KR20220076824A - 곡률반경 측정장치 - Google Patents

Abstract

곡률값을 측정하고자 하는 대상물의 반경을 인지 여부와 상관없이 신축가능한 3개의 길이연장부를 통해 해당 대상물의 곡률값을 도출할 수 있는 곡률반경 측정장치에 관한 것으로, 다수의 측정길이가 입력되되 내부에는 그 측정길이와 설정값을 기본으로 곡률값을 연산하여 외부에 표시하는 함체의 형상으로 이루어진 측정부 및 신축가능하게 형성되되 상기 측정부 양측면은 물론, 상면이나 하면에 구비되어 그 신축에 의해 측정된 측정길이가 상기 제어부에 자동 입력되는 길이연장부를 포함하되, 상기 길이연장부는 상기 측정부 일측에 형성된 제1측정부재, 상기 제1측정부재와 대칭되게 상기 측정부 타측에 형성된 제2측정부재, 상기 제1측정부재 및 상기 제2측정부재와 서로 직각을 이루어도록 상기 측정부 상면 또는 하면에 형성되는 제3측정부재를 포함한다.

Description

곡률반경 측정장치{Measuring Apparatus for Bending Radius}

본 발명은 곡률값을 측정하고자 하는 대상물의 반경을 인지 여부와 상관없이 신축가능한 3개의 길이연장부를 통해 해당 대상물의 곡률값을 도출할 수 있는 곡률반경 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 케이블을 포설할 때에는 직선화하여 포설해야 하며 한정된 공간에서 포설 시 부득이하게 굽혀서 설치된다.

일 예로, 선박 건조 의장 작업 시 한정된 공간 안에 케이블을 포설해야 하기 때문에 필연적으로 케이블을 휘어서 포설할 수 밖에 없다.

하지만, 이와 같이 케이블의 포설 시 휘어짐에 따라 케이블의 내구성이 문제가 되어 합선이나 파손 같은 문제점이 발생하였다. 그래서 이와 같은 문제점을 방지하고자, 케이블의 포설 시 휘어짐 정도에 대한 기준규격을 국제적으로 규정하였다.

특히, 케이블의 경우 국제전기기술위원회(IEC: International Electrotechnical Commission)에서 지정하여 케이블의 종류나 굵기에 따라 포설되는 케이블의 곡률기준을 정하고 있으며, 이에 맞게 케이블을 포설하여야 한다.

하지만, 실제로 케이블을 포설하는 작업에서 국제규격에 알맞도록 케이블을 포설하는 지에 대한 확인이 어려운 문제가 발생하였다.

이와 같은 문제점의 해결을 위해서 한정된 공간에 케이블이나 파이프 등의 원활한 포설을 위해 부득이하게 휘어지게 설치하는 경우, 케이블이나 파이프의 안정성 확보를 위한 규격에 알맞은지 측정하는 장치들이 개발되었다.

종래기술에 따른 곡률반경 측정장치는 케이블의 길이방향에 따른 두 지점을 직선으로 연결하여 거리를 측정하는 고정자 및 고정자에서 케이블에 이르는 수직거리를 측정하는 회전자를 포함하여 구성되며, 회전자 복수 개로 구성되어 서로 다른 길이를 가지며 하나의 회전축을 가지도록 고정자에 결합된다.

그리고 각각의 회전자는 기 설정된 길이를 가지며 회전축을 중심으로 회전을 함으로써, 고정자에서 케이블에 이르는 거리에 맞는 회전자를 선택하여 케이블의 곡률을 측정한다.

이와 같은 방법을 통해서 종래의 곡률반경 측정장치는 케이블의 곡률을 측정하였으나, 복수 개의 회전자를 구비함에 따라 그 부피가 커지며 휴대성이 불편한 문제점이 있으며, 뿐만 아니라, 기 설정된 길이의 회전자를 구비함에 따라, 케이블이 IEC규격에 알맞은 규격으로 포설되었는지 확인만 할 뿐 정확한 곡률반경을 측정하기 어려운 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 종래기술로 국내등록특허 제10-1411505호(공고일:2014.07.03.)인 '곡률반경 측정장치'가 개시되어 있으며, 그 종래의 등록공보에 따르면 일정한 길이를 가지는 탄성체를 구부려 대상물의 곡률반경에 맞추어 호를 만들고, 이때 탄성체 양 끝의 길이, 즉 현의 길이를 측정 후 호와 현의 길이를 이용하여 곡률반경을 측정하였다.

