KR102303919B1

KR102303919B1 - 전자식 초정밀 기울기 측정 장치

Info

Publication number: KR102303919B1
Application number: KR1020210023405A
Authority: KR
Inventors: 김원대
Original assignee: 김원대
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2021-09-17

Abstract

본 발명은 전자식 초정밀 기울기 측정 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 1/10000도 단위의 미세 기울기 측정시, 외기 온도와 내기 온도 각각의 영향에 의해 노이즈가 발생되더라도 기울기 측정값에 영향을 주지 않도록 하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 제공하는 데 있다.
그에 따른 본 발명의 전자식 초정밀 기울기 측정 장치는 산업용 기계 장치의 기울기 측정을 위한 전자식 초정밀 기울기 측정 장치에 있어서, 평탄체 형상으로 형성되는 하부지지체 및, 상기 하부지지체의 상부면 가운데 일측에서 상부 방향으로 돌출되어 형성되는 측부지지체를 포함하는 베이스체; 하부가 개구되는 하부개구영역이 형성되는 통체 형상으로 형성되며, 내측에 실장영역이 형성되고, 상기 하부지지체의 상부면과 상기 측부지지체의 측면들 가운데 상기 하부지지체의 상부면과 맞닿는 측면에 밀착되어 배치되는 금속차폐체; 상기 베이스체의 하부지지체와 상기 금속차폐체가 맞닿는 부위에 형성되어 상기 베이스체와 상기 금속차폐체 사이를 밀폐하는 하부패킹부; 상기 베이스체의 하부지지체 상부영역에 안착되고, 상기 금속차폐체의 실장영역에 배치되는 회로기판; 상기 회로기판에 실장되며, 구동시 3차원공간의 축방향 정보에 대한 아날로그 기울기정보를 생성하는 수준기센서부; 상기 수준기센서부와 전기적으로 연결되며, 상기 수준기센서부에서 출력되는 기울기정보를 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 기울기정보로 변환하는 수준기 신호처리부; 상기 베이스체를 연통하도록 결합되어 상기 베이스체의 외부로 노출되고, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되며, 아날로그 외기온도정보를 측정하는 외기 측정용 온도센서; 상기 회로기판에 실장되며 상기 회로기판의 주변의 아날로그 내기온도정보를 측정하는 내기 측정용 온도센서; 상기 회로기판에 실장되며, 상기 아날로그 외기온도정보를 입력받아 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 외기온도정보로 변환하고, 상기 아날로그 내기온도정보를 입력받아 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 내기온도정보로 변환하는 온도 신호처리부; 상기 회로기판에 실장되며, 상기 수준기 신호처리부에서 출력되는 디지털 기울기정보를 입력받아 무선통신으로 전송하고, 상기 온도 신호처리부에서 출력되는 디지털 외기온도정보 및 디지털 내기온도정보를 입력받아 무선통신으로 전송하는 무선통신구동부; 및, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되며, 상기 수준기센서부, 수준기 신호처리부, 온도 신호처리부 및, 무선통신구동부에 전력을 공급하는 배터리부; 를 포함하며, 상기 베이스체와 상기 금속차폐체는 금속재질로 형성되어 상기 실장영역내에 배치된 상기 회로기판과 상기 수준기센서부과 상기 수준기 신호처리부와 온도 신호처리부와 상기 무선통신구동부를 차폐하며, 상기 수준기센서부과 상기 수준기 신호처리부와 온도 신호처리부와 상기 무선통신구동부는 상기 베이스체와 상기 금속차폐체에 의해 밀폐된 상태로 배치될 수 있다.

Description

전자식 초정밀 기울기 측정 장치{ELECTRONIC SUPER PRECISION TILT MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 전자식 초정밀 기울기 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업용 기계의 기울기정보인 평탄도를 측정하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치에 관한 것이다.

산업용 기계 가운데 공작 기계는 중력에 수직하도록 수평을 이루어야 가공물의 오차가 줄어들게 된다.

특히, 공작 기계 가운데 단조 금형 기계는 성형틀에 1차 가공물을 배치하고, 1차 가공물을 강한 힘으로 단조하여 2차 가공물을 형성하게 되는데, 이때, 단조 금형 기계의 성형틀은 수평이 어긋나는 경우 수명이 현저하게 줄어드어 제조 비용이 상승되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여 단조 금형 기계를 이용하는 가공 업체에서는 단조 금형 기계 및 성형틀의 수평을 잡기 위하여 물방울 수평계를 이용하고 있다.

물방울 수평계는 물이나 오일의 유체를 투명케이스에 가둔 상태에서 공기방울을 형성하고, 공기방울의 위치를 육안으로 확인하여 수평을 확인하는 방식이다.

하지만, 이와 같은 종래 물방울 수평계는 미세한 수평을 맞추기 위하여 이동하는 경우 물방울이 유동하게 되는데, 이때, 물방울은 미세하게 좌우로 움직이는 경우가 발생하고 물방울의 움직임이 멈추어질때까지 기다려야만 하기 때문에 수평을 맞추는 작업시간이 매우 길어지는 문제점이 있다.

또한, 종래 물방울 수평계는 물방울을 이용하고 있기 때문에, 물방울의 유동시에 물방울 내부에 미세 기포가 발생하게 되고, 물방울 내부의 미세 기포가 하나의 물방울이 형성되도록 하기 위하여 기포를 없애는 작업을 해야하는데, 실질적으로, 물방울 내부에 미세 기포를 제거하는 방법은 물방울 수평계를 흔들어가며 수작업으로 조종하는 방법뿐이다. 하지만, 이와 같이 물방울 수평계 내부의 미세 기포를 제거하기 위하여 물방울 수평계를 흔드는 방식은 수평을 맞추기 위한 작업을 더욱 증가시키게 된다.

더불어, 종래 물방울 수평계는 미세 기포가 육안으로 확인 안될 정도로 미세한 경우도 있으며, 육안으로 확인이 안되는 미세 기포는 정확한 수평 지점에서 벗어난 수평을 작업자에게 알려주기 때문에, 이를 확인할 수 있는 작업자는 오랜 시간 수평 작업을 진행한 작업자뿐인데 이러한 작업자에게도 육안으로 확인되지 않는 미세기포를 감지한다는 것은 매우 어려운 일이다.

특히, 종래 물방울 수평계는 육안으로만 확인하는 작업이기 때문에 수평이 맞추어져 있는지를 모두가 알기 쉽도록 객관적인 수치를 알려줄 수 있는 척도가 없어, 실제 수평이 정확하게 맞추어져 있는지의 판단에 대해 수평 작업을 진행하는 작업자의 주관적인 의견으로만 진행하고 있기 때문에, 수평에 대한 객관적인 근거자료를 확보하기 힘든 문제점이 있다.

이와 같은 종래 물방울 수평계의 문제점을 해결하기 위하여 전자식 수평계를 고려하여 볼 수 있다.

