KR20120137766A

KR20120137766A - 직각도 측정장치

Info

Publication number: KR20120137766A
Application number: KR1020110056810A
Authority: KR
Inventors: 김상국
Original assignee: 창성정밀(주)
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2012-12-24
Also published as: KR101256634B1

Abstract

본 발명은 직각도 측정장치에 관한 것으로서, 직선상으로 연장되어 측정대상체가 접할 수 있게 제1가이드면이 형성된 기준바와, 기준바의 제1가이드면에 대해 직교하는 방향으로 연장형성되는 측정바와, 측정바에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되어 제1가이드면에 지지된 측정대상체의 측정바와 대향되는 측정면의 직각도를 측정하는 직각도 측정부를 구비한다.
본 발명에 따른 직각도 측정장치는 구조가 단순하여 휴대가 용이하므로 생산현장에서 작업자가 쉽게 사용할 수 있으며, 측정바에 설치된 측정센서부를 통해 측정대상체의 직각도를 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

Description

직각도 측정장치{Apparatus of squreness inspection}

본 발명은 직각도 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상호 직교하게 연장된 기준바 및 측정바를 통해 측정대상의 직각도를 정밀하게 측정하는 직각도 측정장치에 관한 것이다.

고도의 공업화와 함께 대량생산 체제가 일반화되면서 각종 기계에 요구되는 정밀도, 성능, 품질에 대한 중요성이 요구되고 있다. 이러한 요구는 현장에서 설계자, 제작자, 검사자, 조립자 간에 유기적 및 통일적으로 지켜지지 않으면 부품의 기능이나호환성을 확보하기 어렵다.

이에 따라, 각종 기계장치의 부품을 설계하는 단계에서 통상적인 치수공차 외에 기하학적 치수공차(Geometric Dimension Tolerancing)를 적용하게 된다. 이러한 기하학적 치수공차는 형상공차와 위상공차로 구분되며, 상기 형상공차 중의 하나로써 직각도가 있다.

이같은 직각도는 데이텀을 기준으로 규제형체의 표면이나 축심 또는 중간면이 90°를 기준으로 완전한 직각으로부터의 벗어난 크기로 정의된다. 정밀한 기계일수록 그 부품의 직각도가 규정된 공차를 벗어나면 기능저하 및 호환성 상실로 이어지는 것이므로, 제작된 부품에 대한 전수검사를 수행할 수 있을 만큼의 측정에 있어서의 신속성이 요구된다.

일반적으로 연구기관에서 사용되는 직각검사 장비로는 스퀘어마스타가 있으나, 부피가 크코 고가이므로 작업자가 생산현장에서 쉽게 사용할 수 없다. 생산현장에서는 일반적으로 직각자를 피가공물의 수직면에 접촉시키면서 육안으로 반대편의 빛의 통과량의 정도를 인식하여 직각도의 값을 결정하므로 직각도를 정밀하게 측정하기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 생산현장에서 사용될 수 있도록 휴대가 용이하며, 측정대상체의 직각도를 정밀하게 측정할 수 있는 직각도 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직각도 측정장치는 직선상으로 연장되어 측정대상체가 접할 수 있게 제1가이드면이 형성된 기준바와, 상기 기준바의 상기 제1가이드면에 대해 직교하는 방향으로 연장형성되는 측정바와, 상기 측정바에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되어 상기 제1가이드면에 지지된 상기 측정대상체의 상기 측정바와 대향되는 측정면의 직각도를 측정하는 직각도 측정부를 구비한다.

상기 직각도 측정부는 상기 측정바에 길이방향을 따라 상호 이격된 위치에 각각 설치된 복수의 브라켓과, 상기 브라켓들에 고정되며, 상기 측정바의 연장방향에 대해 나란한 방향으로 연장형성된 환봉부재와, 상기 환봉부재에 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 환봉부재의 길이방향을 따라 이동되는 이동블럭과, 단부에 상기 측정대상체의 상기 측정면에 접촉되게 상기 제1가이드면의 연장방향과 나란한 방향으로 돌출된 측정침이 진퇴가능하게 설치된 측정몸체와, 상기 측정몸체에 설치되어 상기 측정침의 영점위치로부터 접촉에 의한 진퇴에 대응하여 측정된 측정값을 디스플레이하는 게이지가 마련되어 상기 이동블럭에 장착된 측정센서부를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 기준바의 상기 제1가이드면에는 상기 측정바의 연장방향과 나란한 방향으로 돌출되되, 상기 기준바의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 기준면과의 접촉면적을 감소시킬 수 있도록 상기 기준바로부터 멀어질수록 상하 폭이 점진적으로 좁아지게 제1접촉돌기가 형성되고, 상기 측정바의 상기 기준바를 향해 노출된 제2가이드면에는 상기 기준바의 연장방향과 나란한 방향으로 돌출되되, 상기 측정바의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 측정면과의 접촉면적을 감소시킬 수 있도록 상기 측정바로부터 멀어질수록 상하 폭이 점진적으로 좁아지게 제2접촉돌기가 형성된다.

