KR20220162263A - High-Precision 3 dimensional coordinate measuring machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고정밀 3차원 측정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 설치면에 기설치된 상태에서 수평 정렬을 위한 자세를 보다 정밀하고 손쉽게 조절할 수 있는 고정밀 3차원 측정기에 관한 것이다.The present invention relates to a high-precision three-dimensional measuring device, and more particularly, to a high-precision three-dimensional measuring device capable of more precisely and easily adjusting a posture for horizontal alignment in a state in which it is already installed on an installation surface.
일반적으로, 3차원 측정기는 피측정물의 표면 위치를 검출할 수 있는 센서가 피측정물 주변으로 이동하면서 피측정물의 측정점 좌표를 검출하고 연산처리함으로써 피측정물의 크기, 위치, 방향 등을 데이터로 도출하는 장비이다.In general, in a 3D measuring machine, a sensor capable of detecting the surface position of an object to be measured moves around the object to detect and calculate the coordinates of a measuring point of the object to be measured, thereby deriving the size, position, direction, etc. of the object to be measured as data. It is a device that
3차원 측정기로 측정된 데이터는 기설계된 형상 치수와의 비교를 통해 가공정밀도를 평가하는데 이용되거나, 도면과 같은 설계 자료가 없는 제품의 역설계 등에 이용된다.The data measured by the 3D measuring machine is used to evaluate processing precision through comparison with pre-designed shape dimensions, or is used for reverse engineering of products without design data such as drawings.
3차원 측정기의 피측정물 측정 방식은 터치 프로브, 레이저 센서, 비젼카메라를 포함하는 비젼시스템의 3가지 측정방식이 주로 채택되어 사용되고 있으며, 이는 접촉 방식과 비접촉 방식으로 구분된다.Three measurement methods of a vision system including a touch probe, a laser sensor, and a vision camera are mainly adopted and used as the measurement method of a 3D measuring machine, which is divided into a contact method and a non-contact method.
접촉 방식인 터치 프로브는 정밀한 측정 정보를 얻을 수 있고, 비접촉 방식인 레이저 센서는 선 형태의 측정 방식으로 빠른 측정속도와 높은 정밀도를 가진다는 특징이 있다.A touch probe, which is a contact method, can obtain precise measurement information, and a laser sensor, which is a non-contact method, is a linear measurement method, and has fast measurement speed and high precision.
일반적인 3차원 측정기는 검출기(프로브)가 피측정물의 공간 좌표값을 읽어 위치, 거리, 방향 등을 측정하고, 상기 검출기가 피측정물의 주변 3차원 공간을 이동할 수 있도록 검출기를 3차원으로 이동시킬 수 있는 수단을 포함하는 구조를 갖춘다.In a general 3D measuring device, a detector (probe) measures the position, distance, direction, etc. by reading spatial coordinate values of the object to be measured, and can move the detector in 3D so that the detector can move the 3D space around the object to be measured. Have a structure that includes the means to be
종래 3차원 측정기는 상부에 피측정물이 놓이기 위한 정반이 베이스의 상부에 지지되고, x,y 및 z 공간 좌표 상에서 검출기를 이동시키고 그 이동량을 측정하기 위한 엔코더가 구비된 본체와, 상기 본체에 의해 공간 좌표 내에서 이동되어 피측정물에 접촉되어 신호를 발생시키는 검출기 및 피측정물의 위치 및 그 좌표를 수학적으로 연산하는 컨트롤러로 구성된다.In a conventional 3D measuring machine, a main body is provided with an encoder for moving a detector on x, y and z spatial coordinates and measuring the amount of movement, in which a surface plate for placing an object to be measured is supported on the upper part of the base, and the main body is It is composed of a detector that is moved in spatial coordinates by a sensor and generates a signal by being in contact with an object to be measured, and a controller that mathematically calculates the position of the object to be measured and its coordinates.
본체에 의해 검출기가 이동되면 검출기의 이동 좌표는 리니어엔코더에 의해 실시간으로 측정되며, 이렇게 측정된 검출기의 좌표값은 측정공간 내 검출기의 상대적 위치 결정을 위한 데이터로 활용된다.When the detector is moved by the body, the movement coordinates of the detector are measured in real time by a linear encoder, and the measured coordinate values of the detector are used as data for determining the relative position of the detector in the measurement space.
통상 3차원 측정기는 고도의 정밀도를 요하기 때문에, 설치공간의 설치면 수평이 틀어질 경우 프로브의 정렬상태가 불량해져 측정기의 측정 정밀도가 현저하게 떨어지게 되고, 설령, 수평을 고려해 설치되었다 하더라도, 측정기를 구성하는 각각의 부품간 유격 및 공차로 인해, 프로브의 정렬이 미세하게 틀어지게 되기도 하며, 측정기의 구조상, 이와 같은 틀어짐을 쉽게 보정하기가 난해하다.Since a 3D measuring machine usually requires a high degree of precision, if the installation surface of the installation space is not level, the alignment of the probe becomes poor, and the measuring accuracy of the measuring machine is significantly reduced. Due to the clearance and tolerance between each part constituting the probe, the alignment of the probe may be slightly misaligned, and due to the structure of the measuring instrument, it is difficult to easily correct such misalignment.
