KR200192065Y1

KR200192065Y1 - 마이크로 균열 측정기

Info

Publication number: KR200192065Y1
Application number: KR2020000006954U
Authority: KR
Inventors: 유승룡
Original assignee: 유승룡
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-03-11
Publication date: 2000-08-16
Also published as: KR20010084078A; KR100343012B1

Abstract

본 발명은 벽이나 바닥 또는 천장 구조체에 발생한 미세한 균열폭이나 그 균열폭의 변화를 기존의 장비보다 훨씬 용이하고 정확하게 측정하여 그 균열이 진행성인지 여부를 판단할 수 있는 정밀 측정 장치에 관한 것이다.

본 발명의 마이크로 균열 측정기는 몸체(2), 슬라이더(8), 크로스 롤러 가이드(Cross Roller Guide, 14), 다수 개의 스프링(16), 다이얼 게이지(18), 조절레버(22), 고정핀(10), 가동핀(12) 및 포인터(28)로 구성된다. 몸체(2)는 속이빈 사각 상자 형태로 한쪽면에는 게이지 구멍이, 반대쪽에는 내부에 암나사가 형성된 레버구멍(6)이 형성되고, 하부면에는 고정핀(10)과 핀구멍(4)이 형성된다. 슬라이더(8)는 몸체(2)의 내부에 설치되며 하부면에 수직으로 가동핀(12)이 부착되고, 상기 가동핀(12)은 핀구멍(4)으로 삽입된다. 상기 슬라이더는 두개의 크로스 롤러 가이드에 의해 몸체의 내부에 설치되어 좌우로 슬라이딩한다. 다이얼 게이지(18)는 1/1,000 mm까지 측정오차를 신뢰할 수 있는 제품을 사용하며, 스핀들(20)이 상기 몸체(2)의 스핀들 구멍으로 삽입된다. 조절레버(22)는 나사돌림대(24) 및 레버봉(26)으로 구성되며, 상기 레버봉(26)에는 수나사가 깍여 있어 상기 몸체의 레버구멍(6)에 체결되고, 슬라이더(8)의 측면에 밀착된다. 스프링(16)은 몸체와 슬라이더(8) 사이에 설치되어 슬라이더(8)에 탄성을 주어 슬라이더가 조절레버(22)의 단부에 밀착할 수 있도록 한다. 포인터(28)는 측정위치에 접착하여 고정되어지는 것으로 납작한 원판 형상이며 상기 고정핀(10) 및 가동핀(12)의 단부를 끼울 수 있는 원추형의 구멍에 상면에 형성된다.

변위 측정시에는 몸체(2)와 슬라이더(8)에 각각 부착된 고정핀(10) 및 가동핀(12)이 각각 포인터(28)의 구멍(30)에 삽입되고, 다이얼 게이지(18)에는 고정핀(10)과 가동핀(12) 사이의 변위값이 1/1000mm까지 디스플레이 되어진다. 균열(Crack)등 에 의해 포인터(28)의 위치가 변화하게 되면, 가동핀(12)의 위치가 이동하고, 가동핀(12)과 일체로 부착된 슬라이더(8)가 이동하여 다이얼 게이지(18)의 스핀들(20)이 움직이게 된다. 상기 스핀들(20)의 움직임에 따라 상기 다이얼 게이지 내부의 센서가 정확한 변위량을 계측하여 1/1000mm 까지 디스플레이 한다.

Description

마이크로 균열 측정기 {Micro Crack Gauge}

본 발명은 마이크로 변위 측정기기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 벽이나 바닥 또는 천장 구조체에 발생한 미세한 균열폭이나 그 균열폭의 변화를 보다 용이하고 정확하게 측정할 수 있는 마이크로 균열 측정기에 관한 것이다.

종래의 변위측정장치는 크게 기계적 변위측정장치, 광학적 변위측정장치 및 전기/자기적 변위측정장치로 나눌 수 있다.

기계적 변위측정장치는 버어니어 캘리퍼스(Vernier calipers), 마이크로 메타(Micrometer), 다이얼 게이지(Dial gauge), 콤파레이터(Comparator), 마이크로 메타식 변위측정장치(Micrometer type strainmeter), 다이얼게이지식 변위측정장치(Dialgauge type strainer), 레버식 변위측정장치(Lever type strainmeter) 등이 있으며, 상기 버어니어 캘리퍼스, 마이크로 메타 및 다이얼 게이지는 주로 관경이나 길이를 측정하는 곳에 이용되고, 구조물 벽체에 표시한 2점간의 길이의 변화를 측정하는 곳에는 콤파레이터가 이용된다. 그러나 상기 콤파레이터는 그 부피가 크고 중량이 무거워 현장에서 이용하기 어려우며, 주로 공시체를 채취하여 측정한다.

