KR100859642B1 - Apparatus for measuring straightness in addition to differences of step and angle of two objects and shaft alignment method using same - Google Patents
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Abstract
Description
도1 및 도2는 종래의 직진도를 측정하는 장치를 도시한 개략도1 and 2 are schematic diagrams showing a device for measuring a conventional straightness.
도3은 축정렬 공차 지침을 도시한 도면3 shows axial alignment tolerance guidelines.
도4는 축정렬 오차에 따른 회전체 기계의 수명을 도시한 도면4 is a view showing the life of the rotating machine according to the axis alignment error
도5 내지 도8은 종래의 축정렬 방법에 따른 구성을 도시한 도면5 to 8 are views showing the configuration according to the conventional axis alignment method.
도9 및 도10은 본 발명의 제1실시예에 따른 측정 장치의 작용 원리를 도시한 개략도9 and 10 are schematic diagrams showing the principle of operation of the measuring device according to the first embodiment of the present invention;
도11은 본 발명의 제1실시예에 따른 측정 장치의 측정 상태의 외관을 도시한 정면도11 is a front view showing the appearance of a measurement state of the measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention;
도12는 도11의 내부 구성을 도시한 정면도12 is a front view showing the internal configuration of FIG.
도13은 도9의 스트레인게이지로 제1면과 제2면의 기울기 각도차를 측정하는 휘스톤브리지의 회로도FIG. 13 is a circuit diagram of a Wheatstone bridge for measuring the difference in inclination angles of the first and second surfaces with the strain gauge of FIG.
도14는 도9의 스트레인게이지로 제1면과 제2면의 단차를 측정하는 휘스톤브리지의 회로도FIG. 14 is a circuit diagram of a Wheatstone bridge measuring the step difference between the first and second surfaces with the strain gauge of FIG.
도15는 본 발명의 제1실시예에 따른 측정 장치의 구성을 도시한 분해 사시도15 is an exploded perspective view showing the configuration of a measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention;
도16은 도15의 측정 장치의 결합 상태를 저면에서 바라본 사시도Fig. 16 is a perspective view of the engaged state of the measuring device of Fig. 15, seen from the bottom;
도17은 도16의 절단선 A-A에 따른 단면도FIG. 17 is a cross-sectional view taken along a cutting line A-A of FIG.
도18은 도17의 절단선 B-B에 따른 단면도18 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG. 17;
도19는 도17의 절단선 C-C에 따른 절개 사시도Figure 19 is a perspective view of the cut along the cutting line C-C of Figure 17
도20은 도15의 제1프로브의 분해 사시도20 is an exploded perspective view of the first probe of FIG.
도21은 도15의 탈부착 보조 유닛의 구성을 도시한 사시도FIG. 21 is a perspective view showing a configuration of the detachable auxiliary unit of FIG. 15; FIG.
도22는 도21의 탈부착 보조 유닛이 케이스에 장착된 상태를 도시한 사시도FIG. 22 is a perspective view showing a state where the detachable auxiliary unit of FIG. 21 is mounted on a case; FIG.
도23은 도15의 측정 장치를 이용하여 제1축과 제2축의 기울기 각도차와 단차를 측정하는 상태를 도시한 사시도FIG. 23 is a perspective view showing a state of measuring a tilt angle difference and a step difference between a first axis and a second axis using the measuring device of FIG.
도24는 도23의 정면도Figure 24 is a front view of Figure 23
도25는 도5의 측정장치에 부착되는 어댑터의 구성을 도시한 사시도25 is a perspective view showing the configuration of an adapter attached to the measuring apparatus of FIG.
도26은 도15의 측정 장치를 이용하여 제1축과 제2축의 기울기 각도차와 단차를 3군데에서 측정하는 상태를 도시한 사시도FIG. 26 is a perspective view showing a state in which the tilt angle difference and the step difference between the first axis and the second axis are measured at three places using the measuring device of FIG.
도27은 도26의 측면도Figure 27 is a side view of Figure 26
도28은 도23의 표시 유닛을 도시한 정면도FIG. 28 is a front view showing the display unit of FIG.
도29는 본 발명의 제2실시예에 따른 측정 장치의 저면에서 바라본 사시도29 is a perspective view from the bottom of the measuring device according to the second embodiment of the present invention;
도30 및 도31은 본 발명의 제3실시예에 다른 측정 장치의 단면도30 and 31 are cross sectional views of a measuring device according to a third embodiment of the present invention;
도32는 도30의 상부에서 바라본 사시도32 is a perspective view from above of FIG. 30;
도33은 도32의 와이어 인장 방향 조절부의 구성을 도시한 사시도FIG. 33 is a perspective view showing the structure of the wire tension direction adjusting section of FIG.
도34는 도15의 측정 장치를 이용하여 굴곡도를 측정하는 방법을 도시한 개략도34 is a schematic diagram showing a method of measuring a degree of curvature using the measuring device of FIG.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ** ** Description of symbols for the main parts of the drawing **
20: 제1축 30: 제2축20: first axis 30: second axis
100,100',200: 측정 장치 110,210: 제1프로브100,100 ', 200: measuring device 110,210: first probe
110',210': 제2프로브 110a,210a: 제1프로브 힌지110 ', 210':
110a',210a': 제2프로브 힌지 111,111',211,211': 접촉 롤러110a ', 210a': second probe hinge 111,111 ', 211,211': contact roller
1111: 접촉 롤러 1112,1112': 접촉구1111:
112,112',212,212': 자석 롤러 113,113': 판스프링 고정클램프112,112 ', 212,212': Magnetic roller 113,113 ': Leaf spring fixed clamp
114,114': 힌지 베어링 114a: 힌지 베어링114,114 ': hinge bearing 114a: hinge bearing
114b: 구면부재 115: 핀114b: spherical member 115: pin
120,220: 케이스 120a,120a': 고정부120,220:
130,230:제1판스프링 130',230': 제2판스프링130,230: 1st leaf spring 130 ', 230': 2nd leaf spring
140: 탈부착 보조유닛 141: 이동 몸체140: detachable auxiliary unit 141: moving body
142: 회전축 142a: 손잡이142: axis of
143: 캠 144: 플레이트143: cam 144: plate
150: 표시 유닛 190: 어댑터150: display unit 190: adapter
191: 결합 플레이트 192: 접촉 부재 191: coupling plate 192: contact member
260: 영점조정유닛 261: 와이어260: zeroing unit 261: wire
262: 걸림체 263: 안내 롤러 262: locking member 263: guide roller
R1e,R2e: 외측 제1스트레인게이지 R1i,R2i: 내측 제1스트레인게이지R1e, R2e: Outer first strain gauge R1i, R2i: Inner first strain gauge
R3e,R4e: 외측 제2스트레인게이지 R3i,R4i: 내측 제2스트레인게이지 R3e, R4e: Outer Second Strain Gauge R3i, R4i: Inner Second Strain Gauge
본 발명은 대상물의 진직도나 단차 및 기울기 각도차를 측정하는 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것으로, 정밀하게 연결되어 조립이 필요한 레일, 고속 회전축, 정밀 기계 등의 연결부 단차와 기울기 각도차를 측정하며, 인발, 압출, 압연의 공정으로 가공되는 소재의 직진도를 측정할 수 있는 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a measuring device for measuring the straightness, step height and inclination angle difference of the object and a measuring method using the same, and precisely connected to the step of the rail, high-speed rotating shaft, precision machine, etc. It is related with the measuring apparatus which can measure the straightness of the raw material processed by the process of drawing, extrusion, and rolling, and its measuring method.
도1 및 도2는 종래의 직진도를 측정하는 장치를 도시한 개략도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 직진도를 측정하는 장치는 면의 평탄도나 직진도를 측정하기 위하여 측정하고자 하는 면(88)을 따라 탐침(10)을 슬라이드 이동하는 것에 의하여 측정하였다. 그러나, 이와 같은 방식의 측정 방법은 슬라이드 이동유닛 자체의 이동 정밀도가 면(88)의 평탄도 등의 측정 정밀도를 제한하게 되어, 측정 장치가 무거우며 비쌀 뿐만 아니라 측정 대상물의 크기를 제한하는 결과를 초래하였다. 따라서, 실제 제품의 가공, 조립, 설치 작업을 행하는 현장에서도 쉽게 휴대하면서 사용하기 용이한 측정 장치가 요구되었다.1 and 2 are schematic diagrams showing a device for measuring a conventional straightness. As shown in the figure, the conventional straightness measuring device was measured by sliding the
일반적으로, 인발, 압출, 압연에 의하여 제작된 제품의 굴곡도를 측정하기 위하여, 금형이나 치구를 조립하고 나서, 정밀 측정실에서 3차원 측정을 통하여 품질 상태를 파악하는 측정 방법은 연속적으로 이루어져야 하는 생산 공정의 생산성을 크게 저하시키는 문제점이 있었다. 따라서, 현장에서는 제작된 제품을 대략적으로 육안으로 파악하여 제품의 정확한 품질 측정없이 생산 공정을 지속하는 문제점이 야기되기도 하였고, 생산 공정에서의 제품 불량에 관한 해결책을 모색하거나 보다 우수한 공정관리를 구현하는 데 있어서도 한계가 있었다. In general, in order to measure the degree of curvature of a product manufactured by drawing, extrusion, and rolling, after assembling a mold or a jig, a measuring method of grasping the quality state through three-dimensional measurement in a precision measuring room should be performed continuously. There was a problem of greatly lowering the productivity of the process. Therefore, in the field, it is possible to identify the manufactured product with the naked eye and to continue the production process without measuring the exact quality of the product, and to seek a solution for product defects in the production process or to implement better process control. There was a limit as well.
마찬가지로, 레일 조립 및 설치 현장에서도 연결부분의 단차 및 기울기 각도의 측정은, 주로 육안으로만 파악하거나 직선바 등을 밀착시켜 레일과 직선바 사이의 틈새량 등으로부터 대략적으로 파악하는 정도에 머물러 있다. 그러나, 승강기 레일의 경우 연결부 각도가 1/100도가 어긋날 경우 5m 레일 반대쪽에서는 1mm가 어긋나기 때문에 전체 연결이 지그재그로 설치되는 문제점이 있었다. 따라서, 레일을 따라 운행되는 이송물이 설치된 이후에 그 이송물의 운행을 통해서야 비로소 레일 설치 품질을 파악할 수 있게 되고, 이로부터 레일의 연결부를 다시 반복하여 재정렬시키는 작업을 통하여 조정할 수 밖에 없었다. 이에 따라, 레일의 직진도 측면에서 조립 품질이 불량한 경우가 많고, 작업자의 작업 숙련도에 조립 품질이 크게 좌우됨에 따라 체계적인 품질관리와 공정관리가 곤란한 문제점이 있었다.Similarly, at the rail assembly and installation site, the measurement of the stepped angle and the inclination angle of the connecting portion is mainly grasped with the naked eye or the straight bar and the like, and the level of the gap between the rail and the straight bar is roughly determined. However, in the case of the elevator rail when the connection angle is shifted by 1/100 degrees 1mm is shifted on the opposite side of the 5m rail, there was a problem that the entire connection is installed in a zigzag. Therefore, the rail installation quality can be grasped only after the conveyance moving along the rail is installed, and the rail connecting part can be adjusted again and again. Accordingly, the assembly quality is often poor in terms of the straightness of the rail, the quality of assembly and the process management is difficult because the assembly quality is largely dependent on the working skill of the operator.
