KR100975440B1 - 대상물의 진직도 및 두 대상물의 단차와 기울기 각도차를측정하는 측정 장치 및 이를 이용한 축정렬 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물의 진직도 및 두 대상물의 단차와 기울기 각도차를 측정하는 측정 장치에 관한 것으로, 측정하고자 하는 대상물의 제1면의 기울기에 따라 회전하는 제1회전체와; 상기 제1회전체의 제1회전각을 측정하는 제1측정수단과; 측정하고자 하는 대상물의 제2면의 기울기에 따라 회전하고, 상기 제1회전체와 길이방향으로 이격되어 설치된 제2회전체와; 상기 제2회전체와의 제2회전각을 측정하는 제2측정수단과; 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체를 회동 가능하게 지지하는 케이스를; 포함하여, 상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단에 의하여 얻어진 제1회전각과 제2회전각으로부터 상기 제1면과 상기 제2면 또는 측정장치를 회전시키거나 이동시키지 않더라도, 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체의 각각에 대하여 측정된 회전각으로부터 제1면과 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 등을 측정할 수 있는 측정 장치를 제공한다.

회전체, 회전각, 단차, 기울기 각도, 평편도, 브리지전압차

Description

대상물의 진직도 및 두 대상물의 단차와 기울기 각도차를 측정하는 측정 장치 및 이를 이용한 축정렬 방법 {APPARATUS FOR MEASURING STRAIGHTNESS IN ADDITION TO DIFFERENCES OF STEP AND ANGLE OF TWO OBJECTS AND SHAFT ALIGNMENT METHOD USING SAME}

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.

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 초래하였 다. 따라서, 실제 제품의 가공, 조립, 설치 작업을 행하는 현장에서도 쉽게 휴대하면서 사용하기 용이한 측정 장치가 요구되었다.

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.

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.

한편, 고속, 고하중을 구동하는 모터와 압축기 등을 연결하는 커플링에서 회 전축의 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.

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.

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 방식이다. 그러나, 이와 같은 레이저 측정 장치에도 두 축의 오차를 측정하기 위해서는 축의 회전이 필요하여 조정 즉시 값을 읽을 수 없어 작업 생산성이 높지 않다. 특히 감속모터를 사용하는 경우에는 회전이 불가능한 경우가 있어 가격대비 효용이 높지 않아 활용이 많지 않은 실정이다. 또한 수 천 만원을 호가하는 고가이어서 극도로 중요한 일부 분야에서만 적용되고 있을 뿐 다양한 현장인력들이 사용하기 어려운 한계를 가지고 있었다.

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.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 측정하고자 하는 대상물의 2면(본 명세서에서 제1면, 제2면이라는 용어는 일반적으로 통칭되는 평면이나 곡면에 국한되는 것이 아니라 2개의 축을 정렬하는 축의 면도 포함하는 것으로 사용된다)의 단차와 기울기 각도를 제1회전체와 제2회전체의 기울기로부터 직접 측정할 수 있는 측정장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 대상물의 2면의 단차와 기울기 각도차를 직접 측정함으로써 측정하고자 하는 2개의 면 또는 2개의 축을 회전시키지 않더라도 2개 축의 축정렬을 가능하게 하는 것을 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 레일등의 단차, 기울기 각도를 절대적인 값으로 직접 측정하고 소재의 굴곡도(평탄도)를 측정할 수 있도록 하는 것이다.

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.

그리고, 본 발명은 별도 연산을 위한 제어 회로를 구비하지 않고, 휘스톤 브리지의 브리지전압을 제조 단계에서 기준 단차 및 각도를 갖는 교정구를 통하여 간단히 교정(Calibration)하는 것으로 대상물의 단차와 기울기 각도차를 직접 측정할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 측정 공정 이전에 영점 조정을 위하여 기준 평판을 휴대하 지 않더라도 영점 조정을 할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 측정하고자 하는 대상물의 제1면의 기울기에 따라 회전하는 제1회전체와; 측정하고자 하는 대상물의 제2면의 기울기에 따라 회전하고, 상기 제1회전체와 길이방향으로 이격되어 설치된 제2회전체와; 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체를 회동 가능하게 지지하는 케이스와; 상기 제1회전체의 상기 케이스에 대한 제1회전각을 측정하는 제1측정수단과; 상기 제2회전체의 상기 케이스에 대한 제2회전각을 측정하는 제2측정수단을; 포함하여, 상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단에 의하여 얻어진 제1회전각과 제2회전각으로부터 상기 제1면과 상기 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 중 어느 하나 이상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 제공한다.

이는, 측정하고자 하는 대상물의 2개의 면의 기울기 각도만을 각각 측정하면, 이로부터 제1면과 제2면의 단차 및 기울기 각도, 직진도(평편도) 등을 산출하는 것이 가능하다는 새로운 원리에 기초한 것으로, 제1회전체와 제2회전체의 케이스에 대한 회전각을 스트레인게이지나 레이저, 엔코더 등의 수단을 이용하여 측정하는 것에 의하여 제1면과 제2면 또는 측정장치를 회전시키거나 이동시키지 않더라도, 측정된 회전각을 기초로 측정하고자 하는 제1면과 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 등을 측정할 수 있도록 하기 위함이다.

보다 구체적으로는, 제1면에 직접 밀착하거나 어댑터 등의 수단을 통하여 제1면의 기울기와 동일하게 회전하는 제1회전체의 회전각(θ1)을 측정하고, 마찬가지로, 제2면에 직접 밀착하거나 어댑터 등의 수단을 통하여 제2면의 기울기와 동일하게 회전하는 제2회전체의 회전각(θ2)을 각각 측정하여, 제1면과 제2면의 기울기 각도차는 θ1과 θ2의 합으로서 구해지며, 제1면과 제2면 사이의 단차(△d)는 아래의 수학식 1에 의하여 구해진다. (여기서 θ1과 θ2는 그 크기가 매우 작으므로, tan(θ1)=θ1이 성립한다.)

이를 통해, 제1면과 제2면을 회전시키거나 이동하지 않더라도, 제1회전체와 제2회전체의 회전각(θ1, θ2)을 측정하는 것에 의하여 제1면과 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 등을 측정할 수 있게 되어, 2개의 면을 회전시키거나 여러번에 걸쳐 측정하지 않고서도 서로 완전한 정렬(alignment)을 가능하게 한다.

아울러, 상기 제1회전체와 상기 제2회전체를 회동 가능하게 지지하는 케이스를 구비하여, 케이스를 중심으로 제1회전체와 제2회전체가 하나의 몸체로 형성되어 취급이 용이해진다.

이 때, 상기 제1회전체 및 제2회전체의 회전각을 측정하는 데 있어서, 제1회전체 및 제2회전체의 높은 측정 정밀도를 얻기 위해서는 제1회전체 및 제2회전체의 회전축의 정밀도의 확보가 반드시 선행되어야 한다. 한편, 일반적인 베어링을 사용하면, 반경 방향으로의 유격이 존재한다. 정밀한 볼베어링의 경우에도 5㎛ 내지 10㎛ 정도의 유격이 발생하며, 이는 측정때마다 유격의 정도가 달라지므로 큰 오차를 야기하게 된다. 따라서 1/1000도의 측정 정밀도를 얻기 위해서는 0.2㎛ 내지 0.5㎛정도의 유격이 필요하므로, 일반적인 베어링으로는 구현하는 것이 불가능하다.

한편, 본 발명에 따른 측정 장치는 고속으로 회전할 필요가 없으므로, 상기 제1회전체의 회전축은, 상기 제1회전체의 회전 중심에 삽입되는 제1중앙축과; 상기 케이스에 고정되어 상기 제1중앙축의 측면과 그 측면이 마주보도록 상기 제1중앙축의 양측에 위치한 한 쌍의 제1지지축과; 서로 마주보는 상기 제1중앙축과 상기 한 쌍의 제1지지축 중 어느 하나의 측면에 수용된 3개의 제1자동조심용 소형볼과; 서로 마주보는 상기 제1중앙축과 상기 제1지지축 중 다른 하나의 측면에 상기 3개의 볼과 동시에 접촉하도록 설치되는 하나의 제1자동조심용 정렬볼을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 제1회전체의 회전축은 제1회전체를 관통하여 위치하는 제1중앙축과, 제1중앙축의 좌우 양측에 위치하여 제1중앙축의 일측면과 접촉하도록 설치되는 한쌍의 제1지지축으로 이루어진다. 이 때, 제1중앙축의 양측에는 각각 3개의 제1자동조심용 소형볼이 리테이너에 수용되고, 제1중앙축의 측면과 마주보는 제1지지축의 측면에는 하나의 제1자동조심용 정렬볼이 압입되어, 한 쌍의 제1지지축은 제1중앙축의 좌우 양측으로부터 내측으로 가압되어 제1자동조심용 소형볼과 제1자동조심용 정렬볼이 가압된 상태로 접촉하여 자동조심된다. 이를 위하여, 제1지지축은 머리없는 나사로 케이스에 고정되는 것이 바람직하다.

이를 통해, 제1지지축의 일측에 압입된 하나의 제1자동조심용 정렬볼과 제1중앙축의 양측의 리테이너에 설치된 3개의 제1자동조심용 소형볼 사이의 위치가 유격이 사실상 제거된 상태로 완벽하게 결정된다. 특히, 이들 볼의 정밀도가 매우 높지 않더라도, 제1회전체의 회전축은 3개의 제1자동조심용 소형볼과 1개의 제1자동조심용 정렬볼 사이의 위치가 유격 없이 결정되므로, 저렴한 비용으로 높은 회전 정밀도를 얻을 수 있는 유리한 효과를 갖는다.

이 때, 볼과 리테이너는 높은 경도를 갖는 세라믹재로 형성되어, 제1지지축이 높은 예압으로 제1중앙축을 가압하더라도, 리테이너 내부의 3개의 제1자동조심용 소형볼이 낮은 회전 저항을 갖는 구름(rolling) 운동을 유도할 수 있게 된다. 아울러, 외부로부터 충격이 작용하더라도 제1회전체의 회전 운동에 어떠한 악영향을 미치지 않도록 할 수 있게 된다.

즉, 케이스에 일정한 탄성으로 예압되어 고정되므로 충격력에도 자기 위치로 복원되고 충격을 완충할 수 있는 구조가 된다.

