(57)【要約】  本発明は形状測定器に関し、駆動本体（１３０）と、被測定対象と接触するスタイラス（１１１）及び前記スタイラス（１１１）が前記被測定対象と接触するように前記スタイラス（１１１）を支持するアーム（１１３）を有する測定アーム部（１１０）と、前記アーム（１１３）の端部に結合される測定アーム支持部（１２０）と、前記測定アーム支持部（１２０）を前記駆動本体（１３０）に対して回動可能に支持するピボット（１２１）と、前記測定アーム支持部（１２０）がピボット（１２１）に対して上下に回動されるようにして、前記スタイラス（１１１）が前記被測定対象について移動されるように調節するアクチュエーター部（１４０）とを含み、前記アクチュエーター部（１４０）は、隔壁（１４１ａ）によって上部空間と下部空間に区画されたケーシング（１４１）と、前記ケーシング（１４１）と前記測定アーム支持部（１２０）とを連結するアーム結合ベース（１４２）と、前記上部空間に備えられる上部アクチュエーター（１４３）と、前記下部空間に備えられる下部アクチュエーター（１４５）とを含み、前記上部アクチュエーター（１４３）と前記下部アクチュエーター（１４５）は、それぞれ磁石結合板（１４３ａ、１４５ａ）と、前記磁石結合板（１４３ａ、１４５ａ）の上部に備えられる第１磁石（１４３ｂ、１４５ａ）と、前記磁石結合板（１４３ａ、１４５ａ）の下部に備えられる第２磁石（１４３ｃ、１４５ｃ）と、前記アーム結合ベース（１４２）に結合され、前記磁石結合板（１４３ａ、１４５ａ）を巻くコイル（１４３ｄ、１４５ｄ）とを含むことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動本体（１３０）と、
被測定対象と接触するスタイラス（１１１）及び前記スタイラス（１１１）が前記被測定対象と接触するように前記スタイラス（１１１）を支持するアーム（１１３）を有する測定アーム部（１１０）と、
前記アーム（１１３）の端部に結合される測定アーム支持部（１２０）と、
前記測定アーム支持部（１２０）を前記駆動本体（１３０）に対して回動可能に支持するピボット（１２１）と、
前記測定アーム支持部（１２０）がピボット（１２１）に対して上下に回動されるようにして、前記スタイラス（１１１）が前記被測定対象について移動されるように調節するアクチュエーター部（１４０）とを含み、
前記アクチュエーター部（１４０）は、
隔壁（１４１ａ）によって上部空間と下部空間とに区画されたケーシング（１４１）と、
前記ケーシング（１４１）と前記測定アーム支持部（１２０）とを連結するアーム結合ベース（１４２）と、
前記上部空間に備えられる上部アクチュエーター（１４３）と、
前記下部空間に備えられる下部アクチュエーター（１４５）とを含み、
前記上部アクチュエーター（１４３）と前記下部アクチュエーター（１４５）はそれぞれ、
磁石結合板（１４３ａ、１４５ａ）と、
前記磁石結合板（１４３ａ、１４５ａ）の上部に備えられる第１磁石（１４３ｂ、１４５ａ）と、
前記磁石結合板（１４３ａ、１４５ａ）の下部に備えられる第２磁石（１４３ｃ、１４５ｃ）と、
前記アーム結合ベース（１４２）に結合され、前記磁石結合板（１４３ａ、１４５ａ）を巻くコイル（１４３ｄ、１４５ｄ）とを含むことを特徴とする形状測定器。
【請求項２】
前記上部アクチュエーター（１４３）と前記下部アクチュエーター（１４５）は、各コイル（１４３ｄ、１４５ｄ）に流れる電流方向を反対にし、各コイルに流れる電流の強度を異ならせることで前記スタイラス（１１１）の移動方向を調節することを特徴とする請求項１に記載の形状測定器。
【請求項３】
前記上部アクチュエーター（１４３）と前記下部アクチュエーター（１４５）は、各コイル（１４３ｄ、１４５ｄ）に流れる電流方向を反対にし、各コイルに流れる電流の強度を異ならせることで前記スタイラス（１１１）の移動方向と測定力を調節することを特徴とする請求項２に記載の形状測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は形状測定器に関し、より詳しくは、急激な段差がある被測定物の形状を測定する際に、スタイラスの破損を防止し、安定的な移動が可能となるようにアクチュエーターの構造が改善された形状測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状測定器は、物体の形状を素早く正確に測定して、被測定物の形状情報を２次元空間座標形態で得る機器である。形状測定器は、加工された製品や部品の形状測定結果を設計された形状の寸法と比べて加工精密度を評価するのに利用されたり、図面などの設計資料のない製品の逆設計などに利用される。
