KR100484324B1 - 수동식 공간 위치 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임의의 공간에 주어진 특정 물체의 위치를 3차원적으로 측정하기 위한 수동식 측정기에 관한 것으로

직립되게 설치되며 외측의 각 방향에 세 개의 이송핸들을 설치하는 이동축과, 상기 이동축에 상측에서 삽입되며 Z방향 이송 핸들에 고정된 제1 톱니바퀴와 연결된 제1 톱니레일이 설치되어 상하측으로 이송되며 하측으로 지시판을 설치한 Z방향 이송축과, 상기 이동축의 하측에서 Y방향 이송 핸들에 고정된 제1 구동풀리와 제1 케이블로 연결되는 제1 피동풀리에 설치된 제2 톱니바퀴와 연결된 제2 톱니레일이 설치되어 Y방향으로 이송되는 Y방향 이송축과, 상기 이동축의 하측에서 X방향 이송 핸들에 고정된 제2 구동풀리와 제2 케이블로 연결되는 제2 피동풀리에 설치된 제3 톱니바퀴와 연결된 제3 톱니레일이 설치되어 X방향으로 이송되는 X방향 이송축을 통하여 지시판의 공간 위치를 3차원 범위에서 이동시켜 위치를 측정함을 특징으로 하는 것이다.

Description

수동식 공간 위치 측정기{A Manual Spatial Position Finder}

본 발명은 임의의 공간에 주어진 특정 물체의 위치를 3차원적으로 측정하기 위한 수동식 측정기에 관한 것으로 X축, Y축, Z축 방향의 위치를 각각 측정할 수 있으며, 하나의 기준 점으로부터 세 방향으로의 위치를 측정하기 위해서 기계적 조작방식을 사용하여 수동식으로 3축을 이동시켜 공간상의 특정 위치를 포인트로 지시하고 그 위치를 측정할 수 있는 수동식 공간 위치 측정기에 관한 것이다.

기존의 3차원 측정기는 사용하여 왕복엔진과 프로펠러를 장착하는 Pusher형 소형항공기에서는 엔진 마운트를 장착하기 위해서 카울 후방의 개구부 중심에 프로펠러 구동축이 정확히 위치하도록 설치해야 한다.

이를 위해서 먼저 항공기의 기준축을 정확히 정렬시킨 다음, Theodolite 같은 정밀 광학측정기를 사용하여 개구부의 중심을 잡고 실제 엔진이 설치될 방화벽에 중심 위치를 표시해야 한다.

이러한 작업은 장비 사용의 숙련도 및 방화벽과 카울의 결합상태에 따라 에러가 발생할 소지가 많고 시간도 오래 걸리는 단점이 있다.

본 발명은 공간상에 위치한 물체의 형상과 위치를 측정하는 방식에 있어서, 간단한 기계적 시스템을 적용하여 간편하게 측정할 수 있도록 하기 위해서, 측정하려고 하는 위치를 지시할 수 있는 지시봉을 하나의 이동축에 설치하고 지시봉을 세 방향으로 움직이도록 하는 것이다.

지시봉의 이동은 이동축 상단에 설치된 세 개의 독립적인 회전식 핸들을 손으로 조작하여 제어할 수 있도록 하고, 이동축은 핸들로부터 케이블을 통해서 구동되는 톱니바퀴에 의해서 각각의 축 위를 움직이도록 한다.

이동축을 특정 축 방향으로 이동시킬 때, 나머지 축의 간섭을 받지 않고 독립적으로 움직이며 기준좌표를 토대로 측정하려고 하는 점의 X, Y, Z 공간 위치를 측정한다.

또한 공간상에 떨어져있는 물체 사이의 거리를 측정할 수 있으며, 여러 지점간의 상대적인 위치를 측정할 수 있도록 하고, 지시봉을 공간상의 특정 위치에 맞춘 상태에서 Z축 상의 기준면에 같은 위치를 표시할 수 있도록 한다.

