는 레이저 거리측정기(800)를 사용하여 어느 정도의 힘에 대한 변위인지를 판단할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다목적 계측용 실험장치는 모든 데이터를 한번에 측정할 수 있도록 하는 데 그 의미를 둔다.

이와 같이, 본 발명의 다목적 계측용 실험장치에 따르면, 빔, 케이블 등과 같은 측정물의 특정 위치에서의 하중, 반력, 인장강도, 압축강도 등을 로드셀과 액추에이터의 위치가 이동되면서 측정하여 측정물의 각 부위별로 하중 측정 등이 용이하게 이루어지도록 하며 이들 측정물이 사용되는 각종 건축물, 시설물 등의 안전진단 및 안전성 판단기준을 마련할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 지지 프레임
110: 상부 플레이트
120: 하부 플레이트
130: 좌측 플레이트
140: 우측 플레이트
200: 액추에이터
210: 실린더 로드
220: 바퀴
230: 전기 모터
300: 이동 프레임
400: 로드셀
500: 데이터 처리수단
600: 가속도 로거
700: 스트레인 로거
800: 거리측정기

Claims (5)

1. 수직으로 세워진 사각틀 형상의 지지 프레임(100);
   상기 지지 프레임(100)의 상하 끝단부에 설치되어 상기 지지 프레임(100)의 영역에서 좌우로 이동하며 측정물(미도시)에 하중과 인장력을 가하는 액추에이터(200);
   상기 지지 프레임(100)의 좌우 끝단부에 설치되어 상기 지지 프레임(100)의 영역에서 상하로 이동하는 이동 프레임(300); 및
   상기 이동 프레임(300)에 설치되고 상기 액추에이터(200)와 마주하는 위치에 상기 측정물을 거치하여 상기 액추에이터(200)가 상기 측정물에 가하는 하중과 인장력을 측정하는 로드셀(400);
   을 포함하여 구성되되,
   상기 지지 프레임(100)의 상하 끝단부와 좌우 끝단부에 가이드 레일(150)을 설치하여 상기 액추에이터(200)와 상기 이동프레임(300)의 이동을 안내하여 상기 측정물의 특정 위치에서의 하중, 반력, 인장강도 및 압축 강도를 측정하되,
   상기 지지 프레임(100)에는 스트레인 로거(700)가, 상기 액추에이터(200)에는 상기 가이드 레일(150) 위를 회전하면서 주행하는 바퀴(220)와 상기 바퀴(220)에 동력을 전달하는 전기 모터(230)가, 상기 이동프레임(300)에는 가속도 로거(600)와 거리측정기(800)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 계측용 실험장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 액추에이터(200)로부터 상기 측정물에 가해지는 하중과 인장력을 유무선 통신을 통해 전달받아 분석하는 데이터 처리수단(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 계측용 실험장치.
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