KR102326455B1 - 베벨 기어를 이용한 2방향 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 방법 - Google Patents

베벨 기어를 이용한 2방향 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 방법 Download PDF

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Abstract

변위 측정 센서가 제공된다. 상기 변위 측정 센서는, 변위측정 대상체에 결합되는 베이스 지지체, 상기 변위측정 대상체가 연장되는 제1 방향의 직각 방향인 제2 방향을 축으로 회전되도록 상기 베이스 지지체와 결합되어, 상기 베이스 지지체에 대해 상기 제1 방향으로부터 상기 제1 및 제2 방향의 직각 방향인 제3 방향으로 움직이는 커넥터, 상기 제3 방향을 축으로 회전되는 제1 회전 기어, 및 상기 제1 회전 기어와 치합되어 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 제2 회전 기어를 포함하고, 상기 제1 회전 기어에 의하여 상기 커넥터에 대해 상기 제3 방향을 축으로 회전되도록 상기 커넥터와 연결되는 베벨 기어 박스, 및 상기 베벨 기어 박스의 상기 제2 회전 기어와 연결되어, 상기 변위측정 대상체의 외형 변화에 따라 상기 커넥터에 의해 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되거나, 상기 제2 회전 기어에 의해 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 센싱 로드를 포함하고, 상기 센싱 로드는, 상기 변위측정 대상체가 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 변화되는 제1 변화량, 및 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 변화되는 제2 변화량을 측정하되, 상기 제1 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 변화량을 측정하여 나타내고, 상기 제2 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되는 변화량을 측정하여 나타내는 것을 포함할 수 있다.

Description

베벨 기어를 이용한 2방향 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 방법 {Two-way displacement measurement sensor using bevel gear and displacement measurement method using the same}
본 발명은 베벨 기어를 이용한 2방향 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 변위측정 대상체의 상하 변위량 및 좌우 변위량을 모두 측정할 수 있는, 베벨 기어를 이용한 2방향 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 방법에 관련된 것이다.
운송, 수송을 위한 철도 의존도가 높아지면서 철도 인프라 구축에 대한 관심과 노력이 세계적으로 증가하고 있다. 그런데, 열차가 고속화 되고 운행 빈도가 늘어남에 따라 철도 사고 발생 위험과 사고 시 피해 규모 또한 급증하고 있다.
특히 철도 레일의 노후화와 반복적 스트레스, 일교차, 계절변화 등에 의한 뒤틀림, 휨, 변형 및 손상이 심해질 경우 열차 탈선과 같은 대형 사고를 불러일으킬 수 있다. 이에 따라, 철도 레일의 변형을 측정하기 위한 센서와 관련된 다양한 기술들이 연구 및 개발되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 상하 방향의 변위량 및 좌우 방향의 변위량을 모두 측정할 수 있는 베벨 기어를 이용한 2방향 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 철도 레일의 변형 측정이 용이한 베벨 기어를 이용한 2방향 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 변위 측정 센서를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 변위 측정 센서는 변위측정 대상체에 결합되는 베이스 지지체, 상기 변위측정 대상체가 연장되는 제1 방향의 직각 방향인 제2 방향을 축으로 회전되도록 상기 베이스 지지체와 결합되어, 상기 베이스 지지체에 대해 상기 제1 방향으로부터 상기 제1 및 제2 방향의 직각 방향인 제3 방향으로 움직이는 커넥터, 상기 제3 방향을 축으로 회전되는 제1 회전 기어, 및 상기 제1 회전 기어와 치합되어 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 제2 회전 기어를 포함하고, 상기 제1 회전 기어에 의하여 상기 커넥터에 대해 상기 제3 방향을 축으로 회전되도록 상기 커넥터와 연결되는 베벨 기어 박스, 및 상기 베벨 기어 박스의 상기 제2 회전 기어와 연결되어, 상기 변위측정 대상체의 외형 변화에 따라 상기 커넥터에 의해 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되거나, 상기 제2 회전 기어에 의해 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 센싱 로드를 포함하고, 상기 센싱 로드는, 상기 변위측정 대상체가 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 변화되는 제1 변화량, 및 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 변화되는 제2 변화량을 측정하되, 상기 제1 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 변화량을 측정하여 나타내고, 상기 제2 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되는 변화량을 측정하여 나타내는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 커넥터는, 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 연결부재 및 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 연결부재가 'ㄴ' 형상을 이루고, 상기 제2 연결부재를 통해 상기 베이스 지지체에 고정되는 제1 커넥터, 및 상기 제1 방향으로 연장되는 제3 연결부재 및 상기 제3 방향으로 연장되는 제4 연결부재가 'ㄴ' 형상을 이루고, 상기 