KR20120053125A - 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기 - Google Patents

표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기 Download PDF

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KR20120053125A
KR20120053125A KR1020100114206A KR20100114206A KR20120053125A KR 20120053125 A KR20120053125 A KR 20120053125A KR 1020100114206 A KR1020100114206 A KR 1020100114206A KR 20100114206 A KR20100114206 A KR 20100114206A KR 20120053125 A KR20120053125 A KR 20120053125A
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김강수
오영택
라점민
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서울시립대학교 산학협력단
라점민
(주)정우엔지니어링건축사사무소
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Abstract

본 발명은 표점간의 거리 조절이 가능하여 범용성이 뛰어나고, 제작이 간단 용이하여 제작 비용이 저렴하며, 휴대가 간편하도록 한 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기는, 측정 대상물의 미세 변위를 측정하는 변위 측정기에 있어서, 내부에 중공을 가지는 측정기 몸체; 측정 대상물의 표면에 부착된 어느 하나의 타켓에 올려지고 타켓의 위치 변화에 대응하여 이동 및 고정 가능하도록 상기 측정기 몸체의 일단에 설치된 고정 다리; 측정 대상물의 표면에 부착된 다른 하나의 타켓에 올려지고 타켓의 이동에 따라 함께 이동 가능하도록 상기 측정기 몸체의 타단에 설치된 탐침 다리; 및 상기 측정기 몸체의 내부 중공에 고정 설치되어 탐침 다리의 이동거리를 검출하는 탐침봉을 통해 타켓 간의 미세 변위를 측정하는 LVDT;를 포함하고, 상기 고정 다리와 탐침 다리는 탐침봉의 작동 방향에 대해 수직으로 입설되어 상호 간의 거리 조절이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기{Fine displacement measuring instrument}
본 발명은 미세 변위 측정기에 관한 것으로, 특히 표점간의 거리 조절이 자유로워 범용적으로 사용이 가능하고 소형화가 가능하여 휴대가 용이하며 제작 비용을 절감시킬 수 있는 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기에 관한 것이다.
LVDT(linear variable differential transformer:선형변이차동변압기)는 알려진 바와 같이 상호 인덕턴스를 이용하여 선형 거리 차이를 측정하는 전기적 변환센서의 한 종류이다.
LVDT의 간단한 예로, 특허 공개 제1991-0005033호에 기재된 바와 같이 코일을 감는 포머(FORMER)와 기계적 변위를 감지하는 코어(CORE), 코어를 지지해 주는 지지봉, 외부에서 발생되는 자기적 간섭과 1차측 코일과 2차측 코일에 의해서 발생되는 와전류를 제거하기 위한 차폐케이스, 그리고 기계적 변위를 전기적 신호로 바꾸어 주는 코일로 구성된다.
이와 같은 LVDT를 이용하여 표점거리의 미세 변위를 측정하기 위해서는 차폐케이스가 고정되고 상대적으로 지지봉(이하 '탐침봉'이라 함)이 이동 가능하도록 설계된 측정기가 요구된다.
또한 측정 대상물의 표점간 거리의 변화에 따라 거리 조절이 필요하며, 이에 따라 LVDT를 이용한 측정기는 표점 거리 조절이 자유로워야 한다.
