KR20150142828A - 기어측정기의 측정 헤드 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

기어측정기의 측정 헤드 시스템 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기어측정기의 측정 헤드 시스템 및 제어 방법에 관하여 개시된다. 본 발명은, 기어측정기의 본체; 상기 기어측정기 본체에 설치되는 측정 헤드; 상기 측정 헤드를 기어측정기 본체에서 움직일 수 있도록 받쳐주는 LM 가이드; 상기 LM 가이드를 따라 이동하는 이동 블럭; 워크 기어를 측정자로 측정하고 이론적인 값과 차이가 나면 변위를 일으키는 측정 프로브; 상기 측정 프로브의 변위를 받아 변위량을 측정하는 마이크로미터; 상기 측정 프로브를 되돌아 가게 하거나 입력 신호 오류에 따른 기계적 충돌에 대한 완충능을 가지는 가변성 복원수단; 측정 프로브를 움직여주고 제어하고 마이크로미터의 리딩 결과를 판정하고 관리하는 제어부;를 포함하는 것으로, 시스템 오류와 고장이 적고 충돌에 의한 오류를 기계적으로 완충하여 안정성이 높은 기어 측정 헤드 시스템을 제공한다.

Description

기어측정기의 측정 헤드 시스템 및 제어 방법{PROBE HEAD SYSTEM FOR GEAR TESTING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD FOR THEREOF}
본 발명은 기어측정기의 측정 헤드 시스템 및 제어방법에 관한 것으로 더 상세하게는 기어측정기의 측정 헤드 구성 부품 수를 줄여 구조를 단순화하고 프로그램 오류로 인한 측정 프로브의 파손을 방지하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
평행축형 기어측정기는, 측정대상 워크 기어(work gear)의 회전축과 마스터 기어(master gear) 사이의 중심거리의 변화를 측정하여 워크 기어의 파라미터를 측정하였다. 중심거리의 변화는 기계적인 게이지에 의해 감시되었다. 중심거리의 변화는 워크 기어의 많은 파라미터에 기인하는 복합신호이며 한정된 값을 가진다. 복합신호는 마스터 기어에 의한 워크 기어의 하나 이상의 맞물림에 따르고 중심 거리의 변화는 일시에 워크 기어의 치면으로부터 나오는 측정성분에 따른다.
진동신호분석을 통하여 기어의 가공이상 유무를 판정하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은, 진동신호의 시간영역 데이터로 Crest Factor를 구하고, 이를 이용하여 기어 가공이상 유무를 판정기준으로 하는 방법이다. Crest Factor는 진동진폭의 RMS 값에 대한 Peak 값의 비(Peak/RMS)로서 기어의 진동신호를 분석하여 이 Crest Factor가 판정기준을 초과하면 Peak 진동을 유발하는 기어의 이에 결함이 있는 것으로 판정한다.
표준기어를 이용한 기어측정법이 알려져 있다. 이 방법은, 워크 기어를 측정하기 전 한 쌍으로 이루어진 표준 기어와 모니터 기어를 서로 맞물려 회전시켜 기준 값을 측정하고, 모니터 기어 대신 워크 기어를 삽입하여 기준 값에 대한 비교측정 방식으로 두 기어의 중심 거리의 흔들림의 정도, 피치원 지름의 정밀도, 기어 이의 이상 유무를 가지고 양품과 불량품을 판단한다.
