KR102054766B1 - 접시머리 측정용 초정밀측정기 및 이를 이용한 접시머리 평가방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접시머리 측정용 초정밀측정기 및 이를 이용한 접시머리 평가방법에 관한 것으로, 항공기 기체의 표면에 형성되는 접시머리의 가공면에서의 정밀도를 평가하기 위하여, 초정밀강구를 이용하여 더욱 정밀한 접시머리의 대단경(E) 및 깊이(D)를 측정할 수 있는 초정밀측정기를 이용하여 기존의 측정기를 세팅하는 기준블록을 표준화하고, 기준블록에 세팅된 측정기의 유효성을 검증함으로써, 측정기의 측정탐침 및 기준블록에 따른 불확실성이 배제된 접시머리의 높은 측정품질의 평가가 가능한 접시머리 측정용 초정밀측정기 및 이를 이용한 접시머리 평가방법에 관한 것이다.

Description

접시머리 측정용 초정밀측정기 및 이를 이용한 접시머리 평가방법{Accurate meter for flush head on aircraft and Evaluation Method for flush head using that}

본 발명은 접시머리 측정용 초정밀측정기 및 이를 이용한 접시머리 평가방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 항공기 기체의 외부 표면에 형성되는 접시머리의 Countersink 가공면의 정밀한 치수를 측정하기 위한 접시머리 측정용 초정밀측정기 및 이를 이용한 접시머리 측정방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 항공기는 다양한 모듈이 조립되는 일체의 조립체로 이루어지며, 이때 기체의 외부 표면에 각각의 모듈들은 리벳, 볼트 등을 이용하여 서로 연결되며, 더욱 자세하게는 각각의 모듈을 연결하는 지그(jig)를 설치하고 설치치수가 허용 공차 내에 있는지 확인한 후, 날개의 골격을 형성하는 주요부품을 지그에 고정시키고 드릴링(drilling)작업을 수행하며, 타공된 홈에 리베팅(Riveting)작업을 통해 조립이 이루어진다.

또한, 항공기 기체는 외부 표면상에 유동하는 기류의 압력차를 이용하여 공기의 흐름 방향(Fd)에 수직되는 상방으로 발생하는 양력을 발생시키기 위하여 익형으로 이루어지며, 특히 큰 양력이 필요한 항공기 날개는 주익 및 보조익 등의 다양한 부품들이 조립되어 형성되어 더욱 많은 리베팅작업이 이루어진다.

이때, 기체의 외부 표면상에 형성된 접시머리(10)의 타공홈에 삽입되는 접시머리 리벳 또는 볼트(20)가 튀어나오거나, 볼트(20)에 비해 접시머리(10)의 외부 직경(대단경)이 더 크게 형성될 경우, 기체의 외부 표면이 매끄럽게 형성되지 않아, 도 2의 (a)에서 도시한 바와 같이, 기체의 외부표면이 거친 경우 난류가 발생하는 천이구간이 익형의 전방으로 이동되어, 기체가 받는 양력이 상실되거나 더 크게 가공되어 기체의 외부표면의 기체응력을 약화시켜 사고를 초래할 수 있다. 이와 같이 항공기 기체의 조립 시, 외부 표면에 형성되는 접시머리(10)의 Countersink 가공면의 각도, 직경 및 깊이에 따라 형상결과가 크게 달라지며, 상기 접시머리(10)의 정밀한 측정은 항공기의 성능을 좌우하는 매우 중요한 요소이다.

그러나, 종래에는 카운터싱킹(Countersinking) 작업 후 소정하는 카운터싱크직경이 정확하게 형성되었는지를 확인하기 위해서 보통 버어니어캘리퍼스나 프러쉬핀게이지를 사용하였다. 그러나, 버어니어캘리퍼스를 이용하는 카운터싱크직경 측정방법은 버어니어캘리퍼스가 주로 돌출부의 직경을 측정하게끔 고안되어 있어 카운터싱크직경과 같이 표면에서 함몰된 부분의 직경을 측정하는데 많은 오차가 발생하게 된다는 문제가 있었다. 또한, 플러쉬핀게이지(flush pin gage)로 상기 직경을 측정하는 방법은 크기가 다른 카운터싱크직경일 경우 크기별로 여러 개의 플러쉬핀게이지가 필요하다는 문제가 있었다.

상기한 문제점을 해결하고자, 한국공개실용신안공보 제20-0129801호(카운터싱크 직경측정게이지, 1998.08.24.)에서는 개시하고 있는 바와 같이, 상기 접시머리(10)를 측정하기 위해 다이얼게이지와 접시머리에 인출되는 카운터싱크탐침을 이용하여 카운터싱크의 직경을 측정하는 카운터싱크 직경측정게이지를 개시하고 있다. 그러나, 상기한 카운터싱크탐침을 이용하여 접시머리의 직경을 측정하는 방법은, 접시머리 내부의 다양한 각도에 대응할 수 없고, 측정기와 접시머리형상의 mismatch로 인해 부정확한 측정결과를 초래하며, 도 2의 (b)에서 도시한 바와 같이, 접시머리(10)의 상단에서의 직경(대단경)은 정확한 직각을 이루지 않을 수 있어, 접시머리(10) 내부의 경사면에 접촉되어 접시머리(10) 상단에서의 직경(대단경)의 직관적인 측정을 수행할 수 없어 정밀한 측정을 할 수 없는 문제점이 발생한다.

