WO2016190502A1 - 형상측정기 - Google Patents

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WO2016190502A1
WO2016190502A1 PCT/KR2015/013127 KR2015013127W WO2016190502A1 WO 2016190502 A1 WO2016190502 A1 WO 2016190502A1 KR 2015013127 W KR2015013127 W KR 2015013127W WO 2016190502 A1 WO2016190502 A1 WO 2016190502A1
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WO
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block
coupling plate
magnet
coupled
measuring arm
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PCT/KR2015/013127
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Inventor
황재은
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황재은
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures

Definitions

  • the present invention relates to a shape measuring device, and more particularly, to a shape measuring device that the impact applied to the measuring arm is not transmitted to the measuring arm support.
  • a shape measuring device is a device that obtains shape information of a target object in the form of three-dimensional space by measuring the shape of an object quickly and accurately.
  • the shape measuring machine is used to evaluate the processing accuracy by comparing the shape measurement result of the processed product or part with the designed shape dimension, or is used for reverse engineering of a product without design data such as drawings.
  • the stylus presses the workpiece downward to move in contact, and the displacement sensor reads coordinates to measure the surface shape.
  • the conventional contact shape measuring device is formed integrally with the guide block to which the stylus is coupled, and when an external impact is applied to the stylus or the cantilever, there is a problem of being transmitted to the guide block and the displacement sensor coupled thereto. In this case, there was a problem of malfunction and damage to the product and inferior accuracy of measured data.
  • the measuring arm block 15 is coupled to the moving arm 13 movably coupled to the measuring arm support 11 by a magnet 15a.
  • the magnet (15a) is provided in the form of a protruding ball
  • the moving block 13 is formed with a coupling groove (13a) corresponding to the shape of the magnet (15a).
  • the conventional shape measuring device 10 has a bearing force for allowing the magnet 15a to be accommodated in the coupling groove 13a to merely determine a position, and to fix the measuring arm body 15 to the moving block 13. There was a disadvantage that could not be applied at all.
  • the measuring arm body 15 Since the magnet is used, the measuring arm body 15 is attached to and supported by the coupling groove 13a of the movable block 13. However, since the magnet 15a is formed in the shape of a protruding ball, the manufacturing cost increases. In addition, when repeatedly used for a long time, the magnet (15a) may be worn and shake may occur during measurement. This shaking results in inaccurate shape data for the object being measured.
  • the measuring arm block 15 is simply mounted on the movable block 13, and the magnet 15a is provided therebetween to determine the position, and thus, the front and rear directions, the left and the right.
  • the external force F1, F2, F3
  • the measuring arm block 15 is moved from side to side or vibrated.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problem, while preventing the impact applied to the measuring arm from being transmitted to the measuring arm support, the measuring arm is stably coupled to the measuring arm for the shock within a predetermined range. It is to provide a shape measuring device to maintain.
  • Another object of the present invention is to provide a shape measuring instrument capable of stably maintaining a coupled state as well as positioning by a magnetic force acting between the measuring arm and the measuring arm support.
  • the object of the present invention can be achieved by a shape measuring device for measuring the shape of the object to be measured.
  • the shape measuring device of the present invention includes: a measuring arm portion having a stylus in contact with the object to be measured and an arm supporting the stylus such that the stylus is in contact with the object to be measured; And a measuring arm support for supporting the measuring arm so as to move along the external shape of the object to be measured, wherein the measuring arm supporting body has a front magnetic coupling plate, a top magnetic coupling plate, and a side magnetic coupling plate on an outer circumferential surface thereof.
  • the measuring arm part includes a body in which the arm is coupled toward the front, and a body having a block accommodating groove in which the body coupling block is detachably received is formed, and the front wall is formed on the inner wall surface forming the block accommodating groove.
  • a front magnet coupled to the magnetic coupling plate by magnetic force, an upper surface magnet coupled to the top magnetic coupling plate by magnetic force, and a side magnet coupled to the side magnetic coupling plate by magnetic force.
  • the front magnet, the top magnet and the side magnet may include the front magnet coupling plate, the top magnetic coupling plate, and the side magnetic coupling plate when the body coupling block is accommodated in the block accommodating groove. It is located at a predetermined angle from the center, respectively.
  • the shape measuring device is coupled to the measuring arm by a magnetic force in a form surrounding the measuring arm support, so that when a large external force is applied while maintaining the coupling stability, the external force is transmitted to the measuring arm support easily. Block it.
  • the shape measuring apparatus is a plurality of magnets provided in the measuring arm portion is arranged to be offset by a certain angle with the magnetic coupling plate of the measuring arm support, it continues to apply the magnetic force in the direction in which the coupling state is maintained.
  • the coupling state is stably maintained, and thus the shape can be measured by stably contacting the object under test without moving the stylus.
