KR100749388B1 - 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치 - Google Patents

판형 및 원형 시료의 두께 측정장치 Download PDF

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KR100749388B1 KR1020060049407A KR20060049407A KR100749388B1 KR 100749388 B1 KR100749388 B1 KR 100749388B1 KR 1020060049407 A KR1020060049407 A KR 1020060049407A KR 20060049407 A KR20060049407 A KR 20060049407A KR 100749388 B1 KR100749388 B1 KR 100749388B1
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Abstract

본 발명은 판형 및 원형 시료의 두께 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 횡과 종으로 골을 형성하며 구획되는 크로스라인을 형성한 지지판 상단에 시료를 위치하고, 일단에 측정체를 구비하는 복수개의 디지털 마이크로미터를 지지판 상면과 하면에서 서로 마주보게 구성하되, 판형 시료의 경우에는 구 형상의 측정체와 측정체로 구성하여 시료의 표면 사방으로 두께를 일정한 간격으로 측정하고, 원형 시료의 경우에는 나이프 형상의 측정체와 측정체로 구성된 측정장치를 사용하여, 측정체 사이의 중앙에 시료가 위치하도록 하고 시료의 길이 방향으로 두께를 일정한 간격으로 측정하여 두 개의 디지털 마이크로미터가 지시하는 합이 시료의 정확한 두께가 되며, 각각의 측정점 마다 컴퓨터가 자동으로 계산되도록 함으로써 금속 뿐 만 아니라 다양한 재료에 대하여 정밀하고 정확한 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치이다.
두께측정, 비저항, 지지판, 프로브, 디지털 마이크로미터 가압부, 실린더, 디지털 마이크로미터

Description

판형 및 원형 시료의 두께 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING THE THICKNESS OF PLATE AND CIRCLE TYPE SAMPLE}
도 1은 본 발명에 따른 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치의 개념도이고,
도 2a는 본 발명에 따른 구 형상 측정체를 이용한 판형 시료의 두께 측정장치의 개념도이고,
도 2b는 본 발명에 따른 나이프 형상 측정체를 이용한 원형 시료의 두께 측정장치의 개념도이고,
도 3은 본 발명에 따른 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치를 나타낸 정면 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치의 후면 사시도이고,
도 5a는 본 발명에 따른 판형 시료의 두께 측정장치에서 상, 하단의 측정체가 센터공을 기준으로 대향되게 위치되는 것을 나타낸 개념도이고,
도 5b는 본 발명에 따른 원형 시료의 두께 측정장치에서 상, 하단의 측정체가 센터공을 기준으로 대향되게 위치되는 것을 나타낸 개념도이다,
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
7: 디지털 마이크로미터 8: 프로브
9: 측정체 10: 지지판
11: 크로스라인 12: 센터공
20: 베이스 30: 고정대
40: 디지털 마이크로미터 가압부 50: 디지털 마이크로미터 조절튜브
60: 시료
본 발명은 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 횡과 종으로 골을 형성하며 구획되는 크로스라인을 형성한 지지판 상단에 시료를 위치하고, 일단에 측정체를 구비하는 복수개의 디지털 마이크로미터를 지지판 상면과 하면에서 서로 마주보게 구성하되, 판형 시료의 경우에는 구 형상의 측정체와 측정체로 구성하여 시료의 표면 사방으로 두께를 일정한 간격으로 측정하고, 원형 시료의 경우에는 나이프 형상의 측정체와 측정체로 구성된 측정장치를 사용하여, 측정체 사이의 중앙에 시료가 위치하도록 하고 시료의 길이 방향으로 두께를 일정한 간격으로 측정하여 두 개의 디지털 마이크로미터가 지시하는 합이 시료의 정확한 두께가 되며, 각각의 측정점 마다 컴퓨터가 자동으로 계산되도록 함으로써 금속 뿐 만 아니라 다양한 재료에 대하여 정밀하고 정확한 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치이다.
종래의 두께 측정은 일반적으로 버니어 켈리퍼스나 자 등으로 두께를 측정하 여 비저항을 측정하였으나 이는 이상적으로 두께가 균일하게 가공되었다고 가정하였을 때에 한한다.
그러나 금속 시료의 경우 비저항의 계산은 아래 식 (1)의 4단자 측정방법과 식(2)의 van der Pauw 방법에 있어서 시료의 두께는 비저항의 측정에 매우 밀접한 관계가 있다.