종래, 표점간의 미세 변위를 측정하고자 할 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 다이알 게이지가 포함된 측정기를 사용하였다. 따라서 표점간의 거리 조절이 자유롭지 못하고, 상당히 고가인 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 표점간의 거리 조절이 가능하여 범용성이 뛰어나고, 제작이 간단 용이하여 제작 비용이 저렴하며, 휴대가 간편하도록 한 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기는, 측정 대상물의 미세 변위를 측정하는 변위 측정기에 있어서, 내부에 중공을 가지는 측정기 몸체; 측정 대상물의 표면에 부착된 어느 하나의 타켓에 올려지고 타켓의 위치 변화에 대응하여 이동 및 고정 가능하도록 상기 측정기 몸체의 일단에 설치된 고정 다리; 측정 대상물의 표면에 부착된 다른 하나의 타켓에 올려지고 타켓의 이동에 따라 함께 이동 가능하도록 상기 측정기 몸체의 타단에 설치된 탐침 다리; 및 상기 측정기 몸체의 내부 중공에 고정 설치되어 탐침 다리의 이동거리를 검출하는 탐침봉을 통해 타켓 간의 미세 변위를 측정하는 LVDT;를 포함하고, 상기 고정 다리와 탐침 다리는 탐침봉의 작동 방향에 대해 수직으로 입설되어 상호 간의 거리 조절이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 고정 다리의 이동 및 고정수단으로는, 상기 측정기 몸체의 하부에 이동 가능하게 설치되고 밑면에 상기 고정다리가 연결되는 이동판과; 상기 이동판의 이동 위치를 고정하도록 측정기 몸체에 나사 결합되는 고정나사를 할 수 있다.
대안으로 상기 고정 다리의 이동 및 고정수단으로는, 상기 측정기 몸체에 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 지지되고 밑면에 상기 고정 다리가 연결되는 이동블록과; 일단이 상기 이동블록에 회전 가능하게 연결되고 타단에 핸들이 구비되어 상기 측정기 몸체에 나사 결합되어 있는 거리 조정 나사축으로 구성될 수 있다.
또 다른 대안으로 상기 고정 다리의 이동 및 고정수단으로는, 상기 측정기 몸체의 상면에 배치되는 상부 지지판과; 상기 측정기 몸체의 하면에 배치되고 밑면에 상기 고정 다리가 설치되는 하부 지지판과; 상기 상,하부 지지판을 나사 체결력에 의해 측정기 몸체에 조임 고정시키는 복수 개의 볼트를 포함할 수 있다.
그리고 상기 탐침 다리는 상기 측정기 몸체에 슬라이딩 이동가능하게 설치된 탐침 블록을 매개로 상기 탐침봉과 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기에 의하면, 측정 장비가 사각 실린더 형태로서 소형화시킬 수 있어 휴대가 용이하다. 또한 구성이 간단하여 제작이 용이하고 제작비용을 절감시킬 수 있다. 또한 측정 대상의 표점간 거리 조절이 자유로워 다양한 측정 실험에 범용적으로 적용할 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 미세 변위 측정기의 정면도.
도 2는 도 1의 저면도.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 미세 변위 측정기의 정면도.
도 5는 도 4의 B-B선 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 미세 변위 측정기의 정면도.
도 7은 도 6의 좌측면도.
도 8은 종래 미세 변위 측정에 사용된 측정기의 예시도.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
제1 실시 예에 따른 미세 변위 측정기(10A)가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 미세 변위 측정기의 정면도이고, 도 2는 도 1의 저면도이고, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도를 나타낸 것이다.
변위 측정기(10A)는 측정기 몸체(20)를 구비한다. 측정기 몸체(20)는 내부가 비어 있는 긴 박스 형태이다. 측정기 몸체(20)는 상, 하부에 각기 배치되는 상판(22)과 하판(24), 상판(22)과 하판(24)을 양측단에서 연결하는 측판(26,28)으로 구성된다. 따라서 상판(22)과 하판(24)의 사이에는 측판(26,28)의 높이에 해당하는 중공이 형성된다. 이때 측정기 몸체(20)는 도시안 된 전면판과 후면판을 모두 설치하거나 어느 하나를 택일하여 설치할 수도 있다. 상판(22)과 하판(24)의 사이에는 LVDT(40)를 설치하기 위한 고정 블록(21)이 고정 설치된다.