  • the shape measuring device can prevent the problem that the shake occurs during the measurement due to the wear does not have a protruding structure like the conventional ball-shaped magnet.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a conventional shape measuring instrument
  • FIG. 2 is an exemplary view showing a coupling state of a moving block and a measuring arm block of a conventional shape measuring instrument
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of a shape measuring instrument according to the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a coupling relationship between the measuring arm support and the measuring arm in the shape measuring device according to the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing a coupling state of the measuring arm support and the measuring arm in the shape measuring device according to the present invention
  • FIG. 6 is an exemplary view showing a coupling relationship between a magnet and a magnetic coupling plate of the measuring arm support and the measuring arm in the shape measuring device according to the present invention.
  • support body 133 vertical shaft coupling portion
  • body coupling block 135a front magnetic coupling plate
  • FIG 3 is a perspective view showing the configuration of the shape measuring apparatus 100 according to the present invention.
  • the stylus 149 coupled to the tracing arm 147 moves along the surface of the measurement target T in the front-rear direction (X-axis) and the vertical direction (Y-axis). ) It moves and rotates at a certain angle (Z-axis) and forms the surface shape of the object to be measured (T) in 3D coordinates.
  • the shape measuring apparatus 100 moves up and down along a base 110 disposed horizontally on the ground, a vertical axis 120 disposed vertically on the base 110, and a vertical axis 120 and measuring arm portion (
  • the measuring arm 130 which supports the 140 to be moved forward and backward and rotates up and down, and the measuring arm which is detachably coupled to the measuring arm support 130 by a magnetic force and measures the shape of the object to be measured T. 140.
  • the base 110 is horizontally disposed on the ground and supports the vertical axis 120.
  • the vertical shaft 120 is provided with a driving unit 121 at the top, so that the measuring arm support 130 is moved up and down.
  • the measuring arm support unit 130 supports the measuring arm 140 to stably measure the shape of the object to be measured T, and detects the positional displacement of the stylus 149 and converts it into three-dimensional coordinate values.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a coupling structure of the measuring arm support 130 and the measuring arm 140
  • Figure 5 is a projection perspective view showing a state in which the measuring arm support 130 and the measuring arm 140 is coupled. .
  • the measurement arm support unit 130 is provided at the rear of the support unit body 131, the support unit body 131, the vertical shaft coupling unit 133 coupled to the vertical axis 120, and the front of the support unit body 131. It includes a body coupling block 135 is movably coupled to.
  • the support unit body 131 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and accommodates a driving unit (not shown) for driving the body coupling block 135 so as to be movable back and forth, and a pivot driving unit (not shown) for rotating in the Z-axis direction. do.
  • a displacement sensor for detecting the positional displacement of the stylus 149
  • a control unit for analyzing the displacement detected by the displacement sensor (not shown) to match the three-dimensional coordinates (not shown) H) is provided.
  • the front plate surface of the support body 131 has a moving rail 137 for supporting the body coupling block 135 to move back and forth is formed to a predetermined length.
  • the body coupling block 135 penetrates through the moving rail 137 and is coupled to a driving unit (not shown) accommodated in the support body 131.
  • the drive unit (not shown) is moved back and forth along the moving rail 137.
  • the body coupling block 135 is detachably coupled to the measuring arm 140 to support the measuring arm 140 to be moved back and forth and a predetermined angle by the driving unit (not shown) and the pivot driving unit (not shown).
  • the outer circumferential surface of the body coupling block 135 is provided with a front magnetic coupling plate 135a, an upper magnetic coupling plate 135b, and a side magnetic coupling plate 135c.
  • the front magnetic coupling plate 135a is provided with a pair of left and right on the front surface of the body coupling block 135.
  • the front magnetic coupling plate 135a is coupled to the front magnet 143 provided on the body 141 by a magnetic force.
  • the upper magnetic coupling plate 135b is provided at one side of the upper surface of the body coupling block 135.
  • the upper magnetic coupling plate 135b is coupled to the upper magnet 144 provided in the body 141 by a magnetic force.
  • the side magnetic coupling plate 135c is provided at the rear side of the body coupling block 135.
  • the side magnetic coupling plate 135c is coupled to the side magnet 145 provided in the body 141 by a magnetic force.
  • the front means the direction in which the stylus 149 faces
  • the rear means the direction opposite to the stylus 149.
  • the front magnetic coupling plate 135a, the top magnetic coupling plate 135b, and the side magnetic coupling plate 135c are embedded in the outer circumferential surface of the body coupling block 135, and formed of a metal plate material so that magnets and magnetic forces can be applied. do.
  • the measuring arm 140 is detachably coupled to the measuring arm support 130, and the stylus 149 contacts the surface of the object T to be detected and detects the shape of the object T to be measured.
  • the measuring arm 140 according to the present invention is detachably coupled to the measuring arm support 130 by the magnetic force of the magnet.
  • the magnetic force of the magnet is to maintain the coupling state for the force of the reference range required when the stylus 149 detects the shape of the object to be measured (T), for example, the force of 4 ⁇ 12g range, For a force exceeding, for example, 13g or more force is released from the coupled state so that the measuring arm 140 is separated from the measuring arm support 130.
