KR102556935B1 - 측정치 확장형 균열게이지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 검측하는 균열 게이지에 관한 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩되는 균열 게이지에 있어서, 외측경사장공(45) 및 유도장공(62)이 형성되는 외측활동판(40)이 외판(20)에 밀착되고, 외측경사장공(45)과 역방향의 경사를 이루는 내측경사장공(35)이 외판(20)에 형성되며, 내판(10) 선단에 형성되는 연장내판(16)과 연결된 구동축(50)이 내측경사장공(35) 및 외측경사장공(45)에 결합되어, 균열 폭의 변동이 외측활동판(40)과 외판(20)의 상대 이동으로 증폭 표출될 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 균열 게이지의 검측 정밀도 및 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 균열 게이지가 부착된 구조물 균열 부위의 변동을 신속하고 간편하며 정밀하게 파악할 수 있어, 균열 점검을 비롯한 콘크리트 구조물 안전진단 업무의 신뢰도, 효율성 및 편의성을 제고할 수 있다.

Description

측정치 확장형 균열게이지{SCALE MAGNIFYING CRACK GAUGE}

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 검측하는 균열 게이지에 관한 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩되는 균열 게이지에 있어서, 외측경사장공(45) 및 유도장공(62)이 형성되는 외측활동판(40)이 외판(20)에 밀착되고, 외측경사장공(45)과 역방향의 경사를 이루는 내측경사장공(35)이 외판(20)에 형성되며, 내판(10) 선단에 형성되는 연장내판(16)과 연결된 구동축(50)이 내측경사장공(35) 및 외측경사장공(45)에 결합되어, 균열 폭의 변동이 외측활동판(40)과 외판(20)의 상대 이동으로 증폭 표출될 수 있도록 한 것이다.

균열은 콘크리트 구조물 건전성 판단에 있어서의 핵심 지표로서, 균열의 규모, 위치 및 진행 상태를 검측함으로써, 해당 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능을 파악할 수 있다.

특히, 균열 상태의 경시적(經時的) 변화는 구조물의 장단기 안전성을 진단함에 있어서 필수적으로 요구되는 정보인 바, 대부분의 콘크리트 구조물에 있어서 균열 발생 지점에 대한 주기적인 검측이 수행되고 있다.

콘크리트 구조물 균열에 대한 주기적인 검측은 균열 발생 부위에 균열 게이지를 부착하고 이를 관찰하는 방식으로 수행되며, 이러한 균열 게이지는 상호 중첩되는 한쌍의 판체로 구성되는 기구로서 관련 종래기술로는 특허 제2083255호 등을 들 수 있다.

특허 제2083255호를 비롯한 종래의 균열 게이지는 도 1에서와 같이, 한쌍의 판체로 구성되는 것으로, 표척(92)이 표시된 내판(10)과 십자선(93)이 표시된 투명 소재의 외판(20)이 상호 밀착 중첩되며, 이들 내판(10)과 외판(20) 각각의 후단에는 정착부(91)가 형성되어 이들 정착부(91)가 검측 대상 콘크리트 구조물 표면에 접착제 등을 통하여 부착된다.

즉, 도 1에서와 같이, 콘크리트 구조물의 균열 발생 지점 양측 표면에 균열 게이지를 부착하는 것으로, 선상(線狀) 균열에 직교하는 일측 방향으로 소폭 이격된 지점의 구조물 표면에 내판(10)의 정착부(91)를 부착하고, 선상 균열에 직교하는 타측 방향으로 소폭 이격된 지점의 구조물 표면에는 외판(20)의 정착부(91)를 부착하되, 내판(10) 전단부(前端部)의 표척(92) 표시 부위와 외판(20) 전단부의 십자선(93) 표시 부위가 상호 중첩되도록 하는 것이다.

따라서, 내판(10)의 표척(92) 표시 부위 표면에 충첩된 외판(20)의 십자선(93) 위치를 주기적으로 확인함으로써 균열 폭의 경시변화를 파악할 수 있으며, 이로써 균열의 증대 속도 및 허용치 도달 여부 등을 확인할 수 있다.

이렇듯 도 1에서와 같은 종래의 균열 게이지는 한쌍의 판체로 구성되는 비교적 간소한 구성으로도 콘크리트 구조물에 발생된 균열의 진행 상태를 파악할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 균열 폭의 증감 상황을 확인하는 작업을 전적으로 점검원의 육안(肉眼)에 의존하는 한계를 가진다.

즉, 종래의 균열 게이지는 내판(10)과 외판(20) 중첩부에서, 내판(10)에 표시된 표척(92) 표면에서의 투명 외판(20) 이면(裏面)에 표시된 십자선(93)의 위치를 육안으로 판독하는 방식으로 균열의 변동을 검측하게 되는데, 일반적인 콘크리트 구조물의 균열은 그 변동폭이 극히 미미할 수 밖에 없으므로, 점검원이 균열의 미미한 변동을 정확하게 파악함에 있어서 상당한 애로점이 불가피할 뿐 아니라, 착오 가능성 역시 상존할 수 밖에 없었다.

