KR910001089B1

KR910001089B1 - 측정 캘리퍼스

Info

Publication number: KR910001089B1
Application number: KR1019860008130A
Authority: KR
Inventors: 슈나이더 루돌프
Original assignee: 에로바 에이지; 에스. 힌터만, 알 슈나이더
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1991-02-23
Also published as: HK104191A; US4686768A; FI88653B; IL80119A; GR862405B; PT83381A; CN1008555B; FI88653C; DE8607597U1; FI865001A0; ZA867142B; ES2003143A6; EP0237614A2; IE58934B1; CA1267531A; EP0237614A3; JPH0617762B2; DE3609283C1; BR8604858A; EP0237614B1

Abstract

내용 없음.

Description

측정 캘리퍼스

제1도는 사용하지 않는 상태의 측정 캘리퍼스의 개략 측면도.

제2도는 제1도에 도시한 측정 캘리퍼스를 화살표 B 방향에서 본 저면도.

제3도는 제1도에 도시한 측정 캘리퍼스를 화살표 A 방향에서의 본 정면도.

제4도는 캘리퍼스 헤드에 힘 P₁및 P₂가 각각 작용하는 사용상태의 측정 캘리퍼스의 개략 측면도.

제5도는 켈리퍼스 헤드에 힘 P₃및 P₄가 각각 작용하는 사용상태의 측정 캘리퍼스의 개략 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캘리퍼스 2 : 캘리퍼스 본체

3 : 제1부분 4 : 제2부분

6 : 캘리퍼스 헤드 10a-10d : 측정면

11,12 : 연결부재 13a,13b,13c,14 : 슬로트

15 : 측면

본 발명은 측정 캘리퍼스(calliper)와 결합된 측정 장치를 사용하여 가공물의 치수를 측정하는 측정 캘리퍼스에 관한 것이며, 특히 동일 측정장치를 사용하여 가공물의 수직으로 연장하는 두개의 선형 치수들을 측정할 수 있는 측정 캘리퍼스에 관한 것이다.

선형 치수를 마이크로미터 또는 밀리미터 단위로 측정하기 위해서는 제한된 측정 범위 내에서 정확한 측정을 수행할 수 있는 측정 장치, 즉 기계식 측정 게이지, 전자식 경로 측정 소자 등을 사용한다. 상기 장치들은 주어진 표준 치수에 대한 치수 변위의 측정, 회전 가공물의 동심 공차 측정 또는 주어진 표준 위치에 대한 가공물의 위치를 측정하는 경우에 특히 신뢰할 수 있다. 그러나, 대부분의 경우, 측정 장치의 센서(sensor)는 측정할 대상물에 직접 가동 결합될 수 없는데, 이 같은 이유로 해서 측정할 대상물과 측정 장치의 센서를 적합하게 결합시킬 수 있는 측정 캘리퍼스가 필요하게 된다.

공지된 측정 캘리퍼스들은 단일방향의 선형 치수 즉, 주어진 일방향(및 상기 방향으로만)으로의 선형 치수의 편차를 측정 캘리퍼스와 가동 결합된 측정 장치에 의해 나타내어지는 측정치로 비례적으로 변환시키도록 작동한다. 따라서, 가공물의 치수, 치수 차이 또는 치수 편차를 상이한 두 방향에서 측정하기 위해서는, 측정 캘리퍼스를 포함한 사용된 측정장치 세트를 다시 정렬하여 재조정해야 되거나, 또는 서로 각각 작업을 수행하는 두개의 측정 장치를 사용해야만 된다. 이러한 과정은 작업시간이 많이 소요되고 또한 경비가 많이 소요된다.

독일연방공화국 특허공보 제DE-OS 32 34 470호에는 단일 경로 탐지 소지를 사용하여 핀센서의 축방향 변위 뿐만 아니라 수직면에서의 변위도 결정하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 공보에 기재된 구조는 3차원 좌표(three coordinates)내에서 핀센서의 변위를 감지 소자의 선형 변위로 변환하기 위해서 레버(lever), 베어링, 선형 볼 베어링부재 및 볼-원추형 표면 구조물 등으로 구성된 매우 복잡한 시스템을 필요로 한다. 상기 시스템을 고정밀 작업에 사용하고자 하는 경우, 부품의 제작 및 완성에 많은 노동력 및 경비가 들게 된다. 따라서 상기 시스템은 가격이 비싸고 파손되기 쉽다.