  • the measurement arm 140 is formed in the body 141 coupled to the body coupling block 135, and the body 141 is recessed in the body 141 when the body 141 is coupled to the body coupling block 135 (body coupling block ( And a block accommodating groove 142 accommodating 135, and a front magnet 143, an upper magnet 144, and a side magnet 145 formed on the inner side of the block accommodating groove 142.
  • the front of the measuring arm 140 is provided with a stylus 149, and an arm 147 supporting the stylus 149, the rear of the measuring arm 140, the weight during the rotational driving by the pivot in the Z-axis direction A centering weight 148 is provided.
  • the body 141 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and a block accommodating groove 142 corresponding to the shape of the body coupling block 135 is recessed on an inner side surface in contact with the body coupling block 135. As a result, the body 141 is coupled to the body coupling block 135 in a form of surrounding the body coupling block 135.
  • the block receiving groove 142 is formed so that the lower portion, the body 141 is coupled in a form seated on the upper surface of the body coupling block 135 to surround the body coupling block 135. Therefore, the combined state of the measuring arm of the present invention is structurally remarkably compared to that of the mobile block 13 of the conventional shape measuring apparatus 100 illustrated in FIG. 1, which is simply loaded on the measuring arm block 15. It can be stable.
  • FIG. 6 (a), (b), (c) is the front magnet 143, the top magnet 144 and the side magnet 145 of the present invention, respectively, the front magnetic coupling plate 135a, the top magnetic coupling plate ( 135b) and a schematic diagram schematically illustrating a state in which the side magnetic coupling plate 135c is coupled.
  • the magnets 143, 144, and 145 of the present invention are offset by a certain angle to the magnetic coupling plates 135a, 135b, and 135c when the body 141 is coupled to the body coupling block 135 at a predetermined position. Is placed. That is, as shown in (a) of FIG. 6, the front magnet 143 is disposed at an angle of 45 degrees toward the 1 o'clock direction from the center of the front magnetic coupling plate 135a, and the upper magnet 144 of FIG.
  • the side magnet 145 is a side magnetic coupling plate (as shown in FIG. 6 (c)). It is arrange
  • the magnets 143, 144, and 145 are arranged at an angle to the magnet coupling plates 135a, 135b, and 135c at a predetermined angle so that the magnetic force continuously attracts each other between the magnets 143, 144, 145 and the magnet coupling plates 135a, 135b, and 135c in a coupled state. This action is to maintain the coupled state of the body 141 and the body coupling block 135 even if a force within the reference range is applied.
  • the magnets 143, 144, 145 and the magnetic coupling plates 135a, 135b, and 135c are disposed at positions corresponding to the exact centers of the magnets, the magnets 143, 144, and 145 may be easily removed only when the external force is applied.
  • the regions excluding the magnets 143, 144, and 145 and the magnetic coupling plates 135a, 135b, and 135c may be spaced apart from each other without being in close contact with each other.
  • the front magnet 143 and the front magnetic coupling plate 135a are shifted by a predetermined angle, even if the position is aligned, the front magnet 143 is the center of the front magnetic coupling plate 135a. Magnetic force is applied to move to.
  • the front magnet 143 has a magnetic force in a direction in which the body 141 is coupled toward the front of the body coupling block 135 (arrow a direction) and in a direction in which the body 141 is coupled downward (arrow b direction). Will be authorized.
  • the side magnet 145 has a direction in which the body 141 is coupled forward (a direction) and a direction in which the support body 131 is coupled (arrow c direction), as shown in FIG. To apply magnetic force.
  • the side magnet 145 is applied to the magnetic force in the direction (b direction) is coupled to the body (141) is coupled to the lower portion of the body coupling block 135 and the support body 131 (c direction).
  • the body 141 continues to engage with the body coupling block 135 and the body 141 in the lower direction (b direction) and the support body (131) direction (c direction) and the magnetic force in the direction toward the front. a)) is applied to maintain the body 141 is in close contact with the body coupling block 135.
  • the block accommodating groove 142 has a stepped state in which the front and lower portions of the body 141 are opened, and thus the block accommodating groove 142 is formed when a force is applied to the front by a magnetic force or a force is applied downward. Step is in contact with the body coupling block 135 is further constrained position.
  • the coupling state of the body 141 and the body coupling block 135 can be maintained continuously and stably, even if an external force within the reference range is applied, the measuring arm 140 does not shake or vibrate left and right, front and rear, back and forth. .
  • the stylus 149 stably measures the appearance of the object under test, a more reliable measurement result can be obtained.
  • the operator couples the measuring arm 140 to the body coupling block 135 of the measuring arm support 130.
  • the body 141 approaches the body coupling block 135 so that the stylus 149 faces the front, and the body 141 is coupled to the block receiving groove 142 to accommodate the body 141.
  • the body 141 is the body coupling block 135 by the magnetic force of the front magnet 143, the top magnet 144 and the side magnet 145 It is coupled to and in position.