이에, 전술한 특허 제2083255호에서와 같이, 확대경 등 보조 수단을 장착한 균열 게이지가 개발되었으나, 균열 게이지 내판(10)과 외판(20)간 상호 밀착 구조로 인하여 확대 배율이 극히 미미할 수 밖에 없을 뿐 아니라, 검측치를 실질적으로 증폭하여 표출하는 것이 아니라 표척(92)과 십자선(93) 부위에 대한 소폭의 확대 판독 기능만을 제공하는 것인 바, 판독 편의성 및 정확성 개선 효과는 미미할 수 밖에 없었다.

특히, 전통적인 단순 판체 중첩형 균열 게이지는 물론 상술한 확대경 부설 균열 게이지 공히, 점검원의 근접 관찰이 전제된 상황에서만 정상적인 운용이 가능한 것이라 할 수 있으며, 이는 다음과 같은 다양한 문제점을 야기한다.

우선, 종래의 균열 게이지에서는 표척(92)상의 십자선(93) 위치를 점검원이 육안으로 확인하여야 하는 바, 균열 변동폭 측청 수치를 독취(讀取)함에 있어서 그 정확성에 한계가 있을 수 밖에 없으며, 변동량이 미미할 경우 판독 자체가 불가능한 문제점이 있었다.

즉, 종래의 균열 게이지는 점검원이 균열 게이지에 근접한 상태에서 육안 또는 확대경 등을 통하여 표척(92)상 십자선(93)의 위치를 판독하는 것인 바, 극히 미세하게 진행되는 균열의 변동을 신속하고 정확하게 확인하기 어려울 뿐 아니라, 사용 과정 전반에 상당한 시간이 소요되고 고도의 숙련도가 요구될 수 밖에 없는 것이다.

특히, 대규모 구조물의 경우 다수의 균열 발생 지점 각각에 별도의 균열 게이지가 설치될 필요가 있을 뿐 아니라, 단일 균열이라 하여도 균열 진행 양태의 정확한 파악을 위하여 균열 선상의 다수의 지점에 별도의 균열 게이지가 설치되는 바, 각각의 균열 게이지를 일일이 확인하는 과정에서 장시간이 소요될 수 밖에 없고, 이는 작업 효율의 저하 및 점검 비용의 증대로 직결된다.

또한, 종래의 균열 게이지는 전술한 바와 같이 점검원의 근접 관찰이 필수적으로 요구되는 바, 점검원의 자유로운 접근이 제한될 수 있는 고소(高所) 구조물, 구조물의 협소 공간내 심부(深部) 또는 수상 구조물 등에서는 점검 작업에 상당한 애로점과 사고 위험이 상존할 수 밖에 없었다.

이에, 균열 폭의 증감에 따른 내판(10)과 외판(20)의 이동을 기계적 작동 부품을 도입하여 증폭 표출함으로써 판독 편의성 및 정확성을 제고한 특허 제2365210호 및 특허 제2419837호 등의 균열 게이지가 개발된 바 있으나, 이들 기계적 증폭 표출 균열 게이지 또한 작동상 상당한 제약이 불가피한 것으로, 검측치 증폭 구동을 중력 또는 탄성체에 의존함에 따라 균열 게이지의 설치 위치가 제한되거나 구조가 복잡화되는 문제점이 있었다.

즉, 검측치 증폭 작용이 중력에 의존하는 경우, 균열 게이지의 부착 위치가 벽체 등 수직면 형성 구조체로 한정될 수 밖에 없고, 만일 바닥 또는 천장 등 수평면 형성 피검체에 해당 균열 게이지를 부착하면 정상 작동이 불가능한 문제점이 있으며, 검측치 증폭 작용을 스프링 또는 신축체 등의 탄성력에 의존하는 경우 전체 구조가 복잡화될 뿐 아니라 장시간 사용시 탄성체의 복원력이 저하되거나 소실됨에 따른 오차가 불가피한 것이다.

또한, 검측치의 기계적 증폭 작동에 있어서 균열 폭 증감에 따른 내판(10)과 외판(20)간 직선 이동이 증폭용 부품의 회전 운동으로 변환되는 경우도 있는데, 이는 정률 증폭이 불가능하여 검측치의 증폭과정에서 부차적인 오차를 야기할 수 있을 뿐 아니라, 설치시 영점 조정 등 기본 설정 작업이 지극히 어려운 문제점도 가진다.