이때, 일정 각도를 갖는 측정탐침의 제작에 대한 불확실성과, 상기와 같은 접시머리(10) 상단 모서리(대단경)에서의 직경의 불확실성이 존재하게 되며, 이때 상기 접시머리(10) 상단 모서리(대단경)에서의 직경의 불확실성을 검증하기 위하여, 종래에는 상기 접시머리(10)의 규격으로 정밀하게 제작되는 기준블록을 이용하여 접시머리 측정탐침을 세팅한 후 상기 접시머리(10)의 측정을 수행하였다.

그러나, 상기와 같이 정밀하게 제작되는 기준블록 또한 그 정밀도에 대한 불확실성이 발생하게 되고, 상기 기준블록을 표준화하기 위해서는 기준블록의 카운터싱크 대단경의 모서리에서의 정확한 크기를 검증하여야 하며, 이를 위하여 기존의 불확실성을 갖는 기존의 측정탐침이 아닌, 상기 기준블록을 검증하기 위한 더욱 정밀한 표준성을 갖는 수단을 이용한 측정기가 요구된다.

한국공개실용신안공보 제20-0129801호(카운터싱크 직경측정게이지, 1998.08.24.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 항공기 기체표면에 가공된 접시머리의 대단경(E) 및 깊이(D)의 정밀한 측정이 가능한 접시머리 측정용 초정밀측정기 및 이를 이용한 접시머리 평가방법을 제공하고자 한다.

본 발명은, 항공기 표면에 가공되는 접시머리의 표준규격으로 제작된 기준블록의 검증을 위한 접시머리 측정용 초정밀측정기에 있어서, 상기 기준블록의 상면에 형성된 접시머리와 동심을 갖도록 구비되어, 상하방향으로의 높이를 측정하는 지시게이지와 상부에 상기 지시게이지가 구비되며, 상기 기준블록의 상면에 설치되는 몸체와 상기 몸체의 하부에 구비되고 상기 지시게이지와 결합되어, 상기 지시게이지의 상하방향으로의 구동을 병행하는 받침블록 및 상기 기준블록의 접시머리에 안착되도록 구비되며, 외면에 상기 받침블록이 접촉되어 상기 접시머리를 측정하는 초정밀강구를 포함하며, 상기 받침블록은 상기 초정밀강구의 일부를 수용하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 받침블록은 내면이 상기 초정밀강구의 외면에 접하도록 내부가 중공되고 하단이 개방되어, 일정 각도를 갖는 원뿔형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 초정밀측정기는 원뿔형상으로 이루어진 상기 받침블록의 꼭지점이 상기 초정밀강구와 동심을 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체는 하단에서 하방으로 연장되며, 방사형으로 구비되는 복수의 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체는 상기 지시게이지의 하부에 구비되어 상기 받침블록의 상단과 결합되어 상하방향으로 구동되는 게이지막대를 수용하는 게이지실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 게이지실린더는 상기 지시게이지 및 받침블록이 상기 기체의 표면과 평행하는 방향으로 유동 가능한 유격이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 접시머리 측정용 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법은, 상기 초정밀측정기를 이용하여 항공기 표면에 가공되는 접시머리의 표준규격으로 제작되는 기준블록의 대단경(E) 및 깊이(D) 중 적어도 하나 이상을 측정하여, 상기 기준블록을 검증하는 표준화 단계(S10)와 상기 표준화 단계(S10)이후, 검증된 상기 기준블록에 항공기 표면에 형성된 접시머리의 측정을 위한 측정기를 세팅하는 유효성검증단계(S20) 및 상기 유효성 검증단계(S20)이후, 유효성이 검증된 상기 측정기를 이용하여 상기 항공기 표면에 형성된 접시머리와 상기 기준블록간의 오차를 판단하는 평가단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 표준화 단계(S10)는, 상기 기준블록의 접시머리와 동심을 갖도록 상기 초정밀측정기를 배치하며, 상기 접시머리에 초정밀강구를 안착하는 준비단계(S11), 상기 준비단계(S11)이후, 상기 초정밀측정기의 지시게이지를 작동하여, 상기 받침블록의 내면에 상기 초정밀강구가 접촉되는 상하방향으로의 높이(h)를 측정하는 측정단계(S12) 및 상기 측정단계(S20)에서 측정된 높이(h)를 이용하여, 상기 접시머리(10)의 대단경(E) 및 깊이(D) 중 적어도 하나 이상을 산출하는 산출단계(S13)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산출단계(S13)는 상기 초정밀강구의 접촉점이 상기 접시머리의 모서리에 접하는 경우, 하기의 식 1을 통하여 상기 접시머리의 대단경(E)을 산출하는 것을 특징으로 한다.

식 1 :

( 여기에서,

E : 접시머리의 대단경

H : 기체의 표면으로부터 초정밀강구의 최상단까지의 높이

B : 초정밀강구의 직경 )

이때, 상기 기준블록의 접시머리에 안착되는 초정밀강구는 상기 접시머리의 대단경(E)의 표준규격에 직경보다 1.4 ~ 1.5배 큰 직경(B)을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산출단계(S13)는 상기 초정밀강구의 접촉점이 상기 접시머리의 경사면에 접하는 경우, 하기의 식 2를 통하여 상기 접시머리의 대단경(E)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

식 2 :

( 여기에서,

E : 접시머리의 대단경

θ : 접시머리의 접선각도

X : 기체의 표면으로부터 초정밀강구의 최하단까지의 높이

R : 초정밀강구의 반경 )

또한, 상기 산출단계(S13)는 마이크로스코프를 이용하여 상기 접시머리의 소단경(d)을 측정하고, 하기의 식 3을 통하여 상기 접시머리의 깊이(D)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

식 3 :

( 여기에서,

D : 접시머리의 깊이

θ : 접시머리의 접선각도

X : 기체의 표면으로부터 초정밀강구의 최하단까지의 높이

R : 초정밀강구의 반경

d : 접시머리의 소단경 )

또한, 상기 측정단계(S12)는 상기 접시머리와 동심을 이루며, 상기 접시머리의 외주면을 따라 상기 초정밀측정기의 몸체를 일정각도 회전시키며 반복 측정할 수 있다.

