KR200462615Y1 - 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 강관부재의 내측 공간부에 편리하게 설치하여 고정할 수 있는 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조에 관한 것이며, 강관부재(1) 내부의 공간부(1-1)에 삽입되도록 고정브라켓(10)이 구비되고, 고정브라켓(10)에 전기저항식 센서(33)가 고정되며, 전기저항식 센서(33)의 상면 전체를 덮도록 에폭시(34)가 도포되어 경화되고, 고정브라켓(10)은 두개의 원통체(20) 사이에 측정판(30)이 고정되어 이루어지며, 측정판(30)에 전기저항식 센서(33)가 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기저항식 센서의 강관부재 고정구조 { An electric resisting type sensor of fixing structure for a steel pipe }

본 고안은 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강관부재의 내측 공간부에 편리하게 설치하여 고정할 수 있는 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조에 관한 것이다.

스트레인게이지는 주로 사용목적, 사용대상, 사용조건 등을 고려하여 선택하게 된다. 사용목적 으로는 크게 변형률의 직접 측정 또는 로드셀(load cell), 압력계(pressure gage), 변위계(extensometer) 등과 같은 변환기(變換機, transducer)가 있을 수 있고, 사용대상과 관련해서 재료의 종류, 대상 물체의 형상 등에 따라 알맞는 스트레인게이지를 선택해야 한다.

사용조건으로 고려할 사항으로는 측정하는 변형률의 크기, 사용시간, 정적(靜的) 또는 동적(動的) 측정인지의 여부, 사용환경(고, 저온 환경, 전자기장(電磁氣場) 등) 등이다.

근래에는 스트레인게이지 제조회사에서 용도(用途) 별로 적합한 스트레인게이지를 다양하게 제조하여 시판하고 있으므로, 제품 안내서 등을 참고로 하면, 특별한 전문적 지식이 없는 상태에서도 비교적 쉽게 선택할 수가 있다.

스트레인게이지를 선택할 때, 비교적 사용자의 선택 폭이 넓은 것이 스트레인게이지의 게이지 길이(크기)와 게이지 저항(抵抗)이다.

복합재료나 콘크리트와 같이 균질(均質)하지 않은 재료의 평균적인 변형률을 측정하여, 그 값을 대표치 등으로 사용하는 경우에는, 재료의 비균질성(非均質性)을 나타내는 특성 치수보다 훨씬 큰 게이지를 사용할 필요가 있다.

계측기를 작동원리에 따라 크게 분류하면 기계적인 방법과 전기적인 방법으로 나눌 수 있다. 기계적인 방법은 물리적 변화량을 직접 계측하거나 유압 혹은 공기압을 이용하여 계측하는 방법이며 비교적 장치가 간단하고 가격이 저렴하지만 수동계측을 해야 하므로 계측 빈도가 적고 측점수가 적으며 계측기간이 짧은 경우 유리하다.

전기적인 방법은 물리적 변화량을 전기적 변화량으로 변환하여 계측하느 방법으로서 응용분야가 넓고 원격계측이 가능하며 자동화하기가 용이하므로 작업환경이 열악하거나 계측빈도가 높고 측점수가 많은 경우 유리하다.

또한 최근에는 빛을 매개로 하여 그 세기, 위상, 편광, 파장 등을 이용한 광섬유 센서가 각광받고 있다.

그리고 또 다른 센서로 진동현식 센서가 있는데, 진동현식 센서는 두개의 블록사이를 인장된 강선으로 연결하여 측정대상물의 표면에 설치하거나 내부에 매설한다. 측정대상물에 변형이 발생하면 두 개의 블록이 서로 변위를 일으켜 강선의 인장력이 달라지며 강선 옆에 설치된 전기코일로 강선을 진동시켜 자기장(Magnetic Field)에 변화를 주면 교류전압이 발생한다. 이렇게 출력된 전압의 진동수는 강선의 공진 진동수와 같으며 케이블을 통해 적절한 진동수 측정장치에 전달된다. 여기서 측정된 진동수의 변화로부터 변형율을 계산하기 위해서는 보정곡선이 필요하다.

진동현식 변환기의 주요 장점중 하나는 전압 대신 진동수를 출력신호로 사용한다는 것으로 진동수는 케이블의 저항변화 또는 지반과의 접촉저항, 누전 등의 영향을 받지 않는다. 그러나 상대적으로 값이 비싸고 출력이 비선형이며 동적 변형을 측정하는 데는 부적당하다.