기어의 측정 표준을 위한 마스터링 작업 없이 측정 기준이 되는 표준 기어와 워크 기어를 정밀하게 측정하는 알고리즘을 제공하여 측정 정밀도를 높이고 측정의 표준이 되는 마스터링 공정을 빠르고 정확하게 할 수 있는 방법이 있다.(대한기계학회논문집 A권, 제36권 제5호, pp. 555~561, 2012.'표준기어를 이용한 기어 프로파일 정밀측정 알고리즘에 관한 연구' 참조)
특허문헌들에 따르면, 중심거리의 변화를 전기신호로 변환하는 것이 제안되었고 전기신호성분은 다른 주파수영역에 대하여 성분신호로 전기적으로 필터링 하여 분리하고 성분 전기신호는 워크 기어의 다양한 파라미터에 대응하는데 따라 워크 기어에 대해 보다 정교한 측정정보를 제공하는 기술이 알려져 있다. 예를 들면, 성분 전기신호는 리드 에러, 흠, 기어크기, 런 아웃, 구멍의 크기, 각속도 에러 및 기어면, 직각도 등에 대한 측정정보를 제공한다(대한민국 특허출원 제10-1997-0703392호 참조). 진동신호분석기법을 이용한 기어검사장치가 대한민국 특허출원 제10-2011-0007274호에 제안되어 있는데 이것은 진동신호분석기법을 이용하여 기어의 가공이상 유무를 자동으로 검사하는 장치이다. 기어의 불량을 검출하는 기어측정장치의 예는 대한민국 특허출원 제10-2011-0075166호에 제안되어 있는데, 워크 기어와 마스터 기어의 치합 상태에서 회전 작동시 발생 되는 진동을 측정하는 진동 측정기와 워크 기어의 구동축 회전 속도 및 작용 토크를 측정하는 토크 측정기를 통해 검출된 정보로 불량 여부를 판별한다.
그러나, 이와 같은 종래의 기어측정장치 및 방법에 관한 제안들은 검출한 정보를 전자 필터링에 의해 구하는 것이다. 또한, 고가의 전자장비를 필요로 한다. 그리고, 자동화된 기어측정장치는 시간과 비용이 많이 드는 분석기술을 사용해야만 하는 문제점이 있었으며, 오류에 의한 측정자의 충돌로 장비 파손 가능성이 있었다. 이에 따라, 고가의 복합 전자장비 의존도를 줄이면서도 기어 측정상의 신뢰도를 충족시킬 수 있는 기어측정수단 및 제어방법을 필요로 하였다.
특허문헌 1. 대한민국 특허출원 제10-1997-0703392호 특허문헌 2. 대한민국 특허출원 제10-2011-0007274호 특허문헌 3. 대한민국 특허출원 제10-2011-0075166호
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 기어측정장치의 부품수를 단순화하여 장비 제조원가를 낮추는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 프로그램 오류에 의한 충돌을 기계적으로 제어하여 장비 고장을 줄이는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기어 측정을 위한 복잡한 전자장비 의존도를 낮추면서도 측정 정밀도를 높이는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기어 측정 헤드에서 충격 발생시 자체적으로 충격을 제어하여 장비 파손을 줄이는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템은, 이론적인 값과 실제 가공된 기어의 차이 값을 알기 위한 기어측정기의 측정 헤드 시스템에 있어서, 상기 기어측정기의 본체; 상기 기어측정기 본체에 이동 가능하도록 설치되는 측정 헤드; 상기 측정 헤드를 기어측정기 본체에서 움직일 수 있도록 받쳐주는 LM 가이드; 상기 LM 가이드를 따라 이동하는 이동 블럭; 상기 이동 블럭의 일단에 장착되어 워크 기어를 측정자로 측정하고 이론적인 값과 차이가 나면 변위를 일으키는 측정 프로브; 상기 측정 프로브의 변위를 받아 변위량을 측정하고 리딩 하는 마이크로미터; 상기 측정 프로브의 동적 움직임이 있은 후 원래 위치로 되돌아 가게 하거나 입력 신호 오류에 따른 기계적 충돌에 대한 완충능을 가지는 가변성 복원수단; 및 상기 측정 프로브를 움직여주고 제어하며 상기 마이크로미터의 리딩 결과를 판정하고 관리하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드는, LM 가이드가 기어측정기 본체에 정착하는 스테이지;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드는, 이동 블럭이 직선 베어링과 모터에 의해 직선 운동하는 볼 스크류에 결합된 기어측정기의 측정 헤드 시스템을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드는, 측정 