KR20240063620A - 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지 - Google Patents

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Abstract

공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 개시된다. 본 발명의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지는, 측정장치로 공작물의 제1 평면과 제2 평면이 만나는 모서리의 좌표를 결정하는데 사용되는 게이지로서, 제1 평면에 접촉 가능한 제1면; 제2 평면에 접촉 가능한 제2면; 및 원주면(cylindrical surface)의 어느 일부를 형성하고, 측정장치가 원주면의 특정지점의 좌표를 측정하는 측정면을 포함하고, 제1면이 제1 평면에 접촉하고 제2면이 제2 평면에 접촉하는 경우, 원주면의 중심선은 모서리와 나란한 것을 특징으로 한다.

Description

공작물 모서리 좌표 결정용 게이지{GAUGE FOR DETERMINING EDGE COORDINATES OF WORKPIECE}
본 발명은 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공작물 가공시 모서리 위치를 결정하는데 사용되도록 이루어지는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지에 관한 것이다.
사인 바(sine bar) 또는 사인 바이스(sine vise)는 머시닝 센터(machining center), 밀링머신(milling machine) 등 공작기계에서 공작물을 수직 또는 수평이 아닌 각도로 기계 가공하는데 사용된다. 먼저, 사인 바 또는 사인 바이스를 이용하여 공작물을 공작기계의 베드에 특정 각도로 경사지게 고정한다. 기계 가공의 정밀도를 확보하려면 공작물 모서리의 3차원 좌표를 지정해야 한다.
종래에는 기계 가공의 정밀도를 확보하기 위해, 공작물에 기준 홀(tooling hole)을 가공하거나, 공작물에 에지 파인더(edge finder) 또는 다이얼 테스트 인디케이터(dial test indicator) 등 측정장치를 직접 접촉시켜 공작물 모서리의 3차원 좌표를 지정했다.
그러나 기준 홀 가공은 공정단축을 방해하는 주요한 요인이므로 공정단축의 관점에서 되도록 지양될 필요가 있다. 그리고 에지 파인더 및 다이얼 테스트 인디케이터 등 측정장치는 사용자의 숙련도에 따라 모서리 좌표결정의 정확성에 차이가 발생하는 문제가 있다.
그리고 공작물 모서리의 3차원 좌표를 높은 정밀도로 지정하는데 걸리는 시간이 사용자의 숙련도가 낮을수록 길어지는 단점이 있다. 또한, 사용자의 숙련도가 낮을 경우, 에지 파인더 및 다이얼 테스트 인디케이터 등 측정장치를 사용하는 절차 중에 쉽게 절차적 착오, 착각 또는 혼동을 일으킬 수 있는 문제가 있다. 또한, 공작물 모서리가 직각이 아닌 경우, 공작물 모서리의 3차원 좌표를 결정하는데 상당한 숙련도가 요구되는 어려움이 있다.
미국등록특허 제8499469호 (등록일: 2013.8.6) 미국등록특허 제6446924호 (등록일: 2002.09.10)
본 발명의 목적은, 사용자의 숙련도에 관계없이 공작물 모서리의 3차원 좌표를 신속·정확하게 결정할 수 있고, 모서리 좌표의 오차가 감소하며, 좌표결정 절차가 간단하여 착오, 착각 및 혼동에 의한 불량 발생이 차단되고, 직각이 아닌 공작물 모서리도 쉽게 3차원 좌표를 지정할 수 있도록 이루어지는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 측정장치로 공작물의 제1 평면과 제2 평면이 만나는 모서리의 좌표를 결정하는데 사용되는 게이지로서, 상기 제1 평면에 접촉 가능한 제1면; 상기 제2 평면에 접촉 가능한 제2면; 및 원주면(cylindrical surface)의 어느 일부를 형성하고, 상기 측정장치가 상기 원주면의 특정지점의 좌표를 측정하는 측정면을 포함하고, 상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 원주면의 중심선은 상기 모서리와 나란한 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지에 의하여 달성된다.
상기 제1면 및 상기 제2면은 각각 평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
상기 제1면과 상기 제2면의 사잇각은 상기 제1 평면과 상기 제2 평면의 사잇각과 일치하도록 이루어질 수 있다.
상기 제1면 및 상기 제2면의 연장선들은 상기 중심선을 지나도록 이루어질 수 있다.
상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 연결면을 포함하고, 상기 제1면, 상기 제2면 및 상기 연결면은 상기 중심선으로부터 이격되도록 이루어질 수 있다.
상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 중심선은 상기 모서리와 일치하도록 이루어질 수 있다.
상기 특정지점의 좌표는, 상기 중심선으로부터 X축 방향으로 이격된 제1 좌표; 및 상기 중심선으로부터 Y축 방향으로 이격된 제2 좌표를 포함하고, 상기 제1 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 X축 방향 좌표(x)와 상기 제2 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 수식을 만족하고,
x=-R
y=-R
여기서, R은 원주면의 반지름일 수 있다.
상기 제1면은 평면으로 이루어지고, 상기 제2면은 상기 원주면의 다른 일부로 이루어질 수 있다.
상기 제1면의 연장선과 상기 중심선의 최단거리는 상기 원주면의 반지름일 수 있다.
상기 제1면 및 상기 제2면 중 어느 하나는 평면으로 이루어지고, 상기 제1면 및 상기 제2면 중 다른 하나는 상기 원주면의 다른 일부로 이루어지며, 상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 제1 평면 또는 상기 제2 평면의 연장선과 상기 중심선의 최단거리는 상기 원주면의 반지름일 수 있다.