지시봉의 형태는 여러 가지로 가능하도록 하여, Z축 상의 기준면에서부터 측정 범위가 한정되지 않도록 한다.

X, Y 두 방향으로의 이송축과 이송축 지지봉은 베어링으로 지지되어 부드럽게 이송되도록 하고, 세 축을 구동하는 톱니바퀴와 톱니레일은 적당한 마찰력에 의해 지지되도록 하며 구동풀리와 피동풀리를 연결하는 케이블은 적당한 장력으로 고정되어 미끄러지지 않도록 한다.

본 발명은 기준면이 되는 사각형 형상의 지지대(8)에 X축과 Y축 방향으로 움직일 수 있는 두 개의 이송축(4, 5)과 그것들을 지지해주는 이송축 지지봉(6, 7)이 양측에서 각각 설치되며, 두 개의 이송축(4, 5)과 연결되어 수직으로 Z축 방향에 이동축(3)이 결합된다.

이동축(3)의 내부에는 상하 방향으로 움직이는 Z방향 이송축(2)이 위치하고 그 끝에 지시봉(1)이 부착된다.

이동축(3)의 아래에 기준면과 만나는 부분에 지시판(9)이 있으며, 지시봉(1)의 기준점은 지시판(9)의 기준점과 수직으로 일치하게 된다.

X와 Y방향 이송축(4, 5)은 이송축 지지봉(6, 7)에 베어링으로 지지되어 적당한 마찰력으로 부드럽게 원하는 위치로 이송된다.

Z방향 이동축(2)은 이동축(3)안에서 적당한 마찰력이 있는 미끄럼 접촉으로 움직이나 정지 상태에서는 표면 마찰력으로 지지된다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도로, 바닥 기준면을 임의의 벽에 고정할 수 있는 지지대(8)의 내부에 X와 Y방향 이송축(4, 5) 그리고 이송축 지지봉(6, 7)이 위치하며, 중앙에 X, Y방향 이송축(4, 5)과 결합되어 수직으로 서있는 이동축(3)이 있고 그 아래쪽에는 지시판(9)이 그리고 위쪽에는 Z방향 이송축(2)과 지시봉(1)이 위치하고 있다

여기서, 이동축(3)은 X와 Y방향 두 개의 이송축(4, 5)을 따라서 어느 방향으로든지 자유롭게 이동할 수 있으며, Z방향 이송축(2)은 이동축(3)내에서 자유롭게 상하로 이동할 수 있다.

한편, X와 Y 그리고 Z방향 이송축(4, 5, 2)에는 각각 눈금이 표시되어 있고, 이를 통해서 공간 위치를 측정할 수 있도록 하는 것이다.

또한 지시봉(1)의 기준점과 동일한 수직선상으로 이동축(3) 밑의 지시판(9)에도 기준점을 설정하고 이로부터 수직, 수평 눈금을 표시하였다.

도 2 는 본 발명의 평면도를 나타낸 것으로 이동축(3)의 내부 구조와 X, Y방향 이송축(4, 5)의 단면을 표시하기 위한 위치를 나타낸 것이다.

도 3 은 본 발명 도 2 의 A-A선 단면도이며, 도 4 는 본 발명 도 3 의 F-F선 단면도로 이동축(3) 내부의 Z방향 이송축(2)의 작동 원리를 나타낸 단면도이며, 이동축(3)의 상단에 위치한 Z방향 이송 핸들(10)에는 제1 톱니바퀴(11)가 연결되어 있고, 제1 톱니바퀴(11)는 내부에 직립되게 설치된 제1 톱니레일(12)에 연결되어 있어서 Z방향 이송축(2)을 Z축방향으로 상하 운동하는 것이다.

