KR101628659B1 - 변형 측정 구조체 및 이를 포함하는 변형 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변형 측정 구조체 및 이를 포함하는 변형 측정 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 변형 측정 구조체는 측정 대상물에 접촉하는 하중측정수단;과, 상기 대상물에 의해 변형되고, 상기 하중측정수단에 연결되어 상기 하중측정수단의 하중 측정부에 하중을 가하도록 제공되는 변형전달수단; 및 상기 변형전달수단에 연결되어, 상기 변형전달수단을 고정하고 지지하는 고정수단;을 포함하되, 상기 고정수단은, 와이어로프로 제공되어 상기 와이어로프에 상기 변형전달수단이 연결되고, 상기 변형전달수단은, 탄성부재로 제공되어 상기 탄성부재의 일측은 상기 와이어로프에 연결되고, 타측은 상기 하중측정수단에 연결되되, 상기 탄성부재의 강성은 상기 와이어로프의 강성보다 작은 값을 갖도록 제공되며, 상기 와이어로프는, 양단부에 각각 상기 탄성부재의 일측이 연결되고, 상기 탄성부재는, 타측이 상기 하중측정수단의 하중 측정부에 연결되며, 상기 하중측정수단은, 상기 하중 측정부 이외의 영역 중 적어도 일부는 상기 측정 대상물에 접촉하게 배치될 수 있다.

Description

변형 측정 구조체 및 이를 포함하는 변형 측정 장치{Structure of measurement of strain and Apparatus for measurement of strain having the same}

본 발명은 산업설비 또는 구조물 등에 발생하는 변형을 측정하도록 제공되는 변형 측정 구조체 및 이를 포함하는 변형 측정 장치에 관한 것이다.

산업설비 또는 구조물 등에 발생하는 변형을 측정하기 위하여 스트레인 게이지(strain gauge)를 사용하거나, 구조물의 표면에 직접 변형량 검출 센서 등을 부착하는 방법이 주로 사용된다.

통상의 변형량 검출 센서는 압전소재로 이루어져, 구조물에 하중이 인가되어 변형이 발생하면 그 변형량에 따라 전압을 생성한다. 그리고, 이 전압은 증폭기에서 소정 이득으로 증폭되고, 증폭된 전압은 데이터 수집/판독기에 수집되어 전압값에 따른 변형량을 판독할 수 있게 된다.

이와 같이 구조물에 인가되는 하중과, 이 하중에 대하여 반대방향으로 작용하는 내력을 단위 면적으로 나눈 값인 응력과, 이 응력에 의한 변형량은 상호 상관관계에 있다. 이는 응력과 변형율에 관한 관계식으로 종래에 익히 알려진 것으로서 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

한편, 스트레인 게이지 또는 변형량 검출 센서를 활용한 상기의 변형량 측정 방법은 선박과 같은 대형 구조물의 변형량 측정에 주로 사용된다. 그러나 스트레인 게이지 또는 변형량 검출 센서는 온도의 변화에 매우 민감하기 때문에 온도의 변화에 대한 구조물의 변형량을 고려하기가 매우 어렵다.

또한, 내구성이 약하기 때문에 사용할 수 있는 환경에 제약이 따름에도 불구하고 그 비용이 결코 저렴하지 않다는 문제가 있다. 따라서, 소형 구조물의 미세한 변형량을 매우 정밀하게 측정해야 하는 경우에는 스트레인 게이지 또는 변형량 검출 센서로 측정하는 방법이 적합하지만, 그 이외에 대형 구조물의 대략적인 변형량을 측정하는 경우에는 이 방법은 매우 부적절할 수 있다.

즉, 미소한 변형이 아닌 수 mm 단위의 대략적인 변형량 수치를 파악하기 위해 고가의 스트레인 게이지 또는 변형량 검출 센서 등의 장치를 사용하는 방법은 측정 환경을 조성하기도 어려울 뿐만 아니라 비용 측면에서도 최적화된 측정방법이 아니기 때문이다.