그에 따라 종래 전자식 수평계에 대한 선행문헌을 살펴보면, 문헌 1인 대한민국 등록특허공보 제10-1275239호(2013. 06. 14 공고)에서는 멤스 센서를 이용하여 물리적 변위량에 대한 정보를 유무선통신으로 서버에 전송하여 토목 건설 현장을 실시간으로 감시할 수 있는 멤스 센서를 이용한 변위량 측정 시스템이 개시되어 있으며, 문헌 2인 대한민국 등록특허공보 제10-2088874호(2020. 03. 13 공고)에서는 케이싱 내부에 경사 또는 방향을 탐지하는 탐지수단이 배치되는 제어기판을 배치하는 방향 및 수평 레벨 탐지 표시용 전자 탐지 디바이스를 개시하고 있다.

이와 같은 문헌 1과 문헌 2는 전자식으로 기울기 정보를 확보하고 있기 때문에, 전술한 바와 같이 물방울 수평계의 물방 유동 문제와 물방울 내부 미세 기포 문제 및, 객관적인 근거 자료 확보 문제를 해결할 수 있게 된다.

하지만, 특허문헌 1과 특허문헌 2와 같은 전자식 수평계는 물리적인 방식이 아닌 전자식으로 기울기를 측정하고 있기 때문에, 필수적으로 기판이나 케이블 및 센서가 구리층이나 구리선을 포함하고 있어 전자판등에 의한 외부 노이즈를 입력받게 된다.

이 경우, 기판이나 케이블 및 센서가 입력받는 외부 노이즈는 정밀성을 요구하지 않은 경우 무시할 만한 수준이지만, 예를 들어, 1/10000도 단위까지의 분해능을 요구하게 되면, 외부 노이즈로 인해 잘못된 계측정보가 계속적으로 입력되는 문제점이 있다.

이와 같이 기판이나 케이블 및 센서로 입력되는 외부 노이즈를 제거하는 방법은 회로소자와 회로패턴 및 케이블이 외부 노이즈를 입력받지 않도록 차폐시키는 방법이 있는데, 회로소자와 회로패턴 및 케이블을 차폐시키는 방식은 대부분 신호가 흐르는 회로소자와 회로패턴 및 케이블 주위에 금속을 배치하여 차폐시키는 방법이다.

그러나, 이와 같이 회로소자와 회로패턴 및 케이블 주위에 금속을 배치 방법은 외부에서 입력되는 노이즈를 제거할 수 있으나, 회로소자와 회로패턴 및 케이블이 자체적으로 신호 입출력시 내부 발열에 의한 저항값 변화로 발생되는 자체 노이즈는 제거할 수 없으며, 이를 해결하기 위해서는 자체 노이즈가 발생되지 않도록 노이즈가 발생되는 회로소자와 회로패턴 및 케이블이 서로 간에 간섭을 일으키지 않도록 이격시키고 노이즈 필터를 추가하여 설계하는 방식에 의존할 수 밖에 없다.

특히, 회로소자와 회로패턴 및 케이블 주위에서 발생되는 자체 노이즈는 회로소자와 회로패턴 및 케이블이 가동중에 발생한 자체 발열에 의해 더욱 심하게 증가되는 현상이 있으며, 이러한 자체 발열과 노이즈에 관계는 잡음온도(Noise Temperature)의 개념으로 알려져 있다.

즉, 회로소자와 회로패턴 및 케이블 주위에서 발생되는 자체 노이즈가 온도에 따라 변동되지 않게 하려면, 회로소자와 회로패턴 및 케이블 주변의 온도를 항상 일정하게 해야 하는데, 전자식 수평계와 같은 소형 장치에서 항온 기능을 구비하는 것은 현 기술 실정에서는 불가능한 일이다.

특히, 단조 금형이 설치되는 공장은 고온인 경우가 많기 때문에, 공장 내부의 온도나 단조 금형의 주변의 온도가 다른 분야의 공장보다 높은 경우가 많아서, 온도에 의한 영향에 의해 전자식 수평계의 회로패턴이나 회로선의 저항값이 변화되어 자체 노이즈가 더욱 심해지는 문제점을 유발하게 된다.

물론, 일부 가속도센서 자이로센서와 같은 센서에서는 자체적으로 온도에 따른 출력 이득을 보상을 해주는 회로가 부수적으로 장착되는 경우도 있으나, 이는 멤스 센서나 자이로 센서와 같은 단일 회로 소자 내에만 국한되는 것이고, 또한, 회로소자의 구동시에 발생하는 발열로 인하여 자체적으로 발생하는 노이즈의 영향까지는 제거할 수 없기 때문에, 1/10000도 단위까지의 미세 기울기 측정을 방해하는 요인으로 작용하고 있다.

따라서, 특허문헌 1과 특허문헌 2와 같은 종래 전자식 기울기 측정 장치는 1/10000도 단위의 미세 기울기 측정시, 외기 온도와 내기 온도 각각 모두에 대한 영향을 받아 노이즈가 발생하더라도 잘못된 기울기 측정값이 생성되지 않도록 하는 기술적 해결수단이 필요하다.

다른 한편, 종래 전자식 기울기 측정 장치 가운데 문헌2에 개시된 방향 및 수평 레벨 탐지 표시용 전자 탐지 디바이스에서는 자석을 이용함으로써, 용이하게 탈부착할 수 있도록 하고 있다.

하지만, 이와 같은 자석은 금형 기계와 같은면에 부착하였을 때, 금속 재질의 반대 방향으로 강한 자기장을 발생시키기 때문에, 자성으로 인하여 회로소자와 회로패턴 및 케이블에 노이즈를 발생시키게 된다.

물론, 종래 전자식 기울기 측정 장치는 자석을 이용하지 않고도 단조 금형의 기울기를 측정할 수 있긴 하나, 이를 위해서는 전자식 측정 장치를 고정하기 위하여 전자식 기울기 측정 장치와 단조 금형간에 별도의 체결수단을 강구해야만 한다. 따라서, 이와 같이 별도의 체결수단을 이용하는 방식은 기울기 측정 작업의 작업 소요 시간을 증가시킬 뿐더러, 인력으로 수행하는 작업이여서 예기치 못한 실수에 의해 정확한 측정값을 얻기 어려운 상황이 발생할 수 있다.

더불어, 종래 자석을 이용하는 전자식 기울기 측정 장치는 하나의 수평의 면에 대해 부착되도록 하는 방식이기 때문에, 수평면 및 수직면 각각에 대해 수평기울기 및 수직기울기를 측정하고자 하는 경우, 수평면 및 수직면 각각을 측정하기 힘든 문제점이 있다.

따라서, 종래 자석을 이용하여 탈부착되는 전자식 기울기 측정 장치는 수평면과 수직면 동시에 자성이 형성되어 탈부착될 수 있도록 하되 자석의 자기장이 회로소자와 회로패턴 및 케이블에 영향을 주지 않도록 하는 기술적 해결수단이 필요하다.