이에, 전자적 감지 수단 및 출력 수단을 균열 게이지에 적용하는 방안을 고려할 수 있으나, 제작 및 설치에 막대한 비용이 소요될 뿐 아니라, 구동용 전원으로서 배터리 등 자체 전원을 구비하는 경우 소형화 및 경량화가 불가능하여 설치 및 운용상 상당한 불편이 초래되며, 구동용 전원으로서 외부 전원을 공급하는 경우 상시 가동 가능한 배선을 구축할 필요가 있는 바, 설치 여건이 극히 제한될 수 밖에 없다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여, 확대경 등의 광학적 보조 수단이나, 전기, 전자적 감지 및 출력 장치나, 중력 또는 탄성체 등에 의존하지 않고도, 균열 게이지의 검측치가 증폭되어 표출될 수 있을 뿐 아니라, 설치 위치 및 방향에 대한 일체의 제약 없이 작동 가능하도록 창안된 것으로, 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 접촉된 상태에서 균열 폭 변동에 따라 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지에 있어서, 중심부에는 균열 게이지 중심축과 경사를 이루는 외측경사장공(45)이 형성되고 외곽부에는 균열 게이지 중심축과 평행한 유도장공(62)이 형성되는 장방형 외측활동판(40)이 외판(20)에 밀착되고, 내판(10)의 선단에는 장방형 연장내판(16)이 돌출 형성되며, 외판(20)의 중심부에는 상기 외측경사장공(45)과 역방향의 경사를 이루는 내측경사장공(35)이 형성되고, 외판(20)에는 유도돌부(61)가 형성되어 상기 외측활동판(40)의 유도장공(62)이 유도돌부(61)에 결합되며, 연장내판(16)에는 균열 게이지 횡방향의 활동홈(17)이 요입 형성되고 활동홈(17)에는 구동축(50)이 자유롭게 활동 가능하도록 결합되며, 구동축(50)은 외판(20)의 내측경사장공(35) 및 외측활동판(40)의 외측경사장공(45)에 결합되어, 내판(10)과 외판(20)이 균열 게이지 중심축을 따라 상호 역방향으로 이동됨에 따라, 외측활동판(40)은 균열 게이지 중심축과 평행한 경로를 따라 외판(20) 이동방향의 역방향으로 이동됨을 특징으로 하는 측정치 확장형 균열게이지이다.

또한, 본 발명은 상기 내판(10)과 외판(20)간 중첩부의 외판(20)에는 균열 게이지 중심축과 평행한 장공인 수용구(28)가 절개 형성되고, 수용구(28) 배후의 내판(10)에는 철제막(18)이 부착되며, 철제막(18)에는 확대측자석(81)과 축소측자석(82)이 자착되되, 확대측자석(81)은 수용구(28)의 내판(10) 정착부(91)측 외곽에 밀착되고, 축소측자석(82)은 수용구(28)의 외판(20) 정착부(91)측 외곽에 밀착됨을 특징으로 하는 측정치 확장형 균열게이지이다.

본 발명을 통하여, 균열 게이지의 검측 정밀도 및 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 균열 게이지가 부착된 구조물 균열 부위의 변동을 신속하고 간편하며 정밀하게 파악할 수 있어, 균열 점검을 비롯한 콘크리트 구조물 안전진단 업무의 신뢰도, 효율성 및 편의성을 제고할 수 있다.

특히, 종래 균열 게이지에서는 육안으로 판독이 어려운 미세한 균열 변동도 별도의 장비 없이 판독이 가능한 바, 콘크리트 구조물 균열의 진행 및 그에 따른 위험도를 조기에 감지할 수 있으며, 이로써 구조물의 구조적 안정성 및 성능 저하를 신속하게 파악하여 구조물의 심각한 파손 또는 붕괴에 대한 효과적인 대처가 가능하다.

또한, 균열의 일정 수준 이상 진행 여부를 균열 게이지에 대한 근접 관찰 없이도 원거리에서 즉각적으로 확인할 수 있는 바, 점검 작업의 신속성 및 편의성을 획기적으로 개선할 수 있으며, 고소 구조물 또는 수상 구조물 등 점검원의 근접이 곤란한 지점에 대한 일상 점검을 원거리에서 수행할 수 있으므로, 점검 작업의 부담을 대폭 경감할 수 있을 뿐 아니라, 점검 수행중 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지하여 작업 안전성도 확보할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상술한 검측치의 증폭 표출 기능을 구현함에 있어서, 별도의 동력 공급 또는 인위적 제어 없이도 원활하게 동작될 수 있는 작동 구조를 달성하였으며, 특히 증폭 표출 구성의 작동 동력원에서 중력 또는 탄성력 등을 완전히 배제하고, 전적으로 균열의 증감을 야기하는 구조물 자체의 이동만으로 증폭 표출 구성의 작동이 가능하도록 함으로써, 균열 게이지의 설치 위치 및 방향에 대한 제약을 해소하였다.

특히, 상기와 같은 검측치의 증폭 표출 구성을 수립함에 있어서, 일반적인 판상 균열 게이지 구성에 대한 대대적인 신설 내지 교체, 또는 복잡한 작동 부품의 장착 없이도, 극히 간소한 개조만으로 제작이 가능하도록 하였다.

도 1은 종래의 균열 게이지 사시도
도 2는 본 발명의 사용상태 사시도
도 3은 본 발명의 부분절단 분해사시도
도 4는 본 발명의 작동 방식 설명도
도 5는 본 발명의 기록형 실시예 사시도
도 6은 도 5 실시예의 작동 방식 설명도

본 발명의 상세한 구성 및 작동 방식을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 2는 본 발명의 외관을 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부(先端部) 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 내판(10) 표면에 외판(20) 이면(裏面)이 접촉된 상태에서 균열 폭 변동에 따라 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지이다.

본 발명의 균열 게이지에 있어서, 내판(10)과 외판(20)의 구분은 중첩부를 기준으로 내측과 외측 즉, 양 판체간 중첩부에서 내측의 피검체에 밀착되는 판체가 내판(10)이고, 내판(10) 표면에 밀착되는 판체가 외판(20)이다.