본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하기 위해 창출된 것으로, 수평이 틀어진 설치면에 기설치된 상태에서도 수평 정렬을 위한 자세를 보다 정밀하게 조절할 수 있도록 하여 고도의 정밀성을 요구하는 3차원 측정기의 피측정물 측정 정확도를 보장하는 고정밀 3차원 측정기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve this in view of the various problems in the prior art, so that the posture for horizontal alignment can be more precisely adjusted even when it is already installed on a horizontally distorted installation surface, thereby requiring a high degree of precision. An object of the present invention is to provide a high-precision three-dimensional measuring device that guarantees measurement accuracy of a measuring instrument.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 상부로 x축레일이 형성되는 베이스; 상기 x축레일에 접속되어 x축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 상부로 y축레일이 형성되는 x축이동부; 상기 y축레일에 접속되어 y축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 전방으로 z축레일이 형성되는 y축이동부; 및 상기 z축레일에 접속되어 z축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 프로브를 지지하는 z축이동부;를 포함하며, 상기 y축이동부는, 전방으로 상기 z축레일을 지지하는 y축프레임; 및 상기 y축프레임과 y축레일 사이에 설치되어 y축레일에 접속되고, 상기 y축프레임의 수평을 조절하는 y축가이더모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a means for achieving the above object, the base on which the x-axis rail is formed; an x-axis moving unit connected to the x-axis rail, installed to be reciprocally movable in the x-axis direction, and having a y-axis rail formed thereon; a y-axis moving unit connected to the y-axis rail and installed to be reciprocally movable in the y-axis direction and having a z-axis rail formed forward; and a z-axis moving unit connected to the z-axis rail and installed to be reciprocally movable in the z-axis direction and supporting a probe, wherein the y-axis moving unit includes a y-axis frame forwardly supporting the z-axis rail ; and a y-axis guider module installed between the y-axis frame and the y-axis rail, connected to the y-axis rail, and adjusting the level of the y-axis frame.
또한, 상기 y축레일은 x축이동부의 좌우측에 각각 형성되는 한 쌍으로 마련되며, 상기 y축가이더모듈은 상기 한 쌍의 y축레일에 각각 접속되도록 복수 개로 마련되는 것을 특징으로 한다.In addition, the y-axis rails are provided in pairs formed on the left and right sides of the x-axis moving unit, and the y-axis guider modules are provided in plurality to be connected to the pair of y-axis rails, respectively.
또, 상기 복수 개의 y축가이더모듈은, 좌측 y축레일에 접속되는 제1 y축가이더모듈; 우측 y축레일에 접속되는 제2 y축가이더모듈; 및 좌측 y축레일과 우측 y축레일 중 적어도 어느 한 곳에 접속되는 제3 y축가이더모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of y-axis guider modules may include a first y-axis guider module connected to a left y-axis rail; A second y-axis guider module connected to the right y-axis rail; and a third y-axis guider module connected to at least one of the left y-axis rail and the right y-axis rail.
또한, 상기 복수 개의 y축가이더모듈 각각은, 상기 y축프레임의 측면에 일체로 형성되며 상하 방향으로 나사산이 형성된 조절구가 관통 형성되는 실린더; 상기 조절구에 나사결합 방식으로 결합되며 중앙에 상하 방향으로 나사산이 형성된 관통구가 형성되는 고정볼트; 상기 실린더의 하부로 일정 거리 이격 배치되며 상면으로 나사산이 형성된 고정구가 형성되고 하부로 상기 y축레일에 접속되는 y축가이드블럭을 지지하는 지지브라켓; 및 상기 관통구에 나사결합 방식으로 삽입되며 하단이 상기 고정볼트의 하방으로 노출되어 고정구에 나사결합 방식으로 고정되는 고정핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, each of the plurality of y-axis guider modules includes a cylinder integrally formed on a side surface of the y-axis frame and through which an adjustment member having a screw thread in the vertical direction is formed; a fixing bolt coupled to the control unit in a screwing manner and having a through-hole threaded in a vertical direction at the center; a support bracket for supporting a y-axis guide block disposed at a lower portion of the cylinder at a predetermined distance, having a screw-threaded fixture formed on the upper surface, and connected to the y-axis rail at a lower portion; and a fixing pin inserted into the through-hole in a screwing manner and having a lower end exposed below the fixing bolt and fixed to the fixture in a screwing manner.
또, 상기 y축이동부는, 상기 y축프레임과 y축레일 사이에 설치되어 y축이동부의 이동량을 검출하는 엔코더부;를 더 포함하며, 상기 엔코더부는, 상기 y축레일과 평행하게 마련된 스케일에 접속되어 스케일의 레퍼런스를 판독하는 리드헤더; 및 상기 y축프레임 상에서 리드헤더를 지지하는 헤더지지부재;를 포함하며, 상기 헤더지지부재는, 상기 y축프레임에서부터 스케일의 외측을 향해 연장되는 엔코더브라켓; 상기 엔코더브라켓과 상기 리드헤더를 상호 관통해 체결되는 체결볼트; 및 상기 체결볼트와 편심되게 배치되어 상기 엔코더브라켓을 관통한 상태로 상기 리드헤더의 표면에 접촉되는 가동볼트;를 포함하며, 상기 상기 z축이동부는, 상기 z축레일의 경로 상에 설치되며 z축 방향으로 연장되는 스크류축을 회전시키는 z축모터; 후방으로는 상기 z축레일에 접속되는 z축가이드블럭을, 전방으로는 상기 프로브를 지지하는 홀더; 및 상기 스크류축과 홀더 사이에 설치되어 상기 홀더의 z축 방향 이동 간섭시 파절이 유도되는 파절유도부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the y-axis moving unit further includes an encoder unit installed between the y-axis frame and the y-axis rail to detect a movement amount of the y-axis moving unit, wherein the encoder unit is provided in parallel with the y-axis rail a read header connected to the scale to read the reference of the scale; and a header support member supporting a read header on the y-axis frame, wherein the header support member includes: an encoder bracket extending from the y-axis frame toward the outside of the scale; fastening bolts fastened by mutually penetrating the encoder bracket and the lead header; and a movable bolt disposed eccentrically with the fastening bolt and in contact with the surface of the lead header while penetrating the encoder bracket, wherein the z-axis moving unit is installed on a path of the z-axis rail, a z-axis motor for rotating a screw shaft extending in the z-axis direction; a holder for supporting the z-axis guide block connected to the z-axis rail to the rear and the probe to the front; and a fracture inducing member installed between the screw shaft and the holder to induce fracture when the holder moves in the z-axis direction and interferes.