【０００３】
形状測定器の一例が、韓国登録特許第１０−１２１７２１７号「接触式表面形状測定器の測定力自動補正装置」に開示されている。
【０００４】
図１は、従来の形状測定器１０の一例を示した概略図である。図示したように、従来の形状測定器１０では、アーム１２の端部にスタイラス１１が備えられ、アーム１２が測定アーム支持部１３に結合されている。測定アーム支持部１３は、ピボット１５によって駆動本体１９に結合され、アクチュエーター１７は、ベース板１６を通じて測定アーム支持部１３に結合されている。
【０００５】
従来の形状測定器１０は、図２（ａ）に示すように、アクチュエーター１７の力によってスタイラス１１がピボット１５を中心として下へ移動するか、図２（ｂ）に示すように、アクチュエーター１７の力によってスタイラス１１がピボット１５を中心として上へ動く。それによってアクチュエーター１７は、スタイラス１１と被測定物Ａの表面に沿って移動するようになる。
【０００６】
図３は、従来の形状測定器１０のアクチュエーター１７の構成及び動作過程を示した例示図である。図３（ａ）に示すように、従来の形状測定器１０では、支持板１７ａの上下に磁石１７ｂが備えられ、支持板１７ａの外部にコイル１７ｃが巻かれている。この状態でコイル１７ｃに時計回り方向の電流を印加すれば、コイル１７ｃは上方へ動く。コイル１７ｃにはベース板１６が結合されているので、ベース板１６が上方へ移動すればピボット１５を中心としてスタイラス１１は下に向かうようになる。
【０００７】
反対に、図３（ｂ）に示すように、コイル１７ｃに反時計回り方向に電流を印加すれば、コイル１７ｃは下方へ動き、スタイラス１１は上方へ移動する。
【０００８】
即ち、従来のアクチュエーター１７は、一つのコイル１７ｃを利用してコイル１７ｃに流れる電流の方向を変えてスタイラス１１の方向を調節し、コイル１７ｃに流れる電流の強度を調節して測定力を制御している。
【０００９】
しかしながら、従来のアクチュエーター１７は、図４に示すように、測定力を下方に向けるように調節した後、Ｘ軸方向に被測定物Ａに対する表面測定を行う場合、スタイラス１１が被測定物Ａの段差面ａに遭遇するとスタイラス１１が下へ落下する問題が発生する。この場合、スタイラス１１の端部部分が破損される問題がある。
【００１０】
破損が発生する理由は、測定力を下方に向けるようにコイル１７ｃの電流の流れを制御している状態で、破損を防止するためにコイル１７ｃの電流方向を急激に変えることができないからである。急激にコイル１７ｃの電流方向を変える場合、アーム１２は上下に激しくシーソー運動をすることになる。
【００１１】
また、一つのコイル１７ｃを用いる従来のアクチュエーター１７は、精緻なモーション制御のためにＰＩＤ制御をしている。特に、Ｄ制御（微分制御）をするとき、コイル１７ｃが震える共振音が発生する。場合によっては、アーム１２の外乱によりコイル１７ｃの電流方向を変える境界地点では、アーム１２が震える異常現象が見られる。これは測定時の誤差発生や、アーム１２の震えによるスタイラス１１の端部破損を引き起こし得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述した問題を解決するためのもので、被測定物の段差面でスタイラスの落下を防止し、安定的な測定が可能な形状測定器を提供することである。
【００１３】
本発明の上記目的及び各種長所は、本技術分野の熟練者によって本発明の好ましい実施例からより明確になり得る。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、形状測定器によって達成される。本発明の形状測定器は、駆動本体１３０と、被測定対象と接触するスタイラス１１１及び前記スタイラス１１１が前記被測定対象と接触するように前記スタイラス１１１を支持するアーム１１３を有する測定アーム部１１０と、前記アーム１１３の端部に結合される測定アーム支持部１２０と、前記測定アーム支持部１２０を前記駆動本体１３０に対して回動可能に支持するピボット１２１と、前記測定アーム支持部１２０がピボット１２１に対して上下に回動されるようにして、前記スタイラス１１１が前記被測定対象に移動されるように調節するアクチュエーター部１４０とを含み、前記アクチュエーター部１４０は、隔壁１４１ａによって上部空間と下部空間とに区画されたケーシング１４１と、前記ケーシング１４１と前記測定アーム支持部１２０とを連結するアーム結合ベース１４２と、前記上部空間に備えられる上部アクチュエーター１４３と、前記下部空間に備えられる下部アクチュエーター１４５とを含み、前記上部アクチュエーター１４３と前記下部アクチュエーター１４５はそれぞれ、磁石結合板１４３ａ、１４５ａと、前記磁石結合板１４３ａ、１４５ａの上部に備えられる第１磁石１４３ｂ、１４５ａと、前記磁石結合板１４３ａ、１４５ａの下部に備えられる第２磁石１４３ｃ、１４５ｃと、前記アーム結合ベース１４２に結合され、前記磁石結合板１４３ａ、１４５ａを巻くコイル１４３ｄ、１４５ｄとを含むことを特徴とする。