또한, 내판(10)의 선단 또는 외판(20)의 선단이란 각 판체의 후단에 정착부(91)가 형성되어 각 판체의 정착부(91)가 균열 양측의 피검체 표면에 부착되는 상황을 감안하여, 내판(10)의 정착부(91) 타단이 내판(10)의 선단이고, 외판(20) 역시 그 정착부(91) 타단이 외판(20)의 선단이다.

또한, 이후 설명에 있어서, 균열 게이지의 중심축이란 그 사전적 의미에서와 같이, 장방형 판체인 균열 게이지의 종방향 중심축으로서, 본 발명의 균열 게이지는 피검체에 형성된 균열과, 균열 게이지의 중심축이 직교하도록 설치되며, 따라서, 벽체인 피검체에 수직 균열이 형성된 상황이 상정된 도 2의 도면상 균열 게이지의 중심축은 수평을 이루게 되며, 균열 게이지의 횡방향이란 상술한 중심축과 직교하는 방향으로서 도 2의 도면상 수직방향을 말한다.

또한, 후술할 내용에 있어서의 경사란 상술한 중심축 또는 횡방향과 평행 또는 직교하는 것이 아니라, 이들 중심축 또는 횡방향 경로와 경사를 이루는 상태를 의미한다.

즉, 도 2에서와 같이, 중첩식 판상 균열 게이지인 본 발명은 중첩되는 한쌍의 판체인 내판(10)과 외판(20)이 그 종방향 중심축이 상호 일치하도록 중첩되고, 종방향 중심축과 균열선이 가급적 직교하도록 설치되어, 피검체인 구조물에 형성된 균열선이 내판(10)과 외판(20)간 중첩부를 횡단하는 방향으로 설치되며, 따라서 균열 폭이 증감함에 따라 내판(10) 또는 외판(20)은 종방향 또는 종방향에 근사한 방향으로 상대 이동하게 된다.

도 2 및 도 4에서와 같이, 피검체인 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 접촉된 상태에서 균열 폭 변동에 따라 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 본 발명의 균열 게이지에 있어서, 내판(10) 후단의 정착부(91)와 외판(20) 후단의 정착부(91)는 각각 피검체 구조물 균열선을 직교하는 가상의 직선상에서 균열선 일측 및 타측에 각각 접착되어 고정되며, 따라서 피검체의 균열 폭이 증가하면 균열 직교선상에 부착된 내판(10)의 정착부(91)와 외판(20)의 정착부(91)가 상호 이격됨에 따라 내판(10)과 외판(20)의 중첩 부위에서 내판(10)의 표면에 표시된 표척(92)과 외판(20) 이면에 표시된 십자선(93)의 이동을 관찰함으로써 균열 폭의 증가 거리를 측정할 수 있다.

또한, 피검체의 균열 폭이 감소하는 경우에도 균열 직교선상에 부착된 내판(10)의 정착부(91)와 외판(20)의 정착부(91)가 상호 근접됨에 따라 내판(10)과 외판(20)의 중첩 부위에서 내판(10)의 표면에 표시된 표척(92)과 외판(20) 이면에 표시된 십자선(93)의 이동을 관찰함으로써 균열 폭의 감소 거리를 측정할 수 있다.

도 2 및 도 4에 예시된 실시예는 본 발명의 균열 게이지가 수직 균열이 형성된 벽체에 설치된 상황을 상정한 것으로, 균열 게이지의 축방향이자 종방향이 균열선과 직교하는 방향으로, 내판(10)의 정착부(91)는 균열선 좌측에, 외판(20)의 정착부(91)는 균열선 우측에 부착되어 있으며, 따라서 균열 폭이 증가하면 내판(10)과 외판(20)이 도면상 수평으로 상호 이격되고, 균열 폭이 감소하면 내판(10)과 외판(20)이 도면상 수평으로 상호 근접된다.

도 2에 도시된 상황에서 피검체 구조물상 균열 폭의 증가란 도면상 균열선 좌측의 구조체가 좌측으로 이동하거나, 균열선 우측의 구조체가 우측으로 이동하거나 또는 균열선 좌, 우 양측 구조체가 각각 좌측 및 우측으로 동시에 이동하는 경우에 발생될 수 있는데, 이러한 피검체 구조물상 균열 폭 증가를 야기하는 각 구조체의 실제 거동을 막론하고, 균열 게이지의 측정치는 동일한 양상을 표출하며, 따라서 본 발명을 비롯한 균열 게이지의 검측 방식은 피검체상 균열 양측 구조체의 상대 이동 상태 및 거리를 측정하는 것이라 할 수 있다.

즉, 본 발명을 비롯한 균열 게이지는 균열 양측 구조체 각각의 거동과 무관하게 균열 폭의 증가 또는 감소 상태 및 그 거리만을 검측하는 것이며, 이에 균열 폭의 증가 상황을 예시한 도 4에서는 도면상 균열선 좌측의 구조체는 정지한 상태에서 균열선 우측의 구조체만이 우측으로 이동한 상태를 상정하고 있으나, 이 밖에 균열선 좌측 구조체의 단독 좌측 이동 또는 균열선 양측 구조체의 동시 이격 이동으로 인한 균열 폭 증가 상황에서도 본 발명의 균열 게이지는 동일한 방식으로 작동하게 된다.