프로브가 이동 블럭을 따라 회전 가능한 회전수단;을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드는, 회전수단이, 스태핑 모터 및 샤프트; 이동 블럭에 지지 되고 스태핑 모터의 샤프트와 결합되어 연장된 회전축; 회전축의 끝단에 부근에 결합 되어 측정 프로브를 고정하는 헤드;를 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드는, 측정 프로브가 스태핑 모터와 축으로 연결되어 회전 구동을 받고 회전각이 180°로 제어되는 기어측정기의 측정 헤드 시스템을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드의 측정 프로브는, 측정자; 측정자를 고정하거나 교체 가능하도록 결합하는 바디; 바디의 변위를 받아 변위량을 마이크로미터에 전달하는 접촉자; 또는 검출자 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드의 가변성 복원수단은, 측정 프로브의 바디를 탄력적으로 지지하고 원래 위치로 복원시키는 스프링부재; 측정 프로브의 동적 움직임을 유도하기 위해 측정 프로브의 주변부에 마련된 유격공간;을 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템의 상기 제어부는, 이론적인 마스터 기어 표준 값을 입력 필드를 통해 컨트롤러에 입력하는 입력부; 측정부로부터 입력되는 측정신호를 마이크로미터를 통해 리딩하고 리딩된 측정 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부를 통해 증폭된 측정 신호를 분석하는 측정값 분석부; 상기 측정값 분석부를 통해 분석된 신호를 이론적인 값과 비교 판단하여 컨트롤러에 입력하는 비교판단부; 상기 입력부의 입력 신호에 의해 컨트롤러의 제어 신호를 발생시키고 발생된 제어 신호에 따라 모터를 구동하여 측정 프로브를 워크 기어에 접근시키는 구동드라이버; 및 워크 기어의 측정 결과를 출력하여 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 제어 방법은, 기어 측정 프로그램 입력 필드에 마스터 기어 표준 값을 입력하거나 선택하는 단계; 입력 필드에 입력하는 값에 따라 실행되는 구동드라이버에 의해 측정 헤드의 위치를 제어하고 결정하여 워크 기어에 측정 프로브의 측정자를 접촉시켜 접촉 값을 마스터 기어 표준 값과 비교 판단하는 비교 판단 단계; 상기 판단 단계로부터 판단결과에 따라 마이크로미터를 통해 리딩 한 후 측정 프로브를 복원 탄성으로 원래 위치로 복원시키고 상기 마이크로미터에 리딩된 측정 신호를 증폭하는 증폭 단계; 상기 증폭 단계를 통해 증폭된 측정 신호를 해석 및 측정 데이터로 수집 저장하고 해석 및 측정 데이터 결과를 디스플레이부를 통해 표시하는 단계; 및 워크 기어의 재가공 수정이 가능한지를 판정하여 수정이 불가능한 것으로 판정되면 불량품으로 회수하고 수정이 가능하면 재가공 반입 과정을 거치도록 분류하여 종료하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 제어 방법은, 측정값 비교 판단 단계에서 워크 기어의 파라미터가 표준 값에 일치하는 경우로 판단하는 경우, 파라미터 해석 및 측정 데이터를 수집 저장하고, 분석 결과는 디스플레이를 통해 출력하고 워크 기어를 정품인 것으로 판정하여 측정을 종료 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 기어측정장치의 구성을 단순화하여 부품수를 줄이고, 장비 제조원가를 낮추며, 측정 헤드와 프로그램 오류로 의한 충돌을 기계적으로 제어하여 장비 고장을 줄이며, 복잡한 전자장비 의존도를 낮추면서도 측정 정밀도를 높이고, 측정 헤드에서 충격 발생시 자체적으로 충격을 제어하고, 오류와 고장이 적은 고 신뢰성 측정 헤드 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템 설치 상태도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템 설치 상태도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템 컨트롤러 예시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템 제어 흐름도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템 제어 흐름도.
