KR102418946B1 - 판재 가공대상물 평탄도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 조작 없이 판재 형태의 가공대상물의 평탄도를 용이하게 측정할 수 있고, 별도의 부가장치 없이도 평탄도의 편차를 확대하는 평탄도 측정블록을 통해 정밀하게 평탄도를 측정할 수 있고, 평탄도 측정블록의 회전량을 검출하는 회전량 측정센서를 통해 평탄도 측정을 자동화할 수 있고, 평탄도 측정블록을 포함하는 측정장치를 판재 가공대상물의 상부로 상하이동시켜 전체 판재 가공대상물의 평탄도를 맵핑할 수 있는 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에 관한 것이다.

Description

판재 가공대상물 평탄도 측정장치{Apparatus for measuring flatness of plate workpiece}

본 발명은 판재 형상의 가공대상물의 평탄도를 검사하는 장치에 대한 것이다. 보다 상세하게는 다양한 기계 부품을 제작하기 위해서는 가공대상물을 절삭, 밀링, 연마, 용접 등 다양한 가공작업이 이루어져야 하고, 가공작업을 수행하기 전에 가공의 정밀도를 확보하기 위해서는 가공대상물의 평탄도를 측정하는 것이 필수적이다. 본 발명은 가공작업에 앞서 가공대상물의 평탄도를 측정하기 위한 가공대상물 평탄도 측정장치에 대한 것이다.

일반적으로 기계장치를 구성하는 부품은 다양한 가공작업을 통해 제작되는데 이러한 가공작업에는 밀링, 절삭, 연마, 용접 등 다양한 가공방법이 사용된다. 가공작업을 정밀하게 수행하기 위해서는 미리 정해진 수치로 정확하게 가공하는 것도 중요하지만 가공대상물의 평탄도를 정밀하게 측정하는 것이 필요하다.

이러한 평탄도를 측정하기 위해 수평자와 같은 레벨링 측정기기를 이용하는데 이러한 수평자는 가공대상물의 국부적인 평탄도를 측정할 수 있을 뿐 가공대상물의 전체적인 평탄도를 측정하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라 수평자가 밀착된 부위의 경사도를 알 수 있을 뿐 평탄도를 정밀할 수 없는 문제가 있다.

판재용 가공대상물의 평탄도를 전체적으로 측정하기 위해 대한민국 등록특허 10-2027824호에 판재용 평탄도 측정장치가 개시되어 있는데 ‘824’ 등록특허는 판재 형상의 측정 대상의 상부에 마련되어 기준면을 구비하는 측정기 몸체와 측정눈금이 구비되는 측정자와 측정자가 측정기 몸체에 고정 또는 이동된 상태가 되도록 전환하는 측정자 고정장치를 포함하고, 측정자 고정장치는 마그네틱의 자기력을 이용하여 측정자를 고정하거나 이동상태를 전환한다. 하지만 ‘824’ 등록특허의 판재 평탄도 측정장치는 평탄도를 측정하기 전에 마그네틱으로 이루어진 측정자 고정장치를 일일이 전환하여야 하고 수평방향 또는 수직방향으로 길이방향의 평탄도를 측정할 수 있을 뿐 전체 판재 표면의 평탄도를 측정할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 조작 없이 판재 형태의 가공대상물의 평탄도를 용이하게 측정할 수 있고, 별도의 부가장치 없이도 평탄도의 편차를 확대하는 평탄도 측정블록을 통해 정밀하게 평탄도를 측정할 수 있고, 평탄도 측정블록의 회전량을 검출하는 회전량 측정센서를 통해 평탄도 측정을 자동화할 수 있고, 평탄도 측정블록을 포함하는 측정장치를 판재 가공대상물의 상부에서 상하 이동시켜 전체 판재 가공대상물의 평탄도를 맵핑할 수 있는 판재 가공대상물 평탄도 측정장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치는 판재 가공대상물의 평탄도를 검사하는 가공대상물의 평탄도 검사장치에 있어서, 평탄도를 검사할 상기 판재 가공대상물의 상부에 위치하고, 길이방향으로 형성되는 복수의 수평 장홀을 포함하는 수평 하부블록과, 상기 수평 하부블록의 일측에 수직으로 고정되고, 상기 수평 장홀과 같은 위치에 복수의 수직 장홀을 포함하는 수직 측면블록과, 상기 수평 하부블록과 수직 측면블록의 타단에 연결되고, 평탄도를 측정할 눈금자가 표면에 마련되는 눈금자블록과, 상기 수평 하부블록과 수직 측면블록이 결합되는 부위에 회동가능하게 결합되고, 미리 설정된 길이를 갖고 상기 수평 장홀에 삽입되는 평탄도 검출자와 상기 평탄도 검출자에 미리 설정된 각도로 결합되고 상기 눈금 곡면블록으로 돌출되는 평탄도 표시부를 포함하는 평탄도 측정블록과, 상기 가공대상물의 양측면에 위치하여 수평 하부블록 또는 수직 측면블록과 결합되어 수평 하부블록이 가공대상물의 상부에서 일정 높이로 이격된 상태로 이동시키는 이동모듈을 포함한다.