본 발명의 목적은 상기 단점들을 극복하고 매우 간단하며 따라서 염가이고 튼튼한 구조의 측정 캘리퍼스를 마련하여, 이를 사용하여 단일 측정 장치로서 수직인 두개의 선형 치수를 동시에 측정 또는 결정할 수 있게 하기 위함이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 제1 및 제2 부분으로 세분되는 캘리퍼스 본체를 구비하고, 상기 두 부분들은 서로에 대하여 이동가능하고, 캘리퍼스 헤드가 상기 제1부분 상에 장착되고, 상기 헤드는 측정할 가공물과 계합될 수 있고 또한 측정 장치와 가동 결합되고, 제2부분는 측정 방향에 대해 45°의 각으로 연장하는 탄성 연결부재들에 의해 상기 제1부분에 연결되어 있는 측정 캘리퍼스를 제공함으로써 달성할 수 있다.

따라서, 임의의 방향에서 측정력을 측정 장치에 인가하게 되면 측정 캘리퍼스는 서로 직각인 두 치수 내에서 항상 동일한 방향 또는 정확하게 반대되는 방향으로 선형 이동하게 되므로, 단일 측정 게이지를 사용하여 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 치수 변위를 결정할 수 있으며, 상기 측정 장치의 센서는 측정 장치를 재배열하지 않아도 캘리퍼스의 임의의 표면에 계합되게 된다.

본 발명의 적합한 실시예들 및 본 발명의 목적의 달성 수단이 특허청구 범위 제2항 내지 제7항에 기재되어 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

본 발명의 측정 캘리퍼스(1)는 제1부분(3) 및 제2부분(4)으로 세분되는 캘리퍼스 본체(2)를 구비한다. 상기 두 부분(3,4)들은 이후에 상술하는 바와 같이 서로에 대해 이동가능하거나 변위가능하다.

제2부분(4)은 측정할 가공물에 강하게 장착하거나, 또는 한정할 수 있고 예정된 방식으로 측정할 가공물상에 변환가능하고 고정 가능하게 배치할 수도 있는데, 이러한 목적을 위해 두개의 고정 개구부(5)들을 마련하여, 측정 캘리퍼스 부분(4)을 임의의 적절한 부분, 예컨대 측정장치의 조절 자재한 적절한 장착 기부(도시 안됨)상에 고정시킨다.

제1부분(3)은 제2부분(4)에 변위 가능하게 연결되며, 이는 본 실시예의 경우 나사(7)에 의해 캘리퍼스 본체(2)의 제1부분(3)의 연장부(9)에 강하게 고정된 캘리퍼스 헤드(head)(6)를 구비한다. 캘리퍼스 헤드(6)는 4개의 측정면(10a 내지 10d)을 갖는 6면체 형태이다. 상기 측정면들은 평면으로 기계 가공되고, 인접한 두 측정면들에 대해 정확히 90°의 각도로 연장되도록 한다. 실제 사용 상태에 따라, 최소한 두개의 인접한 측정면(예를 들어, 10a 및 10b)이 자유롭게 노출되며, 본 실시예의 경우, 부가적으로, 측정면(10c)도 부분적으로 자유노출되고, 측정면(10d)도 거의 전부가 자유 노출된다. 즉 이들은 측정력과 충돌할 수 있다.

캘리퍼스 본체(2)의 제1부분(3)과 제2부분(4) 사이의 이동 가능한 결합은 측정 방향에 대해, 즉 측정면(10a 내지 10d)에 대해 45°의 각도로 연장하는 탄성적으로 변형 가능한 연결부재들에 의해 이루어진다. 본 실시예의 경우, 두 개의 연결부재(11,12)들이 제공되어, 캘리퍼스 본체(2)의 일부를 형성한다. 캘리퍼스 본체 자체는 단일편으로 되어 있다. 즉, 부분(3,4)들은 하나의 동일한 본체로 되어 있다. 두개의 부분(3,4)들로 세분하는 것은 두 부분(3,4)들을 서로로부터 분리하는 슬로트(13a 내지 13c)들과 슬로트(14)에 의해 이루어진다.

제1도에서 상세히 알 수 있는 바와 같이, 캘리퍼스 본체(2)는 측정면(10a 내지 10d)에 대해 45°의 각도로 연장하는 측면(15)을 갖는데, 이러한 구조는 측정면(10d)의 접근을 쉽게 해준다. 상기 측면(15)과 평행하게, 즉 역시 45°의 각도로 측면(15)으로부터 약간의 간격을 두고 슬로트(13c)를 제공하여 제1연결부재(12)를 형성한다. 이러한 제1연결부재(12)는 캘리퍼스 본체(12)의 잔여 재료에 의해 형성되어, 제1부분(3)을 제2부분(4)에 연결한다.

