KR100746534B1 - 입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 측정기에 있어서, 특히 정반의 상측에 위치하는 지그판의 양측에 4절링크를 힌지 결합하여 이를 상기 정반과 각각 힌지 결합하고, 상기한 정반의 일측에는 손잡이를 형성함으로서, 상기 손잡이를 이용한 지그판의 입체 전개 및 하강이 이루어지도록 하여,

간단한 구조만으로도 지그판의 뛰어난 입체 전개가 이루어지므로 3차원 측정기의 제조단가를 현저히 감소시킬 수 있음은 물론, 별도의 부가장치를 요구하지 않고서도 4절링크 자체로도 입체 전개각을 갖고 회전 개폐되므로 3차원 측정기의 전체 체적이 크게 감소하여 뛰어난 공간활용성을 제공하게 되며,

작업자의 필요에 의해 수동으로 작동되므로 기기의 오동작이나 오류 및 과부하 등이 전혀 없어 그 측정기의 사용수명이 크게 연장되는 효과를 갖는 입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기에 대한 것이다.

3차원 측정기, 정반, 지그판, 4절링크, 입체 전개

Description

입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기 {Acoordinate measuring machine equiped with a manual zig}

도 1은 본 발명에 따른 3차원 측정기의 전체사시도

도 2는 본 발명에 따른 3차원 측정기의 수동지그 확대사시도

도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 3차원 측정기의 수동지그 작동도로서,

도 3a는 닫힘상태의 수동지그 측면도

도 3b는 열림상태의 수동지그 측면도

도 4는 종래의 3차원 측정기에 적용된 자동지그의 측면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본체 2 : 정반

3 : 프로브

10 : 지그판 11 : 장링크

12 : 단링크 13 : 연결링크

14 : 손잡이 15 : 투시판

16,16' : 지지구 17 : 장공

18 : 스프링편

본 발명은 3차원 측정기에 있어서, 특히 정반의 상측에 형성되는 지그를 4절링크 방식을 통해 입체적으로 전개될 수 있게 함으로서, 3차원측정기의 제조단가를 절감시키면서도 전체 체적을 감소시켜 취급을 용이하게 하며, 수동조작에 의한 지그의 개폐방식으로 인해 기기의 오작동이나 과부하 등이 발생하지 않게 한 입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기에 대한 것이다.

3차원 측정기란, 측정 대상과 프로브의 상대적 3차원 운동을 실현하기 위한 기계기구로서, 공간상의 위치를 디지탈화하여 정밀하게 3차원 수치로 표현할 수 있는 장치이다.

3차원 측정기의 종류로는 XYZ좌표형과 원통좌표형, 구면좌표형, 관절형 등으로 구분되고, 일반적인 형태로는 XYZ좌표형으로서 가장 보편적으로 사용되고 있다.

이러한 3차원 측정기는 고속·고정밀도·복잡한 측정에 유효하고 또한, FA나 CIM에 유연하게 대응할 가능성이 매우 높은 측정이며, 기계의 기능과 성능 및 품질의 향상과 생산 효율의 향상에 대한 소비자의 요구가 높아지고 있는 상황하에서 고속·고정밀도의 특징을 지닌 3차원 측정기의 이용은 점차 증대될 것으로 기대되고 있다.

3차원 측정기의 기본적인 구성은, 본체와 프로브, 각축의 이동량 측정 및 표시장치, 각축의 구동 제어부, 컴퓨터 및 주변기기, 소프트웨어로 이루어진다.

여기서 상기한 본체는 XYZ좌표형이 주지한 바와 같이 가장 범용적인 것으로, 그 XYZ축의 구동방식은 메뉴얼식과 모터 드라이브식, CNC식 등이 있으며, 상기한 CNC방식의 본체는 가장 정밀한 측정이 이루어지는 것으로, 각축에 NC용 구동모터 등이 부착되어 이동 및 조작이 컴퓨터로 수치제어되는 것이다.

특히, PCB 판넬 등과 같은 굴곡이 있는 측정물을 계측하고자 하는 경우에는, 그 대상물을 완전히 평편한 상태로 유지시켜야 정확한 측정이 이루어지는 것으로서, 이때에는 상기한 본체상의 정반 상측에서 상,하 개폐되는 별도의 지그(Jig)를 형성하여 이에 의해 상기한 PCB 판넬 등과 같은 측정물이 완전히 평편한 상태가 유지되게 한 후 이를 측정하게 된다.
이때 상기한 지그는 투시가 가능한 투명패널로 이루어져 있는 것으로, 투명패널형태의 지그는 측정하고자 하는 대상물을 평평하게 지지 고정함은 물론, 프로브를 통한 투시계측을 가능케 하는 것이다.