또한, 상기 수평 하부블록과 수직 측면블록은 일체형으로 형성되고, 상기 수평 장홀에 평탄도 검출자가 삽입되고, 상기 평탄도 측정블록은 상기 수평 하부블록과 수직 측면블록의 연결 부위에 상기 평탄도 측정블록이 회동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 평탄도 측정블록이 회동 가능하게 결합되는 부위에는 평탄도 측정블록의 회전량을 측정하기 위한 회전량 측정센서를 더 포함한다.

또한, 상기 회전량 측정센서에서 측정된 회전량을 수집하여 해당 위치의 균일도를 산출하고, 평탄도 측정 대상 판재 가공대상물의 평탄도를 위치별로 맵핑하는 평탄도 맵핑모듈을 더 포함한다.

또한, 상기 이동모듈은 측정 대상 판재 가공대상물의 두께에 따라 상기 수평 하부블록과 상기 측정 대상 판재 가공대상물의 상부 사이의 이격거리를 조절하기 위한 이격거리 조절부를 포함한다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 별도의 조작 없이 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치를 판재 형태의 가공대상물 상부에 설치하는 것만으로 평탄도를 용이하게 측정할 수 있다.

또한, 평탄도 측정블록을 꺽인 형태로 형성하여 별도의 부가장치 없이도 평탄도의 편차를 확대하여 정밀하게 평탄도를 측정할 수 있다.

또한, 평탄도 측정블록의 회전량을 검출하는 회전량 측정센서를 통해 평탄도 측정을 자동화할 수 있을 뿐만 아니라 이동모듈을 통해 평탄도 측정블록을 포함하는 측정장치를 판재 가공대상물의 상부에서 상하 이동시켜 전체 판재 가공대상물의 평탄도를 맵핑할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 판재 가공대상물 평탄도 측정장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치의 측정과정을 나타내는 측면도이고,
도 3은 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에서 평탄도 측정블록과 회전량 검출센서를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에서 평탄도 측정블록이 평탄도 측정량을 증폭하는 것을 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에서 가공대상물의 폭에 따라 이동모듈의 폭을 조절하는 과정을 나타내는 도면이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 판재 가공대상물 평탄도 측정장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치의 측정과정을 나타내는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에서 평탄도 측정블록과 회전량 검출센서를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에서 평탄도 측정블록이 평탄도 측정량을 증폭하는 것을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치에서 가공대상물의 폭에 따라 이동모듈의 폭을 조절하는 과정을 나타내는 도면이다.

일반적으로 기계장치를 구성하는 부품은 밀링, 절삭, 연마, 용접 등 다양한 가공작업을 통해 제작되고 가공의 정밀도를 높이기 위해서는 가공 전 가공대상물의 평탄도를 측정하고 이를 감안하여 가공수치를 보정하는 것이 필요하다. 가공대상물의 평탄도를 측정하기 위해 종래에는 수평자를 이용하거나 등록특허 10-2027824호에 판재용 평탄도 측정장치를 이용하였으나 종래의 평탄도 측정은 국부적인 부위에서의 평탄도를 측정할 수 있거나 가공대상물의 전체적인 평탄도 맵핑을 할 수 없어 가공 정밀도를 향상시키는데 한계가 있어왔다.