한편, 고속, 고하중을 구동하는 모터와 압축기 등을 연결하는 커플링에서 회전축의 연결 정밀도가 나쁠 경우 베어링 파손, 회전축 파단, 과도한 진동 및 소음, 과도한 전력 소모를 수반하게 된다. 축의 회전 정렬도와 설비의 수명은 도4에 도시된 바와 같이 밀접하게 관련된다.따라서, 회전축의 정확한 정렬 작업은 공장이나 플랜트의 설비 보전에 중요한 작업 중 하나이다. On the other hand, when the coupling precision of the rotating shaft is poor in the coupling connecting the motor and the compressor driving the high speed, high load, it is accompanied by bearing damage, breaking of the shaft, excessive vibration and noise, excessive power consumption. The rotational alignment of the shaft and the service life of the plant are closely related as shown in Fig. 4. Thus, the correct alignment of the rotating shaft is one of the important tasks for plant maintenance of the plant or plant.
이와 같은 측면에서, 현장에서는 주로 적용하는 방법은 다이얼게이지나 레이저 측정기(50)를 이용하여 회전축의 정확한 정렬 작업을 행하고 있다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이 2개의 구동축(20)과 종동축(30)을 정렬하고자 하는 경우에는, 도6에 도시된 바와 같이, 다이얼 게이지(42)의 고정부(40)를 종동축(30)에 설치하고, 다이얼 게이지의 탐침(41)을 구동축(20)의 외주면에 접촉시킨 상태로 동시에 회전시키면서, 다이얼게이지(42)의 눈금을 읽는 방법에 의하여, 다이얼 게이지의 눈금의 양으로 나타나는 단차를 측정하였다. 그러나, 2개의 축의 정렬 불량은 각 축(20,30)의 단차(d'-d)만으로 표현되는 것이 아니라, 기울기 각도 성분(θ)으로도 나타나는 데, 도6의 방법으로는 각 축(20,30)의 기울기 각도에 대한 성분이 상대적으로 작게 나타나고, 다이얼게이지(42)의 눈금으로 표시된 값은 2개 축(20,30)의 단차와 기울기 각도차에 대한 것이 모두 반영되는 것이므로, 다이얼게이지(42)의 눈금으로 표시된 값을 기초로 단차 및 기울기 각도차의 공간 성분을 작업자가 머릿속으로 추론해야 하는 번거로움이 수반된다. 따라서, 매우 능숙하게 훈련된 작업자가 아니면 다이얼게이지(42) 눈금으로 표시된 값을 기초로 하여 각 축(20,30)의 단차와 기울기 각도를 어느정도로 조정하여야 정확한 정렬을 하는 것인지 가늠하기가 매우 어려우므로, 실질적으로 정확한 축정렬이 곤란한 문제점이 있었다. In this aspect, the method mainly applied in the field is using the dial gauge or the
이와 같은 어려움을 극복하기 위하여, 레이저를 이용한 측정 장치가 시중에 유통되고 있다. 레이저를 이용한 측정 장치는 구동축(20)과 종동축(30)을 회전시키면서 레이저광의 움직임양과 각도 변화를 이용하여 단차와 각도를 환산하는 방식이 다. 그러나, 이와 같은 레이저 측정 장치는 수천만원을 호가하는 고가이어서 극도로 중요한 일부 분야에서만 적용되고 있을 뿐 다양한 현장인력들이 사용하기 어려운 한계를 가지고 있었다.In order to overcome such a difficulty, a measuring device using a laser is commercially available. The measuring device using a laser is a method of converting a step and an angle using a change in the amount and angle of movement of the laser light while rotating the
요약하면, 종래의 측정 방법은 단차와 각도의 절대적인 값을 측정하지 못한 채 2개의 축을 직접 회전시키는 것에 의하여 얻어지는 상대 오차 값만을 이용하는 간접 측정 방식을 채택함에 따라, 정렬시키고자 하는 축에 여러가지의 지그를 부착한 후, 신호선이나 전원공급선 등을 연결한 상태에서 축을 회전하여야 하는 번거로움이 수반된다. 더욱이, 단차 만큼이나 중요한 기울기 각도를 측정하고자 하는 경우에도, 단차와 기울기 각도가 모두 반영된 정보로만 표시되므로, 숙련된 작업자가 아니라면 올바른 축정렬 작업을 행하는 것이 곤란할 뿐만 아니라, 숙련된 작업자가 축정렬을 하더라도 오랜 작업 시간이 소요된다는 문제점이 있었다.In summary, the conventional measuring method adopts an indirect measuring method using only the relative error value obtained by directly rotating two axes without measuring the absolute value of the step and angle, so that various jigs on the axis to be aligned After attaching, the hassle of having to rotate the shaft with the signal line or power supply line connected. Moreover, even if you want to measure the angle of inclination as important as the step, it is displayed only with the information reflecting both the step and the angle of inclination, so it is not only difficult for the skilled worker to perform correct alignment, but even if the skilled worker There was a problem that it takes a long time.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 측정하고자 하는 대상물의 2면의 단차와 기울기 각도를 직접 측정할 수 있는 측정장치를 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the problems described above, to provide a measuring device that can directly measure the step and the tilt angle of the two sides of the object to be measured.
또한, 본 발명은 대상물의 2면의 단차와 기울기 각도차를 직접 측정함으로써 축을 회전시키지 않더라도 2개 축의 축정렬을 가능하게 하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to enable the alignment of two axes without the rotation of the axis by directly measuring the step difference and the inclination angle difference between two surfaces of the object.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 레일등의 단차, 기울기 각도를 절대적인 값 으로 직접 측정하고 소재의 굴곡도(평탄도)를 측정할 수 있도록 하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to directly measure the step angle, the inclination angle of the rail, etc. to an absolute value and to measure the degree of bending (flatness) of the material.
또한, 본 발명은, 측정하고자 하는 대상물의 단차와 기울기 각도를 측정하는 측정장치를 휴대하기 편하도록 간단한 구성으로 저렴하게 제작하여, 다양한 작업 현장에서도 범용적으로 활용할 수 있도록 하는 것이다. In addition, the present invention, by making it easy to carry a measuring device for measuring the step and the tilt angle of the object to be measured in a simple configuration at a low cost, so that it can be used universally in various work sites.
그리고, 본 발명은 교정(calibration)을 통한 간단한 신호처리만으로, 휘스톤 브리지의 브리지전압차만으로 측정하고자 하는 대상물의 단차와 기울기 각도차를 직접 측정할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to enable the measurement of the step difference and the slope angle difference of an object to be measured directly by only the bridge voltage difference of the Wheatstone bridge by simple signal processing through calibration.
또한, 본 발명은 측정 공정 이전에 영점 조정을 위하여 기준 평판을 휴대하지 않더라도 영점 조정을 할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, another object of the present invention is to enable zero adjustment without carrying a reference plate for zero adjustment prior to the measurement process.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 측정하고자 하는 대상물의 제1면의 기울기에 따라 회전하는 제1프로브와; 측정하고자 하는 대상물의 제2면의 기울기에 따라 회전하는 제2프로브를; 포함하여, 상기 제1프로브와 상기 제2프로브의 회전 변위를 측정하여, 상기 제1프로브와 상기 제2프로브의 측정된 회전 변위로부터 상기 제1면과 상기 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 중 어느 하나 이상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 제공한다.The present invention to achieve the object as described above, the first probe to rotate in accordance with the inclination of the first surface of the object to be measured; A second probe rotating according to the inclination of the second surface of the object to be measured; Including, measuring the rotational displacement of the first probe and the second probe, the step difference between the first surface and the second surface from the measured rotational displacement of the first probe and the second probe, the inclination angle difference, It provides a measuring device characterized by measuring any one or more of the straightness.
이는, 측정하고자 하는 대상물의 2개의 면의 기울기 각도만 측정하면, 이로부터 제1면과 제2면의 단차 및 기울기 각도, 직진도(평편도) 등을 산출하는 것이 가능하다는 새로운 원리에 기초한 것으로, 제1프로브와 제2프로브의 회전각을 스트 레인게이지나 레이져 등의 수단을 이용하여 측정함으로써, 제1면과 제2면 또는 측정장치를 회전시키거나 이동시키지 않더라도, 측정된 회전각을 기초로 측정하고자 하는 제1면과 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 등을 측정할 수 있도록 하기 위함이다.This is based on the new principle that if only the inclination angles of two surfaces of the object to be measured are measured, the step and inclination angles, straightness (flatness), etc. of the first and second surfaces can be calculated therefrom. By measuring the angles of rotation of the first and second probes using means such as strain gauges or lasers, the measured angles of rotation are based on the measured angles of rotation, even if the first and second surfaces or the measuring device are not In order to measure the step, the angle of inclination, the straightness of the first surface and the second surface to be measured as.
보다 구체적으로는, 제1면에 직접 밀착하거나 어댑터 등의 수단을 통하여 제1면의 기울기와 동일하게 회전하는 제1프로브의 회전각(θ1)을 측정하고, 마찬가지로, 제2면에 직접 밀착하거나 어댑터 등의 수단을 통하여 제2면의 기울기와 동일하게 회전하는 제2프로브의 회전각(θ2)을 측정하여, 제1면과 제2면의 기울기 각도차는 θ1과 θ2의 합으로서 구해지며, 제1면과 제2면 사이의 단차(d)는 아래의 수학식 1에 의하여 구해진다. More specifically, the angle of rotation θ1 of the first probe which is in direct contact with the first surface or rotates in the same manner as the inclination of the first surface is measured by means of an adapter or the like, and similarly in direct contact with the second surface. By measuring the rotation angle θ2 of the second probe that rotates in the same manner as the inclination of the second surface by means of an adapter or the like, the inclination angle difference between the first surface and the second surface is obtained as the sum of θ1 and θ2. The step d between the first surface and the second surface is obtained by the following equation (1).