Figure 112006038906488-pat00001
(1)
여기서,
Figure 112006038906488-pat00002
: 전기 비저항(μΩ·㎝),
Figure 112006038906488-pat00003
: 시료의 면적(㎟),
Figure 112006038906488-pat00004
: 시료의 측정 전극 간격
Figure 112006038906488-pat00005
Figure 112006038906488-pat00006
Figure 112006038906488-pat00007
(2)
여기서,
Figure 112006038906488-pat00008
: 전기 비저항(μΩ·㎝),
Figure 112006038906488-pat00009
: 전기 전도도(S/㎝), d: 시료의 두께(㎜),
Figure 112006038906488-pat00010
로서
Figure 112006038906488-pat00011
와
Figure 112006038906488-pat00012
가 1 %이하의 범위에서 일치하면 무시가능
따라서 시료가 균일하게 가공되었다 하더라도 육안으로 식별되는 것처럼 두께가 일정하지 않은 경우가 대부분이다. 그러므로 버니어캘리퍼스와 자 등과 같은 형태의 두께 측정방법으로는 시료 전체 두께에 대한 정확한 측정이 어렵다. 따라서 시 료의 두께가 균일하지 않은 시료라고 가정하였을 때는 측정정확도에 큰 영향을 미치게 되므로 시료 두께가 다소 불균일하더라도 정확하게 측정할 수 있는 두께 측정 장치가 필요하게 된 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 두께 측정방법의 부정확성에서 기인되는 단점을 보완하기 위하여 시료 두께가 불균일하더라도 정확하게 두께를 측정할 수 있도록 시료의 상, 하단에서 상호 대향 되도록 디지털 마이크로미터를 구성하되, 판형 시료의 경우에는 구 형상의 측정체와 측정체를, 원형 시료의 경우에는 나이프 형상의 측정체와 측정체를 사용하여 정확하게 두께를 측정할 수 있는 판형 및 원형시료의 두께 측정장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 금속, 세라믹, 절연재료 등 다양한 종류의 시료에 대한 두께 측정 장치에 있어서, 지지대가 상부로 수직연장되는 베이스와; 상기 지지대 상단에 결합되는 지지판과; 상기 베이스의 상단에 수직으로 결합되며, 상부 일단에 디지털 마이크로미터 가압부를 형성하는 고정대와; 상기 지지판을 사이에 두고 동일 수직선상에 상호 대향 되며, 상기 지지판에 관통 형성된 센터공의 상면과 저면에 위치되는 각각의 디지털 마이크로미터와; 상기 각각의 디지털 마이크로미터 외주면에 일측이 결합되고, 타측이 상기 디지털 마이크로미터 가압부에 결합되는 디지털 마이크로미터 조절튜브; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시 예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치의 개념도이고, 도 2a는 본 발명에 따른 구 형상 측정체를 이용한 판형 시료의 두께 측정장치의 개념도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 나이프 형상 측정체를 이용한 원형 시료의 두께 측정장치의 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치를 나타낸 정면 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치의 후면 사시도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 판형 시료의 두께 측정장치에서 상, 하단의 측정체가 센터공을 기준으로 대향되게 위치되는 것을 나타낸 개념도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 원형 시료의 두께 측정장치에서 상, 하단의 측정체가 센터공을 기준으로 대향되게 위치되는 것을 나타낸 개념도이다,
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치는 기존의 두께 측정방법의 부정확성에서 기인되는 단점을 보완하기 위하여 시료(60)가 판형일 경우에는 구 형상을 갖는 측정체(9')로, 시료(60)가 원형일 경우에는 나이프(knife) 형상을 갖는 측정체(9'')로 구성된 측정 장치를 제작하여 두께에 대한 측정 정확도를 향상시키기 위한 것으로서, 베이스(20), 지지판(10), 고정대(30), 디지털 마이크로미터 가압부(40), 디지털 마이크로미터(7), 디지털 마이크로미터 조절튜브(50)를 포함한다.
상기 베이스(20)는 사각의 판에 다수개의 원통형 지지대(21)가 상부로 돌출형성되는 형상을 가지며, 알루미늄 재질로 형성된다.
상기 지지판(10)은 상기 베이스(20) 상단에 결합하되, 더욱 정확히는 상기 지지대(21) 상단에 결합하게 되며, 상기 지지판(10)은 상면에 종과 횡으로 골을 형성하며 구획되는 크로스라인(11)이 형성된다.