한편, 3개의 자동조심용 소형볼은 제1중앙축에 형성되지 않고 이와 마주보는 제1지지축에 위치하며, 동시에 하나의 자동조심용 정렬볼은 제1중앙축에 위치하여 동일한 효과를 얻을 수도 있다. 그리고, 제1회전체의 회전축과 마찬가지로, 제2회전체에 대해서도, 상기 제2회전체의 회전 중심에 삽입되는 제2중앙축과; 상기 케이스에 고정되어 상기 제2중앙축의 측면과 그 측면이 마주보도록 상기 제2중앙축의 양측에 위치한 한 쌍의 제2지지축과; 서로 마주보는 상기 제2중앙축과 상기 한 쌍의 제2지지축 중 어느 하나의 측면에 수용된 3개의 제2자동조심용 소형볼과; 서로 마주보는 상기 제2중앙축과 상기 제2지지축 중 다른 하나의 측면에 상기 3개의 볼과 동시에 접촉하도록 설치되는 하나의 제2자동조심용 정렬볼을 구비하여, 제2회전체가 유격없이 정교하게 회전각을 측정할 수 있도록 구성된다.

상기 제1면이 상기 제2면과 단차를 갖는 평면이거나 상기 제2면에 대한 길이 방향으로의 경사면인 경우에, 상기 제1회전체는 상기 제1면과 2개의 위치에서 접촉하도록 길이 방향으로 배열된 2개의 접촉구를 구비하고, 상기 제2회전체는 상기 제2면과 3개의 위치에서 점접촉하도록 삼각 형상으로 분포된 3개의 접촉구를 구비한다. 이를 통해, 제2면의 평면도가 완전하지 않더라도, 상기 제2회전체가 제2면에 안정적으로 3위치에서 점접촉한 상태에서, 제2면에 대하여 단차를 갖거나 길이 방향으로의 경사를 갖는 제1면에 제1회전체가 접촉할 수 있도록 함으로써, 제1회전체와 제2회전체가 제1면과 제2면에 접촉된 상태를 안정적으로 유지하여, 측정장치가 제1면과 제2면의 기울기 정도나 방향에 관계없이 꺼떡거리지 않으면서 밀착된 상태를 유지하면서 측정하는 것이 가능해진다.

한편, 축정렬 등 상기 제1면과 상기 제2면이 폭방향(즉, 길이 방향에 수직한 좌우 방향)으로의 곡면이 형성된, 예를 들어, 원통면에 접촉하여 측정하는 경우에는, 상기 제1회전체는 상기 제1면과 4개의 위치에서 점접촉하도록 사각 형상으로 분포된 4개의 접촉구를 구비하고, 상기 제2회전체는 상기 제2면과 2개의 위치에서 접촉하도록 폭방향으로 길게 배열되고 길이 방향으로 이격되게 분포된 2개의 접촉 롤러를 구비한다. 이를 통해, 상기 제1회전체가 좌우 방향으로 곡률이 있는 제1면에 안정적으로 고정 접촉된 상태로 유지되고, 이에 대하여 제2회전체의 접촉 롤러가 제2면의 접점과 신뢰성있게 접촉할 수 있게 된다. 이는, 2개의 원통 축을 측정하여 정렬하는 경우에 용이하게 적용될 수 있다.

다만, 원통에 대한 측정의 경우에는 원통의 직경에 따라, 미리 시험된 교정치를 이용하여 측정 시 사용자에 의해 입력된 직경에 대해 환산 테이블 혹은 수식 등으로 교정하도록 하는 방법을 사용하면 다양한 직경에 대해 적용 범위가 넓고 정확도도 확보할 수 있는 방법이 된다.

상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단은 다양한 방법에 의하여 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체의 회전각을 측정할 수 있다. 예를 들어, 케이스에 레이저 발광부와 수광부를 설치한 상태에서, 상기 제1회전체 및 제2회전체의 미리 정해진 위치에 레이저를 조사하여 이로부터 반사되어 수광되는 광의 위치에 따라 제1회전체 및 제2회전체의 회전각을 감지할 수 있다. 또한, 제1회전체 및 제2회전체의 회전축과 연동되는 엔코더를 종래의 회전축에 설치하는 방법으로 케이스 내에 설치하여, 회전축의 회전각을 엔코더에 의하여 검출하는 것도 가능하다. 그러나, 이하에서 후술하는 바와 같이, 스트레인게이지를 이용하여 검출하는 것은 신호처리 방식이 간단하며 저렴하고 정확한 측정을 가능하게 한다는 점에서 가장 효과적이다.

즉, 상기 제1측정수단은, 상기 케이스에 일부가 고정되고 상기 제1회전체에 일단이 고정되어 상기 제1회전체의 회전에 따라 변형되는 제1판스프링과; 상기 제1판스프링에 부착되어 제1휘스톤브리지의 저항으로 구성되는 제1스트레인게이지를 포함하여 구성되고; 상기 제2측정수단은, 상기 케이스에 일부가 고정되고 상기 제2회전체에 일단이 고정되어 상기 제2회전체의 회전에 따라 변형되는 제2판스프링과; 상기 제2판스프링에 부착되어 제2휘스톤브리지의 저항으로 구성되는 제2스트레인게이지를; 포함하여 구성되어, 상기 제1휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제1회전체의 회전각이 검출되고, 상기 제2휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제2회전체의 회전각이 검출되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 제1회전체와 제2회전체의 회전각을 검출하는 것은 전술한 레이저나 엔코더에 비하여 저렴하고 정확한 회전각의 검출을 가능하게 한다.

이 때, 상기 제1판스프링은 상기 제1회전체에 일단이 고정되고 상기 케이스에 타단이 고정되는 한 쌍으로 형성되고, 상기 한 쌍의 제1판스프링은 상기 제1회전체의 회전 중심을 기준으로 대칭 형상으로 배열되며; 마찬가지로, 상기 제2판스프링은 상기 제2회전체에 일단이 고정되고 상기 케이스에 타단이 고정되는 한 쌍으로 형성되고, 상기 한 쌍의 제2판스프링은 상기 제2회전체의 회전 중심을 기준으로 대칭 형상으로 배열된다.

그리고, 상기 제1스트레인게이지는 상기 제1회전체의 회전 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격된 위치의 상기 한 쌍의 제1판스프링의 양면에 각각 부착되어, 상기 제1회전체의 회전에 따라 인장되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보고 상기 제1회전체의 회전에 따라 압축되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보는 제1휘스톤브리지를 형성하고; 상기 제2스트레인게이지는 상기 제2회전체의 회전 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격된 위치에 상기 한 쌍의 제2판스프링의 양면에 각각 부착되어, 상기 제2회전체의 회전에 따라 인장되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보고 상기 제2회전체의 회전에 따라 압축되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보는 제2휘스톤브리지를 형성한다. 이 때, 이들 스트레인게이지의 기준(초기) 저항값은 모두 동일하다.

이는, 제1회전체, 제2회전체, 케이스 등의 재질이 동일하지 않으므로 온도 변화에 의한 열변형과, 측정면인 제1면과 제2면에 수직한 방향의 충격이 조작 중에 나타나므로, 스트레인게이지를 각각 회전체의 회전 중심을 기준으로 좌우 대칭으로 배치하면, 회전 중심을 기준으로 대칭으로 배치되는 온도 변형의 정도가 이론적으로 동일하므로 그 오차가 상쇄되고, 제1회전체의 충격에 의한 비틀림 등에 대한 오차도 상쇄하는 것이 가능해진다. 마찬가지로, 사용 및 측정 중에 발생할 수 있는 충격에 의해 미세한 회전체 및 회전 지지부의 변형에 대해서도 오차가 상쇄되어 출력 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 상기와 같이 구성됨으로써, 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체의 회전각(θ1,θ2)에 비례하는 상기 휘스톤브리지의 브리지전압차가 출력치 신호로서 얻어지게 된다. 따라서, 별도의 신호처리 제어회로를 구비하지 않더라도, 출력 브리지 전압차만으로도 제1면과 제2면의 기울기(θ1,θ2)를 각각 검출할 수 있으며, 이로부터 기울기 차이(θ1-θ2)나 수학식 1에 따른 단차를 곧바로 구할 수 있다. 즉, 휘스톤브리지 회로의 출력 브리지 전압차를 측정하여 그 브리지전압차로부터 사용 용도에 따른 일정한 게인값으로 즉시 교정(calibration)하는 것만에 의하여 간단히 제1면과 제2면의 기울기 각도차 및 단차를 얻을 수 있다.

이와 관련하여, 단차와 각도의 교정 작업은 기준 각도와 단차를 갖는 표준 측정구를 이용하여 제조 공정상에서 자동으로 쉽게 설정할 수 있다. 구체적으로는, 판스프링의 선형성이 보장되도록 한 상태에서 표준 측정구의 값을 이용하여 선형 특성의 기울기 값이 해당 게인(Gain)값에 해당되므로, 이 게인값을 하드웨어의 롬(ROM)에 저장하는 것을 통해 설정 가능하다. 이와 같은 방법은 전자 저울, 온습도 측정 등에서 폭넓게 사용되고 있는 방법으로 양산성이 우수한 장점을 갖는다.

한편, 스트레인게이지의 부착 위치의 편차에 따른 오차를 줄이고 신호의 안정성을 높히기 위해서는, 스트레인게이지의 전체 길이에 대하여 일정한 변형량(strain)이 발생되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 스트레인게이지가 부착되는 위치에는 일정한 모멘트가 도입되어야 한다.

도16(a)의 도면을 참조하면, 제1판스프링에 작용하는 수평 방향의 힘(Fh)에 의한 모멘트는 경사 영역(B)에서 증가하며, 수직 방향의 힘(Fv)에 의한 모멘트는 도면부호 1로 표시된 위치로부터 도면부호 3으로 표시된 위치에 이르기까지 감소한다. 따라서, 도면부호 2로 표시된 위치로부터 도면 부호 3으로 표시된 위치에 이르는 영역(B)을 경사지게 형성하면, 이 경사 영역(B)에서는 모멘트가 일정한 구간을 만드는 것이 가능해진다. 따라서, 이 경사 영역(B)에 스트레인게이지를 부착하면 높은 민감도와 신호 안정성을 동시에 확보할 수 있게 된다.

즉, 상기 제1판스프링은 다수의 절곡지점(2,3,4)에 의해 구분되는 다수의 영역(A,B,C,D)을 구비하며, 상기 케이스에 고정되는 일단이 포함되는 제1-1영역(A)과, 제1회전체에 고정되는 타단이 포함되는 제1-4(D)영역과, 상기 제1-1영역과 상기 제1-4영역의 사이에 상기 제1-1영역에 대하여 경사지게 형성되어 상기 제1스트레인게이지가 부착되는 제1경사 영역(B)을 구비하는 것에 의하여, 높은 민감도와 신호 안정성을 확보할 수 있다.