또 다른 한편, 종래 전자식 기울기 측정 장치는 도로의 차량등에 의해 지면이 떨려 가진되는 진동이나 작업장 내부의 다른 작업 기계의 모터등에 의한 진동이 지면을 통해 측정하고자 하는 기계에 전달되는 미세 진동을 입력받게 되는데, 이와 같은 미세 진동은 1/10000도 단위의 미세한 기울기를 측정시에 노이즈로 작용하여 부정확한 기울기 측정값이 연산되도록 하는 문제점이 있다.

여기서, 문헌 1과 문헌 2와 같은 종래 전자식 기울기 측정 장치는 1/10000도 단위의 미세한 기울기를 측정하는 전자식 기울기 측정 장치가 아니여서 미세 진동을 고려할 필요가 없으나, 1/10000도 단위의 미세한 기울기를 측정하고자 하는 경우에는 필수적으로 고려해야만 한다.

따라서, 종래 전자식 기울기 측정 장치는 1/10000도 단위의 미세한 기울기를 측정하고자 하는 경우, 검사 대상이나 작업장에서 전달되는 미세 진동에 의한 영향이 최소화 되도록 하는 기술적 해결수단이 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1275239호(2013. 06. 14 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-2088874호(2020. 03. 13 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-2139001호(2020. 07. 28 공고) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0018586호(2017. 02. 20 공고)

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 1/10000도 단위의 미세 기울기 측정시, 외기 온도와 내기 온도 각각 모두에 대한 영향을 받아 노이즈가 발생하더라도 잘못된 기울기 측정값이 생성되지 않도록 하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 수평면과 수직면 각각이 자성을 선택적으로 형성하도록 하여 수평면과 수직면 각각에 탈부착될 수 있도록 하되 자석의 자기장이 회로소자와 회로패턴 및 케이블에 영향을 주지 않도록 하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 1/10000도 단위의 미세한 기울기를 측정하고자 하는 경우, 검사대상이나 작업장에서 전달되는 미세 진동에 의한 영향이 최소화 되도록 하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 외부 전파에 의해 노이즈가 발생되지 않도록 차폐되도록 하되, 자기차폐를 이용하여 차폐효과가 상승되도록 하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 이물질이나 습기에 의해 회로소자가 영향을 받지않도록 밀폐되어 보호되는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전자식 초정밀 기울기 측정 장치는 산업용 기계 장치의 기울기 측정을 위한 전자식 초정밀 기울기 측정 장치에 있어서, 평탄체 형상으로 형성되는 하부지지체 및, 상기 하부지지체의 상부면 가운데 일측에서 상부 방향으로 돌출되어 형성되는 측부지지체를 포함하는 베이스체; 하부가 개구되는 하부개구영역이 형성되는 통체 형상으로 형성되며, 내측에 실장영역이 형성되고, 상기 하부지지체의 상부면과 상기 측부지지체의 측면들 가운데 상기 하부지지체의 상부면과 맞닿는 측면에 밀착되어 배치되는 금속차폐체; 상기 베이스체의 하부지지체와 상기 금속차폐체가 맞닿는 부위에 형성되어 상기 베이스체와 상기 금속차폐체 사이를 밀폐하는 하부패킹부; 상기 베이스체의 하부지지체 상부영역에 안착되고, 상기 금속차폐체의 실장영역에 배치되는 회로기판; 상기 회로기판에 실장되며, 구동시 3차원공간의 축방향 정보에 대한 아날로그 기울기정보를 생성하는 수준기센서부; 상기 수준기센서부와 전기적으로 연결되며, 상기 수준기센서부에서 출력되는 기울기정보를 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 기울기정보로 변환하는 수준기 신호처리부; 상기 베이스체를 연통하도록 결합되어 상기 베이스체의 외부로 노출되고, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되며, 아날로그 외기온도정보를 측정하는 외기 측정용 온도센서; 상기 회로기판에 실장되며 상기 회로기판의 주변의 아날로그 내기온도정보를 측정하는 내기 측정용 온도센서; 상기 회로기판에 실장되며, 상기 아날로그 외기온도정보를 입력받아 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 외기온도정보로 변환하고, 상기 아날로그 내기온도정보를 입력받아 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 내기온도정보로 변환하는 온도 신호처리부; 상기 회로기판에 실장되며, 상기 수준기 신호처리부에서 출력되는 디지털 기울기정보를 입력받아 무선통신으로 전송하고, 상기 온도 신호처리부에서 출력되는 디지털 외기온도정보 및 디지털 내기온도정보를 입력받아 무선통신으로 전송하는 무선통신구동부; 및, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되며, 상기 수준기센서부, 수준기 신호처리부, 온도 신호처리부 및, 무선통신구동부에 전력을 공급하는 배터리부; 를 포함하며, 상기 베이스체와 상기 금속차폐체는 금속재질로 형성되어 상기 실장영역내에 배치된 상기 회로기판과 상기 수준기센서부과 상기 수준기 신호처리부와 온도 신호처리부와 상기 무선통신구동부를 차폐하며, 상기 수준기센서부과 상기 수준기 신호처리부와 온도 신호처리부와 상기 무선통신구동부는 상기 베이스체와 상기 금속차폐체에 의해 밀폐된 상태로 배치될 수 있다.

이 경우, 상기 금속차폐체의 측면에 가운데 일 측면에는 측면결합홀이 더 형성되고, 상기 전자식 초정밀 기울기 측정 장치는 상기 측면결합홀을 덮도록 구성되며, 안테나결합단자홀과 충전단자홀이 형성되고 금속재질로 형성되는 밀폐판; 상기 측면결합홀과 상기 밀폐판 사이에 배치되어 상기 밀폐판과 상기 측면결합홀 사이를 밀폐시키는 측부 패킹부; 상기 안테나결합단자홀에 결합되며, 상기 무선통신구동부와 전기적으로 연결되어 상기 무선통신구동부와 측정단말이 무선통신으로 연동하도록 하는 안테나부; 및, 상기 충전단자홀에 결합되며, 상기 배터리부와 전기적으로 연결되고, 외부에서 충전전력을 공급받는 경우 상기 배터리부를 충전시키는 충전단자부; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 전자식 초정밀 기울기 측정 장치는 상기 하부지지체는 일 측면에 제1자석홀이 더 형성되는 것; 상기 측부지지체는 상부면에 제2자석홀이 더 형성되는 것; 상기 제1자석홀에서 회동되도록 실장되고, 상기 제1자석홀에서 자력이 형성되지 않은 비자화 상태로 배치되되 상기 제1자석홀에서 회동시 특정 각도에서 상기 측부지지체를 자화시켜 상기 측부지지체가 철을 포함한 금속물체를 자력으로 부착되도록 하는 횡방향자성체; 상기 제2자석홀이 회동되도록 실장되고, 상기 제2자석홀에서 자력이 형성되지 않은 비자화 상태로 배치되되 특정 각도에서 상기 하부지지체를 자화시켜 상기 하부지지체가 철을 포함한 금속물체를 자력으로 부착되도록 하는 종방향자성체; 및, 상기 베이스체와 상기 금속차폐체는 상기 횡방향자성체와 상기 종방향자성체에 의해 자화되어 자기 차폐되는 것; 을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 횡방향자성체는 자화시 N극과 S극이 상기 회로기판의 하부영역 가운데 수직한 영역을 제외한 영역에 배치되며, 상기 종방향자성체는 자화시 N극과 S극이 상기 회로기판의 측면영역 가운데 측부방향으로 평행한 영역을 제외한 영역에 배치될 수 있다.

