KR102120322B1 - 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브에 관한 것으로, 전후 구동에 따른 측정 대상체의 길이를 측정할 수 있도록 기구적으로 슬라이딩 구동 메커니즘을 구현되도록 슬라이더를 포함하여 구성되는 소정크기의 몸체부, 상기 몸체부의 일측에 구성되며, 압축 또는 팽창에 따른 측정신호를 제어유니트로 전송하여 그에 따른 신호값을 통해 측정 대상체의 길이를 검출하는 측정부, 상기 측정부에 의한 길이 측정을 위하여 구동력을 제공하는 구동실린더 및 상기 몸체부 상부 일측으로 구성되고, 상기 구동실린더의 구동에 따라 측정 대상체에 접촉하는 접촉부를 구비하며, 상기 측정 대상체의 표면에 대해 직전 구동하면서 소정의 각도만큼 굽힘 틸팅되는 굽힘부가 구성된 틸팅부를 포함하여 구성된다.

Description

틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조{Contact probe structure for tilting driven length measurement}
본 발명은 틸팅(Tilting) 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 피측정물의 측정할 때 공간 제약의 구속력을 해소하고 측정 범위를 확장시켜 측정의 정밀도를 높일 수 있는 형상 측정을 위한 접촉식 프로브에 관한 것이다.
3차원 측정기(또는 3차원 좌표측정기라고 함, CMM : Coordinate Measuring Machine)는 물체의 형상을 빠르고 정확하게 측정하여 피측정물의 형상 정보를 3차원 공간 좌표 형태로 얻는 장비로, 가공된 제품이나 부품의 형상측정 결과를 설계된 형상치수와 비교하여 가공정밀도를 평가하는데 이용하거나 도면 등의 설계 자료가 없는 제품의 역설계 등에 이용되는 측정 장비이다.
3차원 측정 장치의 측정방식은 접촉식 프로브를 이용하는 접촉식과, 레이저 간섭계나 CCD 카메라 등을 이용하는 비접촉식 방식으로 구분된다.
2차원 평면영역에서의 단면을 측정할 경우에는 비접촉식 프로브가 주로 이용되고, 3차원의 형상 정보를 얻고자 하는 경우에는, 프로브 끝이 피측정물에 접촉하는 순간을 감지하고 신호를 발생시키면 그 위치에서의 프로브 위치를 좌표 값으로 읽어 들이는 접촉식 측정 방식이 주로 사용된다.
이러한 접촉식 측정 방식에서, 프로브 끝이 피측정물에 접촉하는 순간을 감지하는 방식으로는 선형가변 자동변압계를 이용하는 방식, 스캐닝 방식 및 스위칭 방식 등이 있다.
각각의 경우마다 힘을 감지하고 신호를 출력하는 방식은 다르지만, 프로브 끝단의 프로브팁이 피측정물에 접촉하면 그 힘을 스타일러스를 통해 센서 측으로 전달하는 방식은 동일하다. 이때, 감지된 힘을 통해 좌표 연산을 위한 신호를 출력하는 센서는 매우 민감하게 설계되며 가격 또한 고가이다. 하지만 프로브팁이 피측정물에 강한 힘으로 닿는다면 센서에 과부하가 걸려 오작동할 우려가 있다.
즉, 프로브팁이 피측정물에 접촉하는 힘이 전달되긴 해야 하지만, 일정 수준 이상의 힘 전달은 차단해야 하는 기술이 필요하다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 측정 장치(1)와 관련된 종래 기술로는 대한민국등록특허 제10-1670657호가 있다. 고정체에 고정 설치되는 베이스(11), 베이스(11)에 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되는 슬라이더(12) 슬라이더(12)의 상부 일측에 설치되는 접촉자(130) 베이스(11)를 관통하여 슬라이더(12)에 접촉되는 프로브(14), 베이스(11)의 일측에 설치되어 슬라이더(12)를 측정대상물(P) 쪽으로 이동시키는 이송실린더유니트(15), 베이스(11)에 설치되어 슬라이더(12)의 좌우이송을 지지하는 이송가이드(16), 베이스(11)와 슬라이더(12) 사이에 설치되어 슬라이더(12)를 측정대상물(P) 반대쪽으로 탄성 지지하는 복귀스프링(17)을 포함하고, 슬라이더(12)는 베이스(11)의 외부에 위치되는 접촉자 지지부(121), 접촉자 지지부(121)의 하부 중앙에 마련되고, 베이스(11)의 슬라이더 삽입공간(111)에 삽입되는 가이드부(122)와 측정부(123), 가이드부(122)의 전면과 후면에 마련되는 이송가이드 접속홈을 포함하고, 베이스(11)의 내부 상부에 마련된 슬라이더 삽입공간(111)에 슬라이더(12)의 가이드부와 측정부가 삽입되고, 베이스(11)의 전면 상부와 후면 상부에 마련된 이송가이드 접속홈에 이송가이드(16)가 삽입 설치되고, 이송가이드(16)가 체결나사를 통해 베이스(11)에 고정 설치된 것을 특징으로 한다.