다시 말하면, 제1면과 제2면을 회전시키거나 이동하지 않더라도, 제1프로브와 제2프로브의 회전각(θ1, θ2)으로부터 제1면과 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 등을 측정할 수 있게 되는 것이다. In other words, even if the first and second surfaces are not rotated or moved, the step difference between the first and second surfaces, the inclination angle difference, and the straightness from the rotation angles θ1 and θ2 of the first and second probes. It is possible to measure the back.
이 때, 상기 제1프로브 및 제2프로브가 제1면 및 제2면의 기울기를 정확하게 반영할 수 있도록 상기 제1프로브는 상기 제1면과 2개의 위치에서 접촉하고, 상기 제2프로브는 상기 제2면과 2개의 위치에서 접촉한다. 여기서, 제1프로브와 제2프로브가 제1면 및 제2면과 안정적으로 밀착되도록 제1프로브 및 제2프로브의 4개의 접촉부 중 하나의 접촉부는 기둥 높이가 상대적으로 큰 롤러 형상의 접촉 롤러로 형성되고, 4개의 접촉부 중 나머지 3개의 접촉부는 구형상의 접촉구로 형성된다. 이를 통하여, 하나의 접촉 롤러는 측정하고자 하는 면과 선접촉을 하게 되고, 나머지 3개의 접촉구는 측정하고자 하는 면과 점접촉을 하게되어, 제1면과 제2면의 기울기 정도나 방향에 관계없이 제1프로브와 제2프로브는 제1면 및 제2면과 안정적인 밀착상태를 유지할 수 있게 된다. In this case, the first probe is in contact with the first surface in two positions so that the first probe and the second probe accurately reflect the inclination of the first surface and the second surface, and the second probe is the Contact with the second surface at two positions. Here, the contact portion of one of the four contact portions of the first and second probes is a roller-shaped contact roller having a relatively large column height so that the first probe and the second probe are stably in close contact with the first and second surfaces. And the remaining three contacts of the four contacts are formed as spherical contacts. Through this, one contact roller is in line contact with the surface to be measured, and the other three contact holes are in point contact with the surface to be measured, regardless of the degree or direction of inclination of the first and second surfaces. The first probe and the second probe can maintain a stable close contact with the first surface and the second surface.
그리고, 일반적으로 측정하고자 하는 대상물은 강 재질로 형성되므로, 제1프로브와 제2프로브에는 각각 자석이 설치되어, 대상물과의 밀착 정도를 향상시킨다. In addition, in general, the object to be measured is formed of a steel material, and magnets are provided on the first and second probes, respectively, to improve the degree of close contact with the object.
아울러, 상기 제1프로브와 상기 제2프로브를 회동 가능하게 지지하는 케이스를 구비하여, 케이스를 중심으로 제1프로브와 제2프로브가 하나의 몸체로 형성되어 취급이 용이해진다. In addition, having a case for rotatably supporting the first probe and the second probe, the first probe and the second probe is formed as a body around the case to facilitate handling.
또한, 손잡이가 연장 형성된 회전축과, 상기 회전축에 편심되게 설치된 캠과, 상기 캠의 회전에 따라 상기 캠의 외주면과 접촉하여 상기 캠의 편심만큼 상기 케이스 내에서 왕복 이동하는 이동 몸체와, 상기 이동 몸체에 장착된 자석을 구비하고 상기 케이스에 설치된 탈부착 보조 유닛을; 구비하여, 상기 측정 장치를 측정하고자 하는 대상물에 부착시키고자 할 경우에는 회전축으로 캠을 회전시켜 이동 몸체에 결합되거나 이동 몸체와 일체인 상기 자석이 대상물에 근접하도록 하고, 상기 측정 장치를 측정하고자 하는 대상물로부터 분리시키고자 할 경우에는 캠을 반대로 회전시켜 이동 몸체에 결합되거나 이동 몸체와 일체인 상기 자석이 대상물로부터 멀어지도록 하여, 상기 측정 장치를 대상물에 탈부착시키는 것을 보다 용이하 도록 한다.In addition, a rotating shaft having an extended handle, a cam eccentrically installed on the rotating shaft, a moving body contacting with an outer circumferential surface of the cam according to the rotation of the cam and reciprocating in the case by the eccentricity of the cam, and the moving body A detachable auxiliary unit having a magnet mounted to the case and installed in the case; In order to attach the measuring device to the object to be measured, the magnet is coupled to the moving body or integrated with the moving body so as to approach the object by rotating the cam with a rotating shaft. When it is to be separated from the object, the cam is rotated in reverse so that the magnet coupled to the moving body or integrated with the moving body is separated from the object, thereby making it easier to detach the measuring device from the object.
그리고, 상기 제1프로브는 정밀하게 회전 변위가 측정되어야 하므로, 상기 제1프로브에 관통 형성된 관통공에 보석, 세라믹 중 어느 하나의 재질로 형성되고 내부에 수용공간이 구비된 힌지 베어링과; 구면홈이 상기 힌지 베어링의 양쪽 외측으로 드러나도록 상기 힌지 베어링의 수용 공간에 삽입되는 구면 부재와; 선단면이 구면으로 형성되어 상기 선단면이 상기 구면홈과 접촉하도록 상기 힌지 베어링의 양쪽 외측에 설치되는 핀을; 상기 제1프로브의 회전 중심에 구비한다. 이를 통하여, 상기 제1프로브는 상기 케이스에 대하여 경도가 높은 보석이나 세라믹 재질의 힌지 베어링으로 회전 지지되고, 힌지 베어링의 양측의 핀이 힌지 베어링 내에 수용되는 구면 부재의 구면홈을 가압함으로써, 제1프로브의 회전 중심은 자동 조심(self-alingment)된 상태로 설치되고, 사용에 따른 마모를 최소화할 수 있게 되어 정밀한 회전 상태를 장시간동안 유지시킬 수 있게 된다. In addition, since the first probe has to be accurately measured rotational displacement, a hinge bearing formed of any one of a gemstone and a ceramic in a through hole formed through the first probe and having a receiving space therein; A spherical member inserted into a receiving space of the hinge bearing such that a spherical groove is exposed to both outer sides of the hinge bearing; Pins are formed on both sides of the hinge bearing so that the front end surface is formed into a spherical surface so that the front end surface is in contact with the spherical groove; It is provided in the rotation center of the said 1st probe. Through this, the first probe is rotatably supported by a hinge bearing made of gem or ceramic material having high hardness with respect to the case, and pins on both sides of the hinge bearing press the spherical grooves of the spherical member accommodated in the hinge bearing. The center of rotation of the probe is installed in a self-alingment state, and the wear of the probe can be minimized to maintain a precise rotation state for a long time.
마찬가지로, 상기 제2프로브도 역시 제1프로브와 동일하게 회전 지지된다.Similarly, the second probe is also rotationally supported in the same way as the first probe.
또한, 상기 측정 장치는, 상기 제1프로브를 상기 제1면으로부터 멀어지는 방향으로 잡아당기도록 일단에 걸림체가 형성되어 상기 제1프로브의 수용부에 삽입되어 걸리도록 형성된 제1와이어와; 상기 제2프로브를 상기 제2면으로부터 멀어지는 방향으로 잡아당기도록 일단에 걸림체가 형성되어 상기 제2프로브의 수용부에 삽입되어 걸리도록 형성된 제2와이어와; 상기 제1와이어의 타단과 상기 제2와이어의 타단이 고정되어 이동 가능하게 형성된 조정 몸체를; 구비하여, 상기 조정 몸체의 이동에 따라 상기 제1와이어 및 상기 제2와이어에 인장력이 작용하여 상기 제1프로브 및 상기 제2프로브가 미리 정해진 위치로 배열된 상태로 영점 조정하도록 구성된 다. 즉, 별도의 기준 블록을 휴대하지 않더라도, 제1와이어 및 제2와이어로 제1프로브 및 제2프로브를 잡아당겨 미리 예정된 일정한 위치와 형상으로 배열되는 상태를 안정적으로 구현함으로써, 이 상태를 상기 제1프로브 및 제2프로브의 기준 위치로 삼아 영점 조정을 행할 수 있게 된다. The measuring device may further include: a first wire formed at one end thereof so as to pull the first probe in a direction away from the first surface, the first wire being inserted into the receiving portion of the first probe; A second wire formed at one end thereof so as to pull the second probe in a direction away from the second surface and inserted into the receiving portion of the second probe; An adjusting body formed at the other end of the first wire and the other end of the second wire to be fixed and movable; In addition, a tension force is applied to the first wire and the second wire in accordance with the movement of the adjusting body is configured to zero-point the first probe and the second probe in a state arranged in a predetermined position. That is, even if a separate reference block is not carried, the first probe and the second wire are pulled by the first probe and the second probe to stably implement a state arranged in a predetermined predetermined position and shape. Zero adjustment can be performed using the reference position of the first probe and the second probe.
이 때, 상기 걸림체가 제1프로브 및 제2프로브의 수용부 벽면과 일정한 접촉 상태를 유지하도록, 걸림체와 수용부의 접촉면은 일정한 경사면으로 형성된다. 그리고, 상기 조정 몸체는 전술한 이동 몸체로 형성될 수도 있다.At this time, the contact surface of the locking body and the receiving portion is formed with a constant inclined surface such that the locking body maintains a constant contact with the wall surfaces of the receiving portions of the first and second probes. And, the adjusting body may be formed of the above-described moving body.
한편, 본 발명은, 케이스와; 측정하고자 하는 대상물의 제1면과 접촉하여 상기 제1면의 기울기에 따라 회전하는 제1프로브와; 측정하고자 하는 대상물의 제2면과 접촉하여 상기 제2면의 기울기에 따라 회전하는 제2프로브와; 상기 제1프로브의 회전 방향을 따라 끝단부가 상기 제1프로브에 고정되며 중앙부가 케이스에 고정되는 제1판스프링과; 상기 제2프로브의 회전 방향을 따라 끝단부가 상기 제2프로브에 고정되며 중앙부가 상기 케이스에 고정되는 제2판스프링과; 상기 제1판스프링에 부착되는 제1스트레인게이지와; 상기 제2판스프링에 부착되는 제2스트레인게이지를; 포함하여 구성되고, 상기 제1스트레인게이지와 상기 제2스트레인게이지의 저항 변화값으로부터 상기 제1프로브 및 상기 제2프로브의 회전 변위를 측정하여, 측정된 회전 변위로부터 상기 제1면과 상기 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 중 어느 하나 이상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 제공한다.On the other hand, the present invention, the case; A first probe contacting the first surface of the object to be measured and rotating according to the inclination of the first surface; A second probe contacting the second surface of the object to be measured and rotating according to the inclination of the second surface; A first leaf spring having an end portion fixed to the first probe and a center portion fixed to the case in a rotational direction of the first probe; A second leaf spring having an end portion fixed to the second probe and a center portion fixed to the case along a rotational direction of the second probe; A first strain gauge attached to the first leaf spring; A second strain gauge attached to the second leaf spring; And measuring rotational displacements of the first probe and the second probe from resistance change values of the first strain gauge and the second strain gauge, and measuring the first surface and the second surface from the measured rotational displacement. Provided is a measuring device, characterized in that any one or more of measuring the level difference, the inclination angle difference, the straightness.