헌데, 이러한 종래기술은 탄성체 양쪽 끝을 구속하고 탄성체를 변형시키는 경우, 원호의 형상으로 변형되기보다 오히려 타원 또는 쌍곡선 형상으로 변형되므로 정확한 원의 반경을 측정하기 어려지는 것은 물론, 측정대상물이 오목한 경우 측정법을 제시하였으나, 해당 측정대상물이 볼록한 경우에는 만족한 측정값을 제시하지 못한다는 현실적인 문제가 발생하게 된다.

국내등록특허 제10-1411505호(공고일:2014.07.03.) 국내등록실용 제20-0485684호(공고일:2018.02.07.) 국내등록실용 제20-0168896호(공고일:2000.02.15.)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 측정대상물에 대한 반경을 인지하지 못하여도 해당 측정대상물의 곡률 측정이 가능하도록 하며, 측정대상물의 형상 즉, 오목형상이나 볼록형상에 관계 없이 원활한 곡률측정은 물론, 이를 통한 정밀한 곡률값의 연상이 가능해지도록 하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 곡률반경 측정장치는 다수의 측정길이가 입력되되 내부에는 그 측정길이와 설정값을 기본으로 곡률값을 연산하여 외부에 표시하는 함체의 형상으로 이루어진 측정부 및 신축가능하게 형성되되 상기 측정부 양측면은 물론, 상면이나 하면에 구비되어 그 신축에 의해 측정된 측정길이가 상기 제어부에 자동 입력되는 길이연장부를 포함하되, 상기 길이연장부는 상기 측정부 일측에 형성된 제1측정부재, 상기 제1측정부재와 대칭되게 상기 측정부 타측에 형성된 제2측정부재, 상기 제1측정부재 및 상기 제2측정부재와 서로 직각을 이루어도록 상기 측정부 상면 또는 하면에 형성되는 제3측정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 각각의 상기 제1측정부재, 상기 제2측정부재 및 상기 제3측정부재는 상기 측정부 외면과 이어지되 신축가능하게 텔레스코픽 타입으로 이루어진 연장몸체 및 일측이 상기 연장몸체 끝단과 고정 설치되되 타측은 대상물과 면접하는 팁을 포함하되, 상기 제1측정부재와 상기 제2측정부재에 구비된 상기 팁은 상기 연장몸체와 탈착 가능하게 결합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 팁은 면접하는 대상물의 형상에 따라 원뿔형상, 칼날형상, 기둥형상 및 구 형상 중 어느 하나의 형상을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1측정부재 또는 상기 제2측정부재 중 적어도 어느 하나는 소정의 길이를 갖는 수직연장체를 더 포함하며, 상기 수직연장체는 상부가 상기 연장몸체와 탈착 가능하게 결합하되 하부에는 상기 팁이 탈착 가능하게 결합하며, 상기 수직연장체의 길이는 그 하부에 구비된 상기 팁 하단이 상기 제3측정부재의 길이가 최대로 늘어난 상태에서의 하단과 수평선 상으로 서로 일치할 수 있는 길이를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 제1 내지 제3측정부재는 물론, 수직연장체를 포함하는 길이연장부를 통해 반경을 알지못하는 대상물에서 측정되는 3가지의 길이만으로도 해당 대상물의 곡률값 측정이 가능한 효과를 갖게 된다.

또한, 종래와는 차별적으로 원뿔형상, 칼날형상, 구형상 및 기둥형상 중 어느 하나로 이루어진 팁의 형상을 통해 상기 팁이 면접하고자 하는 대상물의 형상에 용이하게 대응하여 정밀한 측정길이를 획득할 수 있는 효과를 갖게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 곡률반경 측정장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 곡률반경 측정장치에 대한 제1 내지 제3측정부재를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 대한 팁을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 곡률반경 측정장치에 대한 수직연장체를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 곡률반경 측정장치에 대한 사용상태도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 곡률반경 측정장치(이하, 간략하게 '측정장치'라 한다)에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 측정장치(1)는 크게 측정부(100) 및 다수의 길이연장부(200)를 포함하며, 이러한 구성들의 유기적인 결합을 통해 전선 등의 오목형상이나 볼록형상 곡률에 대한 대상물(10)의 곡률측정을 용이하게 측정할 수 있는 장점을 갖게 된다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 측정부(100)는 후술하는 다수의 길이연장부(200)가 구비되되 상기 길이연장부(200)를 통해 얻어진 측정길이와 제어부(미도시)에 저장된 설정값을 통해 연산하여 볼록 또는 오목 형상을 갖는 대상물(10)의 곡률값을 표시하기 위한 구성이다.

