KR101627905B1 - 레벨게이지 - Google Patents

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KR101627905B1
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Abstract

본 발명은 기둥이 수직으로 정렬되었는지 측정하는 레벨게이지에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 기둥 일부분의 외주에 적어도 일부분이 밀착되도록 밴딩(banding)되어 기둥에 장착되는 장착부; 상기 장착부에 탑재되며, 상기 기둥의 중심축에 대하여 수직인 XY평면의 X축 방향 기울기 및 Y축 방향 기울기를 측정하는 센서부; 상기 장착부에 탑재되며, 상기 센서부로부터 상기 X축방향 기울기 및 Y축방향 기울기에 대한 측정정보를 전달받는 제어부; 상기 제어부로부터 알림신호를 전달받아서 외부로 출력하는 알림부; 및 상기 센서부, 상기 알림부 및 상기 제어부가 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 전원공급부; 를 포함하되, 상기 제어부에는 상기 알림부로 상기 알림신호를 전달하기 위한 판단기준이 되는 알림기준값이 설정되어 있으며, 상기 센서부로부터 전달받은 X축방향 및 Y축방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 알림부로 상기 알림신호의 전달이 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 작업현장 근처에서 시각적 또는 청각적으로 기둥의 수직정렬상태를 쉽게 체크할 수 있으므로 기둥설치작업의 능률이 향상되고, 수직으로 설치하고자 하는 기둥에 장착이 단순하면서도 용이하므로 시공시간이 단축되며, 휴대의 간편성을 향상시킬 수 있는 기술이 개시된다.

Description

레벨게이지{Level Gauge}
본 발명은 토목, 건축공사현장에서 주로 사용되는 수평, 수직 측정장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철주기둥 등을 수직으로 세우는데 필요한 레벨게이지에 관한 것이다.
가로등, 교통신호등, 알림표지판, 전신주 등에서 기둥(철주, 콘크리트기둥 등을 말하며, 이하 간단하게 기둥으로 통칭하기로 한다.)은 중요한 구성품이다. 특히 기둥은 수직으로 세워져서 등이나 표지판 등을 지지하는 중추적 역할을 하기 때문에 수직으로 세워지는 것이 중요하다. 수직으로 정렬되지 못한 채 설치된 기둥은 중력에 대해 오래 버티지 못하게 되어 내구성이 취약하게 되고, 쉽게 쓰러질 수 있게 된다. 무거운 기둥이 쓰러진다면 사람의 생명 등 안전을 위협할 수 있기 때문에 매우 심각한 문제라고 할 수 있다.
따라서, 기둥의 수직설치는 기둥을 포함한 설치물의 내구성증진을 위해서도 필요하지만, 무엇보다도 안전을 위해서라도 필수적이라고 할 수 있다.
그러므로 기둥 등을 설치할 때 수직으로 정렬이 잘 되었는지 아닌지를 정확히 측정하고 판단하는 작업은 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서, 기둥 등을 설치할 때 수직으로 정렬되었는지 여부를 판단하기 위한 기술들이 많이 소개되고, 활용되어 오고 있다.
보통 커다란 고층 건축물이나 시설물 등 다수의 기둥이 하나의 구조체를 이루는 경우에 다수의 기둥 각각을 수직으로 세우는 기술이 많이 소개되어 있다. 예를 들어, GPS위성을 활용하여 구조체를 정밀하게 수직으로 정렬시키기도 한다.
그러나, 이러한 기술은 커다란 건축물이나 구조물 등의 공사에 활용되기에 적합하겠으나, 길거리의 가로등이나 전신주, 교통신호등의 철주 등과 같이 단일의 기둥으로 이루어지는 경우에까지 활용되기에는 그 비용이 너무나 크므로 활용되지 못하고 있다. 특히 작업현장에서 직접 설치작업을 하는 업체는 영세한 도급업체인 경우가 많다보니, 상기와 같은 고급기술은 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에 이러한 기술들을 수직정렬작업에 활용하기에는 버거운 경우가 많은 문제점이 있었다.
따라서, 단일의 기둥을 수직으로 정렬하여 설치하기 위한 여러 측정기술이 제안되어 왔는데, 그 중 대한민국 등록특허 제 10-0911901호(발명의 명칭 : 송전선로 철탑의 기울기 측정장치. 이하 선행기술1 이라 함.)가 있다. 이에 따르면, 송전선로의 철탑처럼 단일의 기둥을 수직으로 설치하는데 있어서, 수직과 수평의 정렬상태를 확인할 수 있는 측정기술에 대해 개시되어 있다.
그러나 선행기술1 등의 종래기술에 따르면 다음과 같은 문제점이 있었다.