광학적 변위측정장치는 거울을 이용한 마텐즈경 변위계(Martens' mirror extensmeter) 등이 있다.

상술한 기계적 변위측정장치 및 광학적 변위측정장치는 부피가 크고 정밀도가 떨어지는 단점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근 사용되는 것이 전기/자기적 변위측정장치이다.

전기/자기적 변위측정장치는 전기저항변계(Metallic resistance type gauge, Wire strain gauge), 전자변형계(Electric capacity type strainmeter) 등으로 일반적으로 스트레인 게이지(Strain Gauge)라 부른다. 이 스트레인 게이지는 실험체 내부 혹은 표피에 부착하여 그 길이 변화를 전기/자기적 변위로 환산한 값을 데이터 로거로 읽어 들인다. 이 계측장비는 일회용이며, 부수되는 데이터 로거 등의 장비 가격이 비싸고, 부착시의 온도와 습도, 부착도, 등으로 일반적으로 3/1000 mm의 값의 변화가 데이터 로거에서 확인되며, 측정 거리를 환산하는 도중 오차가 많이 발생할 수 있으며, 적어도 일개월 이상의 장기간 계측에는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 기존의 장비보다 부피가 작고 중량이 가벼워 측정이 용이한 마이크로 균열 측정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 경제적으로 저렴하고, 측정 오차의 최소화를 확보할 수 있는 마이크로 균열 측정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조물에 발생한 균열의 진전 여부를 보다 용이하고 지속적으로 파악할 수 있는 마이크로 균열 측정기를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 마이크로 균열 측정기의 평면도이다.

도2는 본 발명의 마이크로 균열 측정기의 측단면도이다.

도3는 포인터의 사시도이다.

도4는 기준기의 사시도이다.

도5는 포인터 부착기의 사시도이다.

＜도면의 부호에 대한 간단한 설명＞

2: 몸체 4: 핀구멍

6: 레버구멍 8: 슬라이더

10: 고정핀 12: 가동핀

14: 기준핀 16: 스프링

18: 다이얼 게이지 20: 스핀들

22: 조절레버 24: 나사돌림대

26: 레버 봉 28: 포인터

30: 구멍 32: 기준기

34: 포인터 부착기 36: 크로스 롤러 가이드

38: 왼손잡이 40: 오른손잡이

도면에 따라 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 마이크로 균열 측정기의 평면도로써, 몸체(2), 슬라이더(8), 크로스 롤러 가이드(36), 다수 개의 스프링(16), 다이얼 게이지(18), 조절레버(22), 고정핀(10), 가동핀(12) 및 게이지 포인터(28)로 구성된다.

몸체(2)는 속이 빈 사각의 상자 형태로 네 개의 측면중 한쪽 측면에는 스핀들(20)이 들어가는 구멍이, 마주보는 반대쪽 측면에는 내부에 암나사가 형성된 레버구멍(6)이 형성되고, 상기 몸체의 바닥판(2b)에는 스핀들 구멍이 형성된 쪽으로는 고정핀(10)이 아래쪽으로 수직으로 돌출하여 부착되고, 레버구멍(6)이 형성된 쪽으로는 핀구멍(4)이 형성된다. 핀 구멍(4)은 사각 또는 타원형으로 형성되어 후술하는 가동핀(12)이 삽입된 상태에서 가동핀(12)이 자유로이 좌우로 이동할 수 있도록 하여 준다.

슬라이더(8)는 전체적으로 직육면체 형상으로 상기 몸체(2)의 내부에 설치되며, 하부면에 수직으로 가동핀(12)이 돌출되고, 상기 가동핀(12)은 상기 몸체 바닥판(2b)의 핀구멍(4)으로 삽입되어 몸체 바닥판(2b)의 아래쪽으로 돌출된다.

슬라이더(8)의 양측면으로는 각각 크로스 롤러 가이드(36)가 설치된다. 크로스 롤러 가이드(36)는 2개가 한 쌍으로 하나는 몸체(2)의 측면에 설치되고, 다른 하나는 슬라이더(8)의 측면에 설치되어, 슬라이더(8)가 몸체(2) 내부에서 수평으로 이동할 수 있도록 한다.

몸체(2)의 하부에 설치된 고정핀(10)과 슬라이더(8)의 하부에 설치된 가동핀(12)은 원통의 하단부에 원뿔이 형성된 형상으로 하단부의 레벨이 같게 형성된다.