제4 연결부재를 통해 상기 제1 커넥터와 연결되며, 상기 제3 연결부재를 통해 상기 베벨 기어 박스와 연결되는 제2 커넥터를 포함하되, 상기 제2 커넥터가 상기 제1 커넥터에 대해 상기 제2 방향을 축으로 회전되도록, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 연결부재가 상기 제2 커넥터의 상기 제4 연결부재와 결합되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 변위 측정 센서는 상기 센싱 로드, 및 상기 베벨 기어 박스를 덮는 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서는 변위측정 대상체에 결합되는 베이스 지지체, 상기 변위측정 대상체가 연장되는 제1 방향의 직각 방향인 제2 방향을 축으로 회전되도록 상기 베이스 지지체와 결합되어, 상기 베이스 지지체에 대해 상기 제1 방향으로부터 상기 제1 및 제2 방향의 직각 방향인 제3 방향으로 움직이는 커넥터, 상기 제3 방향을 축으로 회전되는 제1 회전 기어, 및 상기 제1 회전 기어와 치합되어 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 제2 회전 기어를 포함하고, 상기 제1 회전 기어에 의하여 상기 커넥터에 대해 상기 제3 방향을 축으로 회전되도록 상기 커넥터와 연결되는 베벨 기어 박스, 및 상기 베벨 기어 박스의 상기 제2 회전 기어와 연결되어, 상기 변위측정 대상체의 변화에 따라 상기 커넥터에 의해 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되거나, 상기 제2 회전 기어에 의해 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 센싱 로드를 포함하고, 상기 센싱 로드는, 상기 변위측정 대상체가 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 변화되는 제1 변화량, 및 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 변화되는 제2 변화량을 측정하되, 상기 제1 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 변화량을 측정하여 나타내고, 상기 제2 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되는 변화량을 측정하여 나타내는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일)의 상하 방향 변화량(고저 틀림)뿐만 아니라 좌우 방향 변화량(방향 틀림)까지 측정할 수 있는 변위 측정 센서가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서의 단면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 베이스 지지체를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 제1 커넥터를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 제2 커넥터를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 제2 커넥터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 베벨 기어 박스를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 베벨 기어 박스에 센싱 로드가 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 하우징이 결합된 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 센싱 로드의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 철도 레일에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 13 및 14는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 철도 레일에 안정적으로 설치되기 위한 가이드 로드 및 연결 로드를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다.
여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서의 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서의 단면 개략도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서(10)는, 베이스 지지체(100), 제1 커넥터(210), 제2 커넥터(220), 베벨 기어 박스(300), 하우징(410), 및 센싱 로드(420)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 베이스 지지체를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 제1 커넥터를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 제2 커넥터를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 제2 커넥터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 베이스 지지체(100)는 제1 측벽(110), 제2 측벽(120), 및 제3 측벽(130)으로 이루어질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 측벽(110) 및 상기 제2 측벽(120)은 서로 마주보며 이격되어 배치되고, 상기 제3 측벽(130)은, 상기 제1 측벽(110)과 상기 제2 측벽(120) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 베이스 지지체(100)는, 상기 제1 내지 제3 측벽(110, 120, 130)으로 둘러싸여 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 측벽(110) 및 제2 측벽(120)에는 각각, 결합홈(110h, 120h)이 형성될 수 있다. 상기 제1 측벽(110)에 형성된 결합홈(110h) 및 상기 제2 측벽(120)에 형성된 결합홈(120h)은 서로 마주볼 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 측벽(110)에 형성된 결합홈(110h) 및 상기 제2 측벽(120)에 형성된 결합홈(120h)은, 제1 방향(X축 방향)으로 연통될 수 있다.
