KR101581694B1 - 관로 변형 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관로를 따라 이동하면서 내경의 변형상태를 촬영 및 측정하여 실시간으로 확인할 수 있도록 하고, 그 구조를 개량하여 제조원가를 절감하면서 측정 신뢰성 향상과 다양한 크기의 관로에 적용될 수 있는 호환성을 갖도록 한 관로 변형 측정장치를 개시한다.
본 발명에 따른 관로 변형 측정장치는 관로의 내경에 스프링의 탄성력에 의해 사방으로 접하는 접지판; 서로 대응하는 접지판에 각각 일단이 나사결합되는 제1 가변부재 및 제2 가변부재; 상기 제1 가변부재 및 제2 가변부재가 각각 수평 및 수직 장향으로 관통되도록 결합시키는 제1 본체 및 제2 본체; 상기 제1 본체 및 제2 본체 사이를 연결시키는 지지관; 상기 지지관의 일측에 끼워지고 스프링에 의해 이동 및 복귀되면서 일측에는 경사면을 타측에는 평면을 형성한 원뿔판; 상기 원뿔판의 경사면에 선단이 접하고 상기 접지판에 후단이 나사결합되는 작동봉; 상기 제1 본체의 선단에 연결되면서 둘레면에 이동용 와이어 고리가 장착된 카메라 본체; 및 상기 제2 본체의 후단에 결합되면서 전원 및 송수신용 케이블 커넥터가 장착되고 와이어 고리가 장착된 케이블 연결관을 포함하여 이루어지고; 상기 길이 변위센서를 지지관의 타측에 고정밴드로 결합하고, 이 길이 변위센서의 스핀들이 관로 내경의 변형 상태에 따라 이동하는 작동 원뿔판의 평면에 접하여 변형치를 검출할 수 있도록 한을 특징으로 한다.

Description

관로 변형 측정장치{DEVICE FOR MEASURING DEFORMATION OF PIPE ROUTE}

본 발명은 관로 변형 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관로를 따라 이동하면서 내경의 변형상태를 촬영 및 측정하여 실시간으로 확인할 수 있도록 하고, 그 구조를 개량하여 제조원가를 절감하면서 측정 신뢰성 향상과 다양한 크기의 관로에 적용될 수 있는 호환성을 갖도록 한 관로 변형 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 관로 변형 측정장치는 와이어에 연결한 후 윈치로 당겨내는 권취 이동방식이나 자주차에 연결한 후 모터 또는 원동기의 구동력으로 작동시키는 동력 이동방식을 이용하여 관로 내부로 이동시키면서 내경의 상태를 카메라로 촬영하고 내경에 접하는 판스프링 또는 블레이드의 가변에 따른 길이변화를 통해 변형상태를 측정할 수 있도록 이루어진다.

예컨대 상기 권취 이동방식으로는 "다기능 도통측정기"(특허문헌 1 참조)와, "관로변형 측정장비"(특허문헌 2 참조) 및 "관로내경 측정장치 및 이를 구비한 관로변형 측정장치"(특허문헌 3 참조)가 제안되었고, 동력 이동방식으로는 "송·배전·통신용 관로의 도통검사 및 상태 확인을 위한 관로 측정장치"(특허문헌 4 참조)가 제안되었다.

그리고 상기 특허문헌 1 내지 4는 모두 관로 내경으로 이동하면서 변형된 위치에서 변위 수치를 거리(길이) 변위센서로 측정하는 것이다.

즉, 상기 특허문헌 1은 관로의 훼손된 부분의 위치와 그 내경의 변형 값을 확장간의 위치 이동할 때 랙에 맞물려 회전하는 피니언의 이동 거리를 산출하여 측정하는 것이고, 특허문헌 2 내지 3은 방사형태로 연결된 다수의 관로 내경에 접하는 판스프링 또는 블레이드에 결합된 4개 또는 2개의 거리(길이) 변위센서의 작동으로 내경의 변경 값을 산출하도록 이루어진 것으로서, 상기 특허문헌 1은 랙과 피니언의 결합 및 피니언과 거리(길이) 변위센서의 결합구성이므로 구조가 복잡하고 관로 내경에 접촉하는 확장간은 독립적으로 작동하지 않는 문제점이 있고, 특허문헌 2 내지 4는 거리(길이) 변위센서 2개 또는 4개를 작동시키는 구조이므로 부품 수량의 증대와 각각의 거리(길이) 변위센서의 측정값을 취득하기 위한 전선 등의 결합 작업이 복잡하여 제조원가와 유지관리 비용이 상승하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0568550호(2006.04.07. 공고) 대한민국 공개특허 제10-2005-0046440호(2005.05.18. 공개) 대한민국 공개특허 제10-2006-0105253호(2006.10.11. 공개) 대한민국 등록특허 제10-0939557호(2010.01.29. 공고)