상기 환봉부재는 상기 측정바로부터 이격되게 설치되고, 상기 이동블럭은 상기 측정바의 상면 및 상기 제2가이드면의 반대측 배면을 감싸도록 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 직각도 측정장치는 휴대가 용이하여 생산현장에서 작업자가 쉽게 사용할 수 있으며, 측정대상체의 측정면에 접하는 측정침의 변위를 감지하는 측정센서에 의해 직각도를 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 직각도 측정장치에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 직각도 측정장치에 대한 측면도이고,
도 3은 도 1의 직각도 측정장치에 대한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 측정센서부에 대한 측면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 측정센서부에 대한 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직각도 측정장치를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 직각도 측정장치(10)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 직각도 측정장치(10)는 기준바(20), 측정바(30), 직각도 측정부(40)를 구비한다.

기준바(20)는 직선상으로 연장되어 측정대상체(15)가 접할 수 있게 제1가이드면(21)이 형성될 수 있게 소정 길이 연장형성된다.

기준바(20)는 제1가이드면(21)에 인접될수록 높이가 낮아질 수 있게 상면이 경사지게 형성되며, 중량을 감소시킬 수 있도록 상하방향으로 형성된 다수의 관통구가 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되어 있다.

제1가이드면(21)에는 측정바(30)와 나란하게 법선방향으로 돌출되되, 기준바(20)의 길이방향을 따라 연장된 제1접촉돌기(22)가 형성된다. 제1접촉돌기(22)는 측정대상체(15)와의 접촉면적을 감소시킬 수 있도록 기준바(20)로부터 멀어질수록 상하 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되어 있다.

기준바(20)는 제1접촉돌기(22)에 의해 상기 측정대상체(15)의 측면의 거칠기로 의한 간섭이 최소화되어 용이하게 수평한 상태를 유지하므로 직각도의 정밀한 측정이 가능하여 측정값에 대한 신뢰성을 향상시킨다.

측정바(30)는 기준바(20)의 단면에 연장형성된 고정부분(31)과, 고정부분(31)으로부터 기준바(20)의 제1가이드면(21)에 대해 직교하는 방향으로 연장형성된 연장부분(32)을 구비한다.

고정부분(31)은 사각단면으로 형성되고, 측정바(30)의 폭에 대응되는 길이로 연장형성된다. 고정부분(31)의 상면에는 후술되는 직각도 측정부(40)의 브라켓(41)이 볼트에 의해 고정될 수 있도록 나사홀이 형성되어 있다.

연장부분(32)은 기준바(20)를 향해 노출된 제2가이드면(33)에 인접될수록 높이가 낮아질 수 있게 상면이 경사지게 형성되며, 중량을 감소시킬 수 있도록 상하방향으로 형성된 다수의 관통구가 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성된다.

제2가이드면(33)에는 제1가이드면(21)과 나란한 방향으로 돌출되되, 연장부분(32)의 길이방향을 따라 연장된 제2접촉돌기(35)가 형성된다. 제2접촉돌기(35)는 측정대상체(15)와의 접촉면적을 감소시킬 수 있도록 측정바(30)로부터 멀어질수록 상하 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되는 것이 바람직하다. 연장부분(32)은 제2접촉돌기(35)에 의해 측정대상체(15)의 측정면(16)의 거칠기로 인한 간섭이 최소화된다.

한편, 연장부분(32)의 제2가이드면(33)에 대해 반대측 상면 가장자리에는 후술되는 직각도 측정부(40)의 이동블럭(43)의 수평부재(45)의 하면과의 접촉면적이 증가할 수 있도록 평편한 평탄면(34)이 연장부분(32)의 길이방향을 따라 연장되게 형성되는 것이 바람직하다.

직각도 측정부(40)는 측정바(30)에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되어 상기 제1가이드면(21)에 지지된 측정대상체(15)의 측정바(30)와 대향되는 측정면(16)의 직각도를 측정한다. 직각도 측정부(40)는 복수의 브라켓(41), 환봉부재(42), 이동블럭(43) 및 측정센서부(50)를 구비한다.