이와 같은 원리는 제2판스프링에도 동일하게 적용된다. 따라서, 상기 제2판스프링도 역시 다수의 절곡지점에 의해 구분되는 다수의 영역을 구비하며, 상기 케이스에 고정되는 일단이 포함되는 제2-1영역과, 상기 제2회전체에 고정되는 타단이 포함되는 제2-4영역과, 상기 제2-1영역과 상기 제2-4영역의 사이에 상기 제2-1영역에 대하여 경사지게 형성되어 상기 제2스트레인게이지가 부착되는 제2경사 영역을 구비한다.

한편, 제1판스프링에 작용하는 수평 방향의 힘(Fh)과 수직 방향의 힘(Fv)은 도16(a)에 도시된 1-1영역(A)과 1-4영역(B)의 길이의 비와 연관된다. 즉, 제1판스프링에 작용하는 수평 방향의 힘(Fh)에 의한 모멘트는 서로 평행한 제1-1영역(A)과 제1-4영역(D) 사이의 수직 거리에 의하여 결정되며, 제1판스프링에 작용하는 수직 방향의 힘(Fv)에 의한 모멘트는 제1-1영역(A)의 끝단과 제1-4영역(D)의 끝단 사이의 수평 거리에 의하여 결정된다. 따라서, 도면부호 2로 표시된 위치로부터 도면부호 3으로 표시된 경사 영역(B)에서 모멘트가 일정해지기 위해서는, 이 구간에서의 수평력(Fh)에 의하여 증가되는 모멘트와 수직력(Fv)에 의하여 감소되는 모멘트가 서로 같아져야 한다. 이를 위해서는, 경사 영역(B)의 기울기는 제1-1영역(A)의 끝단과 제1-4영역(D)의 끝단을 잇는 가상선(77)의 기울기와 유사하면 된다. 따라서, 상기 제1경사 영역은 제1판스프링의 일단과 타단을 연결하는 가상선과 평행한 경사도를 갖도록 형성되고, 상기 제2경사 영역은 제2판스프링의 일단과 타단을 연결하는 가상선과 평행한 경사도를 갖도록 형성된다. 여기서, 제1-1영역(A)의 끝단과 제1-4영역(D)의 끝단은 제1판스프링의 물리적인 끝단을 의미하는 것이 아니라, 제1판스프링의 끝단의 고정되는 위치를 의미한다.

한편, 상기 측정 장치는, 상기 케이스에 회동가능하게 고정되어 일면이 상기 제1회전체와 접촉하여 상기 제1회전체를 미리 정해진 위치로 배열시키는 제1영점레버와; 상기 제1영점레버가 상기 제1회전체를 향하여 회전하는 방향의 힘을 가하도록 상기 제1영점레버에 접촉 설치되는 제1가압스프링과; 상기 케이스에 회동가능하게 고정되어 일면이 상기 제2회전체와 접촉하여 상기 제2회전체를 미리 정해진 위치로 배열시키는 제2영점레버와; 상기 제2영점레버가 상기 제2회전체를 향하여 회전하는 방향의 힘을 가하도록 상기 제2영점레버에 접촉 설치되는 제2가압스프링을; 추가적으로 포함한다.

다시 말하면, 측정 장치의 전원을 OFF시킨 상태에서 제1가압스프링에 의하여 제1영점레버의 일면이 일정한 힘으로 제1회전체와 맞닿아 접촉시키면, 미리 정해진 위치에서 상호간의 움직임이 구속되는데, 이 위치를 기준 위치로 삼아 전원을 ON시킴과 동시에 자동 영점 조정이 행해진다. 이 때, 제1가압스프링은 제1영점레버에 사용자에 따라 달라질 수 있는 불균일한 힘이 아니라 미리 정해진 일정한 힘으로 제1영점레버를 회전시키는 힘이 작용되고 이 힘은 회전체 양단의 판스프링력 불균형과 회전지지부의 마찰을 이겨낼 힘에 이르면, 항상 미리 정해진 일정한 위치에서 영점 조정이 이루어진다. 그리고 나서, 영점 조정이 행해진 후에는 레버에 의하여 제1영점레버와 제1회전체와의 접촉 상태를 해제하여 구속 고정시키던 회전체의 운동이 자유로워지고, 제1회전체와 제2회전체가 각각 제1면과 제2면에 접촉하도록 한 후, 제1면과 제2면의 단차 및 기울기 차이를 측정한다.

제2회전체에 대한 영점 조정은 제1회전체와 마찬가지로 제2영점 레버에 의하여 이루어진다.

이와 같이 구성된 경우에, 넓은 사용 온도 범위와 상기 접촉구가 마모되거나, 부품의 경년 변화 등에도 불구하고, 상기 측정 장치가 높은 수준의 측정 정확성을 유지하기 위해서는, 회전체의 회전 중심을 기준으로 양측의 2곳에 접촉 요소를 형성하고, 이 접촉 요소에 접촉되는 영점 레버의 회전 중심의 일측과 접촉하도록 하는 것이 효과적이다. 따라서, 이 때, 상기 제1영점레버와 접촉하는 상기 제1회전체의 일면에는, 상기 제1영점레버의 일면과 접촉하도록 상기 제1회전체의 회전 중심의 양측에 각각 돌출된 한 쌍의 제1반구형 접촉구가 형성되고; 상기 제2영점레버와 접촉하는 상기 제2회전체의 일면에는, 상기 제2영점레버의 일면과 접촉하도록 상기 제2회전체의 회전 중심의 양측에 각각 돌출된 한 쌍의 제2반구형 접촉구가 형성된다. 이를 통해, 제1회전체 및 제2회전체와 제1영점레버와 제2영점레버는 서로 일정한 위치에서 구속되는 것이 보다 신뢰성있게 구현된다.

한편, 케이스, 영점레버, 접촉구 등은 서로 열팽창 계수가 서로 다르다. 따라서, 일반적으로 열팽창계수가 높은 알루미늄과 같은 재질로 형성된 케이스는 기타 다른 부품에 비하여 보다 크게 열변형된다. 이에 따라, 영점레버의 회전축이 회전체와 멀어지는 방향으로 이동하면, 영점레버와 접촉구와 접촉하는 수직 위치가 변경되고, 이로 인하여 회전체는 미리 정해진 위치로부터 회전된 상태로 영점 조정이 되는 문제점이 발생된다. 이 때, 도35에 도시된 바와 같이, 케이스의 열팽창에 의하여 영점 레버가 상방으로 이동하면, 열팽창이 생기지 않았더라면 영점 레버의 일면과 회전체의 접촉구와 접촉하는 미리 정해진 위치에 비하여, 회전체의 내측(66a)에 위치한 접촉구는 회전체의 외측(66b)에 위치한 접촉구에 비하여 영점 레버의 일면과 더 큰 간격(도면부호 66으로 표시된 은선을 따라 간격이 발생됨)이 발생된다. 따라서, 회전체의 내측에 위치하는 접촉구는 그 하부에 동일한 온도 변화에 대하여 열팽창이 큰 신축길이가 큰 재질(예컨대, 알루미늄 재질)의 부재가 부착되고, 회전체의 외측에 위치하는 접촉구는 그 하부에 동일한 온도 변화에 대하여 열팽창이 작은 신축길이가 작은 재질(예컨대, 스텐레스스틸 재질)의 부재가 부착된다.

이를 통해, 비교적 열팽창 정도가 큰 재질로 케이스가 형성되어, 온도 변화에 따라 케이스의 영점 레버의 회전축이 상방으로 이동하더라도(좌우로 이동하는 것은 영점 조정에 거의 영향이 없다), 케이스의 열팽창정도에 비례하여 외측(제1회전체와 제2회전체의 서로 멀어지는 쪽)에 위치한 접촉구는 작게 융기되고, 이와 반대로 내측(제1회전체와 제2회전체의 사이에 근접한 쪽)에 위치한 접촉구는 크게 융기되도록 하여, 케이스 등의 열팽창 차이에 따라 미리 정해진 위치에서 영점 조정이 이루어지지 않아 회전체의 회전각 측정에 오차가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.

따라서, 상기 한 쌍의 제1반구형 접촉구 중 내측에 위치한 제1반구형 접촉구는 상기 한 쌍의 제1반구형 접촉구 중 외측에 위치한 다른 하나의 제1반구형 접촉구에 비하여 동일한 온도 변화에 대하여 열팽창 변형량이 큰 부재가 상기 제1반구형 접촉구와 상기 제1회전체 사이에 개재되고; 상기 한 쌍의 제2반구형 접촉구 중 외측에 위치한 제2반구형 접촉구는 상기 한 쌍의 제2반구형 접촉구 중 내측에 위치한 다른 하나의 제2반구형 접촉구에 비하여 동일한 온도 변화에 대하여 열팽창 변형량이 큰 부재가 상기 제2반구형 접촉구와 상기 제2회전체 사이에 개재된다.

그리고, 일반적으로 측정하고자 하는 대상물은 강 재질로 형성되므로, 제1회전체와 제2회전체에는 각각 자석이 설치되어, 대상물과의 밀착 정도를 향상시킨다.

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 반 대로 회전시켜 이동 몸체에 결합되거나 이동 몸체와 일체인 상기 자석이 대상물로부터 멀어지도록 하여, 상기 측정 장치를 대상물에 탈부착시키는 것을 보다 용이하도록 한다.

한편, 본 발명은, 케이스와; 측정하고자 하는 대상물의 제1면의 기울기에 따라 상기 케이스에 대하여 회전하는 제1회전체와; 측정하고자 하는 대상물의 제2면의 기울기에 따라 상기 케이스에 대하여 회전하는 제2회전체와; 상기 제1회전체에 일단이 고정되고 상기 케이스에 타단이 고정되어, 상기 제1회전체의 회전에 따라 변형되는 제1판스프링과; 상기 제1판스프링에 부착되어 상기 제1판스프링의 변형량으로부터 상기 제1회전체의 회전각을 검출하도록 상기 제1판스프링에 부착된 제1스트레인게이지와; 상기 제2회전체에 일단이 고정되고 상기 케이스에 타단이 고정되어, 상기 제2회전체의 회전에 따라 변형되는 제2판스프링과; 상기 제2판스프링에 부착되어 상기 제2판스프링의 변형량으로부터 상기 제2회전체의 회전각을 검출하도록 상기 제2판스프링에 부착된 제2스트레인게이지와; 상기 제1스트레인게이지 및 상기 제2스트레인게이지의 변형량으로부터 얻어진 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체의 회전각으로부터 상기 제1면과 상기 제2면의 단차, 기울기 각도차 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정 장치를 제공한다.