이러한 기둥을 설치하는 작업은 야간에 이루어지는 경우도 많은데 선행기술1에 따르면 야간에는 이용할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 수평, 수직정렬의 정도를 확인하려면 측정계 바로 앞에서만 육안으로 확인이 가능하다는 점에서 설치작업중 행동의 제약으로 작용하는 문제점도 있었다. 또한, 선행기술1과 같은 아날로그 기계식의 측정유닛은 정밀도가 좀 떨어지는 문제점도 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점들을 위한 것으로, 공사현장에서 상기와 같은 공사작업상의 활동제약이 없으며, 정밀도가 높은 레벨게이지를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨게이지는 소정의 너비 및 길이를 구비하고, 기둥 일부분의 외주에 적어도 일부분이 밀착되도록 밴딩(banding)되어 기둥에 장착되는 장착부; 상기 장착부에 탑재되며, 상기 기둥의 중심축에 대하여 수직인 XY평면의 X축 방향 기울기 및 Y축 방향 기울기를 측정하는 센서부; 상기 장착부에 탑재되며, 상기 센서부로부터 상기 X축방향 기울기 및 Y축방향 기울기에 대한 측정정보를 전달받는 제어부; 상기 제어부로부터 알림신호를 전달받아서 외부로 출력하는 알림부; 및 상기 센서부, 상기 알림부 또는 상기 제어부가 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 전원공급부; 를 포함하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 제어부에는 상기 알림부로 상기 알림신호를 전달하기 위한 판단기준이 되는 알림기준값이 설정되어 있으며, 상기 센서부로부터 전달받은 X축방향 및 Y축방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 알림부로 상기 알림신호의 전달이 이루어지는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 장착부가 상기 기둥의 일부분에 밴딩되어 상기 기둥에 장착될 수 있도록 상기 장착부에는 장착체결수단이 마련되어 있으며, 상기 장착부의 적어도 일부분의 소재는 자성체-강자성체 또는 상자성체-를 포함하여 이루어져 있고, 상기 장착체결수단은 상기 장착부가 자력(magnetic force)으로 밴딩되도록 하는 자석인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 장착부가 상기 기둥의 일부분에 밴딩되어 상기 기둥에 장착될 수 있도록 상기 장착부에는 장착체결수단이 마련되어 있으며, 상기 장착체결수단은, 상기 장착부의 일 측면과 타 측면 각각에 형성된 레일(rail)이되, 상기 장착부의 일 측면과 타 측면 각각에 형성된 레일은 서로 대응되어 맞물림으로써 체결될 수 있도록 음각 또는 양각지게 형성된 레일인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 알림부는, 상기 제어부로부터 전달받은 상기 알림신호에 따라 시각적 신호를 출력하는 LED를 포함하고, 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 LED의 점멸이 시작되되, 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 0(zero)에 가까워질수록 LED의 점멸 간격(interval)이 짧아지는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 허용오차값-근사적으로 상기 기둥이 수직으로 직립(直立)되었다고 간주할 수 있는 기울기의 절대값을 말한다-보다 작은 경우에 상기 LED의 점멸이 중단되면서, LED 점등의 On 상태가 지속됨을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 LED는, 상기 X축 방향의 기울기에 대응하여 작동하는 제1LED; 및 상기 Y축 방향의 기울기에 대응하여 작동하는 제2LED;를 포함하고, 상기 제1LED와 상기 제2LED 의 발광색이 서로 다른 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 알림부는, 상기 제어부로부터 전달받은 상기 알림신호에 따라 제1음 또는 제2음을 포함하는 청각적 신호를 출력하는 스피커를 포함하고, 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 스피커로부터 상기 제1음이 출력되되, 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 0(zero)에 가까워질수록 이에 대응하여 상기 제1음의 지속간격, 크기, 주파수 또는 높낮이가 변화되는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 허용오차값-근사적으로 상기 기둥이 수직으로 직립(直立)되었다고 간주할 수 있는 기울기의 절대값을 말한다-보다 작은 경우에 상기 스피커에서 출력되는 상기 제2음은 상기 제1음과는 구별되는 다른 음인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 레벨게이지는 소정의 너비 및 길이를 구비하고, 기둥 일부분의 외주에 적어도 일부분이 밀착되도록 밴딩(banding)되어 기둥에 장착되는 장착부; 상기 장착부에 탑재되며, 상기 기둥의 중심축에 대하여 수직인 XY평면의 X축 방향 기울기 및 Y축 방향 기울기를 측정하는 센서부; 상기 장착부에 탑재되며, 상기 센서부로부터 상기 X축방향 기울기 및 Y축방향 기울기에 대한 측정정보를 전달받는 제어부; 상기 기둥이 기울어진 정도에 대한 정보를 상기 제어부로부터 전달받아서 화면으로 전시하는 디스플레이부; 및 상기 센서부, 상기 디스플레이부 또는 상기 제어부가 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 전원공급부; 를 포함하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 디스플레이부는 상기 기둥의 상단 측에서 상기 기둥을 내려보는 관점으로 상기 X축 방향 기울기 및 Y축방향 기울기에 대한 정보를 전시하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 제어부로부터 알림신호를 전달받아서 외부로 출력하는 알림부;를 더 포함하고, 상기 알림부는, 상기 제어부로부터 전달받은 상기 알림신호에 따라 제1음 또는 제2음을 포함하는 청각적 신호를 출력하는 스피커를 포함하고, 상기 제어부에는 상기 알림부로 상기 알림신호를 전달하기 위한 판단기준이 되는 알림기준값이 설정되어 있으며, 상기 센서부로부터 전달받은 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 제어부는 상기 알림부로 상기 알림신호를 전달함으로써 상기 스피커로부터 상기 제1음이 출력되되, 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 0(zero)에 가까워질수록 이에 대응하여 상기 제1음의 지속간격, 크기, 주파수 또는 높낮이가 변화되는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가 상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 허용오차값-근사적으로 상기 기둥이 수직으로 직립(直立)되었다고 간주할 수 있는 기울기의 절대값을 말한다-보다 작은 경우에 상기 스피커에서 출력되는 상기 제2음은 상기 제1음과는 구별되는 다른 음인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 기둥의 외면에 접하는 상기 장착부의 일 측면은 상기 기둥의 외면에 접하면서 미끄러지지 않도록 미끄럼마찰계수가 큰 소재로 이루어진 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
더 나아가, 상기 제어부에는 상기 알림기준값 또는 허용오차값을 설정받을 수 있는 입력수단이 마련되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 전원공급부는 태양전지 또는 배터리인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 기둥은 중심축에 대하여 테이퍼진 형상이고, 상기 장착부는, 테이퍼진 상기 기둥의 외주면에 대응하여 내측면이 테이퍼지게 형성되고, 외주면은 상기 기둥의 중심축에 대하여 평행이 되도록 형성된 장착보조블록을 포함하되, 상기 장착보조블록이 상기 장착부와 상기 기둥 사이에 위치함으로써, 상기 장착부가 상기 기둥에 안정적으로 장착되는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
본 발명에 따른 레벨게이지는 작업현장 근처에서 시각적 또는 청각적으로 기둥의 수직정렬상태를 쉽게 체크해가면서 작업할 수 있기 때문에 설치작업의 능률이 향상된다.
