KR20090126626A - 막 장력 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 막 장력 측정 장치에 관한 것으로, 설치된 멤브레인의 표면을 가압함에 따라 멤브레인으로부터 발생되는 반력에 의해 멤브레인의 장력을 검출하는 검출부재, 멤브레인의 표면에 검출부재의 접촉을 유지하도록 검출부재를 지지하는 압접지그 및 검출부재를 압접지그에 고정하기 위한 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래 장력측정장비와 달리 휴대, 운반이 용이하고, 기존에 설치된 막구조물의 장력을 쉽게 측정할 수 있으며, 막구조물의 2축 방향 장력을 검출할 수 있다.

막, 장력, 측정

Description

막 장력 측정 장치{MEMBRANE TENSION MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 막 장력 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 장력측정장비와 달리 휴대, 운반이 용이하고, 기존에 설치된 막구조물의 장력을 쉽게 측정할 수 있으며, 막구조물의 2축 방향 장력을 검출할 수 있는 막 장력 측정 장치에 관한 것이다.

대공간 구조물 중에서 연성 구조물인 막구조는 시각적인 아름다움을 제공하면서도 친환경적인 구조 시스템이다.

또한, 막구조는 방수성이 우수하며, 경량이어서 구조물 비용이 적게 들기 때문에 그 활용성이 증가하는 추세이다.

막구조물은 모든 하중을 막의 장력에 의존하고 있기 때문에 막의 적정 장력을 항시 유지하는 것이 가장 중요하다.

특히, 막구조물의 장력이 일정수준 이하로 떨어진다면, 이로 인해 막재의 파손이 발생할 수 있으며, 이는 구조물의 붕괴로 이어질 수 있다.

이처럼, 연성구조물에서는 구조적 안정성을 확보하기 위해 장력관리는 필수적이라 할 수 있는데, 이를 관리하기 위해 막 시공 후에는 설계시 고려한 초기장력값이 충분히 구조물에 도입되어 있는지에 대한 검증이 필수적이라 할 수 있다.

막의 장력은 시공시에는 막 재료의 신율을 고려하여 실제의 소요길이보다 0.5~5% 적게 재단하여서 레버호이스트(Lever Hoist) 또는 체인블록(Chain Block)과 같은 장치를 이용하여 설계장력을 도입한다.

이때, 로드셀 등의 장력측정장치를 사용하여 실제 적용된 장력을 측정하기도 한다.

그런데, 막구조물은 설치후에 막의 실제 장력을 측정하기 어렵다. 강한 바람에 의한 막의 떨림(Fluttering) 현상이나, 비나 눈에 의한 폰딩(Ponding) 현상으로 인하여 막은 심하게 손상을 입을 수 있기 때문에 막의 장력을 측정하여 유지 보수할 수 있도록 데이터 베이스 구축 및 유지 관리가 필요한 실정이다.

막의 장력 측정방법에는 경험에 의한 방법, 막의 반력을 이용한 방법, 막의 진동을 이용한 방법 등 많은 연구가 진행되고 있으며, 개발된 장력측정기기는 기존의 막구조물 현장에 적용하기에는 휴대성이 용이하지 않거나, 그 측정 정밀도가 떨어지는 제품 등이 대부분이다. 특히, 막의 진동을 이용하는 방법으로 제작된 측정기는 막면의 감쇠가 크기 때문에 타격에 의한 자유진동으로는 막의 고유진동 모드 를 정확하게 구하기가 용이하지 않아 정밀도가 떨어지는 경향이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 휴대가 간편하면서 설치된 막 구조물의 2축 장력을 용이하게 검출할 수 있는 막 장력 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 막 장력 측정 장치는: 설치된 멤브레인의 표면을 가압함에 따라 멤브레인으로부터 발생되는 반력에 의해 멤브레인의 장력을 검출하는 검출부재, 멤브레인의 표면에 검출부재의 접촉을 유지하도록 검출부재를 지지하는 압접지그 및 검출부재를 압접지그에 고정하기 위한 고정부를 포함한다.

또한, 상기 압접지그는 상기 멤브레인의 표면에 접하여 지지되고 상기 검출부재를 지지하는 플레이트 및 상기 플레이트에 연장되는 손잡이를 포함한다.

