KR20160107898A - 형상측정기용 선회형 프로브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 형상측정기용 선회형 프로브장치는 프로브장치로 플레이트의 형상을 측정하는 것으로 이루어지는 형상측정기용 선회형 프로브장치에 있어서, 상하가이드레일을 따라 상하로 이동하는 이동체에 모터설치부재가 설치되고, 상기 모터설치부재에 서보모터가 설치되고, 상기 서보모터에 의해 선회되는 프로브가 상기 서보모터의 구동축에 결합되어 프로브의 선단부에 구비된 스타일러스가 서보모터에 의해 선회되는 것을 포함하여 이루어지며, 또한 상기 프로브에 구비된 스타일러스의 선단부에는 접촉부가 형성되되, 상기 접촉부는 원뿔대 형상의 상부경사측정부가 원통형상의 평면측정부의 상측에 형성됨과 아울러 원뿔대 형상의 하부경사측정부가 상기 평면측정부의 하측에 형성되는 것을 포함하여 이루어진다.
따라서 본 발명은 서보모터에 의해 프로브가 회전되기 때문에, 플레이트의 측면 위치에 따라 프로브가 서보모터로 선회될 수 있어 프로브에 구비된 스타일러스의 접촉부의 접촉점과 접촉부의 중심 사이의 연장선이 플레이트의 각각의 측면 부위에 법선을 유지할 수 있어 스타일러스의 접촉부가 플레이트의 어떠한 위치에 접촉하더라도 접촉 압력이 일정하게 되어 플레이트의 형상을 더욱 용이하게 측정할 수 있으며, 더우기 프로브의 스타일러스의 접촉부는 원통형상의 평면측정부의 상하에 원뿔대 형상의 상부경사측정부와 하부경사측정부가 형성되는 형태이기 때문에, 측면의 상하 모서리부에 모따기 형태를 용이하게 측정할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

Description

형상측정기용 선회형 프로브장치{TURN PROBE DEVICE FOR SHAPE MEASURING MACHINE}

본 발명은 플레이트 등의 형상을 측정하는 기기에 설치되는 선회형 프로브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플레이트의 형상을 더욱 용이하게 측정할 수 있도록 하는 형상측정기용 선회형 프로브장치에 관한 것이다.

일반적으로 형상측정장치는 플레이트, 반도체 소자, 파이프 등과 같은 제품의 형상을 측정하는 장치로서, 광학식상정(相定)방식과 프로브를 이용한 접촉식 측정장치 등이 있다.

여기서 상기 광학식상정 방식에서는 광을 피측정면위에 집광해서 측정하기 때문에, 광의 스폿 직경으로 가로방향의 측정분해능이 제한되어, 1㎛ 이하의 미세한 형상을 측정하는 일은 할 수 없으며, 피측정면으로 부터의 반사광으로 측정하기 때문에, 표면을 무반사 피복한 면현상은 측정할 수 없다.

그래서 종래에는 플레이트의 외형을 측정하기 위하여 프로브를 이용한 형상측정장치가 많이 사용되며, 본 발명은 프로브를 이용한 형상측정장치에 적용된다.

즉 종래에는 도 9에 도시한 바와 같이, 구체적으로 도시하지 않았지만 플레이트(101)가 화살표 방향으로 이동 및 정지하게 되며, 프로브(102)를 장착한 상하이동체(103)가 제1레일(104)을 따라 상하로 이동할 수 있고, 상기 제1레일(104)이 제2레일(105)을 따라 좌우방향으로 이동할 수 있는 구조를 포함하며, 상기 이동체(103)와 제1레일(104)은 공작기계 등에 많이 적용되는 각 서보모터 및 볼스크류 등을 구비한 이동장치에 의해 이동하게 된다.

그러나 종래에는 프로브에 구비된 구형의 스타일러스이 플레이트의 전후좌우측면에 접촉하는 부위가 각각 다르기 때문에, 스타일러스의 형상의 미세한 차이로 인하여 플레이트의 형상 측정 오차가 많이 발생할 수 있다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프로브의 스타일러스를 회전시키면서 플레이트의 형상을 측정함으로써 플레이트의 형상을 더욱 정확하게 측정할 수 있는 형상측정기용 선회형 프로브장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프로브장치로 플레이트의 형상을 측정하는 것으로 이루어지는 형상측정기용 선회형 프로브장치에 있어서, 상하가이드레일을 따라 상하로 이동하는 이동체에 모터설치부재가 설치되고, 상기 모터설치부재에 서보모터가 설치되고, 상기 서보모터에 의해 선회되는 프로브가 상기 서보모터의 구동축에 결합되어 프로브의 선단부에 구비된 스타일러스가 서보모터에 의해 선회되는 것을 포함하여 이루어지는 형상측정기용 선회형 프로브장치를 제공한다.