또한, 상기 전자식 초정밀 기울기 측정 장치는 상기 무선통신구동부와 연동하여 상기 무선통신구동부로부터 상기 디지털 기울기정보와 디지털 외기온도정보 및 디지털 내기온도정보를 입력받고, 상기 디지털 외기온도정보의 값들을 온도값에 대한 단계들로 구분하고 구분된 각각의 디지털 외기온도정보의 값들마다 매칭되도록 상기 디지털 내기온도정보를 단계별로 구분하여 매칭테이블 데이타로 지정하고, 상기 매칭테이블 데이타마다 이득보상율이 설정되도록 하며, 상기 디지털 기울기정보가 상기 이득보상율에 따라 보상되도록 한 상태에서 상기 디지털 기울기정보로 평탄도를 측정하는 측정단말; 을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 측정단말은 상기 무선통신구동부와 연동하여 상기 수준기 신호처리부로부터 상기 디지털 기울기정보를 입력받아 실시간 기록값으로 기록하되, 상기 실시간 기록값들 가운데 주기적으로 입력되는 주파수의 값들을 노이즈 정보값으로 기록하고, 상기 노이즈 정보값에 해당하는 주파수들을 상기 디지털 기울기정보에서 필터링되도록 하는 필터링모드를 진행하는 것; 을 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 1/10000도 단위의 미세 기울기 측정시, 외기 온도와 내기 온도 각각의 영향에 의해 노이즈가 발생되더라도 기울기 측정값에 영향을 주지 않도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수평면과 수직면 각각이 자성을 선택적으로 형성하도록 하여 수평면과 수직면 각각에 탈부착될 수 있도록 하되 자석의 자기장이 회로소자와 회로패턴 및 케이블에 영향을 주지 않도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 1/10000도 단위의 미세한 기울기를 측정하고자 하는 경우, 검사대상이나 작업장에서 전달되는 미세 진동에 의한 영향이 최소화 되도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 외부 전파에 의해 노이즈가 발생되지 않도록 차폐되도록 하되, 자기차폐를 이용하여 차폐효과가 상승되도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 이물질이나 습기에 의해 회로소자가 영향을 받지않도록 밀폐되어 보호되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 분해하여 본 상태의 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 A-A선을 절개하여 본 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 B-B선을 절개하여 본 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 전자식 초정밀 기울기 측정 장치의 블럭도.
도 6은 도 5에 도시된 횡방향자성체의 자화 상태와 비자화 상태를 도시한 예시 단면도.
도 7은 도 1에 도시된 종방향자성체의 자화 상태와 비자화 상태를 도시한 예시 단면도.
도 8은 측정단말에 내측에 기설정된 매칭테이블 데이타에 대한 예시표.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치가 산업용 공작 기계에 설치된 상태에서 기울기를 측정하는 상태의 예시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 실시예를 설명하기로 하며, 이 경우, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미하는 것으로 간주한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 전자 하드웨어 또는 전자 소프트웨어에 대한 설명시 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하고, 기계장치에 대한 설명시 하나의 부품, 기능, 용도, 지점 또는 구동요소를 의미하는 것으로 간주한다. 또한, 이하에서는 동일한 구성 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하여 설명하기로 하며, 동일한 구성 요소의 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 분해하여 본 상태의 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 A-A선을 절개하여 본 단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 B-B선을 절개하여 본 단면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 전자식 초정밀 기울기 측정 장치의 블럭도이다. 도 6은 도 5에 도시된 횡방향자성체의 자화 상태와 비자화 상태를 도시한 예시 단면도이다. 도 7은 도 1에 도시된 종방향자성체의 자화 상태와 비자화 상태를 도시한 예시 단면도이다. 도 8은 측정단말에 내측에 기설정된 매칭테이블 데이타에 대한 예시표이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치가 산업용 공작 기계에 설치된 상태에서 기울기를 측정하는 상태의 예시도이다.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치는 베이스체(10), 금속차폐체(20), 하부패킹부(30), 회로기판(40), 수준기센서부(50), 수준기 신호처리부(60), 외기 측정용 온도센서(70), 내기 측정용 온도센서(80), 온도 신호처리부(90), 무선통신구동부(100) 및, 배터리부(110)을 포함하며, 밀폐판(120), 측부 패킹부(130), 안테나부(140), 충전단자부(150), 측정단말(160), 횡방향자성체(170) 및, 종방향자성체(180)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

베이스체(10)는 하부지지체(11) 및 측부지지체(12)를 포함한다.

하부지지체(11)는 평탄체 형상으로 형성된다. 이 경우, 하부지지체(11)는 금속재질로 형성된다. 여기서, 하부지지체(11)의 하부면은 기울기 측정시에 측정하고자 하는 대상인 공작 기계의 수평면에 맞닿은 상태로 배치됨으로써, 측정 대상인 공작 기계의 수평면과 동일한 수평을 이루게 된다. 또한, 후술하는 수준기센서부(50)는 하부지지체(11)의 하부면을 기준으로 기준 아날로그 기울기정보를 생성하게 된다. 또한, 하부지지체(11)는 일 측면에 제1자석홀(11a)이 더 형성되며, 제1자석홀(11a)에는 후술하는 횡방향자성체(170)가 실장된다.

측부지지체(12)는 하부지지체(11)의 상부면 가운데 일측에서 상부 방향으로 돌출되어 하부지지체(11)와 일체형으로 형성된다. 따라서, 측부지지체(12)는 하부지지체(11)와 함께 단면 형상이 도면에 도시된 바와 같이 'L'자 형상으로 형성된다. 이와 같은 베이스체(10)는 'L'자 형상으로 형성되어 기울기 측정시에 하부지지체(11)의 평행한 면과 수직한 면 각각에 대해 밀착되어 기울기를 측정하게 된다. 또한, 측부지지체(12)의 측면은 기울기 측정시에 측정하고자 하는 대상인 공작 기계의 수직면에 맞닿은 상태로 배치됨으로써, 측정 대상인 공작 기계의 수직면과 동일한 수평을 이루게 된다. 또한, 후술하는 수준기센서부(50)는 하부지지체(11)의 수직면을 기준으로 기준 아날로그 기울기정보를 생성하게 된다. 또한, 측부지7지체는 상방에서 하방으로 관통하는 제2자석홀(12a)이 형성되며, 제2자석홀(12a)에는 후술하는 종방향자성체(180)가 실장된다.

