KR101861957B1

KR101861957B1 - 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101861957B1
Application number: KR1020170029050A
Authority: KR
Inventors: 김현수; 전윤호
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-05-28

Abstract

본 발명은 광원을 일정 방향으로 평행하게 전달하는 시준부, 피측정 장비를 회전시키는 구동부, 상기 피측정 장비의 축이 이동 가능하도록 상기 구동부에 상기 피측정 장비를 고정시키는 장착부, 상기 시준부와 상기 구동부가 장착되는 프레임을 포함하며, 상기 시준부를 통해 전달된 상기 광원이 상기 피측정 장비 내의 수신모듈에 전달되고 상기 피측정 장비의 회전에 의한 상기 수신모듈의 궤적으로 상기 피측정 장비의 중심축과 상기 구동부의 회전축 간 오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치에 관한 것이다.

Description

반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치 및 그 방법{AXIS ALIGNMENT ERROR MEASUREMENT APPARATUS AND METHODS USING REFLECTOR AND MOVABLE AXIS}

본 발명은 장비의 축정렬 오차 측정 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 반사경(포물경)과 가변축을 이용하여 피측정 장비의 축정렬 오차를 측정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

축정렬 방식은 크게 굴절방식과 반사방식으로 나눌 수 있다.

먼저 굴절방식은 렌즈를 이용하는 방식으로 측정하고자 하는 피측정 장비의 중심축과 시준기의 중심축이 일직선상에 있어야만 가능하며, 즉 중심축이 일치하지 않는 경우에는 적용이 불가능하다.

다음으로 반사방식은 거울을 이용하는 방식으로 상기 피측정 장비의 중심축과 거울의 중심축이 일직선상에 존재하지 않더라도 측정이 가능하다.

하지만, 종래의 반사방식의 경우 복수의 피측정 장비가 결합 된 구조일 경우 피측정 장비 각각의 중심축이 모두 거울에 포함되도록 충분한 크기의 거울과 공간이 필요하므로 시험장비가 커지는 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하고자, 이동 가능한 피측정 장비의 중심축을 가변축으로 하고 반사경을 적용시켜 피측정 장비의 크기 및 구조와 상관없이 축정렬 오차 측정이 가능한 축정렬 오차 측정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

또한, 복수의 피측정 장비로 구성된 구조에서 피측정 장비의 중심축 간 거리가 반사경의 전달범위 내에 포함되지 않거나 피측정 장비의 중심축이 반사경의 광원 전달방향과 평행하지 않을 경우에도 축정렬 오차 측정이 가능한 축정렬 오차 측정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 광원을 일정 방향으로 평행하게 전달하는 시준부, 피측정 장비를 회전시키는 구동부, 피측정 장비의 중심축이 이동 가능하도록 구동부에 고정 시키는 장착부, 시준부와 구동부가 장착되는 프레임을 포함하며, 시준부를 통해 전달된 상기 광원이 피측정 장비 내의 수신모듈에 전달되고 피측정 장비의 회전에 의한 상기 수신모듈의 궤적으로 피측정 장비의 중심축과 장착부의 중심축 간 오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치이다.

본 발명은 피측정 장비의 크기나 구조와 관계없이 장착부를 이동시켜 반사경의 전달범위에 피측정 장비의 중심축(가변축)을 위치시킴으로써 축정렬 오차를 측정하는 방법이다.

본 발명을 통해 복수의 피측정 장비로 구성된 구조에서 2축 이상의 중심축 간의 축정렬 오차를 측정함에 있어서, 측정 방식이 종래 방식보다 용이하여 측정 소요 시간을 단축 시킬 수 있다.

또한, 가변축을 이용한 방식은 피측정 장비의 크기나 구조에 따라 반사경의 크기에 대한 제한이 적기 때문에 장치를 소형화 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 축정렬 오차 측정 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시준부의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 구동부의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 축정렬 오차 측정 장치의 제어부와 측정부의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 축정렬 오차 측정 방법의 순서도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 광원을 일정 방향으로 평행하게 전달하는 시준부(100), 피측정 장비를 회전시키는 구동부(200), 상기 피측정 장비의 축이 이동 가능하도록 상기 구동부에 상기 피측정 장비를 고정시키는 장착부(300), 상기 시준부와 상기 구동부가 장착되는 프레임(400)을 포함하며, 상기 시준부를 통해 전달된 상기 광원이 상기 피측정 장비 내의 수신모듈에 전달되고 상기 피측정 장비의 회전에 의한 상기 수신모듈의 궤적으로 상기 피측정 장비의 중심축과 상기 구동부의 회전축(220) 간 축정렬 오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 축정렬 오차 측정 장치의 정면도로 이해를 돕기 위해 피측정 장비와 무게추를 표시한 도면으로, 이를 참고하면 본 발명의 구성 및 체결관계를 이해하기 쉽다.