상기한 바와 같은 지그는 도 4의 도시와 같이 정반(100)의 상측에 위치하고, 그 지그(101)의 일측에는 유압실린더(102)가 장착되어 있어, 별도의 스위치 조작에 의해 상기 유압실린더(102)가 작동되면 이와 연동하여 상기한 지그(101)가 상,하로 승강하게 되는 것이다.

즉, 상기 유압실린더(102)의 작동에 의해 지그(101)가 상승하면 상기 정반(100)의 상부면에 측정물을 삽입한 상태에서 상기 유압실린더(102)를 재작동시켜 상승되어 있던 지그(101)를 하강시키면 정반(100)과 지그(101) 사이의 측정물은 평평한 상태가 되므로 정확한 계측이 이루어지는 것이다.

그러나, 상기한 지그는 주지한 바와 같이 복수개의 유압실린더에 의해 작동되는 것이므로, 상기한 지그를 승강시키기 위한 복잡한 구성을 요구하게 되는데, 상기한 지그를 작동시키기 위해서는 고가의 유압실린더가 장착되어야 하고 상기 유압실린더를 작동시키기 위해서는 유압장치 및 분배기 등이 부가적으로 구성되어야 하는 것이며,

이들을 조작하기 위한 콘트롤러 등이 설치되어야 하므로, 비교적 고가인 3차원 측정기의 제조단가를 더욱 상승시키는 원인이 되어 구매자의 부담을 가중시키게 되고, 3차원측정기의 몸체가 비대해지므로 공간활용성이 저하되면서도 취급이 번거로워지는 문제점이 있는 것이다.

또한, 다수의 기계적, 전자적인 제어수단에 의해 작동되므로 기기의 오류나 오동작에 의한 부상 또는 기기의 손상이 예고되는 것이며, 조작이 능숙하지 못할 경우에는 과부하 등이 발생하므로 그 측정기의 사용수명을 오히려 단축시키는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 정반의 상측에 위치하는 지그판의 양측에 4절링크를 힌지 결합하여 이를 상기 정반과 각각 힌지 결합하고, 상기한 정반의 일측에는 손잡이를 형성함으로서, 상기 손잡이를 이용한 지그판의 입체 전개 및 하강이 이루어지도록 하여,

간단한 구조만으로도 지그판의 뛰어난 입체 전개가 이루어지므로 3차원 측정기의 제조단가를 현저히 감소시킬 수 있음은 물론, 별도의 부가장치를 요구하지 않고서도 4절링크 자체로도 입체 전개각을 갖고 회전 개폐되므로 3차원 측정기의 전체 체적이 크게 감소하여 뛰어난 공간활용성을 제공하게 되며,

작업자의 필요에 의해 수동으로 작동되므로 기기의 오동작이나 오류 및 과부하 등이 전혀 없어 그 측정기의 사용수명이 크게 연장되는 효과를 갖는 입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 측정기의 전체사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 3차원 측정기의 수동지그 확대사시도이다.

본체(1)와 정반(2) 및 프로브(3), 지그판(10)으로 이루어진 공지의 3차원 측정기에 있어서,

상기 지그판(10)의 선단에는 절곡상의 손잡이(14)를 돌출 형성하고, 그 지그판(10)의 양측에는, 각각 장링크(11)와 단링크(12) 및 연결링크(13)로 이루어진 4절링크를 결합 형성하되,

상기 장링크(11)의 상단은 지그판(10)의 일측 선단에 힌지 결합되고 그 하단은 정반(2)의 상부면에 고정된 지지구(16)에 힌지 고정되며,

상기 단링크(12)의 상단은 지그판(10)의 일측 후단에 힌지 결합되고 그 하단은 정반(2)의 상부면에 고정된 또다른 지지구(16')에 힌지 고정되며,

상기 연결링크(13)의 양단은 상기 장링크(11)와 단링크(12)의 바닥 고정부로부터 동일한 높이에 각각 힌지 결합하되, 상기 단링크(12)와의 결합부에는 장공(17)이 형성되며,

상기 지지구(16')에는 상향 절곡상의 스프링편(18)이 결합되어 구성됨을 특징으로 하는 입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기.

도면 중 미설명 부호 14는 손잡이, 15는 투시판이다.