예컨대 측정부(100)는 플라스틱 등과 같은 합성수시재의 재질을 이용하여 전체적으로 속이 빈 함체의 형상으로 성형하되 그 외면 즉, 양측면과 하면(또는 상면)에는 신축(곡률반경 측정장치) 가능한 길이연장부(200)가 다수 구비된다.

측정부(100) 외면에는 내부에 구비된 제어부를 통해 연산된 곡률값을 표시하기 위한 디스플레이가 구비되며, 제어부의 구동을 위한 다수의 스위치가 구비될 수 있다.

아울러 측정부(100)는 유지보수나 배터리(미도시)의 교체를 위해 그 내부가 개폐 가능한 형태를 가지며, 바람직하게는 사용자에 의해 파지되어 사용될 수 있는 인체공학적 형상을 갖는 것도 가능하다.

그리고, 상기 길이연장부(200)는 상술한 측정부(100) 외면에 대상물(10)과 면접할 수 있게 길이의 신축이 가능하도록 형성되어 그 면접에 의한 각각의 측정길이를 자동으로 제어부에서 판단할 수 있도록 하기 위한 구성으로 제1 내지 제3측정부재(200-1,200-2,200-3)는 몰론, 수직연장체(230)를 포함하며, 각각의 상기 제1 내지 제3측정부재(200-1,200-2,200-3)는 연장몸체(210)와 팁(220)을 포함한다.

즉, 하기에 설명되는 제1 및 제2측정부재(200-1,200-2)는 수평방향으로 길이가 신축되는 구조를 가지며, 제3측정부재(200-3)는 수직방향으로 길이가 신축되는 구조를 갖도록 하여 대상물(10)과 면접하는 임의의 3점을 통해 해당 대상물(10)의 곡률값을 연산할 수 있도록 한다.

예컨대 연장몸체(210)는 서로 다른 외경을 갖는 다수의 관(PIPE)이 서로 중첩되게 출입하는 텔레스코픽(Telescopic) 타입으로 형성되어 그 길이의 신축이 가능하게 한다.

이를 위해, 각각의 연장몸체(210) 일측은 측정부(100) 외면(도시한 바와 같이, 양측면과 하면)에 고정 설치되되 타측에는 팁(220)이 구비되어 대상물(10)의 형상에 따라 길이가 신축된다.

이때, 제1 및 제2측정부재(200-1,200-2)를 이루는 연장몸체(210) 타측에는 팁(220)과 탈착 가능하게 결합하기 위한 돌기부(211)가 형성되며, 상기 돌기부(211)는 상기 팁(220)이 분리된 이후에 후술하는 수직연장체(230)의 삽입홈(231)과 형상 맞춤으로 끼움 결합하는 것이 바람직하다.

아울러, 제1 내지 제3측정부재(200-1,200-2,200-3)에 각각 구비되는 연장몸체(210)는 서로 동일한 신축길이를 갖도록 하거나 필요에 따라 적어도 어느 하나는 그 신축길이가 다르게 형성될 수 있으며, 그 신축하는 길이의 변화는 제어부에서 자동으로 인지할 수 있도록 측정부(100)에 구비된다.

또한, 팁(220)은 일단이 신축되는 각각의 연장몸체(210) 타측에 구비되되 타단은 대상물(10) 외면과 면접하여 상기 연장몸체(210)의 신축길이를 제한하기 위한 구성이다.

예컨대 팁(220)은 도시한 바와 같이, 면접하는 대상물(10)의 형상에 따라 그 타단이 원뿔형상, 칼날형상, 기둥형상 및 구(球) 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 제1 내지 제3측정부재(200-1,200-2,200-3)를 이루는 각각의 연장몸체(210) 중 적어도 어느 하나는 상기 팁(220) 일단과 교체 가능하게 형성되며, 이를 위해 상기 팁(220) 일단에는 끼움홈(221)이 형성되어 돌기부(211)와 형상 맞춤으로 결합하는 구조를 갖는다.

