KR101906865B1 - 다축형 구조물 변위 측정장치 - Google Patents

다축형 구조물 변위 측정장치 Download PDF

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윤영조
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Abstract

본 발명은 교량의 거더(girder)와 교대 사이 등, 구조물의 부재간 불연속 지점에 설치되어, 해당 부재의 변위를 측정하는 장치에 관한 것으로, 불연속 지점 양측의 부재에 각각 설치되는 장착판(10) 및 부착판(20)과, 장착판(10)에 상호 직교 방향으로 설치되는 한쌍의 다이얼게이지(11)와, 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)을 구동하는 회동식 종판(31) 및 횡판(32)으로 구성되는 것이다.
본 발명을 통하여, 측정 대상 구조물의 종방향 및 횡방향 변위를 동시에 정확하게 측정할 수 있음은 물론, 측정장치의 유지관리를 위하여 다이얼게이지(11)의 작동을 자유롭게 중지 및 재개할 수 있으며, 이 과정에서 발생될 수 있는 다이얼게이지(11)의 손상도 근본적으로 방지할 수 있다.

Description

다축형 구조물 변위 측정장치{MULTI AXIS DISPLACEMENT GAUGE}
본 발명은 교량의 거더(girder)와 교대 사이 등, 구조물의 부재간 불연속 지점에 설치되어, 해당 부재의 변위를 측정하는 장치에 관한 것으로, 불연속 지점 양측의 부재에 각각 설치되는 장착판(10) 및 부착판(20)과, 장착판(10)에 상호 직교 방향으로 설치되는 한쌍의 다이얼게이지(11)와, 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)을 구동하는 회동식 종판(31) 및 횡판(32)으로 구성되는 것이다.
교량 등 각종 구조물의 부재간 불연속 지점의 변위는 해당 구조물의 역학적 거동 분석에 소요되는 핵심 요소로서, 안전진단을 비롯한 구조물의 유지관리 업무상 기초 정보로 활용된다.
특히 교량 상부 구조물의 신축량은 온도 변화는 물론 교통 하중 등 다양한 조건하에서 당해 교량의 구조적 안정성을 파악함에 있어 필수 자료로 요구되는 바, 이에 대한 계측 정도(精度) 및 편의 확보를 위한 다각적인 노력이 경주되어 왔으며, 관련 종래기술로서 특허 제1809604호를 들 수 있다.
도 1은 특허 제1809604호의 구조물 변위 측정장치를 교량에 적용한 상태를 예시한 것으로, 동 도면에서와 같이, 종래의 변위 측정장치는 교량의 불연속 지점 양측의 부재에 각각 장착판(10) 및 부착판(20)이 설치되고, 장착판(10)에는 각각 교량의 교축방향과 횡방향으로 배치된 다이얼게이지(11) 한쌍이 설치되며, 부착판(20)에는 교량의 교축과 평행한 종판(31)과, 교축과 직각을 이루는 횡판(32)이 설치되어, 종판(31)이 교량의 횡방향으로 이동됨에 따라 교량 횡방향으로 배치된 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)이 왕복되고, 횡판(32)이 교량의 교축방향으로 이동됨에 따라 교량의 교축방향으로 배치된 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)이 왕복되는 구조를 가진다.
이러한 특허 제1809604호를 통하여, 구조물의 변위를 다축 측정할 수 있고, 특히 교량의 교축 방향 변위 및 횡단 방향 변위를 동시에 측정할 수 있으며, 측정 정밀도와 함께 측정치 가독성(可讀性)을 획기적으로 향상시킬 수 있으나, 그 운용상 다음과 같은 문제점이 수반된다.
우선, 도 1에서와 같이, 종래의 구조물 변위 측정장치는 일단 구조물에 설치된 후에는 다이얼게이지(11), 종판(31) 및 횡판(32) 등의 장착 상태에 대한 변동이 극히 어려우며, 특히, 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)과 종판(31) 또는 횡판(32)의 접촉상태가 상시 유지되는 바, 다이얼게이지(11)를 비롯한 장착판(10) 구성의 유지관리상 많은 애로점이 있었다.