이렇듯, 상호 중첩되는 한쌍의 판체인 내판(10)과 외판(20)으로 구성되어 내판(10) 후단의 정착부(91)와 외판(20) 후단의 정착부(91)가 균열선 일측 및 타측에 각각 정착되는 본 발명의 균열 게이지는 도 2 및 도 3에서와 같이, 기본 구성인 내판(10)과 외판(20) 외에도, 외측활동판(40), 연장내판(16) 및 구동축(50) 등이 구성되어 균열 폭의 변동치를 실제 거리에 비하여 월등하게 증폭된 외측활동판(40)의 상대 이동 거리로서 표출하게 된다.

도 3에서와 같이, 중심부에는 균열 게이지 중심축과 경사를 이루는 외측경사장공(45)이 형성되고 외곽부에는 균열 게이지 중심축과 평행한 유도장공(62)이 형성되는 장방형 외측활동판(40)이 외판(20)에 밀착되고, 내판(10)의 선단에는 장방형 연장내판(16)이 돌출 형성되며, 외판(20)의 중심부에는 상기 외측경사장공(45)과 역방향의 경사를 이루는 내측경사장공(35)이 형성된다.

또한, 외판(20)에는 유도돌부(61)가 형성되어 상기 외측활동판(40)의 유도장공(62)이 유도돌부(61)에 결합되며, 연장내판(16)에는 균열 게이지 횡방향의 활동홈(17)이 요입 형성되고 활동홈(17)에는 구동축(50)이 자유롭게 활동 가능하도록 결합된다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 외측활동판(40)은 사각형의 판체로서, 외측활동판(40)의 중심부에는 외측활동판(40)의 대각선 방향으로 길게 절개된 외측경사장공(45)이 형성되고, 외판(20)의 중심부에도 길게 절개된 내측경사장공(35)이 형성되는데, 이들 외측경사장공(45) 및 내측경사장공(35)은 그 경사 방향이 상호 역방향을 이루며, 따라서 도 4에서와 같이, 외측활동판(40)과 외판(20)의 중첩시 외측경사장공(45) 및 내측경사장공(35)은 서로 교차하게 된다.

또한, 외측활동판(40)에는 유도장공(62)이 절개 형성되는데, 외측활동판(40)의 유도장공(62)은 모두 균열 게이지의 종방향 즉, 균열 게이지 축방향과 평행한 도면상 수평방향으로 형성된다.

도 3에서와 같이, 외판(20)의 표면에서 십자선(93)과 정착부(91) 사이의 부분에 유도돌부(61)가 돌출되어 형성되는데, 유도돌부(61)의 폭은 상술한 유도장공(62)의 폭과 일치하되, 유도돌부(61)는 비원형 형태를 가짐으로써, 도 2 및 도 3에서와 같이, 외측활동판(40)의 유도장공(62)이 유도돌부(61)에 결합됨에 따라, 외측활동판(40)은 도면상 수평방향인 균열 게이지 종방향의 자유로운 활동(sliding)은 보장되되, 종방향을 제외한 균열 게이지 횡방향 등 타 방향으로의 운동은 억제된다.

또한, 도 2 및 도 3에서와 같이, 외측활동판(40)의 상단부 또는 하단부에는 지시자(95)가 형성되고 외측활동판(40)과의 중첩시 상기 지시자(95)와 인접하는 부위의 외판(20) 표면에는 정밀척(94)이 표시되어, 후술할 외측활동판(40)과 외판(20)의 상대 이동시 이동 거리를 정밀척(94)과 지시자(95)를 확인함으로써 검측할 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 연장내판(16), 외판(20) 및 외측활동판(40)은 도 3에서와 같이, 그 중첩부가 외판(20)의 십자선(93)과 정착부(91) 사이의 구간에 형성되며, 연장내판(16)의 활동홈(17)에 자유 활동이 가능하도록 후단부가 결합되는 구동축(50)의 전단부(前端部)는 외판(20)의 내측경사장공(35)을 통과한 후 외측활동판(40)의 외측경사장공(45)에 결합된다.

이렇듯, 연장내판(16), 외판(20) 및 외측활동판(40)이 중첩된 상태에서, 서로 교차되는 내측경사장공(35)과 외측경사장공(45)의 교차부위에 구동축(50)이 결합되는데, 내측경사장공(35)의 폭, 외측경사장공(45)의 폭 및 구동축(50)의 직경이 모두 일치하도록 하여, 구동축(50)과 내측경사장공(35) 및 외측경사장공(45)의 자유로우나 긴밀하고 정밀한 상호 활동이 가능하도록 하며, 다만 도 3에서와 같이 구동축(50)의 내판(10)측 후단부에는 확경부가 형성되고 활동홈(17) 역시 그 폭이 확경부 직경과 일치하도록 형성되며, 내측경사장공(35) 및 외측경사장공(45)을 순차 통과한 구동축(50)의 말단에는 내측경사장공(35)의 폭 및 외측경사장공(45)의 폭 이상으로 확경된 원반형 판체가 접합되는데, 이로써 작동 과정에서의 구동축(50) 이탈 및 외측활동판(40) 이탈을 억제할 수 있다.