상기 제1 측벽(110) 및 상기 제2 측벽(120)에 형성된 상기 결합홈(110h, 120h)을 통해, 상기 베이스 지지체(100)는 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일)에 고정될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 측벽(110) 및 상기 제2 측벽(120)에 형성된 상기 결합홈(110h, 120h)에, 철도 레일의 하부 플렌지가 끼워지는 방식으로, 상기 베이스 지지체(100)가 철도 레일에 고정될 수 있다. 이를 위해, 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 측벽(110) 및 상기 제2 측벽(120)에 형성된 상기 결합홈(110h, 120h)은 철도 레일의 하부 플렌지 형상을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 커넥터(210)는 제1 방향(X축 방향)으로 연장되는 제1 연결부재(미표시) 및 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되는 제2 연결부재(미표시)가 'ㄴ' 형상을 이룰 수 있다. 상기 제1 커넥터(210)는 상기 제2 연결부재를 통해, 상기 베이스 지지체(100)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 커넥터(210)는 상기 제2 연결부재를 통해, 상기 베이스 지지체(100)의 상기 제1 측벽(110) 또는 제2 측벽(120) 중 어느 하나의 측벽에 결합될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제2 커넥터(220)는 상기 제1 방향(X축 방향)으로 연장되는 제3 연결부재(미표시) 및 상기 제1 및 제2 방향에 직각 방향인 제3 방향(Z축 방향)으로 연장되는 제4 연결부재(미표시)가 'ㄴ' 형상을 이룰 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제4 연결부재에는 체결구(220h)가 형성될 수 있다. 상기 체결구(220h)는 상기 제4 연결부재를 상기 제1 방향(X축 방향)으로 관통할 수 있다. 상기 제4 연결부재의 상기 체결구(220h)를 통해 상기 제2 커넥터(220)와 상기 제1 커넥터(210)가 결합될 수 있다. 구체적으로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 커넥터(220)가 상기 제1 커넥터(210)에 대해 상기 제2 방항(Y축 방향)을 축으로 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 회전되도록, 상기 제2 커넥터(220)의 상기 제4 연결부재와 상기 제1 커넥터(210)의 상기 제1 연결부재가 결합될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 커넥터(220)는 상기 베이스 지지체(100)에 대해 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 움직일 수 있다. 즉, 상기 제2 커넥터(220)는 상기 베이스 지지체(100)에 대해 상하 방향으로 움직일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 베벨 기어 박스를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 베벨 기어 박스에 센싱 로드가 연결된 상태를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 하우징이 결합된 상태를 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 포함하는 센싱 로드의 움직임을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 철도 레일에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 베벨 기어 박스(300)는, 제1 회전 기어(310), 제2 회전 기어(320), 및 바디(330)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 회전 기어(310)는 상기 제3 방향(Z축 방향)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 회전 기어(320)는 상기 제1 방향(X축 방향)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 또한, 상기 제1 회전 기어(310) 및 상기 제2 회전 기어(320)는 서로 치합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 회전 기어(310)가 구동되는 경우, 상기 제2 회전 기어(320) 또한 구동될 수 있다. 즉, 상기 제1 회전 기어(310)가 상기 제3 방향(Z축 방향)을 축으로 회전되는 경우, 상기 제2 회전 기어(320) 또한 상기 제1 방향(X축 방향)을 축으로 회전될 수 있다. 상기 바디(330)는 상기 제1 회전 기어(310) 및 상기 제2 회전 기어(320)를 지지하도록 마련될 수 있다.
상기 베벨 기어 박스(300)는, 상기 제2 커넥터(220)와 결합될 수 있다. 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 베벨 기어 박스(300)는 상기 제1 회전 기어(310)를 통해, 상기 제2 커넥터(220)의 상기 제3 연결부재와 결합될 수 있다. 또한, 상기 베벨 기어 박스(300)는, 상기 제2 커넥터(220)의 상기 제3 연결부재에 대해 상기 제3 방향(Z축 방향)을 축으로 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 회전 될 수 있다.
상기 센싱 로드(420)는, 상기 제1 방향(예를 들어, X축 방향)으로 연장되는 원통 형상으로서, 상기 베벨 기어 박스(300)의 상기 제2 회전 기어(320)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 센싱 로드(420)는 상기 제2 회전 기어(320)에 의해, 상기 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 축으로 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 또한, 상기 센싱 로드(420)는 상기 제2 커넥터(220)에 의해, 상기 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)을 축으로 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 하우징(410)은 상기 베벨 기어 박스(300) 및 상기 센싱 로드(420)를 덮도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 하우징(410)에 의해 상기 베벨 기어 박스(300) 및 상기 센싱 로드(420)는 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상술된 바와 같이, 상기 변위 측정 센서(10)는 상기 베이스 지지체(100)를 통해 상기 변위 측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 변위 측정 센서(10)의 상기 센싱 로드(420)는 상기 변위 측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)의 외형 변화에 따라, 상기 제1 방향(X축 방향)을 축으로 회전되거나, 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 이동될 수 있다.
이로 인해, 상기 변위 측정 센서(10)는 상기 센싱 로드(420)를 통해, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)의 제1 변화량, 및 제2 변화량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 변화량은 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)가 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제2 방향(Y축 방향)으로 변화되는 변화량으로 정의될 수 있다. 즉, 상기 제1 변화량은, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)의 좌우 방향 변화량일 수 있다.