본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.The present invention provides the following effects.
첫째, 사용자가 y축이동부의 수평상태를 육안으로 확인하면서 각각의 고정볼트만을 회전조작해 y축이동부의 기울기를 조절함으로써 수평을 조절할 수 있게 되어 작업 편의가 대폭 개선되는 효과가 있다.First, the user can adjust the horizontality by adjusting the inclination of the y-axis movable part by rotating only each fixing bolt while checking the horizontal state of the y-axis movable part with the naked eye, thereby greatly improving work convenience.
둘째, 리드헤더와 스케일 사이의 간격을 사용자로 하여금 미세하게 조절할 수 있도록 하여 엔코더부와 스케일 사이의 접점민감도를 보다 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 y축이동부의 이동량 검출이 보다 정확하게 이루어질 수 있는 효과가 있다Second, it is possible to further improve the contact sensitivity between the encoder part and the scale by allowing the user to finely adjust the distance between the read header and the scale, and as a result, the movement amount of the y-axis moving part can be detected more accurately. there is
셋째, z축이동부의 z축 방향 이동 과정에서 불필요한 간섭에 의해 외력이 발생할 경우 홀더와 스크류축의 연결지점에서 파절유도부재의 임의 파절을 유도함으로써 z축레일과 스크류축의 변형 또는 파손을 미연에 방지하고, 동시에 손실된 파절볼트만을 새것으로 교체해주기만 하면 되므로, 유지보수의 용이성이 대폭 향상되는 이점이 있다.Third, when an external force is generated due to unnecessary interference during the z-axis movement of the z-axis moving part, arbitrary fracture of the fracture inducing member is induced at the connection point between the holder and the screw shaft, thereby preventing deformation or damage of the z-axis rail and screw shaft in advance. And at the same time, since only the lost fractured bolt needs to be replaced with a new one, there is an advantage in that the ease of maintenance is greatly improved.
도 1은 본 발명에 따른 고정밀 3차원 측정기의 외관을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 고정밀 3차원 측정기의 케이스가 제거된 요부 구성 외관을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 정면을 도시한 도면.
도 4는 도 2의 일측면을 도시한 도면.
도 5는 도 2의 평면을 도시한 도면.
도 6은 도 2의 요부구성을 확대 도시한 도면.
도 7은 베이스, x축이동부 및 y축이동부의 분해구성을 도시한 도면.
도 8은 y축가이더모듈의 분해구성을 도시한 도면.
도 9는 y축가이더모듈의 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 엔코더부의 분해구성을 도시한 도면.
도 11은 엔코더부의 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 12는 엔코더부의 작용을 도시한 도면.
도 13 내지 도 14는 z축이동부의 분해구성을 도시한 도면.
도 15는 z축이동부의 요부 정면을 개략적으로 도시한 도면.
도 16은 파절유도부재의 작용을 도시한 도면.1 is a view showing the appearance of a high-precision three-dimensional measuring device according to the present invention.
Figure 2 is a view showing the appearance of the main components of the high-precision three-dimensional measuring device according to the present invention from which the case is removed.
Fig. 3 is a front view of Fig. 2;
Figure 4 is a view showing one side of Figure 2;
Fig. 5 is a plan view of Fig. 2;
Fig. 6 is an enlarged view of a main part of Fig. 2;
7 is a view showing an exploded configuration of a base, an x-axis moving unit, and a y-axis moving unit;
8 is a view showing an exploded configuration of the y-axis guider module.
9 is a view schematically showing a cross-sectional configuration of a y-axis guider module.
Fig. 10 is a diagram showing an exploded configuration of an encoder unit;
11 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of an encoder unit;
12 is a diagram showing the operation of an encoder unit;
13 to 14 are diagrams showing an exploded configuration of a z-axis moving unit.
15 is a diagram schematically showing the front of the main part of the z-axis moving part.