【００１５】
一実施例によれば、前記上部アクチュエーター１４３と前記下部アクチュエーター１４５は、各コイル１４３ｄ、１４５ｄに流れる電流方向を反対にし、各コイル１４３ｄ、１４５ｄに流れる電流の強度を異ならせることで前記スタイラス１１１の移動方向と測定力を調節する。
【００１６】
一実施例によれば、前記上部アクチュエーター１４３と前記下部アクチュエーター１４５は、各コイル１４３ｄ、１４５ｄに流れる電流方向を反対にし、各コイル１４３ｄ、１４５ｄに流れる電流の強度を異ならせることで前記スタイラス１１１の移動方向を調節する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による形状測定器では、アクチュエーター部が上下に区画された二つのアクチュエーターで構成される。二つのアクチュエーターは、それぞれのコイルに互いに異なる方向の電流を印加し、印加される電流値のみ調節してスタイラスの移動方向と測定力を制御する。
【００１８】
それにより、段差面でスタイラスが落下しないで空中で止まるようになるので、スタイラスが損傷した従来の問題を解決することができる。また、突然の方向転換が必要ないので、従来アームがシーソー運動をした問題も解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の形状測定器の構成を概略的に示した概略図。
【図２】従来の形状測定器の動作過程を概略的に示した概略図。
【図３】従来の形状測定器のアクチュエーターの構成と動作過程を示した例示図。
【図４】従来の形状測定器の被測定物の段差面での動きを示した例示図。
【図５】本発明による形状測定器の構成を示した概略図。
【図６】本発明によるアクチュエーター部の構成を示した概略図。
【図７】本発明による形状測定器の被測定物の段差面での動きを示した例示図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を充分に理解するために、本発明の好ましい実施例について添付図面を参照して説明する。本発明の実施例は各種形態に変形可能で、本発明の範囲は、以下で詳しく説明される実施例に限定されない。本実施例は、本技術分野において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。そのために、図面での要素の形状などは、より明確な説明を強調するために誇張されて表現され得る。各図面で同じ部材は、同じ参照符号で示されていることに留意すべきである。本発明の要旨を不必要に曖昧にする虞がある公知技術及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【００２１】
図５は、本発明による形状測定器１００の構成を概略的に示した概略図である。図５に示すように、本発明による形状測定器１００では、アーム１１３に結合されたスタイラス１１１が、被測定物Ａの表面に沿って移動して被測定物Ａの表面形状を座標で形成する。
【００２２】
本発明による形状測定器１００は、スタイラス１１１が結合された測定アーム部１１０と、測定アーム部１１０と結合された測定アーム支持部１２０と、スタイラス１１１と測定アーム支持部１２０を支持する駆動本体１３０と、駆動本体１３０に結合されてスタイラス１１１が被測定物Ａの表面に沿って移動するように測定力を印加するアクチュエーター部１４０とを含む。
【００２３】
測定アーム部１１０は、被測定物Ａと接触するスタイラス１１１と、スタイラス１１１を支持するアーム１１３とを含む。
【００２４】
測定アーム支持部１２０は、測定アーム部１１０とアーム結合ベース１４２、第１コイル１４３ｄ、第２コイル１４５ｄを連結し、測定アーム部１１０が被測定物Ａの表面に沿って移動するように支持する。測定アーム支持部１２０は、駆動本体１３０に固定結合される。アクチュエーター部１４０は、Ｘ軸駆動部（図示しない）、Ｚ軸駆動部（図示しない）と結合されて測定アーム部１１０が被測定物Ａの２次元形状を測定することができるように支持する。
【００２５】
測定アーム支持部１２０と駆動本体１３０は、ピボット１２１によって結合される。ピボット１２１は、駆動本体１３０を貫通して結合され、測定アーム１１３が結合された測定アーム部１１０を回動可能に支持する。