즉, 다이얼게이지(11)의 정상 작동 및 스핀들(12)의 원활한 왕복 활동 여부를 점검하기 위해서는 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)과 종판(31) 또는 횡판(32)간 접촉상태를 일시적으로 해제할 필요가 있는데, 도 1에서와 같은 종래기술에서는 종판(31) 및 횡판(32)이 부착판(20)에 견고하게 고정되어, 종판(31) 및 횡판(32)과 스핀들(12)이 상시 긴밀하게 접촉될 수 밖에 없는 바, 스핀들(12)을 비롯한 다이얼게이지(11)에 대한 점검중에도 구조물의 변형에 따른 종판(31) 및 횡판(32)의 요동이 지속되면서 스핀들(12)이 끊임없이 이동되므로 정상적인 점검이 불가능한 것이다.
이에, 다이얼게이지(11) 또는 종판(31) 및 횡판(32) 등의 장착물을 탈거하여 점검하거나, 전체 측정장치를 구조물에서 분리하여 점검하는 방안을 고려할 수 있으나, 이 경우 탈거 및 재설치에 막대한 시간과 비용이 소요될 뿐 아니라, 재부착시 당초 부착 위치를 이탈할 가능성이 높은 바, 측정의 연속성 훼손이 불가피한 심각한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여, 전체 측정장치의 탈거는 물론 부속 구성에 대한 일체의 분리 없이도, 다이얼게이지(11) 스핀들(12)과 종판(31) 및 횡판(32)간 접촉 상태를 자유롭게 해제 및 수립할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.
즉, 본 발명은 상기 목적을 달성할 수 있도록 창안된 것으로, 구조물의 불연속 지점 양측의 부재에 각각 장착판(10) 및 부착판(20)이 설치되고, 장착판(10)에는 각각 구조물의 종방향과 횡방향으로 배치된 다이얼게이지(11) 한쌍이 설치되며, 부착판(20)에는 구조물의 종방향과 평행한 종판(31)과, 종판(31)과 직각을 이루는 횡판(32)이 설치되어, 종판(31)이 구조물의 횡방향으로 이동됨에 따라 구조물 횡방향으로 배치된 다이얼게이지(11a)의 스핀들(12a)이 왕복되고, 횡판(32)이 구조물의 종방향으로 이동됨에 따라 구조물의 종방향으로 배치된 다이얼게이지(11b)의 스핀들(12b)이 왕복되는 구조물 변위 측정장치에 있어서, 종판(31)의 양측 단부(端部) 중 다이얼게이지(11a) 타측의 단부는 부착판(20)에 형성된 브래킷(41a)에 힌지축(42a)으로 연결되고, 횡판(32)의 일측 단부는 부착판(20)에 형성된 브래킷(41b)에 힌지축(42b)으로 연결되어, 종판(31)을 힌지축(42a)을 축으로 회동시킴에 따라 스핀들(12a)과 종판(31)의 접촉이 해제되고, 횡판(32)을 힌지축(42b)을 축으로 회동시킴에 따라 스핀들(12b)과 횡판(32)의 접촉이 해제됨을 특징으로 하는 다축형 구조물 변위 측정장치이다.
또한, 상기 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)과 장착판(10) 사이에는 정착대(50)가 설치되되, 정착대(50)의 스핀들(12)측 표면에는 스핀들(12)이 수용되는 활동홈(51)이 요입 형성되고, 양 측단부에 자석(61)이 부착된 자착판(60)의 중앙부에는 스핀들(12)과 일치하는 형상의 밀착홈(63)이 요입된 압착부(62)가 돌출 형성되어, 자착판(60)의 자석(61)이 정착대(50)에 자력으로 부착됨에 따라 밀착홈(63)이 스핀들(12) 외주면을 압착하여 스핀들(12)이 고정됨을 특징으로 하는 다축형 구조물 변위 측정장치이다.
본 발명을 통하여, 측정 대상 구조물의 종방향 및 횡방향 변위를 동시에 정확하게 측정할 수 있음은 물론, 측정장치의 유지관리를 위하여 다이얼게이지(11)의 작동을 자유롭게 중지 및 재개할 수 있으며, 이 과정에서 발생될 수 있는 다이얼게이지(11)의 손상도 근본적으로 방지할 수 있다.
이로써, 구조물 변위 측정장치의 안정적이며 효율적인 운용이 가능할 뿐 아니라, 구조물 변위 측정장치의 정밀도 및 작동 성능을 장기간 유지함은 물론 유지관리 업무의 편의성 또한 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 구조물 변위 측정장치 사용상태도
도 2는 본 발명의 외관도
도 3은 본 발명의 작동 방식 설명도
도 4는 정착대가 적용된 본 발명의 일 실시예 설명도
도 5는 도 4 실시예의 정착대 상세도
본 발명의 상세한 구성 및 작동 원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 2는 본 발명의 외관을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명은 다이얼게이지(11)가 부착된 장착판(10)과 종판(31) 및 횡판(32)이 설치된 부착판(20)으로 구성되며, 도시되지는 않았으나, 교량 등 구조물의 불연속 지점 양측 부재에 장착판(10)과 부착판(20)이 각각 부착되어, 해당 부재의 구조물 종방향 변위 및 구조물 횡방향 변위를 동반 측정한다.