이 때, 상기 제1스트레인게이지는 상기 제1회전체의 회전중심으로부터 동일하게 이격된 위치의 상기 제1판스프링의 내면과 외면에 각각 부착되어, 상기 제1회전체의 회전에 따라 인장되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보고 상기 제1회전체의 회전에 따라 압축되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보는 제1휘스톤브리지를 형성하여, 상기 제1휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제1회전체의 회전각을 산출한다.

그리고, 상기 제2스트레인게이지는 상기 제2회전체의 회전중심으로부터 동일하게 이격된 위치의 상기 제2판스프링의 내면과 외면에 각각 부착되어, 상기 제2회전체의 회전에 따라 인장되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보고 상기 제2회전체의 회전에 따라 압축되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보는 제2휘스톤브리지를 형성하여, 상기 제2휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제2회전체의 회전각을 산출한다.

그리고, 상기 제1판스프링은 상기 제1회전체에 일단이 고정되고 상기 케이스에 타단이 고정되는 한 쌍으로 대칭되게 배열되고, 상기 제2판스프링은 상기 제2회전체에 일단이 고정되고 상기 케이스에 타단이 고정되는 한 쌍으로 대칭되게 배열되고, 상기 제1스트레인게이지는 상기 한 쌍의 제1판스프링의 내면과 외면에 각각 부착되어 하나의 제1휘스톤브리지를 형성하고, 상기 제2스트레인게이지는 상기 한 쌍의 제2판스프링의 내면과 외면에 각각 부착되어 하나의 제2휘스톤브리지를 형성하여, 상기 제1휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제1회전체의 회전각을 얻고, 상기 제2휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제2회전체의 회전각을 얻도록 구성된다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 제1축과 제2축의 단차, 기울기 편차를 측정하여 축을 정렬하는 방법으로서, 측정되는 제1회전체 및 제2회전체의 제1회전각 및 제2회전각이 정확히 측정될 수 있도록 제1회전체와 제2회전체의 기준 위치를 설정하도록 영점조정하는 영점조정단계(zero balance set)와; 상기 제1축에 상기 제1회전체가 접촉하여 상기 제1축의 기울기에 따라 회전하고, 상기 제2축에 상기 제2회전체가 접촉하여 상기 제2축의 기울기에 따라 회전하도록 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체를 설치하는 단계와; 상기 제1축의 기울기에 따른 상기 제1회전체의 회전각을 측정하는 제1회전체 회전각 측정 단계와; 상기 제2축의 기울기에 따른 상기 제2회전체의 회전각을 측정하는 제2회전체 회전각 측정 단계와; 상기 제1회전체의 회전각과 상기 제2회전체의 회전각으로부터 상기 제1축과 상기 제2축의 기울기 각도차, 단차 중 어느 하나 이상을 산출하여 표시하는 표시 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법을 제공한다.

그리고, 본 발명은, 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. 즉, 제1축과 제2축에 각각 제1회전체와 제2회전체를 설치하면, 제1회전체 및 제2회전체의 제1회전각과 제2회전각으로부터 제1축과 제2축의 기울기 각도차와 단차가 곧바로 산출되어 표시되므로, 제1축과 제2축을 회전시키지 않더라도 제1회전체와 제2회전체의 기울기 각도차가 0이 되고 단차가 0이 되도록 제1축과 제2축을 조정함으로써, 간단히 제1축과 제2축의 정렬을 구현할 수 있게 된다.

상기와 같은 방법에서는 상하 및 좌우 방향의 축간의 기울기 및 단차를 측정하기 위해서 축의 회전이 필요한데 상하, 좌우 및 대각선 부분의 3곳 측정을 통하여 축의 회전이 필요없이 조정과 동시에 측정값이 측정되는 편리한 방법이 가능하다. 이는, 정렬하고자 하는 제1축과 제2축의 외경이 정확하게 동일하지 않으므로, 상하 방향과 좌우 방향에 부착된 회전체의 단차 값이 0이더라도, 축 중심의 정렬이 안될 수 있기 때문이다. 이를 위하여 나머지 회전체의 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.

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.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 측정하고자 하는 대상물의 제1면의 기울기에 따라 회전하는 제1회전체와; 상기 제1회전체의 제회전각을 측정하는 제1측정수단과; 측정하고자 하는 대상물의 제2면의 기울기에 따라 회전하고, 상기 제1회전체와 길이방향으로 이격되어 설치된 제2회전체와; 상기 제2회전체의 제2회전각을 측정하는 제2측정수단과; 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체를 회동 가능하게 지지하는 케이스를; 포함하여, 상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단에 의하여 얻어진 제1회전각과 제2회전각으로부터 상기 제1면과 상기 제2면 또는 측정장치를 회전시키거나 이동시키지 않더라도, 상기 제1회전체 및 상기 제2회전체의 각각에 대하여 측정된 회전각으로부터 제1면과 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 등을 측정할 수 있는 측정 장치를 제공한다.

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.

그리고, 본 발명은, 판스프링의 양측에 접착 고정된 스트레인게이지를 이용하여 휘스톤 브리지를 적절히 구성하고 측정된 각도값에 간단한 연산만으로 측정하고자 하는 대상물의 단차와 기울기 각도차를 직접 측정할 수 있도록 한다

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 최선의 실시예에 관하여 상술한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도9 내지 도38b은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 구성 및 작용 원리를 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치(100)는 서로 다른 2개의 제1면(20)과 제2면(30)에 제1회전체(110)와 제2회전체(110')를 각각 2점에서 접촉하도록 하여, 제1면(20) 및 제2면(30)의 기울기에 따라 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')가 회전축(115,115')을 중심으로 회전하도록 하고, 이에 따른 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')의 제1회전각(θ1) 및 제2회전각(θ2)을 각각 검출하여 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')의 기울기 각도차이와 단차(△d)을 직접 측정할 수 있도록 구성된다.

보다 구체적으로는, 도17 내지 도38b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치(100)는, 측정하고자 하는 대상물 표면(20,30)의 기울기 각도로 회전하는 회전체(110,110')와, 상기 회전체(110,110')를 회전 가능하게 지지하며 측정 장치의 외형을 이루는 케이스(120)와, 회전체(110,110')의 회전각을 각각 측정하도록 회전체(110,110')의 회전에 따라 변형이 발생되는 판스프링(130,130')과, 케이스(120)에 회동 가능하게 고정되어 일면이 회전체(110,110')와 접촉하여 회전체(110,110')를 미리 정해진 위치로 배열시키는 영점레버(140,140')와, 대상물 표면(20,30) 방향으로 자력이 작용하면서 대상물 표면(20,30)을 향하여 전진이나 후퇴 가능하게 케이스(120)에 설치되는 탈부착 보조 유닛(150)과, 판스프링(130,130')의 중앙부로부터 일방 및 타방으로 이격된 위치의 외측면과 내측면에 부착된 스트레인게이지(R1i,R1e,R2i,R2e,R3i,R3e,R4i,R4e)와, 회전체(110,110')의 회전각(θ1, θ2)에 따른 스트레인게이지의 저항값 변화로부터 산출된 제1면(20)과 제2면(30) 사이의 기울기 각도 차이와 단차(△d)를 표시하는 표시 유닛(미도시)으로 구성된다.

상기 회전체(110,110')는 제1면(20)과 제2면(30)에 각각 접촉하는 한 쌍의 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')로 이루어진다. 이에 따라, 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')의 회전각을 각각 검출하도록 설치된 판스프링(130,130')도 제1판스프링(130) 및 제2판스프링(130')으로 이루어지며, 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')의 회전각을 각각 검출하기 이전에 영점 조정을 행하는 영점 레버(140,140')도 역시 제1영점레버(140)와 제2영점레버(140')로 이루어진다. 그리고, 제1회전체(110)와 제2회전체(110')는 대상물의 표면에 접촉하는 접촉구(117)의 배열 및 그 수에 있어서 차이가 있을 뿐 대부분의 구성이 동일하다. 따라서, 이하에서는 제2회전체(110')와 관련된 제2판스프링(130'), 제2영점레버(140') 등에 관한 구성에 대해서는 「'」를 붙여 표시하고 이에 대한 상세한 설명은 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도31을 참조하여 제1회전체(110)의 구성을 살펴보면, 제1회전체(110)는 양측에 판스프링(130)을 고정하도록 요입부(111a)가 형성된 제1회전체몸체(111)와, 제1영점레버(140)의 일면과 항상 일정한 위치에서 접촉하도록 제1회전체몸체(111)의 상면에 돌출된 제1반구형 접촉구(112,113)와, 제1회전체몸체(111)의 회전에 따라 제1판스프링(130)이 변형되도록 제1회전체몸체(111)의 요입부에 제1판스프링(130)의 일단을 고정하는 한 쌍의 판스프링 고정볼트(114)와, 제1회전체(111)의 회전 중심이 되는 회전축(115)과, 회전축(115)의 중앙축(115b)을 고정하도록 중앙축(115b)의 측면을 향하여 머리없는 나사 형태로 체결되는 중앙축 고정볼트(116)와, 제1회전체(110)가 제1면과 3점에서 접촉하도록 삼각 형상으로 분포된 3개의 접촉구(117)를 구비한다.

여기서, 제1반구형 접촉구(112,113)는 측정 장치(100)를 영점 조정할 때에 제1영점레버(140)의 일면(140b,140c)과 접촉하여 제1회전체(110)가 미리 정해진 위치로 배열되는 것을 보조한다. 다시 말하면, 케이스(120), 제1영점레버(140) 등은 그 열팽창 계수가 서로 다르므로, 주위 온도의 변화로 케이스(120)가 열팽창하면, 제1영점레버(140)와 제1반구형 접촉구(112,113)와 접촉하는 수직 위치가 변경되고, 이로 인하여 제1회전체(110)가 미리 정해진 위치에서 영점 조정이 이루어지지 않고 제1회전체가 미리 정해진 위치로부터 일정한 각도만큼 회전된 상태로 영점 조정이 되는 문제점이 발생된다.