본 발명은 판재 가공대상물의 평탄도를 측정하는 장치에 대한 것으로 평탄도를 검사할 판재 형상의 가공대상물(10)의 상부에 위치하여 가공대상물(10)의 평탄도를 측정하기 위해 평탄도 검출자(410)가 삽입되는 길이 방향의 수평 장홀(110)이 마련되는 수평 하부블록(100)과 수평 하부블록(100)의 일측에 수직으로 고정되고 길이 방향의 수평 장홀(110)과 같은 위치에 마련되는 수직 장홀(210)을 포함하는 수직 측면블록(200)과 수평 하부블록(100)과 수직 측면블록(200)의 타단에 연결되고 평탄도를 측정하는 눈금자(310)이 표면에 표시되는 곡면 형상의 눈금자 곡면블록(300)과 수평 하부블록(100)과 수직 측면블록(200)이 결합되는 부위에 회동가능하게 결합되고 수평 하부블록(100)의 수평 장홀(110)에 삽입되어 평탄도를 검출하는 평탄도 검출자(410) 및 평탄도 검출자(410)와 미리 설정된 각도로 결합되고 눈금자 곡면블록(300)의 눈금자(310)가 표시된 외부로 돌출되는 평탄도 표시부(420)를 포함하는 평탄도 측정블록(400)과 가공대상물(10)의 양측면에 위치하여 수평 하부블록(100)을 가공대상물의 상부로부터 일정 높이로 이격된 상태로 이동시키는 이동모듈(500)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 수평 하부블록(100)은 평탄도를 측정할 가공대상물(10)의 상부에 가로방향 또는 세로방향으로 위치하고 평탄도를 측정할 평탄도 측정자(410)이 삽입되어 가공대상물(10)의 상부에 접촉되는 복수 개의 수평 장홀(110)이 마련되는 구성이다. 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치는 기본적으로 판재로 된 가공대상물(10)의 평탄도를 측정하는 장치로서 평탄도를 측정할 가공대상물(10) 상부에 수평 하부블록(100)을 가로방향 또는 세로방향으로 위치시킨 후 가로로 위치한 경우 세로방향으로, 세로로 위치한 경우 가로방향으로 이동하면서 평탄도를 측정한다. 수평 하부블록(100)은 기본적으로 평탄도가 확보되어야 하지만 추후 설명할 회전량 측정센서(600)와 맵핑모듈(700)을 통해 보정될 수 있다. 수평 하부블록(100)에는 이동하는 방향으로 형성되는 복수 개의 수평 장홀(110)이 마련되고 수평 장홀(110)을 통과하여 수평 하부블록(100)의 아래에 위치하는 가공대상물(10)의 상부에 접촉하는 평탄도 검출자(410)가 삽입된다. 즉, 수평 하부블록(100)을 가공대상물(10)의 상부에서 이동시키면 가공대상물(10)의 상부 굴곡에 따라 평탄도 검출자(410)가 위 아래로 움직이고 이러한 움직임이 평탄도 검출자(410)와 연결되는 평탄도 표시부(420)를 눈금자 곡면블록(300)의 눈금자(310) 상에서 움직이게 하여 가공대상물(10)의 평탄도를 검출한다.

본 발명의 수직 측면블록(200)은 수평 하부블록(100)의 일측에 수직으로 결합되는 구성으로 가공대상물(10)의 굴곡에 따라 평탄도 표시부(420)의 회전 이동을 보장하기 위해 수평 장홀(110)과 같은 위치에 마련되는 수직 장홀(210)이 마련된다. 수직 측면블록(200)은 수평 하부블록(100)의 일측에서 수직 결합되고 타단에서 눈금자 곡면블록(300)과 연결된다. 눈금자 곡면블록(300)은 수평 하부블록(100)과 수직 측면블록(200)에 연결되는 곡면 형상의 블록으로 복수 개의 장홀이 형성되어 평탄도 표시부(420)가 블록 표면으로 노출되어 평탄도 검출자(410)의 움직임을 눈금자(310)로 나타낼 수 있는 구성이다. 수직 측면블록(200)의 폭은 수평 하부블록(100)과 동일하게 형성하는 것이 눈금자(310)의 눈금을 균일한 비율로 형성할 수 있어 이상적이긴 하지만 상황에 따라 폭을 달리하고 눈금을 평탄도에 맞춰 표시하여 사용할 수도 있다. 또한, 평탄도 표시부(420)의 끝단에 평탄도 표시침(425)을 마련하여 평탄도를 눈금자(310)에 더 정확하게 표시할 수도 있다.