도 3은 본 발명에 따른 구동부의 개략도이다. 상기 구동부(200)는 구동모터에 의해 상기 구동부의 회전축을 기준으로 회전하는 회전원판(210), 상기 회전원판의 상측에 장착되는 균형추(230)를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른 축정렬 오차 측정 장치의 제어부와 측정부의 구성도로 이를 참고하면 상기 제어부(C-zone)와 상기 측정부(M-zone)의 구성 및 체결관계를 이해하기 쉽다. 상기 장착부(300)는 위치센서(250)를 포함하며 상기 위치센서는 상기 장착부와 상기 구동부의 회전축(220) 간의 이격 정보를 제공하며, 상기 위치센서에서 취득한 상기 이격 정보가 어떻게 적용되는지는 하기의 축정렬 오차 측정 방법에서 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 시준부의 개략도이다. 상기 반사경(110)의 중심은 상기 구동부의 회전축(220)의 연장선에 위치하고 상기 반사경은 상기 구동부(200)를 향하도록 설치된다. 또한, 상기 반사경(110)은 상기 반사경의 중심이 상기 구동부의 회전축(220)의 연장선에 위치하지 않거나 기울어진 형태의 비축 반사경일 수 있으나, 상기 반사경에서 전달되는 광원이 상기 구동부(200)의 상측면을 향하도록 설치되어야 한다.

상기 장착부(300)는 상기 회전원판(210)의 상측면을 이동하며 상기 피측정 장비의 중심축이 상기 반사경의 전달범위 내에 위치하도록 이동시키는 역할을 한다. 상기 장착부(300)가 상기 회전원판(210)의 상측면을 이동함으로써 상기 피측정 장비가 이동하게 되고, 이로 인해 상기 피측정 장비의 중심축이 이동하게 되므로, 상기 피측정 장비의 중심축이 본 발명의 가변축으로써 작용하게 되는 것이다.

상기 반사경(110)의 전달범위는 상기 반사경에 의해 상기 광원이 평행하게 전달되는 상기 회전원판의 상측면의 영역이다. 상기 반사경의 특성상, 상기 반사경의 전달범위는 상기 반사경의 선단부의 직경을 직경으로 갖는 원형의 면적과 동일하며, 도 2에서는 상기 반사경의 반경을 r로 표시하였으며, 결국 상기 반사경의 전달범위의 반경은 r 이 된다.

상기 균형추(230)의 중심축과 상기 장착부의 중심축(C)은 상기 구동부의 회전축(220)을 기준으로 일직선상에 위치하며, 상기 장착부(300)가 이동함에 따라 상기 피측정 장비의 무게중심이 이동하면 상기 균형추의 무게 및 위치를 변경하여 상기 구동부(200)의 회전 시 상기 구동부의 평형상태를 유지하도록 한다. 상기 균형추(230)는 이동 및 탈부착이 가능하다.

상기 피측정 장비는 제1피측정 장비와 제2피측정 장비를 포함한다. 본 발명의 실시 예에서는 피측정 장비 2개로 구성된 경우를 적용하였으나, 피측정 장비가 3개 이상으로 구성된 경우에도 적용 가능하다.