이는, 제1프로브와 제2프로브의 회전 변위를 검출하기 위하여 판스프링과 이 에 부착된 스트레인게이지를 활용하는 것이다. 즉, 제1프로브 및 제2프로브에 양끝단부가 결합되는 제1판스프링 및 제2판스프링에 의하여, 제1프로브 및 제2프로브의 회전 변위는 제1판스프링 및 제2판스프링의 굽힘 변형으로 변형되어, 제1판스프링과 제2판스프링에 부착되는 제1스트레인게이지 및 제2스트레인게이지를 통하여 제1프로브 및 제2프로브의 회전 변위를 검출하도록 구성됨으로써, 제1프로브와 제2프로브의 회전 변위를 보다 저렴하고 신뢰성있게 검출할 수 있게 된다.This utilizes a leaf spring and a strain gauge attached thereto to detect rotational displacements of the first and second probes. That is, by the first leaf spring and the second leaf spring coupled to both ends of the first probe and the second probe, the rotational displacement of the first probe and the second probe is the bending deformation of the first leaf spring and the second leaf spring And detecting the rotational displacement of the first probe and the second probe through the first strain gauge and the second strain gauge attached to the first leaf spring and the second leaf spring. The rotational displacement of can be detected more cheaply and reliably.
특히, 상기 제1스트레인게이지는 상기 제1판스프링의 중앙부로부터 이격된 위치의 외측면과 내측면에 한쌍이 부착되고, 상기 제2스트레인게이지는 상기 제2판스프링의 중앙부로부터 이격된 위치의 외측면과 내측면에 한쌍이 부착되어; 상기 제1스트레인게이지 중 압축되는 스트레인게이지는 상기 제2스트레인게이지 중 인장되는 스트레인게이지와 서로 마주보는 휘스톤브리지를 형성하여, 상기 제1면과 상기 제2면의 기울기 각도차에 비례하는 상기 휘스톤브리지의 브리지전압차가 출력치 신호로서 얻어지게 된다. 따라서, 별도의 복잡한 신호처리 제어회로를 구비하지 않더라도, 출력 브리지 전압차를 교정하는 것에 의하여 제1면과 제2면의 기울기 각도차를 간단히 검출할 수 있게 된다. 즉, 휘스톤브리지 회로의 출력 브리지 전압차를 측정하여 그 브리지전압차로부터 사용 용도에 따른 일정한 게인값으로 즉시 교정(compensation)하여 쉽게 제1면과 제2면의 기울기 각도차를 얻을 수 있다. In particular, the first strain gauge is attached to the outer side and the inner side of the position spaced apart from the center portion of the first leaf spring, the second strain gauge is outside the position spaced from the center portion of the second leaf spring A pair is attached to the side and the inner side; The strain gauge compressed in the first strain gauge forms a whistle bridge facing each other in the strain gauge stretched in the second strain gauge, so that the bend is proportional to the inclination angle difference between the first surface and the second surface. The bridge voltage difference of the stone bridge is obtained as an output value signal. Therefore, even if a separate complicated signal processing control circuit is not provided, the inclination angle difference between the first surface and the second surface can be detected simply by correcting the output bridge voltage difference. That is, by measuring the output bridge voltage difference of the Wheatstone bridge circuit and immediately compensating from the bridge voltage difference to a constant gain value according to the intended use, it is possible to easily obtain the inclination angle difference between the first and second surfaces.
이와 관련하여, 단차와 각도의 교정 작업은 기준 각도와 단차를 갖는 표준 측정구를 이용하여 제조 공정상에서 자동으로 쉽게 설정할 수 있다. 구체적으로는, 표준 측정구 상태에서 표준 각도와 단차를 갖도록 하드웨어의 롬(ROM)에 특성 상태 의 게인(Gain) 값을 저장하도록 함으로써 가능하다. 다시 말하면, 판스프링의 선형성만 보장된다면 표준 측정구의 값을 이용하여 선형 특성의 기울기 값이 해당 게인(Gain)값에 해당된다. 이와 같은 방법은 전자 저울, 온습도 측정 등에서 폭넓게 사용되고 있는 방법으로 양산성이 우수한 장점을 갖는다.In this regard, the step and angle correction can be easily set automatically in the manufacturing process using a standard measuring sphere having a reference angle and step. Specifically, it is possible to store the gain value of the characteristic state in the ROM of the hardware to have the standard angle and the step in the standard measuring sphere state. In other words, if only the linearity of the leaf spring is guaranteed, the slope value of the linear characteristic corresponds to the corresponding gain value using the value of the standard measurement sphere. Such a method is widely used in electronic scales, temperature and humidity measurement, etc., and has an excellent mass productivity.
이 때, 상기 제1스트레인게이지의 변형량은 상기 제2스트레인게이지의 변형량과 같게 되는 위치에 상기 제1스트레인게이지와 상기 제2스트레인게이지가 상기 제1판스프링 및 상기 제2판스프링에 부착된다. 예를 들면, 제1판스프링 및 제2판스프링의 두께가 전체에 걸쳐 일정하고, 제1판스프링의 중앙부로부터 이격된 상기 제1스트레인게이지까지의 거리가 상기 제2판스프링의 중앙부로부터 이격된 상기 제2스트레인게이지까지의 거리와 동일하게 위치하는 것에 의하여 상기 조건이 만족될 수 있다. 이를 통해, 휘스톤 브리지 회로의 저항값이 상호 대칭되도록 배열되어 휘스톤 브리지 회로로부터 출력되는 브리지 전압차의 교정(compensation) 작업이 훨씬 용이해진다.At this time, the first strain gauge and the second strain gauge are attached to the first plate spring and the second plate spring at a position where the deformation amount of the first strain gauge is equal to the deformation amount of the second strain gauge. For example, the thickness of the first leaf spring and the second leaf spring is constant throughout, and the distance from the center of the first leaf spring to the first strain gauge spaced apart from the center of the second leaf spring. The condition may be satisfied by being located equal to the distance to the second strain gauge. In this way, the resistance values of the Wheatstone bridge circuit are arranged to be symmetrical with each other, thereby making it easier to compensate for the bridge voltage difference output from the Wheatstone bridge circuit.
한편, 상기 제1스트레인게이지는 상기 제1판스프링의 중앙부로부터 이격된 위치의 외측면과 내측면에 한쌍이 부착되고, 상기 제2스트레인게이지는 상기 제2판스프링의 중앙부로부터 이격된 위치의 외측면과 내측면에 한쌍이 부착되어; 상기 제1스트레인게이지 중 압축되는 스트레인게이지는 상기 제2스트레인게이지의 압축되는 스트레인게이지와 서로 마주보고, 상기 제1스트레인게이지 중 인장되는 스트레인게이지는 상기 제2스트레인게이지의 인장되는 스트레인게이지와 서로 마주보는 휘스톤브리지를 형성하여, 상기 제1면과 상기 제2면의 단차에 비례하는 상기 휘스톤브리지의 브리지전압차가 출력치 신호로서 얻어지게 된다. 따라서, 복잡한 신호처리 제어회로를 구비하지 않더라도, 출력 브리지 전압차를 간단히 교정하는 것에 의하여 제1면과 제2면의 단차(d)를 쉽게 검출할 수 있게 된다. 즉, 휘스톤브리지 회로의 출력 브리지 전압차를 측정하여 그 브리지전압차로부터 사용 용도에 따른 일정한 게인값으로 즉시 교정(compensation)하여 쉽게 제1면과 제2면의 단차를 얻을 수 있다. On the other hand, a pair of the first strain gauge is attached to the outer surface and the inner surface of the position spaced apart from the center portion of the first leaf spring, the second strain gauge outside the position spaced from the center portion of the second leaf spring A pair is attached to the side and the inner side; The strain gauges being compressed in the first strain gauge face each other with the strain gauges being compressed in the second strain gauge, and the strain gauges being stretched in the first strain gauge face each other with the strain strains being stretched in the second strain gauge. A boston stone bridge is formed so that a bridge voltage difference of the wheatstone bridge proportional to the step difference between the first surface and the second surface is obtained as an output value signal. Therefore, even if no complicated signal processing control circuit is provided, the step d of the first and second surfaces can be easily detected by simply correcting the output bridge voltage difference. That is, by measuring the output bridge voltage difference of the Wheatstone bridge circuit and immediately compensating from the bridge voltage difference to a constant gain value according to the intended use, the step between the first and second surfaces can be easily obtained.
마찬가지로, 이 때에도, 상기 제1스트레인게이지의 변형량은 상기 제2스트레인게이지의 변형량과 같게 되는 위치에 상기 제1스트레인게이지와 상기 제2스트레인게이지가 상기 제1판스프링 및 상기 제2판스프링에 부착되는 것이 바람직하다.Similarly, in this case, the first strain gauge and the second strain gauge are attached to the first leaf spring and the second leaf spring at a position where the deformation amount of the first strain gauge becomes equal to the deformation amount of the second strain gauge. It is preferable to be.