  • the front magnet 143, the top magnet 144, and the side magnet 145 are formed of the front magnetic coupling plate 135a, the top magnetic coupling plate 135b, and the side magnetic coupling plate 135c, respectively. It is arrange
  • the front magnet 143, the top magnet 144, and the side magnet 145 are formed of the body 141 and the body coupling block ( The magnetic force is continuously applied in the direction (a direction) coupled to the front of the 135, the direction (b direction) to be coupled downward, and the direction (c direction) to be coupled toward the support body 131.
  • the body 141 and the body coupling block 135 Since the attraction force to each other continues to act between the body 141 and the body coupling block 135, the body 141 and the body coupling block 135 is maintained firmly coupled. Accordingly, when an external force below the reference range is applied, the body 141 is not shaken or moved and thus maintains its position. As shown in FIG. 3, the stylus 149 can accurately measure the external shape of the object T to be measured. have.
  • the measuring arm 140 moves forward and backward by the measuring arm support 130, or pivots and contacts the external shape of the object T to be measured.
  • a displacement sensor (not shown) provided in the measuring arm support unit 130 detects a position displacement value of the stylus 149, and a controller (not shown) generates a three-dimensional coordinate value based on the position displacement value, The three-dimensional shape of the measurement target T can be measured.
  • the body 141 is immediately separated from the body coupling block 135 and the external force is transmitted to the measuring arm support 130. Block it from becoming As a result, the measurement arm support 130 may be prevented from being damaged by an external force.
  • the shape measuring device is coupled to the measuring arm by a magnetic force in a form surrounding the measuring arm support, so that when a large external force is applied while maintaining the coupling stability, the external force is easily measured. Block delivery to the branch.
  • the shape measuring apparatus is a plurality of magnets provided in the measuring arm portion is arranged to be offset by a certain angle with the magnetic coupling plate of the measuring arm support, it continues to apply the magnetic force in the direction in which the coupling state is maintained.
  • the coupling state is stably maintained, and thus the shape can be measured by stably contacting the object under test without moving the stylus.

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Abstract

본 발명은 형상측정기에 관한 것으로서, 상기 피측정대상과 접촉하는 스타일러스와, 상기 스타일러스가 상기 피측정대상과 접촉하도록 상기 스타일러스를 지지하는 암을 갖는 측정암부와; 상기 측정암부가 상기 피측정대상의 외관형상을 따라 이동되도록 지지하는 측정암지지부를 포함하며, 상기 측정암지지부는 외주면에 정면자석결합판과 상면자석결합판 및 측면자석결합판이 구비된 바디결합블록을 포함하고, 상기 측정암부는 전방을 향해 상기 암이 결합되며, 상기 바디결합블록이 착탈가능하게 수용되는 블록수용홈이 함몰형성된 바디를 포함하며, 상기 블록수용홈을 형성하는 내벽면에는 상기 정면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 정면자석과, 상기 상면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 상면자석과, 상기 측면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 측면자석이 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

형상측정기
본 발명은 형상측정기에 관한 것으로서, 보다 자세히는 측정암부로 인가되는 충격이 측정암지지부로 전달되지 않는 형상측정기에 관한 것이다.
형상측정기는 물체의 형상을 빠르고 정확하게 측정하여 피측정물의 형상 정보를 3차원 공간 좌료 형태로 얻는 장비이다. 형상측정기는 가공된 제품이나 부품의 형상 측정 결과를 설계된 형상치수와 비교하여 가공정밀도를 평가하는데 이용하거나 도면 등의 설계 자료가 없는 제품의 역설계 등에 이용된다.
형상측정기의 일례가 등록특허 제10-1217217호 "접촉식 표면형상측정기의 측정력 자동 보정장치"에 개시된 바 있다.
종래 접촉식 형상측정기는 스타일러스가 측정물을 하방으로 가압하여 접촉상태에서 이동하며 변위센서가 좌표값을 읽어 표면형상을 측정한다. 그런데, 종래 접촉식 형상측정기는 스타일러스가 결합된 가이드 블록과 일체로 형성되어, 외부의 충격이 스타일러스 또는 캔틸레버로 인가되면 가이드 블록과 이에 결합된 변위센서로 전달되는 문제가 있었다. 이 경우 오작동 및 제품이 손상되고 측정된 데이터의 정밀성이 떨어지는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 스타일러스(17)가 결합된 측정암바디(15)를 측정암지지부(11)에 착탈가능하게 결합되는 구조가 개발되었다. 측정암지지부(11)에 이동가능하게 결합된 이동블럭(13)에 측정암블록(15)이 자석(15a)에 의해 결합되는 구조이다.
이 때, 자석(15a)은 돌출된 볼의 형태로 구비되고, 이동블럭(13)에는 자석(15a)의 형상에 대응되는 결합홈(13a)이 형성된다.
그런데, 종래 형상측정기(10)는 자석(15a)이 결합홈(13a)에 수용되어 단순히 위치를 결정하는 역할만 할 뿐 측정암바디(15)가 이동블럭(13) 상에 고정되도록 하는 지지력을 전혀 인가하지 못하는 단점이 있었다.