이와 같이, 베이스체(10)는 하부지지체(11)의 하부면이 수평에 대한 기준으로 이용되고, 측부지지체(12)의 측면이 수직에 대한 기준으로 이용됨으로써, 측정 대상의 수직한면과 수평한면에 부착시에 수평에 대한 기울기정보와 수직에 대한 기울기정보를 획득하게 된다.

금속차폐체(20)는 하부가 개구되어 하부개구영역(21)이 형성되는 통체 형상으로 형성된다. 이 경우, 금속차폐체(20)는 내측에 실장영역(22)이 형성되고, 하부지지체(11)의 상부면과 측부지지체(12)의 측면들 가운데 하부지지체(11)의 상부면과 맞닿는 측면에 밀착되어 배치된다. 여기서, 금속차폐체(20)는 베이스체(10)와 볼트 결합되기 위하여 상부에서 하방으로 연통하는 볼트홀(23)이 더 형성되며, 볼트홀(23)에는 도면에 도시된 바와 같이 복수 개의 볼트(24)가 통과한 상태로 베이스체(10)에 형성되는 나사홀과 결합됨으로써, 금속차폐체(20)를 베이스체(10)에 일체형으로 결합시키게 된다.

또한, 금속차폐체(20)의 측면에 가운데 일 측면에는 측면결합홀(24)이 더 형성된다. 이 경우, 금속차폐체(20)의 측면결합홀(24)에는 후술하는 밀폐판(120)이 측부 패킹부(130)를 사이에 두고 결합되어 밀폐되며, 밀폐판(120)에 대한 상세한 설명은 이하의 설명에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 베이스체(10)와 금속차폐체(20)는 철이나 스테인레스와 같은 금속재질로 형성된 상태에서 후술하는 회로기판(40)의 인쇄회로패턴과 수준기센서부(50)와 수준기 신호처리부(60) 및 무선통신구동부(100) 전체를 차폐하기 때문에, 회로기판(40)의 인쇄회로패턴과 수준기센서부(50)와 수준기 신호처리부(60) 및 무선통신구동부(100)의 전파가 간섭되지 않도록 함으로써, 디지털 기울기정보가 외부 노이즈에 의해 변동되는 것을 방지하게 된다.

또한, 베이스체(10)와 금속차폐체(20)는 금속재질로 형성되어 실장영역(22)내에 배치된 회로기판(40)과 수준기센서부(50)와 수준기 신호처리부(60)와 온도 신호처리부(90) 및 무선통신구동부(100)를 차폐하게 된다. 이 경우, 수준기센서부(50)과 수준기 신호처리부(60)와 온도 신호처리부(90)와 무선통신구동부(100)는 베이스체(10)와 금속차폐체(20)에 의해 밀폐된 상태로 배치된다. 따라서, 수준기센서부(50)과 수준기 신호처리부(60)와 온도 신호처리부(90)와 무선통신구동부(100)는 먼지나 연기등이 발생하는 작업환경에서도 영향을 받지 않고 보호되며, 온도차에 의해 내부 습기가 응집되지 않도록 하여 강한 내습성을 형성할 수 있게 된다.

하부패킹부(30)는 베이스체(10)의 하부지지체(11)와 금속차폐체(20)가 맞닿는 부위에 형성되어 베이스체(10)와 금속차폐체(20) 사이를 밀폐하게 된다. 이와 같은 하부패킹부(30)는 실리콘이나 고무와 같은 연성의 수지 재질로 형성되어 하부지지체(11)와 금속차폐체(20)의 맞닿는 부위에 삽입시 수축한 상태로 결합되어 금속차폐체(20)의 실장영역(22)을 밀폐시키게 된다. 한편, 하부패킹부(30)는 특정한 위치에서 결합되기 위하여 금속차폐체(20)의 하부에 형성된 제1가스킷홈(11)에 삽입된 상태로 하부지지체(11)에 밀착될 수 있다.

회로기판(40)은 베이스체(10)의 하부지지체(11) 상부영역에 안착되고, 금속차폐체(20)의 실장영역(22)에 배치된다. 여기서, 회로기판(40)은 수지재질의 베이스 영역에 인쇄회로패턴이 형성된다.

수준기센서부(50)는 회로기판(40)의 인쇄회로패턴에 솔더링되어 회로기판(40)에 실장되며, 구동시 3차원공간의 축방향 정보에 대한 아날로그 기울기정보를 생성하게 된다. 이 경우, 수준기센서부(50)는 수준기 신호처리부(60)와 연동하여 아날로그 기울기정보를를 수준기 신호처리부(60)로 전송하게 된다.

수준기 신호처리부(60)는 회로기판(40)의 인쇄회로패턴에 솔더링되어 회로기판(40)의 인쇄회로패턴에 솔더링되어 회로기판(40)에 실장되고, 수준기센서부(50)와 전기적으로 연결되며, 수준기센서부(50)에서 출력되는 기울기정보를 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 기울기정보로 변환하게 된다.

외기 측정용 온도센서(70)는 베이스체(10)를 연통하도록 결합되어 베이스체(10)의 외부로 노출되고, 회로기판(40)과 전기적으로 연결되며, 아날로그 외기온도정보를 측정하게 된다. 이 경우, 외기 측정용 온도센서(70)는 백금 온도 센서로 구성될 수 있다.

내기 측정용 온도센서(80)는 회로기판(40)에 실장되며 회로기판(40)의 주변의 아날로그 내기온도정보를 측정하게 된다. 이 경우, 내기 측정용 온도센서(80)는 백금 온도 센서로 구성될 수 있다.

온도 신호처리부(90)는 회로기판(40)의 인쇄회로패턴에 솔더링되어 회로기판(40)에 실장되며, 외기 측정용 온도센서(70)과 전기적으로 연결되어 아날로그 외기온도정보를 입력받고 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 외기온도정보로 변환하게 된다. 또한, 온도 신호처리부(90)는 내기 측정용 온도센서(80)과 전기적으로 연결되어 아날로그 내기온도정보를 입력받고 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 내기온도정보로 변환하게 된다. 이 경우, 온도 신호처리부(90)는 무선통신구동부(100)와 연동하여 디지털 외기온도정보와 디지털 내기온도정보를 무선통신으로 측정단말(160)에 전송하게 된다.

무선통신구동부(100)는 회로기판(40)에 실장되며, 안테나부(140)와 전기적으로 연결된다. 이와 같은 무선통신구동부(100)는 수준기 신호처리부(60)에서 출력되는 디지털 기울기정보를 입력받아 무선통신으로 전송하고, 온도 신호처리부(90)에서 출력되는 디지털 외기온도정보 및 디지털 내기온도정보를 입력받아 무선통신으로 측정단말(160)로 전송하게 된다. 여기서, 무선통신구동부(100)는 와이파이와 같은 통신방식으로 측정단말(160)과 무선통신을 수행할 수 있다. 하지만, 본 발명에서 무선통신구동부(100)의 통신방식을 와이파이로 한정하는 것은 아니며, 다양한 무선통신 방식으로 변형될 수 있음은 물론이다.