그리고, 상기 제1면의 형상에 부합하는 면이 형성되어 상기 제1프로브의 밀착면에 결합되는 어댑터를; 추가적으로 포함하여, 제1면의 형상에 따라 제1프로브가 밀착할 수 있도록 보조한다.And, the adapter is formed to match the shape of the first surface is coupled to the contact surface of the first probe; In addition, the first probe according to the shape of the first surface to assist in close contact.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본발명은, 제1축과 제2축을 정렬시키는 방법으로서, 상기 제1축의 원주면의 기울기에 따라 회전하도록 제1프로브를 설치하는 제1프로브 설치단계와; 상기 제2축에 원주면의 기울기에 따라 회전하도록 제2프로브를 설치하는 제2프로브 설치단계와; 상기 제1축의 원주면의 기울기에 따른 상기 제1프로브의 회전각을 측정하는 제1프로브 회전각 측정 단계와; 상기 제2축의 원주면의 기울기에 따른 상기 제2프로브의 회전각을 측정하는 제2프로브 회전각 측정 단계와; 상기 제1프로브의 회전각과 상기 제2프로브의 회전각으로부터 상기 제1축과 상기 제2축의 기울기 각도차, 단차 중 어느 하나 이상을 산출하여 표시하는 표시 단계와; 상기 표시단계에서 표시된 상기 제1축과 상기 제2축의 기울기 각도차와 단차를 확인하면서 상기 제1축과 상기 제2축을 조정하여 정렬시키는 축정렬 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 축정렬 방법을 제공한다.On the other hand, according to another field of the invention, the present invention, a method for aligning the first axis and the second axis, the first probe installation step of installing the first probe to rotate in accordance with the inclination of the circumferential surface of the first axis; A second probe installation step of installing a second probe on the second shaft to rotate according to the inclination of the circumferential surface; A first probe rotation angle measuring step of measuring a rotation angle of the first probe according to the inclination of the circumferential surface of the first axis; A second probe rotation angle measuring step of measuring a rotation angle of the second probe according to the inclination of the circumferential surface of the second axis; A display step of calculating and displaying at least one of an inclination angle difference between the first axis and the second axis and a step from the rotation angle of the first probe and the rotation angle of the second probe; An axis alignment step of adjusting and aligning the first axis and the second axis while checking an inclination angle difference and a step between the first axis and the second axis displayed in the display step; It provides an axis alignment method comprising a.
즉, 제1축과 제2축에 각각 제1프로브와 제2프로브를 설치하면, 제1프로브 및 제2프로브의 회전변위로부터 제1축과 제2축의 기울기 각도차와 단차가 곧바로 산출되어 표시되므로, 제1축과 제2축을 회전시키지 않더라도 제1프로브와 제2프로브의 기울기 각도차가 0이 되고 단차가 0이 되도록 제1축과 제2축을 조정함으로써, 간단히 제1축과 제2축의 정렬을 구현할 수 있게 된다. That is, when the first probe and the second probe are provided on the first axis and the second axis, respectively, the inclination angle difference and the step of the first axis and the second axis are calculated from the rotational displacement of the first probe and the second probe, and displayed. Therefore, even if the first and second axes are not rotated, the first and second axes are simply aligned by adjusting the first and second axes so that the inclination angle difference between the first and second probes becomes zero and the step becomes zero. Can be implemented.
보다 정밀한 축정렬을 위하여, 상하 방향 및 좌우 방향 이외에 대각선 방향을 포함하도록, 상기 제1프로브와 제2프로브가 포함된 측정 장치를 3군데에 설치하여 축정렬 작업을 행하는 것이 바람직하다. 이는, 정렬하고자 하는 제1축과 제2축의 외경이 정확하게 동일하지 않으므로, 상하 방향과 좌우 방향에 부착된 프로브의 단차 값이 0이더라도, 축 중심의 정렬이 안될 수 있기 때문이다. 이를 위하여 나머지 프로브의 단차 정보가 필요하게 된다. 따라서, 이와 같이 3군데에 부착된 모든 측정 장치의 단차값이 모두 같아지면, 제1축과 제2축의 외경이 정확히 동일하지 않더라도 단차 정렬된 상태로 쉽게 정렬시킬 수 있다.For more accurate axis alignment, it is preferable to perform the axis alignment operation by providing three measuring devices including the first probe and the second probe in three places so as to include a diagonal direction in addition to the vertical direction and the left and right directions. This is because the outer diameters of the first axis and the second axis to be aligned are not exactly the same, and even if the step value of the probe attached to the up and down direction and the left and right directions is 0, the axis center may not be aligned. For this purpose, step information of the remaining probes is required. Therefore, when the step values of all the measuring devices attached to the three places are the same, even if the outer diameters of the first axis and the second axis are not exactly the same, the step can be easily aligned in a stepped state.
이 때, 상기 제1축과 상기 제2축의 기울기 각도차(θ1+θ2)를 산출하는 것은, 상기 제1프로브의 회전 방향을 따라 끝단부가 상기 제1프로브에 고정되며 중앙부가 케이스에 고정되는 제1판스프링과; 상기 제2프로브의 회전 방향을 따라 끝단부가 상기 제2프로브에 고정되며 중앙부가 상기 케이스에 고정되는 제2판스프링과; 상기 제1판스프링의 중앙부로부터 일방으로 이격된 위치의 외측면과 내측면에 한쌍으로 부착된 제1스트레인게이지와, 상기 제2판스프링의 중앙부로부터 타방으로 이격된 위치의 외측면과 내측면에 한쌍으로 부착된 제2스트레인게이지를; 포함하여, 상기 외측면의 상기 제1스트레인게이지와 상기 외측면의 상기 제2스트레인게이지가 서로 마주보고, 상기 내측면의 상기 제1스트레인게이지와 상기 내측면의 상기 제2스트레인게이지가 서로 마주보는 휘스톤브리지를 형성하여, 상기 휘스톤브리지의 브리지전압차에 비례하여 상기 제2축과 상기 제2축의 기울기 각도차를 산출할 수 있다. In this case, calculating the inclination angle difference θ1 + θ2 between the first axis and the second axis may include a first end portion fixed to the first probe and a center portion fixed to the case along the rotation direction of the first probe. 1 leaf spring; A second leaf spring having an end portion fixed to the second probe and a center portion fixed to the case along a rotational direction of the second probe; A pair of first strain gauges attached to the outer side and the inner side of the position spaced one way from the center portion of the first leaf spring, and the outer side and the inner side of the position spaced apart from the center portion of the second leaf spring; A second strain gauge attached in pairs; Including, the first strain gauge of the outer surface and the second strain gauge of the outer surface facing each other, the first strain gauge of the inner surface and the second strain gauge of the inner surface facing each other A whistle bridge may be formed to calculate a tilt angle difference between the second axis and the second axis in proportion to the bridge voltage difference of the whistle bridge.
그리고, 상기 제1축과 상기 제2축의 단차(d)를 산출하는 것은, 상기 제1프로브의 회전 방향을 따라 끝단부가 상기 제1프로브에 고정되며 중앙부가 상기 케이스에 고정되는 제1판스프링과; 상기 제2프로브의 회전 방향을 따라 끝단부가 상기 제2프로브에 고정되며 중앙부가 상기 케이스에 고정되는 제2판스프링과; 상기 제1판스프링의 중앙부로부터 타방으로 이격된 위치의 외측면과 내측면에 한쌍으로 부착된 제1스트레인게이지와, 상기 제2판스프링의 중앙부로부터 일방으로 이격된 위치의 외측면과 내측면에 한쌍으로 부착된 제2스트레인게이지를; 포함하여, 상기 외측면의 상기 제1스트레인게이지와 상기 내측면의 상기 제2스트레인게이지가 서로 마주보고, 상기 내측면의 상기 제1스트레인게이지와 상기 외측면의 상기 제2스트레인게이지가 서로 마주보는 휘스톤브리지를 형성하여, 상기 휘스톤브리지의 브리지전압차에 비례하여 상기 제1축과 상기 제2축의 단차를 산출한다. The step (d) of calculating the step (d) between the first shaft and the second shaft includes: a first leaf spring having an end portion fixed to the first probe and a center portion fixed to the case along a rotation direction of the first probe; ; A second leaf spring having an end portion fixed to the second probe and a center portion fixed to the case along a rotational direction of the second probe; A pair of first strain gauges attached to the outer side and the inner side of the position spaced apart from the center portion of the first leaf spring, and the outer side and the inner side of the position spaced one side from the center portion of the second leaf spring; A second strain gauge attached in pairs; The first strain gauge of the outer side and the second strain gauge of the inner side face each other, and the first strain gauge of the inner side and the second strain gauge of the outer side face each other. A whistle bridge is formed, and a step difference between the first axis and the second axis is calculated in proportion to the bridge voltage difference of the whistle bridge.
이 때, 상기 제1프로브 설치 단계와 상기 제2프로브 설치 단계 이전에, 상기 제1프로브와 상기 제2프로브를 기준 평면을 갖는 기준 블록을 이용하여 영점조 정(zero balance set)하는 단계를; 추가적으로 포함하여, 측정되는 제1프로브 및 제2프로브의 회전 변위가 정확히 측정될 수 있도록 한다.At this time, before the step of installing the first probe and the step of installing the second probe, zero balancing the first probe and the second probe using a reference block having a reference plane; In addition, the rotational displacement of the first and second probes to be measured can be accurately measured.
이와 관련하여, 영점 조정은 잦은 기기 동작과 회로 내의 드리프트(Drift) 특성 등이 변하므로 주기적으로 설정해야 한다. 정밀한 측정을 구현하기 위해서는 측정 직전에 영점 조정 작업을 행하는 것이 가장 좋다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 측정 장치의 양쪽 프로브의 접촉부에 측정기의 정밀도 이하의 평탄도를 갖는 기준 블록에 의해 교정이 가능해지는 것이다. In this regard, zero adjustment should be set periodically, as frequent instrument operation and drift characteristics in the circuit change. To achieve precise measurements, it is best to perform zeroing just before the measurement. To this end, calibration is possible by means of a reference block having flatness below the precision of the meter at the contacts of both probes of the measuring device according to the invention.
그러나 기준 블록을 이용하여 측정 직전에 영점 조정 작업을 수행하는 것은 기준 블록을 휴대해야 하므로 휴대 용이성 측면에서 바람직하지 않다. However, performing a zeroing operation immediately before measurement using the reference block is not preferable in terms of ease of carrying because the reference block must be carried.
따라서, 상기 제1프로브 설치 단계와 상기 제2프로브 설치 단계 이전에, 상기 제1프로브 및 상기 제2프로브를 상기 제1면 및 상기 제2면으로부터 멀어지는 방향으로 와이어에 의하여 잡아당기는 것에 의하여, 상기 제1프로브 및 상기 제2프로브가 미리 정해진 위치로 배열된 상태에서 영점 조정하는 단계를 추가적으로 포함할 수도 있다. 이를 통해, 기준 블록을 휴대하지 않더라도 제1프로브 및 제2프로브의 영점 조정이 가능해진다. Therefore, before the first probe installation step and the second probe installation step, by pulling the first probe and the second probe by a wire in a direction away from the first surface and the second surface, The method may further include zeroing the first probe and the second probe in a predetermined position. This enables zero adjustment of the first probe and the second probe without carrying the reference block.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 측정 장치를 측정면에 쉽게 부착하기 위한 자석을 구비한 탈부착 보조 유닛이 상하 운동이 가능하고, 탈부착 보조 유닛의 자석이 측정하고자 하는 면으로부터 멀리 떨어져 있는 상태에서는 측정이 이루어지지 않으므로, 이 상태에서 양 프로브의 위치 상태를 단차와 각도가 0이 되는 상태로 설정하도록 한다면 기준 블록이 필요 없이 영점조정작업(Auto Zero Balance)이 가능해 진다. More specifically, when the detachable auxiliary unit having a magnet for easily attaching the measuring device according to the present invention to the measuring surface is capable of vertical movement, the magnet of the detachable auxiliary unit is separated from the surface to be measured. In this state, if the position state of both probes is set to a state in which the step and the angle become zero, auto zero balance is possible without a reference block.