이하, 본 발명을 도 1 내지 7을 참조하여 설명하며 다음과 같다. 본 발명의 기어측정기의 측정 헤드 시스템은 이론적인 값과 실제 가공된 기어에 차이 값을 알기 위한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 구성을 나타낸 것으로 (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드를 기어측정기 본체에 장착한 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 구성을 나타낸 것으로 (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드를 기어측정기 본체에 장착한 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템의 제어부이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드(100)는, 이론적인 값과 실제 가공된 기어의 차이 값을 측정하도록 구성된다.
주요 부분은, 기어측정기 본체(A)에 장착가능하도록 구성된다. 측정 헤드 (100)는 기어측정기 본체(A)에 장착하여 사용되며, 별도로 떼어내어 다른 기어측정기 본체에 장착하여 사용이 가능하다. 경우에 따라서는 기어측정기 본체에 X-Y-Z축으로 구분되는 3차원 배치(미도시)로 배열하여 사용될 수 있다.
그리고, 측정 헤드(100)를 기어측정기 본체(A)에서 움직일 수 있도록 받쳐주는 LM 가이드(130)가 구성된다.
그리고, LM 가이드(130)를 따라 이동하는 이동 블럭(140)이 구성된다. 이동 블럭(140)에는 회전축(180)을 지지하는 지지블럭(144)(144a) 및 스태핑 모터(170)를 지지하는 지지블럭(144b)이 구성된다.
그리고, 이동 블럭(140)의 일단에 장착되어 워크 기어(W)를 측정자(111)로 측정하고 이론적인 값과 차이가 나면 변위를 일으키는 측정 프로브(110)가 구성된다.
그리고, 측정 프로브(110)의 변위를 받아 변위량을 전기적으로 측정하고 리딩 하는 마이크로미터(150)가 구성된다. 마이크로미터(150)는 측정 대상 워크 기어가 이론적인 값과 차이가 나면 측정 프로브(110)가 동적으로 움직여 밀리고 이때 해당 움직임을 전기적으로 측정한다.
그리고, 측정 프로브(110)의 동적 움직임이 있은 후 원래 위치로 되돌아 가게 하거나 입력 신호 오류에 따른 기계적 충돌에 대한 완충능을 가지는 가변성 복원수단(120)으로 구성된다.
그리고, 측정 프로브(110)를 움직여주고 제어하는 동시에 마이크로미터(150)의 리딩 결과를 판정하고 관리하는 제어부(200)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템을 구동하는 이론적인 값은 측정 대상 워크 기어(W)에 대응하는 마스터 기어 표준 기준 값이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템의 LM 가이드(130)는, 기어측정기 본체(A) 상에서 측정 헤드(100)를 이동시키는데 기어측정기 본체(A)에 정착할 수 있는 스테이지(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템의 이동 블럭(140)은, 직선 베어링(141)과 모터(142)에 의해 직선 운동하는 볼 스크류(143)에 결합될 수 있다. 도 1을 참조하면, 직선 베어링(141)의 일단이 스프링(145)에 의해 탄지 되어 있다. 스프링(145)에 탄지된 직선 베어링(141)은 기어측정기에서 작은 구간 반복 왕복 운동시 볼 스크류(143)와 모터(142)의 운동으로 빠른 피치 측정을 실행한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템의 측정 프로브(110)는, 이동 블럭(140)을 따라 회전 가능한 회전수단을 포함하여 구성된다. 회전수단은, 스태핑 모터(170) 및 샤프트로 구성되며, 이동 블럭(140)에 지지 되고 스태핑 모터(170)의 샤프트와 결합 되어 연장된 회전축(180) 및 회전축(180)의 끝단 부근에 결합 되어 측정 프로브(110)를 고정하는 헤드(112)로 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템의 측정 프로브(110)는, 스태핑 모터(170)와 축으로 연결되어 회전 구동을 받고 회전각이 180°로 제어될 수 있다. 측정 프로브(110)는, 측정자(111)와, 측정자(111)를 고정하거나 교체 가능하도록 결합하는 측정 프로브의 바디, 측정 프로브 바디의 변위를 받아 변위량을 마이크로미터(150)에 전달하는 접촉자(113) 또는 검출자 중에서 선택된 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템의 가변성 복원수단(120)은, 측정 프로브(110)의 바디를 탄력적으로 지지하고 원래 위치로 복원시키는 스프링부재(121)와 측정 프로브(110)의 동적 움직임을 유도하기 위해 측정 프로브(110)의 주변부인 헤드(112)에 유격공간(122) 두어서 구성될 수 있다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 측정 프로브(110)의 바디가 스프링부재(121)에 의해 유격공간(122)에서 움직일 수 있도록 되어 있다.
