KR20190051905A - 다관절 각도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피측정물의 특정위치의 각도를 측정할 수 있는 다관절 갇도 측정장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다관절 각도 측정장치는 복수 개의 회전축선을 갖도록 상호 상대 회전 운동 가능하게 연결되는 복수 개의 링크를 갖는 아암(arm), 아암의 양측단 중 일측에 연결되고 피측정물에 접촉 지지되어 피측정물의 기준 각도를 감지하는 기준 각도감지부, 아암의 양측단 중 타측에 연결되고 기준 각도감지부와 동일 축선 방향의 회전축선을 가지고 피측정물의 특정위치에 접촉되어 기준 각도에 대한 상대 각도를 감지하는 비교 각도감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 기준 각도감지부의 벡터량을 기초로 하여 비교 각도감지부가 위치된 피측정물의 특정위치에서의 상대 각도를 직관적으로 측정할 수 있으므로, 제품의 품질 측정 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

다관절 각도 측정장치{ANGLE MEASURING APPARATUS HAVING MULTI-LINK}

본 발명은 다관절 각도 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 형상을 갖는 피측정물의 각도를 측정하는 다관절 각도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 각도 측정장치는 다양한 산업분야에서 사용된다. 이러한 각도 측정장치는 항공 산업 분야 및 자동차 분야 등에서는 가공된 피측정물의 각도를 측정하기 위해 사용된다. 여기서, 피측정물은 육각면체와 같이 직각의 각도를 가지는 것뿐만 아니라 다양한 곡면 형상을 가지고 있고, 이에 따라 다양한 곡면 형상의 각도를 측정해야 한다.

예를 들어, 항공 산업분야에서의 피측정물은 고정익 플랩(flap) 및 에일러론(aileron), 그리고 회전익 로터 블레이드(rotor blade), 힌지(hinge) 및 허브(hub) 등의 있다. 이러한 항공 산업분야의 피측정물은 곡면이 필연적으로 형성되기 때문에 각도 변위량 및 각도 범위를 측정하는 측정품질 모니터링이 필요하다.

한편, 산업 분야에서 피측정물의 각도를 측정하는 장치(또는 기구)로는 경사계(inclinometer), 수준기(level), 각도기(protractor) 등이 사용되며, 최근에는 사용성 및 정확도를 향상시킨 Digital indication 방식의 경사계가 많이 사용되고 있다.

그런데, 종래의 각도 측정장치는 피측정물에 대한 상대 각도가 측정될 때, 측정의 기반이 되는 기준부의 벡터량을 충분히 고려하지 않기 때문에 정확도가 크게 저하되는 문제점이 있고, 이에 따라 제품의 측정품질이 저하되는 문제점도 초래한다.

대한민국 등록특허공보 제10-0290644호; 2차원 터널 내공측정 센서 기구장치

본 발명의 목적은 기준부의 벡터량을 고려하여 피측정물의 상대 각도를 측정할 수 있도록 구조가 개선된 다관절 각도 측정장치를 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 복수 개의 회전축선을 갖도록 상호 상대 회전 운동 가능하게 연결되는 복수 개의 링크를 갖는 아암(arm)과, 상기 아암의 양측단 중 일측에 연결되고 피측정물에 접촉 지지되어 피측정물의 기준 각도를 감지하는 기준 각도감지부와, 상기 아암의 양측단 중 타측에 연결되고 상기 기준 각도감지부와 동일 축선 방향의 회전축선을 가지고 피측정물의 특정위치에 접촉되어 상기 기준 각도에 대한 상대 각도를 감지하는 비교 각도감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 각도 측정장치에 의해 이루어진다.

상기 아암의 복수 개의 상기 링크의 회전 가능한 연결에 따라 적어도 3개의 회전축선을 형성하며 적어도 3개의 회전축선의 축선 방향이 상호 평행한 것이 바람직하다.

적어도 3개의 회전축선을 형성하는 복수 개의 상기 링크는 상호 신축 가능하게 슬라이딩 이동될 수 있다.

복수 개의 상기 링크는 각각 복수 개의 상기 링크를 상호 연결하는 회전축의 축선 방향을 따라 상대 슬라이딩 이동될 수 있다.

xyz 좌표계에서 상기 아암의 양측단에 각각 연결된 상기 기준 각도감지부와 상기 비교 각도감지부의 회전축선 방향을 y축선이라고 할 때, 상기 기준 각도감지부와 상기 비교 감도감지부는 x-y축, x-z축 및 z-y축 중 적어도 어느 하나로 각도 방향량(vector)을 갖는 것이 제한될 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 다관절 각도 측정장치의 효과는 다음과 같다.