【００２６】
アクチュエーター部１４０は、スタイラス１１１が被測定物Ａの表面に沿って移動するとき、所定の測定力が加えられるように測定力を調節する。
【００２７】
図６は、アクチュエーター部１４０の断面構成を示した断面図である。図５及び図６に示すように、本発明によるアクチュエーター部１４０は、ケーシング１４１と、ケーシング１４１の内部に備えられた上部アクチュエーター１４３及び下部アクチュエーター１４５を含む。
【００２８】
ケーシング１４１は、隔壁１４１ａによって上下に区画される。上下に区画された各空間に、上部アクチュエーター１４３と下部アクチュエーター１４５が収容される。上部アクチュエーター１４３は、上部磁石結合板１４３ａと、上部磁石結合板１４３ａの上下にそれぞれ配置される上部第１磁石１４３ｂ及び上部第２磁石１４３ｃと、上部磁石結合板１４３ａの外部を巻くように配置される第１コイル１４３ｄとを含む。
【００２９】
下部アクチュエーター１４５は、下部磁石結合板１４５ａと、下部磁石結合板１４５ａの上下にそれぞれ配置される下部第１磁石１４５ｂ及び下部第２磁石１４５ｃと、下部磁石結合板１４５ａの外部を巻くように配置される第２コイル１４５ｄとを含む。
【００３０】
第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄは、共にアーム結合ベース１４２に連結される。アーム結合ベース１４２は、測定アーム支持部１２０の下部に結合され、ピボット１２１に結合される。ケーシング１４１は、駆動本体１３０に固定結合され、電流印加方向に従って第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄが上下に移動される。第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄの移動方向に従ってアーム結合ベース１４２がピボット１２１を中心として回動し、それに連動してスタイラス１１１も上下に移動する。
【００３１】
ここで、本発明によるアクチュエーター部１４０では、上部アクチュエーター１４３と下部アクチュエーター１４５が、上下にそれぞれ配置されて互いに異なる方向の電流が印加される。即ち、上部アクチュエーター１４３の第１コイル１４３ｄに時計回り方向の電流が印加される場合、下部アクチュエーター１４５の第２コイル１４５ｄに反時計回り方向の電流が印加される。
【００３２】
このように反対方向の電流が印加されると、第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄは互いに反対方向で動くようになる。特に、反対方向に同じ電流を印加すれば第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄはケーシング１４１の中間に位置されるので、アーム結合ベース１４２がピボット１２１に対して水平に位置され、スタイラス１１１も水平状態を成す。
【００３３】
一方、第１コイル１４３ｄに流れる電流量を第２コイル１４５ｄに流れる電流量より小さくすれば、第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄは一緒に下へ動く。第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄが下へ動く場合、ピボット１２１の反対方向に位置されたスタイラス１１１は上方へ移動する。
【００３４】
反対に、第１コイル１４３ｄに流れる電流量を第２コイル１４５ｄに流れる電流量より大きくすれば、第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄは一緒に上へ動くようになる。それによってスタイラス１１１は、下方に移動する。
【００３５】
即ち、本発明によるアクチュエーター部１４０では、二つのコイル１４３ｄ、１４５ｄの電流方向は互いに異なる方向に固定し、電流の強度のみを調節してスタイラスの方向を変えたり測定力を調節する。
【００３６】
下方向に測定力を大きくする場合、第１コイル１４３ｄの電流値を増加し、上方向に測定力を大きくする場合、第２コイル１４５ｄの電流値を増加する。
【００３７】
このような構成を有する本発明の形状測定器１００を利用した被測定物Ａの測定過程を図５〜図７を参照して説明する。
【００３８】
図７に示すように、スタイラス１１１を被測定物Ａの上部に位置させるとき、作業者は、スタイラス１１１をアクチュエーター部１４０のケーシング１４１の中間に位置させる。このために、第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄに同じ電流を印加する。