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 관로를 따라 이동하면서 내경의 변형상태를 촬영 및 측정하여 실시간으로 확인할 수 있도록 하되, 부품 수량을 최소화하고 그 구조를 콤팩트하게 개량함으로써 제조원가를 절감하고 측정 신뢰성 향상은 물론 다양한 크기의 관로에 적용될 수 있도록 한 매우 경제적인 관로 변형 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관로 변형 측정장치는 관로의 내경에 스프링의 탄성력에 의해 접하는 4개의 접지판; 상기 4개의 접지판을 2개가 1조를 이루도록 구분하고, 상기 1조를 이루면서 서로 대응하는 2개의 접지판에 각각 일단이 나사결합되는 외부 지지대 및 내부 지지대로 이루어지고 상기 외부지지대의 타단 내경으로 내부지지대의 타단이 끼워져 슬라이딩이동되도록 이루어지는 제1 가변부재 및 제2 가변부재; 상기 제1 가변부재 및 제2 가변부재가 각각 끼워지도록 수평 관통로 및 수직 관통로를 형성한 제1 본체 및 제2 본체; 상기 제1 본체 및 제2 본체 사이를 연결시키는 지지관; 상기 지지관의 일측에 중심부분이 끼워지고 스프링에 의해 이동 및 복귀되면서 일측에는 경사면을 타측에는 평면을 형성한 원뿔판; 상기 원뿔판의 경사면에 선단을 접하고 상기 접지판에 후단이 나사결합되는 작동봉; 상기 제1 본체의 선단에 연결되면서 둘레면에 이동용 와이어 고리가 장착된 카메라 본체; 및 상기 제2 본체의 후단에 결합되면서 전원 및 송수신용 케이블 커넥터가 장착되고 와이어 고리가 장착된 케이블 연결관을 포함하여 이루어지고; 상기 길이 변위센서를 지지관의 타측에 고정밴드로 결합하고, 이 길이 변위센서의 스핀들이 관로 내경의 변형 상태에 따라 이동하는 작동 원뿔판의 평면에 접하여 변형치를 검출할 수 있도록 한 것을 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면 하나의 길이 변위센서로 관로의 변형상태를 검출하여 측정할 수 있으므로 기존의 장치들보다 부품 수량이 최소화가 가능하고, 관로의 내경 크기에 따라 적합한 제1 가변부재 및 제2 가변부재 그리고 작동봉을 용이하게 교체 사용할 수 있으므로 편리성 갖으며, 다수의 접지판이 관로의 변형상태에 따라 압착 및 복귀될 때 접지판에 고정된 4개의 작동봉이 단일 또는 동시에 작동하여 원뿔판의 경사면을 밀어서 평면에 접하고 있는 길이 변위센서의 스핀들의 길이 변화를 일으키는 작동 구조이므로 측정의 신뢰성을 보장할 수 있고, 카메라의 영상과 내경 변화의 수치를 실시간 확인할 수 있어 유용하며, 그 구조가 기존의 장비들에 비해 매우 콤팩트하여 제조원가 절감 및 관리가 편리하여 매우 경제적이다.

도 1은 본 발명에 따른 관로 변형 측정장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 관로 변형 측정장치의 일부를 절개하여 나타낸 단면도.
도 3의 (A) 및 (B)는 도 2의 "A" 부분의 작동 상태를 나타낸 확대도.
도 4의 (A) 및 (B)는 도 2의 B-B선 확대 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 관로 변형 측정장치의 변형 실시 예를 일부 확대하여 나타낸 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명의 관로 변형 측정장치는 첨부된 도 1, 도 2 및 도 4에서와 같이 관로(100)의 내경 변화상태를 카메라(10)와 하나의 길이 변위센서(11)로 검출하여 영상 및 수치로 실시간 확인할 수 있도록 한 것이다.

먼저, 관로(100)의 내경에 스프링(12')의 탄성력에 의해 접하는 4개의 접지판(12)이 마련된다. 상기 4개의 접지판(12)을 2개가 1조를 이루도록 구분하고, 1조를 이루는 2개의 접지판(12)은 서로 대응하도록 배치되어 작동하도록 이루어진다. 본 실시 예에서는 2조를 마련하여 하나는 수평상태로 다른 하나는 수직상태로 배치된다.