따라서, 케이스(120)의 열팽창에 따라 제1영점 레버(140)가 이동하는 만큼 접촉구(112,113)가 함께 이동하여 제1영점레버(140)의 열팽창을 교정할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 비교적 열팽창 계수가 큰 케이스(120)의 열팽창 변형량에 의하여 제1영점 레버(140)가 제1회전체(110)와 멀어지는 상방(上方)으로 이동하면, 제1회전체의 내측(66a)에 위치한 접촉구(112)와 제1영점 레버(40) 사이의 간격이 제1회전체의 외측(66b)에 위치한 접촉구(113)와 제1영점 레버(40) 사이의 간격 보다 더 커진다. 따라서, 케이스(120)의 열팽창 변형량을 접촉구(112,113)의 융기되는 정도로 교정하기 위하여, 케이스(120)의 양끝단과 가까운 제1회전체(110)의 외측(66b)에 위치한 제1접촉구(113)는 그 하부에 열팽창 정도가 작고 신축길이가 작은 스텐레스 재질의 부재(113a)가 부착되고, 케이스(120)의 중앙부와 가까운 제1회전체(110)의 내측(66a)에 위치한 제1접촉구(112)는 그 하부에 열팽창 정도가 크고 신축길이가 큰 알루미늄 재질의 부재(112a)가 부착된다.

이를 통해, 케이스(120)의 열팽창에 따라 제1영점 레버(140)의 상방으로의 이동량에 비례하여, 외측(66b)에 위치한 제1접촉구(113)는 작게 열팽창되어 작게 융기되고, 내측(66a)에 위치한 제1접촉구(112)는 크게 열팽창되어 크게 융기되도록 함으로써, 제1영점 레버(140)의 이동에도 불구하고, 제1영점레버(140)와 제1회전체(110)의 영점 조정을 위한 미리 정해진 위치는 온도 변화에도 불구하고 항상 일정한 위치로 설정되는 것이 가능해진다.

그리고, 도28 내지 도30에 도시된 바와 같이, 회전축(115)은 제1회전체(110)의 회전 중심에 삽입되는 제1중앙축(115b)과, 케이스(120)에 형성된 나사공에 삽입되어 제1중앙축(115b)의 측면과 그 측면이 마주보도록 제1중앙축(115b)의 양측에 위치하여 제1중앙축(115b)의 양측을 가압하도록 외주면에 나사산이 형성된 한 쌍의 제1지지축(115a,115c)과, 제1중앙축(115b)의 양측의 리테이너에 수용된 세라믹 재질의 3개의 제1자동조심용 소형볼(115d)과, 제1지지축(115a,115c)의 일측에 압입되어 끼워져 제1지지축(115a,115c)이 제1중앙축(115b)을 가압하는 것에 의하여 3개의 제1자동조심용 소형볼(115d)과 동시에 접촉하도록 설치되는 하나의 제1자동조심용 정렬볼(115e)로 구성된다.

이에 따라, 제1지지축(115a,115c)이 케이스(120)에 형성된 나사공과 약간의 유격이 발생되더라도, 3개의 제1자동조심용 소형볼(115d)이 하나의 제1자동조심용 정렬볼(115e)과 가압된 접촉 상태를 유지하는 것에 의하여 회전축(115)의 회전중심은 반경 방향으로의 항상 자동 조심되므로, 회전체(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. 이를 위하여, 제1중앙축(115b)은 제1회전체(110)에 헐거운 억지끼워맞춤으로 삽입되는 것이 바람직하다. 그리고, 제1자동조심용 소형볼(115d)과 제1자동조심용 정렬볼(115e)은 세라믹 재질로 형성되어, 제1중앙축(115b)의 리테이너 안에서 3개의 제1자동조심용 소형볼(115d)은 구름 운동을 함으로써, 제1회전체(110)의 회전에 마찰력이 발생되는 것을 최소화된다.

또한, 도17에 도시된 바와 같이, 제1회전체(110)의 바닥면에는 제1면(20)과 3점에서 접촉하도록 3개의 접촉구(117)가 삼각 형상으로 분포되고, 제2회전체(110')의 바닥면에는 제2면(30)과 2점에서 접촉하도록 2개의 접촉구(117')가 길이 방향의 직선으로 분포된다. 이를 통해, 제1면(20)이 제2면(30)에 대하여 폭방향으로의 굴곡이 무시할 수 있을 정도인 경우, 예컨대 제1면(20)이 제2면(30)에 대하여 단차를 갖는 평면이거나 제2면(30)에 대한 길이 방향으로의 경사면인 경우에, 제2면(30)의 평면도가 완전하지 않더라도, 상기 제1회전체(110)가 제1면(20)에 안정적으로 3점 접촉한 상태에서, 제1면(20)에 대하여 단차를 갖거나 길이 방향으로의 경사를 갖는 제1면(30)에 제1회전체(110)가 밀착된 상태로 접촉을 유지할 수 있도록 한다.

한편, 도38b에 도시된 바와 같이, 축정렬 등 제1면(20')과 제2면(30')이 폭방향(즉, 길이 방향에 수직한 좌우 방향)으로의 곡면이 형성된 원통면에 접촉하여 측정장치(100')로 측정하는 경우에, 제1회전체(110)는 사각 형상으로 분포된 4개의 접촉구(217)를 구비하여 제1면(20)과 4점에서 점접촉하고, 제2회전체(110')는 폭방향으로 길게 배열되고 길이 방향으로 이격되게 분포된 2개의 접촉 롤러(217')를 구비하여 제2면(30')과 2위치에서 접촉한다. 이를 통해, 제1회전체(110)가 좌우 방향으로 곡률이 있는 제1면(20')에 안정적으로 고정 접촉된 상태로 유지되고, 이에 대하여 제2회전체(110')의 접촉 롤러가 제2면(30')의 접하는 곳과 신뢰성있게 접촉할 수 있게 된다.

상기 케이스(120)는 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')를 회전축(115,115')을 중심으로 회동 가능하게 고정 지지하며, 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')의 회전각이 판스프링(130,130') 및 스트레인게이지(R1i,R1e,R2i,R2e,R3i,R3e,R4i, R4e)의 탄성 범위를 벗어나지 않도록 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')의 회전 각도를 제한하는 스토퍼(stopper)역할을 하도록 케이스 본체에 고정나사(121x)로 고정되는 고정 블록(121)과, 판스프링(130,130')의 타단을 케이스(120)에 고정하도록 고정 블록(121)의 상측(121a)에 판스프링(130,130')을 사이에 두고 고정 블록(121)에 고정 나사(123a)로 고정되는 고정판(123)을 구비한다. 이와 같이, 판스프링(130,130')의 일단이 회전체(110,110')에 고정되고 판스프링(130,130')의 타단이 케이스(120)의 고정블록(121)에 고정됨으로써, 회전체(110,110')의 회전각회전하는 제1회전체의 회전각(θ1)을 측정하고, 마찬가지로, 제2면에 직접 밀착하거나 어댑터 등의 수단을 통하여 제2면의 기울기와 동일하게 회전하는 제2회전체의 회전각(θ2)을 각각 측정하여, 제1면과 제2면의 기울기에 따라 판스프링(130,130')이 변형하게 된다.

상기 판스프링(130)은 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')에 대하여 각각 2개씩 형성되어 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')의 회전각을 측정하는 데 사용된다. 제1회전체(110)에 장착되는 제1판스프링(130)과 제2회전체(110')에 장착되는 제2판스프링(130')은 그 형상 및 작용이 서로 동일하므로 제1회전체(110)에 장착되는 제1판스프링(130)에 대해서만 상술하기로 한다.

도26 및 도27에 도시된 바와 같이, 제1판스프링(130)은 제1회전체(110)의 몸체(111)의 양측에 고정 볼트(114)로 일단이 고정되고 고정 블록(121)의 상측에서 고정판(123)으로 타단이 고정되는 제11판스프링(131) 및 제12판스프링(132)으로 이루어진다. 이들 제11판스프링(131)과 제12판스프링(132)은 도11 및 도13에 도시된 바와 같이 상호 대칭인 형상과 배열을 갖는다.

도16(a)를 참조하여 제1판스프링(130) 중 하나의 제11판스프링(131)의 형상을 살펴보면, 제11판스프링(131)은 다수의 절곡지점(2,3,4)에 의해 구분되는 다수의 영역(A,B,C,D)을 구비하며, 상기 제1회전체(110)에 고정되는 일단이 포함되고 직선 형태로 뻗어 형성된 제1-1영역(A)과, 상기 1-1영역(A)과 평행하게 직선 형태로 뻗어 형성되고 상기 케이스(120)에 고정되는 타단이 포함되는 제1-4영역(D)과, 상기 제1-1영역(A)과 상기 제1-4영역(D)의 사이에 상기 제1-1영역(A)에 대하여 경사진 직선 형태로 뻗어 형성되어 상기 제1스트레인게이지가 부착되는 제1경사 영역(B)을 구비한다. 다시 말하면, 제11판스프링(131)에 작용하는 수평 방향의 힘(Fh)에 의한 모멘트와 제11판스프링(131)에 작용하는 수직 방향의 힘(Fv)에 의한 모멘트에 의한 영향을 최소화하는 영역으로서, 도면부호 2로 표시된 위치로부터 도면 부호 3으로 표시된 위치에 이르는 영역(B)을 경사지게 형성하여, 이 경사 영역(B)에서는 모멘트가 일정하게 되도록 함으로써 제11판스프링(131)의 경사 영역(B)에 부착되는 스트레인게이지(R1i,R1e)로부터 높은 민감도와 신호 안정성을 확보할 수 있다.

이 때, 경사 영역(B)의 경사도는 제1-1영역(A)의 끝단과 제1-4영역(D)의 끝단을 잇는 가상선(77)의 기울기와 동일하게 정해진다.

상기 판스프링(130,130')의 경사 영역(B)의 내측면과 외측면에 각각 동일한 저항값을 갖는 스트레인게이지(R1i,R1e,R2i,R2e,R3i,R3e,R4i,R4e)가 부착되고, 스트레인게이지(R1i,R1e, R2i,R2e,R3i,R3e,R4i, R4e)의 신호선은 제1-1영역(A) 혹은 다른 위치에 안정되게 고정된다.