고정 블록(21)에는 측정기 몸체(20)의 길이 방향으로 LVDT 조립공(21a)이 형성되어 있고, LVDT 조립공(21a)에 LVDT(선형변위측정변환기)(40)가 삽입되어 고정 장착되어 있다. 이때 LVDT(40)는 LVDT 조립공(21a)에 강제 끼움으로 고정되거나 고정 블록(21)에 나사 결합된 고정나사(44)의 조임력으로 고정될 수 있다. 따라서 LVDT(40)는 측정기 몸체(40)의 길이 방향으로 설치된다. LVDT(40)는 이 기술 분야에서 주지의 기술이므로 상세한 설명은 구성 및 작용은 생략한다.
LVDT(40)의 탐침봉(42)에는 탐침 블록(140)이 연결되어 있고, 탐침 블록(140)에는 하판(24)에 형성된 장공(24a)을 관통하는 탐침 다리(50)가 연결되어 있다. 탐침 다리(50)는 LVDT(40)의 탐침봉(42)의 작동 방향(K)에 대해 수직방향으로 위치하여 탐침 블록(140)에 연결되어 있다. 본 실시 예에서 탐침 블록(140)은 그의 상단이 상판(22)의 밑면측 선형 베어링(29)에 슬라이딩 지지되는 구조로 하였으나 이러한 지지 기구에 한정되는 것은 아니다. 이때 탐침 다리(50)의 길이는 특정 길이에 제한되는 것은 아니며 그 말단부가 적어도 하판(24)에서 돌출되어 측정 대상물(1)의 타겟(1a 또는 1b)에 결합될 수 있는 길이를 갖는다.
탐침 다리(50)의 반대측에는 고정 다리(30)가 위치되어 있다. 고정 다리(30)는 측정기 몸체(20)에 이동 및 고정 가능하게 설치되어 있다. 이때 고정 다리(30)는 장공(24b)에 삽입되어 탐침 다리(50)와 나란하게 설치된다. 또한 본 실시 예에서 고정 다리(30)와 탐침 다리(50)는 측정기 몸체(20)의 일직선(X)상에 배치되어 있다.
탐침 다리(50)와 고정 다리(30)의 말단 구조는 측정 대상물(1)의 타겟(1a,1b)과 결합되는 구조를 갖는다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 상호 요철구조를 통하여 결합될 수 있다.
한편, 고정 다리(30)의 이동 및 고정수단으로, 측정기 몸체(20)의 하부측 미끄럼 홈(25)에 슬라이딩 이동가능하게 이동판(60)이 삽입 설치되고, 이동판(60)의 일측면에 위치하여 나사 조임력으로 이동판(60)의 위치를 고정하는 고정나사(62)를 포함한다. 이때 이동판(60)의 밑면에 고정다리(30)가 연결된다.
이와 같이 구성된 제1 실시 예에 따른 미세 변위 측정기를 이용한 변위 측정의 방법 및 그 작용을 설명한다.
먼저, 도 1에서와 같이 대상 물체(1)의 표면에 타겟(1a)(1b)을 부착하고, 타겟(1a)(1b)간의 거리에 맞도록 고정 다리(30)의 위치를 조정한다. 이때 고정 다리(30)의 위치 조정은 고정 나사(62)의 조임력을 해제시킨 후 이동판(60)을 좌우로 이동시켜서 이루어진다. 고정 다리(30)의 위치 조정이 완료되면 고정 나사(62)를 완전히 조여서 이동판(60)을 고정시킨다.
다음, 타겟(1a)(1b) 위에 측정기(10A)에 부착된 고정 다리(30)와 탐침 다리(50)를 각기 올려놓는다. 이때 고정 다리(30)와 탐침 다리(50)의 말단은 타겟(1a)(1b)과의 요철 형상에 의해 맞춤 결합된다.