복수의 브라켓(41)은 측정바(30)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 고정부분(31)의 상측 및 연장부분(32)의 단부 상측에 각각 고정볼트와 같은 고정수단에 의해 고정된다. 브라켓(41)은 환봉부재(42)를 측정바(30)로부터 이격되게 지지할 수 있도록 연장부분(32)의 제2가이드면(33)의 반대측 배면에 대해 법선방향과 나란한 방향으로 돌출되게 연장형성된다.

환봉부재(42)는 양단이 브라켓(41)들에 각각 고정되며, 소정의 반경을 갖는 환봉형으로 형성된다. 환봉부재(42)는 후술되는 이동부재가 측정바(30)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 측정바(30)의 연장방향에 대해 나란한 방향으로 연장형성되는 것이 바람직하다. 환봉부재(42)는 측정바(30)의 상면에 대해 상측으로 이격되되, 연장부분(32)의 반대측 배면에 대해 법선방향과 나란한 방향으로 이격된 위치의 브라켓(41)에 단부가 고정된다.

한편, 도시된 예에서는 환봉부재(42)는 단면이 원형으로 형성된 구조를 설명하였으나, 환봉부재(42)는 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 사각, 삼각 또는 타원의 단면을 갖도록 형성될 수도 있다.

이동블럭(43)은 환봉부재(42)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 환봉부재(42)의 길이방향을 따라 이동된다. 이동블럭(43)은 베이스부재(44), 수평부재(45) 및 수직부재(46)를 구비한다.

베이스부재(44)는 사각단면을 갖도록 형성되며, 환봉부재(42)게 관통되게 설치될 수 있도록 환봉부재(42)의 연장방향과 나란한 방향으로 관통되게 슬라이딩 홀(47)이 형성되어 있다. 슬라이딩 홀(47)은 용이하게 환봉부재(42)가 삽입될 수 있도록 환봉부재(42)의 단면에 대응되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

수평부재(45)는 측정바(30)의 상면에 안착될 수 있도록 측정바(30)에 대향되는 측면에 측정바(30) 방향으로 돌출되게 연장형성된다. 이때, 수평부재(45)는 하면이 상기 연장부분(32)의 평탄면(34)에 안착되되, 평탄면(34)과 보다 더 넓은 면적으로 접촉할 수 있도록 단부가 평탄면(34)에 대해 제2가이드면(33) 방향으로 돌출되게 연장되는 것이 바람직하다.

한편, 수평부재(45)의 단부에는 측정센서부(50)가 설치될 수 있도록 설치암(48)이 형성되어 있다. 설치암(48)은 수평부재(45)의 단부에, 연장부분(32)의 연장방향에 대해 나란한 방향으로 연장형성된다.

수직부재(46)는 연장부분(32)의 배면에 접촉할 수 있도록 베이스부재(44)의 하면에 하방으로 돌출되게 연장형성된다. 수평부재(45) 및 수직부재(46)에 의해 이동블럭(43)은 측정바(30)에 지지될 수 있게 측정바(30)의 상면 및 배면을 감싸도록 형성되므로 환봉부재(42)를 따라 이동시, 흔들림 발생을 방지하므로 측정센서부(50)를 통해 측정되는 측정값의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

측정센서부(50)는 단부에 측정대상체(15)의 측정면(16)에 접촉되게 제1가이드면(21)의 연장방향과 나란한 방향으로 돌출된 측정침(52)이 진퇴가능하게 설치된 측정몸체(51)와, 상기 측정몸체(51)에 설치되어 측정침(52)의 영점위치로부터 접촉에 의한 진퇴에 대응하여 측정된 측정값을 디스플레이하는 게이지(53)와, 상기 측정몸체(51) 및 수평부재(45)의 설치암(48) 사이에 설치된 지지부재(54)를 구비한다.

측정몸체(51)는 일단부는 지지부재(54)의 단부에 설치되며, 타단부는 제2접촉돌기(35)로 연장형성되고, 내부에는 상기 게이지(53)가 설치될 수 있도록 내부공간이 마련된다. 측정몸체(51)의 타단면에는 측정침(52)이 진퇴가능하게 설치된다.

측정침(52)은 소정의 반경을 갖는 환봉형으로 연장형성되되, 측정대상체(15)의 측정면(16)에 접촉하는 단부는 첨예하게 형성된다. 측정침(52)은 측정몸체(51)에 내부에 진퇴가능하게 설치된다.