이에, 변형량 측정 대상물의 종류, 장치의 사용환경, 대상물에 작용하는 하중 및 이에 따른 변형량(변형률)의 대략적인 크기에 따라 비용 및 측정방법에 있어서 가장 효율적이고 합리적으로 변형량을 측정할 수 있는 장치 및 방법이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 특2001-0023006호(2001.03.26.공개)

본 발명은 측정 대상물에 작용하는 하중에 따른 변형량을 합리적인 비용과 효율적인 방법으로 측정하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 비교적 대형 구조물, 특히, 파이프(pipe) 형상의 구조물에서 용이하게 사용할 수 있는 변형량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 저렴한 측정비용과 간단한 구조로 변형량을 측정할 수 있도록 하여, 변형량 측정 작업의 실용성 및 효율성을 증대시키는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 변형 측정 구조체 및 이를 포함하는 변형 측정 장치를 제공한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 변형 측정 구조체는 측정 대상물에 접촉하는 하중측정수단;과, 상기 대상물에 의해 변형되고, 상기 하중측정수단에 연결되어 상기 하중측정수단의 하중 측정부에 하중을 가하도록 제공되는 변형전달수단; 및 상기 변형전달수단에 연결되어, 상기 변형전달수단을 고정하고 지지하는 고정수단;을 포함하되, 상기 고정수단은, 와이어로프로 제공되어 상기 와이어로프에 상기 변형전달수단이 연결되고, 상기 변형전달수단은, 탄성부재로 제공되어 상기 탄성부재의 일측은 상기 와이어로프에 연결되고, 타측은 상기 하중측정수단에 연결되되, 상기 탄성부재의 강성은 상기 와이어로프의 강성보다 작은 값을 갖도록 제공되며, 상기 와이어로프는, 양단부에 각각 상기 탄성부재의 일측이 연결되고, 상기 탄성부재는, 타측이 상기 하중측정수단의 하중 측정부에 연결되며, 상기 하중측정수단은, 상기 하중 측정부 이외의 영역 중 적어도 일부는 상기 측정 대상물에 접촉하게 배치될 수 있다.

한편 다른 측면으로서의 본 발명은 다음과 같은 변형 측정 장치를 제공한다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 변형 측정 장치는 측정 대상물에 접촉하고, 수용공간을 구비하는 장치바디;와, 상기 장치바디의 일측에 연결되고, 상기 대상물에 접촉하여 상기 장치바디를 상기 대상물에 고정시키는 홀더유닛;과, 상기 홀더유닛에 연결되어 상기 장치바디의 수용공간에 배치되는 지지유닛; 및 상기 지지유닛에 연결되는 상기 변형 측정 구조체;를 포함하여 구성되되, 상기 하중측정수단은, 하중 측정부 이외의 영역 중 적어도 일부는 상기 장치바디의 내벽에 접촉하게 제공될 수 있다.

바람직하게, 상기 지지유닛은, 상기 장치바디의 수용공간 내에서 연장되는 지지연장부를 포함하고, 상기 지지연장부에 설치되며, 체결홈을 구비하는 지지홀더;를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 지지홀더의 체결홈과 상기 고정수단은 상호 억지끼워맞춤되는 공차를 갖도록 제공되어, 상기 고정수단이 상기 지지홀더에 결합될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 측정 대상물은, 내부에 중공부를 포함하는 파이프(pipe)이며, 상기 장치바디는, 상기 중공부에 배치되고, 상기 홀더유닛은, 중앙부와, 상기 중앙부에서 절곡 연장되는 홀더연장부를 구비하여, 상기 홀더연장부가 상기 파이프의 외주면에 접촉 또는 대면함으로써 상기 장치바디를 고정시킬 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 홀더유닛은, 상기 중앙부가 일부 개방되어 홀더개방부를 포함하되, 상기 홀더개방부는, 상기 파이프의 중공부에 대응하는 영역에 구비될 수 있다.

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본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형 측정 구조체 및 이를 포함하는 변형 측정 장치 및 이들을 포함하는 변형 측정 방법에 의하면 측정 대상물에 작용하는 하중에 따른 변형량을 합리적인 비용과 효율적인 방법으로 측정할 수 있다.

특히, 비교적 대형 구조물의 국부적인 영역에 한정된 변형량이 아닌, 전체적인 영역에 대한 변형량을 용이하게 측정할 수 있다.

또한, 구조가 간단하여 설치 및 측정이 간편하고, 변형량 측정에 필요한 비용을 절감할 수 있다.

