KR200392217Y1 - 지중경사계의 센서방향 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지중에 삽입되어 지반의 변위량을 측정하는 지중경사계를 수직형으로 또는 수평형으로 겸용할 수 있을 뿐만 아니라 정확한 수직 또는 수평으로 천공되지 않은 홀에도 사용가능하도록 센서의 방향을 조절할 수 있는 장치에 관한 것이다. 본 고안은, 변위센서가 내장된 통형 센서부를 갖는 지중경사계에 있어서, 상기 변위센서를 회전시키기 위하여 상기 통형 센서부 외부에 설치된 센서방향 조절 수단을 포함한다. 여기서 상기 센서방향 조절수단은, 상기 통형 센서부에 내장된 센서에 연결되어 통형 센서부를 관통하여 외부로 돌출되는 연결봉과, 상기 연결봉에 고정되어 연결봉을 돌림으로써 센서의 방향을 회전시키는 조절노브와, 상기 조절노브를 돌려서 센서 방향을 조절한 후 상기 조절노브가 더 이상 돌아가지 못하도록 고정시키는 노브잠금부를 포함한다.

Description

지중경사계의 센서방향 조절장치 {Sensor direction adjusting device for inclinometer}

본 고안은 지중에 삽입되어 지반의 변위량을 측정하는 지중경사계에 관한 것으로서, 구체적으로는 지중경사계를 수직형으로 또는 수평형으로 겸용할 수 있을 뿐만 아니라 정확한 수직 또는 수평으로 천공되지 않은 홀에도 사용가능하도록 센서의 방향을 조절할 수 있는 장치에 관한 것이다.

지중경사계(Inclinometer)는 굴착 및 성토시 공동현상 및 지하수위의 변위량 등 기타 영향으로 인한 토립자의 수평 또는 수직 변위량의 위치와 방향, 크기 및 속도를 계측하여 설계상의 예상 변위량과 비교 검토하므로써 지반이완 영역 및 가시설 구조물의 안전도를 판단하기 위해 사용하는 계측기이다. 지중경사계는 주로 지하철이나 흙막이공사 등 굴착공사시의 변위측정, 교각 및 교대의 변형측정, 사면의 예상활동면 측정, 터널, 수직갱, 댐 기타 각종 제방 등의 변위측정에 사용된다.

도1을 참조할 때, 지중경사계는 지중에 수직 또는 수평으로 삽입되는 케이싱(10)(합성수지 또는 알루미늄 등의 금속으로 제작됨)으로 보호되는데, 그 내부에는 센서부(12)에 로드부(rod)(14)가 연결되어 삽입된다. 케이싱(10)은 지반을 천공하고 그 내부에 삽입되는데, 측정 목적에 따라 수직으로 또는 수평으로 삽입된다. 이 케이싱(10) 내부에 경사계의 센서부(12)를 삽입해야 하는데, 이 때 센서부가 상부에 위치해야 하기 때문에 나머지 깊이 부분의 길이에 맞게 다수의 로드부(14)를 연결해서 로드부(14) 말단부터 케이싱(10)에 삽입하여 센서부(12)가 케이싱(10)의 상부에 위치하도록 길이를 조절하여 삽입한다. 따라서 로드부(14)의 길이는 가변적이므로 피측정 현장의 깊이가 깊을 경우에는 상기 로드부(14)를 계속해서 연결해서 사용할 수 있다.

그런데, 종래의 수직형 또는 수평형 센서를 사용시에는 케이싱(10)이 삽입되는 홀을 정확하게 수직 또는 수평으로 천공하여야 하는데, 실제로 지상에서 지반을 정확하게 수직 또는 수평으로 천공하는 것은 거의 불가능하다. 따라서 이 천공시의 오차를 커버하기 위하여 종래에는 감지범위(sensing range)가 넓은 센서를 사용할 수 밖에 없었다. 도2에 이러한 내용을 나타내었다. 지반에 홀(11)을 천공하였으나 정확한 수직이 되지 않았을 경우에 변위센서(13)는 이미 θ 각도만큼의 오차변위를 갖게 되므로 이 오차변위를 커버할 수 있는 센서를 사용해야 했던 것이다. 도2에서 일점쇄선으로 표시한 부분은 원래 수직으로 천공되었어야 할 홀(11')을 의미한다.