스프링부재(121)는 측정 프로브(110)를 탄력적으로 지지하고 변형이 있은 후 다시 초기 상태로 측정 프로브(110)의 위치를 복원시킨다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 스프링부재(121)가 판스프링으로 구성된 예로 되어 있다. 여기서, 스프링부재(121)는 탄성 변위와 복원 그리고 내력을 갖는 탄성 금속판을 사용하는 것이 바람직하다.
측정 프로브(110)는 이론적인 값에 따라 이동하여 워크 기어(W)에 접촉하고 이론적인 값과 차이가 나면 유격공간(122)의 범위 내에서 동적으로 움직여 연속적으로 이 동적 움직임의 파라미터는 마이크로미터(150)에 검출되어 전기적 신호로 출력되어 워크 기어(W)의 불량 상태를 측정한다.
이때, 가변성 복원수단(120)의 스프링부재(121)는, 측정 프로브(110)의 측정자(111)에 의해 탐침된 워크 기어(W)의 측정 값이 입력된 이론적인 값과 차이가 나면 유격공간(122)에서 측정 프로브(110)의 변위를 유도하여 그 변위량이 마이크로미터(150)에 의해 측정될 수 있도록 하는 동시에, 측정 프로브(110)를 프로그램 입력 오류 등에 의한 충돌로부터 보호하고 파손을 방지한다. 즉 스프링부재(121)의 탄성력을 초과하는 힘으로 측정 프로브(110)에 충격이 가해지면 이를 지지하고 있는 스프링부재(121)가 변형되고 이를 통해 충격이 완충 되어 측정 프로브(110)가 부러지거나 파손되는 것을 방지하며, 힘이 제거되면 원래 위치로 복원되어 측정 대기 상태에 놓이도록 한다.
제어부(200)는, 기어측정기의 측정 헤드(100)를 컨트롤러(210)에 의해 제어한다. 즉 제어부(200)의 기어측정 프로그램을 실행하여 측정 대상 워크 기어(W)에 대응하는 이론적인 마스터 기어 표준 값을 컨트롤러(210)의 입력 필드에 입력하여 측정 헤드(100)를 제어한다.
제어부(200)의 컨트롤러(210)는, 도 5를 참조하면, 입력부(220), 측정부(230), 마이크로미터(240), 신호 증폭부(250), 측정값 분석부(260), 비교판단부(270), 구동 드라이버(280), 디스플레이부(290)로 구성된다. 여기서, 측정부(230)는 측정자(111)를 포함하는 측정 프로브(110) 이고, 마이크로미터(240)는 도 1 및 도 3에서 도시된 마이크로미터(150) 이다.
기어측정기의 측정 헤드 시스템 제어는, 먼저, 입력부(220)를 통해 이론적인 마스터 기어 표준 값을 입력 필드를 통해 입력하면, 신호 증폭부(250)는 입력부(220)를 통해 입력된 이론적인 값에 따라 측정 프로브(110)를 움직여서 입력된 이론적인 값과 워크 기어(W)의 측정값을 측정자(111)로 탐침 하여 차이가 발생 되면 입력되는 측정신호를 마이크로미터(240)를 통해 리딩 하고 리딩된 측정 신호를 증폭한다.