이상과 같은 구성에 의한 본 발명 입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기의 작용을 첨부도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도시와 같이 3차원 측정기는 본체(1)의 상측에 마련된 정반(2)이 X,Y축으로 이송되고, 그 상측의 프로브(3)가 Z축 방향으로 이송되며 피측정물의 치수를 계측하게 된다.

여기서, 상기한 정반(2) 상에 올려지는 피측정물은 다양한 형태가 될 수 있으나 PCB 판넬 등과 같은 굴곡이 있는 측정물을 계측하고자 하는 경우에는 상기한 판넬을 평편하게 눌러준 상태에서 측정하여야 정확한 계측이 이루어지므로 이때에는 상기한 정반(2)의 상측에 결합되는 별도의 지그판(10)을 사용하게 된다.
즉, 지그판(10)은 투시가 가능한 투명패널로 이루어져 있는 것으로서, 투명의 지그판(10)은 대상물을 눌러 안정적인 상태가 되게 하면서도 투시가 가능하므로 프로브(3)에 의한 지그판(10) 하측의 측정대상물을 투시 계측할 수 있는 것이다.

이에, 상기한 지그판(10)은, 상하로 개폐될 수 있는 구조를 갖고 있어야 정반(2)과 지그판(10)의 사이에 피측정물을 삽입할 수 있게 되는 것이며, 그 지그판(10)의 중앙부에는 투명의 투시판(15)이 형성되어 있어야 피측정물의 비접촉 측정이 원활하게 이루어지는 것이다.

따라서, 상기한 지그판(10)의 승강을 가능하게 한 구성으로서 본 발명에서는 4절링크를 적용시킨 것인데,

지그판(10)의 양측에 각각 형성된 4절링크는, 장링크(11)와 단링크(12) 및 연결링크(13)로 이루어져 있는 것이다.

즉, 상기한 장링크(11)는 손잡이(14)가 형성된 지그판(10)의 전측에 형성되는 것이고, 상기한 단링크(12)는 지그판(10)의 후측면에 힌지 고정되는 것이며, 상기한 연결링크(13)는 상기 장링크(11)와 단링크(12)의 중간부에 힌지 고정되어 있는 것으로서, 상기한 장링크(11)와 단링크(12)는 각각 정반(2)에 고정되어진 별도의 지지구(16)(16')에 힌지 결합되어 있는 것이다.

특히, 상기한 장링크(11)는 후측의 단링크(12) 보다는 길이가 길어 전개된 지그판(10)의 전방 전개각도가 보다 크게 하여 피측정물의 삽입을 용이하도록 한 것이며, 후측의 단링크(12)는 피측정물과의 간섭을 회피할 수 있을 정도의 길이만 갖고 있으면 되는 것이다.

따라서, 도 3a의 도시와 같이 정반(2)의 상부면에 밀착되어 형성되어 있는 지그판(10)의 손잡이(14)를 파지한 상태로 그 지그판(10)을 들어올리게 되면, 작업자의 인위적인 힘에 의해 누워있던 장링크(11)가 상승 회전하게 되는 것이며,

장링크(11)의 상승 회전에 따라 이와 힌지 결합되어 있는 연결링크(13)의 동력전달을 통해 후측의 단링크(12)가 함께 연동하여 상승 회전되는 것이다.

그러므로, 작업자의 인위적인 힘에 의해 상기한 손잡이(14)를 들어 올리면 상기한 지그판(10)는 수직방향으로 전개되는 것이 아니라, 후측으로 회전하며 상승되는 입체 전개각을 갖게 되므로 정반(2) 상에 올려진 피측정물을 움직이거나 마찰시키지 않게 되는 것이다.

여기서, 상기한 연결링크(13)는 상기한 장링크(11)의 회전력을 단링크(12)로 전달하는 목적 이외에도, 그 연결링크(11)를 상기한 단링크(12)와 장링크(11)의 바닥 고정부으로부터 동일한 높이로 이격되도록 힌지 결합하여 상기한 지그판(10)의 상향 전개 작동시 수평상태의 단링크(12)가 하측방향으로 회전하려는 힘을 억제하는 역할을 하는 것이며,

상기한 연결링크(11)의 일측단에 형성된 장공(17)은, 단링크(12)와 장링크(11)가 갖는 서로 다른 각속도의 대응 작동을 위해 단링크(12)와의 힌지 결합부에 형성된 것으로서 이들의 원활한 작동을 유도하게 된다.