첫째, 기준 각도감지부의 벡터량을 기초로 하여 비교 각도감지부가 위치된 피측정물의 특정위치에서의 상대 각도를 직관적으로 측정할 수 있으므로, 제품의 품질 측정 효율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 기준 각도감지부와 비교 각도감지부를 상호 연결하는 링크들과 회전축이 신축 가능하게 슬라이딩 이동 할 수 있으므로, 피측정물의 특정위취에 대한 상대 각도 측정이 용이할 수 있고, 이에 따라 품질 측정에 대한 활용성을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다관절 각도 측정장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다관절 각도 측정장치의 제 1작동도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 다른 다관절 각도 측정장치의 제 2작동도,
도 4는 도 1에 도시된 다관절 각도 측정장치의 평면도,
도 5는 도 4에 도시된 다관절 각도 측정장치의 제 1작동 평면도,
도 6은 도 4에 도시된 다관절 각도 측정장치의 제 2작동 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 다관절 각도 측정장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 다관절 각도 측정장치의 아암은 복수 개의 링크로 구성되어 이하에서 슬라이딩 가능하도록 설명되고 회전축은 축선방향을 따라 슬라이딩 이동 가능한 것으로 기재하고 있으나, 이에 한정되지 않고 다양하게 적용 가능할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다관절 각도 측정장치의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다관절 각도 측정장치의 제 1작동도, 도 3은 본 발명의 실시 예에 다른 다관절 각도 측정장치의 제 2작동도, 도 4는 도 1에 도시된 다관절 각도 측정장치의 평면도, 도 5는 도 4에 도시된 다관절 각도 측정장치의 제 1작동 평면도, 그리고 도 6은 도 4에 도시된 다관절 각도 측정장치의 제 2작동 평면도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다관절 각도 측정장치(10)는 아암(arm)(100), 기준 각도감지부(500) 및 비교 각도감지부(700)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 다관절 각도 측정장치(10)는 회전축(300)을 더 포함한다.

아암(100)은 복수 개의 회전축선을 형성하고 상호 연결되어 상대 회전 운동되는 복수 개의 링크(120, 140)를 포함한다. 아암은 기준 각도감지부(500)와 비교 각도감지부(700)를 상호 연결한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 아암(100)은 수평 링크(120)와 수직 링크(140)를 포함한다.

수평 링크(120)는 본 발명의 일 실시 예로서, 제 1수평 링크(121), 제 2수평 링크(123) 및 제 3수평 링크(125)를 포함한다. 수평 링크(120)는 본 발명의 일 실시 예로서, 3개의 링크(121, 123, 125)로 구성되어 있으나, 1개의 링크로 구성될 수 있다. 제 1수평 링크(121)는 기준 각도감지부(500)에 인접하게 배치되고, 제 2수평 링크(123)는 비교 각도감지부(700)에 인접하게 배치된다. 제 3수평 링크(125)는 제 1수평 링크(121)와 제 2수평 링크(123) 사이를 상호 연결한다. 제 1수평 링크(121), 제 2수평 링크(123) 및 제 3수평 링크(125)는 상호 신축 가능하게 연결된다. 즉, 제 1수평 링크(121), 제 2수평 링크(123) 및 제 3수평 링크(125)는 각각 상대 슬라이딩 운동된다. 이러한 제 1수평 링크(121), 제 2수평 링크(123) 및 제 3수평 링크(125)는 도 5에 도시된 바와 같이 신축 가능하게 슬라이딩 될 수 있으므로, 기준 각도감지부(500)를 기준으로 피측정물(M)의 상이한 이격 거리의 표면 각도를 측정할 수 있는 이점이 있다.

수직 링크(140)는 본 발명의 일 실시 예로서, 제 1수직 링크(141), 제 2수직 링크(143), 제 3수직 링크(145) 및 제 4수직 링크(147)를 포함한다. 제 1수직 링크(141)는 기준 각도감지부(500)에 연결되고, 제 2수직 링크(143)는 비교 각도감지부(700)에 연결된다. 제 3수직 링크(145)와 제 4수직 링크(147)는 제 2수직 링크(143)에 연결된다. 상세하게 제 4수직 링크(147)는 제 2수직 링크(143)에 연결되고 제 3수직 링크(145)는 제 4수직 링크(147)와 신축 슬라이딩 이동 가능하도록 연결된다.

회전축(300)은 본 발명의 일 실시 예로서, 제 1회전축(320), 제 2회전축(340) 및 제 3회전축(360)을 포함한다. 제 1회전축(320)은 제 1수평 링크(121)와 제 1수직 링크(141)가 상대 회전 운동 가능하도록 제 1수평 링크(121)와 제 1수직 링크(141)를 상호 연결한다. 제 1회전축(320)은 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축선 'A'를 형성한다. 제 2회전축(340)은 제 2수직 링크(143)와 제 4수직 링크(147)가 상대 회전 운동 가능하도록 제 2수직 링크(143)와 제 4수직 링크(147)를 상호 연결한다. 제 2회전축(340)은 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축선 'B'를 형성한다. 제 3회전축(360)은 제 2수평 링크(123)와 제 3수직 링크(145)가 상호 상대 회전 운동 가능하도록 제 2수평 링크(123)와 제 3수직 링크(145)를 상호 연결한다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 제 3회전축(360)은 회전축선 'C'를 형성한다. 여기서, 회전축(300)의 개수는 본 발명의 일 실시 예와 달리 수평 링크(120) 및 수직 링크(140)의 개수에 따라 3개 미만 또는 3개를 초과하여 배치될 수 있다.