또한 상기 서보모터와 프로브 사이에 스핀들이 설치되어 상기 모터설치부재에 의해 상기 서보모터와 스핀들이 설치되는 것을 포함하되, 상기 서보모터의 구동축에 스핀들의 스핀들축이 커플링에 의해 결합되고, 상기 스핀들축의 하단부에 형성되는 프로브홀더 내에 프로브록커가 설치되고, 상기 프로브홀더 내에 삽입되는 프로브생크가 프로브록커에 결합되어 상기 프로브홀더 내에서 프로브생크가 설치되고, 상기 프로브생크의 하단부에 프로브본체가 설치되고, 상기 프로브본체의 하측에 스타일러스가 설치되는 것을 포함한다.

더우기 상기 스핀들축을 감싸는 스핀들케이스의 하측에는 상기 프로브홀더를 감싸는 제로셋팅지그가 설치되어 프로브를 설치하는 초기에 제로셋팅지그에 의해 프로브의 자세를 바르게 하는 것을 포함하여 이루어진다.

특히 본 발명에서는 상기 프로브에 구비된 스타일러스의 선단부에는 접촉부가 형성되되, 상기 접촉부는 원뿔대 형상의 상부경사측정부가 원통형상의 평면측정부의 상측에 형성됨과 아울러 원뿔대 형상의 하부경사측정부가 상기 평면측정부의 하측에 형성되는 것을 포함한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 형상측정기용 선회형 프로브장치는 서보모터에 의해 프로브가 회전되기 때문에, 플레이트의 측면 위치에 따라 프로브를 선회할 수 있어, 프로브에 구비된 스타일러스의 접촉부의 접촉점과 접촉부의 중심 사이의 연장선이 플레이트의 측면과 법선을 유지할 수 있어 플레이트의 어떠한 위치에 스타일러스의 접촉부가 접촉하더라도 접촉 압력이 일정하게 되어 플레이트의 형상을 더욱 용이하게 측정할 수 있다는 이점이 있다.

더우기 프로브의 스타일러스의 접촉부는 원통형상의 평면측정부의 상하에 원뿔대 형상의 상부경사측정부와 하부경사측정부가 형성되는 형태이므로, 측면의 상하 모서리부에 모따기 형태를 용이하게 측정할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 선회형 프로브장치가 적용되는 일 예의 형상측정장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 A - A선 단면도이다.
도 3은 도 2의 B부의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 형상측정기용 선회형 프로브장치의 사용 상태를 설명하는 개략적인 스타일러스의 접촉부와 플레이트의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 형상측정기용 선회형 프로브장치에 적용되는 프로브의 스타일러스의 하단부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 스타일러스의 사용 상태를 설명하는 스타일러스의 접촉부와 플레이트의 일부를 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 형상측정기용 선회형 프로브장치에 별도로 구비되는 프로브자세셋팅구를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 C - C선 단면도이다.
도 9는 종래에 관련하는 형상측정기를 나타내는 사시도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 형상측정기용 선회형 프로브장치를 나타내는 도면으로서, 본 발명에서는 선회형 프로브장치로 플레이트의 형상을 측정하기 위한 형상측정기에 적용된다.

그리고 본 발명에 의한 상하가이드레일(1)을 따라 상하로 이동하는 이동체(2)에 모터설치부재(3)가 설치되고, 상기 모터설치부재(3)에 서보모터(4)가 설치되고, 상기 서보모터(4)에 의해 선회되는 프로브(5)가 상기 서보모터(4)의 구동축(4a)에 결합되어 프로브(5)의 선단부에 구비된 스타일러스(STYLUS)(5a)이 서보모터(4)에 의해 선회되는 것을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 상하가이드레일(1)이 가이드레일(6)에 의해 좌우로 동력 이동할 수 있는 바, 상기 이동체(2)를 상하로 이동하기 위한 이동수단인 모터와 볼스크류 등과, 상기 상하가이드레일(1)를 좌우로 이동하기 위한 이동수단인 가이드레일(6)과 모터 및 볼스크류 등은 종래 기술 및 공작기계 등에 많이 적용되는 것이어서 상세한 설명을 생략한다.