측정값 분석부(260)는 신호 증폭부(250)를 통해 증폭된 측정 신호를 분석한다. 예를 들면, 측정 프로브(110)의 측정자(111)에 의해 측정된 워크 기어(W)의 피치원 지름의 정밀도, 치면, 치각 등을 포함하는 기어 이의 값을 측정할 수 있는데, 이러한 워크 기어(W)의 이상 유무 측정은 입력부(220)의 필드에 입력하는 필드 명령에 따라 선별적으로 수행되거나 복합적으로 수행된다. 비교판단부(270)는 측정값 분석부(260)를 통해 분석된 신호를 이론적인 값인 마스터 기어 표준 값과 비교 판단하여 컨트롤러(210)에 입력한다.
구동드라이버(280)는 입력부(220)를 통한 입력 필드 신호에 의해 제어 신호를 발생시키고 발생된 제어 신호에 따라 모터(281)를 구동하여 측정 프로브(110)를 워크 기어(W)에 접근시키거나 떨어뜨린다. 여기서, 모터(281)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 측정 헤드(100) 및 측정 프로브(110)를 구동하는 볼 스크류(143) 구동용 모터(142), 또는 측정 프로브(110)를 구동하는 스태핑 모터(170) 등이고, 디스플레이부(290)는 워크 기어(W)의 측정 결과를 출력하여 표시한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템은, 측정 대상 워크 기어(W)를 측정 프로브(110)의 일측에 고정한 상태에서 제어부(200)를 통해 이론적인 값에 따라 측정 헤드(100) 및 측정 프로브(110)를 구동시키면, 측정자(111)는 워크 기어(W)에 접촉하여 이론적인 값과 차이가 나면 측정 프로브(110)가 스프링부재(121)를 중심으로 마이크로미터(150) 쪽으로 탄성 변위를 일으키면서 변형되고 이 변위량은 마이크로미터(150)에 의해 측정값으로 검출된다.
측정 프로브(110)의 구동 과정에서 프로그램 오류, 예를 들면 입력부(220)에 입력하는 필드 값의 입력 오류, 제어 신호 오류 등에 의한 측정 헤드 및 측정 프로브의 오버 런 등에 의해 워크 기어(W)에 충돌이 발생 되는 경우, 탐침용 측정자(111)의 파손이나 손상이 일어날 수 있는데, 측정 프로브(110)는 가변성 복원수단(120)인 스프링부재(121)에 의해 지지 되어 있어 오버 런 등의 충돌이 있으면 그 충격력이 스프링부재(121)에 의해 완충 되거나 완화되어 측정자(111) 또는 측정자를 고정하는 측정 프로브(110)의 파손이 기계적으로 제어된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템을 제어하는 제어 흐름도이다.
기어 측정 프로그램을 실행한다(S300). 입력 필드에 마스터 기어 표준 값을 입력하거나 선택한다(S301). 그리고 측정 헤드를 구동하기 위한 구동드라이버를 선택하거나 구동한다(S302). 구동드라이버의 선택과 구동은 입력 필드에 입력하는 값에 따라 자동 실행될 수 있다. 구동드라이버에 의해 측정 헤드의 위치가 제어되고 결정되면(S303), 워크 기어에 측정 프로브의 측정자가 접촉되고(S304), 그 접촉 값을 마스터 기어 표준 값과 비교 판단한다(S305).
판단결과 워크 기어의 파라미터가 표준 값에 일치하지를 묻고(S306), 일치하지 않은 경우로 판단되면, 측정 정보는 마이크로미터에 리딩되고(S307), 동시에 측정 프로브는 복원탄성으로 원래 위치로 복원된다(S308). 그리고 마이크로미터에 리딩된 측정 신호는 증폭부를 통해 증폭되어(S309), 파라미터 해석 및 측정 데이터 로 수집 저장된다(S310). 해석 및 측정 데이터 분석 결과는 디스플레이부를 통해 표시된다(S311). 이 과정에서 워크 기어의 재가공 수정이 가능한지를 판정하는 과정을 포함할 수 있는데, 수정이 불가능한 것으로 판정되면 불량품으로 회수하고(S314), 수정이 가능하면 재가공반입 과정을 거치도록 분류하여 종료될 수 있도록 처리한다(S313).