배터리부(110)는 회로기판(40)과 전기적으로 연결되고 실장영역(22) 내에 배치된다. 이와 같은 배터리부(110)는 수준기센서부(50), 수준기 신호처리부(60), 온도 신호처리부(90) 및, 무선통신구동부(100)에 전력을 공급하게 된다.

밀폐판(120)은 금속차폐체(20)의 측면결합홀(24)을 덮도록 구성된다. 또한, 밀폐판(120)에는 안테나결합단자홀(121)과 충전단자홀(122)이 형성되고, 금속재질로 형성된다.

측부 패킹부(130)는 측면결합홀(24)과 밀폐판(120) 사이에 배치되어 밀폐판(120)과 측면결합홀(24) 사이를 밀폐시키게 된다.

안테나부(140)는 안테나결합단자홀(121)에 결합되며, 무선통신구동부(100)와 전기적으로 연결된다. 이와 같은 안테나부(140)는 무선통신구동부(100)와 측정단말(160)간의 무선통신을 수행시에 무선신호를 증폭하여 송수신할 수 있도록 하는 역할을 한다.

충전단자부(150)는 충전단자홀(121)에 결합되며, 배터리부(110)와 전기적으로 연결되고, 외부에서 충전전력을 공급받는 경우 배터리부(110)를 충전시키게 된다.

횡방향자성체(170)는 막대형으로 형성되어 베이스체(10)의 제1자석홀(11a)에 회동되도록 실장된다. 이 경우, 횡방향자성체(170)는 제1자석홀(11a)에서 자력이 형성되지 않은 비자화 상태로 배치되되 제1자석홀(11a)에서 회동시 특정 각도에서 측부지지체(12)를 자화시켜 측부지지체(12)가 철을 포함한 금속물체를 자력으로 부착되도록 한다. 또한, 횡방향자성체(170)는 일단에 제1손잡이부(171)가 노출된 상태로 결합되며, 측정자가 제1손잡이부(171)를 회동시키는 경우 제1자석홀(11a) 내에 실장된 상태로 회동하게 된다.

종방향자성체(180)는 막대형으로 형성되어 제2자석홀(12a)에 회동되도록 실장된다. 이 경우, 종방향자성체(180)는 제2자석홀(12a)에서 자력이 형성되지 않은 비자화 상태로 배치되되 특정 각도에서 하부지지체(11)를 자화시켜 하부지지체(11)가 철을 포함한 금속물체를 자력으로 부착되도록 하게 된다. 또한, 종방향자성체(180)는 일단에 제2손잡이부(181)가 노출된 상태로 결합되며, 측정자가 제2손잡이부(181)를 회동시키는 경우 제2자석홀(12a) 내에 실장된 상태로 회동하게 된다.

보다 상세하게, 횡방향자성체(170)와 종방향자성체(180)가 자화 상태와 비자화 상태가 되는 것을 설명하면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 횡방향자성체(170)와 종방향자성체(180)는 몸통의 일방향이 N극을 형성하고 N극과 대향하는 부위가 S극을 형성하게 되며, 이 경우, 제1자석홀(11a)과 제2자석홀(12a) 각각에는 N과 S극에 대응하도록 일부 영역에 중공영역을 형성하게 된다. 이와 같은 상태에서 횡방향자성체(170)의 N극과 S극이 제1자석홀(11a)의 중공영역(11b)을 향하도록 배치되면 베이스체(10)의 하부지지체(11)는 비자화 상태를 유지하게 되고, 횡방향자성체(170)가 회동하여 N극과 S극이 베이스체(10)의 몸체 영역을 향하도록 배치되면 베이스체(10)의 하부지지체(11)를 자화시키게 된다. 이와 유사하게, 종방향자성체(180)의 N극과 S극이 제2자석홀(12a)의 중공영역(12b)을 향하도록 배치되면 베이스체(10)의 측부지지체(12)는 비자화 상태를 유지하게 되고, 종방향자성체(180)가 회동하여 N극과 S극이 베이스체(10)의 몸체 영역을 향하도록 배치되면 베이스체(10)의 측부지지체(12)를 자화시키게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치는 측정 대상의 수평기울기나 수직기울기 측정시에 횡방향자성체(170)나 종방향자성체(180)를 자화 상태로 부착하여 사용하게 되면, 측정대상의 기울기를 보정하고자 하여 측정대상을 기울기는 측정대상의 기울기 보정 작업시에도 최초의 부착 기울기를 그대로 유지한 상태로 작업을 진행할 수 있게 되며, 측정 작업 및 기울기 보정 작업의 완료 이후에 비자화상태로 전환하여 측정대상에서 용이하게 분리할 수 있게 된다.

나아가, 베이스체(10)와 금속차폐체(20)는 횡방향자성체(170)와 종방향자성체(180)에 의해 자화되는 경우에 자체적으로 자기차폐되어 자기차폐효과를 형성하기 때문에, 수준기센서부(50), 수준기 신호처리부(60), 온도 신호처리부(90) 및, 무선통신구동부(100)에 노이즈를 형성하는 외부 전파를 보다 효과적으로 차단시키게 된다.

또한, 횡방향자성체(170)와 종방향자성체(180)는 도면에 도시된 바와 같이, 각각이 이격되어 2개의 구성으로 이루어지는데, 이때, 횡방향자성체(170)는 자화시 자력의 N극과 S극이 회로기판(40)에 영향을 발생시켜 회로기판(40)에 노이즈를 발생시키지 않도록 회로기판(40)의 하부영역 가운데 수직한 영역을 제외한 영역(172)에 배치되며, 종방향자성체(180)는 자화시 자력의 N극과 S극이 회로기판(40)의 측면영역 가운데 측부방향으로 평행한 영역을 제외한 영역 배치됨으로써, 횡방향자성체(170)와 종방향자성체(180)의 자력이 회로기판(40)에 노이즈를 발생시키지 않도록 하여 1/1000단위의 미세 기울기를 측정할 수 있도록 하게 된다.

측정단말(160)은 피씨나 노트북과 같이 유무선통신 가능한 통신단말 장치이다. 이러한 측정단말(160)은 무선통신구동부(100)와 연동하여 무선통신구동부(100)로부터 디지털 기울기정보와 디지털 외기온도정보 및 디지털 내기온도정보를 입력받게 된다. 이 경우, 측정단말(160)은 디지털 기울기정보를 입력받아 측정하고자 하는 검사대상의 기울기정보를 실시간으로 출력하여 측정자에게 디스플레이 하게 된다.