특히, LED의 알림신호를 보고 작업할 수 있으므로, 기둥에서 어느정도 거리를 두고 작업하는 작업자(예를 들면, 기중기나 크레인을 움직이는 작업기사)도 쉽게 기둥의 기울기상태를 파악하고 그에 대응하여 작업진행을 할 수 있으므로 작업능률이 대폭 향상된다.
또한, 야간에도 시각적으로 확인할 수 있으므로 주야간 언제든지 기둥의 수직정렬상태를 체크할 수 있으므로 기둥 설치작업의 시간을 대폭 늘려주는 효과가 있다.
그리고 수직으로 설치하고자 하는 기둥에 장착이 단순하면서도 용이하므로 시공시 정렬작업준비에 소요되는 시간이 대폭 단축되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 레벨게이지는 종래의 아날로그식 측정에 비해 정밀도가 대폭 향상되어 보다 정확한 수직정렬을 할 수 있으므로 설치되는 기둥의 안전성이 증가하는 장점이 있다.
그리고 본 발명에 따른 레벨게이지는 부피가 비교적 작기 때문에 휴대의 간편성이 대폭 향상되는 장점 또한 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지의 수직 단면을 개략적으로 나타낸 수직단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지 및 레벨게이지가 장착된 기둥을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지에서의 알림기준값 및 허용오차값을 개략적으로 설명하기 위한 직교좌표계의 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지 및 레벨게이지가 장착된 기둥의 수평 단면을 개략적으로 나타낸 수평단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레벨게이지가 장착된 기둥의 정면을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레벨게이지가 장착된 기둥의 기울기에 대응하여 디스플레이부에 전시되는 화면을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지 및 레벨게이지에 더 포함될 수 있는 장착보조블록이 장착된 테이퍼진 기둥의 모습을 개략적으로 나타낸 부분절개사시도이다.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명한다. 그리고, 설명의 편의상 XYZ 직교좌표계의 개념을 이용하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지의 수직단면을 개략적으로 나타낸 수직단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지 및 레벨게이지가 장착된 기둥을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지(10)는 장착부(100), 센서부(200), 제어부(300), 알림부(400) 및 전원공급부(500)를 포함하여 이루어진다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 장착부(100)는 소정의 너비 및 길이를 구비하고 있으며, 밴드와 같은 형상을 가진다. 그리고, 기둥(1) 일부분의 외주에 적어도 일부분이 밀착되도록 장착부(100)가 밴딩(banding)되어 기둥(1)에 장착된다. 장착부(100)가 기둥(1)에 밴딩될 수 있도록 장착부(100)는 유연성이 있는 수지계통의 소재로 이루어진 것이 바람직하다.
장착부(100)에는 기둥(1)의 일부분에 밴딩되어 기둥(1)에 장착될 수 있도록 장착부(100)에는 장착체결수단이 마련되어 있다.
이러한 장착체결수단의 일 예로서, 자석(130)의 자력을 이용하는 형태도 가능하다. 즉, 장착체결수단으로서 자석(130)은 장착부(100)가 자력(magnetic force)으로 밴딩되도록 한다. 자석(130)은 영구자석인 것이 바람직하겠으나, 여건에 따라서는 전자석을 채용하는 형태도 있을 수 있다.
그리고, 장착체결수단으로서 자력을 이용하는 경우에 장착부(100)의 적어도 일부분의 소재는 자성체-강자성체 또는 상자성체-를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 장착부(100)는 자성체를 포함하여 이루어진 소재로서 유연성이 있는 수지계통의 소재로 되어있다. 따라서 장착부(100)가 겹쳐지는 부분에서는 자석(130)의 자력에 의해 밴딩된다.
이러한 장착부(100)를 마련하는 간단한 예시적 방법을 언급하자면, 장착부(100)를 성형압출하는 제조공정 중에 분말형태로된 자성체를 성형압출 직전에 첨가해 넣음으로서 제조될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 장착부(100)가 겹쳐지는 부분의 상측부분에 자석(130)이 탑재되고, 겹쳐지는 부분의 하측부분은 자성체를 포함하고 있으므로 장착부(100) 자체적으로 자력에 의해 체결된다. 여기서, 자력에 의해 체결될 때 장착의 정밀성을 더욱 향상시키기 위하여 가이드가 마련되면 더욱 바람직하다.