자석을 사용하므로 측정암바디(15)는 이동블럭(13)의 결합홈(13a)에 부착되어 지지하는 힘이 작용한다. 하지만, 자석(15a)이 돌출된 볼형태로 형성되므로 제조상 비용이 증가하게 된다. 또한, 장시간 반복적으로 사용하게 되는 경우 자석(15a)이 마모되어 측정시 흔들림이 발생할 수 있다. 이러한 흔들림은 피측정대상에 대한 부정확한 형상데이타를 얻게 하는 결과를 초래한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 이동블럭(13) 상에 측정암블록(15)이 단순히 얹혀지는 형태로 결합되고, 이 사이에 자석(15a)이 구비되어 위치를 결정할 뿐이므로 전후방향, 좌우방향, 앞뒤방향에서 외력(F1,F2,F3)가 가해지면 그 외력을 버티지 못하고 측정암블록(15)이 좌우로 이동되거나 진동하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 측정암부로 가해지는 충격이 측정암지지부로 전달되지 않도록 하면서, 정해진 범위 이내의 충격에 대해서는 안정적으로 측정암부가 측정암지지부에 결합된 상태를 유지하도록 하는 형상측정기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측정암부와 측정암지지부 사이에 작용하는 자석에 의한 자력이 위치 결정 뿐만 아니라 결합상태를 안정적으로 유지시킬 수 있는 형상측정기를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 피측정대상의 형상을 측정하는 형상측정기에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 형상측정기는, 상기 피측정대상과 접촉하는 스타일러스와, 상기 스타일러스가 상기 피측정대상과 접촉하도록 상기 스타일러스를 지지하는 암을 갖는 측정암부와; 상기 측정암부가 상기 피측정대상의 외관형상을 따라 이동되도록 지지하는 측정암지지부를 포함하며, 상기 측정암지지부는 외주면에 정면자석결합판과 상면자석결합판 및 측면자석결합판이 구비된 바디결합블록을 포함하고, 상기 측정암부는 전방을 향해 상기 암이 결합되며, 상기 바디결합블록이 착탈가능하게 수용되는 블록수용홈이 함몰형성된 바디를 포함하며, 상기 블록수용홈을 형성하는 내벽면에는 상기 정면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 정면자석과, 상기 상면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 상면자석과, 상기 측면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 측면자석이 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 정면자석과 상기 상면자석 및 상기 측면자석은 상기 블록수용홈에 상기 바디결합블록이 수용되었을 때, 상기 정면자석결합판과 상기 상면자석결합판 및 상기 측면자석결합판의 중심으로부터 각각 일정각도 어긋나게 위치된다.
본 발명에 따른 형상측정기는 측정암부가 측정암지지부를 감싸는 형태로 자력에 의해 결합되므로 결합안정성은 유지되면서 큰 외력이 인가될 경우 용이하게 측정암지지부로부터 분리되어 외력이 측정암지지부로 전달되는 것을 차단한다.
또한, 본 발명에 따른 형상측정기는 측정암부에 구비된 복수개의 자석들이 측정암지지부의 자석결합판들과 일정 각도 어긋나게 배치되어, 결합상태가 유지되는 방향으로 계속하여 자력을 인가하게 된다. 이에 의해 기준범위 이내의 외력이 인가될 경우에는 결합상태가 안정적으로 유지되어 스타일러스가 움직이지 않고 피측정대상을 안정적으로 접촉하여 형상을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 형상측정기는 종래 볼형태의 자석과 같이 돌출된 구조가 없어 마모로 인해 측정시 흔들림이 발생되는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 종래 형상측정기의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 종래 형상측정기의 이동블럭과 측정암블럭의 결합상태를 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 형상측정기의 구성을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 형상측정기에서 측정암지지부와 측정암부의 결합관계를 도시한 분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 형상측정기에서 측정암지지부와 측정암부의 결합상태를 도시한 투영사시도,
도 6은 본 발명에 따른 형상측정기에서 측정암지지부와 측정암부의 자석과 자석결합판들의 결합관계를 도시한 예시도이다.
<부호의 설명>
100 : 형상측정기 110 : 베이스
120 : 수직축 130 : 측정암지지부
131 : 지지부본체 133 : 수직축결합부
135 : 바디결합블록 135a : 정면자석결합판
135b : 상면자석결합판 135c : 측면자석결합판
137 : 이동레일 140 : 측정암부
141 : 바디 142 : 블록수용홈
143 : 정면자석 144 : 상면자석
145 : 측면자석 147 : 암
148 : 무게추 149 : 스타일러스
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.
도 3은 본 발명에 따른 형상측정기(100)의 구성을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 형상측정기(100)는 트레이싱암(147)에 결합된 스타일러스(149)가 피측정대상(T)의 표면을 따라 전후방향(X축) 이동, 상하방향(Y축) 이동, 일정각도 피벗 회동(Z축) 되며 피측정대상(T)의 표면 형상을 3차원 좌표로 형성한다.