또한, 측정단말(160)은 무선통신구동부(100)와 연동하여 무선통신구동부(100)로부터 디지털 기울기정보와 디지털 외기온도정보 및 디지털 내기온도정보를 입력받고, 디지털 외기온도정보의 값들을 온도값에 대한 단계들로 구분하고 구분된 각각의 디지털 외기온도정보의 값들마다 매칭되도록 디지털 내기온도정보를 단계별로 구분하여 매칭테이블 데이타로 지정하고, 매칭테이블 데이타마다 이득보상율이 설정되도록 하며, 디지털 기울기정보가 이득보상율에 따라 보상되도록 한 상태에서 디지털 기울기정보로 평탄도를 측정하게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치는 단조 금형과 같은 산업용 공작 기계의 1/10000도 단위 미세 기울기를 측정하여, 산업용 공작 기계(1c)의 수평면과 수직면의 기울기정보인 평탄도를 보정하는 데에 이용된다.

여기서, 1/10000도 단위 미세 기울기를 측정하는 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치의 베이스체(10)를 기울기 검사 대상인 산업용 공작 기계(1c)의 수평면에 맞닿도록 하고, 횡방향자성체(170)와 종방향자성체(180)를 회동시켜 베이스체(10)와 금속차폐체(20)를 자화시킴으로써 베이스체(10)가 산업용 공작 기계에 자력으로 부착되도록 함과 동시에 베이스체(10)와 금속차폐체(20)가 자기차폐되도록 하여 전파 간섭에 의해 회로기판(40)에서 노이즈가 발생되는 것을 방지하게 된다.

이때, 횡방향자성체(170)는 회로기판(40)의 하부영역에 배치되는데 회로기판(40)의 수직한 하부영역을 벗어나도록 회로기판(40)에서 이격되어 배치되고, 종방향자성체(180)는 회로기판(40)의 수평한 측면영역을 벗어나도록 회로기판(40)에서 이격되어 배치됨으로써, 횡방향자성체(170)와 종방향자성체(180)의 자화시에 발생되는 직접적인 자력이 회로기판(40)의 인쇄회로패턴이나 수준기센서부(50)를 자화시키지 않도록 하여 자력에 의해 노이즈가 발생되는 영향을 최소화하게 된다.

다음, 측정자는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치의 무선통신구동부(100)와 측정단말(160)을 동기화시켜 무선상에서 신호처리된 디지털 기울기정보를 실시간으로 입력받게 되고, 측정단말(160)은 디지털 기울기정보를 측정자에세 실시간으로 디스플레이하게 된다.

한편, 상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 검사대상인 산업용 공작 기계에 부착하여 사용중인 상태에서는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치가 지속적인 신호처리 작업을 수행함으로써 자체적으로 발열하게 되어 내기 온도가 변화하게 되며, 검사대상이 설치된 작업 환경에 따라 외기 온도가 변화하게 된다.

그에 따라, 측정단말(160)은 실장영역(22) 내의 내기 온도와 베이스체(10) 외부의 외기 온도에 따라 디지털 기울기정보의 온도를 보정하게 되는데, 구체적으로, 측정단말(160)은 도면에 도시된 바와 같이, 무선통신구동부(100)로부터 입력받은 디지털 외기온도정보의 값들을 온도값에 대한 단계들로 구분하고 구분된 각각의 디지털 외기온도정보의 값들마다 매칭되도록 디지털 내기온도정보를 단계별로 구분하여 매칭테이블 데이타로 기설정되어 있다.

이 경우, 매칭테이블 데이타는 실험을 바탕으로 제조사에서 기입력된 데이타로써, 매칭테이블 데이타를 설정하는 것에 대한 예를 들면, 상온 기준 온도값이 20도씨이고 베이스체(10)와 금속차폐체(20)의 외기 온도값과 실장영역(22) 내부의 내기 온도값이 20도씨 였을 경우에 대한 수준기센서부(50)의 기본 이득으로 설정한 후, 외기 온도값과 내기 온도값이 단계별로 상승하거나 하락하여 수준기센서부(50)의 이득이 변하는 경우에 대해 각각을 기록하고, 온도변화에 대해 이득이 증가하게 되면 기본이득으로 변환되도록 이득을 낮추는 이득보상율을 설정하고 온도변화에 대해 이득이 낮아지게 되면 기본이득으로 변환되도록 이득을 높이는 이득보상율을 설정하게 된다.

이와 같이 하여 측정단말(160)은 매칭테이블 데이타의 이득보상율에 따라 보정한 상태의 디지털 기울기정보를 측정자에게 보여주게 된다.

따라서, 측정단말(160)에서는 내기온도와 외기온도에 의해 보정된 디지털 기울기정보를 측정자에게 제공하기 때문에, 고온이나 저온의 작업장에 설치되는 산업 기계의 1/10000도 단위의 미세 기울기 측정시, 작업장 상황에 따른 외부의 온도 영향과 수준기센서부(50)와 연결된 회로의 자체 발열에 의한 내기 온도 영향을 받아 노이즈가 발생하더라도 잘못된 기울기 측정값이 생성되지 않도록 하게 된다.

다른 한편, 상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 이용하여 검사대상인 산업용 공작 기계의 기울기를 지속적으로 측정하는 경우에 산업용 공작 기계 자체에서 주기적으로 입력되는 진동이나 외부에서 주기적으로 전달되는 진동을 입력받게 되며, 이와 같은 진동들을 1/10000도 단위의 미세 기울기 측정시에 측정값을 변동시키는 요인으로 작용하게 된다.

그에 따라, 측정단말(160)은 무선통신구동부(100)와 연동하여 수준기 신호처리부(60)로부터 디지털 기울기정보를 입력받아 실시간 기록값으로 기록하되, 실시간 기록값들 가운데 주기적으로 입력되는 주파수의 값들을 노이즈 정보값으로 기록하고, 노이즈 정보값에 해당하는 주파수들을 디지털 기울기정보에서 필터링모드를 지속적으로 진행하게 된다.