상기 크로스라인(11)은 원형의 형상을 갖는 시료(60)가 상기 지지판(10)에 얹혀졌을시 중심을 잡아 상기 지지판(10) 상면에서 시료(60)가 움직이지 않도록 고정하는 역활을 한다.
더불어 상기 지지판(10)은 중앙에 센터공(12)을 형성한다. 상기 센터공(12)은 상기 지지판(10)의 상면과 하면을 관통한 것으로, 상기 지지판(10) 상단에 시료(60)가 놓여졌을시 하부 디지털 마이크로미터(4)가 상기 지지판(10)의 센터공(12)을 통과하여 시료(60)의 하면에 접촉되게 하기 위한 것이다.
상기 고정대(30)는 베이스(20)의 일측에서 상기 지지대(21)와 지지대(21) 사이에 삽입 설치되며, 상단이 상기 베이스(20)와 결합한 지지판(10)의 하면에 결합되는 하부고정대(32)와, 상기 하부고정대(32)에서 상기 베이스(20)와 직각으로 연장되어 단부에 디지털 마이크로미터 가압부(40)를 형성하며, 상기 지지판(10)의 센터공(12) 방향으로 연장되되, 일정간격 이격되며 상기 지지판(10) 상면에 위치되는 상부고정대(31)로 이루어진다.
상기 디지털 마이크로미터 가압부(40)는 상기 고정대(30) 상부 일단에 결합되는 결합판(44)과, 상기 결합판(44) 양단부에 삽입 설치되는 복수개의 실린더(41)와, 상기 실린더(41)의 중앙에서 상, 하로 이동가능하게 내부에 삽입되는 복수개의 피스톤(42)과, 상기 피스톤(42) 상면에 결합되는 사각판형의 디지털 마이크로미터 가압부(40)로 구성된다.
상기 디지털 마이크로미터(7)는 지지판(10)을 사이에 두고 서로 대향되도록 상기 지지판(10)의 상면과 하면에 위치되며, 상면에 위치되는 상부 디지털 마이크로미터(1)와 하면에 위치되는 하부 디지털 마이크로미터(4)로 구성된다.
상기 상부 디지털 마이크로미터(1)는 지지판(10)의 센터공(12)을 향해 연장형성된 상부고정대(31)의 일측 상단에 결합되고, 상부고정대(31)를 관통하여 상기 지지판(10)의 센터공(12)을 향하는 상부 프로브(2)를 돌출형성한다.
또한, 하부 디지털 마이크로미터(4)는 상기 상부 디지털 마이크로미터(1)의 수직연장선상에 위치되는 것으로, 상기 지지판(10)의 하면에서 지지판(10)과 직각으로 결합되는 하부고정대(32)의 일측 하면에 결합되며, 하부고정대(32)와 상기 지지판(10)의 센터공(12)을 차례로 관통하는 하부 프로브(5)를 돌출형성한다.
더불어 상기 상부 디지털 마이크로미터(1)의 상부 프로브(2) 및 하부 디지털 마이크로미터(4)의 하부 프로브(5)는 상기 시료(60)와 접촉되는 일측에 측정체(9', 9'')를 형성하고 있으며, 상기 측정체(9', 9'')는 판형상을 갖는 시료(60)의 경우에는 상부 프로브(2)와 하부 프로브(5)의 측정체(9', 9'')가 구 형상을 갖는 측정체(9')로, 원형 형상의 시료(60)의 경우에는 상부 프로브(2)와 하부 프로브(5)의 측정체(9', 9'')가 나이프 형상을 갖는 측정체(9'')로 구성된다. 아울러, 도 1에 나타나 있는 것과 같이 구 형상 및 나이프 형상 측정체(9', 9'')는 상기 디지털 마이크로미터(7)를 사용하여 서로 마주보게 구성된다. 상기 나이프 형상 측정체(9'')는 길이방향으로 점차 폭이 작아지는 역삼각형의 단면을 갖는 형상을 하게 된다.
또한, 상기 프로브(8)는 시료 없이 상호 간 접촉했을 시 디지털 마이크로미터(1, 4) 게이지의 수치의 합은 항상 "0" 이 되며, 시료를 사이에 두고 상호간 접촉했을 시의 디지털 마이크로미터(1, 4) 지시 값을 합산한 값이 두께 측정값이 된다.