16 is a view showing the action of the fracture inducing member.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the examples described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer explanation. It should be noted that in each drawing, the same members are sometimes indicated by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
본 발명에 따른 3차원 측정기는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 크게, 베이스(10), x축이동부(20), y축이동부(100) 및 z축이동부(200)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 5, the 3D measuring device according to the present invention includes a
먼저, 베이스(10)는 상부로 x축이동부(20)를 지지하며, 피측정물이 놓여지는 정반(30) 상에 안착 설치될 수 있다.First, the
이때, 피측정물은 정반(30)과 연결 설치된 공급라인(40)을 통해 측정지그에 안착된 채로 정반(30)으로 자동 공급될 수 있으며, 피측정물이 정반(30)의 고정위치로 공급되면 3차원 측정기의 작동이 개시된다.At this time, the object to be measured can be automatically supplied to the
피측정물이 정반(30)에 배치되면 x, y, z축이동부(20,100,200)가 z축이동부(200)에 설치된 프로브(240)를 피측정물 주변에 접촉되게끔 이동시켜가며 피측정물의 3차원 좌표를 측정하며, 이때, 피측정물의 3차원 좌표를 측정하고, 측정된 좌표를 데이터로 연산, 가공하는 원리는 공지된 바와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.When the object to be measured is placed on the
베이스(10)의 상부로는 x축레일(11)이 x축방향을 따라 일렬로 형성될 수 있으며, 상기 x축레일(11)에 x축이동부(20)가 접속되어 x축방향으로 왕복 이동될 수 있다. 도면부호를 병기하지 않았지만, 베이스(10)는 x축이동부(20)를 선형 이동시키기 위한 리니어모터 등의 동력발생 수단을 포함할 수 있으며, 이는 공지된 사항으로부터 참조될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.At the top of the
x축이동부(20)는 베이스(10)의 상부에 형성된 x축레일(11)에 접속되어 x축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 즉, 프로브(240)의 x축 방향 이동은 x축이동부(20)의 x축 방향 이동에 의해 수행되어질 수 있다.The
x축이동부(20)의 상부로는 y축레일(21)이 y축방향을 따라 일렬로 형성될 수 있으며, 상기 y축레일(21)에 y축이동부(100)가 접속되어 y축방향으로 왕복 이동될 수 있다. 이때, 상기 y축레일(21)은 x축이동부(20)의 좌우측에 각각 형성되는 한 쌍으로 마련될 수 있다.Above the
x축이동부(20)의 하면에는 x축레일(11)에 접속되어 x축레일(11)을 타고 슬라이딩할 수 있는 x축가이드블럭(23)이 형성될 수 있다.An
전술한 베이스(10)와 마찬가지로, x축이동부(20)는 도면부호를 병기하지 않았지만, y축이동부(100)를 선형 이동시키기 위한 리니어모터 등의 동력발생수단을 포함할 수 있으며, 이는 공지된 사항과 동일하다. Like the above-described
본 발명에 따른 3차원 측정기는 후술 될 y축이동부(100)와 z축이동부(200)의 구조에 주된 특징이 있으므로, 이하, 첨부되는 도면을 참고하여 y축이동부(100)와 z축이동부(200)를 상세히 설명하도록 한다.Since the three-dimensional measuring device according to the present invention has a main feature in the structure of the y-
먼저, y축이동부(100)는 x축이동부(20)의 상부에 형성된 y축레일(21)에 접속되어 y축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 즉, 프로브(240)의 y축 방향 이동은 y축이동부(100)의 y축 방향 이동에 의해 수행되어질 수 있다. y축이동부(100)의 전방으로는 z축이동부(200)의 z축 방향 이동을 가이드하기 위한 z축레일(111)이 형성될 수 있다.First, the y-
보다 구체적으로, 상기 y축이동부(100)는 전방으로 상기 z축레일(111)을 지지하는 y축프레임(110) 및 상기 y축프레임(110)과 y축레일(21) 사이에 설치되어 y축레일(21)에 접속되고, 상기 y축프레임(110)의 수평을 조절하는 y축가이더모듈(120)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.More specifically, the y-
y축프레임(110)은 y축이동부(100)의 전체적인 골격을 담당하며 좌우로 y축가이더모듈(120)을 지지한다. 이때, y축가이더모듈(120)은 상기 한 쌍의 y축레일(21)에 각각 접속되도록 y축프레임(110)의 좌우측에 복수 개로 마련되어 y축이동부(100)의 좌우 균형을 유지한다. y축프레임(110)은 x축이동부(20)에 마련된 리니어모터에 연결 구성되어질 수 있다.The y-
y축가이더모듈(120)은 y축프레임(110)을 x축이동부(20)에 대해 상부로 일정 간격 이격시키며 y축레일(21) 상에 슬라이딩 가능하게 접속되어 x축이동부(20)의 리니어모터의 작동시 y축이동부(100)가 y축 방향을 따라 왕복 이동이 가능해지도록 한다. The y-
동시에, y축가이더모듈(120)은 3차원 측정기의 좌우 또는 전후 수평이 틀어졌을 경우 사용자로 하여금 조절되게 하여 y축이동부(100)의 틀어진 수평을 올바르게 보정할 수 있는 구조를 갖춘다. 이에, y축이동부(100)의 수평조절과 연동하여 z축이동부(200) 및 z축이동부(200)에 지지된 프로브(240)의 수평이 조절되어질 수 있다.At the same time, the y-
이를 위해, y축가이더모듈(120)은 도 8에 도시된 바와 같이 상기 y축프레임(110)의 측면에 일체로 형성되며 상하 방향으로 나사산이 형성된 조절구(121a)가 관통 형성되는 실린더(121), 상기 조절구(121a)에 나사결합 방식으로 결합되며 중앙에 상하 방향으로 나사산이 형성된 관통구(122a)가 형성되는 고정볼트(122), 상기 실린더(121)의 하부로 일정 거리 이격 배치되며 상면으로 나사산이 형성된 고정구(123a)가 형성되고 하부로 상기 y축레일(21)에 접속되는 y축가이드블럭(123b)을 지지하는 지지브라켓(123) 및 상기 관통구(122a)에 나사결합 방식으로 삽입되며 하단이 상기 고정볼트(122)의 하방으로 노출되어 고정구(123a)에 나사결합 방식으로 고정되는 고정핀(124)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.To this end, the y-