본 발명에 따른 형상측정기(100)는 지면에 수평하게 배치되는 베이스(110)와, 베이스(110)에 수직하게 배치되는 수직축(120)과, 수직축(120)을 따라 상하로 이동되며 측정암부(140)이 전후방향으로 이동 및 상하로 회동되도록 지지하는 측정암지지부(130)와, 측정암지지부(130)에 자력에 의해 착탈가능하게 결합되며 피측정대상(T)의 형상을 측정하는 측정암부(140)를 포함한다.
베이스(110)는 지면에 수평하게 배치되며, 수직축(120)을 지지한다. 수직축(120)은 상부에 구동부(121)가 구비되어, 측정암지지부(130)가 상하로 이동되도록 한다.
측정암지지부(130)는 측정암부(140)가 안정적으로 피측정대상(T)의 형상을 측정하도록 지지하고, 스타일러스(149)의 위치변위를 감지하여 3차원 좌표값으로 변환한다.
도 4는 측정암지지부(130)와 측정암부(140)의 결합구조를 도시한 분해사시도이고, 도 5는 측정암지지부(130)와 측정암부(140)가 결합된 상태를 도시한 투영사시도이다.
도시된 바와 같이 측정암지지부(130)는 지지부본체(131)와, 지지부본체(131)의 후방에 구비되어 수직축(120)에 결합되는 수직축결합부(133)와, 지지부본체(131)의 전방에 이동가능하게 결합되는 바디결합블록(135)을 포함한다. 지지부본체(131)는 직육면체 형태로 형성되며, 내부에 바디결합블록(135)을 전후 이동가능하게 구동하는 구동부(미도시)와, Z축방향으로 회동되게 구동하는 피봇구동부(미도시)가 수용된다. 또한, 지지부본체(131)의 내부에는 스타일러스(149)의 위치변위를 감지하는 변위센서(미도시)와, 변위센서(미도시)에서 감지된 변위를 분석하여 3차원 좌표로 매칭하는 제어부(미도시)가 구비된다.
지지부본체(131)의 전방 판면에는 바디결합블록(135)이 전후로 이동되게 지지하는 이동레일(137)이 일정 길이 형성된다.
바디결합블록(135)은 이동레일(137)을 관통하여 지지부본체(131)의 내부에 수용된 구동부(미도시)와 결합된다. 구동부(미도시)의 구동에 의해 이동레일(137)을 따라 전후로 이동된다.
바디결합블록(135)은 측정암부(140)와 착탈가능하게 결합되어 측정암부(140)가 구동부(미도시)와 피봇구동부(미도시)에 의해 전후이동 및 일정각도 회동되도록 지지한다. 바디결합블록(135)의 외주면에는 정면자석결합판(135a), 상면자석결합판(135b) 및 측면자석결합판(135c)이 구비된다.
정면자석결합판(135a)은 바디결합블록(135)의 전면에 좌우 한 쌍이 구비된다. 정면자석결합판(135a)은 바디(141)에 구비된 정면자석(143)과 자력에 의해 결합된다. 상면자석결합판(135b)은 바디결합블록(135)의 상면 일측에 구비된다. 상면자석결합판(135b)은 바디(141)에 구비된 상면자석(144)과 자력에 의해 결합된다. 측면자석결합판(135c)은 바디결합블록(135)의 후방쪽 측면에 구비된다. 측면자석결합판(135c)은 바디(141)에 구비된 측면자석(145)과 자력에 의해 결합된다.
여기서, 전방은 스타일러스(149)가 향하는 방향이고, 후방은 스타일러스(149)와 반대방향을 의미한다.
정면자석결합판(135a), 상면자석결합판(135b) 및 측면자석결합판(135c)은 바디결합블록(135)의 외주면에 매립되게 형성되며, 자석과 자력이 작용될 수 있도록 금속판 소재로 형성된다.
측정암부(140)는 측정암지지부(130)에 착탈가능하게 결합되며, 스타일러스(149)가 피측정대상(T)의 표면에 접촉되며 피측정대상(T)의 형상을 탐지한다. 본 발명에 따른 측정암부(140)는 자석의 자력에 의해 측정암지지부(130)에 착탈가능하게 결합된다.
이 때, 자석의 자력은 스타일러스(149)가 피측정대상(T)의 형상을 탐지할 때 요구되는 기준범위의 힘, 일례로 4~12g 범위의 힘에 대해서는 결합상태가 유지되도록 하고, 기준범위를 초과하는 힘, 일례로 13g 이상의 힘에 대해서는 결합상태가 해제되어 측정암부(140)가 측정암지지부(130)로부터 분리되도록 한다.
이를 위해 측정암부(140)는 바디결합블록(135)에 결합되는 바디(141)와, 바디(141)에 함몰형성되어 바디(141)가 바디결합블록(135)에 결합될 때 바디결합블록(135)을 수용하는 블록수용홈(142)과, 블록수용홈(142)의 내측면에 형성되는 정면자석(143), 상면자석(144) 및 측면자석(145)을 포함한다.
또한, 측정암부(140)의 전방에는 스타일러스(149)와, 스타일러스(149)를 지지하는 암(147)이 구비되고, 측정암부(140)의 후방에는 Z축 방향으로 피봇에 의한 회동구동시 무게중심을 잡는 무게추(148)가 구비된다.