슬로트(13c)는 슬로트(l3c)에 대해 수직으로 배치된 슬로트(13b)[이 자체는 측정면(10a 내지 10d)에 대해 다시 45°의 각으로 연장됨]를 통해 슬로트(13a)와 합쳐지는데, 슬로트(13a)는 슬로트(13b)에 대해 수직으로 배치되어 있어, 슬로트(13c)와 일정한 간격을 두고 평행하게 된다. 마지막으로, 슬로트(13a)와 평행하게, 약간의 간격을 두고 또 다른 슬로트(14)를 마련하는데, 이는 캘리퍼스 본체(2)의 연부까지 연장하여, 상기 슬로트(14)와 슬로트(13a) 사이에 잔류하는 재료가 다른 연결부재(11)를 형성하도록 한다.

이후에 상술하는 바와 같이, 중요한 사실은 잔류부(11,12)가 측정면(10a 내지 10d)에 대해 정확하게 45°의 각으로 연장되는 연결부재들의 역할을 하는 것이다. 한편, 연결부재(11,12)를 캘리퍼스 본체(2)와 일체로 하는 것은 아주 중요한 것은 아니며, 캘리퍼스 본체(2)의 부분(3) 및 (4)를 분리된 부분으로 각각 가공하여, 이 분리된 부분을 두개의 판스프링(도시 안됨)으로 상호 연결시켜 동일 결과를 얻을 수도 있다. 판스프링들은 연결부재(11,12)와 동일 기능을 하나, 이때 주의할 점은 판스프링의 종방향 연장부가 측정면(10a,10d)에 대해 45°의 각을 이루도록 하여야 하는 것이다.

이제(제4도에서와 같이) 화살표 P₁방향으로 측정면(10a)상에 힘을 가하게 되면, 측정면(10a)도 화살표 P₁방향으로 선형 이동하려고 시도하게 된다. 캘리퍼스 본체(2)의 제1부분(3) 및 이에 따라 캘리퍼스 헤드(6)가 캘리퍼스 본체(2)의 제2부분(4)에 회동식으로(pivotally)연결되어 있기 때문에, 캘리퍼스 헤드(6)는 화살표 P₁방향으로 뿐만 아니라, 동시에, 화살표 P₂방향으로 이동하도록 힘을 받게 된다. 그 이유는 이동 가능한 제1부분(3)이 측정 방향에 대해 45°의 각으로 연장된 두개의 연결부재(11) 및 (12)(또는 전술한 두개의 판스프링들)에 의해 이동 불가능한 제2부분(4)에 이동 가능하게 연결되어 있기 때문이다. 그 결과, 연결부재(11,12)가 제2부분(4)에 연결되는 부분, 즉 점 X 및 Y(제4도)에 일종의 회동축들이 형성되어, 그들을 중심으로 제1부분(3)이 회동하게 된다.

제4도에는 힘 P₁에 의해 이동되는 캘리퍼스 헤드(6)의 최대 이동변위를 도시하였다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 슬로트(13c,14)의 좌측단부는 폐쇄되는 반면에 슬로트(13a)의 좌측 단부의 폭은 완전히 개방된다. 연결부재(11) 및 (12)의 두 좌측 단부들이 인접한 캘리퍼스 본체 벽들에 접촉함으로서 정지부가 형성되어, 제1부분(3)의 더 이상의 이동이 방지된다.

실제로, 본 발명에 따른 측정 캘리퍼스는 절대적인 위치 측정의 경우보다는 오히려 기준 위치에 관하여 정밀 측정을 수행하는 분야에 사용되기 때문에, 캘리퍼스 본체(2)의 이동 불가능한 고정 부분(4)에 대한 캘리퍼스 헤드(6)의 최대 이동 경로는 수분의 1mm 범위가 된다. 이러한 이유로 해서, 헤드(6)의 이동 경로가 매우 짧기 때문에 연결부재(11) 및(12)의 변형 중에 발생되는, 이론적으로 존재하는 부정확성은 전혀 중요한 문제가 되지 못한다.

화살표 P₂방향으로 측정면(10b)상에 측정력을 인가하여도 동일한 상태가 발생한다. 이론적으로는 캘리퍼스 헤드(6)가 측정력이 가해지는 방향으로 이동하려고 하나, 전술한 바와 같이 헤드는 화살표 P₁과 P₂사이의 대각선 방향으로 이동된다. 따라서, 단일 측정 장치, 즉 단일 측정 게이지를 사용하여 캘리퍼스 헤드(6)의 양 수직방향(예컨대, 화살표 P₁방향과 P₂방향)으로의 변위를 측정하고자 하는 본 발명의 목적이 구현되게 된다.