이를 위하여, 프로브의 회전축의 바로 위에 형성되는 수용부의 내벽은 V홈 형상으로 형성하도록 하고, 이 V홈 형상의 내벽으로 형성되는 수용부의 중앙에 상기 와이어가 통과할 수 있는 구멍을 형성한다. 그리고, 상기 구멍으로 와이어의 끝단이 삽입되도록 하고 V홈 내벽과 맞물리는 형상의 걸림체를 와이어의 끝단에 고정시킨다. 이와 동시에 와이어를 케이스 및 판스프링 고정부(120a)의 내부 관통홈을 통과하도록 하고, 이 경로를 안내 롤러에 의해 조정한다. To this end, the inner wall of the receiving portion formed just above the rotation axis of the probe is formed in a V-groove shape, and forms a hole through which the wire can pass in the center of the receiving portion formed by the inner wall of the V-groove shape. Then, the end of the wire is inserted into the hole and the engaging body of the shape engaging with the inner wall of the V groove is fixed to the end of the wire. At the same time, the wire passes through the inner through groove of the case and the leaf
이를 통해, 탈부착 보조 유닛의 자석이 측정면으로부터 멀어진 상태에서는 와이어에 장력이 작용하여, 프로브의 수용부의 내벽에 와이어 끝단의 걸림체가 밀착한 상태로 걸리게 된다. 이와 같은 밀착 시에 와이어에 작용하는 장력(약 1kgf)이 발생되고, 이에 다라 프로브는 미리 예정된 특정 위치 및 상태를 유지하게 된다. 이 상태에서 영점 조정을 하게 되면, 측정 이전에는 항상 프로브가 특정 위치로 설정된 상태로 재현가능하므로 정밀한 측정이 가능해진다. As a result, tension is applied to the wire in a state where the magnet of the detachable auxiliary unit is separated from the measurement surface, so that the locking body of the wire end is in close contact with the inner wall of the accommodation portion of the probe. In such close contact, a tension (about 1 kgf) acting on the wire is generated, and accordingly, the probe maintains a predetermined predetermined position and state. Zero adjustment in this state enables precise measurement because the probe is always reproducible with the probe set to a specific position prior to measurement.
물론 프로브와 케이스의 제작 오차로 인하여 프로브와 와이어 끝단의 걸림체와의 배열을 정밀하게 조정할 필요가 있다. 이를 위하여, 안내 롤러가 고정되는 조정 플레이트의 일측 경사면과 접시머리나사의 머리부 경사면이 맞닿도록 하여, 조정 플레이트를 횡방향으로 미세하게 조정할 수 있도록 함으로써 프로브와 와이어 경로의 배열을 조정하는 것이 가능해진다.Of course, due to the manufacturing error of the probe and the case, it is necessary to precisely adjust the arrangement of the locking body of the probe and the wire end. To this end, it is possible to adjust the arrangement of the probe and the wire path by making one side of the inclined surface of the adjustment plate to which the guide roller is fixed and the head inclined surface of the countersunk screw abut so that the adjustment plate can be finely adjusted laterally. .
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. However, in describing the present invention, a detailed description of known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.
도9 내지 22는 본 발명의 제1실시예에 따른 측정 장치의 구성 및 작용 원리를 도시한 도면이다. 도9 및 도12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 측정 장치(100)는 서로 다른 2개의 제1면(20)과 제2면(30)에 제1프로브(110)와 제2프로브(110')를 각각 2점에서 접촉하도록 하여, 제1면(20) 및 제2면(30)의 기울기에 따라 제1프로브(110) 및 제2프로브(110')가 힌지점(110a,110a')을 중심으로 회전하도록 하고, 이에 따른 제1프로브(110) 및 제2프로브(110')의 회전 변위(θ1,θ2)를 검출하여 제1프로브(110) 및 제2프로브(110')의 기울기 각도차이와 단차(d)을 직접 측정할 수 있도록 구성된다. 9 to 22 are diagrams showing the configuration and principle of operation of the measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. 9 and 12, the measuring
보다 구체적으로는, 도15 내지 도22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 측정 장치(100)는, 측정하고자 하는 대상물 표면(20,30)의 기울기 각도로 회전하는 프로브(110,110')와, 상기 프로브(110,110')를 회전 가능하게 지지하며 측정 장치의 외형을 이루는 케이스(120)와, 프로브(110,110')의 회전 변위를 측정하도록 프로브(110,110')에 끝단부가 클램프 고정되고 중앙부가 케이스(120)에 고정되는 'ㄷ'자 형상의 판스프링(130,130')과, 대상물 표면(20,30) 방향으로 자력이 작용하면서 대상물 표면(20,30)을 향하여 전진이나 후퇴 가능하게 케이스(120)에 설치되는 탈부착 보조 유닛(140)과, 판스프링(130,130')의 중앙부로부터 일방 및 타방으로 이격된 위치의 외측면과 내측면에 부착된 스트레인게이지(R1i,R1e,R2i,R2e,R3i,R3e,R4i,R4e)와, 프로브(110,110')의 회전 변위에 따른 스트레인게이지의 저항값 변화로부터 산출된 제1면(20)과 제2면(30) 사이의 기울기 각도 차이와 단차(d)를 표시하는 표시 유닛으로 구성된다. More specifically, as shown in Figs. 15 to 22, the measuring
상기 프로브(110,110')는 제1면(20)과 제2면(30)에 각각 접촉하는 한 쌍의 제1프로브(110) 및 제2프로브(110')로 이루어진다. 제1프로브(110)와 제2프로브(110')는 동일하게 구성되며, 일례로 제1프로브(110)의 구성을 살펴보면, 도20에 도시된 바와 같이, 제1면과 2점에서 접촉하도록 고정된 접촉 롤러(111)와, 제1프로브(110)가 대상물의 표면(20)에 보다 밀착하도록 보조하는 자석 롤러(112)와, 제1판스프링(130)의 끝단부를 고정하는 클램프 볼트(113)와, 제1프로브(110)의 회전 중심의 위치에 설치되는 힌지 베어링(114)을 구비한다. The
여기서, 자석 롤러(112)는 표면(20,30)과 접촉하지 않도록 설치되며, 제1프로브(110)의 하단이 측정하고자 하는 제1면과 확실히 밀착되도록 보조한다. 그리고, 접촉 롤러(111)와 자석 롤러(112)를 살짝 가압하는 가압 볼트(111b,112b)가 프로브(110,110')에 설치되어, 접촉 롤러(111)와 자석 롤러(112)의 위치를 견고하게 고정한다. 이 때, 접촉 롤러(111)는 열처리강이나 세라믹 재질로 형성되어, 잦은 사용에도 충분한 내마모성을 갖도록 한다. Here, the
그리고, 상기 프로브(110,110')를 일반 베어링으로 회전지지하는 경우에는, 베어링 틈새가 허용치보다 높아 정밀한 측정이 불가능하게 되므로, 경도가 매우 높은 보석이나 세라믹 재질의 힌지 베어링(114)으로 피벗 지지된다. 즉, 힌지 베어링(114)은 엄격한 치수 공차 관리에 의하여 제작되고 내부 격벽을 중심으로 수용 공간을 구비한 베어링(114a)과, 구면홈이 베어링(114a)의 양쪽 외측으로 드러나도록 베어링(114a) 내부의 수용 공간에 각각 삽입되는 한 쌍의 구면 부재(114b)로 구성된다. 이 때, 도18에 도시된 바와 같이, 선단면이 구면으로 형성되어 구면 선단면이 구면 부재(114b)의 구면홈과 접촉하도록 케이스(120)에 고정되는 핀(115)에 의하여, 힌지 베어링(114)은 축공에 대하여 항상 자동 정렬(self-alignment) 상태로 유지된다. 여기서 핀(115)은 케이스(120)에 나사 결합에 의하여 고정되므로, 외력에 의하여 나사산의 유격만큼 유동이 가능하므로, 이를 방지하기 위하여 클램핑 스크류(116)로 핀(115)을 견고하게 고정한다. 이로 인하여, 프로브(110,110')의 미세한 회전(tilt) 운동의 유격을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 회전 운동에 있어서 작용하는 마찰 특성도 크게 낮추고 고정밀도를 갖는 미세한 회전 운동을 측정할 수 있게 된다. When the
상기 케이스(120)는 제1프로브(110) 및 제2프로브(110')를 회동 가능하게 수용하고, 이들(110,110')에 연결된 판스프링(130,130')의 중앙부를 고정한다. The
상기 판스프링(130,130')은 주요 단면이 'ㄷ'형상으로 형성되어 프로브(110,110')의 회전 양 끝단부가 클램프 볼트(113)로 프로브(110,110')에 고정되고, 단면의 중앙부는 고정부(120a,120a')가 끼워진 상태로 케이스(120)에 고정된다. The leaf springs 130 and 130 'have a main cross section formed in a' c 'shape so that both ends of the rotation of the
이 때, 도9에 도시된 바와 같이, 제1프로브(110)에 고정되는 제1판스프링(130)에는 중앙부로부터 일방으로 이격된 위치의 외측면에 스트레인게이지(R2e)가 부착되고 그 내측면에 스트레인게이지(R2i)가 부착되며, 제1판스프링(130)의 중앙부로부터 타방으로 이격된 위치의 외측면에도 스트레인게이지(R1e)가 부착되고 그 내측면에 스트레인게이지(R1i)가 부착된다. 그리고, 도9에 도시된 바와 같이, 제2프로브(110')에 고정되는 제2판스프링(130')에는 중앙부로부터 일방으로 이격된 위치의 외측면에 스트레인게이지(R4e)가 부착되고 그 내측면에 스트레인게이지(R4i)가 부착되며, 제2판스프링(130')의 중앙부로부터 타방으로 이격된 위치의 외측면에도 스트레인게이지(R3e)가 부착되고 그 내측면에 스트레인게이지(R3i)가 부착된다. 이 때, 중앙부에 위치한 고정부(120a,120a')로부터 스트레인게이지까지의 거리는 모두 일정하게 배치된다.At this time, as shown in Figure 9, the first gauge plate (130) fixed to the
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 프로브(110,110')의 주변에는 판스프링(130,130') 및 스트레인게이지의 탄성 범위를 벗어나는 회전 변위가 발생되지 않도록 스토퍼가 형성된다. 이 때, 스토퍼는 별도의 추가적인 구성이 없더라도 케이스(120)와 프로브(110,110') 사이의 간극에 의하여 구성될 수도 있고, 별도의 추가적인 구성에 의하여 프로브(110,110')의 회전 변위를 일정치 이상만큼 구속하도록 구성될 수도 있다. Although not shown in the drawings, stoppers are formed around the
상기 탈부착 보조 유닛(140)은, 도19, 도21 및 도22에 도시된 바와 같이, 영구자석으로 형성되거나 영구자석을 포함하여 강 재질의 대상물에 밀착을 가능하게 하는 이동 몸체(141)와, 상기 이동 몸체(141)를 관통하도록 설치되고 일단부에 외부로 노출되는 손잡이(142a)가 연장 형성된 회전축(142)과, 회전축(142)에 편심되게 설치된 캠(143)과, 캠(143)을 이동 몸체(141)와 사이에 두고 이동 몸체(141)의 하단면에 부착되는 플레이트(144)로 구성된다. The detachable
이와 같은 구성에 의하여, 회전축(142)의 회전(142d)에 따라, 회전축(142)에 편심 설치된 캠(143)은 플레이트(144) 및 이동 몸체(141)를 도면부호 141d 방향으로 밀어올리거나 낮추어, 이동 몸체(141)의 영구 자석이 측정하고자 하는 대상물과 멀어지거나 가까와지도록 하는 것에 의하여, 측정 장치(100)를 대상물에 밀착시키는 일정한 밀착력을 안정적으로 확보하여 정밀한 측정을 가능하게 한다. 아울러, 착탈 작업을 용이하게 하기 위하여, 회전축(142)의 끝단에 연장 형성된 손잡이(142a)를 조작하는 것에 의하여, 영구자석과 측정 대상물의 표면과의 거리를 조정할수도 있다. By such a configuration, according to the
상기 표시 유닛은, 스트레인게이지에 기준 전압을 인가하는 회로를 내장하는 표시부 케이싱과, 상기와 같이 산출된 단차(d) 및 기울기 각도차(θ)를 표시하는 단차 표시부 및 기울기 각도차 표시부와, 기준 전압 등을 인가하도록 외부로부터 연장되는 전원 케이블로 구성된다.The display unit includes a display unit casing incorporating a circuit for applying a reference voltage to a strain gauge, a step display portion and a tilt angle difference display portion for displaying the step d and the tilt angle difference θ calculated as described above, and a reference. And a power cable extending from the outside to apply a voltage or the like.