본 발명이 교량에 적용되는 경우를 상정하면, 장착판(10)은 교상 측단부 저면에 부착되고, 부착판(20)은 교대 흉벽 전면에 부착되는 등의 방식이 가능한 것이다.
여기서 구조물의 종방향이란 그 사전적 의미에서와 같이, 구조물의 길이 방향을 의미하는 것으로, 교량의 경우 교축방향, 도로 또는 터널의 경우 중심선 방향을 의미하며, 횡방향이란 종방향과 직교하는 방향을 의미한다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 부착판(20)은 수평 판체와 수직 판체가 직각 접합되어 구성되는데, 부착판(20)이 교대 흉벽 등 수직면에 부착되는 경우 수직 판체가 구조물에 부착되고, 부착판(20)이 교상 저면 등 수평면에 부착되는 경우 수평 판체가 구조물에 부착되는 방식으로 적용될 수 있다.
즉, 본 발명은 도 2에서와 같이, 교량 등 구조물의 불연속 지점 양측의 부재에 각각 장착판(10) 및 부착판(20)이 설치되고, 장착판(10)에는 각각 구조물의 종방향과 횡방향으로 배치된 다이얼게이지(11) 한쌍이 설치되며, 부착판(20)에는 구조물의 종방향과 평행한 종판(31)과, 종판(31)과 직각을 이루는 횡판(32)이 설치되어, 종판(31)이 구조물의 횡방향으로 이동됨에 따라 구조물 횡방향으로 배치된 다이얼게이지(11a)의 스핀들(12a)이 왕복되고, 횡판(32)이 구조물의 종방향으로 이동됨에 따라 구조물의 종방향으로 배치된 다이얼게이지(11b)의 스핀들(12b)이 왕복되는 구조를 가지는 것이다.
이렇듯, 본 발명은 다이얼게이지(11)의 스핀들(12) 말단이 종판(31) 또는 횡판(32)에 접촉된 상태에서, 종판(31) 또는 횡판(32)이 스핀들(12)을 압입하는 방향으로 이동되면 다이얼게이지(11)가 이를 수용하여 변위를 측정하고, 반대로 스핀들(12)을 인발하는 방향으로 이동될 경우에는 비록 스핀들(12)과 종판(31) 또는 횡판(32)이 결속되어 있지는 않으나 다이얼게이지(11)에서 스핀들(12)에 상시 부여되는 돌출 방향 탄발력에 의하여 스핀들(12)이 돌출됨으로써 변위를 측정하게 된다.
따라서, 다이얼게이지(11)의 스핀들(12) 말단과 종판(31) 또는 횡판(32)은 상시 긴밀한 접촉상태가 유지되는데, 다이얼게이지(11)를 비롯한 장착판(10) 구성의 점검시에는 종판(31) 및 횡판(32)에 의한 스핀들(12) 구동을 중지할 필요가 있다.
즉, 정밀 계측 기기가 조합되어 구성되는 본 발명은 스핀들(12)의 원활한 왕복 활동 여부 및 그에 따른 다이얼게이지(11) 표시부의 정상 작동 여부 등을 수시로 검정할 필요가 있는데, 이러한 유지관리 작업중에는 종판(31) 및 횡판(32)과 스핀들(12)의 접촉을 일시적으로 해제할 필요가 있는 것이다.
만일, 종판(31) 및 횡판(32)이 스핀들(12)과 긴밀하게 접촉된 상태로 다이얼게이지(11)의 점검, 조정 또는 교체 작업을 진행한다면 교통하중 등에 의하여 상시 빈번하게 요동하는 종판(31) 및 횡판(32)으로 인하여 스핀들(12)을 비롯한 다이얼게이지(11) 구성이 파손될 수 있을 뿐 아니라, 작업자의 안전도 보장할 수 없는 문제가 있는 것이다.