그리고, 자석(130)의 자력은 장착부(100)가 기둥(1)에서 떨어지지 않고 안정적으로 밴딩될 수 있는 수준의 자력이면 충분하다.
한 편, 자력을 이용한 장착체결수단 이외에 가능한 장착체결수단으로서 다음과 같이 레일(110,120)을 구비한 형태 또한 가능하다.
즉, 장착부(100)가 기둥(1)의 일부분에 밴딩되어 상기 기둥(1)에 장착될 수 있도록 장착부(100)에는 장착체결수단이 마련되는데, 이러한 장착체결수단으로 상기 장착부(100)의 일 측면과 타 측면 각각에는 레일(rail)(110,120)이 형성되어 있다.
여기서 레일(110,120)은 장착부(100)의 일 측면과 타 측면 각각에 형성되어 있다. 그리고, 장착부(100)의 일 측면과 타 측면 각각에 형성된 레일(110,120)이 서로 대응되어 맞물림으로써 체결될 수 있도록 음각(120) 또는 양각(110)지게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이렇게 형성된 레일(110,120)은 도 3에 도시된 바와 같이 장착부(100)의 일부가 겹쳐지면서 체결될 때 양각진 레일(110)의 부분이 음각진 레일(120)의 부분에 겹쳐지면서 서로 체결된다.
따라서, 장착부(100)가 안정적으로 기둥(1)에 장착되는데 기여를 하게 된다.
여기서 레일(110,120)의 소재로는 내마모성이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 나일론 계통의 수지로 성형시켜 제조하는 형태도 가능하다고 할 수 있다.
한 편, 여기서 더 나아가서, 기둥(1)의 외면에 접하는 장착부(100)의 일 측면(105)은 기둥(1)의 외면에 접하면서 미끄러지지 않도록 미끄럼마찰계수가 큰 소재로 이루어진 것이 바람직하다. 기둥(1)에 접하는 장착부(100)의 일 측면(105)이 미끄럼마찰계수가 큰 소재로 이루어지면 장착부(100)가 기둥(1)에 장착될 때 좀 더 안정적으로 장착될 수 있다.
이와 같은 장착부(100)에 의해 작업대상인 기둥의 단면형상이 원형이 아닌 다각형이거나 H형 철제 빔인 경우에도 안정적으로 기둥에 장착될 수 있다.
센서부(200)는 장착부(100)에 탑재되며, 기둥(1)의 중심축에 대하여 수직인 XY평면의 X축 방향 기울기 및 Y축 방향 기울기를 측정한다.
이러한 센서부(200)의 예로는 수은을 이용한 기울기센서, 전해질용액을 이용한 기울기센서 또는 가속도센서 등이 있으며, 이러한 센서들 자체에 대해서는 이미 많이 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 통상 레벨게이지가 갖는 측정오차는 센서부(200)로 사용되는 센서의 오차범위에 많이 영향을 받으므로, 레벨게이지가 어느 정도 수준으로 오차범위를 갖게 할 것인지에 따라 그에 맞춰서 다양한 기울기 측정용 센서들 중에서 본 발명에서의 센서부(200)에 선택되어 사용될 수 있다.
제어부(300)는 장착부(100)에 탑재되며, 센서부(200)로부터 X축방향 기울기 및 Y축방향 기울기에 대한 측정정보(센서가 측정한 값 등을 말한다.)를 전달받는다.
그리고, 제어부(300)에는 알림부(400)로 알림신호를 전달하기 위한 판단기준이 되는 알림기준값이 설정되어 있다. 제어부(300)는 센서부(200)로부터 전달받은 측정정보와 알림기준값을 비교하여 기울기에 대한 판단을 한다.
여기서, 도 4를 더 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지에서의 알림기준값 및 허용오차값을 개략적으로 설명하기 위한 직교좌표계의 도면이다.
도 4를 참조하여 설명하기 전에 도 4에 대하여 간단히 먼저 설명하기로 한다. Z축은 지구의 중력방향축과 평행한 축이다. 지구중력은 연직하방이므로 Z축의 양의 방향은 지구중력과 평행하지만 방향은 반대인 셈이다.
XY평면은 Z축에 대하여 수직인 평면이다. 도 4에서 XYZ의 원점은 기둥이 땅에 묻혀지는 부분의 경계점이라고 볼 수 있다.S는 Z축에 대하여 소정의 크기를 갖는 각도값으로서, 알림기준값이라 칭하기로 한다. T는 Z축에 대하여 소정의 크기를 갖는 각도값이며, 허용오차값이라고 칭하기로 한다.
e1,e2 각각은 기둥의 중심축과 Z축과의 사이의 내각을 나타내며, 설명의 편의상 기울기의 절대값이라고 표현하기로 한다.
이하 도 4를 더 참조하여 설명하면, 센서부(200)로부터 전달받은 X축방향 및 Y축방향 각각에 대한 기울기의 절대값(e1)이 제어부(300)에 설정되어 있는 알림기준값(S)보다 작은 경우(즉, e1 < S)에 제어부(300)는 알림부(400)로 알림신호를 전달하게 된다. 그리고 후술할 알림부(400)는 제어부(300)로부터 알림신호를 전달받고, 이 알림신호에 따라 외부로 알림신호를 출력하게 된다. 이와 같이 알림신호를 전달할지 여부를 판단하는 기준이 되는 알림기준값(S)은 미리 적정수준값으로 제어부(300)에 설정해 놓을 수 있다.