상기 디지털 마이크로미터 조절튜브(50)는 고무관으로 상기 디지털 마이크로미터(7)의 외주면에 일측이 연결되고, 타측은 상기 디지털 마이크로미터 가압부(40)의 실린더(41)에 연결된다.
이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 작용 및 원리를 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치는 판형 및 원형 시료의 두께 측정정확도에 대한 구조상의 문제점을 해결하여 어떠한 종류의 재료에 대한 두께 측정에도 적용 가능한 것으로, 상기 디지털 마이크로미터 가압부(40)의 누름판(43)을 하단으로 압력을 주어 누르게 되면 피스톤(42)이 실린더(41)에 삽입되어 하강하게 되고 상기 실린더(41)의 일단과 연결된 디지털 마이크로미터 조절튜브(50)를 통해 상기 디지털 마이크로미터 조절튜브(50)의 상, 하단과 연결된 각각의 상부 및 하부 디지털 마이크로미터(1, 4)에 압력공기가 전달되게 된다.
이로 인해 서로 대향 되도록 상기 지지판(10)의 센터공(12)을 중심으로 마주보고 있는 상기 상부 및 하부 디지털 마이크로미터(1, 4)의 상부 및 하부 프로브(2, 5)는 서로 이간 된다. 이때 상기 지지판(10)의 상면에 두께를 측정할 시료(60)를 상기 지지판(10)의 센터공(12)이 중앙에 위치하도록 하여 올려놓는다.
올려놓은 후 압력을 주어 하단으로 내려간 디지털 마이크로미터 가압부(40)에 압력을 해제하면 실린더(41)의 내부에 삽입되어 하강했던 피스톤(42)이 상부로 상승해 원상태로 되돌아 오게 되며, 상기 상부 및 하부 디지털 마이크로미터(1, 4)의 상부 및 하부 프로브(2, 5)는 서로 근접하게 되어 시료(60)의 상면과 하면에 접촉하게 된다.
상기 상, 하부 프로브(2, 5)는 시료(60)와 접촉되는 일측에 측정체(9, 9'')를 형성하고 있으며, 시료(60)가 원형일 경우에는 상, 하부 프로브(2, 5)의 측정체(9, 9'')가 나이프 형상을 갖는 측정체(9'')로 사용되고, 시료(60)가 판형일 경우에는 상, 하부 프로브(2, 5)의 측정체(9', 9'')가 원형 형상을 갖는 측정체(9')를 사용하게 된다.
또한, 원형 시료(60)의 경우 외주면이 상기 지지판(10)의 상면에 종과 횡으로 형성된 크로스라인(11)에 위치되면서 걸림 턱 역활로 인해 상기 시료(60)를 움직이지 않게 고정하게 된다.
다시 말해, 판 형상을 갖는 시료(60)의 두께 측정은 베이스(20) 위의 구 형상을 갖는 측정체(9')와 구 형상을 갖는 측정체(9') 사이에 위치하도록 하여 측정하며, 원형 시료(60)의 두께 측정은 나이프 형상 측정체(9'')와 나이프 형상 측정체(9'') 사이의 중앙에 시료(60)가 위치하도록 지지판(10)을 붙여 측정하면 된다. 따라서 어느 정도 두께가 균일하게 가공된 시료(60)의 두께에 대한 정밀측정은 금속뿐만 아니라 다양한 재료에 적용할 수 있는 것이다.
상기에서와 같이 시료(60)가 원형일 경우 나이프 형상의 측정체(9'')로 두께를 측정하는 이유는 원형 시료(60)의 특성상 점접촉을 하기 때문에, 구형상의 측정체(9')로 두께를 측정하게 되면 중심을 맞춰 원형 시료(60)에 접촉하기가 힘든 단점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 도 5b에 도시된 바와 같이 곡선을 띄는 원형 시료(60)의 표면에 미끄러짐으로 인한 접촉불량을 없애기 위함이다.
더불어, 시료(60)가 판상일 경우에 구형상의 측정체(9')를 사용하는 이유는 나이프 형상의 측정체(9'')를 사용할때보다 사용자가 측정하고자 하는 원하는 지점에 더욱 정확히 점접촉을 할 수 있다는 것이다. 또한, 시료(60)가 판상일 경우 표면에 요철을 형성하고 있다면 상기와 같은 구 형상의 측정체(9')가 더욱 효율적인 것은 자명할 것이다.