그리고, 도12에 도시된 바와 같이, 제11판스프링(131)의 외측면에 부착된 스트레인게이지(R1e)은 제12판스프링(132)의 내측면에 부착된 스트레인게이지(R2i)와 서로 마주보고, 제11판스프링(131)의 내측면에 부착된 스트레인게이지(R1i)은 제12판스프링(132)의 외측면에 부착된 스트레인게이지(R2e)와 서로 마주보는 제1휘스톤브리지를 형성한다. 마찬가지로, 도14에 도시된 바와 같이, 제21판스프링(131')의 외측면에 부착된 스트레인게이지(R3e)은 제22판스프링(132')의 내측면에 부착된 스트레인게이지(R4i)와 서로 마주보고, 제21판스프링(131')의 내측면에 부착된 스트레인게이지(R3i)은 제22판스프링(132')의 외측면에 부착된 스트레인게이지(R4e)와 서로 마주보는 제2휘스톤브리지를 형성한다.

이와 같이 구성된 판스프링(130,130')과 스트레인게이지(R1i,R1e, R2i,R2e, R3i,R3e,R4i, R4e)는 도16(a) 및 도16(b)에 도시된 바와 같이, 회전체(110,110')의 회전에 따라 제1,2휘스톤브리지의 마주보는 스트레인게이지들은 함께 인장되거나 압축된다. 즉, 제1,2휘스톤브리지의 회로에서 서로 마주보는 스트레인게이지들은 동일한 부호(즉, 함께 인장되거나 압축됨)로 그 저항값이 변화하며, 스트레인게이지들이 모두 회전체(110,110')의 회전 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 부착되고 판스프링(130,130')의 형상이 동일한 대칭이므로, 저항의 변화량의 절대값이 동일하게 된다. 따라서, 회전체(110,110'), 케이스(120) 등의 재질이 동일하지 않으므로 온도 변화에 의한 열변형이 발생되고, 측정면인 제1면(20)과 제2면(30)에 수직한 방향의 충격이 조작 중에 나타나더라도, 스트레인게이지가 각각 회전체(110,110')의 회전 중심을 기준으로 좌우 대칭으로 동일한 형상의 판스프링에 부착 배치되면, 회전 중심을 기준으로 대칭으로 배치되는 온도 변형의 정도가 이론적으로 동일하므로 그 오차가 상쇄되고, 제1회전체의 충격에 의한 미세변형 오차도 상쇄가 가능하다. 특히, 미세변형이 좌,우가 다른, 즉 회전축에 비틀림 형태의 변형이 발생되더라도 그 양이 한 쌍의 판 스프링(130,130')에서 동일한 양이 발생되므로, 이 변형 오차도 상쇄 가능하다.

도16(a)에 도시된 바와 같이 제1회전체(110)가 θ1만큼 회전하는 경우에 최초 저항값이 R인 각각의 스트레인게이지는 인장하는 경우에는 k·θ1만큼 저항값이 커져 R+k·θ1의 저항값이 되며, 압축하는 경우에는 k·θ1만큼 저항값이 작아져 R-k·θ1의 저항값이 된다. 마찬가지로, 도16(b)에 도시된 바와 같이 제2회전체(110')가 θ2만큼 회전하는 경우에 최초 저항값이 R인 각각의 스트레인게이지는 인장하는 경우에는 k·θ2만큼 저항값이 커져 R+k·θ2의 저항값이 되며, 압축하는 경우에는 k·θ2만큼 저항값이 작아져 R-k·θ2의 저항값이 된다. 여기서, k는 판스프링의 재료 및 형상에 따른 탄성계수와 게이지 인자에 따라 달라지는 상수이다.

이에 따라, 판스프링(130,130')에 부착된 스트레인게이지는 회전체(110,110')가 각각 θ1, θ2만큼 회전한 상태에서는 다음 표와 같은 저항값을 갖게 된다.

스트레인게이지	저항값변호
R1e	R+k·θ1
R1i	R-k·θ1
R2i	R+k·θ1
R2e	R-k·θ1
R3e	R-k·θ2
R3i	R+k·θ2
R4i	R-k·θ2
R4e	R+k·θ2

따라서, 도12에 도시된 제1휘스톤브리지의 브리지전압차(△V1)는 다음과 같이 구해진다.

위 수식에 표1의 값을 대입하면, 제1휘스톤브리지의 브리지전압차(△V1)는 다음 수학식 2와 같이 얻어진다.

여기서, E는 도12에 도시된 바와 같이 제1휘스톤브리지에 인가하는 기준 전압값이며, R은 변형전 스트레인게이지의 저항값이고, k는 판스프링의 재질, 구조, 스트레인게이지의 게이지 인자 등에 의해 결정되는 상수이다. 따라서, 제1휘스톤브리지의 전압차(△V1)를 측정하면, 별다른 연산 처리 유닛이나 신호처리유닛이 없더라도 단순히 교정(calibration)만을 행하는 것에 의하여 곧바로 제1회전체(110)의 회전각(θ1)을 얻을 수 있다.

마찬가지로, 따라서, 도14에 도시된 제2휘스톤브리지의 브리지전압차(△V2)는 다음과 같이 구해진다.

위 수식에 표1의 값을 대입하면, 제2휘스톤브리지의 브리지전압차(△V2)는 다음 수학식 3과 같이 얻어진다.

여기서, E는 도12에 도시된 바와 같이 제2휘스톤브리지에 인가하는 기준 전압값이며, R은 변형전 스트레인게이지의 저항값이고, k는 판스프링의 재질 등에 의해 결정되는 상수이다. 따라서, 제2휘스톤브리지의 전압차(△V2)를 측정하면, 별다른 연산 처리 유닛이나 신호처리유닛이 없더라도 단순히 교정(calibration)만을 행하는 것에 의하여 곧바로 제2회전체(110)의 회전각(θ2)을 얻을 수 있다.

그리고, 이와 같이 얻어진 회전체(110,110')의 회전각(θ1,θ2)으로부터 측정면(20,30)의 기울기 차이는 θ1+θ2와 같이 간단한 수식에 의하여, 측정면(20,30)의 단차는 수학식 1에 의하여 간단히 얻어질 수 있다. 그리고, 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 상태의 게인(Gain) 값을 저장하도록 함으로써 가능하다. 다시 말하면, 판스프링의 선형성이 보장되도록 한 상태에서 표준 측정구의 값을 이용하여 선형 특성의 기울기 값이 해당 게인(Gain)값에 해당된다.

상기 제1영점 레버(140)는 도34에 도시된 바와 같이 회전축(145)에 의해 회동 가능하게 지지된다. 이에 따라, 제1영점레버(140)의 일면이 제1회전체(110)의 접촉구(112,113)와 2점 접촉하면, 상호 구속되어 더 이상 움직일 수 없는 구속된 상태가 미리 정해진 위치에서 발생된다. 이 위치에서, 전원을 ON시키고 영점 조정을 행하는 것에 의하여 별도의 평탄면을 구비하지 않고서도 회전체(110,110')의 영점 조정을 행할 수 있게 된다.

여기서, 제1영점레버(140)는 일측의 수용부(140d)에 위치한 제1가압스프링(142)에 의하여 일정한 힘으로 제1회전체(110)와 접촉하게 함으로써 사용자가 직접 조작하여 영점 조작하는 것에 비교할 때 훨씬 정교한 영점 조정이 이루어진다. 영점 조정이 행해진 이후에는 영점레버(140,140')와 회전체(110,110')와의 접촉 상태를 해제하고, 회전체(110,110')를 측정 대상물의 표면(20,30)에 접촉시켜 각각의 회전각(θ1,θ2)을 측정하여 2개의 표면(20,30)의 단차 및 기울기 차이, 직진도 등을 검출할 수 있게 된다.

또한, 회전축(145)은 회전체(110,110')의 회전축(115)과 동일한 구성으로 형성되어, 제1영점레버(140)에 의하여 정교하게 회전체(110,110')를 영점 조정할 수 있게 된다.

그리고, 회전체(110)의 상측면에 회전축(115)의 양측에 돌출된 2개의 접촉구(112,113)와 접촉하도록 정교하게 면가공된 접촉 플레이트(140b,140c)가 부착된다. 이를 통해, 제1영점레버(140) 자체의 치수에 다소 오류가 있더라도, 접촉 플레이트(140b,140c)가 세라믹 혹은 강화유리 등의 높은 경면 가공이 유리한 재료를 사용하여 보다 정확한 영점 조정을 가능하게 한다.

상기 탈부착 보조 유닛(150)은, 도17, 도36 및 도37에 도시된 바와 같이, 영구자석으로 형성되거나 영구자석(151a)을 포함하여 강 재질의 대상물에 밀착을 가능하게 하는 이동 몸체(151)와, 상기 이동 몸체(151)를 관통하도록 설치되고 일단부에 외부로 노출되는 손잡이(152a)가 연장되며 케이스(120)에 의해 회동 가능하게 지지되어 형성된 회전축(152)과, 회전축(152)에 편심되게 설치된 캠(153)과, 캠(153)을 이동 몸체(151)와 사이에 두고 이동 몸체(151)의 상단면에 볼트(155)로 결합되는 플레이트(154)로 구성된다. 여기서 캠(153)은 회전축(152)에 고정 나사(미도시)로 고정되어 일체로 회전한다.

이와 같은 구성에 의하여, 회전축(152)의 회전에 따라, 회전축(152)에 편심 설치된 캠(153)은 플레이트(154) 및 이동 몸체(151)를 상방으로 밀어올리거나 하방으로 낮추어, 이동 몸체(151)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(152)의 끝단에 연장 형성된 손잡이(152a)를 조작하는 것에 의하여, 영구자석과 측정 대상물의 표면과의 거리를 조정할 수도 있다.

한편, 탈부착 보조 유닛(150)의 플레이트(154)는 회전축(152)의 회전에 따라 캠(153)에 의하여 상,하로 이동하는데, 이 플레이트(154)가 상방으로 이동하면 영점 레버(140,140')가 자유 자재로 회동 가능하여 가압스프링(142,142')에 의하여 영점 조정되는 위치로 이동하고, 플레이트가 하방으로 이동하면 영점 레버(140,140')의 일단을 눌러 그 일면이 회전체(110,110')와 접촉하는 것을 해제하여 측정 가능한 상태가 된다.

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 케이블 혹은 내부 휴대용 배터리로 구성된다.