상기 플레이트는 멤브레인과 접하는 검출부재의 단부를 중앙 부위에 삽입하여 하측으로 돌출시키도록 삽입홀을 형성함이 바람직하다. 그리고, 상기 플레이트는 경량화를 위해 함몰부를 형성하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 플레이트의 하측은 테두리를 따라 테두리부를 돌출하며, 상기 테두리부는 상기 검출부재의 가압시 휘어지는 상기 멤브레인과의 접촉 상태를 유지함으로써 안정적으로 지지되도록 하측에 곡면부를 형성한다.

상기 검출부재는 고정부에 의해 상기 압접지그에 고정되는 하우징, 상기 하 우징 내·외부로 출입 가능하게 형성된 샤프트, 상기 압접지그의 하측으로 돌출되도록 상기 샤프트의 끝단에 분리 가능하게 형성되고 다양한 길이를 갖는 다수 개로 이루어져 서로 다른 장력을 갖는 상기 멤브레인의 장력 데이터를 얻을 수 있는 팁(tip) 및 상기 하우징 내부에 구비되어 상승하는 상기 샤프트의 반력에 의해 상기 멤브레인의 반력을 신호화하는 로드셀을 포함한다.

상기 검출부재는 로드셀에 연결되어 신호화된 상기 멤브레인의 반력을 검출하여 디스플레이하는 표시부재를 더 포함함이 바람직하다.

상기 고정부는 상기 압접지그에 형성되어 세워진 상기 검출부재의 둘레면과 접하는 서포트부재 및 상기 검출부재와 상기 서포트부재를 함께 결합하는 결합부재를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 막 장력 측정 장치는 종래 발명과 달리 가볍고 손잡이를 구비하여 휴대가 간편하다. 그리고, 본 발명은 팁의 길이를 달리하여 교체 가능하도록 함으로써 막 구조물의 2축 장력을 보다 정확하게 검출할 수 있다. 본 발명은 압접지그의 플레이트 하측 테두리에 형성된 테두리부에 곡면부를 형성함으로써 휘어지는 멤브레인(막)과의 접촉 상태를 견고하게 유지할 수 있다. 본 발명은 멤브레인의 장력을 자동 연산하여 검출하는 검출부재를 압접지그에 분리 가능하게 고정함으로써 검출부재만의 교체를 통해 압접지그의 호한성을 높일 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 막 장력 측정 장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 장력 측정 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 플레이트 저면 사시도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 막 장력 측정 장치의 검출 상태를 보인 부분 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 장력 측정 장치의 작용 설명을 위한 부분 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 막 장력 측정 장치(10)는 설치된 멤브레인(membrane,2)의 장력(tension)을 검출하는 휴대용 장비이다.

이때, 멤브레인(2)은 에어돔(air-dome)과 같은 섬유재질이고, 이에 따라 서로 직교하는 날실과 씨실로 짜여진 형태이다. 그리고, 멤브레인(2)은 코팅 처리되어 방수된다.

그리고, 막 장력 측정 장치(10)는 이 멤브레인(2)의 장력 특히, 날실 방향과 씨실 방향에 해당되는 2축 장력을 보다 정확하게 측정하는 장비로서, 검출부재(20)와 압접지그(30) 및 고정부(40)를 포함한다. 이때, 막 장력 측정 장치(10)는 멤브레인(2)으로부터 발생되는 반력을 통해 장력을 측정함에 따라 설치된 상태로 충분한 반력을 발생시키는 재질의 장력 측정용으로 사용함이 바람직하다.

이때, 압접지그(30)는 외부력에 의해 멤브레인(2)의 표면에 접하게 되고, 멤브레인(2)을 가압하는 검출부재(20)를 지지하는 역할을 한다.

여기서, 압접지그(30)는 플레이트(31)와 손잡이(36)를 포함한다.

플레이트(31)는 멤브레인(2)의 표면에 직접적으로 접하며, 검출부재(20)를 고정하는 역할을 한다. 특히, 플레이트(31)는 외력에 의해 눌려져 멤브레인(2)과의 접촉 면적이 넓어지고, 이 플레이트(31)에 지지되는 검출부재(20)가 멤브레인(2)에 접한 상태를 견고하게 유지하도록 함에 따라, 검출부재(20)는 보다 정확한 검출 데이터를 산출할 수 있게 된다.