실린더(121)에 형성된 조절구(121a)는 실린더(121)를 상하 방향으로 완전히 관통해 형성될 수 있으며, 상기 조절구(121a)에 나사산이 형성된 고정볼트(122)가 먼저 나사결합 방식으로 삽입 결합된 상태에서 고정볼트(122)의 관통구(122a) 상에 나사산이 형성된 고정핀(124)이 나사결합 방식으로 삽입 결합되어질 수 있다. The adjusting
이때, 조절구(121a)에 형성된 나사산은 관통구(122a)에 형성된 나사산과 반대되는 방향의 나사산으로 구성됨과 동시에, 고정볼트(122)와 고정핀(124)에 형성된 나사산이 각기 다른 방향의 나사산으로 형성되어 사용자가 고정볼트(122)를 일방향 회전시킴에 따라 고정볼트(122)와 고정핀(124)이 서로 반대되는 방향으로 이동할 수 있는 구조가 된다.At this time, the screw thread formed in the adjusting
다시, 고정볼트(122)와 고정핀(124)은 모두 실린더(121)의 하부로 노출되며, 특히 고정핀(124)의 하단은 실린더(121)의 하부로 이격 배치된 지지브라켓(123)의 고정구(123a) 상에 삽입 고정되어 실린더(121)와 지지브라켓(123)을 물리적으로 상호 고정시킨다.Again, both the fixing
지지브라켓(123)의 하부에 결합된 y축가이드블럭(123b)은 y축레일(21)에 접속되어 y축레일(21)을 타고 슬라이딩할 수 있다.The y-
이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이 사용자가 상기 고정볼트(122)의 상단 머리를 정역방향으로 회전시키면, 회전량에 따라 실린더(121)의 조절구(121a)에 나사결합 방식으로 결합된 고정볼트(122)에 의해 실린더(121)와 일체화된 y축프레임(110)이 상하로 견인되어질 수 있다. 동시에, 고정볼트(122) 또한 지지브라켓(123)의 고정구(123a) 상에 고정 결합된 고정핀(124)을 타고 상하로 견인되어질 수 있다. 이로 인해, 사용자에 의해 조절된 y축가이더모듈(120)의 y축프레임(110)의 일측이 상부 또는 하부로 견인되면서 y축이동부(100) 자체의 수평을 조절할 수 있게 되며, 이와 연동해 z축이동부(200) 및 z축이동부(200)에 지지된 프로브(240)의 수평이 조절될 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 9 , when the user rotates the top head of the fixing
이와 같이 구성된 y축가이더모듈(120)은 y축레일(21)이 x축이동부(20)의 좌우측에 각각 형성되는 한 쌍으로 마련되어진 점을 감안하여 이에 대응하도록 복수 개로 마련되어, y축프레임(110)의 좌우측에 각각 형성될 수 있다.The y-
일례로, 복수 개의 y축가이더모듈(120)은 좌측 y축레일(21a)에 접속되는 제1 y축가이더모듈(120a), 우측 y축레일(21b)에 접속되는 제2 y축가이더모듈(120b) 및 좌측 y축레일(21a)과 우측 y축레일(21b) 중 적어도 어느 한 곳에 접속되는 제3 y축가이더모듈(120c)로 예시될 수 있으며, 도 5에 도시된 실시예에서는 y축프레임(110)의 좌측에 형성되어 좌측 y축레일(21a)에 접속되는 제1 y축가이더모듈(120a), y축프레임(110)의 우측 전방에 형성되어 우측 y축레일(21b)에 접속되는 제2 y축가이더모듈(120b) 및 y축프레임(110)의 우측 후방에 형성되어 우측 y축레일(21b)에 접속되는 제3 y축가이더모듈(120c)로 예시될 수 있다.For example, the plurality of y-
즉, 사용자는 전술한 바와 같이 제1,2,3 y축가이더모듈(120a,120b,120c)을 적절히 조절함으로써 y축이동부(100)의 수평을 적절히 조절할 수 있으며 예컨대, 3차원 측정기의 좌측이 높아지게끔 좌우 수평이 틀어진 경우 사용자가 제2 y축가이더모듈(120b)과 제3 y축가이더모듈(120c)을 조절하여 y축이동부(100)의 우측부를 상부로 견인함으로써 틀어진 수평을 보정할 수 있다. 3차원 측정기가 틀어진 자세에 따라, y축이동부(100)의 우측 전방을 더 높에 이동시켜야 할 필요가 있을 경우, 제3 y축가이더모듈(120c)보다 제2 y축가이더모듈(120b)의 실린더(121)와 지지브라켓(123)을 더 이격시킴으로써 y축이동부(100)의 우측 전방을 상대적으로 높게 이동시켜 수평을 조절할 수 있다.That is, the user can properly adjust the horizontality of the y-
정리하면, 사용자가 y축이동부(100)의 수평상태를 육안으로 확인하면서 각각의 고정볼트(122)만을 회전조작해 y축이동부(100)의 기울기를 조절함으로써 수평을 조절할 수 있게 되어 작업 편의가 대폭 개선되는 효과가 있다.In summary, the user can adjust the horizontality by adjusting the inclination of the y-
한편, y축이동부(100)는 y축프레임(110)과 y축레일(21) 사이에 설치되어 y축이동부(100)의 이동량을 검출하는 엔코더부(130)를 더 포함한다.Meanwhile, the y-
이때, x축이동부(20)의 측면에는 y축레일(21)과 평행하게 스케일(22)이 형성될 수 있고, 엔코더부(130)가 상기 스케일(22) 위를 왕복 이동하면서 스케일(22)을 판독하여 y축이동부(100)의 실시간 위치를 검출하고 이를 근거로 y축이동부(100)의 이동량을 검출할 수 있게 된다.At this time, a
통상의 3차원 측정기에서 스케일(22)과 엔코더부(130)는 리니어엔코더로 명명되어지는데, y축이동부(100)의 직선이동 과정에서 y축레일(21)과 y축가이드블럭(123b) 사이에 분진, 각종 부품의 윤활을 위한 윤활류 등이 개재될 경우 y축이동부(100)의 직진성이 떨어지면서 스케일(22)과 엔코더부(130) 사이에 유격이 발생하거나 반대로 선접촉 되는 지점이 발생해 y축이동부(100)의 실시간 위치 검출이 정확하게 이루어질 수 없게 된다.In a typical three-dimensional measuring machine, the
이에, 본 실시예에서의 엔코더부(130)는 스케일(22)과의 간격을 사용자로 하여금 미세하게 조절할 수 있도록 하여 엔코더부(130)와 스케일(22) 사이의 접점민감도를 보다 향상시킬 수 있다. 전술한 개발개념을 기초로 이하 엔코더부(130)를 구체적으로 설명하도록 한다.Thus, the