아무튼 본 발명에서는 프로브(5)의 원활한 회전과, 프로브(5)의 설치의 정확성 등을 고려하여, 상기 서보모터(4)와 프로브(5) 사이에 스핀들(11)이 설치되어 상기 모터설치부재(3)에 의해 상기 서보모터(4)와 스핀들(11)이 설치되는 구조를 포함한다.

그리고 상기 서보모터(4)의 구동축(4a)에는 스핀들(11)의 스핀들축(11a)이 커플링(12)에 의해 결합되고, 상기 스핀들축(11a)의 하단부에는 프로브홀더(11aa)가 형성되고, 상기 프로브홀더(11aa) 내에는 프로브(5)를 신속하게 결합하기 위한 프로브록커(13)가 설치된다.

상기 프로브(5)는 프로브생크(PROBE SHANK)(5b)와 프로브본체(5c), 스타일러스(5a)로 이루어지며, 상기 프로브홀더(11aa) 내에 삽입되는 프로브생크(5b)가 프로브록커(13)에 결합되어 상기 프로브홀더(11aa) 내에서 프로브생크(5b)가 설치되고, 상기 프로브생크(5b)의 하단부에 프로브본체(5c)가 설치되고, 상기 스타일러스(5a)가 상기 프로브본체의 하측에 설치되는 구조이다.

한편 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 프로브(5)에 구비된 스타일러스(5a)의 선단부에는 접촉부(5aa)가 형성되되, 상기 접촉부(5aa)는 원뿔대 형상의 상부경사측정부(a)가 원통형상의 평면측정부(b)의 상측에 형성됨과 아울러 원뿔대 형상의 하부경사측정부(c)가 상기 평면측정부(b)의 하측에 형성되는 구조를 포함하여 플레이트(10)의 측면의 단면 형태에 맞추어서 정밀하게 플레이트(10)의 형상을 측정할 수 있는 것이다.

더우기 초기에는 프로브(5)를 설치한 뒤에 자세를 바르게 셋팅하는 것이 매우 중요하므로, 상기 스핀들축(11a)을 감싸는 스핀들케이스(11b)의 하측에는 상기 프로브홀더(11aa)를 감싸는 제로셋팅지그(14)가 설치되어 프로브(5)를 설치하는 초기에 제로셋팅지그(14)에 방사상으로 체결되는 다수의 나사(14a)에 의해 프로브(5)의 자세를 바르게 하여 설치할 수 있는 구조를 포함한다.

물론 상기 프로브(5)에는 프로브생크(5b)와 프로브본체(5c) 사이에는 다수의 나사가 방사상으로 결합되어 있어, 프로브본체(5c)의 자세를 교정할 수 있으며, 이에 따라 프로브(5)를 프로브록커(13)에 장착한 뒤에 프로브본체(5c)의 자세를 조정하여 스타일러스(5a)를 바르게 할 수 있는 것이다.

다른 한편 상기와 같이 프로브(5)를 프로브록커(13)에 장착한 뒤에 프로브본체(5c)의 자세를 조정하는 것은 형상 측정 시간을 증대할 수 있으므로, 가공장비의 싸이클타임을 줄이기 위해, 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이 상기 제로셋팅지그(14)로 프로브(5)의 자세를 조정하기 전에 상기 프로브(5)의 자세를 바르게 하는 작업을 미리 할 수 있는 별도의 프로브자세셋팅구(20)를 구비하여 상기 프로브자세셋팅구(20)에 프로브(5)를 설치한 후에 프로브(5)의 자세를 바르게 하여 프로브(5)를 프로브록커(13)에 장착하여 작업 시간을 줄이게 된다.