게이지(53)는 도면에 도시되진 않았지만, 측정침(52)을 측정몸체(51)로부터 돌출되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재와, 측정몸체(51) 내에 인입된 측정침(52)의 외주면에 측정침(52)의 길이방향을 따라 연장형성된 래크기어와, 상기 래크기어와 치합되며, 상기 측정몸체(51) 내에 회전가능하게 설치된 제1피니언기어와, 상기 제1피니언기어의 회전축에 체결되며, 제1피니언기어보다 큰 외경 및 기어이수를 갖는 제2피니언기어와, 상기 제2피니언기어에 인접되는 측정몸체(51) 내에 회전가능하게 설치되되, 단부가 측정몸체(51) 외측으로 돌출되게 연장형성된 센터축과, 센터축에 체결되되, 제2피니언기어에 치합되는 센터피니언기어와, 센터피니언기어에 치합되며, 기어들의 백래시 제거를 위하여 외력이 작용하도록 나선형 스프링이 설치된 제3피니언기어와, 센터축의 회전각을 외부로 디스플레이하는 표시부를 구비한다.

표시부는 측정몸체(51)의 외측으로 돌출된 센터축의 단부에 설치되는 지침(미도시)과, 센터축의 단부가 돌출된 측정몸체(51)의 외측면에 설치되며, 센터축을 중심으로 소정의 반경을 갖는 원판형으로 형성되고, 가장자리에는 원주방향을 따라 상호 이격되게 다수의 눈금이 형성된 지시판(미도시)을 구비한다.

지지부재(54)는 일단은 수평부재(45)의 설치암(48)에 고정되며, 타단은 측정몸체(51)의 상단부에 설치되고, 일단이 타단보다 상측에 위치하도록 경사지게 연장형성된다. 이때, 도면에 도시되진 않았지만, 지지부재(54) 및 측정몸체(51) 사이에는 지지부재(54)에 대한 측정몸체(51)의 각도를 조절하여 고정할 수 있도록 각도조절수단이 설치될 수도 있다.

한편, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 측정센서부(150)가 도시되어 있다.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.

도면을 참조하면, 측정센서부(150)는 측정침(52)에 분리결합 가능하도록 설치되며, 측정대상체(15)의 측정면(16)에 접촉하는 측정침(52) 단부의 마모를 방지하는 마모방지부재(152)를 더 구비한다.

이때, 측정침(52)은 외주면에 상기 마모방지부재(152)가 결합될 수 있도록 원주방향을 따라 상호 이격되게 결합홈(151)이 형성되는 것이 바람직하다.

마모방지부재(152)는 측정침(52)의 단부가 삽입될 수 있도록 내부에 삽입공간(153)이 마련되며, 일단면에는 삽입공간(153)으로 측정침(52)의 단부가 삽입될 수 있도록 유입구가 형성된다. 마모방지부재(152)의 타단부는 측정대상체(15)와의 접촉면적을 감소시킬 수 있도록 반구형으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 마모방지부재(152)의 일단면 가장자리에는 측정침(52)의 결합홈(151)에 결합될 수 있도록 법선방향으로 돌출되게 연장되되, 결합홈(151)에 대응되게 원주방향을 따라 상호 이격된 위치에 결합부재(154)가 형성되어 있다. 이때, 결합부재(154)의 단부에는 결합홈(151)에 삽입될 수 있도록 마모방지부재(152)의 중심방향으로 후크형상으로 돌출형성된 결합돌기(155)가 마련되어 있다.

한편, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 측정센서부(160)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 측정센서부(160)는 측정침(52)의 단부에 분리결합 가능하게 설치되는 마모방지부재(162)를 구비한다. 이때, 측정침(52)의 단면에는 내측으로 인입되게 인입홀(161)이 형성되며, 인입홀(161)의 내주면에는 나사산이 형성되어 있다.

마모방지부재(162)는 일단면에 상방으로 돌출되되, 상기 인입홀(161)에 나사결합될 수 있도록 외주면에 나사산이 형성된 돌출부(163)가 형성되어 있다. 마모방지부재(162)의 타단부는 측정대상체(15)와의 접촉면적을 감소시킬 수 있도록 반구형으로 형성되는 것이 바람직하다.

측정대상체(15)의 측정면(16)과의 접촉으로 인해 마모방지부재(162)의 타단이 마모되면, 마모방지부재(162)를 측정침(52)의 단부로부터 분리시키고, 새로운 마모방지부재(162)를 측정침(52) 단부에 설치한다. 상기 언급된 바와 같이 측정침(52)의 단부에 마모방지부재(162)를 교환하여 장착하므로 측정침(52)이 마모되는 것을 방지한다.