상술한 구성을 통하여, 도 4에서와 같이, 내판(10)과 외판(20)이 균열 게이지 중심축을 따라 상호 역방향으로 이동됨에 따라, 외측활동판(40)은 균열 게이지 중심축과 평행한 경로를 따라 외판(20) 이동방향의 역방향으로 이동된다.

도 4는 피검체의 균열 폭이 증가하는 경우를 상정하여 본 발명 균열 게이지가 검측치를 증폭하는 과정을 도시한 것으로, 동 도면의 상부에는 균열 폭이 증가되기 전의 초기 상태가 도시되어 있고, 동 도면의 하부에는 균열 폭이 증가된 후의 상태가 도시되어 있다.

도 4에서와 같이, 균열 폭이 증가하여 외판(20)이 상대적으로 내판(10)과 이격되는 방향인 도면상 우측 방향으로 이동되면 그에 따라 내측경사장공(35)도 도면상 우측 방향으로 이동되면서 내측경사장공(35) 내주면이 구동축(50)을 압박하는 과정에서, 내측경사장공(35) 내주면의 경사와 활동홈(17)의 억제 및 유도로 인하여 구동축(50)은 도면상 수평방향인 균열 게이지 축방향이 아닌 도면상 상하방향인 균열 게이지 횡방향으로 이동하게 된다.

이때, 외측활동판(40)은 유도장공(62)이 유도돌부(61)에 결합되어 균열 게이지의 축방향과 직교하는 횡방향으로의 이동은 억제되므로, 구동축(50)의 도면상 수직방향의 견인력 내지 추진력은 구동축(50)이 외측경사장공(45)의 내주면에 밀착된 상태에서 활동됨에 따라 외측경사장공(45)을 균열 게이지의 축방향과 평행한 종방향으로 압박하여, 결국 외측활동판(40)을 종방향으로 이동시키게 된다.

즉, 도 4에 예시된 실시예에서는 도면상 외측경사장공(45)은 좌저우고(左低右高)의 경사를 가지고, 내측경사장공(35)은 좌고우저(左高右低)의 경사를 가지는 바, 외판(20)이 도면상 우측으로 이동되면, 구동축(50)은 도면상 상측으로 이동되고, 그에 따라 외측경사장공(45)이 도면상 좌측으로 압박되면서, 결국 외측활동판(40)은 외판(20)의 이동 방향과 역방향인 도면상 좌측으로 이동하게 되는 것이다.

이렇듯, 내판(10)과 외판(20)간의 상대 이동이 외측활동판(40)과 외판(20)의 상호 역방향 상대 이동을 야기하면서, 내판(10)과 외판(20)간 상대 이동 거리의 증폭이 수행되는데, 도 4에 예시된 실시예에 있어서, 내측경사장공(35)과 균열 게이지 중심축간 경사와, 균열 게이지 중심축과 외측경사장공(45)간 경사는 동 도면의 발췌 확대부에서와 같이 종횡비(h/v)가 1인 45도로서, 외측활동판(40)과 외판(20)간 상대 이동 거리 즉, 지시자(95)와 정밀척(94)간 표출치(D)는 균열 폭의 실제 증가분(d)의 2배가 된다.

이러한 균열 변동치의 증폭 표출은 도 4에 예시된 균열 폭의 증가 상황 뿐 아니라, 역방향 거동인 균열 폭의 감소 상황에서도 같은 원리로 수행될 수 있는 것으로, 이로써 사용자는 표척(92) 및 십자선(93)을 통한 판독에 비하여 월등하게 정밀하고 편리한 검측을 수행할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 있어서의 외측활동판(40)의 이동은 균열 폭 증감분의 증폭 표출 효과 뿐 아니라, 실제 물리적으로 이동하는 실물 부품을 도입함으로써, 단순 중첩 구조로서 투명체를 투시한 관찰이 수반될 수 밖에 없는 내판(10)의 표척(92) 및 외판(20)의 십자선(93) 판독에 비하여 월등하게 편리하고 정밀한 검측 결과를 제공할 수 있으며, 균열 폭 증감치의 수치적 검측은 물론, 구조물 거동상 균열 변동에 따른 내판(10) 및 외판(20)의 상대 이동 여부에 자체에 대한 즉각적인 파악이 가능하게 된다.

따라서, 본 발명을 적용함으로써 균열 검측의 정밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 균열의 일정 수준 이상 진행 여부를 균열 게이지에 대한 근접 관찰 없이도 원거리에서 즉각적으로 확인할 수 있는 바, 점검 작업의 신속성 및 편의성을 크게 개선할 수 있다.

또한, 고소 구조물 또는 수상 구조물 등 점검원의 근접이 곤란한 지점에 대한 일상 점검을 원거리에서 수행할 수 있으므로, 점검 작업의 부담을 대폭 경감할 수 있을 뿐 아니라, 점검 수행중 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지하여 작업 안전성도 확보할 수 있다.