또한, 1조를 이루도록 대응하는 2개의 접지판(12)에 각각 일단이 나사결합되는 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)로 이루어지고, 상기 외부지지대(21)의 타단 내경으로 내부지지대(22)의 타단이 끼워져 슬라이딩이동되도록 이루어지는 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')가 마련된다.

그리고 상기 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')는 관로(100) 내경의 각 규격별에 적합한 길이를 갖도록 다수 제작되어 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')를 나사체결시킨 접지판(12)이 관로(100)의 내경에 접하도록 하고 이동하면서 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)의 길이가 수축되거나 복귀되도록 이루어진다.

즉, 상기 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')는 도 1 및 도 4a에서와 같이 관로(100)의 내경이 좁은 것에 적용하기에 적합하도록 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)의 길이가 짧은 것을 사용하게 되고, 도 5에서와 같이 관로(100)의 내경이 큰 것에 적용하기에 적합하도록 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)의 길이가 긴 것을 사용하도록 이루어진다. 이때 스프링(12')도 함께 길이가 변화하여 접지판(12)이 관로(100)의 내경에 접하도록 한다.

또한, 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부지지대(21)의 둘레면 길이방향 양측으로는 장공(21')을 형성하고 내부지지대(22)의 선단에는 상기 장공(21')에 끼워지는 고정핀(22')을 결합시켜 내부지지대(22)의 이탈을 방지하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')가 끼워진 후 작동할 수 있도록 지지하는 수평 관통로(31) 및 수직 관통로(32)를 형성한 제1 본체(3) 및 제2 본체(3')가 마련된다. 상기 제1 본체(3) 및 제2 본체(3')는 서로 이격된 상태로 배치되어 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)가 접지판(12)의 2개소 지점에 나사결합되도록 하여 상호 작동이 원활하게 지지시키는 역할을 수행하게 된다.

그리고 상기 제1 본체(3) 및 제2 본체(3') 사이를 지지하도록 연결시키는 지지관(4)이 마련된다. 상기 지지관(4)은 제1 본체(3) 및 제2 본체(3')에 용접되거나 나사결합으로 이루어진다.

또한, 상기 지지관(4)의 일측에 중심부분이 끼워지고 스프링(13)에 의해 이동 및 복귀되면서 일측에는 경사면(51)을 타측에는 평면(52)을 형성한 원뿔판(5)을 마련하게 된다.

상기 원뿔판(5)은 길이 변위센서(11)를 작동시키는 역할을 수행하게 되고, 이를 위하여 상기 원뿔판(5)의 경사면(51)에 선단이 접하고 접지판(12)에 후단이 나사결합되는 작동봉(6)을 마련하게 된다. 상기 작동봉(6) 역시 관로(100)의 내경 크기에 적합한 길이의 규격대로 다수 제조하여 원뿔판(5)을 작동시키도록 이루어진다.

즉, 상기 길이 변위센서(11)를 지지관(4)의 타측에 고정밴드(16)로 결합하고, 이 길이 변위센서(11)의 스핀들(11')이 관로(100) 내경의 변형 상태에 따라 이동하는 원뿔판(5)의 평면(52)에 접하여 변형치를 검출할 수 있도록 한다.

또한, 제1 본체(3)의 선단에 연결되면서 둘레면에 이동용 와이어 고리(14)가 장착된 카메라 본체(1) 및 제2 본체(3')의 후단에 결합되면서 전원 및 송수신용 케이블 커넥터(71)가 장착되고 와이어 고리(15)가 장착된 케이블 연결관(7)을 마련하여 미 도시된 권취장치에 감기는 와이어를 통해 관로(100)를 이동할 수 있도록 이루어진다.

그리고 상기 제1 본체(3)와 카메라 본체(1)의 연결 그리고 상기 제2 본체(3')와 케이블 연결관(7)의 연결은 제1 유니버셜조인트(8) 및 제2 유니버셜조이트(8')로 이루어져 관로(100)의 곡면부분의 이동을 원활하도록 할 수 있다.

첨부된 도면에서 카메라(10) 및 길이 변위센서(11)에 접속되는 전원 및 데이터 신호를 송수신하는 전선은 통상적인 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 본 발명의 관로 변형 측정장치의 작동과정을 설명한다.