그리고, 제어부(300)에 미리 설정되는 알림기준값(S)은 예를 들어, 5도 인 것이 바람직하다. 즉, 수직(90도, 즉 Z축)에 대하여 기둥(1)의 기울기 값이 5도 이내로 기울어진 상태(즉, XY평면에 대하여 85도 내지 90도 사이의 기울기 각도를 갖는 상태. 즉 e1 < S 인 상태)일 때부터는 육안으로 기둥(1)만 보아서는 수직으로 정렬된 것이 맞는지 아닌지 판단하기가 애매해지게 된다. 이러한 기울기각도를 갖는 때를 알림기준값(s)으로 설정함으로써, 기둥(1)만 보고서는 수직인지 여부를 판단하기 어려울 때 알림부(400)의 알림신호에 따라 수직으로 정렬되었는지 여부를 판단할 수 있게 된다.
물론 수직(Z축)에 대하여 5도 이상의 차이값을 갖는 경우에도 육안으로 기둥(1)만 보아서 수직정렬여부를 판단할 수 있다 하더라도, 알림부(400)가 외부로 알림신호를 출력하도록 제어부(300)의 알림기준값(S)을 설정하여 기둥(1)의 수직정렬을 돕도록 할 수도 있다.
그리고, 제어부(300)에는 허용오차값(T) 또한 설정되어 있는 것이 바람직하다.
여기서 허용오차값(T)은 근사적으로 상기 기둥(1)이 수직으로 직립(直立)되었다고 간주할 수 있는 기울기의 절대값을 말한다. 예를 들어, 기둥(1)이 완전히 수직으로 정렬된 것은 아니지만, 89.5도 의 값을 갖는다면 근사적으로 수직인 90도로 정렬되었다고 간주한다는 것을 말한다.
이러한 허용오차값(T) 또한 제어부(300)에 미리 설정해 놓을 수 있는데, 그 구체적인 값은 사용상의 필요 내지는 작업환경 등을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 허용오차값(T)은 2도인 것이 바람직한데, 2도 이내의 기울기 차이(즉, e2<T)인 상태)는 수직으로 정렬되었다고 간주하여도 큰 문제가 없을 수 있는 각도이기 때문이다.
여기서 좀 더 나아가 제어부(300)에는 알림기준값(S) 또는 허용오차값(T)을 설정받을 수 있는 입력수단이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
제어부(300)에 입력수단이 구비되면, 작업여건에 따라 사용자가 알림기준값(S) 또는 허용오차값(T)을 재설정할 수 있기 때문에 작업능률을 향상시키는데 도움이 될 수 있다. 이러한 입력수단의 예로는 간단한 키보드(또는 키패드)나 터치패드 혹은 선택스위치(버튼) 등 다양한 방법이 있을 수 있으며, 이러한 입력수단의 예는 보통 알려진 방법을 이용할 수도 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
알림부(400)는 제어부(300)로부터 알림신호를 전달받고, 이 알림신호를 외부로 출력한다.
이러한 알림부(400)에는 시각적 신호를 출력하는 LED(410) 나 청각적 신호를 출력하는 스피커(420) 등을 예로 들을 수 있다.
먼저, 시각적 신호를 출력하는 알림부(400)의 LED(410) 에 대해서 설명하기로 한다.
LED(410)는 제어부(300)로부터 전달받은 알림신호에 따라 시각적 신호를 출력한다. 특히, X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 LED(410)의 점멸이 시작된다. 좀 더 설명하자면, 제어부(300)가 센서부(200)로부터 전달받은 기울기에 대한 측정정보와 알림기준값을 비교한다. 그리고, X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 설정된 알림기준값보다 작다고 판단되면, 제어부(300)는 LED(410)로 알림신호를 전달한다. 그리고 LED(410)는 제어부(300)로부터 전달받은 알림신호에 따라 LED(410) 점멸을 하게 된다.
여기서 LED(410)가 점멸되는 간격(interval)은 제어부(300)에 미리 설정되어 있다. 그리고 설정된 LED(410)점멸간격에 따라 제어부(300)는 LED(410)에 알림신호를 전달함으로써 LED(410)가 점멸을 하게 된다.
LED(410)의 점멸이 시작됨을 관측한 작업자는 설치작업중인 기둥(1)이 대략 어느정도의 기울기인지 알 수 있게 된다.
더 나아가, X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 0(zero)에 가까워질수록 (즉, 기둥(1)이 수직정렬에 가까워질수록) LED(410)의 점멸 간격(interval)이 짧아지는 것이 바람직하다.
LED(410) 점멸의 간격이 짧아지는 것을 보고 작업자는 기둥(1)이 수직된 상태에 근접해가고 있음을 알게 된다. 반대로 LED(410) 점멸의 간격이 길어지면 기둥(1)이 수직된 상태에서 멀어지고 있음을 알게 되어 다시 기둥(1)의 기울기 상태를 조정하면서 수직정렬작업을 할 수 있게 된다.
여기서 더 나아가서, X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 허용오차값(근사적으로 기둥(1)이 수직으로 직립(直立)되었다고 간주할 수 있는 기울기의 절대값을 말한다.)보다 작은 경우에 상기 LED(410)의 점멸이 중단되면서, LED(410) 점등의 On 상태가 지속되는 것이 바람직하다.
다시 말해서, 제어부(300)는 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 허용오차값보다 작다고 판단되면, LED(410)를 점멸시키는 알림신호 대신에 LED(410)의 점등상태가 ON인 상태를 유지시키는 알림신호를 보낸다.