측정 캘리퍼스에 화살표 P₃및 P₄방향으로 각각 힘을 가하면 운동학적으로 정확히 반대되는 상태가 나타난다. 이러한 상태는 제5도에 도시하였는데, 이는 가동 부분(3)이 캘리퍼스 본체(2)의 고정 부분에 대해 최대 변위로 이동한 상태를 도시한 것이다. 또한 이 상태에서 화살표 P₃방향으로 가해지는 힘뿐만 아니라 화살표 P₄방향으로 가해지는 힘도 캘리퍼스 헤드(6)를 동일하게 이동시키고, 그 이동 범위는 단일측정 장치, 즉 측정 게이지를 사용하여 결정할 수 있다. 한가지 다른 것은 그 이동방향이 제4도에서의 이동방향의 반대 방향이 되는 것이다.

측정 장치의 센서, 즉 측정 게이지의 센서핀이 측정 캘리퍼스(1)와 접촉되는 점은 이 점은 이 점이 측정방향에 대해 정확하게 한정된 각 위치로 연장되어지는 정확한 평면이 되는 한 그리 중요한 문제가 되지는 않는다. 센서는 측정할 대상물과 접촉되지 않는 측정면(10a,10d)중의 하나에 접촉시키는 것이 가장 유리한데, 이는 상기 면들이 필요한 가공정밀도를 갖기 때문이다. 나사 헤드(8)가 정확하게 평면 가공되어 있을 경우에는 캘리퍼스 헤드를 고정시키는 나사(7)의 헤드(8)를 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 측정 캘리퍼스에는 수직으로 연장하는 두 측정 방향을 단일 측정 장치를 사용하여 탐지할 수 있는 장치가 제공된다. 예컨대, 측정 장치 세트를 구조적으로 연결시키지 않고서도 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로의 가공물의 치수 변화를 측정할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 중요한 사용 분야는 단일 측정장치로 가공물의 형태 변화를 측정하고, 또한 이러한 변화가 발생되는 지점 즉, 나선형 드릴 공구에 있어서 단부쪽 원추형 부분이 원통형 부분으로 전이되는 전이점등을 측정하는 것이다.

Claims

측정 캘리퍼스와 결합된 측정 장치를 사용하여 가공물의 치수, 특히 수직으로 연장하는 두 선형 치수들을 측정하는 측정 캘리퍼스에 있어서, 제1부분(3) 및 제2부분(4)으로 세분되는 캘리퍼스 본체(2)를 구비하고, 상기 두 부분들은 서로에 대해 이동가능하고, 캘리퍼스 헤드(6)가 제1부분(3)상에 장착되고, 상기 헤드는 측정할 가공물과 계합될 수 있고 또한 측정 장치와 가동 결합되고, 제2부분(4)은 측정 방향에 대해 45°의 각도로 연장하는 탄성 연결부재(11,12)들에 의해 상기 제1부분(3)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 캘리퍼스.
제1항에 있어서, 캘리퍼스 본체(2)는 단일체로 되어 있고, 캘리퍼스 본체(2)에 제공되어 45°의 각도로 연장하는 슬로트(13a,13b,13c,14)에 의해 상기 제1 및 제2부분(3,4)으로 세분되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 캘리퍼스.
제2항에 있어서, 상기 제1부분(3)이 상기 제2부분사이에 하나 이상의 연결부재(11)가 캘리퍼스 본체(2)의 좁은 재료부분으로 형성되어, 서로 평행하게 연장하는 두 슬로트(13a,14)사이에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 측정 캘리퍼스.
제2항에 있어서, 상기 제1부분(3)과 상기 제2부분(4)사이에 하나 이상의 연결부재(12)가 캘리퍼스 본체(2)의 좁은 재료부분으로 형성되어, 측정 방향에 대해 45°의 각도로 연장하는 캘리퍼스 본체(2)의 측면(15)과 그에 대해 평행하게 연장하는 슬로트(13c) 사이에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 측정 캘리퍼스.
제1항에 있어서, 캘리퍼스 본체(2)의 상기 두 부분(3,4)들은 분리된 요소들로 구성되고, 이들은 측정방향들에 대해 45°의 각도로 연장하는 두개의 판스프링 요소들에 의해 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 캘리퍼스.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 서로 연결되어 있는 캘리퍼스 본체의 두 부분(3,4)들의 상대적인 변위 이동이 제한되는 것을 특징으로 하는 측정 캘리퍼스.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 캘리퍼스 헤드(6)는 제1부분(3)에 강하게 연결된 6면체로 형성되고, 상기 6면체는 서로에 대한 각이 90°이고 연결부재(11,12)들에 대한 각은 45°인 두개 이상의 자유 노출된 측정면(10a 내지 10d)들을 구비하는 것을 특징으로 하는 측정 캘리퍼스.