이후, 측정 대상물(1)에 힘이 가해지면 힘을 가하기 전에 붙여 놓은 타겟(1a)(1b) 표점간 사이의 거리에 변화가 생기고, 이 거리의 미세 변화만큼 탐침 다리(50)가 이동하여 탐침봉(42)에 전달함으로써 LVDT(40)가 미세 변위를 전기적으로 검출하게 된다. 이때 거리의 측정 데이타 값은 LVDT(40)에 연결된 전기적으로 연결된 컴퓨터(미도시)에 저장될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 미세 변위 측정기는 고정 다리(30)의 위치를 조정할 수 있어 표점간 거리 조절이 자유롭고, 이로 인해 다양한 변위 실험에 적용할 수 있다.
또한 기존의 LVDT 장비에 비해 구성이 간단하여 제작이 용이하고 저가로 제작되어 경제성이 우수하다. 또한 소형으로 제작이 가능하여 휴대가 용이하며, 간이 장비임에도 미세한 측정이 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 변위 측정기(10B)는 도 4 및 도 5와 같이 고정 다리(30)의 이동 및 고정수단을 변형하여 구성한 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 미세 변위 측정기의 정면도이고, 도 5는 도 4의 B-B선 단면도이다. 도 4 및 도 5에서 제1 실시 예와 동일 또는 동등한 부분은 동일 부호를 사용한다.
즉, 본 실시 예에서는 고정 다리(30)의 이동 및 고정수단으로, 측정기 몸체(20)의 상판(22)과 하판(24) 사이의 빈 공간에서 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 지지되고 밑면에 고정 다리(30)가 연결되는 이동블록(160)이 설치되고, 일단이 이동블록(160)에 회전 가능하게 연결되고 타단에 핸들(162a)이 구비되어 측정기 몸체(20)에 나사 결합되어 있는 거리 조정 나사축(162)으로 구성된 것이다.
이때 거리 조정 나사축(162)은 측판(26)에 나사 결합되어 있다. 거리 조정 나사축(162)은 이동블록(160)에 회전 가능하게 삽입되어 스냅링(161)에 의해 고정되어 있다. 이동 블록(160)의 상,하단은 각기 측정기 몸체(20)의 상,하판(22,24)에 각기 형성된 미끄럼 홈(121,124)에 슬라이딩 이동가능하게 삽입되어 있다. 본 실시 예에서 이동 블록(160)은 'ㄷ'자 형상으로 구성하였으나 본 발명은 이러한 형상에 한정되지 않는다.
따라서 제2 실시 예는 핸들(162a)의 회전 방향에 따라 거리 조정 나사축(162)이 측정기 몸체(20)의 길이 방향인 좌,우로 직선 이동하고, 이에 연동하여 이동 블록(160)을 매개로 고정 다리(30)가 이동하여 표점 거리의 조절이 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세 변위 측정기(10C)는 고정 다리(30)의 이동 및 고정수단을 도 6 및 도 7과 같이 변형하여 구성한 것이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 미세 변위 측정기의 정면도이고, 도 7은 도 6의 좌측면도이다. 도 6 및 도 7에서 제1 실시 예와 동일 또는 동등한 부분은 동일 부호를 사용한다.
도 6 및 도 7에서와 같이 고정 다리(30)의 이동 및 고정수단으로, 측정기 몸체(20)의 상면과 하면에 상부 지지판(260)과 하부 지지판(262)이 배치되고, 고정 다리(30)가 하부 지지판(262)의 밑면에 연결 설치되며, 상부 지지판(260)과 하부 지지판(262)이 복수 개의 볼트(264)로 연결 고정하여서 된 것이다.
이때 볼트(264)는 어느 한쪽의 상부 지지판(260)를 관통하여 다른 한쪽의 하부 지지판(262)에 나사 체결되는 방식으로 구성하거나, 상,하부 지지판(260,262)를 관통시켜 너트(263)로 체결되는 구조로 구성할 수 있다.
이때 볼트(262)의 체결력으로 상부 지지판(260)와 하부 지지판(262)가 측정기 몸체(20)에 밀착 고정된다.