도 6에 도시된 바와 같이 엔코더부(130)는 y축레일(21)과 평행하게 마련된 스케일(22)에 접속되어 스케일(22)의 레퍼런스를 판독하는 리드헤더(131) 및 y축프레임(110) 상에서 리드헤더(131)를 지지하는 헤더지지부재(132)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.As shown in FIG. 6, the
리드헤더(131)는 헤더지지부재(132) 상에서 착탈 가능하게 마련될 수 있으며, 사용자의 헤더지지부재(132) 조작에 의해 헤더지지부재(132) 상에서 스케일(22)을 향해 위치조절 가능하게 결합될 수 있다. 리드헤더(131)에는 헤더지지부재(132)와의 결합을 위한 결합구(131a)가 형성될 수 있다.The
y축이동부(100)가 y축 방향으로 이동되면 y축이동부(100)의 실시간 이동 좌표는 리더헤드(131)에 의해 측정되며, 이렇게 측정된 좌표값은 y축이동부(100)의 위치 결정을 위한 데이터로 활용된다. 리드헤더(131)는 스케일(22)을 판독해 이동 좌표를 측정할 수 있는 선에서 공지된 사항으로부터 참조될 수 있으므로 이하 자세한 설명은 생략한다. When the y-
다음으로, 헤더지지부재(132)는 y축프레임(110)에서부터 스케일(22)의 외측을 향해 연장되는 엔코더브라켓(132a), 상기 엔코더브라켓(132a)과 상기 리드헤더(131)를 상호 관통해 체결되는 체결볼트(132b) 및 상기 체결볼트(132b)와 편심되게 배치되어 상기 엔코더브라켓(132a)을 관통한 상태로 상기 리드헤더(131)의 표면에 접촉되는 가동볼트(132c)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.Next, the
엔코더브라켓(132a)에는 체결볼트(132b)가 관통되는 체결구(132d)가 형성되고 상기 체결구(132d) 주변으로는 편심된 위치에 가동볼트(132c)가 관통되는 복수 개의 가동구(132e)가 방사상으로 배치 형성될 수 있다.
체결볼트(132b)는 체결구(132d)와 결합구(131a)를 동시에 관통하게 되어 리드헤더(131)를 헤더지지부재(132) 상에 결합시키고, 가동볼트(132c)는 복수 개의 가동구(132e)의 대응개소에 각각 결합되도록 복수 개로 마련되어지며 가동구(132e)를 관통한 채 끝단이 리드헤더(131)를 관통하지 아니하고, 단순히 접촉 지지되어 리드헤더(131)를 일방향 가압한다.The
이에, y축이동부(100)의 직선이동 과정에서 y축레일(21)과 y축가이드블럭(123b)이 선접촉이 발생하거나 또는 그 사이에 이물질이 개재되어 y축이동부(100)의 직진성이 저하되어 리드헤더(131)가 스케일(22)로부터 이격됨으로써 y축이동부(100)의 정확한 위치 검출이 이루어지지 못할 경우 사용자는 리드헤더(131)에 끝단이 접촉된 복수 개의 가동볼트(132c) 중 적어도 어느 하나 이상을 회전시켜 리드헤더(131)가 스케일(22) 방향으로 가압되도록 가동볼트(132c)로 리드헤더(131)를 가압한다.Therefore, in the process of linear movement of the y-
이와 같은 방법으로, 복수 개의 가동볼트(132c) 각각의 체결 깊이를 각기 다르게 조절하면 리드헤더(131)의 기울기를 3차원적으로 조절 가능하기 때문에 스케일(22)에 맞게 리드헤더(131)를 보다 정밀하게 위치정렬시킬 수 있는 구조가 되고, 이로 인해, 엔코더부(130)와 스케일(22) 사이의 접점민감도가 보다 향상되어 y축이동부(100)의 이동량 검출이 보다 정확하게 이루어질 수 있는 효과가 있다In this way, if the fastening depth of each of the plurality of
다음으로, z축이동부(200)는 전방으로 프로브(240)를 지지한 채 y축프레임(110)의 전방에 형성된 z축레일(111)에 접속되어 z축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 즉, 프로브(240)의 z축 방향 이동은 z축이동부(200)에 의해 수행되어질 수 있다.Next, the z-
보다 구체적으로, z축이동부(200)는 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이 z축레일(111)의 경로 상에 설치되며 z축 방향으로 연장되는 스크류축(211)을 회전시키는 z축모터(210), 후방으로는 상기 z축레일(111)에 접속되는 z축가이드블럭(221)을, 전방으로는 상기 프로브(240)를 지지하는 홀더(220) 및 스크류축(211)과 홀더(220) 사이에 설치되어 상기 홀더(220)의 z축 방향 이동시 간섭이 발생하면 파절이 유도되는 파절유도부재(230)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.More specifically, the z-
z축모터(210)가 스크류축(211)을 회전시키면 z축가이드블럭(221)이 z축레일(111)에 가이드된 채 홀더(220)가 z축 방향으로 왕복 이동될 수 있으며, 이에, 홀더(220)에 지지된 프로브(240)가 z축 방향으로 이동될 수 있다.When the z-
일정 높이를 가지는 피측정물의 형상을 고려하였을 때 프로브(240)의 z축 방향의 이동 범위는 전술한 x,y축 방향의 이동 범위보다 상대적으로 길게 확보되어야 하는바, z축레일(111)과 스크류축(211)은 전술한 x축레일(11)과 y축레일(21)보다 길게 형성되어지는 것이 일반적이었다.Considering the shape of the object to be measured with a certain height, the movement range of the
이에 따라, z축레일(111)과 스크류축(211)은 상대적으로 길면서도 z축이동부(200)의 직진성을 보장하도록 정밀 제조되어야 하지만, 그 길이가 길어질수록 제조 난이도가 높아지고, 정밀도가 떨어지는 문제가 있었다. 이로 인해, z축이동부(200)의 직진성을 충분히 보장하지 못하였고, 심하게는 홀더(220)가 z축 방향으로 왕복 이동하는 과정에서 z축레일(111)과 스크류축(211)에 불필요한 선접촉이 발생하거나 간섭이 생겨 z축레일(111) 또는 스크류축(211)이 변형되거나 파손되는 문제가 발생한다.Accordingly, the z-
또한, 프로브(240)가 피측정물을 z축 방향으로 강하게 타격하게 될 경우에도 z축레일(111)과 스크류축(211)이 쉽게 변형되는 문재를 초래하였다.In addition, even when the
이에, z축레일(111) 또는 스크류축(211)의 정기적인 교체가 불가피하며, 이는 유지보수의 채산성을 고려했을 때 효율적이지 않았다.Therefore, periodic replacement of the z-
이에 대응하여 본 실시예에서의 홀더(220)의 z축 방향 이동 과정에서 불필요한 간섭이 발생할 경우 홀더(220)와 스크류축(211)의 연결지점에서 파절유도부재(230)의 임의 파절을 유도함으로써 z축레일(111)과 스크류축(211)의 변형 또는 파손을 미연에 방지하는 구조를 갖추었다.Correspondingly, when unnecessary interference occurs in the process of moving the