또한, 상기한 지지구(16)(16')에 있어서 단링크(12)와 힌지 결합되어진 지지구(16')에는 상향 절곡상의 스프링편(18)를 결합하여 이에 의해 상기 지그판(10)이 보다 탄력적으로 개폐될 수 있게 한 것으로서, 상기한 스프링편(18)은 단링크(12)가 결합되는 지지구(16')의 일측에 결합되므로 그 단링크(12)가 정반을 향하여 회전하는 경우 상기 스프링편(18)의 상향 절곡부와 간섭이 발생하면서 그 스프링편(18)으로부터 탄력적인 완충력을 부여받게 되어 상기 지그판(10)의 전개 및 하강시 상기 스프링편(18)에 의한 탄력적인 개폐감을 얻을 수 있게 되는 것이다.

이러한 지그판(10)의 입체 전개각은, 상기 지그판(10)을 하강시켜 정반(2) 상측의 피측정물을 가압하는 경우에도 적용되는 것인데, 단순 하강작용을 하게 되면 피측정물을 삽입하는 동안 작업자는 그 지그판을 들러 올린 상태를 유지하고 있어야 하나, 상기와 같은 장링크(11) 및 단링크(12)에 의한 4절링크의 특성에 의해 어느 정도의 전개각 이후부터는 후측으로 회전되려는 힘을 받게 되므로 상기한 전개상태의 지그판(10)는 작업자의 인위적인 힘을 제거하더라도 하부로 임의 하강하지 않게 되는 것이다.
즉, 상기한 장링크(11)와 단링크(12)의 중간부에 결합된 연결링크(13)의 일단에는 장공(17)이 형성되어 전기한 단링크(12)와 힌지 결합되어 있는 것으로서, 상기한 장공(11)의 유동폭에 따라 상기한 지그판(10)은 하강하거나 상승되는 것인데 하강시에는 장공(11)의 일측단에 힌지부가 위치하고 상승시에는 장공(11)의 타측단에 힌지부가 위치되게 하되, 상승 전개시에는 자중에 의한 역회전력을 받을 수 있도록 장링크(11)와 단링크(12) 모두 수직각 이상의 회전량을 갖게 하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같이 전개 고정된 상태의 지그판(10)을 전방으로 잡아당기며 하강시키면 4절링크에 의한 장링크(11)와 단링크(12)의 하강 회전에 의해 그 지그판(10)이 정반(2) 상의 피측정물 전체면을 동시에 가압하여 평평한 상태가 유지되게 하는 것이다.

그러므로, 비교적 간단한 구성만으로도 3차원 측정기에서 요구하는 피측정물의 고른 가압작용을 만족할 수 있게 되는 것이며, 이에 따라 3차원 측정기의 제조단가를 크게 절감시키면서도 취급이 용이해지고 사용수명이 연장되는 효과를 부가적으로 얻을 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명 입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기는, 간단한 구조만으로도 지그판의 뛰어난 입체 전개가 이루어지므로 3차원 측정기의 제조단가를 현저히 감소시킬 수 있음은 물론, 별도의 부가장치를 요구하지 않고 서도 4절링크 자체로도 입체 전개각을 갖고 회전 개폐되므로 3차원 측정기의 전체 체적이 크게 감소하여 뛰어난 공간활용성을 제공하게 되며,

작업자의 필요에 의해 수동으로 작동되므로 기기의 오동작이나 오류 및 과부하 등이 전혀 없어 그 측정기의 사용수명이 크게 연장되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 본체(1)와 정반(2) 및 프로브(3), 지그판(10)으로 이루어진 공지의 3차원 측정기에 있어서,

   상기 지그판(10)의 선단에는 절곡상의 손잡이(14)를 돌출 형성하고, 그 지그판(10)의 양측에는, 각각 장링크(11)와 단링크(12) 및 연결링크(13)로 이루어진 4절링크를 결합 형성하되,

   상기 장링크(11)의 상단은 지그판(10)의 일측 선단에 힌지 결합되고 그 하단은 정반(2)의 상부면에 고정된 지지구(16)에 힌지 고정되며,

   상기 단링크(12)의 상단은 지그판(10)의 일측 후단에 힌지 결합되고 그 하단은 정반(2)의 상부면에 고정된 또다른 지지구(16')에 힌지 고정되며,

   상기 연결링크(13)의 양단은 상기 장링크(11)와 단링크(12)의 바닥 고정부로부터 동일한 높이에 각각 힌지 결합하되, 상기 단링크(12)와의 결합되는 연결링크(13)의 일측단에는 장공(17)이 형성되며,

   상기 지지구(16')의 일측에는 상향 절곡상의 스프링편(18)이 결합되어 구성됨을 특징으로 하는 입체 전개각을 갖는 수동지그가 장착된 3차원 측정기.

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