한편, 이와 같은 측정 장치(100)만을 이용하여, 레일, 정밀 조립물의 단차와 각도를 측정할 수도 있지만, 회전 축과 같이 측정 대상물의 표면이 곡면인 경우의 단차와 각도를 측정하는 데 있어서, 회전축에 밀착하는 것을 보조하는 도25에 도시된 어댑터(Adaptor,190)를 사용하는 것이 바람직하다. 물론 이 어댑터(190)는 축과 밀착하는 접촉 부재(192)와 측정 장치(100)와 결합하는 결합 플레이트(191)의 사이에 평행도와 높이가 측정 정밀도 이하로 정확하게 교정된 상태로 장착된다.On the other hand, using only such a
이하, 이와 같이 구성된 측정 장치(100)를 이용하여, 대상물의 제1면과 제2 면의 기울기 각도와 단차를 측정하는 작용 원리를 상술한다.Hereinafter, the operation principle which measures the inclination angle and the step | step of the 1st surface and the 2nd surface of an object using the
상기와 같은 구성에 의하여 프로브(110,110')의 회전 변위는 양쪽에 고정된 판스프링(130,130')에 부착된 스트레인게이지에 동일한 신호의 저항 변화량을 유도하며, 판스프링(130,130')의 중앙부를 중심으로 일방과 타방의 스트레인게이지들이 서로 다른 변형 상태(인장 혹은 압축)를 가지므로, 측정하고자 하는 대상물의 제1면(20)과 제2면(30)이 동일한 방향의 기울기를 갖는다면, 표 1과 같이 스트레인게이지의 저항 값이 변화하게 된다. The rotational displacement of the
즉, 판스프링(130)의 외측면과 내측면에 각각 부착된 스트레인게이지는 대칭적 배열에 의하여 저항값의 변화는 모두 동일하지만, 저항값의 부호 변화는 인장과 압축 상태에 따라 달라지게 된다. That is, the strain gauges attached to the outer and inner surfaces of the
제1면(20)과 제2면(30)의 단차와 각도는 링크의 기하학적 특성으로부터 제1프로브(110)와 케이스(120)의 회전각(θ1)과 제2프로브(110')와 케이스(120)의 회전각(θ2)을 이용하여 수학식 1을 참조하여 환산이 가능하다. 즉, 위와 같이 측정된 △R1, △R2의 스트레인게이지 변형신호가 각각의 회전각(θ1,θ2)에 비례하므로, 이와 같이 부착된 제1스트레인게이지(R1i,R1e,R2i,R2e)와 제2스트레인게이지(R3i,R3e,R4i,R4e)를 이용하여 도13에 도시된 바와 같은 휘스톤 브리지 회로가 구성되어 휘스톤브리지의 브리지전압차를 교정하는 것에 의하여 기울기 각도차를 곧바로 구해지며, 도14에 도시된 바와 같은 휘스톤 브리지 회로의 브리지 전압차로부터 간단한 신호 처리 방식으로 단차를 곧바로 구할 수 있게 된다.The step and the angle of the
예를 들어, 제1프로브(110)와 제2프로브(110')의 회전 방향이 반대인 경우에는 각각의 스트레인게이지의 저항값은 아래와 같다.For example, when the rotation directions of the
여기서, △R12는 제1판스프링(130)에 부착된 스트레인게이지의 저항값의 변화치이며, △R34는 제2판스프링(130')에 부착된 스트레인게이지의 저항값의 변화치를 말한다. 그리고, 도13의 휘스톤브리지 회로를 참고하면, R2e로부터 R2i로 흐르는 전류(i2)와, R3i로부터 R3e로 흐르는 전류(i3)는 다음 수학식 2와 같다.DELTA R12 is a change value of the resistance value of the strain gauge attached to the
따라서, 브리지 전압차 (V)는 아래의 수학식 3과 같이 도출된다.Therefore, the bridge voltage difference V is derived as in Equation 3 below.
따라서, therefore,
즉, 브리지 전압차는 각 스트레인게이지의 저항 변화값에 비례하게 도출된다. 마찬가지로, 제1프로브(110)와 제2프로브(110') 사이의 단차(d)의 경우에도 마찬가지로 구해진다.That is, the bridge voltage difference is derived in proportion to the resistance change value of each strain gauge. Similarly, in the case of the step d between the
이를 위하여, 측정 장치(100)는 측정 초기 상태에서 영점조정을 하여야 한다. 이를 위하여, 열처리 강 혹은 Granite(돌)로 고정밀 연마하여 측정 정밀도 이하의 평탄도를 갖는 기준 블록(미도시)을 준비하여, 측정 장치(100)를 사용하기 앞서 기준 블록에 밀착한 후 영점 조정을 한 후에 측정을 함으로써 고정밀도의 측정이 가능해진다. 그리고, 판 스프링(130,130') 및 스트레인게이지 등은 사용 영역에서 모투 탄성 변형만 가능하도록 하여, 프로브(110,110')의 회전 각도에 비례하는 신호가 각 휘스톤 브리지로부터 출력되도록 한다. 초기 영점 조정 상태에서 스트레인 게이지나 판스프링(130,130')의 제작 오차에 의하여 브리지 출력 전압이 0이 되지 않는 것은 일반적인 브리지형 센서와 같은 방법으로 스트레인게이지와 동일한 온도 특성을 갖는 저항으로 교정하여 구성하여 고정밀도를 갖는 측정을 구현할 수 있다. 마지막으로, 판스프링(130,130')과 기타 기구물의 제작 오차로 인하여 회전 변위에 따른 브리지 전압의 크기가 달라지는 데, 이는, 제작 완료 후 교정(Calibration) 작업을 통해 정확히 교정할 수 있다. 즉, 정확한 단차와 각도를 갖는 기준 대상물을 미리 제작한 후, 측정기에 이 기준 대상물에 접촉하여 측정하여, 이 값이 정해진 단차와 각도가 되도록 소프트웨어 혹은 회로 게인 값을 조정하는 것에 의하여,스트레인 게이지가 각도에 비례하는 신호를 나타내는 경우에 고정밀 측정을 확실하게 구현할 수 있도록 한다. For this purpose, the measuring
이하, 상기와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 측정 장치(100)를 이용하여 2개의 축을 정렬하는 공정을 상술한다. Hereinafter, a process of aligning two axes using the
도23 및 도24는 본 발명의 제1실시예에 따른 측정 장치(100)를 이용하여 제1면(20)과 제2면(30)의 기울기 각도차이와 단차(d)를 측정하기 위하여 제1프로브(110) 및 제2프로브(110')가 제1축(20) 및 제2축(30)의 외주면(20a,30a)에 밀착되도록 설치된 상태를 도시한 것이다. 23 and 24 are graphs for measuring the inclination angle difference and the step difference d between the
이와 같은 방식으로 도26 및 도27에 도시된 바와 같이, 회전축(20,30)에 상하방향, 좌우 방향 및 대각선 방향으로 3군데에 측정 장치(100)를 설치한다. 이를 통해, 정렬하고자 하는 제1축(20)과 제2축(30)의 외경(20a,30a)이 정확하게 동일하지 않은 경우에, 상하 방향과 좌우 방향에 부착된 프로브의 단차 값이 0이더라도, 축 중심의 정렬이 안될 수 있는 문제점을 해소할 수 있다. 즉, 부착된 모든 측정 장치(100) 프로브의 단차값이 모두 같아지면, 제1축과 제2축의 외경이 정확히 동일하지 않더라도 단차 정렬된 상태가 된다.In this manner, as shown in Figs. 26 and 27, the measuring
이와 같이, 측정 장치(100)의 표시 유닛에 각각 좌우, 상하 및 대각선 방향의 각도(θ)와 단차(d) 정보가 표시되므로, 직관적으로 작업자가 오차를 알 수 있어 조정 작업이 쉬워진다. 또한, 종래의 측정 방법과 달리, 회전축을 회전시키지 않더라도 정렬하고자 하는 축의 단차(d)를 곧바로 알 수 있으므로, 조정 즉시 조정 결과가 계기에 표시되기 때문에 보다 용이한 작업을 구현할 수 있다. Thus, since the angle (theta) and the step (d) information of right, left, up and down, and diagonal directions are displayed on the display unit of the measuring
한편, 도29는 본 발명의 제2실시예에 따른 측정 장치의 저면에서 바라본 사시도이다. 도29에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 측정 장치(100')는 전술한 제1실시예의 구성(100)과 대비하여 볼 때, 프로브(110,110')가 제1면(20)과 제2면(30)과 2점 접촉하는 구성에 있어서만 차이가 있다. 29 is a perspective view as seen from the bottom of the measuring device according to the second embodiment of the present invention. In the
다시 말하면, 도29에 도시된 바와 같이, 제1프로브(110)와 제2프로브(110')가 제1면(20) 및 제2면(30)과 안정적으로 밀착되도록 제1프로브(110) 및 제2프로브(110')의 4개의 접촉부 중 하나의 접촉부는 기둥 높이가 상대적으로 큰 롤러 형상의 접촉 롤러(1111)로 형성되고, 4개의 접촉부 중 나머지 3개의 접촉부는 구형상의 접촉구(1112,1112')로 형성된다. 이를 통하여, 하나의 접촉 롤러(1111)는 측정하고자 하는 면과 선접촉을 하게 되고, 나머지 3개의 접촉구(1112,1112')는 측정하고자 하는 면과 점접촉을 하게되어, 제1면과 제2면의 기울기 정도나 방향에 관계없이 제1프로브(110)와 제2프로브(110')는 제1면(20) 및 제2면(30)과 안정적인 밀착 상태를 유지할 수 있게 된다. In other words, as shown in FIG. 29, the
또 한편, 도30 및 도31은 본 발명의 제3실시예에 다른 측정 장치의 단면도, 도32는 도30의 상부에서 바라본 사시도, 도33은 도32의 와이어 인장 방향 조절부의 구성을 도시한 사시도이다.30 and 31 are sectional views of another measuring device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 32 is a perspective view as seen from the top of FIG. 30, and FIG. 33 is a perspective view showing the structure of the wire tension direction adjusting unit of FIG. to be.