도2에서와 같이 홀 천공시의 오차를 커버하기 위하여 감지범위가 넓은 센서를 사용하기 때문에 센서의 측정 정밀도와 정확도가 저하된다. 왜냐하면 센서는 그 감지범위가 좁을수록 그 측정 정확도와 정밀도가 향상되기 때문이다. 천공수직도에 있어서, 일반적으로 하부로 갈수록 수직을 유지하지 못하고 좌우측으로 이탈되는 경우가 많은데, 특히 현장방향으로 이탈된 경우에는 굴착시 외부로 노출되어 절단하여야만 하므로 계측이 불가능하게 된다. 일반적으로 토사층에서 소형 천공기의 허용오차는 1/100 정도이므로 이를 고려하여 흙막이 벽체에서 일정 거리를 유지하여 천공 지점을 결정하는 것이 바람직하다.

이러한 문제 이외에도, 종래에는 센서의 방향을 미리 고정해 놓은 수직형 및 수평형 경사계를 필요에 따라 각각 따로 사용하였기 때문에 지중경사계의 활용도가 낮았고 수직형과 수평형을 모두 구비해야 하였다.

이에, 본 고안자는 천공수직도(또는 천공수평도)의 오차를 보상하는 능력을 갖는 지중경사계에 대하여 연구하여, 운용자가 현장에 따라 상황에 센서의 방향을 조절할 수 있는 장치를 완성하였다. 아울러 본 고안에 의해 수직형 경사계와 수평형 경사계를 겸용할 수 있게 되었다.

따라서 본 고안의 목적은 센서부에 내장된 변위센서를 종래의 고정형 대신에 외부에서 노브를 통해 회전시켜서 센서의 방향을 조절하는 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 변위센서가 내장된 통형 센서부를 갖는 지중경사계에 있어서, 상기 변위센서를 회전시키기 위하여 상기 통형 센서부 외부에 설치된 센서방향 조절 수단을 포함한다.

여기서 상기 센서방향 조절수단은, 상기 통형 센서부에 내장된 센서에 연결되어 통형 센서부를 관통하여 외부로 돌출되는 연결봉과, 상기 연결봉에 고정되어 연결봉을 돌림으로써 센서의 방향을 회전시키는 조절노브와, 상기 조절노브를 돌려서 센서 방향을 조절한 후 상기 조절노브가 더 이상 돌아가지 못하도록 고정시키는 노브잠금부를 포함한다.

상기 연결봉의 양단 중 상기 통형 센서부에서 노출되는 일단에는 나사산이 형성되고, 상기 노브잠금부는 상기 연결봉의 나사산에 결합되는 너트로서, 이 너트를 죄어 상기 조절노브를 상기 통형 센서부 외표면에 고정하는 역할을 한다.

또한, 상기 조절노브의 표면에는 회전 각도를 표시하는 눈금이 표시되고, 상기 통형 센서부의 표면 중, 상기 조절노브에 인접한 위치에는 기준점을 표시하는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하여 본 고안에 따른 지중경사계의 센서방향 조절장치의 구체적 실시예에 대해서 설명한다.

도3은 변위센서(13)가 내장된 통형 센서부(32)의 단면도이고, 도4는 변위센서(13)와 본 고안에 따른 센서방향 조절장치만을 표현한 사시도이다. 도3과 도4에서 센서(13)의 형상은 임의로 그 존재만을 나타내기 위하여 간략하게 표현하였다.

도3 및 도4에서, 상기 변위센서(13)에는 연결봉(32)이 연결되고, 연결부의 반대단은 통형 센서부(12)를 관통하여 외부로 돌출된다. 이 연결봉(32)의 돌출된 일단에는 조절노브(34)가 결합되어 연결봉(32)을 통형 센서부(32) 외부에서 돌림으로써 센서(13)의 방향을 회전시킨다.

연결봉(32)과 조절노브(34)의 결합은 도5에서와 같이 이룰 수 있다. 즉, 연결봉(32)의 말단부를 "D-cut"(40) 처리하고, 조절노브(34)에는 이 D-cut(40)에 결합되는 D자 홀(38)을 형성하여 서로 결합할 수 있다. 이렇게 하면 조절노브(34)에 의해 연결봉(32)이 회전할 수 있다.