또한, 상기 표준화 단계(S10)는, 상기 산출단계(S13)에서 산출된 상기 기준블록의 접시머리에서의 대단경(E) 또는 깊이(D)를 상기 기준블록의 표준규격과 대조하여 상기 기준블록을 검증하는 검증단계(14)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 접시머리 측정용 초정밀측정기는 접시머리에 안착되는 초정밀강구를 이용한 초정밀측정기를 통하여 더욱 정밀한 접시머리의 대단경(E) 및 깊이(D)를 측정할 수 있다.

또한, 상기한 구성에 따른 본 발명의 접시머리 측정용 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법은 기존의 측정기를 세팅하는 기준블록을 표준화하고, 기준블록에 세팅된 측정기의 유효성을 검증함으로써, 측정기의 측정탐침 및 기준블록에 따른 불확실성이 배제된 접시머리의 높은 측정품질의 평가가 가능한 장점이 있다.

도 1은 항공기 기체 표면에 가공되는 접시머리를 도시한 예시도.
도 2는 항공기 기체 표면에 가공되는 접시머리를 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀측정기를 도시한 구성도.
도 5는 도 4에 따른 접시머리 부분을 확대한 부분확대도.
도 6는 본 발명의 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법의 순서도.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 초정밀측정기를 이용한 평가방법을 설명하기 위한 예시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀측정기를 이용하여 각각의 기준블록(20)을 표준화하는 것을 도시하고 있으며, 도 3 및 도 4는 상기 초정밀측정기(1000)가 각각 대단경기준블록(21) 및 접시머리기준블록(22)을 포함하는 기준블록(20)을 표준화하도록 작동되는 것을 도시하고 있다. 이때 상기 도 3 및 도 4을 참조하면, 본 발명의 상기 초정밀측정기(1000)는, 지시게이지(100), 몸체(200), 받침블록(300), 초정밀강구(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 지시게이지(100)는 상기 기준블록(20)의 접시머리(10)에 중심과 일치하도록 상방에 구비되어, 상하방향으로의 높이를 측정하기 위한 구성으로서, 측정하려고 하는 부분에 측정자를 대어 스핀들의 움직임을 측정하는 다이얼게이지로 이루어지는 것이 바람직하며, 이때 상기 지시게이지(100)는 상기 측정자가 직접 하강하여 하방으로 구비되는 초정밀강구(400)와의 거리를 측정하거나, 표면으로부터 상방으로 들어올려져 표면과 상기 초정밀강구(400)의 상부까지의 거리를 측정할 수 있으며, 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 상하방향으로의 높이를 측정하기 위한 지시게이지들로 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

상기 받침블록(300)은 상기 지시게이지(100)와 결합되어, 상기 지시게이지(100)의 상하방향으로의 구동을 병행하도록 구비되며, 상기 초정밀강구(400)의 상면과 접촉되어 상기 초정밀강구(400)와 상기 지시게이지(100)의 중심을 일치하게 하도록 하기 위한 구성으로, 상기 받침블록(300)은 내면이 상기 초정밀강구(400)의 외면에 접하도록 내부가 중공되고 하단이 개방되어, 상기 받침블록(300)은 상기 초정밀강구(400)의 일부를 수용하도록, 일정 각도를 갖는 원뿔형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이때, 상기 받침블록(300)의 상단에 꼭지점이 상기 초정밀강구(400)와 동심을 이루도록 구비되어야 한다.

상기 몸체(200)는 상기 지시게이지(100) 및 받침블록(300)을 구비하며 항공기 기체의 표면(1)으로부터 수직방향으로 설치되어, 본 발명의 초정밀측정기(1000)를 지지하기 위한 구성으로, 상부에 상기 지시게이지(100)가 구비되며, 하부에 상기 지시게이지(100)와 결합되어 구비될 수 있다. 또한 상기 몸체(200)는 하단에서 하방으로 연장되며, 방사형으로 구비되는 복수의 지지대(210)를 포함하여 상기 표면으로부터 일정거리 이격되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 몸체(200)에 구비되어, 접시머리(10)의 중심점을 감지하는 시각센서를 더 포함하여 상기 접시머리(10)의 중심점을 감지함으로써, 상기 몸체(200)의 상기 지시게이지(100)와 상기 접시머리(10)의 중심이 동심을 이루도록 배치할 수 있으며, 더욱 자세하게는 상기 시각센서는 상기 몸체(200)의 외면 또는 하면에서 하방을 바라보도록 설치되되, 상기 몸체(200)의 수평방향으로 한 쌍으로 구비되어, 상기 한 쌍의 시각센서간의 중심과 센싱되는 상기 접시머리(10)의 대단경 또는 내단경의 중심을 감지하여, 상기 지시게이지(100)의 중심을 판단할 수 있다. 이때, 상기 시각센서는 상기 접시머리(10)의 대단경 또는 내단경의 끝점을 측정하는 좌표측정기로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 몸체(200)는 상기 지시게이지(100)의 하부에 구비되어, 상기 받침블록(300)의 상단과 결합되어 상하하방향으로 구동되는 게이지막대(110)를 수용하는 게이지실린더(220)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 게이지실린더(220)는 상기 받침블록(300)의 상단의 직경보다 더 크게 형성되어 상기 받침블록(300)의 상단부를 수용하며, 상기 지시게이지(100) 및 받침블록(300)의 상부가 상기 기체의 표면(1)과 평행하는 방향으로 유동 가능하도록 유격이 형성되어, 상기받침블록(300)이 상기 초정밀강구(400) 상부의 외면에 접할 시에, 상기 초정밀강구(400)와 동심을 이루도록 이동됨으로써, 상기 지시게이지(100)와 받침블록(300), 초정밀강구(400) 및 접시머리(10)가 동일한 중심을 갖도록 배치된다.