이와 달리, 상기 제2 변화량은 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)가 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 변화되는 변화량으로 정의될 수 있다. 즉, 상기 제2 변화량은, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)의 상하 방향 변화량일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 변화량(예를 들어, 철도 레일의 좌우 변화량)은, 상기 센싱 로드(420)가 상기 제1 방향(X축 방향)을 축으로 회전되는 변화량을 측정하여 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)가 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제2 방향(Y축 방향)으로 변화되는 경우(예를 들어, 좌우 방향으로 변화되는 경우), 상기 베벨 기어 박스(300)의 상기 제1 회전축(310)에 의해 상기 센싱 로드(420)는 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제2 방향(Y축 방향)으로 이동될 수 있다. 또한, 상기 베벨 기어 박스(300)는 상기 제1 회전축(310)이 동작함에 따라 상기 제2 회전축(320)도 동작됨으로, 상기 제2 회전축(320)에 의해 상기 센싱 로드(420)가 상기 제1 방향(X축 방향)을 축으로 회전될 수 있다.
즉, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)가 좌우 방향으로 변화되는 경우, 상기 센싱 로드(420)는 상기 제1 방향(X축 방향)을 축으로 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 변위 측정 센서(10)는 상기 센싱 로드(420)가 상기 제1 방향(X축 방향)으로 회전되는 변화량을 측정함으로써, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)의 상기 제1 변화량(예를 들어, 좌우 방향 변화량)을 측정할 수 있다.
이와 달리, 상기 제2 변화량(예를 들어, 철도 레일의 상하 변화량)은, 상기 센싱 로드(420)가 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 이동되는 변화량을 측정하여 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)가 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 변화되는 경우(예를 들어, 상하 방향으로 변화되는 경우), 상기 제2 커넥터(220)에 의해 상기 센싱 로드(420) 또한 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 이동될 수 있다.
즉, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도레일, R)이 상하 방향으로 변화되는 경우, 상기 센싱 로드(420)는 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 기울기가 변화될 수 있다. 이에 따라, 상기 변위 측정 센서(10)는 상기 센싱 로드(420)가 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 이동되는 변화량(즉, 기울기 변화량)을 측정함으로써, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)의 상기 제2 변화량(예를 들어, 상하 방향 변화량)을 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센싱 로드(420)에는 데이터 케이블(미도시)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 센싱 로드(420)로부터 측정된 상기 제1 변화량 및 상기 제2 변화량은 상기 데이터 케이블(미도시)을 통해 전송될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센싱 로드(420) 내부에는 2방향 센서(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 2방향 센서는 상기 센싱 로드(420)에 결합되어 상기 센싱 로드(420)와 함께 움직일 수 있다. 이 경우, 상기 센싱 로드(420) 내부에 배치된 상기 2방향 센서(미도시)를 통해 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일, R)의 상기 제1 변화량 및 상기 제2 변화량을 측정할 수 있다. 상기 2방향 센서의 변화량 측정 메커니즘은, 상기 센싱 로드(420)의 변화량 측정 메커니즘과 같을 수 있다.
도 13 및 14는 본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서가 철도 레일에 안정적으로 설치되기 위한 가이드 로드 및 연결 로드를 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 변위 측정 센서(10)는 제1 가이드 로드(20), 제2 가이드 로드(30), 및 연결 로드(40)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 가이드 로드(20), 상기 제2 가이드 로드(30), 및 연결 로드(40)는 상기 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 가이드 로드(20)는 상기 변위 측정 센서(10)의 상기 하우징(410)에 삽입될 수 있다. 다만, 상기 제1 가이드 로드(20)와 상기 센싱 로드(420) 사이에는 빈 공간(ES)이 잔존되도록, 상기 제1 가이드 로드(20)가 상기 하우징(410)에 삽입될 수 있다. 이로 인해, 상기 센싱 로드(420)는 상기 제1 방향(X축 방향)을 축으로 회전되거나, 상기 제1 방향(X축 방향)으로부터 상기 제3 방향(Z축 방향)으로 이동될 수 있다. 상기 제2 가이드 로드(30)는 상기 연결 로드(40)를 통해 상기 제1 가이드 로드(20)와 연결될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제1 가이드 로드(20), 상기 제2 가이드 로드(30), 및 상기 연결 로드(40)가 연통되도록, 상기 제1 가이드 로드(20), 상기 제2 가이드 로드(30), 및 상기 연결 로드(40) 내부에 상기 데이터 케이블(DC)이 삽입될 수 있다. 