이와 같이 측정단말(160)에서 진행되는 필터링모드는 검사대상인 산업용 공작 기계의 기울기를 측정시에 장시간동안 진행하여 기록될 수 있다. 예를 들면, 검사대상인 산업용 고작 기계의 기울기를 보정하는 작업 전날에 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 초정밀 기울기 측정 장치를 미리 설치하여 지속적으로 입력되는 노이즈값을 기록한 후에 검사 당일날 전날 기록된 특정 주파수의 노이즈 정보값을 필터링 되도록 함으로써, 1/10000도 단위의 미세 기울기 측정시 검사 대상이나 작업장 주변에서 입력되는 미세한 진동에 의해 기울기 정보가 변동되는 것을 방지하게 된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 베이스체 11 : 하부지지체
12 : 측부지지체 20 : 금속차폐체
30 : 하부패킹부 40 : 회로기판
50 : 수준기센서부 60 : 수준기 신호처리부
70 : 외기 측정용 온도센서 80 : 내기 측정용 온도센서
90 : 온도 신호처리부 100 : 무선통신구동부
110 : 배터리부 120 : 밀폐판
130 : 측부 패킹부 140 : 안테나부
150 : 충전단자부 160 : 측정단말
170 : 횡방향자성체 180 : 종방향자성체

Claims

산업용 기계 장치의 기울기 측정을 위한 전자식 초정밀 기울기 측정 장치에 있어서,
평탄체 형상으로 형성되는 하부지지체 및, 상기 하부지지체의 상부면 가운데 일측에서 상부 방향으로 돌출되어 형성되는 측부지지체를 포함하는 베이스체;
하부가 개구되는 하부개구영역이 형성되는 통체 형상으로 형성되며, 내측에 실장영역이 형성되고, 상기 하부지지체의 상부면과 상기 측부지지체의 측면들 가운데 상기 하부지지체의 상부면과 맞닿는 측면에 밀착되어 배치되는 금속차폐체;
상기 베이스체의 하부지지체와 상기 금속차폐체가 맞닿는 부위에 형성되어 상기 베이스체와 상기 금속차폐체 사이를 밀폐하는 하부패킹부;
상기 베이스체의 하부지지체 상부영역에 안착되고, 상기 금속차폐체의 실장영역에 배치되는 회로기판;
상기 회로기판에 실장되며, 구동시 3차원공간의 축방향 정보에 대한 아날로그 기울기정보를 생성하는 수준기센서부;
상기 수준기센서부와 전기적으로 연결되며, 상기 수준기센서부에서 출력되는 기울기정보를 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 기울기정보로 변환하는 수준기 신호처리부;
상기 베이스체를 연통하도록 결합되어 상기 베이스체의 외부로 노출되고, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되며, 아날로그 외기온도정보를 측정하는 외기 측정용 온도센서;
상기 회로기판에 실장되며 상기 회로기판의 주변의 아날로그 내기온도정보를 측정하는 내기 측정용 온도센서;
상기 회로기판에 실장되며, 상기 아날로그 외기온도정보를 입력받아 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 외기온도정보로 변환하고, 상기 아날로그 내기온도정보를 입력받아 아날로그 디지털 컨버팅하여 디지털 내기온도정보로 변환하는 온도 신호처리부;
상기 회로기판에 실장되며, 상기 수준기 신호처리부에서 출력되는 디지털 기울기정보를 입력받아 무선통신으로 전송하고, 상기 온도 신호처리부에서 출력되는 디지털 외기온도정보 및 디지털 내기온도정보를 입력받아 무선통신으로 전송하는 무선통신구동부; 및,
상기 회로기판과 전기적으로 연결되며, 상기 수준기센서부, 수준기 신호처리부, 온도 신호처리부 및, 무선통신구동부에 전력을 공급하는 배터리부; 를 포함하며,
상기 베이스체와 상기 금속차폐체는 금속재질로 형성되어 상기 실장영역내에 배치된 상기 회로기판과 상기 수준기센서부과 상기 수준기 신호처리부와 온도 신호처리부와 상기 무선통신구동부를 차폐하며,
상기 수준기센서부과 상기 수준기 신호처리부와 온도 신호처리부와 상기 무선통신구동부는 상기 베이스체와 상기 금속차폐체에 의해 밀폐된 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속차폐체의 측면에 가운데 일 측면에는 측면결합홀이 더 형성되고,
상기 측면결합홀을 덮도록 구성되며, 안테나결합단자홀과 충전단자홀이 형성되고, 금속재질로 형성되는 밀폐판;
상기 측면결합홀과 상기 밀폐판 사이에 배치되어 상기 밀폐판과 상기 측면결합홀 사이를 밀폐시키는 측부 패킹부;
상기 안테나결합단자홀에 결합되며, 상기 무선통신구동부와 전기적으로 연결되어 상기 무선통신구동부와 측정단말이 무선통신으로 연동하도록 하는 안테나부; 및,
상기 충전단자홀에 결합되며, 상기 배터리부와 전기적으로 연결되고, 외부에서 충전전력을 공급받는 경우 상기 배터리부를 충전시키는 충전단자부; 를 더 포함하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 하부지지체는 일 측면에 제1자석홀이 더 형성되는 것;
상기 측부지지체는 상부면에 제2자석홀이 더 형성되는 것;
상기 제1자석홀에서 회동되도록 실장되고, 상기 제1자석홀에서 자력이 형성되지 않은 비자화 상태로 배치되되 상기 제1자석홀에서 회동시 특정 각도에서 상기 측부지지체를 자화시켜 상기 측부지지체가 철을 포함한 금속물체를 자력으로 부착되도록 하는 횡방향자성체;
상기 제2자석홀이 회동되도록 실장되고, 상기 제2자석홀에서 자력이 형성되지 않은 비자화 상태로 배치되되 특정 각도에서 상기 하부지지체를 자화시켜 상기 하부지지체가 철을 포함한 금속물체를 자력으로 부착되도록 하는 종방향자성체; 및,
상기 베이스체와 상기 금속차폐체는 상기 횡방향자성체와 상기 종방향자성체에 의해 자화되어 자기 차폐되는 것; 을 더 포함하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치.
제3항에 있어서,
상기 횡방향자성체는 자화시 N극과 S극이 상기 회로기판의 하부영역 가운데 수직한 영역을 제외한 영역에 배치되며, 상기 종방향자성체는 자화시 N극과 S극이 상기 회로기판의 측면영역 가운데 측부방향으로 평행한 영역을 제외한 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 무선통신구동부와 연동하여 상기 무선통신구동부로부터 상기 디지털 기울기정보와 디지털 외기온도정보 및 디지털 내기온도정보를 입력받고, 상기 디지털 외기온도정보의 값들을 온도값에 대한 단계들로 구분하고 구분된 각각의 디지털 외기온도정보의 값들마다 매칭되도록 상기 디지털 내기온도정보를 단계별로 구분하여 매칭테이블 데이타로 지정하고, 상기 매칭테이블 데이타마다 이득보상율이 설정되도록 하며, 상기 디지털 기울기정보가 상기 이득보상율에 따라 보상되도록 한 상태에서 상기 디지털 기울기정보로 평탄도를 측정하는 측정단말; 을 더 포함하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치.
제5항에 있어서,
상기 측정단말은 상기 무선통신구동부와 연동하여 상기 수준기 신호처리부로부터 상기 디지털 기울기정보를 입력받아 실시간 기록값으로 기록하되, 상기 실시간 기록값들 가운데 주기적으로 입력되는 주파수의 값들을 노이즈 정보값으로 기록하고, 상기 노이즈 정보값에 해당하는 주파수들을 상기 디지털 기울기정보에서 필터링되도록 하는 필터링모드를 진행하는 것; 을 더 포함하는 전자식 초정밀 기울기 측정 장치.