기준 각도감지부(500)는 아암(100)의 일측단에 배치되고 피측정물(M)에 접촉되어 피측정물(M)의 기준 각도를 감지한다. 기준 각도감지부(500)는 본 발명의 일 실시 예로서, 제 1하우징(520) 및 기준 센서(540)를 포함한다. 제 1하우징(520)은 기준 센서(540)를 외부로부터 보호하도록 기준 센서(540)를 수용한다. 기준 센서(540)는 피측정물(M)의 기준 각도를 측정한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기준 센서(540)는 피측정물(M)의 기준 각도를 측정한다.

비교 각도감지부(700)는 아암(100)의 타측단에 배치되고 피측정물(M)의 특정위치에 접촉된다. 비교 각도감지부(700)는 기준 각도감지부(500)로부터 측정된 기준 각도에 대한 상대 각도를 감지한다. 비교 각도감지부(700)는 본 발명의 일 실시 예로서, 제 2하우징(720) 및 비교 센서(740)를 포함한다. 제 2하우징(720)은 비교 센서(740)를 외부로부터 보호하도록 비교 센서(740)를 수용한다.

비교 각도감지부(700)는 기준 각도감지부(500)의 벡터량을 기준으로 비교 각도감지부(700)가 접촉된 피측정물(M)의 특정위치에서의 상대 각도를 감지한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 비교 각도감지부(700)는 기준 각도감지부(500)에 대해 상대 각도 'D'를 감지한다.

한편, 기준 각도감지부(500)와 비교 각도감지부(700)의 회전축선은 동일 축선방향으로 형성된다. 즉, 제 1회전축(320)의 회전축선 'A'와 제 2회전축(340)의 회전축선 'B'는 동일 축선방향을 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축선 'A'와 회전축선 'B'는 y축의 축선 방향을 갖는다. 이렇게 기준 각도감지부(500)와 비교 각도감지부(700)의 회전축선이 동일 축선 방향으로 형성됨에 따라 기존 벡터의 변화 없이 정확한 상대 각도 측정을 측정할 수 있다. 그리고, 기준 각도감지부(500)의 벡터의 변화를 방지하기 위해서 기준 각도감지부(500)는 제 1수직 링크(141)에 고정 연결되고 비교 각도감지부(700)는 회전 가능하게 연결될 수 있다.

이에, 기준 각도감지부의 벡터량을 기초로 하여 비교 각도감지부가 위치된 피측정물의 특정위치에서의 상대 각도를 직관적으로 측정할 수 있으므로, 제품의 품질 측정 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 기준 각도감지부와 비교 각도감지부를 상호 연결하는 링크들과 회전축이 신축 가능하게 슬라이딩 이동 할 수 있으므로, 피측정물의 특정취이에 대한 상대 각도 측정이 용이할 수 있고, 이에 따라 품질 측정에 대한 활용성을 증대시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 아암(arm) 120: 수평 링크
140: 수직 링크 300: 회전축
320: 제 1회전축 340: 제 2회전축
360: 제 3회전축 500: 기준 각도감지부
700: 비교 각도감지부

Claims (5)

1. 복수 개의 회전축선을 갖도록 상호 상대 회전 운동 가능하게 연결되는 복수 개의 링크를 갖는 아암(arm)과;
   상기 아암의 양측단 중 일측에 연결되고 피측정물에 접촉 지지되어, 피측정물의 기준 각도를 감지하는 기준 각도감지부와;
   상기 아암의 양측단 중 타측에 연결되고 상기 기준 각도감지부와 동일 축선 방향의 회전축선을 가지고 피측정물의 특정위치에 접촉되어, 상기 기준 각도에 대한 상대 각도를 감지하는 비교 각도감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 각도 측정장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 아암의 복수 개의 상기 링크의 회전 가능한 연결에 따라 적어도 3개의 회전축선을 형성하며, 적어도 3개의 회전축선의 축선 방향이 상호 평행한 것을 특징으로 하는 다관절 각도 측정장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   적어도 3개의 회전축선을 형성하는 복수 개의 상기 링크는 상호 신축 가능하게 슬라이딩 이동되는 것을 특징으로 하는 다관절 각도 측정장치.
   
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   복수 개의 상기 링크는 각각 복수 개의 상기 링크를 상호 연결하는 회전축의 축선 방향을 따라 상대 슬라이딩 이동되는 것을 특징으로 하는 다관절 각도 측정장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   xyz 좌표계에서 상기 아암의 양측단에 각각 연결된 상기 기준 각도감지부와 상기 비교 각도감지부의 회전축선 방향을 y축선이라고 할 때,
   상기 기준 각도감지부와 상기 비교 감도감지부는 x-y축, x-z축 및 z-y축 중 적어도 어느 하나로 각도 방향량(vector)을 갖는 것이 제한되는 것을 특징으로 하는 다관절 각도 측정장치.

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