점멸하던 LED(410)가 점멸을 중단하면서 동시에 ON 상태를 지속하게되면, 작업자는 기둥(1)이 수직으로 정렬되었음을 인식할 수 있게 된다.
여기서, 도 5를 참조하여 다음과 같이 응용된 실시 예를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지 및 레벨게이지가 장착된 기둥(1)의 수평 단면을 개략적으로 나타낸 수평단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 벨트 게이지의 알림부(400)에 포함되는 LED(410)는 제1LED(411)와 제2LED(413)를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서 제1LED(411)는 X축방향의 기울기에 대응하여 작동한다. 그리고, 제2LED(413)는 Y축방향의 기울기에 대응하여 작동한다. 그리고, 제1LED(411) 와 제2LED(413)는 발광색이 서로 다른 것으로 구성된다.
이와 같이 구성된 경우, 다음과 같이 작업자가 수직정렬작업을 할 수 있게된다. X축방향의 기울기에 따라 제1LED(411) 가 점멸을 하고, Y축방향의 기울기에 따라 제2LED(413)가 점멸을 하게 되는데, 양 기울기가 서로 다르면 제1LED(411)와 제2LED(413)의 점멸정도(즉, 점멸되는 간격)이 다르게 된다. 즉, 발광색이 다른 LED가 서로 다른 간격으로 점멸되므로 어느 방향으로 기울어진 정도가 더 큰지 등을 알 수 있게 되는 것이다.
이러한 점을 알고 점멸되는 제1,제2LED(413)를 살펴서 어느 방향으로 기울기의 정도가 더 큰지를 판단할 수 있게 된다. 따라서 수직정렬작업 시 어느 방향으로 좀 더 조정을 가하면 수직정렬상태에 도달할 수 있을지 알 수 있게 된다.
특히, 제1LED(411)와 제2LED(413)의 발광색이 다르기 때문에 작업자는 좀 더 쉽게 제1LED(411)와 제2LED(413)의 점멸을 구별하여 인식할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 LED(410)의 알림신호를 보고 작업할 수 있으므로, 기둥(1)에서 어느정도 거리를 두고 작업하는 작업자(예를 들면, 기중기나 크레인을 움직이는 작업기사)도 쉽게 기둥(1)의 기울기상태를 파악하고 그에 대응하여 작업진행을 할 수 있게 된다.
한편, 알림부(400)는,시각적 신호를 출력하는 수단 이외에 청각적신호를 출력하는 수단을 포함할 수 있다. 청각적신호를 출력할 수 있는 수단의 예로서 스피커(420)을 들을 수 있다.
스피커(420)은 제어부(300)로부터 전달받은 알림신호에 따라 제1음 또는 제2음을 포함하는 청각적 신호를 출력한다.
여기서, X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 스피커(420)로부터 상기 청각적 신호가 제1음(音)으로 출력된다.
그리고 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 0(zero)에 가까워질수록 이에 대응하여 제1음의 변화가 있는 것이 좀 더 바람직하다. 여기서 제1음의 변화라 함은 제1음의 지속간격(음의 on-off를 포함한다), 제1음의 크기, 제1음의 주파수 또는 제1음의 높낮이 등이 변화되는 것을 말한다.
여기서, 스피커(420)에서 출력되는 제1음 또는 제1음의 변화에 대한 설정 즉, 제1음의 지속간격, 제1음의 크기, 제1음의 주파수 또는 제1음의 높낮이 등에 있어서 어떠한 변화를 줄 것인지에 대한 설정은 제어부(300)에 미리 설정되어 있다. 따라서 제어부(300)는 알림기준값과 센서부(200)로부터 전달받은 각 기울기의 절대값의 차이에 대응되는 제1음 또는 제1음의 변화를 포함하는 청각적신호를 스피커(420)로 전달한다.
그리고 스피커(420)는 제어부(300)로부터 전달받은 청각적 신호에 따라 제1음 또는 제1음의 변화를 출력한다. 스피커(420)로부터 출력되는 제1음 또는 제1음의 변화를 듣고 작업자는 작업 중인 기둥(1)의 기울기상태를 알 수 있게 된다.
예를 들어 스피커로부터 제1음으로서 파상음이 출력되는데, 기울기의 절대값이 0에 가까워질수록 파상음의 간격(interval)이 짧아지는 것 등이 있다. 이와 같이 출력되는 제1음 또는 제1음의 변화를 통해 작업자는 기둥(1)의 기울기상태를 파악하고 그에 대응하여 작업진행을 할 수 있게 된다.
또 다른 예로, 스피커(420)으로부터 출력되는 음의 지속간격이 짧아짐을 통해 작업자는 기둥(1)이 수직된 상태에 근접해가고 있음을 알게 된다. 반대로 음의 지속간격이 길어지면 기둥(1)이 수직된 상태에서 멀어지고 있음을 알게 되어 다시 기둥(1)의 기울기상태를 조정해 가면서 수직정렬작업을 할 수 있게 된다.
한 편, 여기서 더 나아가서 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 허용오차값(근사적으로 상기 기둥(1)이 수직으로 직립(直立)되었다고 간주할 수 있는 기울기의 절대값을 말한다.)보다 작은 경우에 상기 스피커(420)에서 출력되는 제2음은 제1음과는 구별되는 다른 음인 것이 바람직하다.