다음은 본 발명에 따른 가변축과 반사경을 이용한 축정렬 오차 측정 방법에 관한 것으로, 도 5는 본 발명에 따른 축정렬 오차 측정 방법의 순서도이다. 가변축과 반사경을 이용한 축정렬 오차 측정 방법은 상기 제1피측정 장비의 중심축(A)과 상기 제2피측정 장비의 중심축(B) 간 거리(a)를 판단하는 축간 거리 판단단계(S10), 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간 오차를 측정하는 축간 오차 측정단계(S40)를 포함하며, 상기 축간 거리 판단단계에서 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간 거리가 상기 반사경의 전달범위의 반경(r) 미만일 경우, 상기 축간 거리 판단단계를 완료한 직후 상기 축간 오차 측정단계가 개시되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전원판을 회전시켜 상기 제1피측정 장비의 중심축(A)과 상기 구동부의 회전축(220) 간 오차를 측정하는 제1축정렬 오차 측정단계(S20), 상기 회전원판을 회전시켜 상기 제2피측정 장비의 중심축(B)과 상기 구동부의 회전축(220) 간 오차를 측정하는 제2축정렬 오차 측정단계(S30)를 더 포함하며, 상기 축간 거리 판단단계(S10)에서 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간 거리가 상기 반사경의 전달범위의 반경(r) 이상일 경우, 상기 제1축정렬 오차 측정단계와 상기 제2축정렬 오차 측정단계를 완료한 후에 상기 축간 오차 측정단계(S40)를 진행한다.

상기 제1축정렬 오차 측정단계(S20)는 상기 회전원판(210)을 일정한 속도로 회전시켜 상기 구동부의 회전축(220)으로부터 상기 제1피측정 장비의 중심축(A)의 궤적이 벗어난 정도를 측정하며, 상기 제2축정렬 오차 측정단계(S30)는 상기 회전원판을 일정한 속도로 회전시켜 상기 구동부의 회전축(220)으로부터 상기 제2피측정 장비의 중심축(B)의 궤적이 벗어난 정도를 측정한다.

상기 제1축정렬 오차 측정단계(S20)는 상기 제1피측정 장비의 중심축(A)을 상기 반사경의 전달범위로 이동시키는 제1이동단계를 포함하며, 상기 제2축정렬 오차 측정단계(S30)는 상기 제2피측정 장비의 중심축(B)을 상기 반사경의 전달범위로 이동시키는 제2이동단계를 포함한다.

상기 축간 오차 측정단계(S40)는 상기 제1축정렬 오차 측정단계(S20)를 통해 취득한 상기 제1피측정 장비의 중심축(A)의 궤적과 상기 구동부의 회전축(220) 간의 이격 정도, 상기 제2축정렬 오차 측정단계(S30)를 통해 취득한 제2피측정 장비의 중심축(B)의 궤적과 상기 구동부의 회전축(220) 간의 이격 정도, 상기 축간 거리 판단단계(S10)에서 취득한 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간의 이격 거리, 상기 장착부(300)의 위치센서(250)를 통해 취득한 상기 장착부와 상기 구동부의 회전축(220) 간의 상기 이격 정보 등을 취합하여 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간 축정렬 오차를 측정하는 단계이다.

하지만 상기 축간 거리 판단단계(S10)에서 상기 제1피측정 장비의 중심축(A)과 상기 제2피측정 장비의 중심축(B) 간의 거리가 상기 반사경의 전달범위의 반경(r) 미만일 경우, 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축이 상기 반사경의 전달범위에 포함되기 때문에 상기 제1축정렬 오차 측정단계(S20)와 상기 제2축정렬 오차 측정단계(S30)를 진행할 필요 없이 바로 상기 제1피측정 장비와 상기 제2피측정 장비 간 축정렬 오차를 측정할 수 있게 된다.

또한, 상기 피측정 장비가 하나일 경우, 상기 구동부(200)를 회전시킴으로써 취득한 상기 피측정 장비의 중심축의 궤적과 상기 구동부의 회전축(220) 간의 이격 정도와, 상기 장착부(300)의 위치센서(250)를 통해 취득한 상기 장착부와 상기 구동부의 회전축(220) 간의 이격 거리만을 취합하여 상기 피측정 장비의 축정렬 오차를 취득할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 방식은 종래의 방식보다 짧은 시간 동안 쉽게 축정렬 오차 측정이 가능하고, 상기 반사경의 크기에 대한 제한도 줄어들기 때문에 장치의 소형화를 가능하게 한다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 시준부
200 : 구동부
300 : 장착부
400 : 프레임
500 : 장비제어기
600 : 구동제어기
700 : 전원공급기
800 : 모니터
110 : 반사경
210 : 회전원판
220 : 구동부의 회전축
230 : 균형추
250 : 위치센서
A : 제1피측정 장비 중심축
B : 제2피측정 장비 중심축
C : 장착부 중심축
a : 피측정 장비 중심축 간 거리
b : 시준부-구동부 간 거리
C-zone : 제어부
M-zone : 측정부