본 발명의 평탄도 측정블록(400)은 가공대상물(10)의 상부 굴곡을 따라 상하로 이동되는 평탄도 검출자(410)와 평탄도 검출자(410)와 일정한 각도로 결합되는 평탄도 표시부(420)로 이루어지고 수평 하부블록(100)과 수직 측면블록(200)이 결합되는 부위에 회동가능하게 결합된다. 즉, 수평 하부블록(100)과 수직 측면블록(200)이 결합되는 부위에 결합홀(430)을 마련하고 결합홀(430)을 통해 평탄도 측정블록(400)이 회동 가능하게 결합된다. 평탄도 검출자(410)의 길이는 평탄도 표시부(420)보다 작은데 이는 지렛대의 원리에서와 같이 평탄도 검출자(410)가 도 4에서와 같이 a만큼의 길이로 움직이면 평탄도 표시부(420)는 b만큼 움직임에 따라 매우 정밀하게 가공대상물(10)의 평탄도를 측정할 수 있다. 또한, 평탄도 검출자(410)와 평탄도 표시부(420)의 결합 각도를 조절하면 기준 위치에서 평탄도 표시부(420)가 눈금자(310)의 중앙에 위치하도록 조절할 수 있다. 즉, 본 발명의 판재 가공대상물 평탄도 측정장치는 가공대상물(10)의 함몰 부분뿐만 아니라 돌출된 부분도 측정하여야 하므로 수평 하부블록(100)을 가공대상물(10)의 상부에 일정한 높이로 이격되도록 위치시키고 평탄도 검출자(410)가 수평 장홀(110) 내부로 완전히 삽입되는 높이까지 측정할 수 있도록 한다. 따라서 가공대상물(10)의 측정가능한 평탄도를 대략 예측한 후 이동모듈(500)에 마련된 이격거리 조절부(510)를 통해 수평 하부블록(100)의 높이를 조절하는 것이 바람직하다. 물론 이격거리 조절부(510)를 통해 조절된 수평 하부블록(100)의 높이에 따라 눈금자(310)에 표시되는 평탄도 표시부(420)의 기준 위치를 보정한다.

본 발명의 이동모듈(500)은 평탄도를 측정할 가공대상물(10)의 양측면에 위치하여 수평 하부블록(100), 수직 측면블록(200) 및 눈금자 곡면블록(300)을 가공대상물(10)의 상부로 이동시키는 구성이다. 이동모듈(500)은 가공대상물(10)의 상부에서 수평 하부블록(100)을 일정한 높이로 이격시킨 상태에서 이동시켜야 하므로 도 5에 도시한 것과 같이 가공대상물(10)의 폭에 따라 수평 하부블록(100) 등과 결합되는 위치를 변경할 수 있다. 또한, 이동의 정밀도를 확보하기 위해 이동모듈(500)의 폭을 일정하게 유지하기 위한 부가구성을 더 포함할 수 있고, 이동의 정밀도를 확보하기 위해 이동모듈(500)에 리니어 모터를 적용할 수 있다. 이동모듈(500)은 수평 하부블록(100) 또는 수직 측면블록(200)과 결합되는데 결합되는 부위에는 앞서 설명한 것과 같이 수평 하부블록(100)의 높이를 조절할 수 있는 이격거리 조절부(510)가 마련된다.