특히, 전술한 본 발명의 균열 폭 변동 증폭 표시 기능은 일체의 전기, 전자적 수단 없이 작동 가능한 것일 뿐 아니라, 관련 구성의 작동상 필요한 동력을 균열 폭 증감을 야기하는 구조물의 거동 자체로부터 전적으로 확보할 수 있는 바, 피검체의 변위 또는 변형을 제외한 일체의 외부 개입 없이도 독립적으로 작동될 수 있다.

즉, 종래 기술 중 기계적 작동 구조의 균열 폭 확대형 균열 게이지는 각 구성의 작동 동력을 주로 중력이나, 스프링 또는 신축체 등을 기반으로 하는 탄성력에 의존하고 있는 바, 균열 게이지의 설치 위치 및 방향이 제한되거나, 장시간 사용시 탄성체의 탄성력 소실로 인한 기능 상실이 초래될 수 밖에 없으며, 따라서 다양한 구조물에 다양한 위치 및 방향으로 설치될 뿐 아니라 장기 관찰이 필수적으로 요구되는 균열 게이지의 특성상 실효성이 제한될 수 밖에 없었으나, 본 발명은 일체의 동력원은 물론 중력 방향과도 무관하게 설치될 수 있을 뿐 아니라 탄성력 등 동력원의 소실 문제도 근본적으로 해소될 수 있는 바, 설치 지점 및 방향의 제한 없이 영구적인 사용이 가능하다.

또한, 통상의 판상 균열 게이지 구성에 대한 대대적인 변경 없이 간소한 개조만으로도 구성이 가능하므로, 제조상 편의성 및 경제성도 확보할 수 있을 뿐 아니라, 측정치에 대한 정률(定率)의 증폭이 가능하므로, 회전 기계 요소 등이 적용되어 구간별 증폭비가 변동되는 비정률 증폭이 불가피한 종래기술 대비 월등한 편의성 및 정확성을 확보할 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6은 철제막(18), 확대측자석(81) 및 축소측자석(82) 등이 적용된 본 발명의 기록형 실시예를 도시한 것으로, 균열 폭 변동치의 즉각 표시 기능외에 기왕 발생된 균열 폭 변동치에 대한 기록 기능을 부여한 것이며, 점검원의 부재시 발생된 최대 균열 변동치를 정확하고 간편하게 사후 확인할 수 있도록 한 것이다.

본 발명을 비롯한 판체 중첩식 균열 게이지는 간소한 구성으로 비교적 정밀한 검측치를 확보할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 균열 폭의 증감 상태를 주기적으로 확인함에 있어서 점검원의 확인 시점(時點)에 국한된 검측만이 가능한 근본적인 한계를 가진다.

즉, 구조물에 형성되는 균열은 그 폭이 상시 일정한 추세로 증가하는 것이 아니라 증가와 감소를 반복하면서 균열 폭이 변동하는 특성을 가지며, 장기간 관찰을 통하여 추세적인 증가 또는 감소 여부를 파악함으로써, 역학적으로 유의(有意)한 검측 결과를 도출하게 되는데, 일단 피검체에 부착된 균열 게이지는 점검원이 상주하면서 지속적으로 관찰하는 것이 아니라, 주기적으로 방문하여 관찰하게 되는 바, 만일 점검원 방문 이전에 균열 폭의 상당한 증가가 발생하였다 하더라도 점검원 방문 직전 균열 폭이 축소되도록 피검체가 거동한다면, 실제 구조물의 거동과 이반된 검측이 수행될 수 밖에 없는 것이다.

이에, 본 발명에서는 도 5에서와 같이, 내판(10)과 외판(20)간 중첩부의 외판(20)에는 균열 게이지 중심축과 평행한 장공인 수용구(28)를 절개 형성하고, 수용구(28) 배후의 내판(10)에는 철제막(18)을 부착하며, 철제막(18)에는 확대측자석(81)과 축소측자석(82)을 자착(磁着)시키되, 확대측자석(81)은 수용구(28)의 내판(10) 정착부(91)측 외곽에 밀착되고, 축소측자석(82)은 수용구(28)의 외판(20) 정착부(91)측 외곽에 밀착되도록 하였다.

여기서 철제막(18)은 철제(鐵製) 막체로서, 확대측자석(81)과 축소측자석(82)은 철제막(18)과 자력(磁力)에 의한 상호 부착이 가능한데, 이러한 철제막(18)과 확대측자석(81) 및 축소측자석(82)간의 자착은 완전 고정 불변의 고착 상태는 아닌 것으로, 외력이 작용하지 않거나 일정 수준 미만의 외력 작용시에는 철제막(18)과 확대측자석(81) 및 축소측자석(82)간 부착 상태가 고정, 유지되지만, 일정 수준 이상의 외력 작용시 철제막(18)과 확대측자석(81) 및 축소측자석(82)간 부착 위치가 이동될 수 있다.

즉, 외판(20)의 수용구(28)에 수용된 확대측자석(81) 및 축소측자석(82)이 내판(10)의 철제막(18)에 자착된 상태에서, 중첩된 내판(10) 및 외판(20)간 상대 이동이 발생되어 외판(20) 수용구(28) 외곽부가 확대측자석(81) 또는 축소측자석(82)을 추진하게 되면, 확대측자석(81) 또는 축소측자석(82)은 철제막(18)과의 부착 상태 자체는 유지하지만 그 부착 위치는 이동되는 것이다.