따라서, 구조물의 변형에 따른 지속적인 관리가 용이하고, 적절한 시점에 유지보수를 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 변형 측정 구조체의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 변형 측정 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 변형 측정 장치의 정면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 변형 측정 방법을 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

먼저, 본 발명은 주변에서 쉽게 구할 수 있는 부품 또는 장비들로 측정 대상물의 변형량을 용이하게 측정할 수 있도록 간단한 구조를 갖는 구조체 및 장치를 제공하며, 측정된 물리적 변화량과 종래에 익히 알려진 하중과 변형에 관한 관계식

(이하, '관계식'이라 함)을 이용하여 측정 대상물의 전체적인 변형량을 간편하게 도출할 수 있는 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형 측정 구조체(100)의 구성이 도시되어 있다. 상기 변형 측정 구조체(100)는 크게 변형량을 측정할 대상물에 접촉하는 하중측정수단(110)과, 상기 대상물에 의해 변형되고, 상기 하중측정수단에 연결되어 상기 하중측정수단의 하중 측정부(111)에 하중을 가하도록 제공되는 변형전달수단(120) 및 상기 변형전달수단에 연결되어, 상기 변형전달수단을 고정하고 지지하는 고정수단(130)을 포함하여 구성된다.

바람직하게, 하중측정수단(110)은 로드셀로 구비될 수 있고, 변형전달수단(120)은 스프링 상수(k)(N/m)를 갖는 스프링으로 구비될 수 있으며, 고정수단(130)은 와이어부재로 구비될 수 있다.

다만, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며, 선술한 부품 또는 설비 이외 다른 어떠한 수단도 대체가 가능하다. 특히, 고정수단(130)은 그 목적이 변형전달수단(120)을 고정하고, 상기 변형전달수단이 대상물에 의해 그 길이가 신장 또는 수축될 수 있도록 지탱하는 구성임에 따라, 이 목적을 달성할 수 있는 수단이라면 통상의 보, 프레임 등 어떠한 것이 대체되어도 무방함을 밝혀둔다.

다만, 변형전달수단(120)과 고정수단(130)을 선택함에 있어, 각각을 구성하는 부품 또는 설비의 강성을 고려해야할 필요가 있다. 즉, 본 발명에 의한 일실시예와 같이 변형전달수단(120)으로써 구비되는 스프링의 강성, 즉, 스프링 상수(k)와 고정수단(130)으로써 구비되는 와이어부재의 강성을 고려해야 한다.

이는 와이어부재가 그 자체의 길이 변화는 없어야 하고 온전히 스프링을 고정하고 지지하는 역할을 수행하여야 하기 때문인 것으로서, 이를 구현하기 위해서는 상기 와이어부재의 일측에 연결되는 상기 스프링의 강성 값이 와이어부재의 강성 값보다 항상 작은 값을 가져야 한다.

그리하여, 스프링의 일측은 와이어부재에 의해 고정되고, 타측은 로드셀에 고정되되, 로드셀에 연결된 타측은 대상물에 변형을 일으키는 하중에 의해 이동되면서 스프링 자체의 길이가 변화될 수 있도록 구성될 수 있다.

즉, 도 1에 보이는 것처럼, 대상물에 변형을 일으키는 하중이 오로지 스프링에 전달되도록 하고, 이 하중은 스프링의 길이변화를 유발하여 스프링의 길이 변화량(△χ)을 생성한다. 이때, 스프링의 타측은 로드셀의 하중 측정부(111)에 일정 하중을 가하게 되고, 로드셀에 읽히는 하중 값을 대상물에 가해지는 하중 값으로써 인식할 수 있다.

다만, 와이어부재와 스프링을 체결, 설치함에 있어서 스프링이나 와이어부재의 자중에 의한 처짐이 발생하지 않도록 와이어부재의 텐션을 적정수준으로 유지하도록 구성하고, 스프링에는 초기인장력을 가할 수 있다. 또한, 와이어부재 및 스프링의 강성 및 초기인장력의 크기는 변형을 측정하고자 하는 대상물의 크기와 특성에 따라 당업자가 적절히 선택할 수 있다.