본 발명의 회전량 측정센서(600)와 맵핑모듈(700)은 가공대상물(10)의 평탄도를 면적단위로 맵핑하기 위한 구성이다. 회전량 측정센서(600)는 평탄도 측정블록(400)이 회전 가능하게 결합되는 부위에 설치되어 평탄도 측정블록(400)이 가공대상물(10)의 굴곡에 따라 회전하는 양을 측정하는 구성이다. 맵핑모듈(700)은 수평 하부블록(100)에 설치된 평탄도 측정블록(400)들로 부터 측정되는 회전량을 수집하고, 이동모듈(500)로부터 수평 하부블록(100)의 위치와 함께 각 위치의 평탄도를 조합하여 표시하는 구성이다. 즉, 수평 하부블록(100)에는 일정한 간격으로 평탄도 측정블록(400)이 마련되고 각 평탄도 측정블록(400)에는 회전량 측정센서(600)가 설치되므로 평탄도 측정블록(400)이 설치된 위치와 이동모듈(500)로부터 전달되는 위치를 조합하면 가공대상물(10)의 x, y축으로 평탄도를 맵핑할 수 있다. 따라서 어느 지점의 평탄도를 상대적으로 파악하는 것이 아니라 가공대상물(10) 표면 평탄도를 정밀하게 파악할 수 있는 장점이 있다. 물론 평탄도 측정블록(400)의 간격에 따라 정밀도는 달라질 수 있지만 정밀도를 높이기 위해서는 평탄도 측정블록(400)을 촘촘하게 설치하면 된다. 또한, 판재 가공대상물 평탄도 측정장치를 사용함에 따라 수평 하부블록(100) 등의 변형에 의해 평탄도 측정의 정밀도를 보장할 수 없을 수도 있지만 이런 경우 평탄도를 보증할 수 있는 기준 판재 상부로 이동시키면서 측정된 평탄도를 통해 맵핑모듈(700)을 보정하여 지속적인 측정 정밀도를 확보할 수도 있다.

수평 하부블록 : 100 수직 측면블록 : 200
눈금자 곡면블록 : 300 평탄도 측정블록 : 400
이동모듈 : 500 회전량 측정센서 : 600
맵핑모듈 : 700

Claims (5)

1. 판재 가공대상물의 평탄도를 검사하는 가공대상물의 평탄도 검사장치에 있어서,
   평탄도를 검사할 상기 판재 가공대상물의 상부에 위치하고, 길이방향으로 형성되는 복수의 수평 장홀을 포함하는 수평 하부블록과,
   상기 수평 하부블록의 일측에 수직으로 고정되고, 상기 수평 장홀과 같은 위치에 복수의 수직 장홀을 포함하는 수직 측면블록과,
   상기 수평 하부블록과 수직 측면블록의 타단에 연결되고, 평탄도를 측정할 눈금자가 표면에 마련되는 눈금자 곡면블록과,
   상기 수평 하부블록과 수직 측면블록이 결합되는 부위에 회동가능하게 결합되고, 미리 설정된 길이를 갖고 상기 수평 장홀에 삽입되는 평탄도 검출자와 상기 평탄도 검출자에 미리 설정된 각도로 결합되고 상기 눈금자 곡면블록으로 돌출되는 평탄도 표시부를 포함하는 평탄도 측정블록과
   상기 가공대상물의 양측면에 위치하여 수평 하부블록 또는 수직 측면블록과 결합되어 수평 하부블록이 가공대상물의 상부에서 일정 높이로 이격된 상태로 이동시키는 이동모듈을 포함하되,
   상기 수평 하부블록과 수직 측면블록은 일체형으로 형성되고, 상기 수평 장홀에 평탄도 검출자가 삽입되고, 상기 평탄도 측정블록은 상기 수평 하부블록과 수직 측면블록의 연결 부위에 상기 평탄도 측정블록이 회동 가능하게 결합되고,
   상기 평탄도 측정블록이 회동 가능하게 결합되는 부위에는 평탄도 측정블록의 회전량을 측정하기 위한 회전량 측정센서를 더 포함하며,
   상기 회전량 측정센서에서 측정된 회전량을 수집하여 해당 위치의 균일도를 산출하고, 평탄도 측정 대상 판재 가공대상물의 평탄도를 위치별로 맵핑하는 평탄도 맵핑모듈을 더 포함하는 판재 가공대상물 평탄도 측정장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에서,
   상기 이동모듈은 측정 대상 판재 가공대상물의 두께에 따라 상기 수평 하부블록과 상기 측정 대상 판재 가공대상물의 상부 사이의 이격거리를 조절하기 위한 이격거리 조절부를 포함하는 판재 가공대상물 평탄도 측정장치.

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