좀 더 상세히 말하자면, 제어부(300)는 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 허용오차값보다 작다고 판단되면,스피커(420)에서 제1음으로서 파상음을 출력시키도록 하는 알림신호 대신에 스피커(420)에서 제2음으로서 평탄음을 출력시키도록 하는 알림신호를 보낸다.
스피커(420)로부터 제1음인 파상음 출력이 중단되면서 동시에 제2음인 평탄음이 스피커(420)로부터 출력되면 , 작업자는 기둥(1)이 수직으로 정렬되었음을 인식할 수 있게 된다.
전원공급부(500)는 상기 센서부(200), 상기 알림부(400) 및 상기 제어부(300)가 작동할 수 있도록 전력을 공급한다. 전원공급부(500)는 장착부(100)의 일부분에 탑재되는 것이 휴대의 간편성을 좀 더 향상시킬 수 있다는 측면에서 바람직하다.
이러한 전원공급부(500)의 예로는 태양전지나 배터리 등을 들을 수 있다.
필요에 따라서는 외부에 별도의 전원공급장치를 두는 형태로도 가능하다.
다음으로 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레벨게이지에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레벨게이지가 장착된 기둥의 정면을 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레벨게이지가 장착된 기둥의 기울기에 대응하여 디스플레이부에 전시되는 화면을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레벨게이지는 장착부(100), 센서부(200), 제어부(300), 디스플레이부, 알림부 및 전원공급부(500)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 장착부(100), 센서부(200), 제어부(300), 전원공급부(500)에 대한 설명은 앞서 설명한 실시 예에서와 크게 다를 바 없으므로 재차 설명은 생략하기로 하되, 필요시 언급하기로 한다.
디스플레이부(600)는 기둥(1)이 기울어진 정도에 대한 정보를 상기 제어부(300)로부터 전달받아서 화면으로 전시한다. 특히, 디스플레이부(600)는 기둥(1)의 상단 측에서 기둥(1)을 내려보는 관점으로 상기 X축 방향 기울기 및 Y축방향 기울기에 대한 정보를 전시한다.
좀 더 구체적으로 설명하자면, 통상의 수준계의 경우 기둥(1)에 갖다대면 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 모습을 보여주게 된다. 이러한 수준계의 상태를 보아서는 기둥(1)의 수직정렬여부를 판단하기가 어렵다. 하지만, 본 발명의 디스플레이부는 도 6에 도시된 바와 같이(또는 도 6의 b에 나타낸 전시화면에서와 같이), 기둥(1)의 상단측에서 기둥(1)을 내려다보는 관점에서의 수준계 모습을 전시한다.
이는 제어부(300)가 센서부(200)로부터 전달받은 기울기에 대한 측정정보를 가공하여 기둥(1)의 상단측에서 기둥(1)을 내려다보는 관점에서 전시되도록 디스플레이부(600)에 전시정보를 전달하고, 디스플레이부(600)는 제어부(300)로부터 전시정보를 전달받아서 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같은 화면을 전시하게 된다.
따라서, 작업자가 기둥(1)의 상단 끝에 수준계를 놓고 보는 것과 같은 효과가 있게 되며, 작업자가 좀 더 용이하게 기둥(1)의 수직정렬을 맞추는 작업을 할 수 있게 된다.
이와 같이 디스플레이부(600)를 구비한 경우 앞서 설명한 실시 예에서의 LED는 없어도 무방하지만, LED를 포함하면 주변의 다른 작업자들도 쉽게 알 수 있으므로 바람직하다.
또한 디스플레이부(600)는 시각적으로 정보를 제공하는 수단이기 때문에, 앞서 설명한 스피커(420)과 같은 청각적 신호를 출력하는 알림부를 포함하는 것도 바람직하다.
작업의 환경상 작업자의 시야에 가려져서 LED 등 시각적 신호를 작업자가 확인하기 불편한 경우가 발생하더라도 청각적 신호를 통해 기둥(1)의 기울기 상태를 파악할 수 있으므로 바람직하다고 할 것이다.
한 편, 여기서 본 발명의 응용된 실시 예로서 다음과 같은 추가적인 구성을 통한 실시형태 또한 가능하다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 레벨게이지 및 레벨게이지에 더 포함될 수 있는 장착보조블록이 장착된 테이퍼진 기둥의 모습을 개략적으로 나타낸 부분절개사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 응용된 실시 예에 따른 레벨게이지에서의 장착부(100)에 포함되는 장착보조블록(150)은, 작업대상인 기둥(2)이 중심축에 대하여 테이퍼진 형상인 경우에 테이퍼진 기둥(2)의 외주면에 대응하여 내측면이 테이퍼지게 형성되어 있다. 그리고 장착보조블록(150)의 외주면은 기둥(2)의 중심축에 대하여 평행이 되도록 형성되어 있다.
이러한 장착보조블록(150)이 도시된 바와 같이 장착부(100)와 기둥(2) 사이에 위치함으로써, 테이퍼진 기둥(2)인 경우에도 보다 안정적으로 장착될 수 있다.
따라서, 테이퍼진 기둥(2)인 경우에도 본 발명에 따른 레벨게이지를 통해 수직정렬상태를 용이하게 파악할 수 있다
이와 같이 본 발명에 따른 레벨게이지는 작업현장 근처에서 시각적 또는 청각적으로 기둥의 수직정렬상태를 쉽게 체크해가면서 작업할 수 있기 때문에 설치작업의 능률이 향상된다. 특히 LED의 알림신호를 보고 작업할 수 있으므로, 기둥에서 어느 정도 거리를 두고 작업하는 작업자(예를 들면, 기중기나 크레인을 움직이는 작업기사)도 쉽게 기둥의 기울기상태를 파악하고 그에 대응하여 작업진행을 할 수 있으므로 작업능률이 대폭 향상된다.