한편, 상기 S306 단계에서, 워크 기어의 파라미터가 표준 값에 일치하는 경우로 판단하는 경우, 바로 파라미터 해석 및 측정 데이터를 수집 저장하고(S315), 분석 결과는 디스플레이를 통해 출력된다(S316). 그리고 해당 워크 기어에 대한 단일 측정 프로그램이 종료되며(S317), 워크 기어를 정품인 것으로 판정하여 종료된다(S318).
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기어측정기의 측정 헤드 시스템을 X-Y-Z축 상으로 3차원으로 배치하고 제어하는 제어 흐름도이다.
기어 측정 프로그램을 실행한다(S400). 입력 필드에 마스터 기어 표준 값을 입력하거나 선택한다(S401). 그리고 X-Y-Z축으로 배열된 3차원 기어 측정 스태이지를 선택한다(S402). 그리고 측정 헤드를 구동하기 위한 구동드라이버를 선택하거나 구동한다(S403). 구동드라이버의 선택과 구동은 입력 필드에 입력하는 값에 따라 자동 실행될 수 있다. 구동드라이버에 의해 측정 헤드의 위치를 3차원 적으로 제어하여 위치가 결정되면(S404), 워크 기어에 측정 프로브의 측정자가 접촉되고(S405), 그 접촉 값을 마스터 기어 표준 값과 비교 판단한다(S406).
판단결과 워크 기어의 파라미터가 표준 값에 일치하지를 묻고(S407), 일치하지 않은 경우로 판단되면, 측정 정보는 마이크로미터에 리딩되고(S408), 동시에 측정 프로브는 복원탄성으로 원래 위치로 복원된다(S409). 그리고 마이크로미터에 리딩된 측정 신호는 증폭부를 통해 증폭되어(S410), 파라미터 해석 및 측정 데이터 로 수집 저장된다(S411). 해석 및 측정 데이터 분석 결과는 디스플레이부를 통해 표시된다(S412). 이 과정에서 워크 기어의 재가공 수정이 가능한지를 판정하는 과정을 포함할 수 있는데, 수정이 불가능한 것으로 판정되면 불량품으로 회수하고(S415), 수정이 가능하면 재가공반입 과정을 거치도록 분류하여 종료될 수 있도록 처리한다(S414).
상기 S407 단계에서, 워크 기어의 파라미터가 표준 값에 일치하는 경우로 판단하는 경우, 바로 파라미터 해석 및 측정 데이터를 수집 저장하고(S416), 분석 결과는 디스플레이를 통해 출력된다(S417). 그리고 해당 워크 기어에 대한 단일 측정 프로그램이 종료되며, 워크 기어를 정품인 것으로 판정하여 종료된다(S418~S419).
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 실시 예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.
A: 기어측정기 본체
100: 측정 헤드 110: 측정 프로브
111: 측정자 112: 헤드
113: 접촉자 120: 가변성 복원수단
121: 스프링부재 122: 유격 공간
130: LM 가이드 140: 이동 블럭
141: 직선 베어링 142: 모터
143: 볼 스크류 150: 마이크로미터
170: 스태핑 모터 180: 회전축
200: 제어부 210: 컨트롤러
220: 입력부 250: 증폭부
260: 측정값 분석부 270: 비교판단부
280: 구동 드라이버 290: 디스플레이부

Claims (11)

  1. 이론적인 값과 실제 가공된 기어의 차이 값을 알기 위한 기어측정기의 측정헤드 시스템에 있어서, 기어측정기의 본체; 상기 기어측정기 본체에 이동 가능하도록 설치되는 측정 헤드; 상기 측정 헤드를 기어측정기 본체에서 움직일 수 있도록 받쳐주는 LM 가이드; 상기 LM 가이드를 따라 이동하는 이동 블럭; 상기 이동 블럭의 일단에 장착되어 워크 기어를 측정자로 측정하고 이론적인 값과 차이가 나면 변위를 일으키는 측정 프로브; 상기 측정 프로브의 변위를 받아 변위량을 측정하고 리딩 하는 마이크로미터; 상기 측정 프로브의 동적 움직임이 있은 후 원래 위치로 되돌아 가게 하거나 입력 신호 오류에 따른 기계적 충돌에 대한 완충능을 가지는 가변성 복원수단; 및 상기 측정 프로브를 움직여주고 제어하며 상기 마이크로미터의 리딩 결과를 판정하고 