도19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치(100)는 영점 레버(140,140')의 위치와 판스프링(130,130')의 위치가 좌우 엇갈리게 배치된다. 이와 같이, 대각선 방향으로 대칭이 되도록 엇갈리게 배열하는 것에 의하여, 측정 장치(100)의 좌,우측 판스프링(130,130'), 영점 레버(140,140') 등의 부품을 하나로 관리할 수 있게 되는 유리한 효과를 얻는다. 이 뿐만 아니라, 탈부착 보조유닛(150)의 플레이트(154)가 영점 레버(140,140')와 일측에 접촉하는 것이 아니라 대각선 방향으로 대칭되는 위치에서 접촉함으로써, 플레이트(155)가 어느 한쪽으로 뜨는 현상을 방지할 수도 있다.

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 도40에 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.

이하, 상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치(100)를 이용하여 2개의 축을 정렬하는 공정을 상술한다.

도39는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치(100)를 이용하여 제1면(20)과 제2면(30)의 기울기 각도차이와 단차(△d)를 측정하기 위하여 제1회전체(110) 및 제2회전체(110')가 제1축(20) 및 제2축(30)의 외주면(20a,30a)에 밀착되도록 설치된 상태를 도시한 것이다. 이와 같은 방식으로 도41 및 도42에 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 회전체의 단차 값이 0이더라도, 축 중심의 정렬이 안될 수 있는 문제점을 해소할 수 있다. 즉, 부착된 모든 측정 장치(100) 회전체의 단차값이 모두 같아지면, 제1축과 제2축의 외경이 정확히 동일하지 않더라도 단차 정렬된 상태가 된다.

이와 같이, 측정 장치(100)의 표시 유닛(150)에 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.

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.

한편, 본 발명에 따른 측정 장치를 이용하여 도43에 도시된 바와 같이 일정 곡률을 갖는 면(97)에 제1회전체(110)와 제2회전체(110')를 밀착하면, 골곡도와 측정된 각도 사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다.

곡률 반경 = 측정기 피치(P) / sinβ

따라서, 상기와 같은 관계식에 의하여 원하는 굴곡도(평탄도, 직진도)도 역시 측정하는 것이 가능해진다.

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.

도1 및 도2는 종래의 직진도를 측정하는 장치를 도시한 개략도

도3은 축정렬 공차 지침을 도시한 도면

도4는 축정렬 오차에 따른 회전체 기계의 수명을 도시한 도면

도5 내지 도8은 종래의 축정렬 방법에 따른 구성을 도시한 도면

도9 및 도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 측정 원리를 도시한 개략도

도11은 도9의 측정 장치의 제1스트레인게이지의 배열을 도시한 개략도

도12는 도11의 제1스트레인게이지로 이루어진 제1휘스톤브리지의 회로도

도13은 도9의 측정 장치의 제2스트레인게이지의 배열을 도시한 개략도

도14는 도13의 제2스트레인게이지로 이루어진 제1휘스톤브리지의 회로도

도15는 도9의 측정장치를 제1면과 제2면에 접촉시킨 상태를 도시한 측면 개략도

도16(a)는 도15에 도시된 상태에서 제1판스프링(130)의 변형된 상태를 도시한 개략도

도16(b)는 도15에 도시된 상태에서 제2판스프링(130')의 변형된 상태를 도시한 개략도

도17은 도9의 측정 장치의 분해 사시도

도18은 도17의 조립된 상태의 측면 사시도

도19는 도18의 평면도

도20은 도18의 측면도

도21은 도19의 절단선 A-A에 따른 단면도

도22는 도19의 절단선 B-B에 따른 단면도

도23은 도20의 절단선 E-E에 따른 단면도

도24는 도20의 절단선 C-C에 따른 단면도

도25는 도20의 절단선 D-D에 따른 단면도

도26은 도17의 제1회전체 및 회전각 측정모듈을 도시한 사시도

도27은 도26의 정면도

도28은 도26의 제1회전체의 회전 중심에 설치되는 회전축

도29는 도28의 제1중앙축의 측면도

도30은 도28의 종단면도

도31은 도17의 제1회전체를 뒤집은 형상을 도시한 사시도

도32는 도31의 분해 사시도

도33은 도31의 절단선 F-F에 따른 단면도

도34는 도17의 영점 레버의 분해 사시도

도35는 영점 레버에 열팽창에 의한 편차가 발생된 형상을 도시한 도면

도36은 도17의 탈부착 보조 유닛의 형상을 도시한 사시도

도37은 도36의 분해 사시도

도38a는 회전체의 접촉 형태가 도17과 상이한 구성을 도시한 사시도

도38b는 도38a의 측정 장치로 원통면에서 측정하는 경우를 도시한 도면

도39는 2개의 축의 정렬에 도17의 측정장치가 사용되는 구성을 도시한 도면

도40은 측정을 보조하는 어댑터의 구성을 도시한 사시도

도41은 도39의 측정 장치를 3군데의 축에 설치한 구성을 도시한 사시도

도42는 도41의 측면도

도43은 도17의 측정 장치로 굴곡도를 측정하는 원리를 도시한 개략도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

20: 제1면 30: 제2면

100: 측정 장치 110: 제1회전체

110': 제2회전체 120: 케이스

130: 제1판스프링 130': 제2판스프링

140: 제1영점 레버 140': 제2영점레버

150: 탈부착 보조 유닛

R1i,R1e,R2i,R2e: 제1스트레인게이지

R3i,R3e,R4i,R4e: 제2스트레인게이지

Claims (19)

1. 측정하고자 하는 대상물의 제1면의 기울기에 따라 회전하는 제1회전체(110)와;

   측정하고자 하는 대상물의 제2면의 기울기에 따라 회전하고, 상기 제1회전체(110)와 길이방향으로 이격되어 설치된 제2회전체(110')와;

   상기 제1회전체(110) 및 상기 제2회전체(110')를 회동 가능하게 지지하는 케이스(120)와;

   상기 제1회전체(110)의 상기 케이스(120)에 대한 제1회전각(θ1)을 측정하는 제1측정수단과;

   상기 제2회전체(110')의 상기 케이스(120)에 대한 제2회전각(θ2)을 측정하는 제2측정수단을;

   포함하여, 상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단에 의하여 얻어진 상기 제1회전각(θ1) 및 상기 제2회전각(θ2)으로부터 상기 제1면과 상기 제2면의 단차, 기울기 각도차, 직진도 중 어느 하나 이상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1회전체(110)의 회전 중심에 삽입되는 제1중앙축(115b)과;

   상기 케이스(120)에 고정되어 상기 제1중앙축(115b)의 측면과 그 측면이 마주보도록 상기 제1중앙축(115b)의 양측에 위치한 한 쌍의 제1지지축(115a,115c)과;

   서로 마주보는 상기 제1중앙축(115b)과 상기 한 쌍의 제1지지축(115a,115c) 중 어느 하나의 측면에 수용된 3개의 제1자동조심용 소형볼(115d)과;

   서로 마주보는 상기 제1중앙축(115b)과 상기 제1지지축(115a,115c) 중 다른 하나의 측면에 상기 3개의 제1자동조심용 소형볼(115d)과 동시에 접촉하도록 설치되는 하나의 제1자동조심용 정렬볼(115e)을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제2회전체(110')의 회전 중심에 삽입되는 제2중앙축과;

   상기 케이스(120)에 고정되어 상기 제2중앙축의 측면과 그 측면이 마주보도록 상기 제2중앙축의 양측에 위치한 한 쌍의 제2지지축과;

   서로 마주보는 상기 제2중앙축과 상기 한 쌍의 제2지지축 중 어느 하나의 측면에 수용된 3개의 제2자동조심용 소형볼과;

   서로 마주보는 상기 제2중앙축과 상기 제2지지축 중 다른 하나의 측면에 상기 3개의 볼과 동시에 접촉하도록 설치되는 하나의 제2자동조심용 정렬볼을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1자동조심용 소형볼(115d), 상기 제2자동조심용 소형볼, 상기 제1자동조심용 정렬볼(115e), 상기 제2자동조심용 정렬볼은 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제1면이 상기 제2면과 단차를 갖는 평면이거나 상기 제2면에 대한 길이 방향으로의 경사면인 경우에, 상기 제1회전체(110)는 상기 제1면과 2점에서 접촉하도록 길이 방향으로 배열된 2개의 접촉구(217')를 구비하고, 상기 제2회전체(110')는 상기 제2면과 3개의 위치에서 접촉하도록 삼각 형상으로 분포된 3개의 접촉구(117)를 구비한 것을 특징으로 하는 측정 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제1면과 상기 제2면이 폭방향으로의 곡면이 형성된 경우에, 상기 제1회전체(110)는 상기 제1면과 4개의 위치에서 점접촉하도록 사각 형상으로 분포된 4개의 접촉구(217)를 구비하고, 상기 제2회전체(110')는 상기 제2면과 2개의 위치에서 접촉하도록 폭방향으로 길게 배열되고 길이 방향으로 이격되게 분포된 2개의 접촉 롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 측정 장치.
7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단은 상기 제1회전체(110) 및 상기 제2회전체(110')에 레이저를 조사하여 반사되는 광을 수광하여 검출하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
8. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단은 상기 제1회전체(110) 및 상기 제2회전체(110')의 회전축의 제1회전각(θ1) 및 제2회전각(θ2)을 엔코더로 검출하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
9. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1측정수단은,

   상기 케이스(120)에 일부가 고정되고 상기 제1회전체(110)에 일단이 고정되어 상기 제1회전체(110)의 회전에 따라 변형되는 제1판스프링(130)과,

   상기 제1판스프링의 양면에 부착된 제1스트레인게이지와,

   상기 제1스트레인게이지의 압축되는 스트레인게이지와 인장되는 스트레인게이지가 서로 인접하여 마주보지 않게 배열된 제1휘스톤브리지를 포함하고;

   상기 제2측정수단은,

   상기 케이스(120)에 일부가 고정되고 상기 제2회전체(110')에 일단이 고정되어 상기 제2회전체(110')의 회전에 따라 변형되는 제2판스프링(130')과,

   상기 제2판스프링(130')의 양면에 부착된 제2스트레인게이지와,

   상기 제2스트레인게이지 중 압축되는 스트레인게이지와 인장되는 스트레인게이지가 서로 인접하여 마주보지 않게 배열된 제2휘스톤브리지를 포함하되;

   상기 제1휘스톤브리지에는 제2스트레인게이지를 포함하지 않고 상기 제2휘스톤브리지에는 제1스트레인게이지를 포함하지 않아, 상기 제1휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제1회전체(110)의 제1회전각(θ1)이 검출되고, 상기 제2휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제2회전체(110')의 제2회전각(θ2)이 검출되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제1판스프링(130)은 상기 제1회전체(110)에 일단이 고정되고 상기 케이스(120)에 타단이 고정되는 한 쌍으로 형성되고, 상기 한 쌍의 제1판스프링(130)은 상기 제1회전체(110)의 회전 중심을 기준으로 대칭 형상으로 배열되며;