이를 위해, 파절유도부재(230)는 스크류축(211)에 접속되는 스크류블럭(231), 상기 스크류블럭(231)에서 전방으로 결합되는 제1 플레이트(232), 상기 제1 플레이트(232)에서 상부로 일정 거리 이격되어 제1 플레이트(232)와의 사이에 유도공간을 형성하며 상기 홀더(220)와 연결되는 제2 플레이트(233) 및 상기 유도공간을 가로지르도록 상기 제1 플레이트(232)와 제2 플레이트(233)를 상호 관통해 체결되는 파절볼트(234)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.To this end, the
스크류블럭(231)은 스크류축(211)에 접속되어 스크류축(211)이 회전하면 스크류축(211)을 타고 z축 방향으로 왕복 이동한다. 이에, 스크류블럭(231)에 연결된 제1, 2 플레이트(232,233), 홀더(220) 등이 z축 방향으로 이동되는 구조이다.The
제1 플레이트(232)와 제2 플레이트(233)는 z축 방향으로 일정 거리 이격된 상태에서 서로 평행하게 배치되며 파절볼트(234)가 삽입 고정되는 파절구(미도시)가 각각 형성될 수 있다. 이에, 파절볼트(234)의 변형시 파절볼트(234)만을 쉽게 교체할 수 있는 구조가 갖춰진다.The
제1 플레이트(232)는 스크류블럭(231)과 연결된 상태에서 홀더(220)의 중앙에 형성된 통과창(222)으로 통과하여 홀더(220) 전방으로 연장 형성될 수 있다.The
동시에 제2 플레이트(233)도 통과창(222)으로 통과하여 홀더(220) 전방으로 연장 형성될 수 있고, 파절볼트(234) 또한 통과창(222)으로 통과하여 홀더(220) 전방에 위치한 제1 플레이트(232)와 제2 플레이트(233)를 상호 관통하여 체결될 수 있다. At the same time, the
파절볼트(234)는 제1 플레이트(232)와 제2 플레이트(233)의 일측 모서리 부분과 타측 모서리 부분을 각각 관통해 체결되어 파절유도부재(230)에 가해지는 외력을 고루 분산 지지한다.The
제1 플레이트(232)는 스크류블럭(231)에 결합되고 제2 플레이트(233)는 홀더(220)에 결합되며 제1 플레이트(232)와 제2 플레이트(233)는 파절볼트(234)에 의해 서로 연결 구성되어 있으므로, 이와 같이 구성된 파절유도부재(230)는 스크류축(211)과 홀더(220)를 유기적으로 연결 구성하게 된다.The
이에 따라, z축이동부(200)가 z축 방향으로 이동하는 과정에서 간섭에 의한 외력이 z축레일(111)과 스크류축(211)에 가해지면 이 외력은 바로 z축레일(111)과 스크류축(211)에 가해지지 않고, 파절유도부재(230) 부분에서 완충되어진다.Accordingly, when an external force due to interference is applied to the z-
이 과정에서, 도 16에 도시된 바와 같이 제1 플레이트(232)와 제2 플레이트(233)가 서로 마주보는 방향으로 작용하여 파절볼트(234)에 압축하중을 가하게 되고, 이 외력이 파절볼트(234)의 허용 하중을 초과하게 되면 파절볼트(234)가 변형되거나 심하게는 파절이 유도되어진다. 이에, 작업자는 측정기의 작동을 멈추고 손실된 파절볼트(234)만을 새것으로 교체해주기만 하면 되므로, 유지보수를 보다 간편하게 수행하고 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있게 된다.In this process, as shown in FIG. 16, the
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments of the present invention described above are merely exemplary, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, it will be well understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the detailed description above. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents and alternatives within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
10: 베이스
20: x축이동부
100: y축이동부
200: z축이동부10: base
20: x-axis moving part
100: y-axis moving part
200: z-axis moving unit
Claims (5)
상기 x축레일에 접속되어 x축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 상부로 y축레일이 형성되는 x축이동부;
상기 y축레일에 접속되어 y축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 전방으로 z축레일이 형성되는 y축이동부; 및
상기 z축레일에 접속되어 z축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 프로브를 지지하는 z축이동부;를 포함하며,
상기 y축이동부는,
전방으로 상기 z축레일을 지지하는 y축프레임; 및
상기 y축프레임과 y축레일 사이에 설치되어 y축레일에 접속되고, 상기 y축프레임의 수평을 조절하는 y축가이더모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 3차원 측정기.a base on which an x-axis rail is formed;
an x-axis moving unit connected to the x-axis rail, installed to be reciprocally movable in the x-axis direction, and having a y-axis rail formed thereon;
a y-axis moving unit connected to the y-axis rail and installed to be reciprocally movable in the y-axis direction and having a z-axis rail formed forward; and
A z-axis moving unit connected to the z-axis rail and installed to be reciprocally movable in the z-axis direction and supporting a probe;
The y-axis movement unit,
a y-axis frame supporting the z-axis rail forward; and
A high-precision three-dimensional measuring device comprising a; y-axis guider module installed between the y-axis frame and the y-axis rail and connected to the y-axis rail to adjust the level of the y-axis frame.