상기 초정밀강구(400)는 상기 접시머리(10)에 안착되도록 구비되어, 상부의 외면에 상기 받침블록(300)이 접촉되어 상기 접시머리(10)를 측정하기 위한 구성으로, 63.5nm/2.5

in 급의 구형도를 갖는 hardened stainless steel 또는 tungsten carbide steel로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 초정밀강구(400)의 직경(B) 및 반경(R)은 정밀한 표준규격을 갖도록 형성된다. 이때, 상기 초정밀강구(400)가 상기 접시머리(10)에 안착되어, 상기 접시머리(10)의 대단경(E) 및 깊이(D)를 측정할 수 있다.

이때, 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)이 상기 접시머리(10)의 대단경의 직경(E)보다 충분히 클 경우, 상기 접시머리(10)의 대단경에서의 모서리(11)가 상기 초정밀강구(400)에 접촉되어, 상기 접시머리(10)의 대단경에서의 모서리(11)의 직관적인 측정이 가능하며, 상기 초정밀강구(400)가 상기 접시머리(10) 내부에 수용되어 상기 접시머리(10)의 경사면(12)에 접할 경우, 상기 초정밀측정기로부터 측정된 높이(h)와 상기 접시머리(10)의 각도(θ)의 관계식을 통해, 상기 접시머리(10)의 대단경(E) 및 깊이(D)를 산출할 수 있다.

도 5는 도 4에 따른 상기 접시머리(10)에 상기 초정밀강구(400)가 안착된 부분을 확대한 부분확대도로서, 도 4를 참조하면, 상기 받침블록(300) 내면의 상단에 꼭지점과 상기 초정밀강구(400)의 중심점 및 상기 접시머리(10)의 경사면(12)이 연장된 접선이 연장되어 접하는 접점은 동일한 중심(CP, Center Point)을 갖도록 일치되어야 하며, 이때, 기준블록의 상부에 형성되는 접시머리(10)의 접점에서의 각도(θ, 이하 접시머리의 접선각도라고 함)에 따라, 상기 초정밀강구(400)의 크기가 결정되어야 하며 이에 관하여는 하기에서 자세히 상술하기로 한다.

또한, 상기 받침블록(301)의 내면은 상기 초정밀강구(400)의 상부에 외면에 접촉되고, 상기 초정밀강구(400)의 반경(R) 및 상기 받침블록(300)의 기울기는 상기 초정밀측정기(1000)의 제작 시에 정밀한 표준규격으로 형성되어야 하며, 이때 상기 지시게이지(100)에서 측정하는 상하방향의 높이(h)는 기준블록(20)의 상면까지의 높이(h1) 및 상기 초정밀강구(400)의 최하단까지의 높이(h2)이며, 상기 기준블록(20)의 상면으로부터 상기 초정밀강구(400)의 최상단까지의 높이(H)는 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)에서 상기 표준블록(20)의 상면으로부터 상기 초정밀강구(400)의 최하단까지의 거리(X)를 차산하여 산출할 수 있다.

즉, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 상기 초정밀측정기(1000)를 이용하여, 도 3 및 도 4에 도시된 상기 대단경기준블록(21) 및 접시머리기준블록(22)의 표준화를 수행할 수 있으며, 상기 대단경기준블록(21)은 표준규격의 접시머리의 대단경(E)을 갖는 원통형상으로 가공되며, 상기 접시머리기준블록(22)은 표준규격의 접시머리형상으로 가공된다. 이때 도 3에서 도시된 바와 같이, 원통형으로 가공된 대단경기준블록(21)의 모서리에서 상기 초정밀강구(400)가 점접촉되어 대단경을 측정함에 따라서, 접시머리가공에 따른 대단경 모서리에서의 오차를 방지할 수 있어 더욱 높은 차원에서의 대단경(E)의 측정이 가능하다. 여기에서, 상기 접시머리기준블록(22)은 아무리 정밀한 가공을 수행한다 하여도 접시머리(10) 형상을 가공하는 공정상에 있어 가공오차가 발생하게 되며, 이에 더욱 높은 차원을 갖는 측정기의 표준화를 위해서는 본 발명의 상기 초정밀측정기(1000)를 이용하여 상기 대단경기준블록(21)을 표준화하고, 표준화된 상기 대단경기준블록(21)에 접시머리를 측정하기 위한 측정기를 검증하는 것이 바람직하며, 상기 기준블록(20)을 표준화하고, 표준화된 상기 기준블록(20)을 이용하여 항공기 표면에 형성된 접시머리의 측정을 위한 측정기를 세팅하여, 측정된 접시머리를 평가하는 방법에 관하여 하기에서 도면을 참조하여 더욱 자세하게 설명하기로 한다.