그리고, 야간에도 시각적으로 확인할 수 있으므로 주야간 언제든지 기둥의 수직정렬상태를 체크할 수 있으므로 기둥 설치작업의 시간을 대폭 늘려주는 장점이 있다. 또한, 수직으로 설치하고자 하는 기둥에 장착이 단순하면서도 용이하므로 시공시 정렬작업준비에 소요되는 시간이 대폭 단축된다.
또한 본 발명에 따른 레벨게이지는 종래의 아날로그식 측정에 비해 정밀도가 대폭 향상되어 보다 정확한 수직정렬을 할 수 있으므로, 설치되는 기둥의 안전성이 증가되며, 본 발명에 따른 레벨게이지는 부피가 비교적 작기 때문에 휴대의 간편성이 대폭 향상된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
1 : 기둥 100: 장착부
110,120 : 레일 130 : 자석
200 : 센서부 300 : 제어부
400 : 알림부 410 : LED
420 : 스피커 500 : 전원공급부
600 : 디스플레이부

Claims (14)

  1. 기둥 일부분의 외주에 적어도 일부분이 밀착되도록 밴딩(banding)되어 기둥에 장착되는 장착부;
    상기 장착부에 탑재되며, 상기 기둥의 중심축에 대하여 수직인 XY평면의 X축 방향 기울기 및 Y축 방향 기울기를 측정하는 센서부;
    상기 장착부에 탑재되며, 상기 센서부로부터 상기 X축방향 기울기 및 Y축방향 기울기에 대한 측정정보를 전달받는 제어부;
    상기 제어부로부터 알림신호를 전달받아서 외부로 출력하는 알림부;
    상기 기둥이 기울어진 정도에 대한 정보를 상기 제어부로부터 전달받아서 화면으로 전시하는 디스플레이부;
    상기 센서부, 상기 알림부 또는 상기 제어부가 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 전원공급부; 및
    테이퍼진 상기 기둥과 상기 장착부 사이에 위치하며, 테이퍼진 상기 기둥의 외주면에 대응하여 내측면이 테이퍼지게 형성되고, 외주면은 상기 기둥의 중심축에 대하여 평행이 되도록 형성되어 상기 장착부가 상기 기둥에 장착되는 것을 보조하는 장착보조블록; 을 포함하고,
    상기 장착부가 상기 기둥의 일부분에 밴딩되어 상기 기둥에 장착될 수 있도록 상기 장착부에는 장착체결수단이 마련되어 있으며,
    상기 장착체결수단은,
    상기 장착부가 자력(magnetic force)로 밴딩되도록 하는 자석 및
    상기 장착부의 일 측면과 타 측면 각각에 형성된 레일이되, 상기 장착부의 일 측면과 타 측면 각각에 형성된 상기 레일은 서로 대응되어 맞물림으로써 체결될 수 있도록 형성된 레일을 포함하며,
    상기 제어부에는 상기 알림부로 상기 알림신호를 전달하기 위한 판단기준이 되는 알림기준값이 설정되어 있으며, 상기 센서부로부터 전달받은 X축방향 및 Y축방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 알림부로 상기 알림신호의 전달이 이루어지며,
    상기 알림부는,
    상기 제어부로부터 전달받은 상기 알림신호에 따라 시각적신호를 출력하는 LED를 포함하고,
    상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 LED의 점멸이 시작되되,
    상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 0(zero)에 가까워질수록 LED의 점멸 간격(interval)이 짧아지며,
    상기 X축 방향 및 Y축방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 허용오차값-근사적으로 상기 기둥이 수직으로 직립(直立)되었다고 간주할 수 있는 기울기의 절대값을 말한다-보다 작은 경우에 상기 LED의 점멸이 중단되면서, LED 점등의 On 상태가 지속되고,
    상기 LED는,
    상기 X축 방향의 기울기에 대응하여 작동하는 제1LED; 및
    상기 Y축 방향의 기울기에 대응하여 작동하는 제2LED;를 포함하되, 상기 제1LED와 상기 제2LED 의 발광색이 서로 다른 것이며,
    상기 알림부는,
    상기 제어부로부터 전달받은 상기 알림신호에 따라 제1음(音) 또는 제2음(音)을 포함하는 청각적 신호를 출력하는 스피커를 포함하고,
    상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 설정된 알림기준값보다 작은 경우에 상기 스피커로부터 상기 제1음이 출력되되,
    상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 0(zero)에 가까워질수록 이에 대응하여 상기 제1음의 지속간격, 크기, 주파수 또는 높낮이가 변화되며,
    상기 X축 방향 및 Y축 방향 각각에 대한 기울기의 절대값이 상기 허용오차값보다 작은 경우에 상기 스피커에서 출력되는 상기 제2음은 상기 제1음과는 구별되는 다른 음이고,
    상기 디스플레이부는,
    상기 기둥의 상단 측에서 상기 기둥을 내려다보는 관점으로 상기 X축 방향 기울기 및 Y축 방향 기울기에 대한 정보를 전시하는 것을 특징으로 하는 레벨게이지.
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  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부에는 상기 알림기준값 또는 허용오차값을 설정받을 수 있는 입력수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 레벨게이지
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