관리하는 제어부;를 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LM 가이드는, 상기 기어측정기 본체에 정착하는 스테이지;를 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 블럭은, 직선 베어링과 모터에 의해 직선 운동하는 볼 스크류에 결합된 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 프로브는, 이동 블럭을 따라 회전 가능한 회전수단;을 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전수단은, 스태핑 모터 및 그 샤프트; 이동 블럭에 지지 되고 상기 스태핑 모터의 샤프트와 결합되어 연장된 회전축; 상기 회전축의 끝단에 부근에 결합 되어 측정 프로브를 고정하는 헤드;를 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 프로브는, 스태핑 모터와 축으로 연결되어 회전 구동을 받고 회전각이 180°로 제어되는 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 프로브는, 측정자; 상기 측정자를 고정하거나 교체 가능하도록 결합하는 바디; 상기 바디의 변위를 받아 변위량을 마이크로미터에 전달하는 접촉자; 또는 검출자 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변성 복원수단은, 상기 측정 프로브의 바디를 탄력적으로 지지하고 원래 위치로 복원시키는 스프링부재; 상기 측정 프로브의 동적 움직임을 유도하기 위해 측정 프로브의 주변부에 마련된 유격공간;을 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 이론적인 마스터 기어 표준 값을 입력 필드를 통해 컨트롤러에 입력하는 입력부; 측정부로부터 입력되는 측정신호를 마이크로미터를 통해 리딩하고 리딩된 측정 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부를 통해 증폭된 측정 신호를 분석하는 측정값 분석부; 상기 측정값 분석부를 통해 분석된 신호를 이론적인 값과 비교 판단하여 컨트롤러에 입력하는 비교판단부; 상기 입력부의 입력 신호에 의해 컨트롤러의 제어 신호를 발생시키고 발생된 제어 신호에 따라 모터를 구동하여 측정 프로브를 워크 기어에 접근시키는 구동드라이버; 및 워크 기어의 측정 결과를 출력하여 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 시스템.
  10. 기어 측정 프로그램 입력 필드에 마스터 기어 표준 값을 입력하거나 선택하는 단계; 입력 필드에 입력하는 값에 따라 실행되는 구동드라이버에 의해 측정 헤드의 위치를 제어하고 결정하여 워크 기어에 측정 프로브의 측정자를 접촉시켜 접촉 값을 마스터 기어 표준 값과 비교 판단하는 비교 판단 단계; 상기 판단 단계로부터 판단결과에 따라 마이크로미터를 통해 리딩 한 후 측정 프로브를 복원 탄성으로 원래 위치로 복원시키고 상기 마이크로미터에 리딩된 측정 신호를 증폭하는 증폭 단계; 상기 증폭 단계를 통해 증폭된 측정 신호를 해석 및 측정 데이터로 수집 저장하고 해석 및 측정 데이터 결과를 디스플레이부를 통해 표시하는 단계; 및 워크 기어의 재가공 수정이 가능한지를 판정하여 수정이 불가능한 것으로 판정되면 불량품으로 회수하고 수정이 가능하면 재가공 반입 과정을 거치도록 분류하여 종료하는 단계;를 더 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비교 판단 단계에서 워크 기어의 파라미터가 표준 값에 일치하는 경우로 판단하는 경우, 파라미터 해석 및 측정 데이터를 수집 저장하고, 분석 결과는 디스플레이를 통해 출력하며, 워크 기어를 정품인 것으로 판정하여 측정을 종료하는 단계;를 포함하는 기어측정기의 측정 헤드 제어 방법.
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