도 6는 본 발명의 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법의 순서도로서, 도 6을 참조하면, 상기한 구성에 따른 본 발명의 초정밀측정기(1000)를 이용한 접시머리 평가방법은, 상기 초정밀측정기(1000)를 이용하여 항공기 표면(1)에 가공되는 접시머리(10)의 표준규격으로 제작되는 기준블록(20)의 대단경(E) 및 깊이(D) 중 적어도 하나 이상을 측정하여 상기 기준블록을 검증하는 표준화 단계(S10)와 상기 표준화 단계(S10)이후, 검증된 상기 기준블록에 항공기 표면에 형성된 접시머리의 측정을 위한 측정기를 세팅하는 유효성검증단계(S20) 및 상기 유효성 검증단계(S20)이후, 유효성이 검증된 상기 측정기를 이용하여 상기 항공기 표면에 형성된 접시머리와 상기 기준블록간의 오차를 판단하는 평가단계(S30)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 상기 표준화 단계(S10)는, 상기 기준블록(20)의 상부에 형성된 접시머리(10)와 동심을 갖도록 상기 초정밀측정기(1000)를 배치하며, 상기 접시머리(10)에 초정밀강구(400)를 안착하는 준비단계(S10)와, 상기 준비단계(S11)이후, 상기 초정밀측정기(1000)의 지시게이지(100)를 작동하여, 상기 받침블록(300)의 내면에 상기 초정밀강구(400)가 접촉되는 상하방향으로의 높이(h)를 측정하는 측정단계(S12) 및 상기 측정단계(S20)에서 측정된 높이(h)를 이용하여, 상기 접시머리(10)의 대단경(E) 및 깊이(D) 중 적어도 하나 이상을 산출하는 산출단계(S13)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 산출단계(S13)에서 상기 받침블록(300)의 내면에 상기 초정밀강구(400)가 접촉되는 상하방향으로의 높이(h)는 측정 대상이 되는 기준블록(20)의 상면까지의 높이(h1) 와 상기 접시머리(10)에 안착된 상기 초정밀강구(400)의 최하단까지의 높이(h2)를 포함하며, 측정된 상기 높이(h1, h2)를 차산하여 상기 기준블록(20)의 상면으로부터 상기 초정밀강구(400)의 최하단까지의 거리(X)를 산출하고, 산출된 상기 거리(X)와 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)를 차산하여 상기 항공기 기체의 표면으로부터 상기 초정밀강구(400)의 최상단까지의 높이(H)를 산출하는 과정을 포함한다.

더욱 자세하게는, 도 7 및 도 8은 본 발명의 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법을 설명하기 위한 예시도로서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 기준블록(20)의 접시머리(10)의 대단경(E) 및 깊이(D)를 측정값을 상기 기준블록(20)의 표쥰규격과 대조하여 상기 기준블록(20)의 표준성을 검증할 수 있으며 이때, 상기 기준블록(20)은 도시된 바와 같이 원통형의 형상을 갖도록 형성되어 상기 접시머리(10)의 대단경(E)에서의 모서리(11)와 상기 초정밀강구(400)의 접촉점을 모방할 수 있으며, 상기 접시머리(10)의 모서리(11)는 본 발명의 평가방법의 유효성검증단계(S20)에서 상기 측정기를 세팅하기 위한 기준점이 되므로 도시된 바와 같이 원통형의 기준블록(20)을 이용하여도 무방하며, 이때, 원통형의 접시머리(10)형상을 갖는 기준블록(20)을 이용하면 상기 접시머리(10)의 대단경(E)에서의 모서리(11)가 직각을 이루며 하방으로 압입되어, 도 2에서 도시된 바와 같이 모서리(11)에서의 가공에 따른 불확실성을 감소시킬 수 있어 더욱 정밀한 표준화가 가능하다는 장점이 있다.

또한, 도 7의 (b)는 상술한 바와 같이 표준성이 검증된 기준블럭(20)에 항공기 표면(1)에 가공된 접시머리(10)의 측정을 위한 측정기(30)를 세팅하여, 상기 측정기(30)의 유효성을 검증받기 위한 유효성검증단계(S20)를 설명하기 위한 예시도로서, 상기 측정기(30)의 측정탐침(31)을 상기 기준블럭(20)의 모서리(11)에 접하도록 세팅하여 기준높이(M)을 측정하고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기준블럭(20)에 세팅된 측정기를 이용하여, 항공기 표면(1)에 구비된 접시머리(10)를 측정함으로써, 유효성검증단계(S20)에서 측정된 기준높이(M)간의 차이를 측정하여, 항공기 표면(1)에 구비된 접시머리(10)를 평가하고, 상기 기준블록(20)간의 오차를 통하여, 상기 접시머리(10)의 정밀도를 측정할 수 있다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법의 표준화 단계(S10)를 더욱 자세하게 설명하기 위한 예시도로서, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 기준블록(20)의 접시머리(10)와 동심을 갖록 상기 초정밀측정기(1000)를 배치하여, 상기 접시머리(10)에 초정밀강구(400)를 안착하는 준비단계(S11)와, 상기 준비단계(S11)이후, 상기 초정밀측정기의 지시게이지를 작동하여, 상기 받침블록(300)의 내면에 상기 초정밀강구(400)가 접촉되는 상하방향으로의 높이(h)를 측정하는 측정단계(S12)를 도시하고 있으며, 이때, 상기 초정밀강구(400)가 접촉되는 상하방향으로의 높이(h)는 상기 기준블록(20)의 상면까지의 높이(h1,h2) 및 상기 기준블럭(20)의 상면으로부터 상기 초정밀강구(400)의 최하단까지의 높이(X)를 포함하며, 상기 준비단계(S10)이전, 측정대상이 되는 상기 접시머리(10)와 동일한 기울기를 갖는 기준블록(20)의 상면에 구비된 상기 초정밀강구(400)의 외면이 상기 받침블록(300)의 내면에 접하는 높이(h1)에, 상기 초정밀강구(400)가 접시머리(10)의 경사면에 안착되어 측정된 높이(h2)를 차산하여 상기 기준블럭(20)의 상면으로부터 상기 초정밀강구(400)의 최하단까지의 높이(X)를 산출할 수 있다.