한편, 일단 센서 방향을 조절한 다음에는 조절노브(34)가 임의로 돌아가면 안되므로 본 고안은 조절노브 잠금수단을 포함할 수 있다. 조절노브 잠금수단으로는 여러 가지 공지의 기술을 적용할 수 있지만, 본 고안에서는 도4 및 도5에서와 같이 연결봉(32)의 돌출 말단에 형성한 나사산(33)과 이 나사산에 결합되는 너트(36)로 구성하였다. 상기 조절노브(34)를 연결봉(32)의 D-cut면에 삽입하여 변위센서(13)를 회전시킨 다음에 상기 너트(36)를 죄면 조절노브(34)는 통형 센서부(12)에 밀리면서 고정된다. 이로써 조절노브가 잠기게 된다.

한편, 도6에서와 같이, 본 고안에 따른 조절노브(34)의 효용성을 높이기 위하여 조절노브(34)의 표면에는 회전 각도를 나타내는 눈금(42)을 표시하고, 상기 통형 센서부(12)의 표면 중, 상기 조절노브(34)에 인접한 위치에는 기준점(44)을 표시하였다. 이들 회전눈금(42)과 기준점(44)의 형태는 본 고안에 사용되는 지중경사계의 용도, 조절 형태 등을 고려하여 당업자가 임의적으로 결정할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 고안에 따른 센서방향 조절장치를 통해 센서의 방향을 회전시켜서 그 변위를 조절할 수 있기 때문에, 비록 지중경사계가 삽입되는 홀(도2의 11)이 정위치보다 어긋나게 천공되더라도, 본 고안의 장치를 통해 변위센서(13)의 기준 변위를 교정할 수 있기 때문에, 어떠한 상황에서도 변위센서의 방향을 올바르게 위치시킬 수 있으므로, 종래에서와 같이 넓은 감지범위의 센서를 사용하지 않더라도 데이터의 정확도와 정밀도를 얻을 수 있게 된다.

또한 본 고안에 따른 센서방향 조절장치에 의하면 변위센서(13)를 90°이상의 회전각으로 조절하는 것이 가능하기 때문에, 종래에서와 같이 수직형 및 수평형 경사계를 별도로 사용하지 않고도 하나의 지중경사계로 수직 및 수평 경사도를 모두 측정할 수 있게 된다.

이상, 본 고안의 실시예를 도면을 참조하여 예시적으로 설명하였다. 그러나 본 고안의 기술적 범위는 상기 실시예의 설명에 한정되는 것이 아님은 명백하다. 본 고안의 진정한 범위는 첨부한 등록청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되는 것이다.

본 고안에 따르면, 지반에 홀 천공시 수직 또는 수평에서 벗어나더라도 변위센서의 영점 설정이 가능하므로, 작은 감지범위의 센서를 사용하는 것이 가능케되어 정확도와 정밀도가 높은 데이터를 얻을 수 있으며, 측정체의 방향이 수직이든 수평이든 관계없이 하나의 지중경사계로 겸용할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 지중경사계의 구성도.

도2는 종래의 지중경사계 설치상의 문제점을 설명하기 위한 도면.

도3은 본 고안에 따른 장치의 개념을 설명하기 위한 단면도.

도4는 도3에서 센서부(12)를 제외한 구성을 표현한 사시도.

도5는 도4의 분해사시도.

도6은 본 고안의 다른 실시예도.

Claims (4)

1. 변위센서가 내장된 통형 센서부를 갖는 지중경사계에 있어서,

   상기 변위센서를 회전시키기 위하여 상기 통형 센서부 외부에 설치된 센서방향 조절 수단이 포함되는, 지중경사계의 센서방향 조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 센서방향 조절수단은

   상기 통형 센서부에 내장된 센서에 연결되어 통형 센서부를 관통하여 외부로 돌출되는 연결봉과,

   상기 연결봉에 고정되어 연결봉을 돌림으로써 센서의 방향을 회전시키는 조절노브와,

   상기 조절노브를 돌려서 센서 방향을 조절한 후 상기 조절노브가 더 이상 돌아가지 못하도록 고정시키는 노브잠금부를 포함하는, 지중경사계의 센서방향 조절장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 조절노브의 표면에는 회전 각도를 표시하는 눈금이 표시되고,

   상기 통형 센서부의 표면 중, 상기 조절노브에 인접한 위치에는 기준점이 표시되어 있는 것을 특징으로 하는, 지중경사계의 센서방향 조절장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 연결봉의 양단 중 상기 통형 센서부에서 노출되는 일단에는 나사산이 형성되고,

   상기 노브잠금부는 상기 연결봉의 나사산에 결합되는 너트로서, 이 너트를 죄어 상기 조절노브를 상기 통형 센서부 외표면에 고정하는 것을 특징으로 하는, 지중경사계의 센서방향 조절장치.