본 발명은 관로(100)의 내경 크기에 적합한 길이를 갖는 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22) 그리고 작동봉(6)을 교체하여 준비하거나 이미 준비된 것을 선택하게 된다.

이어서, 미 도시된 권취 와이어를 카메라 본체(1)의 와이어 고리(14)에 묶어 끌어내어 관로(100)를 이동하게 된다. 이때 회수를 위하여 케이블 연결관(7)의 와이어 고리(15)에는 미 도시된 권취 와이어가 묶이게 되고, 카메라(10) 및 길이 변위센서(11)의 영상 및 수치 검출 신호를 전달하도록 케이블 커넥터(71)에 전원 및 송수신 케이블이 연결된다.

상기와 같이 준비된 상태에서 첨부된 도 3a 및 도 4a와 같이 관로(100)에 유입시키면 사방으로 방사형태로 배치된 접지판(12)이 관로(100)의 내경에 접하게 되고, 관로(100)가 변형이 없는 상태이므로 접지판(12)이 관로(100)의 내경에 균등한 상태로 접촉된다.

이어서 이동하면서 카메라(10)는 관로(100)의 전방을 촬영하여 미 도시된 영상처리장치 및 모니터를 보면서 상황을 판단하게 되고, 이동 과정에서 첨부된 도 3b 및 도 4b와 같이 관로(100)에 변형이 발생한 위치에서는 카메라(10)를 통해 변형된 상태를 영상 신호로 송출하고 관로(100)의 변형 위치에 있는 접지판(12)이 변형된 두께만큼 내측 중심부를 향하여 이동하게 된다.

상기 접지판(12)의 이동은 접지판(12)을 고정하고 있는 제1 가변부재(2)의 외부 지지대(21)의 내경으로 제2 가변부재(2')의 내부 지지대(22)가 밀려 들어가는 동작으로 이어진다. 이때 제1 가변부재(2)의 외부 지지대(21)는 제1 본체(3) 및 제2 본체(3')의 수직 관통공(32)에 끼워진 상태로서 안정적으로 지지되어 정지된 상태이고, 제2 가변부재(2')의 내부 지지대(22)만 제1 가변부재(2)의 외부 지지대(21)의 내경으로 유입되면서 수축 작동이 이루어진다.

한편, 반대로 제1 가변부재(2)의 외부 지지대(21)에 나사결합된 접지판(12)이 관로(1)의 변형에 의해 작동할 경우에는 제2 가변부재(2')의 내부 지지대(22)는 정지된 상태를 유지하게 되고, 제1 가변부재(2)의 외부 지지대(21)만 제1 본체(3) 및 제2 본체(3')의 수직 관통공(32)의 안내에 의해 관로(100)의 중심부분으로 수축된다.

상기와 같이 각 접지판(12)이 작동하여 관로(100)의 중심부분으로 이동하면, 접지판(12)에 고정된 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)가 함께 이동하게 되고, 이때 접지판(12)에 고정된 작동봉(6)의 선단이 원뿔판(5)의 경사면(51)에 접촉되어 밀려 들어가면서 원뿔판(5)을 우측으로 이동시키게 된다.

상기 원뿔판(5)의 이동은 곧 첨부된 도 4b에서와 같이 길이 변위센서(11)의 스핀들(11') 작동으로 이어지고, 상기 스핀들(11')의 이동거리를 검출한 데이터는 송출되어 실시간 확인이 가능하게 된다.

즉, 상기 스핀들(11)의 작동은 사방으로 배치된 다수의 접지판(12)이 동시에 작동하거나 개별적으로 작동할 때 고정되어 있는 단일 또는 다수의 작동봉(6)이 함께 작동하여 원뿔판(5)을 이동시킴으로써 가능하게 된다.