상기 y축레일은 x축이동부의 좌우측에 각각 형성되는 한 쌍으로 마련되며,
상기 y축가이더모듈은 상기 한 쌍의 y축레일에 각각 접속되도록 복수 개로 마련되는 것을 특징으로 하는 고정밀 3차원 측정기.The method of claim 1,
The y-axis rails are provided in pairs formed on the left and right sides of the x-axis moving unit,
The y-axis guider module is a high-precision three-dimensional measuring device, characterized in that provided in plurality to be connected to each of the pair of y-axis rails.
상기 복수 개의 y축가이더모듈은,
좌측 y축레일에 접속되는 제1 y축가이더모듈;
우측 y축레일에 접속되는 제2 y축가이더모듈; 및
좌측 y축레일과 우측 y축레일 중 적어도 어느 한 곳에 접속되는 제3 y축가이더모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 3차원 측정기.The method of claim 2,
The plurality of y-axis guider modules,
A first y-axis guider module connected to the left y-axis rail;
A second y-axis guider module connected to the right y-axis rail; and
A third y-axis guider module connected to at least one of the left y-axis rail and the right y-axis rail; High-precision three-dimensional measuring device comprising a.
상기 복수 개의 y축가이더모듈 각각은,
상기 y축프레임의 측면에 일체로 형성되며 상하 방향으로 나사산이 형성된 조절구가 관통 형성되는 실린더;
상기 조절구에 나사결합 방식으로 결합되며 중앙에 상하 방향으로 나사산이 형성된 관통구가 형성되는 고정볼트;
상기 실린더의 하부로 일정 거리 이격 배치되며 상면으로 나사산이 형성된 고정구가 형성되고 하부로 상기 y축레일에 접속되는 y축가이드블럭을 지지하는 지지브라켓; 및
상기 관통구에 나사결합 방식으로 삽입되며 하단이 상기 고정볼트의 하방으로 노출되어 고정구에 나사결합 방식으로 고정되는 고정핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 3차원 측정기.The method of claim 3,
Each of the plurality of y-axis guider modules,
a cylinder integrally formed on a side surface of the y-axis frame and through which an adjustment member having a screw thread in an upward and downward direction is formed;
a fixing bolt coupled to the control unit in a screwing manner and having a through-hole threaded in a vertical direction at the center;
a support bracket for supporting a y-axis guide block disposed at a lower portion of the cylinder at a predetermined distance, having a screw-threaded fixture formed on the upper surface, and connected to the y-axis rail at a lower portion; and
A high-precision three-dimensional measuring device comprising a; fixing pin inserted into the through-hole in a screwing manner and having a lower end exposed below the fixing bolt and fixed to the fixture in a screwing manner.
상기 y축이동부는,
상기 y축프레임과 y축레일 사이에 설치되어 y축이동부의 이동량을 검출하는 엔코더부;를 더 포함하며,
상기 엔코더부는,
상기 y축레일과 평행하게 마련된 스케일에 접속되어 스케일의 레퍼런스를 판독하는 리드헤더; 및
상기 y축프레임 상에서 리드헤더를 지지하는 헤더지지부재;를 포함하며,
상기 헤더지지부재는,
상기 y축프레임에서부터 스케일의 외측을 향해 연장되는 엔코더브라켓;
상기 엔코더브라켓과 상기 리드헤더를 상호 관통해 체결되는 체결볼트; 및
상기 체결볼트와 편심되게 배치되어 상기 엔코더브라켓을 관통한 상태로 상기 리드헤더의 표면에 접촉되는 가동볼트;를 포함하며,
상기 상기 z축이동부는,
상기 z축레일의 경로 상에 설치되며 z축 방향으로 연장되는 스크류축을 회전시키는 z축모터;
후방으로는 상기 z축레일에 접속되는 z축가이드블럭을, 전방으로는 상기 프로브를 지지하는 홀더; 및
상기 스크류축과 홀더 사이에 설치되어 상기 홀더의 z축 방향 이동시 간섭이 발생하면 파절이 유도되는 파절유도부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 3차원 측정기.The method of claim 4,
The y-axis movement unit,
An encoder unit installed between the y-axis frame and the y-axis rail to detect the movement amount of the y-axis moving unit; further comprising,
The encoder part,
a read header connected to a scale prepared in parallel with the y-axis rail to read a reference of the scale; and
A header support member supporting a lead header on the y-axis frame; includes,
The header support member,
an encoder bracket extending from the y-axis frame toward the outside of the scale;
fastening bolts fastened by mutually penetrating the encoder bracket and the lead header; and
A movable bolt disposed eccentrically with the fastening bolt and in contact with the surface of the lead header while penetrating the encoder bracket;
The z-axis moving unit,
a z-axis motor installed on the path of the z-axis rail and rotating a screw shaft extending in the z-axis direction;
a holder for supporting the z-axis guide block connected to the z-axis rail to the rear and the probe to the front; and
A high-precision three-dimensional measuring device comprising a; fracture inducing member installed between the screw shaft and the holder and inducing fracture when interference occurs when the holder moves in the z-axis direction.
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