도 10의 (a)는 상기 초정밀강구(400)의 접촉점이 상기 접시머리(10)의 경사면(12)에 접하는 경우를 도시하며, (b)는 상기 초정밀강구(400)의 직경이 상기 접시머리(10)의 대단경(E)보다 충분히 크게 형성되어, 상기 초정밀강구(400)의 접촉점이 상기 접시머리(10)의 모서리(11)에 접하는 경우를 도시하며, 도 10을 참조하면, 이후, 상기 산출단계(S13)는 상기 초정밀강구(400)의 접촉점이 상기 접시머리의 모서리(11)에 접하는 경우, 상기 접시머리(10)의 대단경(E)은 상기 초정밀강구(400)와 상기 접시머리(10)의 대단경(E)의 모서리와의 삼각함수법을 통하여 구해지는 하기의 관계식 1에 의해 산출할 수 있으며, 이때 상기 접시머리(10)의 대단경(E)의 모서리(11)를 직관적으로 측정함으로써 상기 기준블록(20)의 표준성을 검증할 수 있다.

식 1 :

( 여기에서,

E : 접시머리의 대단경

H : 표준블록의 상면으로부터 초정밀강구의 최상단까지의 높이

B : 초정밀강구의 직경 )

이때, 상기 표준블록(20)의 상면으로부터 상기 초정밀강구(400)의 최상단까지의 높이(H)는 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)에 상기 표준블록의 상면으로부터 초정밀강구(400)의 최하단까지의 높이(X)를 차산하여 산출할 수 있다.

또한, 상기 초정밀강구(400)의 접촉점이 상기 접시머리(10)의 모서리(11)에 안착할 경우, 본 발명의 초정밀측정기(1000)는 구 형상의 상기 초정밀강구(400)와 상기 받침블록(300)을 이용하여, 상기 접시머리(10)의 대단경(E)에서의 모서리를 직접 접촉하여, 상기 접시머리의 접선각도(θ)를 가정하지 않고, 직관적으로 상기 접시머리(10)의 대단경(E)를 산출하여 더욱 정밀한 측정을 수행할 수 있는 장점이 있으며, 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)은 상기 접시머리의 접선각도(θ)에 의해 결정된다.

이때 항공기와 같은 기체의 표면(1)에 사용되는 상기 접시머리(10)의 접선각도(θ)는 100도의 각도를 갖는 것을 표준규격으로 하고 있으며, 상기 초정밀강구(400)의 접촉점이 상기 접시머리(10)의 모서리(11)에 정확하게 접하기 위해서는 상기 초정밀강구(400))의 직경(B)이 상기 접시머리(10)의 대단경(10)의 직경보다 충분히 커야 하며, 바람직하게는 상기 기준블록(20)의 접시머리(10)에 안착되는 초정밀강구(400)는 상기 접시머리의 대단경(E)의 모서리(11)의 표준규격에 직경보다 1.4 ~ 1.5배 큰 직경(B)을 갖도록 선택될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)는 상기 접시머리(10)의 대단경(E)의 직경보다 1.445배 크도록 선택될 수 있다. 이??, 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)이 상기 접시머리의 대단경(E)의 표준규격보다 1.4배 미만일 경우, 상기 초정밀강구(400)가 상기 접시머리의 경사면에 접촉됨에 따라서, 상기 접시머리의 모서리에서의 점접촉이 이루어지지 않아 정밀한 측정이 불가능하며, 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)이 상기 접시머리의 대단경(E)의 표준규격보다 1.5배를 초과하여 상대적으로 큰 직경을 갖는 경우, 상기 초정밀강구(400)의 크기에 따라 초정밀측정기(1000)의 크기가 증가함에 따라 측정오차를 야기할 수 있다.