바디(141)는 직육면체 형체로 형성되며, 바디결합블록(135)과 접촉되는 내측면에 바디결합블록(135)의 형상에 대응되는 블록수용홈(142)이 함몰형성된다. 이에 의해 바디(141)는 바디결합블록(135)을 감싸는 형태로 바디결합블록(135)에 결합된다.
특히, 블록수용홈(142)은 하부가 개방되게 형성되므로, 바디(141)는 바디결합블록(135)을 감싸게 바디결합블록(135)의 상면에 안착되는 형태로 결합된다. 따라서, 도 1에 도시된 종래 형상측정기(100)의 이동블록(13)이 측정암블록(15) 상에 단순히 적재된 상태로 결합되던 것과 비교할 때 본 발명의 측정암부의 결합상태가 구조적으로 현저히 안정적일 수 있다.
도 6의 (a), (b), (c)는 본 발명의 정면자석(143), 상면자석(144) 및 측면자석(145)이 각각 정면자석결합판(135a), 상면자석결합판(135b) 및 측면자석결합판(135c)에 결합되는 상태를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 자석(143,144,145)들은 바디(141)가 바디결합블록(135)에 정해진 위치에 결합되었을 때 자석결합판(135a,135b,135c)에 일정각도 어긋나게 배치된다. 즉, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 정면자석(143)은 정면자석결합판(135a)의 중심에서 1시 방향쪽으로 45도 각도 어긋나게 배치되고, 상면자석(144)은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 상면자석결합판(135b)의 중심에서 5시 방향으로 45도 각도 어긋나게 배치되고, 측면자석(145)은 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 측면자석결합판(135c)의 중심에서 11시 방향으로 45도 각도 어긋나게 배치된다.
이렇게 자석(143,144,145)들이 자석결합판(135a,135b,135c)과 일정 각도 어긋나게 배치되는 것은 결합상태에서 자석(143,144,145)과 자석결합판(135a,135b,135c) 사이에 계속해서 서로를 끌어당기는 자력이 작용하여 기준범위 내의 힘이 작용하더라도 바디(141)와 바디결합블록(135)의 결합상태가 유지되게 하기 위함이다.
자석(143,144,145)과 자석결합판(135a,135b,135c)이 서로 정중앙에 대응되는 위치에 배치될 경우, 위치 결정만 할 뿐 외력이 작용되면 쉽게 탈거될 수 있다. 또한, 자석(143,144,145)과 자석결합판(135a,135b,135c)이 위치된 곳을 제외한 나머지 영역은 서로 밀착되지 못하고 이격되는 경우가 발생될 수 있다.
반면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 정면자석(143)과 정면자석결합판(135a)이 일정각도 어긋나 있으면 위치는 맞춰지더라도 정면자석(143)이 정면자석결합판(135a)의 중심으로 이동하기 위해 자력을 인가하게 된다. 도면에 도시된 바와 같이 정면자석(143)은 바디(141)가 바디결합블록(135)의 전방을 향해 결합되는 방향(화살표 a방향)과 하부방향으로 결합되는 방향(화살표 b방향)으로 자력을 인가하게 된다.
동일한 원리로 측면자석(145)은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 바디(141)가 전방을 향해 결합되는 방향(a방향)과 지지부본체(131)로 결합되는 방향(화살표 c방향)으로 자력을 인가하게 된다. 또한, 측면자석(145)은 바디(141)가 바디결합블록(135)의 하부로 결합되는 방향(b방향)과 지지부본체(131)로 결합되는 방향(c방향)으로 자력을 인가하게 된다.
이러한 정면자석(143), 상면자석(144) 및 측면자석(145)의 자력에 의해 작업자가 바디(141)를 바디결합블록(135)에 결합시키기 위해 가까이 접근시키면 자연스럽게 정위치로 결합될 수 있다. 또한, 결합후에도 계속하여 바디(141)가 바디결합블록(135)과 결합상태가 유지되는 하부방향(b방향)과 지지부본체(131)로 향하는 방향(c방향) 및 전방을 향하는 방향으로 자력(a방향)이 인가되어 바디(141)가 바디결합블록(135)에 밀착된 상태가 유지된다.
이 때, 블록수용홈(142)은 바디(141)의 전방과 하부가 개방된 상태로 단턱이 형성되므로 자력에 의해 전방으로 힘이 가해지거나 하방으로 힘이 가해지면 블록수용홈(142)을 형성하는 단턱이 바디결합블록(135)과 접촉되어 위치가 더욱 구속된다.
따라서, 바디(141)와 바디결합블록(135)의 결합상태가 계속하여 안정적으로 유지될 수 있고, 기준범위 이내의 외력이 작용하더라도 측정암부(140)가 좌우, 전후, 앞뒤로 흔들리거나 진동되지 않는다. 이에 의해 스타일러스(149)가 안정적으로 피측정물의 외형을 측정하게 되므로 보다 신뢰성 있는 측정결과를 얻을 수 있다.