몸체의 바닥면(2a)에는 기준핀(14)이 더 설치될 수 있다. 기준핀(14)은 하단부가 평활한 원통형상으로 고정핀(10)과 가동핀(12)의 중간에 고정핀(10)과 가동핀(12)을 연결하는 선상에서 어느 한쪽으로 비켜서 설치되며, 기준핀(14)과 고정핀(10)과 가동핀(12)은 삼각을 형성하여 본 발명의 마이크로 균열 측정기가 자립할 수 있도록 한다. 기준핀(14)의 하단부는 고정핀(10)과 가동핀(12)보다 약간 더 돌출되며, 후술하는 포인터(28)에 고정핀(10)과 가동핀(12)을 끼운 상태에서 본 발명의 마이크로 균열 측정기가 수평상태가 된다.

다이얼 게이지(18)는 변위를 측정하기 위한 것으로 통상적으로 사용하는 제품을 사용하며, 스핀들(20)이 일체로 구성되어 상기 스핀들(20)이 상기 몸체(2)의 측면에 형성된 스핀들 구멍을 통해 몸체 내부로 삽입된다. 스핀들(20)의 단부는 슬라이더(8)의 측면에 밀착하며, 슬라이더(8)가 이동함에 따라 스핀들(20)도 같이 움직이게 되어 계측 값을 다이얼 게이지(18)의 화면에 보여 준다.

조절레버(22)는 나사돌림대(24) 및 레버봉(26)으로 구성되며, 상기 레버봉(26)에는 수나사가 깍여 있어 상기 몸체의 레버구멍(6)에 체결된다. 레버봉(26)의 단부는 슬라이더(8)의 측면에 밀착되며, 나사돌림대(24)를 돌리면 나사에 의해 레버봉(26)이 좌우로 이동하면서 슬라이더(8)를 이동시킨다.

스프링(16)은 상기 몸체의 스핀들 구멍이 형성된 측면(2a)과 상기 슬라이더(8)의 측면 또는 슬라이더의 측면에 설치된 크로스 롤러 가이드 사이에 설치된다. 스프링(16)은 슬라이더(8)에 탄성을 주어 슬라이더(8)가 다이얼 게이지(18) 쪽으로 밀리지 않고 조절레버(22)에 밀착할 수 있도록 한다. 따라서, 슬라이더(8)는 스프링(16)의 탄성에 의해 항상 조절레버(22)에 밀착되며, 조절레버(22)의 회전에 의해 미세하게 좌우로 움직인다.

포인터(28)는 원판 형상으로 중앙에는 상기 고정핀(10) 및 가동핀(12)의 단부를 끼울 수 있는 원추형의 구멍(30)이 상면에 형성되어 있다. 포인터(28)는 측정하고자 하는 위치를 고정하기 위한 것으로, 측정하고자 하는 변위의 양단에 각각 하나씩 접착제로 부착된다.

몸체(2)와 슬라이더(8)에 각각 부착된 고정핀(10) 및 가동핀(12)은 각각 포인터(28)의 구멍(30)에 삽입되고 다이얼 게이지(18)에는 고정핀(10)과 가동핀(12) 사이의 변위가 디스플레이 된다. 포인터(28)의 위치가 미세하게 변동되면, 슬라이더(8)에 부착된 가동핀(12)의 위치가 좌우로 미세하게 이동하게 되고, 이에 따라 상기 가동핀(12)과 일체로 부착된 슬라이더(8)가 이동하여 다이얼 게이지(18)의 스핀들(20)이 움직이게 된다. 상기 스핀들(20)의 움직임에 따라 상기 다이얼 게이지 내부의 센서가 정확한 변위량을 계측하여 1/1000mm 까지 디스플레이 한다.

콘크리트 구조물에 발생한 균열의 변화여부를 측정하고자 하는 경우, 본 발명의 마이크로 균열 측정기를 이용한 변형계측방법은 다음과 같다. 먼저 변위를 측정하고자 하는 위치를 사포 등을 이용하여 표면의 이물질을 깨끗이 연마한다. 그리고 나서 약 50mm 간격으로 포인터(28)를 순간접착제 등을 사용하여 다수개 부착한다. 도 5는 포인터 부착기의 사시도로써, 포인터를 포인터 부착기의 상부면에 형성된 핀에 포인터의 바닥면이 위로 올라오도록 끼우고 포인터의 바닥면에 접착제를 부착한 다음, 포인터를 부착하고자 하는 장소에 포인터 부착기를 이용하여 포인터를 부착한다.