즉, 상기 초정밀강구(400)의 접촉점이 상기 접시머리(10)의 모서리(11)에 접촉할 시에 상기 초정밀강구(400)의 접촉점에서의 접선의 각이 상기 초정밀측정로 측정한 높이(h)를 이용하여 산출된 상기 접시머리(10)의 대단경(E) 및 깊이(D)의 교정값에 영향을 줄 수 있다. 따라서 기준블록(20)에 사용되는 접시머리(10) 측정기의 규격 중 측정탐침의 내각에 맞는 초정밀강구를 선택하여 접선의 각에서 오는 영향을 최소화시켜야 하며, 이때, 표준규격에 따라 상기 접시머리(10)의 접선각도(θ)와 상기 초정밀강구(400) 접촉점에서의 각이 동일하도록 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)은 상기 접시머리(10)의 접선각도(θ)에 따라 결정되며, 이때 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)이 상기 접시머리(10)의 대단경(E)에 비해 작거나 너무 클 경우, 상기 접시머리(10)의 모서리(11)에 안착되지 못하고 기체의 표면(1) 또는 상기 접시머리(10)의 경사면(12)에 안착되어, 정확한 측정이 이루어지지 않음으로 이를 방지하기 위하여, 상기 초정밀강구(400)는 상기 접시머리(10)의 대단경(E)보다 1.4배 내지 1.5배 크게 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 초정밀강구(400)의 직경(B)은 상기 접시머리(10)의 대단경(E)보다 1.445배 크도록 형성되어, 상기 접시머리(10)의 모서리(11)에 안착되어 측정을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 방면으로, 표준규격으로 형성된 접시머리 형상을 갖는 상기 기준블록(20)을 이용하여 표준화를 수행할 시에는, 상기 접시머리(10)의 모서리(11)에서의 직접적인 측정을 할 수 없기 때문에, 상기 접시머리(10)의 접선각도(θ)를 이용하여, 상기 접시머리(10)의 대단경(E)을 산출하여야 하며, 이때 더욱 정밀한 검증을 위하여 상기 접시머리(10)의 깊이(D) 및 접시머리(10) 경사면의 각도(a)중 어느 하나 이상을 추가적으로 검사하여 상기 기준블록(20)의 표준성을 검증 할 수 있다.

이때, 상기 초정밀강구(400)의 하부의 외면이 상기 접시머리(10)의 경사면(12)에 접하도록 안착되면, 상기 접시머리(10)의 대단경(E)은 상기 초정밀강구(400)와 상기 접시머리(10)의 경사면(12)과의 삼각함수법을 통하여 구해지는 하기의 관계식 2에 의해 산출할 수 있다.

식 2 :

( 여기에서,

E : 접시머리의 대단경

θ : 접시머리의 접선각도

X : 기준블록의 상면으로부터 초정밀강구의 최하단까지의 높이

R : 초정밀강구의 반경 )

또한, 상술한 방법을 이용하여 상기 접시머리(10)에서의 대단경(E)를 산출한 이후, 상기 접시머리(10)의 대단경(E)으로부터 소단경(d)까지의 깊이(D)를 측정하기 위하여는 상기 접시머리(10)의 접선각도(θ)에 따른 상기 기준블록(20)의 상면으로부터 초정밀강구의 최하단까지의 높이(X)와의 관계식을 통하여 산출할 수 있으며, 이때 상기 깊이(D)를 산출하기 위해서는 상기 접시머리(10)의 소단경(d)을 알아야 하며, 상기 접시머리(10)의 소단경(d)은 마이크로스코프를 이용하여 측정할 수 있으며, 하기의 상기 접시머리(10)의 접선각도(θ)에 따른 상기 기체의 표면으로부터 초정밀강구의 최하단까지의 높이(X)와의 관계식 3를 통하여 상기 접시머리(10)의 깊이(D)를 산출할 수 있다.

식 3 :

( 여기에서,

D : 접시머리의 깊이

θ : 접시머리의 접선각도

X : 기준블록의 상면으로부터 초정밀강구의 최하단까지의 높이

R : 초정밀강구의 반경

d : 접시머리의 소단경 )

이때 , 상술한 식에서의 접선각도(θ)는 항공분야의 표준규격인 100도의 각도로 대입하여, 상기 접시머리(10)의 대단경(E) 및 높이(D)를 산출 한 후, 산출된 대단경(E)과 높이(D)와의 관계식을 이용하여 상기 접시머리(10)의 경사면의 각도(a)를 산출할 수 있으며, 산출된 경사면의 기울기(a)와 상술한 식 1 내지 3에서 대입한 상기 접시머리(10)의 접선각도(θ)간의 대조를 통하여 측정 오류를 검사하여, 상기 접시머리(10)의 정밀도를 평가하여, 상기 기준블록(20)의 표준성을 검증할 수 있으며, 상술한 방법을 이용하여 산출된 상기 접시머리(10)의 대단경(E), 소단경(d) 및 깊이(D)를 이용하여, 하기의 식 4를 이용하여, 상기 접시머리(10)에서의 경사면의 기울기(a)를 산출할 수 있다.

식 4 :

더하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 측정단계(S13)에서, 본 발명의 초정밀측정기(1000)로 측정되는 상하방향의 높이(h)의 정밀도를 향상시키기 위하여, 상기 접시머리(10)와 동심을 이루며, 상기 접시머리(10)의 외주면을 따라 상기 몸체(200)의 하방으로 형성된 방사형의 지지대(210)를 일정각도 회전시키며 반복 측정하여, 상기 접시머리(10)의 countersink 가공면이 균일하지 않아 상기 접시머리(10)의 대단경(E)과 소단경(d)의 중심원이 동심이 발생하지 않을 경우에 반복 측정된 측정값을 비교하여, countersinking 가공의 불량을 검출할 수 있으며, 더욱 정밀한 측정값을 보정할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1 : 항공기 기체 10 : 접시머리
20 : 기준블록 21 : 대단경기준블록
22 : 접시머리기준블록
30 : 카운터싱크 측정기 31 : 측정탐침
1000 : 초정밀측정기
100 : 지시게이지 110 : 게이지막대
200 : 몸체 210 : 지지대
220 : 게이지실린더
300 : 받침블록
400 : 초정밀강구