Claims

광원을 일정 방향으로 평행하게 전달하는 시준부;
피측정 장비를 회전시키는 구동부;
상기 피측정 장비의 중심축이 이동 가능하도록 상기 구동부에 상기 피측정 장비를 고정시키는 장착부;
상기 시준부와 상기 구동부가 장착되는 프레임; 을 포함하며,
상기 시준부를 통해 전달된 상기 광원이 상기 피측정 장비 내의 수신모듈에 전달되고 상기 피측정 장비의 회전에 의한 상기 수신모듈의 궤적으로 상기 피측정 장비의 중심축과 상기 구동부의 회전축 간 오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는 구동모터에 의해 상기 구동부의 회전축을 기준으로 회전하는 회전원판;
상기 회전원판의 상측에 장착되는 균형추; 를 포함하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 장착부는 위치센서를 포함하며
상기 위치센서는 상기 장착부와 상기 구동부의 회전축 간의 이격 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치.
제3항에 있어서,
상기 반사경의 중심은 상기 구동부의 회전축의 연장선에 위치하고
상기 반사경은 상기 구동부를 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 장착부는 상기 회전원판의 상측면을 이동하며
상기 피측정 장비의 중심축이 상기 반사경의 전달범위 내에 위치하도록 이동시키는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치.
제5항에 있어서,
상기 반사경의 전달범위는
상기 반사경에 의해 상기 광원이 평행하게 전달되는 상기 회전원판의 상측면의 영역인 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치.
제6항에 있어서,
상기 균형추의 중심축과 상기 장착부의 중심축은 상기 구동부의 회전축을 기준으로 일직선상에 위치하며
상기 장착부가 이동함에 따라 상기 피측정 장비의 무게중심이 이동하면 상기 균형추의 무게 및 위치를 변경하여 상기 구동부의 평형상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치.
제7항에 있어서,
상기 피측정 장비는 제1피측정 장비와 제2피측정 장비를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치.
제8항의 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 장치에 의한 축정렬 오차 측정 방법에 있어서,
상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간 거리를 판단하는 축간 거리 판단단계;
상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간 오차를 측정하는 축간 오차 측정단계; 를 포함하며
상기 축간 거리 판단단계에서 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간 거리가 상기 반사경의 전달범위의 반경 미만일 경우, 상기 축간 거리 판단단계를 완료한 직후 상기 축간 오차 측정단계가 개시되는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 방법.
제9항에 있어서,
상기 회전원판을 회전시켜 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 구동부의 회전축 간 오차를 측정하는 제1축정렬 오차 측정단계;
상기 회전원판을 회전시켜 상기 제2피측정 장비의 중심축과 상기 구동부의 회전축 간 오차를 측정하는 제2축정렬 오차 측정단계; 를 더 포함하며
상기 축간 거리 판단단계에서 상기 제1피측정 장비의 중심축과 상기 제2피측정 장비의 중심축 간 거리가 상기 반사경의 전달범위의 반경 이상일 경우, 상기 제1축정렬 오차 측정단계와 상기 제2축정렬 오차 측정단계를 완료한 후에 상기 축간 오차 측정단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1축정렬 오차 측정단계는 상기 회전원판을 일정한 속도로 회전시켜 상기 구동부의 회전축으로부터 상기 제1피측정 장비의 중심축의 궤적이 벗어난 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 방법.
제11항에 있어서,
상기 제1축정렬 오차 측정단계는 상기 제1피측정 장비의 중심축을 상기 반사경의 전달범위로 이동시키는 제1이동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 방법.
제12항에 있어서,
상기 제2축정렬 오차 측정단계는 상기 회전원판을 일정한 속도로 회전시켜 상기 구동부의 회전축으로부터 상기 제2피측정 장비의 중심축의 궤적이 벗어난 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 방법.
제13항에 있어서,
상기 제2축정렬 오차 측정단계는 상기 제2피측정 장비의 중심축을 상기 반사경의 전달범위로 이동시키는 제2이동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사경과 가변축을 이용한 축정렬 오차 측정 방법.