하지만, 이와 같이 구성되는 종래기술의 경우에도 접촉자가 측정 대상체에 접근하여 측정을 하게 되는데 곡면이나 깊이 구조 형태의 경우에 측정의 한계가 따르는 문제가 있다.
KR 10-1670657호 KR 10-1233070호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 길이 측정을 위한 프로브 구동에 있어 측정 대상체의 구면 형상 또는 깊이홈(ex. V자 홈) 등의 측정 접근에 있어 X축 구동방식의 측정 한계를 극복하고자 방향성을 향상시켜 측정 정밀도를 높일 수 있는 프로브 구조를 제공하고자 하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전후 구동에 따른 측정 대상체의 길이를 측정할 수 있도록 기구적으로 슬라이딩 구동 메커니즘을 구현되도록 슬라이더를 포함하여 구성되는 소정크기의 몸체부, 상기 몸체부의 일측에 구성되며, 압축 또는 팽창에 따른 측정신호를 제어유니트로 전송하여 그에 따른 신호값을 통해 측정 대상체의 길이를 검출하는 측정부, 상기 측정부에 의한 길이 측정을 위하여 구동력을 제공하는 구동실린더 및 상기 몸체부 상부 일측으로 구성되고, 상기 구동실린더의 구동에 따라 측정 대상체에 접촉하는 접촉부를 구비하며, 상기 측정 대상체의 표면에 대해 직전 구동하면서 소정의 각도만큼 굽힘 틸팅되는 굽힘부가 구성된 틸팅부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 틸팅부는, 수직한 길이방향에 대해 상부에 위치하는 제 1굽힘부와, 상기 제 1틸팅부 하부에 위치하는 제 2굽힘부를 포함한다.
또한, 상기 틸팅부는, 중앙으로 절개 가공되어 두 개의 플레이트부가 소정간격 이격된 형태를 가지며, 상기 플레이트부의 양 끝단으로 그 폭이 미세두께를 갖도록 가공되는 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 마련되어 굽힘부를 중심으로 좌우측으로 굽힘 동작되는 틸팅 구동된다.
또한, 상기 틸팅부는, 중앙으로 절개 가공되어 두 개의 플레이트부가 소정간격 이격된 형태를 가지며, 상기 플레이트부의 양 끝단으로 그 폭이 미세두께를 갖도록 가공되는 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 마련되어 굽힘부를 중심으로 좌우측으로 굽힘 동작된다.
또한, 상기 틸팅부는, 상부측 끝단으로 측정 대상체에 마주하는 면에 소정크기의 접촉돌기를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 플레이트부는, 소정폭과 두께를 가지는 제 1플레이트와 제 2플레이트로 각각 구성되고, 상기 제 1플레이트와 제 2플레이트 양쪽 끝단으로 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 연장 형성된다.
또한, 상기 틸팅부는, 상기 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 마련되고, 상기 제 1굽힘부와 제 2굽힘부는 제 1플레이트와 제 2플레이트가 소정간격을 두고 나란히 배치된 상태에서 상부측과 하부측으로 각 플레이트에 각각에 미세 가공폭을 갖도록 구성되어 상기 접촉부가 측정 대상체에 접촉되면 상기 제 1굽힘부와 제 2굽힘부의 굽힘 작동을 통해 상기 측정 대상체의 곡면에 대하여 측정 범위를 확장시킨다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 굽힘 구동하는 틸팅부를 구비하여 접촉 프로브가 측정 대상체에 접근할 때 틸팅 구조를 갖기 때문에 측정 대상체 접근 범위를 높여 보다 정밀한 측정이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 복수의 구조를 갖는 굽힘 틸팅 구조를 통해 보다 유연하게 측정 대상체에 접근하여 정밀한 측정 구현이 가능한 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 일예로 길이 측정용 프로브 구조의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조의 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브의 틸팅부의 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조는, 전후 구동에 따른 측정 대상체의 길이를 측정할 수 있도록 기구적으로 슬라이딩 구동 메커니즘을 구현되도록 슬라이더를 포함하여 구성되는 소정크기의 몸체부, 상기 몸체부의 일측에 구성되며, 압축 또는 팽창에 따른 측정신호를 제어유니트로 전송하여 그에 따른 신호값을 통해 측정 대상체의 길이를 검출하는 측정부, 상기 측정부에 의한 길이 측정을 위하여 구동력을 제공하는 구동실린더 및 상기 몸체부 상부 일측으로 구성되고, 상기 구동실린더의 구동에 따라 측정 대상체에 접촉하는 접촉부를 구비하며, 상기 측정 대상체의 표면에 대해 직전 구동하면서 소정의 각도만큼 굽힘 틸팅되는 굽힘부가 구성된 틸팅부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브는, 크게 몸체부(100)에 일측 전방으로 측정부(110)가 구성되어 있고 측정부의 구동을 제어하는 구동실린더(120)가 마련되며, 상기 몸체부의 상부측으로는 측정 대상체에 접촉하여 대상체의 길이를 검출하되, 곡면이나 깊이면에 대해 유연성을 가지고 접촉 가능한 형태의 틸팅부(130)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 가장 큰 기술적 요지로는 프로브에 구성된 틸팅부에 의해 프로브가 측정을 위해 구동할 때 굽힘 구동하여 측정대상체에 보다 넓게 접근하여 측정 정확성을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조의 측면도, 도 3은 본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조의 사시도이다.