아울러, 플레이트(31)는 평면상 다각 형상이거나 원형 형상일 수 있다. 여기서, 플레이트(31)가 평면상 다각 형상일 경우, 플레이트(31)의 뾰족한 변곡점 부위가 누르는 가압력과 직선을 이루는 가장자리 부위가 누르는 가압력의 차이 즉, 변곡적 부위의 가압력이 직선을 이루는 가장자리 부위의 가압력보다 더 크게 작용하기 때문에 멤브레인(2)이 찢어지거나 가압력의 불균일로 인해 검출부재(20)의 검출 데이터가 부정확할 수 있다.

그리고, 플레이트(31)가 원형 형상일 경우, 멤브레인(2)은 플레이트(31)의 가압력이 균일하게 작용함에 따라 멤브레인(2)이 찢어지지 않게 되고, 검출부 재(20)의 검출 데이터가 보다 정확해지게 된다.

따라서, 플레이트(31)는 원형 형상으로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 손잡이(36)는 막 장력 측정 장치를 휴대시, 들고 다닐 수 있도록 플레이트(31)에 연장 형성된다. 손잡이(36)는 플레이트(31)의 상측에서 연장 형성되는데, 다양한 형상으로 형성된다. 특히, 손잡이(36)는 플레이트(31)와 검출부재(20)를 멤브레인(2)에 안정적으로 접하도록 플레이트(31)에 한 쌍 구비되어 작업자가 양손으로 잡아 충분한 고정력을 전달할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 플레이트(31)는 삽입홀(32)을 상·하측 연통되도록 형성한다. 특히, 플레이트(31)는 중앙 부위에 삽입홀(32)을 통공하여 검출부재(20) 중 멤브레인(2)과 접하는 부위를 상측에서 삽입하여 하측으로 돌출한다. 이는, 검출부재(20)의 가압으로 멤브레인(2)의 장력 발생부위에서 모든 방향으로 동일하거나 유사한 응력을 발생시키도록 하기 위함이다.

아울러, 도 3을 참조하면, 플레이트(31)는 경량화를 위해 함몰부(33)를 형성한다. 그리고, 플레이트(31)는 하측으로 테두리를 따라 테두리부(34)를 돌출 형성한다. 또한, 테두리부(34)는 검출부재(20)의 가압시 휘어지는 멤브레인(2)과의 접촉 상태를 유지함으로써 안정적으로 지지되도록 하측에 곡면부(35)를 형성한다.

특히, 플레이트(31)는 함몰부(33)를 상측에 형성할 수도 있으나, 하측에 함몰부(33)를 형성함으로써 자연적으로 테두리부(34)를 돌출 형성함이 경량화를 위해 바람직하다. 또한, 멤브레인(2)의 표면이 테두리부(34)의 누르는 힘에 의해 발생되는 내부 응력을 균일하게 하도록 테두리부(34)는 평면상 원형 띠 형상을 하고, 이 테두리부(34) 내측은 함몰부(33)로 이루어지도록 함이 바람직하다. 물론, 테두리부(34)는 플레이트(31)의 외측 둘레면에 별도로 연장 형성될 수 있으나, 플레이트(31)의 경량화를 위해 함몰부(33)에 의해 자연적으로 형성되도록 함이 바람직하다.

그리고, 곡면부(35)의 곡률은 검출부재(20)의 가압으로 인해 멤브레인(2)이 휘어질 경우에도 테두리부(34) 전체를 따라 멤브레인(2)과 접촉 상태를 유지할 수 있도록 결정된다.

한편, 압접지그(30) 특히, 플레이트(31)는 검출부재(20)를 분리 가능하게 고정한다. 이는, 검출부재(20)의 교체나 팁(23)의 교체를 용이하게 하도록 하기 위함이다. 아울러, 검출부재(20)는 설치된 멤브레인(2)의 표면을 가압함에 따라 멤브레인(2)으로부터 발생되는 반력에 의해 멤브레인(2)의 장력을 검출하는 장비이다.

여기서, 검출부재(20)는 하우징(21), 샤프트(22), 팁(23), 로드셀(24) 및 표시부재(25)를 포함한다.