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 항공기 표면에 가공되는 접시머리의 표준규격으로 제작된 기준블록의 상면에 형성된 접시머리와 동심을 갖도록 구비되어, 상하방향으로의 높이를 측정하는 지시게이지; 상부에 상기 지시게이지가 구비되며, 상기 기준블록의 상면에 설치되는 몸체; 상기 몸체의 하부에 구비되고 상기 지시게이지와 결합되어, 상기 지시게이지의 상하방향으로의 구동을 병행하는 받침블록; 및 상기 기준블록의 접시머리에 안착되도록 구비되며, 외면에 상기 받침블록이 접촉되어 상기 접시머리를 측정하는 초정밀강구;를 포함하며, 상기 받침블록은 상기 초정밀강구의 일부를 수용하도록 형성되는 접시머리 측정용 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법에 있어서,
   상기 초정밀측정기를 이용하여 항공기 표면에 가공되는 접시머리의 표준규격으로 제작되는 기준블록의 대단경(E) 및 깊이(D) 중 적어도 하나 이상을 측정하여, 상기 기준블록을 검증하는 표준화 단계(S10);
   상기 표준화 단계(S10)이후, 검증된 상기 기준블록에 항공기 표면에 형성된 접시머리의 측정을 위한 측정기를 세팅하는 유효성검증단계(S20); 및
   상기 유효성 검증단계(S20)이후, 유효성이 검증된 상기 측정기를 이용하여 상기 항공기 표면에 형성된 접시머리와 상기 기준블록간의 오차를 판단하는 평가단계(S30);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 접시머리 측정용 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 표준화 단계(S10)는,
   상기 기준블록의 접시머리와 동심을 갖도록 상기 초정밀측정기를 배치하며, 상기 접시머리에 초정밀강구를 안착하는 준비단계(S11),
   상기 준비단계(S11)이후, 상기 초정밀측정기의 지시게이지를 작동하여, 상기 받침블록의 내면에 상기 초정밀강구가 접촉되는 상하방향으로의 높이(h)를 측정하는 측정단계(S12), 및
   상기 측정단계(S12)에서 측정된 높이(h)를 이용하여, 상기 접시머리(10)의 대단경(E) 및 깊이(D) 중 적어도 하나 이상을 산출하는 산출단계(S13),
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 접시머리 측정용 초정밀측정기(1000)를 이용한 접시머리 평가방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 산출단계(S13)는 상기 초정밀강구의 접촉점이 상기 접시머리의 모서리에 접하는 경우, 하기의 식 1을 통하여 상기 접시머리의 대단경(E)을 산출하는 것을 특징으로 하는 접시머리 측정용 초정밀측정기(1000)를 이용한 접시머리 평가방법.
   식 1 :

   

   
   ( 여기에서,
   E : 접시머리의 대단경
   H : 표준블록의 상면으로부터 초정밀강구의 최상단까지의 높이
   B : 초정밀강구의 직경 )
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 기준블록의 접시머리에 안착되는 초정밀강구는 상기 접시머리의 대단경(E)의 표준규격에 직경보다 1.4 ~ 1.5배 큰 직경(B)을 갖는 것을 특징으로 하는 접시머리 측정용 초정밀측정기(1000)를 이용한 접시머리 평가방법.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 산출단계(S13)는 상기 초정밀강구의 접촉점이 상기 접시머리의 경사면에 접하는 경우, 하기의 식 2를 통하여 상기 접시머리의 대단경(E)를 산출하는 것을 특징으로 하는 접시머리 측정용 초정밀측정기(1000)를 이용한 접시머리 평가방법.
    식 2 :

    

    
    ( 여기에서,
    E : 접시머리의 대단경
    θ : 접시머리의 접선각도
    X : 기준블록의 상면으로부터 초정밀강구의 최하단까지의 높이
    R : 초정밀강구의 반경 )
    
12. 제9항 또는 제11항에 있어서,
    상기 산출단계(S13)는 마이크로스코프를 이용하여 상기 접시머리의 소단경(d)을 측정하고, 하기의 식 3을 통하여 상기 접시머리의 깊이(D)를 산출하는 것을 특징으로 하는 접시머리 측정용 초정밀측정기(1000)를 이용한 접시머리 평가방법.
    식 3 :

    

    
    ( 여기에서,
    D : 접시머리의 깊이
    θ : 접시머리의 접선각도
    X : 기준블록의 상면으로부터 초정밀강구의 최하단까지의 높이
    R : 초정밀강구의 반경
    d : 접시머리의 소단경 )
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 측정단계(S12)는 상기 접시머리와 동심을 이루며, 상기 접시머리의 외주면을 따라 상기 초정밀측정기의 몸체를 일정각도 회전시키며 반복 측정하는 것을 특징으로 하는 접시머리 측정용 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법.
    
14. 제8항에 있어서,
    상기 표준화 단계(S10)는 상기 산출단계(S13)에서 산출된 상기 기준블록의 접시머리에서의 대단경(E) 또는 깊이(D)를 상기 기준블록의 표준규격과 대조하여 상기 기준블록을 검증하는 검증단계(14),
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접시머리 측정용 초정밀측정기를 이용한 접시머리 평가방법.

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