따라서, 본 발명은 이동하는 과정에서 카메라(10)를 통해 관로(100)의 위치 및 상태를 확인할 수 있고, 관로(100) 내경에 접하여 이동할 때 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)의 가이드 역할과, 스프링(12')의 복원력 도움으로 접지판(12)이 작동할 때 접지판(12)에 고정된 작동봉(6)이 밀대 역할을 하면서 원뿔판(5)의 경사면(51)에 접하여 직교운동하면 원뿔판(5)은 좌우 수평이동하게 되고, 이 원뿔판(5)의 이동은 평면(52)에 접하고 있는 길이 변위센서(11)의 스핀들(11') 작동으로 이어지고, 상기 스핀들(11')의 이동거리를 검출한 데이터를 통해 결함 여부를 확인할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 관로(100)의 크기에 적합한 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22), 스프링(12') 그리고 작동봉(6)을 나사체결을 통해 접지판(12)에 용이하게 교체 사용이 가능하고, 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)는 외부 지지대(21) 둘레면 길이방향 양측에 형성된 장공(21')과 내부지지대(22)의 선단에 결합된 고정핀(22')을 결합으로 이탈됨을 방지할 수 있으며, 제1 유니버셜조인트(8) 및 제2 유니버셜조이트(8')로 제1 본체(3)와 카메라 본체(1) 그리고 상기 제2 본체(3')와 케이블 연결관(7)을 연결하여 관로(100)의 곡면부분을 더욱 원활하게 이동할 수 있는 것이다..

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 상기 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에 한정하는 것은 아니다. 따라서 상기 실시 예를 적절히 변형 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있으므로 적절한 변경 및 수정과 균등물들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

1: 카메라 본체 10: 카메라
11: 길이 변위센서 11': 스핀들
12: 접지판 12': 스프링
13: 스프링 14, 15: 와이어 고리
16: 고정밴드
2: 제1 가변부재 2': 제2 가변부재
21: 외부지지대 21': 장공
22: 내부지지대 22': 고정핀
3: 제1 본체 3': 제2 본체
31: 수평 관통공 32: 수직 관통공
4: 지지관 5: 원뿔판
51: 경사면 52: 평면
6: 작동봉 7: 케이블 연결관
71: 커넥터 8: 제1 유니버셜조인트
8': 제1 유니버셜조인트

Claims (3)

1. 관로(100)를 따라 이동하면서 카메라(10) 및 길이 변위센서(11)로 실시간으로 내경 변형상태의 영상 및 수치를 취득하여 측정하는 관로 변형 측정장치에 관한 것으로서,
   상기 관로(100)의 내경에 스프링(12')의 탄성력에 의해 접하는 4개의 접지판(12);
   상기 4개의 접지판(12)을 2개가 1조를 이루도록 구분하고, 상기 1조를 이루면서 서로 대응하는 2개의 접지판(12)에 각각 일단이 나사결합되는 외부 지지대(21) 및 내부 지지대(22)로 이루어지고 상기 외부지지대(21)의 타단 내경으로 내부지지대(22)의 타단이 끼워져 슬라이딩이동되도록 이루어지는 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2');
   상기 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')가 각각 끼워지도록 수평 관통로(31) 및 수직 관통로(32)를 형성한 제1 본체(3) 및 제2 본체(3');
   상기 제1 본체(3) 및 제2 본체(3') 사이를 연결시키는 지지관(4);
   상기 지지관(4)의 일측에 중심부분이 끼워지고 스프링(13)에 의해 이동 및 복귀되면서 일측에는 경사면(51)을 타측에는 평면(52)을 형성한 원뿔판(5);
   상기 원뿔판(5)의 경사면(51)에 선단이 접하고 상기 접지판(12)에 후단이 나사결합되는 작동봉(6);
   상기 제1 본체(3)의 선단에 연결되면서 둘레면에 이동용 와이어 고리(14)가 장착된 카메라 본체(1); 및
   상기 제2 본체(3')의 후단에 결합되면서 전원 및 송수신용 케이블 커넥터(71)가 장착되고 와이어 고리(15)가 장착된 케이블 연결관(7)을 포함하여 이루어지고;
   상기 길이 변위센서(11)를 지지관(4)의 타측에 고정밴드(16)로 결합하고, 이 길이 변위센서(11)의 스핀들(11')이 관로(100) 내경의 변형 상태에 따라 이동하는 원뿔판(5)의 평면(52)에 접하여 변형치를 검출할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 관로 변형 측정장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 가변부재(2) 및 제2 가변부재(2')의 외부지지대(21)의 둘레면 길이방향 양측으로는 장공(21')을 형성하고 내부지지대(22)의 선단에는 상기 장공(21')에 끼워지는 고정핀(22')을 결합시켜 내부지지대(22)의 이탈을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 관로 변형 측정장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 본체(3)와 카메라 본체(1)의 연결 그리고 상기 제2 본체(3')와 케이블 연결관(7)의 연결은 제1 유니버셜조인트(8) 및 제2 유니버셜조이트(8')로 이루어진 것을 특징으로 하는 관로 변형 측정장치.

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