여기서 상기 프로브자세셋팅구(20)에는 베이스(20a)의 상부에 프로브지그(20b)가 세워져 설치되고, 상기 프로브지그(20b)에 방사상으로 다수의 나사(20c)가 상하 위치에 설치되어 있어 프로브(5)를 정위치에 고정할 수 있고, 상기 프로브지그(20b)에 형성된 구멍(20d)를 통하여 프로브생크(5b)와 프로브본체(5c) 사이의 결합 위치를 조정하기 위한 다수의 나사로 프로브본체(5c)의 자세를 조정할 수 있는 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 형상측정기용 선회형 프로브장치는 프로브(5)의 스타일러스(5a)의 하단부에 형성된 접촉부(5aa)가 도 4와 같이 플레이트(10)의 형상을 검사할 때, 서보모터(4)에 의해 스핀들축(11a)과 함께 회전되는 프로브(5)의 스타일러스(5a)가 플레이트(10)의 측면 방향에 따라 회전할 수 있어, 도면에 표시된 바와 같이 스타일러스(5a)의 접촉부(5aa)의 일정한 위치가 플레이트(10)의 측면에 접촉되는 것이다.

다시 말하면 프로브(5)에 구비된 스타일러스(5a)의 접촉부(5aa)의 접촉점과 접촉부(5aa)의 중심 사이의 연장선이 플레이트(10)의 측면 접촉면에서 법선을 유지할 수 있어 플레이트(10)의 어떠한 위치에서도 스타일러스(5a)의 접촉부(5aa)의 일정한 위치가 플레이트(10)에 접촉하게 된다.

더우기 프로브(5)의 스타일러스(5a)의 접촉부(5aa)의 형상이 상술한 바와 같이 평면측정부(b)의 상하에 상부경사측정부(a)와 하부경사측정부(c)가 형성되는 구조이며, 도 6에 도시한 바와 같이, 플레이트(10)의 측면의 단면 형태 즉 측면의 상하 모서리부가 모따기된 경우에도 플레이트(10)의 형상을 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

1 : 상하가이드레일 2 : 이동체
3 : 모터설치부재 4 : 서보모터
5 : 프로브 6 : 가이드레일
10 : 플레이트 11 : 스핀들
12 : 커플링 13 : 프로브록커
14 : 제로셋팅지그

Claims (5)

1. 프로브장치로 플레이트의 형상을 측정하는 것으로 이루어지는 형상측정기용 선회형 프로브장치에 있어서,
   상하가이드레일을 따라 상하로 이동하는 이동체에 모터설치부재가 설치되고, 상기 모터설치부재에 서보모터가 설치되고, 상기 서보모터에 의해 선회되는 프로브가 상기 서보모터의 구동축에 결합되어 프로브의 선단부에 구비된 스타일러스가 서보모터에 의해 선회되는 것을 포함하여 이루어지는 형상측정기용 선회형 프로브장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 서보모터와 프로브 사이에 스핀들이 설치되어 상기 모터설치부재에 의해 상기 서보모터와 스핀들이 설치되는 것을 포함하되,
   상기 서보모터의 구동축에 스핀들의 스핀들축이 커플링에 의해 결합되고, 상기 스핀들축의 하단부에 형성되는 프로브홀더 내에 프로브록커가 설치되고, 상기 프로브홀더 내에 삽입되는 프로브생크가 프로브록커에 결합되어 상기 프로브홀더 내에서 프로브생크가 설치되고, 상기 프로브생크의 하단부에 프로브본체가 설치되고, 상기 프로브본체의 하측에 스타일러스가 설치되는 것을 포함하여 이루어지는 형상측정기용 선회형 프로브장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스핀들축을 감싸는 스핀들케이스의 하측에는 상기 프로브홀더를 감싸는 제로셋팅지그가 설치되어 프로브를 설치하는 초기에 제로셋팅지그에 의해 프로브의 자세를 바르게 하는 것을 포함하여 이루어지는 형상측정기용 선회형 프로브장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제로셋팅지그에 설치되기 전에 상기 프로브의 자세를 바르게 하는 작업을 미리 할 수 있는 별도의 프로브자세셋팅구를 포함하여 상기 프로브자세셋팅구에 프로브를 설치한 후에 상기 프로브의 자세를 바르게 하는 것을 포함하여 이루어지는 형상측정기용 선회용 프로브장치.
5. 제1항과 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로브에 구비된 스타일러스의 선단부에는 접촉부가 형성되되, 상기 접촉부는 원뿔대 형상의 상부경사측정부가 원통형상의 평면측정부의 상측에 형성됨과 아울러 원뿔대 형상의 하부경사측정부가 상기 평면측정부의 하측에 형성되는 것을 포함하여 이루어지는 형상측정기용 선회형 프로브장치.

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