도 5 및 도 6의 상부 도면상 예시된 상태는 균열 폭 변동이 없는 초기 상태라 할 수 있고, 균열 폭 증가를 상정한 도 6의 중간 도면에서는 외판(20)이 도면상 우측으로 이동됨에 따라 수용구(28)의 도면상 좌측 내벽에 의하여 확대측자석(81)이 추진되어 도면상 우측으로 이동되며, 이후, 균열 폭이 축소 복원되어 외판(20)이 종전 이동과 역방향인 도면상 좌측으로 이동하여도 일단 이동된 확대측자석(81)은 그 위치를 고수하게 된다.

또한, 도면상 예시되지는 않았으나, 도 6 상부의 초기 상태에서, 균열 폭이 감소하면 외판(20)이 도면상 촤즉으로 이동됨에 따라, 수용구(28)의 도면상 우측 내벽에 의하여 축소측자석(82)이 추진되어 도면상 좌측으로 이동되며, 이후, 균열 폭이 확대 복원되어 외판(20)이 종전 이동과 역방향인 도면상 우측으로 이동하여도 일단 이동된 축소측자석(82)은 그 위치를 고수하게 된다.

즉, 균열 폭 변동에 따른 내판(10)과 외판(20)간 상대 이동과정에서, 확대측자석(81) 또는 축소측자석(82)이 수용구(28) 내벽에 의하여 추진됨에 따라, 확대측자석(81) 및 축소측자석(82)의 철제막(18) 자착 자체는 유지되는 상황에서 그 위치만 이동하게 되며, 이후 균열 폭 변동치가 복원되어 수용구(28)가 원위치로 복귀되어도 확대측자석(81) 또는 축소측자석(82)의 철제막(18)상 자착 위치는 유지되는 바, 확대측자석(81) 또는 축소측자석(82)의 최종 위치를 확인함으로써, 균열 폭의 기왕 최대 변동치를 사후 확인할 수 있는 것이다.

이렇듯 철제막(18)상 자착된 확대측자석(81) 및 축소측자석(82)의 위치를 확인함에 있어서, 위치 이동 여부 및 이동 거리에 대한 용이하고 정확한 확인을 위하여, 철제막(18) 표면에 눈금 등을 표시할 수도 있으며, 특히, 이러한 기왕 최대 균열 증감치의 기록은 일체의 전자 장비 또는 전원 공급 없이도 수행될 수 있음은 물론, 균열 게이지 기본 구성에 대한 대대적인 개조 없이도 수행될 수 있는 바, 소요 비용을 절감할 수 있으며, 용이한 보급도 가능하다.

10 : 내판
16 : 연장내판
17 : 활동홈
18 : 철제막
20 : 외판
28 : 수용구
40 : 외측활동판
45 : 외측경사장공
50 : 구동축
61 : 유도돌부
62 : 유도장공
81 : 확대측자석
82 : 축소측자석
91 : 정착부
92 : 표척
93 : 십자선
94 : 정밀척
95 : 지시자

Claims (2)

1. 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 접촉된 상태에서 균열 폭 변동에 따라 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지에 있어서,
   중심부에는 균열 게이지 중심축과 경사를 이루는 외측경사장공(45)이 형성되고 외곽부에는 균열 게이지 중심축과 평행한 유도장공(62)이 형성되는 장방형 외측활동판(40)이 외판(20)에 밀착되고;
   내판(10)의 선단에는 장방형 연장내판(16)이 돌출 형성되며, 외판(20)의 중심부에는 상기 외측경사장공(45)과 역방향의 경사를 이루는 내측경사장공(35)이 형성되고;
   외판(20)에는 유도돌부(61)가 형성되어 상기 외측활동판(40)의 유도장공(62)이 유도돌부(61)에 결합되며, 연장내판(16)에는 균열 게이지 횡방향의 활동홈(17)이 요입 형성되고 활동홈(17)에는 구동축(50)이 자유롭게 활동 가능하도록 결합되며;
   구동축(50)은 외판(20)의 내측경사장공(35) 및 외측활동판(40)의 외측경사장공(45)에 결합되어, 내판(10)과 외판(20)이 균열 게이지 중심축을 따라 상호 역방향으로 이동됨에 따라, 외측활동판(40)은 균열 게이지 중심축과 평행한 경로를 따라 외판(20) 이동방향의 역방향으로 이동됨을 특징으로 하는 측정치 확장형 균열게이지.
   
2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   청구항 1에 있어서,
   내판(10)과 외판(20)간 중첩부의 외판(20)에는 균열 게이지 중심축과 평행한 장공인 수용구(28)가 절개 형성되고;
   수용구(28) 배후의 내판(10)에는 철제막(18)이 부착되며, 철제막(18)에는 확대측자석(81)과 축소측자석(82)이 자착되되, 확대측자석(81)은 수용구(28)의 내판(10) 정착부(91)측 외곽에 밀착되고, 축소측자석(82)은 수용구(28)의 외판(20) 정착부(91)측 외곽에 밀착됨을 특징으로 하는 측정치 확장형 균열게이지.

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