이에, 본 발명에서는 도 2 및 도 3에서와 같이, 종판(31)의 다이얼게이지(11a) 타측의 단부는 부착판(20)에 형성된 브래킷(41a)에 힌지축(42a)으로 연결되고, 횡판(32)의 일측 단부는 부착판(20)에 형성된 브래킷(41b)에 힌지축(42b)으로 연결되도록 구성함으로써, 도 3에서와 같이, 종판(31)을 힌지축(42a)을 축으로 회동시킴에 따라 스핀들(12a)과 종판(31)의 접촉이 해제되고, 횡판(32)을 힌지축(42b)을 축으로 회동시킴에 따라 스핀들(12b)과 횡판(32)의 접촉이 해제될 수 있도록 하였다.
도 3과 같이 종판(31) 및 횡판(32)이 도면상 하측으로 회동된 상태에서는 부착판(20)의 요동이 스핀들(12)을 비롯한 다이얼게이지(11) 구성에 일체의 영향을 미치지 못하며, 따라서 작업자가 다이얼게이지(11)를 점검하거나 교체하는 작업을 용이하고 안전하게 수행할 수 있는 것이다.
이러한, 회동식 종판(31) 및 회동식 횡판(32)은 도 2 및 도 3에서와 같이, L자형으로 절곡된 브래킷(41) 한쌍이 부착판(20)에 우선 부착되고, 이들 브래킷(41) 중 일측 브래킷(41a)에 종판(31)의 일측 단부가 힌지축(42a)으로 연결되고, 타측 브래킷(41b)에는 횡판(32)의 일측 단부가 힌지축(42b)으로 연결되는 방식으로 구성된다.
따라서, 작업자가 종판(31) 또는 횡판(32)을 잡고 하측으로 내려 돌리는 간단한 조작만으로 스핀들(12)과 종판(31) 및 횡판(32)간 접촉이 신속하게 해제될 수 있으며, 반대로 종판(31) 또는 횡판(32)을 상측으로 돌림으로써 종판(31) 및 횡판(32)을 원상 복귀시키고 스핀들(12)과 종판(31) 및 횡판(32)이 상호 긴밀하게 접촉되도록 할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5는 이러한 본 발명 구조물 변위 측정장치의 유지관리 작업에 있어서, 스핀들(12)을 임시 고정하는 정착대(50) 및 자착판(60)이 적용된 실시예로서, 스핀들(12)을 고정함으로써 유지관리 작업의 편의를 도모함은 물론 다이얼게이지(11) 표시부에 대한 정확하고 안정적인 판독이 가능하도록 한 것이다.
즉, 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)을 후퇴상태로 일시 고정함으로써, 종판(31) 및 횡판(32)의 회동 조작 과정에서 발생될 수 있는 스핀들(12)과 종판(31) 및 횡판(32)간 불필요한 충돌을 방지하거나, 또는, 일단 스핀들(12)을 고정한 후, 곧바로 종판(31) 및 횡판(32)을 회동시키 스핀들(12)과의 접촉을 해제함으로써, 해당 시점에서의 다이얼게이지(11) 측정치를 여유롭고 정확하게 판독할 수 있도록 한 것이다.
도 4 및 도 5에서와 같이, 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)과 장착판(10) 사이에는 입방체 형태의 정착대(50)가 설치되되, 정착대(50)의 스핀들(12)측 표면에는 스핀들(12)이 수용되는 활동홈(51)이 요입 형성된다.
정착대(50)에 형성되는 활동홈(51)은 스핀들(12)의 원활한 왕복 활동이 필요한 평상시에는 스핀들(12)의 활동을 억제하지 않고 오히려 안정적이고 원활한 활동을 유도 및 보장하는 역할을 수행하는 것으로, 정착대(50) 중앙부에 형성되는 활동홈(51)은 스핀들(12)과 동일한 형상 또는 스핀들(12)의 직경을 소폭 상회하는 내경을 가지는 원형 홈으로 구성되며, 특히, 도 5의 발췌 확대부에서와 같이, 활동홈(51)의 시점 및 종점 즉, 정착대(50)의 양 측면과 활동홈(51)이 만나는 지점에는 완만하게 만곡 처리된 만곡면(52)이 형성되어, 활동홈(51)과 스핀들(12)간의 불필요한 마찰을 최소화하게 된다.
도 4 및 도 5에서와 같이, 정착대(50)의 표면에는 자착판(60)이 부착되면서 스핀들(12)을 고정하게 되는데, 도 5의 발췌 확대부에서와 같이, 양 측단부에 자석(61)이 부착된 자착판(60)의 중앙부에는 압착부(62)가 돌출 형성되고, 이 압착부(62)에는 스핀들(12)과 일치하는 형상의 밀착홈(63)이 요입 형성된다.