도 5 는 본 발명 도 2 의 B-B선 단면도이며, 도 6 은 본 발명 도 5 의 G-G선 단면도로 이동축(3) 상단에 설치된 Y방향 이송 핸들(13)을 돌려주면 Y방향 이송 핸들(13)과 직결된 제1 구동풀리(14)가 회전하며 다시 제1 케이블(23)을 통해서 아래의 Y방향 이송축(5) 내부의 제1 피동풀리(15)를 회전시키게 된다.

다시 제1 피동풀리(15)와 연결된 제2 톱니바퀴(16)가 회전하면 Y방향 이송축(5) 내부에 설치된 제2 톱니레일(17)에 걸리면서 이동축(3)이 Y축방향으로 움직이게 된다.

여기서 제1 케이블(23)은 이동축(3)과 X방향 이송축(4) 내부를 통해서 Y방향 이송축(5) 안까지 아무런 간섭없이 연결되며, 제1 피동풀리(15)와 제2 톱니바퀴(16)는 작동 공간의 간섭을 받지 않도록 이동축(3) 안에 고정된다.

도 7 은 본 발명 도 2 의 C-C선 단면도이며, 도 8 은 본 발명 도 7 의 H-H선 단면도로 이동축(3) 상단에 설치된 X방향 이송핸들(18)을 돌리면 내부에서 직결된 제2 구동풀리(19)가 회전하며 제2 케이블(24)로 연결된 하측의 X방향 이송축(4) 내부의 제2 피동풀리(20)가 회전된다.

다시 제2 피동풀리(20)와 연결된 제3 톱니바퀴(21)가 회전하면 X방향 이송축(4) 내부에 설치된 제3 톱니레일(22)에 걸리면서 X축방향으로 이동축(3)이 움직이게 된다.

여기서 제2 케이블(24)은 이동축(3) 내부를 통해서 X방향 이송축(4) 안으로 아무 간섭없이 연결되며, 제2 피동풀리(20)와 제3 톱니바퀴(21)는 작동 공간의 간섭을 받지 않도록 이동축(3) 안에 고정된다.

도 9 는 본 발명 도 2 의 D-D선 단면도이며, 도 10 은 본 발명 도 2 의 E-E선 단면도로 X방향 이송축(4)의 단면은 제1 케이블(23)이 관통할 수 있도록 양쪽 끝부분을 제외하고 중앙부가 상하로 개방되어 있으며 이송축의 양끝단에서 다시 결합되어 형상이 유지되도록 한다.

Y방향 이송축(5)은 위쪽에서 제1 케이블(23)이 연결되므로 위쪽에서 개방되도록 하고 다시 이송축의 끝단까지 결합되어 형상을 유지한다.

왕복엔진과 프로펠러를 장착하는 Pusher형 소형항공기에서는 엔진 마운트를 장착하기 위해서 카울 후방의 개구부 중심에 프로펠러 구동축이 정확히 위치하도록 설치해야 한다.

이를 위해서 먼저 항공기의 기준축을 정확히 정렬시킨 다음, 개구부의 중심을 잡고 실제 엔진이 설치될 방화벽에 중심 위치를 표시해야 한다.

이때 본 발명을 방화벽에 설치하면 공간상에 위치한 물체의 3차원적 형상과 상대적인 위치를 쉽게 측정할 수 있다.

본 발명은 공간상의 물체의 형상과 위치 그리고 상대적인 거리를 측정함에 있어서 X, Y, Z 세 방향으로 움직일 수 있는 간단한 기계적 장치를 이용하여 간편하게 공간 위치를 측정할 수 있는 것이다.