따라서 현재에는 값이 싼 전기저항식 센서를 많이 사용하고 있으나, 이러한 전기저항식 센서의 경우에는 전기를 이용하기 때문에 물이 들어가면 작동이 안되고, 노이즈에 민감한 문제가 있다.

특히 도 1에 도시된 바와 같이 강관부재(1)에 전기저항식 센서(3)를 설치할 경우에 강관부재(1)의 외측면 일측에 홈을 파서 홈부(2)를 형성하고, 홈부(2)에 전기저항식센서(3)를 안착시켜 접착제로 고정한다. 그리고 전기저항식 센서(3)의 센서연결선(4)은 디지털 변환기와 연결되어 측정된 전기저항값의 변화를 변환하여 변위값으로 나타낸다.

전기저항식 스트레인 게이지인 경우 전기저항이 스트레인 게이지의 길이변화에 비례하여 변하며 저항변화 R과 길이변화 △L의 관계를 변환시켜 변위값을 측정하게 되는데 이러한 전기저항식 센서(3)로 사용되는 계측기는 스트레인메타, 하중계, 장력계, 수압계, 토압계, 경사계, 변위계, 토오크계, 가속도계, 균열계, 온도계 등이 있다.

하지만 도 1에서 볼 수 있듯이, 강관부재(1)의 외측면에 전기저항식 센서(3)를 부착할 경우에 수분, 노이즈, 기타 요인 등의 외부의 환경에 의하여 측정에 많은 오류를 발생시키게 되는 문제가 있어왔다.

또한 강관부재(1)의 외측면에 홈부(2)를 형성해야 하므로 설치가 매우 불편하였다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 고안한 것으로서, 강관부재의 내측 공간부에 설치하여 강관부재에 의해 전기저항식 센서가 보호되게 하고, 강관부재에 쉽게 고정할 수 있게 구성한 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조를 제공하고자 하는 목적이 있다.

또한 두개의 원통체 사이에 측정판을 두고, 측정판에 센서를 고정함으로서 측정판의 변형에 따른 전기 저항 변화를 측정하여 강관부재의 변형값을 얻을 수 있게 하고자 한다.

본 고안은 전술한 목적을 달성하기 위하여 전기저항식 센서가 강관부재에 고정되는 구조에 있어서, 강관부재(1) 내부의 공간부(1-1)에 삽입되도록 고정브라켓(10)이 구비되고, 고정브라켓(10)에 전기저항식 센서(33)가 고정되며, 전기저항식 센서(33)의 상면 전체를 덮도록 에폭시(34)가 도포되어 경화되고, 고정브라켓(10)은 두개의 원통체(20) 사이에 측정판(30)이 고정되어 이루어지며, 측정판(30)에 전기저항식 센서(33)가 고정되는 것을 특징으로 하며, 고정브라켓(10)의 원통체(20)는 전후를 관통하는 관통홀(22)이 형성되고, 전기저항식 센서(33)의 센서연결선(4)이 관통홀(22)을 통해 외부로 인출되며, 원통체(20)의 외측단 일측에 볼트홀(23)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조를 제공한다.

이상과 같이 본 고안은 고정브라켓의 원통체가 강관부재 내로 삽입되어 강관부재 내경에 밀착 고정되므로 센서가 견고하게 고정되는 효과가 있고, 센서는 측정판의 변형에 의한 전기 저항 변화를 측정하게 되므로 민감한 측정이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한 원통체에 형성된 볼트홀을 이용하여 내부에 고정할 수 있으므로 편리한 고정이 이루어지고, 분해 또한 간편한 효과가 있다.

그리고 센서는 측정판에 고정되어 에폭시로 보호되고, 센서연결선은 원통체에 형성된 관통홀을 통하여 외부로 인출되므로 센서가 강관부재 내부에서 잘 보호되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 관부재에 센서를 고정하는 구조를 도시한 사사도.
도 2는 본 고안의 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 고안의 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조를 도시한 사시도.

이하, 본 고안의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 고안을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 고안은 강관부재(1)에 설치하는 센서의 고정브라켓에 관한 것이고, 대표적으로 락볼트의 내부에 설치하여 락볼트에 가해지는 변형량을 측정하게 된다.

본 고안은 강관부재(1)의 공간부(1-1)의 내부에 전기저항식 센서(33)를 용이하게 설치하여 고정할 수 있는 구조를 제공하고자 하는 목적에 의하여 고안된 것으로서, 전기저항식 센서(33)가 취약한 습기와 노이즈로부터 보호하고, 강관부재(1)에 가해지는 힘에 의한 변위를 정밀하게 측정할 수 있는 고정브라켓(10)의 구조를 아래에서 제안한다.