그리고, 로드셀의 바닥부를 대상물에 접촉하도록 구성함으로써, 대상물이 변형할 때 가해지는 하중이 로드셀의 바닥부에 전달되고, 로드셀의 하중 측정부에 연결된 스프링의 길이변화를 유발하게 할 수 있다.

바람직하게, 스프링과 로드셀을 연결할 때, 스프링의 단부와 로드셀의 하중 측정부(111) 사이에 일정 무게를 갖는 하중전달부재(미도시)를 추가로 연결하고, 상기 하중전달부재에 의해 로드셀에 읽히는 초기 하중값을 초기값으로 설정해 둘 수 있다.

그리고 상기 하중전달부재를 구비하는 변형 측정 구조체를 대상물에 설치하고, 추후 대상물에 일정 하중이 가해졌을 때 로드셀에 읽히는 하중 값에서 상기 초기값을 차감한 값을 하중 값으로 인식하여 상기 관계식에서 'F' 값에 대입할 수도 있다. 이렇게 구성하면, 로드셀에 보다 명확한 수치로써 하중 값이 표기되게 할 수 있는 효과가 있다.

선술한 방법으로 변형 측정 구조체(100)를 대상물에 설치하여 변형량의 측정이 완료되면, 측정된 데이터를 상기 관계식에 대입할 수 있다. 즉, 로드셀을 통해 읽은 값을 'F'에 대입하고, 초기에 파악한 스프링 상수 값을 'k'에 대입하면 간단한 연산을 통해 스프링의 길이 변화량 '△χ'를 도출할 수 있다. 따라서, 초기의 스프링의 길이 값에 스프링의 길이 변화량 (△χ)을 가감한 값을 변형량으로써 인식할 수 있다.

이때, 로드셀의 읽히는 하중이 마이너스(-) 값일 때에는 그 절대값을 취하여 'F'에 대입하여 계산하면 된다. 다만, 마이너스(-) 값은 방향의 전환으로 인식할 수 있을 것이다.

즉, 로드셀에 플러스(+) 값이 읽힐 경우에 스프링의 길이가 수축되면서, 상기 로드셀의 바닥부에 위치하는 대상물은 와이어부재 쪽 방향으로 압축변형된 것이고, 로드셀에 마이너스(-) 값이 읽힐 경우에는 스프링의 길이가 신장되면서, 로드셀의 바닥부에 위치하는 대상물은 와이어부재의 반대쪽 방향으로 인장변형된 것을 의미한다.

한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 상기의 변형 측정 구조체를 복수개 구비하는 변형 측정 장치를 제공한다.

도 2 및 도 3에 보이는 것처럼, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 변형 측정 장치(200)는 변형량 측정 대상물에 접촉하고, 수용공간(211)을 구비하는 장치바디(210)와, 상기 장치바디의 일측에 연결되고, 상기 대상물에 접촉하여 상기 장치바디를 상기 대상물에 고정시키는 홀더유닛(220)과, 상기 홀더유닛에 연결되어 상기 장치바디의 수용공간(211)에 배치되는 지지유닛(230) 및 상기 지지유닛에 연결되는 상기 변형 측정 구조체(100)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 2를 참조하여 그 개념을 설명하기에 앞서, 대상물의 특징에 따라 변형 측정 구조체(100)의 설치 개수는 조절될 수 있으며, 설치 개수가 증가할수록 변형량을 측정할 수 있는 영역이 넓어지므로, 보다 세밀한 측정이 가능한 것은 당업자에 자명한 사항일 것이다.

이어, 변형 측정 장치(200)의 개념을 설명하면, 장치바디(210)는 대상물(1)의 강성보다 작은 강성을 갖도록 구비되어, 대상물(1)의 변형에 의해 유연하게 변형될 수 있어야 한다. 따라서, 다소 유연한 재질로 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 혹은, 장치바디(210)의 외주면과 대상물(1)의 내주면이 접촉하므로, 그 사이에 마찰력이 작용하도록 하여 장치바디(210)를 대상물(1)에 밀착시키도록 구성할 수도 있다. 다만, 이는 본 발명에 의해 한정되는 사항이 아니다.