【００３９】
一例として、第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄにそれぞれ５０の電流値を印加した場合を例示する。同一値の反対方向の電流が印加されるので、ピボット１２１を中心としてアーム結合ベース１４２は水平状態を成し、スタイラス１１１は水平に位置される。水平なスタイラス１１１は、被測定物Ａの測定開始位置に位置される。
【００４０】
スタイラス１１１が測定開始位置に位置されると、測定力を印加する必要がある。測定力を印加することにより、スタイラス１１１が被測定物Ａの表面に密着した状態で移動するためである。図７に示した四角形状の被測定物Ａを測定する場合、下方向の測定力を印加する。
【００４１】
このために作業者は、第１コイル１４３ｄの電流量を７０に上昇させ、第２コイル１４５ｄの電流量を５０に保持する。この場合、第１コイル１４３ｄの電流量が２０だけ多いので、第２コイル１４５ｄの電流量より２０多いだけ下方向に測定力が印加される。
【００４２】
この状態で駆動本体１３０がＸ軸方向に移動すれば、スタイラス１１１はこれについて移動して、被測定物Ａの表面を測定する。
【００４３】
測定中に段差面に遭遇すると、スタイラス１１１は、第２コイル１４５ｄよりも２０多いだけに対応する下方位置に移動した状態で止まる。
【００４４】
前の図４に示した従来の形状測定器１０は、被測定物Ａを測定するために、コイル１７ｃに下部方向の測定力を印加するために５０の電流を印加する。この場合、段差面に遭遇すると５０の値だけ下方へ移動して落下してしまう。
【００４５】
一方、本発明のアクチュエーター部１４０では、第１コイル１４３ｄと第２コイル１４５ｄが互いに相殺する方向に力を作用させるので、スタイラス１１１が落下せず、相対的に大きい電流値との差だけ移動した後、空中で止まるようになる。
【００４６】
それによって、従来の段差面でスタイラスが落下して、スタイラスが損傷していた問題を解決することができる。
【００４７】
以上で説明したように、本発明による形状測定器では、アクチュエーター部が上下に区画された二つのアクチュエーターで構成されている。二つのアクチュエーターは、それぞれのコイルに互いに異なる方向の電流を印加し、印加される電流値だけ調節してスタイラスの移動方向と測定力を制御する。
【００４８】
それにより、段差面でスタイラスが落下せずに空中に止まるようになるので、スタイラスが損傷した従来の問題を解決することができる。また、突然の方向転換が必要ないので、従来アームがシーソー運動をした問題も解決することができる。
【００４９】
以上で説明した本発明の形状測定器の実施例は例示的なものに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることは十分理解し得る。従って、本発明は上記詳細な説明で言及される形態のみに限定されるもののではないことを理解すべきである。そこで、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求範囲の技術的思想によって定められるべきである。また、本発明は、特許請求範囲によって定義される本発明の精神及びその範囲内にある全ての変形物、均等物及び代替物を含むことを理解すべきである。
【符号の説明】
【００５０】
１００：形状測定器
１１０：測定アーム部
１１１：スタイラス
１１３：アーム
１２０：測定アーム支持部
１２１：ピボット
１３０：駆動本体
１４０：アクチュエーター部
１４１：ケーシング
１４１ａ：隔壁
１４２：アーム結合ベース
１４３：上部アクチュエーター
１４３ａ：上部磁石結合板
１４３ｂ：上部第１磁石
１４３ｃ：上部第２磁石
１４３ｄ：第１コイル
１４５：下部アクチュエーター
１４５ａ：下部磁石結合板
１４５ｂ：下部第１磁石
１４５ｃ：下部第２磁石
１４５ｄ：第２コイル
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明による形状測定器は、スタイラスの落下及び破損を防止して、安定的に測定可能である。
【図１】
2021531472.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2021531472.tif 000009
【国際調査報告】
2021531472.tif 000010
2021531472.tif 000011
2021531472.tif 000012
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