이때, 서로 다른 형상을 갖는 각각의 팁(220) 선단에서 후단까지의 길이(D1,D2,D3,D4)는 제어부의 정밀한 측정길이 인지를 위해 서로 동일한 길이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 도 4를 더 참조하면, 수직연장체(230)는 특히, 대상물(10)의 굴곡 형상이 완만한 오목형상이거나 볼록 형상인 경우에 해당 대상물(10)의 곡률을 측정을 용이하게 하기 위한 구성으로 제1 및 제2측정부재(200-1,200-2)를 이루는 연장몸체(210)와 탈착 가능하게 결합한다.

예컨대 수직연장체(230)는 소정의 수직길이를 갖는 기둥형상으로 이루어져 있으며, 그 상부 외면에는 상술한 바와 같이, 돌기부(211)와 결합하는 삽입홈(231)이 형성되며, 하부 외면에는 상기 연장몸체(210)에서 분리된 팁(220)이 결합하는 돌출부(233)가 형성되어 상기 팁(220)에 형성된 끼움홈(221)과 결합한다.

이때, 수직연장체(230)의 길이는 본 발명인 측정장치(1)의 '0'점 조정을 위해 상기 수직연장체(230) 하부에 구비된 팁(220) 하단과 최대한으로 수직길이가 늘어난 제3측정부재(200-3)에 구비된 팁(220) 하단이 임의의 수평선(L) 상에서 동일선상에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 측정장치(1)에 대한 올바른 실시예를 설명하도록 하며, 하기에는 본 발명의 요지를 명확하게 이해시키기 위해 대상물(10)의 형상이 오목한 형상인 경우를 일 예로 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 하기에 설명되는 방식을 통해 볼록한 형상을 갖는 대상물(10)의 곡률값을 도출하는 것은 본 발명에 속하는 통상의 기술자라면 용이하게 인지하는 것은 자명한 사실이다.

먼저, 사용자는 본 발명인 측정장치(1)를 이용하여 임의의 중심점(C/P)과 반지름(R)을 갖는 대상물(10)의 3점(P1,P2,P3)에 제1 내지 제3측정부재(200-1,200-2,200-3)를 구성하는 팁(220) 타단과 면접할 수 있도록 배치한다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 임의의 점 A(예를 들어, 제1측정부재의 팁과 대상물의 면접부분)와 점 B((예를 들어, 제2측정부재의 팁과 대상물의 면접부분)를 연결한 임의의 직선을 AB라고 할 때, AB 직선 상에 임의의 점 C에서 수선(垂線)을 내려 대상물(10)과 만나는 점을 D(예를 들어, 제3측정부재의 팁과 대상물의 면접부분)라 가정하면, 이때 각각의 선 AC, BC, CD의 길이는 각각 a, b 및 c가 된다.

여기서, 삼각형으로 연결되는 선 ADC 내각(α)과 또 다른 삼각형으로 연결되는 선 BDC 내각(β)은 각각 아래의 수학식 1과 수학식 2로 계산할 수 있다.

여기서, 삼각형의 외접원에 대한 사인(sine)법칙에 의해 반지름 R은 수학식 3과 같으므로, 최종적으로 반지름 R은 a, b, c에 대한 식으로 아래의 수학식 4로 계산 가능하다.

이때, 팁(220)의 형상이 구 형상 또는 기둥 형상인 경우에는 상기 식(수학식 4)에서 구한 반지름 R에 상기 팁(220)이 갖는 구 또는 원의 반지름을 더한 크기가 최종적으로 구하고자 하는 곡률 반경이 되며, 이를 통해 오목한(또는 볼록한) 형상을 갖는 대상물(10)에 대한 곡률값의 연산이 측정부(100)를 통해 가능하게 된다.

한편, 대상물(10)의 형상이 볼록 형상(또는 완만한 오목 형상)인 경우에는 제1 및 제2측정부재(200-1,200-2) 각각에 수직연장체(230)를 더 연결하여 대상물(10)의 곡률값을 연산할 수 있게 된다.

즉, 제1 및 제2측정부재(200-1,200-2)를 구성하는 각각의 연장몸체(210)에 수직연장체(230)를 결합하되 상기 수직연장체(230) 하부에 팁(220)을 결합하여 제3측정부재(200-3)와 '0'점 조정이 된 상태에서 상술한 임의의 점 A와 점 B의 도출하게 되며, 선 CD의 측정길이는 음수(제3측정부재의 연장몸체가 상방으로 길이가 줄어 듬)로 측정부(100)에서 감지되나 이는 절대값으로 인식하여 상술한 수학식에 대입 함으로써, 연산이 가능하게 된다.