접촉식 프로브 구조는 프로브는 선단에 마련된 측정부(110)의 압축 또는 팽창에 따른 측정신호를 제어 유니트(미도시)로 전송하는 것으로, 그의 구체적인 기술 구성 및 작용은 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명하므로 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
구동 실린더(120)는 프로브의 전후 동작을 구동시킴으로써 측정 대상체에 접근을 하고자 할 때 구동하여 측정을 하고 이때의 동작에 따라 상기 측정부의 압축 또는 팽창에 따른 측정신호를 검출하여 해당 신호를 출력하게 되는 것이다.
앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 접촉식 프로브(10)의 구조는, 몸체부(100)에 구성되는 측정부(110)와 구동실린더(120)를 포함하고 슬라이드 구동에 따라 구동을 하면서 측정값을 검출한다.
도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브의 틸팅부의 정면도이다.
틸팅부(130)는, 수직한 길이방향에 대해 상부에 위치하는 제 1굽힘부(131)와, 상기 제 1틸팅부 하부에 위치하는 제 2굽힘부(132)를 포함한다. 상기 틸팅부(130)의 상부 끝단에 구성된 접촉돌기(135)가 측정 대상체에 접촉함으로써 얻어진 신호에 따라 측정 대상체의 길이값을 검출하게 되는데, 틸팅부에 구성된 굽힘부에 의해 대상체의 곡면(라운드면)이나 깊이면과 같은 영역에 접근할 때 굽힘 반경에 따라 측정 범위를 확장시킨다. 기존의 프로브는 고정된 접촉부에 의해 측정 범위의 경계를 가지고 있었지만, 본 발명에 따른 프로브 구조는 굽힘 반경을 갖기 때문에 측정 범위를 크게 확장시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 틸팅부(130)는 중앙으로 절개 가공되어 두 개의 플레이트(133, 134)가 소정간격 이격된 형태를 가지며, 상기 플레이트부의 양 끝단으로 그 폭이 미세두께를 갖도록 가공되는 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 마련되어 굽힘부를 중심으로 좌우측으로 굽힘 동작되는 틸팅 구동된다.
또한, 상기 틸팅부는, 중앙으로 절개 가공되어 두 개의 플레이트가 소정간격 이격된 형태를 가지며, 상기 플레이트의 양 끝단으로 그 폭이 미세두께를 갖도록 가공되는 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 마련되어 굽힘부를 중심으로 좌우측으로 굽힘 동작된다.
또한, 상기 틸팅부는, 상부측 끝단으로 측정 대상체에 마주하는 면에 소정크기의 접촉돌기를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 플레이트부는, 소정폭과 두께를 가지는 제 1플레이트(133)와 제 2플레이트(134)로 각각 구성되고, 상기 제 1플레이트와 제 2플레이트 양쪽 끝단으로 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 연장 형성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브를 통해 측정대상물의 길이를 측정하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 우선 대향된 한 쌍의 프로브 사이에 위치하는 측정대에 측정대상물을 올려놓는다. 측정전에 양 프로브 틸팅부(130) 사이의 거리는 측정대상물(P)의 길이보다 크게 설정됨은 물론이다.
또한, 측정전에 슬라이더 및 틸팅부(130)는 복귀스프링의 탄성력에 의해 측정대상물의 반대쪽으로 이동된 상태를 유지하게 되고, 프로브의 측정부(110)는 압축상태에 있게 된다. 상기의 측정전 상태에서 구동실린더(120)에 의해 슬라이더 및 접촉자(130)가 측정대상물 쪽으로 이동된다. 상기에서 슬라이더와 함께 측정대상물쪽으로 이동되는 접촉자(130)가 측정대상물의 외주에 접촉되면 슬라이더 및 틸팅부(130)의 이동은 정지된다.