따라서 제3 실시 예는 볼트(262)의 체결력을 느슨하게 한 뒤 상,하부 지지판(260,262)을 측정기 몸체(20)의 길이 방향으로 좌우 이동시킨 후 볼트(264)를 다시 조여서 고정 다리(30)의 위치가 고정됨으로써 표점 거리 조절이 자유롭게 이루어진다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 측정 장비가 사각 단면을 갖는 실린더 형태로서 소형화시킬 수 있어 휴대가 용이하다. 또한 구성이 간단하여 제작이 용이하고 제작비용을 절감시킬 수 있다. 또한 측정 대상의 표점간 거리 조절이 자유로워 다양한 측정 실험에 범용적으로 적용할 수 있다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
20: 측정기 몸체
30: 고정 다리
40: LVDT
50: 탐침 다리
60: 이동판
62: 고정나사
140: 탐침블록
160: 이동블록
162: 거리 조정 나사축
162a: 핸들
260: 상부 지지판
262: 하부 지지판
264: 볼트

Claims (5)

  1. 측정 대상물의 미세 변위를 측정하는 변위 측정기에 있어서,
    내부에 중공을 가지는 측정기 몸체(20);
    측정 대상물의 표면에 부착된 어느 하나의 타켓에 올려지고 타켓의 위치 변화에 대응하여 이동 및 고정 가능하도록 상기 측정기 몸체(20)의 일단에 설치된 고정 다리(30);
    측정 대상물의 표면에 부착된 다른 하나의 타켓에 올려지고 타켓의 이동에 따라 함께 이동 가능하도록 상기 측정기 몸체(20)의 타단에 설치된 탐침 다리(50); 및
    상기 측정기 몸체(20)의 내부 중공에 고정 설치되어 탐침 다리의 이동거리를 검출하는 탐침봉을 통해 타켓 간의 미세 변위를 측정하는 LVDT(40);를 포함하고,
    상기 고정 다리(30)와 탐침 다리(50)는 탐침봉(42)의 작동 방향에 대해 수직으로 입설되어 상호 간의 거리 조절이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정 다리(30)의 이동 및 고정수단으로,
    상기 측정기 몸체(20)의 하부에 이동 가능하게 설치되고 밑면에 상기 고정다리가 연결되는 이동판(60)과;
    상기 이동판(60)의 이동 위치를 고정하도록 측정기 몸체(20)에 나사 결합되는 고정나사(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정 다리(30)의 이동 및 고정수단으로,
    상기 측정기 몸체(20)에 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 지지되고 밑면에 상기 고정 다리(30)가 연결되는 이동블록(160)과;
    일단이 상기 이동블록(160)에 회전 가능하게 연결되고 타단에 핸들(162a)이 구비되어 상기 측정기 몸체(20)에 나사 결합되어 있는 거리 조정 나사축(162)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정 다리(30)의 이동 및 고정수단으로,
    상기 측정기 몸체(20)의 상면에 배치되는 상부 지지판(260)과;
    상기 측정기 몸체(20)의 하면에 배치되고 밑면에 상기 고정 다리(30)가 설치되는 하부 지지판(262)과;
    상기 상,하부 지지판(260,262)을 나사 체결력에 의해 측정기 몸체(20)에 조임 고정시키는 복수 개의 볼트(264)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 탐침 다리(50)는 상기 측정기 몸체(20)에 슬라이딩 이동가능하게 설치된 탐침 블록(140)을 매개로 상기 탐침봉(42)과 연결된 것을 특징으로 하는 표점거리 조절이 자유로운 미세 변위 측정기.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101374092B1 (ko) * 2012-10-15 2014-03-13 주식회사 진 미세변위조종장치
KR20180002746U (ko) * 2017-03-14 2018-09-27 이흥진 액츄에이터 자중 및 와이어 장력에 따른 와이어 제어 장치
KR102002965B1 (ko) * 2019-02-22 2019-07-23 (주)상엔지니어링건축사사무소 교량의 탄성받침 유지 보수용 변형률 측정장치

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