본 발명의 제3실시예에 따른 측정 장치(200)는 전술한 제1실시예에 따른 측정장치(100)에 비하여 기준 블록이 없더라도 와이어(261)에 의하여 영점 조정을 행할 수 있도록 구성된 점에서 차이가 있다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 측정 장치(300)를 설명함에 있어서, 제1실시예에 따른 측정 장치(100)의 동일 또는 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.The measuring
본 발명의 제3실시예에 따른 측정 장치(300)는, 프로브(210,210')의 힌지축(210a,210a')의 상측에 위치한 수용부(210b)에 삽입되는 걸림체(262)에 일단이 고정되고, 타단(260a)이 이동 몸체(240)에 고정되어, 이동 몸체(240)의 상하 이동에 따라 제1프로브(210)를 제1면(20)으로부터 멀어지는 방향으로 잡아당기거나 풀어주는 와이어(261)를 구비한다. 그리고, 프로브(210,210')를 상하 방향으로 정교하게 이동시키도록, 이동 몸체(240)의 이동에 따라 와이어(261)가 일정한 경로로 긴장되도록 안내하는 안내 롤러(263)가 배치된다. 이 때, 도32에 도시된 바와 같이, 안내 롤러(263)의 중앙부에는 직경이 작은 홈이 형성되어, 와이어(261)가 일정한 경로로만 이동하도록 안내한다. One end of the measuring device 300 according to the third embodiment of the present invention is attached to the locking
또한, 프로브(210,210')의 수용부(210b)의 내벽에 대하여 걸림체(262)가 일정한 접촉 상태가 반복적으로 구현되도록, 걸림체(262)의 상부 외주면과 수용부(210b) 상부 내벽은 서로 맞물리는 경사면으로 형성된다.In addition, the upper outer circumferential surface of the locking
보다 구체적으로는, 도30에 도시된 바와 같이, 이동 몸체(240)가 상방(240d)으로 이동하면, 와이어(261)는 도면 부호 260d 방향으로 긴장되며, 이에 따라 제1프로브(210) 및 제2프로브(210')는 걸림체(262)에 의하여 들려 올라가 일정한 배열 상태가 된다. 이 상태를 기준으로 판스프링(230,230')에 부착된 스트레인게이지는 영점 조정된다. More specifically, as shown in FIG. 30, when the moving
그리고, 측정 장치(200)로 측정하고자 하는 대상면(20,30)에 접촉하기 위해서는, 도31에 도시된 바와 같이, 이동 몸체(240)를 하방(240d')으로 이동시켜, 와이어(261)의 긴장 상태를 풀어준다. 이에 따라, 영점 조정된 측정 장치(200)의 제1프로브(210) 및 제2프로브(210')는 접촉하는 대상면(20,30)에 따라 자유롭게 회전(tilt)되어, 대상면의 기울기 각도, 기울기 각도차 및 단차 등을 측정할 수 있게 된다. In addition, in order to contact the target surfaces 20 and 30 to be measured by the measuring
한편, 측정 장치(200)를 제조하는 제조사는 와이어(261)가 제1프로브(210)와 제2프로브(210')를 잡아당긴 상태를 일정하게 미세 조정할 필요가 있다. 이를 위하여, 도33에 도시된 조정 기구(270)가 케이스(220)에 고정된다. 즉, 상기 조정 기구(270)는, 와이어(261)의 경로를 조정하는 안내 롤러(263)가 고정되고 케이스(220) 내에서 측방향으로 이동 가능하게 설치된 조정 플레이트(271)와, 조정 플레이트(271)의 일측 경사면(271a)과 머리부가 접촉하도록 케이스(220)에 체결 결합 되는 접시머리나사(272)로 이루어진다. 이에 따라, 접시머리나사(272)가 케이스(220)내에 깊숙히 체결될 수록, 도31의 접시머리나사(272)의 머리부 경사면과 접촉하는 조정 플레이트(271)는 좌측으로 이동하게 되고, 반대로, 접시머리나사(272)가 케이스(220)내에 얕게 체결될 수록, 도31의 접시머리나사(272)의 머리부 경사면과 접촉하는 조정 플레이트(271)는 우측으로 이동하여, 안내 롤러(263)의 미세 위치 조정에 의하여 와이어(261)의 경로를 조정할 수 있게 된다.Meanwhile, the manufacturer of the measuring
전술한 방법 이외에도 본 발명에 따른 측정 장치를 이용하여 다른 방법으로 축을 정렬할 수도 있다. 즉, 측정 장치를 한 개만 면에 밀착시킨 상태에서 두 축을 커플링으로 연결하고, 회전시키면 두 축의 단차와 각도의 변화를 알 수 있다. 이 정보를 통해서도 축의 정렬 상태를 파악할 수 있다. 즉, 기존의 다이얼 게이지를 사용할 경우에는 단차의 오차만이 측정되며 두개의 다이얼 게이지값을 통해 단차와 각도 정보가 모두 포함된 다이얼게이지 값의 변화를 이용하여 추측하는 방법에 비하여, 단차와 각도 정보가 분리되어 나타나기 때문에 전문가가 아닌 사람도 정렬 작업을 할 수 있을 정도로 쉬운 방법이 된다.In addition to the methods described above, the measuring device according to the invention may be used to align the axes in other ways. That is, when only one measuring device is in close contact with the surface, the two shafts are connected by a coupling, and the rotation of the two shafts shows the step and angle change. This information can also be used to determine the alignment of the axes. That is, when using the existing dial gauge, only the error of the step is measured, and the step and angle information are compared with the method of estimating using the change of the dial gauge value including both the step and angle information through the two dial gauge values. Because they appear separately, it's an easy way for non-experts to sort.
한편, 본 발명에 따른 측정 장치를 이용하여 도34에 도시된 바와 같이 일정 곡률을 갖는 면(97)에 제1프로브(110)와 제2프로브(110')를 밀착하면, 골곡도와 측정된 각도 사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다.Meanwhile, when the
따라서, 상기와 같은 관계식에 의하여 원하는 굴곡도(평탄도)도 역시 측정하는 것이 가능해진다.Therefore, the desired degree of curvature (flatness) can also be measured by the above relational expression.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. In the above, the preferred embodiments of the present invention have been described by way of example, but the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and may be appropriately changed within the scope described in the claims.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 측정하고자 하는 대상물의 제1면과 접촉하여 상기 제1면의 기울기에 따라 회전하는 제1프로브와; 측정하고자 하는 대상물의 제2면과 접촉하여 상기 제2면의 기울기에 따라 회전하는 제2프로브를; 포함하여, 상기 제1프로브와 상기 제2프로브의 회전 변위를 측정하여, 제1면과 제2면 또는 측정장치를 회전시키거나 이동시키지 않더라도, 측정된 회전각을 기초로 측정하고자 하는 제1면과 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 등을 측정할 수 있는 측정 장치를 제공한다.As described above, the present invention includes a first probe which is rotated according to the inclination of the first surface in contact with the first surface of the object to be measured; A second probe which contacts the second surface of the object to be measured and rotates according to the inclination of the second surface; Including, by measuring the rotational displacement of the first probe and the second probe, even if the first surface and the second surface or the measuring device does not rotate or move, the first surface to be measured based on the measured rotation angle It provides a measuring device that can measure the step difference, the tilt angle difference, the straightness of the second surface.
또한, 본 발명은, 측정하고자 하는 대상물의 2면의 단차와 기울기 각도를 직접 측정하는 것에 의하여, 축을 회전시키지 않더라도 2개 축의 축정렬을 가능하게 함과 동시에, 측정장치를 휴대하기 편하도록 간단한 구성으로 저렴하게 제작하여, 다양한 작업 현장에서도 범용적으로 활용할 수 있는 측정 장치를 제공한다.In addition, the present invention, by directly measuring the step difference and the inclination angle of the two sides of the object to be measured, it is possible to align the two axes even without rotating the axis, and at the same time simple configuration to carry the measuring device It is manufactured at low cost and provides a measuring device that can be used universally at various work sites.
그리고, 본 발명은, 판스프링의 양측에 접착 고정된 스트레인게이즈를 이용하여 휘스톤 브리지를 적절히 구성함으로써, 간단한 교정만으로 휘스톤 브리지의 브리지전압차로부터 측정하고자 하는 대상물의 단차와 기울기 각도차를 직접 측정할 수 있도록 한다. In addition, the present invention properly configures the Wheatstone bridge by using a strain gauge bonded to both sides of the leaf spring so that the difference between the step difference and the inclination angle of the object to be measured from the bridge voltage difference of the Wheatstone bridge can be determined by simple calibration. Make your own measurements.
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