또한, 상기 데이터 케이블(DC)의 일단은 상기 변위 측정 센서(10)의 상기 하우징(410) 내에 삽입되어, 상기 센싱 로드(420)와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 변위 측정 센서(10)는, 상기 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일)에 결합되는 상기 베이스 지지체(100), 상기 변위측정 대상체가 연장되는 제1 방향의 직각 방향인 제2 방향을 축으로 회전되도록 상기 베이스 지지체(100)와 결합되어, 상기 베이스 지지체에 대해 상기 제1 방향으로부터 상기 제1 및 제2 방향의 직각 방향인 제3 방향으로 움직이는 상기 커넥터(210, 220), 상기 제3 방향을 축으로 회전되는 상기 제1 회전 기어(310), 및 상기 제1 회전 기어(310)와 치합되어 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 상기 제2 회전 기어(320)를 포함하고, 상기 제1 회전 기어(310)에 의하여 상기 커넥터에 대해 상기 제3 방향을 축으로 회전되도록 상기 커넥터와 연결되는 상기 베벨 기어 박스(300), 및 상기 베벨 기어 박스(300)의 상기 제2 회전 기어(320)와 연결되어, 상기 변위측정 대상체의 변화에 따라 상기 커넥터에 의해 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되거나, 상기 제2 회전 기어에 의해 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 상기 센싱 로드(420)를 포함하고, 상기 센싱 로드(420)는, 상기 변위측정 대상체가 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 변화되는 제1 변화량, 및 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 변화되는 제2 변화량을 측정하되, 상기 제1 변화량은 상기 센싱 로드(420)가 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 변화량을 측정하여 나타내고, 상기 제2 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되는 변화량을 측정하여 나타내는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 변위측정 대상체(예를 들어, 철도 레일)의 상하 방향 변화량(고저 틀림)뿐만 아니라 좌우 방향 변화량(방향 틀림)까지 측정할 수 있는 변위 측정 센서가 제공될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 베이스 지지체
210, 220: 제1 및 제2 커넥터
300: 베벨 기어 박스
410: 하우징
420: 센싱 로드

Claims (3)

  1. 변위측정 대상체에 결합되는 베이스 지지체;
    상기 변위측정 대상체가 연장되는 제1 방향의 직각 방향인 제2 방향을 축으로 회전되도록 상기 베이스 지지체와 결합되어, 상기 베이스 지지체에 대해 상기 제1 방향으로부터 상기 제1 및 제2 방향의 직각 방향인 제3 방향으로 움직이는 커넥터;
    상기 제3 방향을 축으로 회전되는 제1 회전 기어, 및 상기 제1 회전 기어와 치합되어 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 제2 회전 기어를 포함하고, 상기 제1 회전 기어에 의하여 상기 커넥터에 대해 상기 제3 방향을 축으로 회전되도록 상기 커넥터와 연결되는 베벨 기어 박스; 및
    상기 베벨 기어 박스의 상기 제2 회전 기어와 연결되어, 상기 변위측정 대상체의 외형 변화에 따라 상기 커넥터에 의해 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되거나, 상기 제2 회전 기어에 의해 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 센싱 로드를 포함하고,
    상기 센싱 로드는, 상기 변위측정 대상체가 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 변화되는 제1 변화량, 및 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 변화되는 제2 변화량을 측정하되,
    상기 제1 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향을 축으로 회전되는 변화량을 측정하여 나타내고, 상기 제2 변화량은 상기 센싱 로드가 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 방향으로 이동되는 변화량을 측정하여 나타내는 것을 포함하는 변위 측정 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 커넥터는,
    상기 제1 방향으로 연장되는 제1 연결부재 및 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 연결부재가 'ㄴ' 형상을 이루고, 상기 제2 연결부재를 통해 상기 베이스 지지체에 고정되는 제1 커넥터; 및
    상기 제1 방향으로 연장되는 제3 연결부재 및 상기 제3 방향으로 연장되는 제4 연결부재가 'ㄴ' 형상을 이루고, 상기 제4 연결부재를 통해 상기 제1 커넥터와 연결되며, 상기 제3 연결부재를 통해 상기 베벨 기어 박스와 연결되는 제2 커넥터를 포함하되,
    상기 제2 커넥터가 상기 제1 커넥터에 대해 상기 제2 방향을 축으로 회전되도록, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 연결부재가 상기 제2 커넥터의 상기 제4 연결부재와 결합되는 것을 포함하는 변위 측정 센서.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 로드, 및 상기 베벨 기어 박스를 덮는 하우징을 더 포함하는 변위 측정 센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100318774B1 (ko) * 1999-11-02 2001-12-28 이계안 반지름 게이지
JP2005156163A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 回転角度検出装置
KR101504123B1 (ko) * 2014-08-08 2015-03-19 주식회사 케이지엠기술 궤도 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 궤도 변위 측정시스템

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