아울러, 장치바디(210)의 내부에는 수용공간(211)을 구비되어, 장치바디(210)의 내주면에는 선술한 하중측정수단(110)으로써의 로드셀의 바닥부가 고정될 수 있다. 로드셀의 고정방법에 있어서는 익히 알려진 용접, 접착, 볼트체결 방법 등이 사용될 수 있고, 필요에 따라서는 도시되지 않은 지지프레임을 장치바디(210)의 내면과 로드셀의 바닥부 사이에 추가로 설치하여 고정할 수도 있으나, 이 또한 본 발명에 의해 한정되지 않는다.

이와 같이 구성되는 변형 측정 장치(200)의 장치바디(210)는 그 외주면이 대상물과 접촉함으로써, 일정 하중에 의해 대상물이 변형하게 될 때, 대상물과 같이 변형하게 되고, 그 내부 수용공간(211)에 설치된 변형전달수단(120)의 길이변화를 유발하게 된다.

다만, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 변형 측정 장치(200) 또는 변형 측정 구조체(100)와 선술한 관계식을 활용하면, 상기 변형전달수단(120)의 길이변화를 이용하여 하중 값을 알아낼 수도 있다.

즉, 초기의 스프링의 길이를 알고 있을 경우, 측정이 완료된 이후 상기 변형 측정 구조체(100)를 분리하여 변형전달수단(120)의 길이를 측정하면 스프링의 길이 변화량 '△χ'를 도출할 수 있다. 따라서, 정해진 물성 값인 스프링 상수 'k' 값에 스프링의 길이 변화량 '△χ' 값을 곱하여 대상물에 작용한 하중 'F'의 값을 알아낼 수도 있다.

이와 같은 방법은 대상물에 작용한 하중이 스프링에 소성변형을 유발하여 대상물로부터 본 장치를 분리하는 동안에도 스프링이 그 탄성에 의해 원래의 길이로 회복되지 못한 경우에 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 홀더유닛(220) 및 지지유닛(230)을 포함하는 변형 측정 장치(200)에 의하면 대상물에 상기 변형 측정 구조체(100)를 간편하게 설치하고 분리할 수 있으며, 또한 고정할 수도 있다. 이는 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것으로, 상기 홀더유닛(220) 및 상기 지지유닛(230)의 세부구성은 아래에서 설명하기로 한다.

본 발명의 일실시예에서 상기 대상물은 내부가 비어있는 관, 파이프(pipe)로써 제공될 수 있는데, 이러한 경우 상기 파이프의 중공부에는 선술한 장치바디(210)가 배치될 수 있다. 그러면 도 3에 보이는 것처럼, 상기 장치바디(210)의 외주면은 대상물(1)인 파이프의 내면에 접촉하게 된다.

홀더유닛(220)은 중앙부(221)와, 상기 중앙부에서 절곡 연장되는 홀더연장부(222)를 구비하여 상기 홀더연장부가 상기 파이프의 외주면에 접촉 또는 대면하게 배치될 수 있다.

즉, 상기 홀더연장부(222)가 측정의 대상이 되는 대상물(1)의 외주면에 걸리도록 구비되는 것으로서, 바람직하게 홀더유닛(220)의 직경이 상기 대상물(1)의 직경보다 크게 구비될 수 있다. 그러면, 상기 홀더연장부(222)가 대상물(1)의 외주면에 보다 용이하게 걸릴 수 있는 효과가 있다.

또한, 홀더유닛(220)의 중앙부(221)는 일부 개방되게 구비될 수 있고, 이로써 홀더개방부(223)를 형성할 수 있다. 홀더개방부(223)는 대상물(1)의 중공부를 육안으로 확인 가능하게 하여 내부에 설치되는 변형 측정 구조체(100)의 상태점검을 용이하게 하는 효과가 있다.

따라서, 이와 같은 목적에 어긋나지 않는 범위 내에서 상기 홀더개방부(223)는 개방되지 않더라도, 홀더유닛(220) 자체를 일부 투명한 재질로 구비할 수도 있으나 이 또한 본 발명에 의해 한정되지 않는다.

아울러, 중앙부(221)로부터 홀더연장부(222)까지 이어지는 홀더프레임(224)을 복수개 구비하면 홀더유닛(220)의 경량화를 실현할 수 있고, 별다른 구성없이도 홀더개방부(223)를 형성할 수 있는 장점이 있다.