하우징(21)은 검출부재(20)의 전체적인 외형을 형성하는 것으로, 샤프트(22)를 출입 가능하게 구비하고, 로드셀(24)을 내부에 형성하며, 표시부재(25)를 외측에 구비한다. 특히, 하우징(21)은 플레이트(31)의 삽입홀(32) 상부에 위치하도록 형성된다.

샤프트(22)는 하우징(21)의 하측에 삽입되어 외부 조작시 상·하 방향으로 출입 가능하게 형성된다.

팁(tip,23)은 샤프트(22)의 끝단에 형성되어 압접지그(30) 특히, 삽입홀(32) 에 삽입되어 플레이트(31)의 하측으로 돌출된다. 또한, 팁(23)은 다양한 길이를 갖는 다수 개로 이루어져 서로 다른 장력을 갖는 멤브레인(2)에 맞게 사용함으로써 해당 멤브레인(2)의 장력을 보다 정확하게 얻을 수 있다. 그래서, 팁(23)은 샤프트(22)의 끝단에 분리 가능하게 형성된다. 그리고, 팁(23)은 다양하게 형상 변경 가능하고, 다양한 방식에 의해 샤프트(22)와 분리 가능하게 형성된다.

한편, 팁(23)은 샤프트(22)에 분리되면서 다양한 길이를 갖는 다수 개로 이루어져 서로 다른 장력을 갖도록 설치된 멤브레인(2)에 맞게 사용됨으로써 보다 정확한 장력 데이터를 얻을 수 있다.

아울러, 로드셀(road cell,24)은 멤브레인(2)의 반력을 자동적으로 신호화하는 역할을 한다. 즉, 로드셀(24)은 샤프트(22)의 반력에 의해 멤브레인(2)의 반력을 신호화한다. 따라서, 로드셀(24)은 하우징(21) 내부에 구비되어 멤브레인(2)의 장력에 의한 반력으로써 팁(23) 및 샤프트(22)와 함께 상승하면서 이 상승된 상승량을 데이터화하는 측량장비요소이다.

한편, 로드셀(24)에 의해 신호화된 멤브레인(2)의 반력은 작업자가 용이하게 확인하도록 표시부재(25)를 구비함이 바람직하다. 표시부재(25)는 검출부재(20)의 하우징(21)에 형성되어 멤브레인(2)의 반력을 수치화하여 디스플레이하는 디스플레이창으로 함이 바람직하다.

또한, 검출부재(20)는 호환성이나 교체를 위해 압접지그(30)에 분리 가능하게 고정됨이 바람직하다.

그래서, 검출부재(20)는 고정부(40)에 의해 압접지그(30)에 분리 가능하게 고정된다.

고정부(40)는 서포트부재(42) 및 결합부재(44)를 포함한다.

서포트부재(42)는 압접지그(30)에서 상부 방향으로 연장 형성된다. 그리고, 검출부재(20)는 세워져 서포트부재(42)에 접하게 된다. 특히, 서포트부재(42)는 삽입홀(32)에 인접한 플레이트(31)에 형성된다. 이때, 서포트부재(42)는 플레이트(31)에 일체로 형성될 수도 있고, 분리 가능하게 형성될 수도 있다. 서포트부재(42)는 판 형상으로 도시하였으나, 다양한 형상으로 변경 가능하다.

그리고, 결합부재(44)는 서포트부재(42)와 검출부재(20)를 분리 가능하게 고정하는 역할을 한다. 이때, 결합부재(44)는 서포트부재(42)와 검출부재(20)의 하우징(21)을 체결하는 볼트나 스크류로 함이 바람직하다. 특히, 검출부재(20)는 삽입홀(32)을 통해 팁(23)을 플레이트(31)의 하측으로 돌출되게 위치시킨 상태로 서포트부재(42)와 결합됨으로써 위치 고정된다.

도 4 내지 도 6을 참고하면, 설치된 멤브레인(2)은 그 내부의 공기압에 의한 내압(P)이 부하 되고 있는데, 특히, 멤브레인(2)에는 소정의 길이당 장력(P)이 부여된다.