본 발명은 수동식으로 쉽게 조작될 수 있으며, 이동 및 설치가 용이하고 특히 항공기 부품과 같은 복잡한 3차원 물체의 형상과 좌표를 어느 위치에서나 비교적 간단하게 확인할 수 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도

도 2 는 본 발명의 평면도

도 3 은 본 발명 도 2 의 A-A선 단면도

도 4 는 본 발명 도 3 의 F-F선 단면도

도 5 는 본 발명 도 2 의 B-B선 단면도

도 6 은 본 발명 도 5 의 G-G선 단면도

도 7 은 본 발명 도 2 의 C-C선 단면도

도 8 은 본 발명 도 7 의 H-H선 단면도

도 9 는 본 발명 도 2 의 D-D선 단면도

도 10 은 본 발명 도 2 의 E-E선 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 지시봉 2 : Z방향 이송축

3 : 이동축 4 : X방향 이송축

5 : Y방향 이송축 6 : Y방향 이송축 지지봉

7 : X방향 이송축 지지봉 8 : 지지대

9 : 지시판 10 : Z방향 이송 핸들

11 : 제1 톱니바퀴 12 : 제1 톱니레일

13 : Y방향 이송 핸들 14 : 제1 구동풀리

15 : 제1 피동풀리 16 : 제2 톱니바퀴

17 : 제2 톱니레일 18 : X방향 이송 핸들

19 : 제2 구동풀리 20 : 제2 피동풀리

21 : 제3 톱니바퀴 22 : 제3 톱니레일

23 : 제1 케이블 24 : 제2 케이블

Claims (5)

1. 지지대 상부에 직립하게 배치되고, 상단에 지시봉이 구비되고, 상기 지지대를 향한 하부에 지시판을 구비하며, 내부에 배치되는 제1 톱니바퀴와 직결되는 Z방향 이송핸들과, 내부에 배치되는 제1 구동풀리와 직결되는 Y방향 이송핸들과, 내부에 배치되는 제2 구동풀리와 직결되는 X방향 이송핸들을 구비하는 이동축;

   상기 이동축의 상측에서 상기 이동축의 내부로 삽입되고, 내측에 상기 제1 톱니바퀴와 맞물리는 제1 톱니레일을 구비하여, 상기 Z방향 이송핸들을 조절함에 따라 상기 이동축에 대하여 Z축방향으로 상하 이송 운동 가능한 Z방향 이송축;

   상기 이동축의 하측으로 상기 이동축과 수직하게 Y방향으로 배치되고, 내측에 제2 톱니레일을 구비하여, 상기 Y방향 이송핸들을 조정함에 따라 상기 제1 구동풀리와 연결되는 제1 케이블, 상기 제1 케이블과 연결되는 제1 피동풀리, 상기 제1 피동풀리와 직결되고 상기 제2 톱니레일과 맞물리는 제2 톱니바퀴를 통하여 상기 이동축과 Y축방향으로 상대 이송 운동 가능한 Y방향 이송축; 및

   상기 이동축의 하측으로 상기 Y방향 이송축 상부에 상기 이동축과 수직하게 Z방향으로 배치되고, 내측에 제3 톱니레일을 구비하여, 상기 X방향 이송핸들을 조정함에 따라 상기 제2 구동풀리와 연결되는 제2 케이블, 상기 제2 케이블과 연결되는 제2 피동풀리, 및 상기 제2 피동풀리와 직결되고 상기 제3 톱니레일과 맞물리는 제3 톱니바퀴를 통하여 상기 이동축과 X축방향으로 상대 이송 운동 가능한 X방향 이송축;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 공간 위치 측정기.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 X방향 이송축, Y방향 이송축 및 Z방향 이송축에 눈금이 구비되는 것을 특징으로 하는 수동식 공간 위치 측정기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 지시봉의 기준점과 상기 지시판의 기준점은 동일 수직선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 수동식 공간 위치 측정기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 지지대의 가장자리로 Y방향을 따라 배치되며, 상기 X방향 이송축의 양단에 연결되어 상기 X방향 이송축을 안내하는 X방향 이송축 지지봉과,

   상기 지지대의 가장자리로 X방향을 따라 배치되며, 상기 Y방향 이송축의 양단에 연결되어 상기 Y방향 이송축을 안내하는 Y방향 이송축 지지봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 공간 위치 측정기.