이는 대상물(10)의 형상으로 인해 본 발명인 측정장치(1)가 해당 대상물(10)의 내부에 위치하는 것이 아니라, 대상물(10)의 외측에 위치하는 상황이 되므로 같은 수학식에 선 CD의 길이를 의미하는 'c'만 절대값으로 사용함으로써, 계산이 가능한 것이다.

하여, 상술한 본 발명의 실시예를 통해 대상물(10)의 오목한 곡률 반경과 완만한 오목 곡률 반경 및 볼록 곡률 반경까지 하나의 측정장치(1)로 모두 측정이 가능하게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 측정장치(1)는 종래와는 차별적으로 제1 내지 제3측정부재(200-1,200-2,200-3)는 물론, 수직연장체(230)를 포함하는 길이연장부(200)를 통해 반경을 알지못하는 대상물(10)에서 측정되는 3가지의 길이만으로도 해당 대상물(10)의 곡률값 측정이 가능한 효과를 갖게 된다.

또한, 종래와는 차별적으로 원뿔형상, 칼날형상, 구형상 및 기둥형상 중 어느 하나로 이루어진 팁(220)의 형상을 통해 상기 팁(220)이 면접하고자 하는 대상물(10)의 형상에 용이하게 대응하여 정밀한 측정길이를 획득할 수 있는 효과를 갖게 된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1: 본 발명에 따른 곡률반경 측정장치
10: 곡률측정 대상물
100: 측정부
200: 길이연장부
200-1: 제1측정부재 200-2: 제2측정부재
200-3: 제3측정부재 210: 연장몸체
211: 돌기부 220: 팁
221: 끼움홈 230: 수직연장체
231: 삽입홈 233: 돌출부

Claims (4)

1. 다수의 측정길이가 입력되되 내부에는 그 측정길이와 설정값을 기본으로 곡률값을 연산하여 외부에 표시하는 함체의 형상으로 이루어진 측정부(100); 및
   신축가능하게 형성되되 상기 측정부(100) 양측면은 물론, 상면 또는 하면에 구비되어 그 신축에 의해 측정된 측정길이가 상기 제어부에 자동 입력되는 길이연장부(200);를 포함하되,
   상기 길이연장부(200)는
   상기 측정부(100) 일측에 형성된 제1측정부재(200-1), 상기 제1측정부재(200-1)와 대칭되게 상기 측정부(100) 타측에 형성된 제2측정부재(200-2), 상기 제1측정부재(200-1) 및 상기 제2측정부재(200-2)와 서로 직각을 이루어도록 상기 측정부(100) 상면 또는 하면에 형성되는 제3측정부재(200-3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡률반경 측정장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 제1측정부재(200-1), 상기 제2측정부재(200-2) 및 상기 제3측정부재(200-3)는
   상기 측정부(100) 외면과 이어지되 신축가능하게 텔레스코픽(Telescopic) 타입으로 이루어진 연장몸체(210); 및
   일측이 상기 연장몸체(210) 끝단과 고정 설치되되 타측은 대상물(10)과 면접하는 팁(220);을 포함하되,
   상기 제1측정부재(200-1)와 상기 제2측정부재(200-2)에 구비된 상기 팁(220)은 상기 연장몸체(210)와 탈착 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 곡률반경 측정장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 팁(220)은
   면접하는 대상물(10)의 형상에 따라 원뿔형상, 칼날형상, 기둥형상 및 구(球) 형상 중 어느 하나의 형상을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 곡률반경 측정장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1측정부재(200-1) 또는 상기 제2측정부재(200-2) 중 적어도 어느 하나는 소정의 길이를 갖는 수직연장체(230);를 더 포함하며,
   상기 수직연장체(230)는 상부가 상기 연장몸체(210)와 탈착 가능하게 결합하되 하부에는 상기 팁(220)이 탈착 가능하게 결합하며,
   상기 수직연장체(230)의 길이는 그 하부에 구비된 상기 팁(220) 하단이 상기 제3측정부재(200-3)의 길이가 최대로 늘어난 상태에서의 하단과 수평선(L) 상으로 서로 일치할 수 있는 길이를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 곡률반경 측정장치.
   

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