압접지그(30)의 플레이트(31)는 장력을 측정하고자 하는 위치의 멤브레인(2) 외측면에 접하게 구비되고, 압접지그(30)에 고정된 검출부재(20)가 멤브레인(2)의 장력을 측정하게 된다.

다시 말해서, 검출부재(20)의 샤프트(22)는 끝단에 다양한 형상의 팁(tip,23)을 분리 가능하게 형성한다. 그리고, 샤프트(22)는 검출부재(20)의 하우 징(21) 내·외부로 출입 가능하게 형성되며, 로드셀(24)이 하우징(21) 내부에 구비되어 팁(23)에 전달되는 멤브레인(2)의 반력을 자동적으로 신호화한다. 또한, 하우징(21)은 서포트부재(42)에 고정된다.

그래서, 해당되는 팁(23)이 샤프트(22)에 형성되어 멤브레인(2)을 소정 치수(d)만큼 눌렀을 때, 팁(23)과 샤프트(22)가 멤브레인(2)으로부터 받는 반력에 의해 해당 힘(P)만큼 하우징(21) 내부로 상승하게 되고, 이 반력은 로드셀(24)에 의하여 검출되어 표시부재(25)를 통해 수치화되어 표시된다.

여기서, 멤브레인(2)은 날실방향(Tx)과 씨실방향(Ty)으로 반력이 발생되는데, 이 방향은 팁(23)의 형상에 따라 다양하게 나타난다.

편의상, 팁(23)은 멤브레인(2)의 반력이 날실방향(Tx)과 씨실방향(Ty)으로 동일하게 작용하도록 형성되는 것으로 도시된다.

미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 장력 측정 장치의 사시도이다.

도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

도 3은 도 2의 플레이트 저면 사시도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 막 장력 측정 장치의 검출 상태를 보인 부분 단면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 장력 측정 장치의 작용 설명을 위한 부분 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 멤브레인 10: 막 장력 측정 장치

20: 검출부재 21: 하우징

22: 샤프트 23: 팁

24: 로드셀 30: 압접지그

31: 플레이트 33: 함몰부

35: 곡면부 36: 손잡이

40: 고정부 42: 서포트부재

44: 결합부재

Claims (8)

1. 설치된 멤브레인의 표면을 가압함에 따라 상기 멤브레인으로부터 발생되는 반력에 의해 상기 멤브레인의 장력을 검출하는 검출부재;

   상기 멤브레인의 표면에 상기 검출부재의 접촉을 유지하도록 상기 검출부재를 지지하는 압접지그; 및

   상기 검출부재를 상기 압접지그에 고정하기 위한 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 압접지그는,

   상기 멤브레인의 표면에 접하여 지지되고, 상기 검출부재를 지지하는 플레이트; 및

   상기 플레이트에 연장되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 플레이트는 상기 멤브레인과 접하는 상기 검출부재의 단부를 중앙 부위에 삽입하여 하측으로 돌출시키도록 삽입홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 막 장 력 측정 장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 플레이트는 경량화를 위해 함몰부를 형성하는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 플레이트의 하측은 테두리를 따라 테두리부를 돌출하며;

   상기 테두리부는 상기 검출부재의 가압시 휘어지는 상기 멤브레인과의 접촉 상태를 유지함으로써 안정적으로 지지되도록 하측에 곡면부를 형성하는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출부재는,

   상기 고정부에 의해 상기 압접지그에 고정되는 하우징;

   상기 하우징 내·외부로 출입 가능하게 형성된 샤프트;

   상기 압접지그의 하측으로 돌출되도록 상기 샤프트의 끝단에 분리 가능하게 형성되고, 다양한 길이를 갖는 다수 개로 이루어져 서로 다른 장력을 갖는 상기 멤 브레인의 장력 데이터를 얻을 수 있는 팁(tip); 및

   상기 하우징 내부에 구비되어 상승하는 상기 샤프트의 반력에 의해 상기 멤브레인의 반력을 신호화하는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 검출부재는 상기 로드셀에 연결되어 신호화된 상기 멤브레인의 반력을 검출하여 디스플레이하는 표시부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정부는,

   상기 압접지그에 형성되어 세워진 상기 검출부재의 둘레면과 접하는 서포트부재; 및

   상기 검출부재와 상기 서포트부재를 함께 결합하는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.

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