한편, 장치바디(210)의 수용공간(211)에는 홀더유닛(220)과 연계된 지지유닛(230)이 구비된다. 지지유닛(230)은 장치바디의 수용공간(211) 내에서 연장되는 지지연장부(231)를 포함하고, 상기 지지연장부에 설치되며, 체결홈(233)을 구비하는 지지홀더(232)를 포함할 수 있다.

그리고, 지지연장부(231)의 일단부는 상기 홀더유닛(220)의 중앙부(221)에 연결됨으로써 대상물(1) 내에서 고정될 수 있다. 지지연장부(231)는 고정수단(130)을 지지하기 위한 구성으로서, 고정수단(130)이 변형전달수단(120)을 더욱 견고하게 고정하고 지지할 수 있는 버팀목이 되는 효과가 있다.

이에 더하여, 지지연장부(231)에 체결홈(233)을 구비하는 지지홀더(232)를 상기 변형 측정 구조체(100)의 개수와 동일한 개수로 설치할 수 있다. 또한, 상기 지지홀더(232)의 체결홈(233)과 고정수단(130)으로써의 와이어부재는 상호 억지끼워맞춤되는 공차를 갖도록 제공되어, 상기 와이어부재가 체결홈(233)에 의해 지지홀더(232)에 결합되게 구성할 수 있다.

이와 같이 공차를 이용한 체결홈(233)과 와이어부재의 결합을 구현하면, 변형 측정 장치(200)의 무게를 감소시킬 수 있고, 설치 및 구조가 더욱 간단해지는 효과가 있다.

다른 한편으로, 본 발명은 하중을 측정하는 하중측정수단을 구비하는 변형 측정 장치로 내부에 중공부를 포함하는 대상물의 변형을 측정하고 변형량을 도출하는 방법으로,상기 변형 측정 장치에서 상기 대상물의 강성보다 작은 강성을 가지며 상기 대상물에 의해 변형되게 제공되는 변형전달수단 및 상기 변형전달수단의 강성보다 큰 강성을 갖도록 구비되고, 상기 변형전달수단에 연결되어 상기 변형전달수단을 고정하고 지지하는 고정수단의 강성의 차이를 이용하여 상기 대상물의 변형량을 계산하는 변형계산단계;를 포함하는 변형 측정 방법을 제공한다.

이하에서 설명하는 사항은 본 변형 측정 방법의 다양한 예를 설명하기 위한 것으로서, 아래의 단계들은 당업자에 의해 선택적으로 생략될 수 있으며, 본 발명에 의한 변형 측정 방법을 한정하고자 하는 의도가 아님을 밝혀둔다.

먼저, 도 4에 보이는 것처럼, 대상물에 변형 측정 장치(200)를 설치하는 측정단계(S300) 및 상기 측정단계 이후 실시되며, 상기 변형 측정 장치의 고정수단(130)과 변형전달수단(120)의 강성의 차이를 이용하여 상기 대상물의 변형량을 계산하는 변형계산단계(S400)를 포함할 수 있다.

특히, 상기 측정단계(S300)는 대상물의 벽면에 하중측정수단을 설치하고, 상기 하중측정수단의 측정부를 상기 중공부를 향하도록 배치하는 측정제1단계(S310)와, 상기 하중측정수단의 하중 측정부에 스프링의 일측을 연결하는 측정제2단계(S320) 및 상기 중공부에 고정되는 고정체(예를 들면, 선술한 고정수단,130)를 설치하고, 상기 고정체에 상기 스프링의 타측을 연결하는 측정제3단계(S330)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 스프링의 강성은 상기 고정체의 강성보다 작은 값을 갖도록 구비되고, 고정체는 그 길이변화가 없도록 구비되며, 선술한 측정 제1,2,3단계(S310,S320,S330)의 시행 순서는 변동되어도 무방하다.

이와 같은 측정단계(S300)가 완료되면 변형계산단계(S400)가 시행되며, 상기 계산단계는 상기 고정체에 작용하는 응력과 상기 고정체의 변형률이 비례하는 비례한도 내에서, 상기 하중측정수단에서 측정한 값을 절대값으로 취하여 하중 값으로 설정하는 계산제1단계(S410)와, 상기 하중 값을 상기 탄성부재의 강성 값으로 나누어 상기 구조물의 변형량으로 환산하는 계산제2단계(S420) 및 상기 계산제2단계 이후 실시되되, 상기 계산제1단계 실시 이전에 상기 하중측정수단에서 측정한 값이 음수값인 경우, 상기 계산제2단계에서 환산한 변형량을 상기 구조체의 인장변형으로 보정하는 계산제3단계(S430)을 포함할 수 있다.