즉, 본 발명인 판형 및 원형 시료의 두께 측정기는 시료(60)를 마주보게 하여 측정하는 구조로서, 판상 시료일 경우 지지판(10)을 사이에 두고 대향하고 있는 측정체들(9', 9'') 사이에 시료(60)를 올려놓고 여러 부분의 두께를 일정한 간격으로 측정하고, 원기둥 형상의 시료(60)일 경우에는 크로스라인(11)에 위치되도록 눕혀놓은 후 시료(60)의 길이방향 여러 부분을 측정하여 두께 측정 평균이 컴퓨터에 의하여 자동으로 계산되도록 하는 것이다.
이로써, 시료(60)가 전체적으로 일정하지 못한 두께를 가지고 있어도 전체적인 평균 두께를 얻을 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 횡과 종으로 골을 형성하며 구획되는 크로스라인을 형성한 지지판 상단에 시료를 위치하고, 일단에 측정체를 구비하는 복수개의 디지털 마이크로미터를 지지판 상면과 하면에서 서로 마주보게 구성하되, 판형 시료의 경우에는 구 형상의 측정체와 측정체로 구성하여 시료의 표면 사방으로 두께를 일정한 간격으로 측정하고, 원형 시료의 경우에는 나이프 형상의 측정체와 측정체로 구성된 측정장치를 사용하여, 측정체 사이의 중앙에 시료가 위치하도록 하고 시료의 길이 방향으로 두께를 일정한 간격으로 측정하여 두 개의 디지털 마이크로미터가 지시하는 합이 시료의 정확한 두께가 되며, 각각의 측정점 마다 컴퓨터가 자동으로 계산되도록 함으로써, 정밀하고 정확한 비저항 측정을 위해 다소 불균일한 두께를 가진 시료라도 정확히 두께를 측정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 금속, 세라믹, 절연재료 등 다양한 종류의 시료에 대한 두께 측정 장치에 있어서,
    지지대(21)가 상부로 수직연장되는 베이스(20)와;
    상기 지지대(21) 상단에 결합되는 지지판(10)과;
    상기 베이스(20)의 상단에 수직으로 결합되며, 상부 일단에 디지털 마이크로미터 가압부(40)를 형성하는 고정대(30)와;
    상기 지지판(10)을 사이에 두고 동일 수직선상에 상호 대향 되며, 상기 지지판(10)에 관통 형성된 센터공(12)의 상면과 저면에 위치되는 각각의 디지털 마이크로미터(7)와;
    상기 각각의 디지털 마이크로미터(7) 외주면에 일측이 결합되고, 타측이 상기 디지털 마이크로미터 가압부(40)에 결합되는 디지털 마이크로미터 조절튜브(50);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털 마이크로미터 가압부(40)는 다수개의 원통형 실린더(41)와, 상기 각각의 실린더(41)의 내부에 삽입되는 피스톤(42)과, 상기 피스톤(42) 상부에 결합되는 누름판(43)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지지판(10)은 상면에 종과 횡으로 골을 형성하며 구획되는 크로스라인(11)이 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 지지판(10)은 중심에 센터공(12)을 형성하여 상기 지지판(10) 하면에 설치된 디지털 마이크로미터(7)가 상기 센터공(12)에 위치되어 시료(60)에 접촉할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털 마이크로미터(7)는 측정체(9, 9'')를 형성하는 프로브(8)가 외주면에 돌출형성되되, 판형 시료(60)를 측정할 경우 상기 측정체(9')는 구 형상인 것을 특징으로 하는 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털 마이크로미터(7)는 측정체(9' ,9'')를 형성하는 프로브(8)가 외주면에 돌출형성되되, 원형 시료(60)를 측정할 경우 상기 측정체(9'')는 나이프 형상인 것을 특징으로 하는 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 프로브(8)는 시료 없이 상호 간 접촉했을 시 디지털 마이크로미터(7) 게이지의 지시값의 합은 항상 "0" 이 되고, 시료(60)를 사이에 두고 상호간 접촉했을 시의 디지털 마이크로미터(7) 지시값을 합산한 값이 두께 측정값이 되며, 각각의 디지털 마이크로미터(7) 지시값을 합산하여 평균한 값이 두께 측정값이 되는 것을 특징으로 하는 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 프로브(8)는 디지털 마이크로미터 가압부(40)에 압력을 가했을 경우 상호 간 이격되고, 압력을 해제했을 경우 상호 간 근접하는 것을 특징으로 하는 판형 및 원형 시료의 두께 측정장치.
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