상기 언급된 바와 같이 본 발명에 따른 직각도 측정장치(10)를 이용한 측정방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기준바(20)의 제1가이드면(21)에 돌출형성된 제1접촉돌기(22)에 측정대상체(15)의 기준면을 접촉시키고, 기준면에 대해 수직한 측정대상체(15)의 측정면(16)에 측정바(30)의 제2가이드면(33)에 돌출형성된 제2접촉돌기(35)를 접촉시킨다.

제2접촉돌기(35)에 접촉된 측정대상체(15)의 측정면(16) 중 어느 한 위치에 측정침(52)을 위치시킨 다음, 측정몸체(51)에 대해 측정침(52)의 진퇴에 대응하는 측정값을 영점위치로 설정한다. 영점위치가 설정되면, 이동블럭(43)을 환봉부재(42)의 길이방향을 따라 이동시키며, 측정대상체(15)의 측정면(16)을 따라 측정침(52)의 진퇴에 대응된 변위값을 측정한다. 상기 변위값을 토대로 기준면에 대한 상기 측정대상체(15)의 측정면(16)의 직각도를 산출한다.

상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 직각도 측정장치(10)는 구조가 단순하여 휴대가 용이하므로 생산현장에서 작업자가 쉽게 사용할 수 있으며, 측정바(30)에 설치된 측정센서부(50,150,160)를 통해 측정대상체(15)의 직각도를 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 직각도 측정장치
20: 기준바
21: 제1가이드면
22: 제1접촉돌기
30: 측정바
33: 제2가이드면
40: 직각도 측정부
41: 브라켓
42: 환봉부재
43: 이동블럭
50: 측정센서부
51: 측정몸체
52: 측정침
53: 게이지
54: 지지부재

Claims

직선상으로 연장되어 측정대상체가 접할 수 있게 제1가이드면이 형성된 기준바와;
상기 기준바의 상기 제1가이드면에 대해 직교하는 방향으로 연장형성되는 측정바와;
상기 측정바에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되어 상기 제1가이드면에 지지된 상기 측정대상체의 상기 측정바와 대향되는 측정면의 직각도를 측정하는 직각도 측정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 직각도 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 직각도 측정부는
상기 측정바에 길이방향을 따라 상호 이격된 위치에 각각 설치된 복수의 브라켓과;
상기 브라켓들에 고정되며, 상기 측정바의 연장방향에 대해 나란한 방향으로 연장형성된 환봉부재와;
상기 환봉부재에 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 환봉부재의 길이방향을 따라 이동되는 이동블럭과;
단부에 상기 측정대상체의 상기 측정면에 접촉되게 상기 제1가이드면의 연장방향과 나란한 방향으로 돌출된 측정침이 진퇴가능하게 설치된 측정몸체와, 상기 측정몸체에 설치되어 상기 측정침의 영점위치로부터 접촉에 의한 진퇴에 대응하여 측정된 측정값을 디스플레이하는 게이지가 마련되어 상기 이동블럭에 장착된 측정센서부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 직각도 측정장치.
제2항에 있어서,
상기 기준바의 상기 제1가이드면에는 상기 측정바의 연장방향과 나란한 방향으로 돌출되되, 상기 기준바의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 측정대상체와의 접촉면적을 감소시킬 수 있도록 상기 기준바로부터 멀어질수록 상하 폭이 점진적으로 좁아지게 제1접촉돌기가 형성되고,
상기 측정바의 상기 기준바를 향해 노출된 제2가이드면에는 상기 기준바의 연장방향과 나란한 방향으로 돌출되되, 상기 측정바의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 측정대상체와의 접촉면적을 감소시킬 수 있도록 상기 측정바로부터 멀어질수록 상하 폭이 점진적으로 좁아지게 제2접촉돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 직각도 측정장치.
제3항에 있어서,
상기 환봉부재는 상기 측정바로부터 이격되게 설치되고,
상기 이동블럭은 상기 측정바의 상면 및 상기 제2가이드면의 반대측 배면을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 직각도 측정장치.
제3항에 있어서,
상기 측정센서부는
상기 측정침에 분리결합 가능하도록 설치되며, 상기 측정대상체의 상기 측정면에 접촉하는 상기 측정침 단부의 마모를 방지하기 위해 상기 측정침의 단부를 감싸도록 형성된 마모방지부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직각도 측정장치.