고정브라켓(10)은 강관부재(1)의 내부에 잘 고정할 수 있도록 강관부재(1)의 내경과 약간 작은 직경의 원통체(20)를 구비하고, 두개의 원통체(20)의 둘레 일부를 절개하여 측정판(30)의 양단을 각각 고정한다.

측정판(30)은 금속판으로 이루어지고, 강관부재(1)의 공간부(1-1)에서 중심을 향한 면에 전기저항식 센서(33)가 고정된다. 이때 전기저항식 센서(33)의 상면 전체를 덮도록 에폭시(34)가 도포되어 경화되어 습기가 센서로 침투하는 것을 방지하여 준다. 전기저항식 센서(33)의 저항판(33-1)의 상면에도 동시에 에폭시(34)가 도포되어 경화되어 습기가 침투되는 것을 방지한다. 센서(33)는 측정판(30)의 정중앙에 위치하는 것이 바람직하다.

그리고 고정브라켓(10)은 두개의 원통체(20) 사이에 측정판(30)이 고정되어 이루어지므로, 두개의 원통체(20)가 고정된 강관부재(1)가 변형되면 측청판(30) 또한 변형되어 저항의 변화를 가져오게 되고, 이러한 변화를 전기저항식 센서(33)가 측정하여 디지털 변환기로 보내 변화된 값을 측정하게 된다.

원통체(20)에 상면에 볼트홀이 형성되고, 측정판(30)의 고정부(32)에 볼트홀(32-1)이 형성되어 강관부재(1)의 외측에서 체결되는 볼트(40)가 동시에 원통체(20)의 볼트홀과 측정판(30)의 볼트홀(32-1)에 고정된다.

원통체(20)와 측정판(30)은 강관부재(1)의 내부에서 유동할 수 있을 정도의 간격을 강관부재(1) 내벽면과의 사이에 가지게 된다.

이와 같이 전기저항식 센서(33)는 두개의 원통체(20) 사이에 위치하여 보호받게 되며, 측정판(30)의 저면에 위치하게 되므로 기타 요인으로부터 안정적으로 보호된다.

또한 고정브라켓(10)의 원통체(20)는 전후를 관통하는 관통홀(22)이 형성되고, 전기저항식 센서(33)의 센서연결선(4)이 관통홀(22)을 통해 외부로 인출된다.

고정브라켓(10)의 원통체(20)는 강관부재(1) 내경에 밀착되어 고정되므로 두개의 원통체(20)에 용접 등으로 고정된 측정판(30)이 강관부재(1)의 변형에 따라 변형되게 된다.

그리고 원통체(20) 외측단 일측에 볼트홀(23)이 형성되어 강관과 밀착되는 다른 고정부재에 원통체(20)를 고정하여 사용할 수 있다. 이러한 고정부재는 도시하지 않았지만 다양한 형상으로 만들 수 있다. 즉 강관부재(1)의 내경에 맞는 링형 몸체와 같이 고정부재를 형성할 수 있다.

1 : 강관부재 2 : 홈부
3 : 전기저항식센서 4 : 센서연결선
1-1 : 공간부 10 : 고정브라켓
20 : 원통체 21 : 몸체
22 : 관통홀 23 : 볼트홀
24 : 고정면 30 : 측정판
31 : 판체 32 : 고정부
32-1 : 볼트홀 33 : 센서
33-1 : 저항판 34 : 에폭시
40 : 볼트

Claims (3)

1. 전기저항식 센서가 강관부재에 고정되는 구조에 있어서,
   강관부재(1) 내부의 공간부(1-1)에 삽입되도록 고정브라켓(10)이 구비되고, 고정브라켓(10)에 전기저항식 센서(33)가 고정되며, 전기저항식 센서(33)의 상면 전체를 덮도록 에폭시(34)가 도포되어 경화되고, 고정브라켓(10)은 두개의 원통체(20) 사이에 측정판(30)이 고정되어 이루어지며, 측정판(30)에 전기저항식 센서(33)가 고정되는 것을 특징으로 하는 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   고정브라켓(10)의 원통체(20)는 전후를 관통하는 관통홀(22)이 형성되고, 전기저항식 센서(33)의 센서연결선(4)이 관통홀(22)을 통해 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   원통체(20)의 외측단 일측에 볼트홀(23)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기저항식 센서의 강관부재 고정구조.
   

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