이어서 상기 다수개의 포인터(28)에 번호를 매긴다. 그 다음 마이크로 균열 측정기를 도4의 기준기(32)에 놓고 영점을 조정하고, 상기 번호를 붙인 다수개의 포인터(28)의 간격을 본 발명의 마이크로 균열 측정기로 계측하여 기록한다.

일정시간이 경과 한 후, 상기 다수개의 포인터간의 간격을 기준기에 의하여 영점 조정한 마이크로 균열 측정기로 다시 계측하여 최초의 측정된 값과 비교하여 변화값을 측정하여 균열의 진행 여부를 알 수 있다

본 발명의 마이크로 균열 측정기는 기존의 장비보다 부피 및 중량이 가벼워 변위의 측정이 매우 용이하다. 또한, 미세 변위의 측정을 위해 널리 사용되는 다이얼 게이지를 이용함으로서 측정기의 가격이 싸고, 계측 장치에 떨림 등을 줄일 수 있도록 기계적 정밀성을 개선함으로써 측정에 따른 오차가 매우 적게 발생하여 신뢰도가 매우 높다. 또한, 구조물에 발생한 균열의 좌우면에 포인터를 부착함으로써 장기간에 걸친 균열의 변화를 감지할 수 있어 구조물의 하자발생 여부를 사전에 감지할 수 있다. 이런 발명의 효과로 부재의 실험, 구조안전진단 등의 여러 곳에서 변위 측정시 널리 유용하게 본 마이크로 균열 측정기를 사용할 수 있다.

본 발명은 이동핀의 이동을 수직각을 유지한 채 수평이동을 할 수 있게 하기 위해 두쌍의 크로스 롤러 가이드를 사용함으로써, 변형거리의 변화와 함께 수평으로 크로스 롤러 가이드가 이동하게 되고 슬라이드가 양쪽의 크로스 롤러 가이드와 각각 한면씩 고정되어 있어 크로스 롤러 가이드가 이동시 슬라이더가 함께 이동하게 되고 가동핀은 슬라이더의 밑면에 부착 고정되어 있으므로 역시 같이 이동하게 된다. 따라서 변형거리가 변화하여도 가동핀 역시 수직각은 유지되어진 상태로 수평으로 이동하게 되어 변형거리의 변화를 측정시 게이지 포인터의 수직구멍과 정확히 일치하게 되므로 그 변형도를 정확히 계측할 수 있어서, 기존의 측정기보다 훨씬 정밀한 1/1,000mm 오차 한계까지 신뢰할 수 있다.

Claims

상부가 개방된 사각의 상자 형태로 네 개의 측면 중 한쪽 측면에는 스핀들 구멍이 형성되고, 마주보는 반대쪽 측면에는 내부에 암나사가 형성된 레버구멍(6)이 형성되며, 바닥면(2a)에는 상기 스핀들 구멍이 형성된 쪽으로 고정핀(10)이 수직으로 아래쪽으로 부착되며, 상기 레버구멍(6)이 형성된 쪽으로 핀구멍(4)이 형성된 몸체(2);

상기 몸체(2)의 상부 공간으로 삽입되며 하부면에는 상기 몸체의 핀구멍(4)으로 삽입되는 가동핀(12)이 돌출된 슬라이더(8);

상기 슬라이더(8)와 상기 몸체(2)의 측면 사이에 설치되는 두개의 크로스 롤러 가이드(36);

상기 몸체(2)의 측면과 상기 슬라이더(8)의 단부 또는 상기 슬라이더(8)의 측면에 부착된 크로스 롤러 가이드(36) 사이에 설치되는 다수개의 스프링(16);

상기 몸체(2)의 외부에 설치되며, 스핀들이 상기 몸체(2)의 스핀들 구멍으로 삽입되어 스핀들의 단부가 상기 슬라이더(8)의 단부에 접촉하는 다이얼 게이지(18);

원판형의 나사돌림대(24) 및 수나사가 깍인 원형봉 형상의 레버봉(26)으로 구성되며, 상기 레버봉(26)이 상기 몸체의 레버구멍(6)에 체결되어 나사돌림대(24)를 회전시킴에 따라 좌우로 이동하는 조절레버(22); 및,

상기 고정핀(10) 및 가동핀(12)의 단부를 끼울 수 있는 원추형 구멍(30)이 중앙에 형성된 두 개의 포인터(28);

로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 균열 측정기.
제1항에서, 상기 몸체(2)의 바닥면(2a)에 상기 고정핀(10)과 상기 가동핀(12)의 중간에 상기 고정핀(10)과 상기 가동핀(12)은 연결하는 선에서 한쪽으로 비켜 기준핀(14)을 더 설치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 균열 측정기.