    상기 제1스트레인게이지는 상기 제1회전체(110)의 회전 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격된 위치의 상기 한 쌍의 제1판스프링(130)의 양면에 각각 부착되어, 상기 제1회전체(110)의 회전에 따라 인장되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보고 상기 제1회전체(110)의 회전에 따라 압축되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보는 제1휘스톤브리지를 형성하고;

    상기 제2판스프링(130')은 상기 제2회전체(110')에 일단이 고정되고 상기 케이스(120)에 타단이 고정되는 한 쌍으로 형성되고, 상기 한 쌍의 제2판스프링(130')은 상기 제2회전체(110')의 회전 중심을 기준으로 대칭 형상으로 배열되며;

    상기 제2스트레인게이지는 상기 제2회전체(110')의 회전 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격된 위치에 상기 한 쌍의 제2판스프링(130')의 양면에 각각 부착되어, 상기 제2회전체(110')의 회전에 따라 인장되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보고 상기 제2회전체(110')의 회전에 따라 압축되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보는 제2휘스톤브리지를 형성하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 제1판스프링(130)은 다수의 절곡지점에 의해 구분되는 다수의 영역을 구비하며, 상기 제1회전체(110)에 고정되는 일단이 포함되고 직선 형태로 뻗어 형성된 제1-1영역(A)과, 상기 1-1영역(A)과 평행하게 직선 형태로 뻗어 형성되고 상기 케이스(120)에 고정되는 타단이 포함되는 제1-4영역(D)과, 상기 제1-1영역(A)과 상기 제1-4영역(D)의 사이에 상기 제1-1영역(A)에 대하여 경사진 직선 형태로 뻗어 형성되어 상기 제1스트레인게이지가 부착되는 제1경사 영역(B)을 구비하고;

    상기 제2판스프링(130')은 다수의 절곡지점에 의해 구분되는 다수의 영역을 구비하며, 상기 제2회전체(110')에 고정되는 일단이 포함되고 직선 형태로 뻗어 형성된 제2-1영역과, 상기 2-1영역과 평행하게 직선 형태로 뻗어 형성되고 상기 케이스(120)에 고정되는 타단이 포함되는 제2-4영역과, 상기 제2-1영역과 상기 제2-4영역의 사이에 상기 제2-1영역에 대하여 경사진 직선 형태로 뻗어 형성되어 상기 제2스트레인게이지가 부착되는 제2경사 영역을 구비한 것을 특징으로 하는 측정 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 제1경사 영역은 제1판스프링(130)의 일단과 타단을 연결하는 가상선과 평행한 경사도를 갖도록 형성되고, 상기 제2경사 영역은 제2판스프링(130')의 일단과 타단을 연결하는 가상선과 평행한 경사도를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 측정 장치.
13. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 케이스(120)에 회동가능하게 고정되어 일면이 상기 제1회전체(110)와 접촉하여 상기 제1회전체(110)를 미리 정해진 위치로 배열시키는 제1영점레버(140)와;

    상기 제1영점레버(140)가 상기 제1회전체(110)를 향하여 회전하는 방향의 힘을 가하도록 상기 제1영점레버(140)에 접촉 설치되는 제1가압스프링(142)과;

    상기 케이스(120)에 회동가능하게 고정되어 일면이 상기 제2회전체(110')와 접촉하여 상기 제2회전체(110')를 미리 정해진 위치로 배열시키는 제2영점레버(140')와;

    상기 제2영점레버(140')가 상기 제2회전체(110')를 향하여 회전하는 방향의 힘을 가하도록 상기 제2영점레버(140')에 접촉 설치되는 제2가압스프링을;

    추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 제1영점레버(140)와 접촉하는 상기 제1회전체(110)의 일면에는, 상기 제1영점레버(140)의 일면과 접촉하도록 상기 제1회전체(110)의 회전 중심의 양측에 각각 돌출된 한 쌍의 제1반구형 접촉구(112, 113)와;

    상기 제2영점레버(140')와 접촉하는 상기 제2회전체(110')의 일면에는, 상기 제2영점레버(140')의 일면과 접촉하도록 상기 제2회전체(110')의 회전 중심의 양측에 각각 돌출된 한 쌍의 제2반구형 접촉구를;

    추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 한 쌍의 제1반구형 접촉구(112, 113) 중 내측에 위치한 제1반구형 접촉구는 상기 한 쌍의 제1반구형 접촉구 중 외측에 위치한 다른 하나의 제1반구형 접촉구에 비하여 동일한 온도 변화에 대하여 열팽창 변형량이 큰 부재가 상기 제1반구형 접촉구와 상기 제1회전체(110) 사이에 개재되고;

    상기 한 쌍의 제2반구형 접촉구 중 내측에 위치한 제2반구형 접촉구는 상기 한 쌍의 제2반구형 접촉구 중 외측에 위치한 다른 하나의 제2반구형 접촉구에 비하여 동일한 온도 변화에 대하여 열팽창 변형량이 큰 부재가 상기 제2반구형 접촉구와 상기 제2회전체(110') 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 측정 장치.
16. 케이스(120)와;

    측정하고자 하는 대상물의 제1면의 기울기에 따라 상기 케이스(120)에 대하여 회전하는 제1회전체(110)와;

    측정하고자 하는 대상물의 제2면의 기울기에 따라 상기 케이스(120)에 대하여 회전하는 제2회전체(110')와;

    상기 제1회전체(110)에 일단이 고정되고 상기 케이스(120)에 타단이 고정되어, 상기 제1회전체(110)의 회전에 따라 변형되는 제1판스프링(130)과;

    상기 제1판스프링(130)에 부착되어 상기 제1판스프링(130)의 변형량으로부터 상기 제1회전체(110)의 제1회전각(θ1)을 검출하도록 상기 제1판스프링(130)의 양면에 부착된 제1스트레인게이지와;

    상기 제1스트레인게이지의 압축되는 스트레인게이지와 인장되는 스트레인게이지가 서로 인접하여 마주보지 않게 배열된 제1휘스톤브리지와;

    상기 제2회전체(110')에 일단이 고정되고 상기 케이스(120)에 타단이 고정되어, 상기 제2회전체(110')의 회전에 따라 변형되는 제2판스프링(130')과;

    상기 제2판스프링(130')에 부착되어 상기 제2판스프링(130')의 변형량으로부터 상기 제2회전체(110')의 제2회전각(θ2)을 검출하도록 상기 제2판스프링(130')의 양면에 부착된 제2스트레인게이지와;

    상기 제2스트레인게이지의 압축되는 스트레인게이지와 인장되는 스트레인게이지가 서로 인접하여 마주보지 않게 배열된 제2휘스톤브리지를;

    포함하되, 상기 제1휘스톤브리지에는 제2스트레인게이지를 포함하지 않고 상기 제2휘스톤브리지에는 제1스트레인게이지를 포함하지 않아, 상기 제1휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제1회전체(110)의 제1회전각(θ1)을 얻고, 상기 제2휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제2회전체(110')의 제2회전각(θ2)을 얻어, 상기 제1회전각(θ1)과 상기 제2회전각(θ2)으로부터 상기 제1면과 상기 제2면의 단차, 기울기 각도차 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정 장치.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 제1스트레인게이지는 상기 제1회전체(110)의 회전중심으로부터 동일하게 이격된 위치의 상기 제1판스프링(130)의 내면과 외면에 각각 부착되어, 상기 제1회전체(110)의 회전에 따라 인장되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보고 상기 제1회전체(110)의 회전에 따라 압축되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보는 제1휘스톤브리지를 형성하여, 상기 제1휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제1회전체(110)의 제1회전각(θ1)을 산출하고,

    상기 제2스트레인게이지는 상기 제2회전체(110')의 회전중심으로부터 동일하게 이격된 위치의 상기 제2판스프링(130')의 내면과 외면에 각각 부착되어, 상기 제2회전체(110')의 회전에 따라 인장되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보고 상기 제2회전체(110')의 회전에 따라 압축되는 측에 위치한 2개의 스트레인게이지가 서로 마주보는 제2휘스톤브리지를 형성하여, 상기 제2휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제2회전체(110')의 제2회전각(θ2)을 산출하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
18. 제 16항에 있어서,

    상기 제1판스프링(130)은 상기 제1회전체(110)에 일단이 고정되고 상기 케이스(120)에 타단이 고정되는 한 쌍으로 대칭되게 배열되고,

    상기 제2판스프링(130')은 상기 제2회전체(110')에 일단이 고정되고 상기 케이스(120)에 타단이 고정되는 한 쌍으로 대칭되게 배열되고,

    상기 제1스트레인게이지는 상기 한 쌍의 제1판스프링(130)의 내면과 외면에 각각 부착되어 하나의 제1휘스톤브리지를 형성하고,

    상기 제2스트레인게이지는 상기 한 쌍의 제2판스프링(130')의 내면과 외면에 각각 부착되어 하나의 제2휘스톤브리지를 형성하여,

    상기 제1휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제1회전체(110)의 제1회전각(θ1)을 얻고, 상기 제2휘스톤브리지의 브리지전압차로부터 상기 제2회전체(110')의 제2회전각(θ2)을 얻도록 구성된 것을 특징으로 하는 측정 장치.
19. 제1축과 제2축의 단차, 기울기 편차를 측정하여 축을 정렬하는 방법으로서,

    제1회전체(110)와 제2회전체(110')의 기준 위치를 설정하도록 영점조정하는 영점조정단계와;

    상기 제1축에 상기 제1회전체(110)가 접촉하여 상기 제1축의 기울기에 따라 회전하고, 상기 제2축에 상기 제2회전체(110')가 접촉하여 상기 제2축의 기울기에 따라 회전하도록 상기 제1회전체(110) 및 상기 제2회전체(110')를 설치하는 단계와;

    상기 제1축의 기울기에 따른 상기 제1회전체(110)의 제1회전각(θ1)을 측정하는 제1회전체(110)의 제1회전각(θ1) 측정 단계와;

    상기 제2축의 기울기에 따른 상기 제2회전체(110')의 회전각을 측정하는 제2회전체(110')의 제2회전각(θ2) 측정 단계와;

    상기 제1회전체(110)의 제1회전각(θ1)과 상기 제2회전체(110')의 제2회전각(θ2)으로부터 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 방법

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