한편, 자력을 초과하는 외력이 작용할 경우, 측정암부(140)가 바디결합블록(135)으로부터 쉽게 분리되므로 외력이 측정암지지부(130) 내부로 전달되어 측정암지지부(130)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 형상측정기(100)의 결합과정과 동작과정을 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이 작업자는 측정암지지부(130)의 바디결합블록(135)에 측정암부(140)를 결합한다. 스타일러스(149)가 전방을 향하도록 바디(141)를 바디결합블록(135)으로 접근시키고, 블록수용홈(142)에 바디(141)가 수용되도록 결합시킨다.
이 때, 블록수용홈(142)이 바디(141)에 가깝게 접근하면 정면자석(143), 상면자석(144) 및 측면자석(145)의 자력에 의해 바디(141)가 바디결합블록(135)에 결합되며 정위치된다.
도 5에 도시된 바와 같이 정면자석(143), 상면자석(144) 및 측면자석(145)은 각각 정면자석결합판(135a), 상면자석결합판(135b) 및 측면자석결합판(135c)의 중심으로부터 일정각도 어긋나게 배치된다. 이러한 배치에 의해 도 6의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이 정면자석(143), 상면자석(144) 및 측면자석(145)은 바디(141)가 바디결합블록(135)의 전방을 향해 결합되는 방향(a방향), 하방을 향해 결합되는 방향(b방향), 지지부본체(131)를 향해 결합되는 방향(c방향)으로 계속하여 자력을 인가한다.
서로 당기는 인력이 바디(141)와 바디결합블록(135) 사이에 계속하여 작용하므로 바디(141)와 바디결합블록(135)은 견고하게 결합상태가 유지된다. 이에 따라 기준범위 이하의 외력이 작용할 경우 바디(141)가 흔들리거나 움직이지 않고 위치를 유지하므로 도 3에 도시된 바와 같이 스타일러스(149)가 피측정대상(T)의 외형 형상을 정확하게 측정할 수 있다.
이 상태에서 측정암부(140)는 측정암지지부(130)에 의해 전후방향으로 이동하거나, 피봇 회동되며 피측정대상(T)의 외형을 접촉하게 된다. 측정암지지부(130) 내부에 구비된 변위센서(미도시)는 스타일러스(149)의 위치변위값을 감지하고, 제어부(미도시)는 위치변위값에 기초하여 3차원 좌표값을 생성하고, 피측정대상(T)에 대한 3차원 형상을 측정할 수 있다.
한편, 측정도중에 기준범위를 초과하는 큰 외력이 스타일러스(149), 또는 암(147)에 인가되면 즉시 바디(141)가 바디결합블록(135)으로부터 분리되어 외력이 측정암지지부(130)로 전달되는 것을 차단한다. 이에 의해 측정암지지부(130)가 외력에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 형상측정기는 측정암부가 측정암지지부를 감싸는 형태로 자력에 의해 결합되므로 결합안정성은 유지되면서 큰 외력이 인가될 경우 용이하게 측정암지지부로부터 분리되어 외력이 측정암지지부로 전달되는 것을 차단한다.
또한, 본 발명에 따른 형상측정기는 측정암부에 구비된 복수개의 자석들이 측정암지지부의 자석결합판들과 일정 각도 어긋나게 배치되어, 결합상태가 유지되는 방향으로 계속하여 자력을 인가하게 된다. 이에 의해 기준범위 이내의 외력이 인가될 경우에는 결합상태가 안정적으로 유지되어 스타일러스가 움직이지 않고 피측정대상을 안정적으로 접촉하여 형상을 측정할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 형상측정기의 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.

Claims (2)

  1. 피측정대상의 외관을 따라가며 상기 피측정대상의 형상을 측정하는 형상측정기에 있어서,
    상기 피측정대상과 접촉하는 스타일러스와, 상기 스타일러스가 상기 피측정대상과 접촉하도록 상기 스타일러스를 지지하는 암을 갖는 측정암부와;
    상기 측정암부가 상기 피측정대상의 외관형상을 따라 이동되도록 지지하는 측정암지지부를 포함하며,
    상기 측정암지지부는 외주면에 정면자석결합판과 상면자석결합판 및 측면자석결합판이 구비된 바디결합블록을 포함하고,
    상기 측정암부는 전방을 향해 상기 암이 결합되며, 상기 바디결합블록이 착탈가능하게 수용되는 블록수용홈이 함몰형성된 바디를 포함하며,
    상기 블록수용홈을 형성하는 내벽면에는 상기 정면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 정면자석과, 상기 상면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 상면자석과, 상기 측면자석결합판에 자력에 의해 결합되는 측면자석이 구비되는 것을 특징으로 하는 형상측정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정면자석과 상기 상면자석 및 상기 측면자석은 상기 블록수용홈에 상기 바디결합블록이 수용되었을 때, 상기 정면자석결합판과 상기 상면자석결합판 및 상기 측면자석결합판의 중심으로부터 각각 일정각도 어긋나게 위치되도록 상기 바디에 구비되는 것을 특징으로 하는 형상측정기.
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