여기서, 자착판(60) 중앙부 즉, 자착판(60) 양측에 부착된 자석(61) 사이의 중간부에 돌출 형성되는 압착부(62)는 연질 합성수지 또는 고무 등의 유연한 소재로 구성되며, 따라서 자착판(60)의 자석(61)이 정착대(50)에 부착되면서 압착부(62)의 밀착홈(63)이 스핀들(12) 외주면을 압박하여도 스핀들(12)의 손상이 억제될 수 있다.
즉, 스핀들(12)의 일시 고정 구성은 기본적으로 자력에 의한 정착대(50)와 자착판(60)간 부착이 전제되는 것이나, 스핀들(12)과 자석(61)의 직접 부착시 정밀 계측기 부품인 스핀들(12)이 손상될 수 있으므로, 본 실시예에 있어서 자력은 연질체인 자착판(60)의 압착부(62)와 스핀들(12)간의 압착력을 제공하는 것에 한정되는 것이다.
또한, 도 5의 발췌 확대부에서와 같이, 자착판(60)이 부착되는 정착대(50)의 표면에는 자석(61)과 동일한 형상의 안착부(53)가 요입 형성되어, 자석(61)의 정위치 부착을 유도하게 되며, 이로써, 압착부(62)의 밀착홈(63)이 스핀들(12) 외주면에 정확하게 밀착될 수 있다.
한편, 도 5의 좌단부에 도시된 바와 같이, 자착판(60)은 철제 장착판(10)에도 부착될 수 있으며, 이로써 스핀들(12)을 고정하지 않는 평상시에는 자착판(60)을 정착대(50)가 아닌 다른 곳에 부착하는 방식으로 보관할 수 있다.
10 : 장착판
11 : 다이얼게이지
12 : 스핀들
20 : 부착판
31 : 종판
32 : 횡판
41 : 브래킷
42 : 힌지축
50 : 정착대
51 : 활동홈
52 : 만곡면
53 : 안착부
60 : 자착판
61 : 자석
62 : 압착부
63 : 밀착홈

Claims (2)

  1. 구조물의 불연속 지점 양측의 부재에 각각 장착판(10) 및 부착판(20)이 설치되고, 장착판(10)에는 각각 구조물의 종방향과 횡방향으로 배치된 다이얼게이지(11) 한쌍이 설치되며, 부착판(20)에는 구조물의 종방향과 평행한 종판(31)과, 종판(31)과 직각을 이루는 횡판(32)이 설치되어, 종판(31)이 구조물의 횡방향으로 이동됨에 따라 구조물 횡방향으로 배치된 다이얼게이지(11a)의 스핀들(12a)이 왕복되고, 횡판(32)이 구조물의 종방향으로 이동됨에 따라 구조물의 종방향으로 배치된 다이얼게이지(11b)의 스핀들(12b)이 왕복되는 구조물 변위 측정장치로서, 종판(31)의 양측 단부(端部) 중 다이얼게이지(11a) 타측의 단부는 부착판(20)에 형성된 브래킷(41a)에 힌지축(42a)으로 연결되고, 횡판(32)의 일측 단부는 부착판(20)에 형성된 브래킷(41b)에 힌지축(42b)으로 연결되어, 종판(31)을 힌지축(42a)을 축으로 회동시킴에 따라 스핀들(12a)과 종판(31)의 접촉이 해제되고, 횡판(32)을 힌지축(42b)을 축으로 회동시킴에 따라 스핀들(12b)과 횡판(32)의 접촉이 해제됨을 특징으로 하는 다축형 구조물 변위 측정장치에 있어서,
    상기 다이얼게이지(11)의 스핀들(12)과 장착판(10) 사이에는 정착대(50)가 설치되되;
    정착대(50)의 스핀들(12)측 표면에는 스핀들(12)이 수용되는 활동홈(51)이 요입 형성되고;
    양 측단부에 자석(61)이 부착된 자착판(60)의 중앙부에는 스핀들(12)과 일치하는 형상의 밀착홈(63)이 요입된 압착부(62)가 돌출 형성되어;
    자착판(60)의 자석(61)이 정착대(50)에 자력으로 부착됨에 따라 밀착홈(63)이 스핀들(12) 외주면을 압착하여 스핀들(12)이 고정됨을 특징으로 하는 다축형 구조물 변위 측정장치.
  2. 삭제
KR1020180041687A 2018-04-10 2018-04-10 다축형 구조물 변위 측정장치 KR101906865B1 (ko)

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