특히, 계산제1단계(S410)에서 고정체에 작용하는 응력과 상기 고정체의 변형률이 비례하는 비례한도 내에서 측정된 하중 값만을 유효하중으로 보는 이유는 고정체가 측정 대상물에 작용하는 하중에 의해 소성변형되지 않아야 함을 의미하는 것으로, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였다.

다만, 상기에 기재된 사항은 본 발명의 권리범위를 한정하려는 의도가 아니며, 청구범위 및 상세한 설명에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1 : 대상물 100 : 변형 측정 구조체
110 : 하중측정수단 120 : 변형전달수단
130 : 고정수단 200 : 변형 측정 장치
210 : 장치바디 220 : 홀더유닛
230 : 지지유닛

Claims (10)

1. 측정 대상물에 접촉하는 하중측정수단;
   상기 대상물에 의해 변형되고, 상기 하중측정수단에 연결되어 상기 하중측정수단의 하중 측정부에 하중을 가하도록 제공되는 변형전달수단; 및
   상기 변형전달수단에 연결되어, 상기 변형전달수단을 고정하고 지지하는 고정수단;을 포함하되,
   상기 고정수단은,
   와이어로프로 제공되어 상기 와이어로프에 상기 변형전달수단이 연결되고,
   상기 변형전달수단은,
   탄성부재로 제공되어 상기 탄성부재의 일측은 상기 와이어로프에 연결되고, 타측은 상기 하중측정수단에 연결되되, 상기 탄성부재의 강성은 상기 와이어로프의 강성보다 작은 값을 갖도록 제공되며,
   상기 와이어로프는,
   양단부에 각각 상기 탄성부재의 일측이 연결되고,
   상기 탄성부재는,
   타측이 상기 하중측정수단의 하중 측정부에 연결되며,
   상기 하중측정수단은,
   상기 하중 측정부 이외의 영역 중 적어도 일부는 상기 측정 대상물에 접촉하게 배치되는 변형 측정 구조체.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 측정 대상물에 접촉하고, 수용공간을 구비하는 장치바디;
   상기 장치바디의 일측에 연결되고, 상기 대상물에 접촉하여 상기 장치바디를 상기 대상물에 고정시키는 홀더유닛;
   상기 홀더유닛에 연결되어 상기 장치바디의 수용공간에 배치되는 지지유닛; 및
   상기 지지유닛에 연결되는 제1항의 변형 측정 구조체;
   를 포함하여 구성되되,
   상기 하중측정수단은,
   하중 측정부 이외의 영역 중 적어도 일부는 상기 장치바디의 내벽에 접촉하게 제공되는 것을 특징으로 하는 변형 측정 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 지지유닛은,
   상기 장치바디의 수용공간 내에서 연장되는 지지연장부를 포함하고,
   상기 지지연장부에 설치되며, 체결홈을 구비하는 지지홀더;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 측정 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 지지홀더의 체결홈과 상기 고정수단은 상호 억지끼워맞춤되는 공차를 갖도록 제공되어, 상기 고정수단이 상기 지지홀더에 결합되는 것을 특징으로 하는 변형 측정 장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 측정 대상물은,
   내부에 중공부를 포함하는 파이프(pipe)이며,
   상기 장치바디는,
   상기 중공부에 배치되고,
   상기 홀더유닛은,
   중앙부와, 상기 중앙부에서 절곡 연장되는 홀더연장부를 구비하여, 상기 홀더연장부가 상기 파이프의 외주면에 접촉 또는 대면함으로써 상기 장치바디를 고정시키는 것을 특징으로 하는 변형 측정 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 홀더유닛은,
   상기 중앙부가 일부 개방되어 홀더개방부를 포함하되,
   상기 홀더개방부는,
   상기 파이프의 중공부에 대응하는 영역에 구비되는 것을 특징으로 하는 변형 측정 장치.
   
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