상기 슬라이더가 측정대상물쪽으로 이동되는 동안에는 압축되어 있던 프로브의 측정부(110)가 팽창된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브는 슬라이더의 측정대상물쪽으로의 이송이 정지된 상태에서 제어유니트(미도시)로 전송되는 프로브의 측정부(110)의 팽창값을 통해 길이를 측정한다.
한편, 길이측정이 완료된 후에 구동실린더(120)의 신장 작동력이 해제되면 복귀스프링의 탄성복귀력에 의해 슬라이더 및 틸팅부(130)가 측정대상물 반대쪽으로 이동되고, 그에 따라 틸팅부(130)가 측정대상물로부터 분리된다. 상기 슬라이더가 측정전 위치로 복귀된 상태에서 프로브의 측정부(110)는 프로브 삽입구멍 일측에 삽입 설치된 가압체에 의해 최대로 압축된 상태를 유지하게 된다.
이처럼 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브(10)는 측정대상물 쪽으로 이동한 틸팅부(130)가 측정대상물(P)의 외주에 닿게 될 때의 프로브(10)의 측정부(141)의 팽창값을 통해 측정대상물의 길이를 간접 측정한다.
이와 같이 구성되는 본 발명은, 굽힘 구동하는 틸팅부를 구비하여 접촉 프로브가 측정 대상체에 접근할 때 틸팅 구조를 갖기 때문에 측정 대상체 접근 범위를 높여 보다 정밀한 측정이 가능한 이점이 있으며, 특히, 복수의 구조를 갖는 굽힘 틸팅 구조를 통해 보다 유연하게 측정 대상체에 접근하여 정밀한 측정 구현이 가능한 이점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10 : 프로브
100 : 몸체부
110 : 측정부
120 : 구동실린더
130 : 틸팅부
131 : 제 1굽힘부
132 : 제 2굽힘부
133 : 제 1플레이트
134 : 제 2플레이트
135 : 접촉돌기

Claims (6)

  1. 전후 구동에 따른 측정 대상체의 길이를 측정할 수 있도록 기구적으로 슬라이딩 구동 메커니즘을 구현되도록 슬라이더를 포함하여 구성되는 소정크기의 몸체부;
    상기 몸체부의 일측에 구성되며, 압축 또는 팽창에 따른 측정신호를 제어유니트로 전송하여 그에 따른 신호값을 통해 측정 대상체의 길이를 검출하는 측정부;
    상기 측정부에 의한 길이 측정을 위하여 구동력을 제공하는 구동실린더; 및
    상기 몸체부 상부 일측으로 구성되고, 상기 구동실린더의 구동에 따라 측정 대상체에 접촉하는 접촉부를 구비하며, 상기 측정 대상체의 표면에 대해 직진 구동하면서 소정의 각도만큼 굽힘 틸팅되는 굽힘부가 구성된 틸팅부;를 포함하여 구성되고,
    상기 틸팅부는, 수직한 길이방향에 대해 상부에 위치하는 제 1굽힘부와,
    상기 틸팅부 하부에 위치하는 제 2굽힘부를 포함하며,
    중앙으로 절개 가공되어 두 개의 플레이트부가 소정간격 이격된 형태를 가지며, 상기 플레이트부의 양 끝단으로 그 폭이 미세두께를 갖도록 가공되는 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 마련되어 굽힘부를 중심으로 좌우측으로 굽힘 동작되고,
    상기 틸팅부는, 상부측 끝단으로 측정 대상체에 마주하는 면에 소정크기의 접촉돌기를 포함하며,
    상기 틸팅부는, 상기 제 1굽힘부와 제 2굽힘부는 제 1플레이트와 제 2플레이트가 소정간격을 두고 나란히 배치된 상태에서 상부측과 하부측으로 각 플레이트에 각각에 미세 가공폭을 갖도록 구성되어 상기 접촉부가 측정 대상체에 접촉되면 상기 제 1굽힘부와 제 2굽힘부의 굽힘 작동을 통해 상기 측정 대상체의 곡면에 대하여 측정 범위를 확장시키는 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 플레이트부는,
    소정폭과 두께를 가지는 제 1플레이트와 제 2플레이트로 각각 구성되고, 상기 제 1플레이트와 제 2플레이트 양쪽 끝단으로 제 1굽힘부와 제 2굽힘부가 연장 형성되는 틸팅 구동되는 길이측정용 접촉식 프로브 구조.
  6. 삭제
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