상기 특정지점의 좌표는 상기 중심선으로부터 X축 방향으로 이격된 제1 좌표를 포함하고, 상기 제1 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 X축 방향 좌표(x)는 아래 수식을 만족하고,
여기서, R은 원주면의 반지름이고, α는 제1 평면과 Y축의 사잇각이고, β는 제1 평면과 제2 평면의 사잇각일 수 있다.
상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 제1 평면의 연장선과 상기 중심선의 최단거리는 상기 원주면의 반지름일 수 있다.
상기 특정지점의 좌표는 상기 중심선으로부터 Y축 방향으로 이격된 제2 좌표를 포함하고, 상기 제2 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 수식을 만족하고,
여기서, R은 원주면의 반지름이고, α는 제1 평면과 Y축의 사잇각이고, β는 제1 평면과 제2 평면의 사잇각일 수 있다.
상기 제1면은 상기 원주면의 다른 일부로 이루어지고, 상기 제2면은 평면으로 이루어지며, 상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 제2 평면의 연장선과 상기 중심선의 최단거리는 상기 원주면의 반지름일 수 있다.
상기 특정지점의 좌표는 상기 중심선으로부터 Y축 방향으로 이격된 제2 좌표를 포함하고, 상기 제2 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 수식을 만족하고,
여기서, R은 원주면의 반지름이고, α는 제1 평면과 Y축의 사잇각이고, β는 제1 평면과 제2 평면의 사잇각일 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1면이 제1 평면에 접촉하고 제2면이 제2 평면에 접촉하는 경우, 원주면의 중심선이 모서리와 나란함에 따라, 간단한 수식에 의해 중심선을 기준으로 모서리의 좌표가 결정됨으로써, 사용자의 숙련도에 관계없이 공작물 모서리의 3차원 좌표를 신속·정확하게 결정할 수 있고, 모서리 좌표의 오차가 감소하며, 좌표결정 절차가 간단하여 착오, 착각 및 혼동에 의한 불량 발생이 차단되도록 이루어지는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 제공할 수 있게 된다.
또한, 제1면 및 제2면 중 어느 하나는 평면으로 이루어지고 다른 하나는 원주면의 다른 일부로 이루어짐으로써, 직각이 아닌 공작물 모서리도 쉽게 3차원 좌표를 지정할 수 있도록 이루어지는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지의 사용상태를 나타내는 사시도이다.
도 2a는 도 1의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉하기 전 상태를 나타내는 도면이다.
도 2b는 도 2a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3a는 도 2a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 위쪽에서 바라본 사시도이다.
도 3b는 도 2a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 아래쪽에서 바라본 사시도이다.
도 3c는 도 2a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 정면에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 2b의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지와 공작물을 정면에서 바라본 부분 확대도이다.
도 5a는 본 발명의 2실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉하기 전 상태를 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6a는 도 5a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 위쪽에서 바라본 사시도이다.
도 6b는 도 5a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 아래쪽에서 바라본 사시도이다.
도 6c는 도 5a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지를 정면에서 바라본 도면이다.
도 7은 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉한 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, α가 0.5β 보다 작고, 제1면이 평면이며, 제2면이 원주면의 일부로 이루어지는 경우를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉한 또 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, α가 0.5β 보다 작고, 제1면이 원주면의 일부로 이루어지며, 제2면이 평면인 경우를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉한 또 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, α가 0.5β 보다 크고, 제1면이 원주면의 일부로 이루어지며, 제2면이 평면인 경우를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉한 또 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, α가 0.5β 보다 크고, 제1면이 평면이며, 제2면이 원주면의 일부로 이루어지는 경우를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 5b의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지와 공작물을 정면에서 바라본 부분 확대도로서, β가 90도인 경우를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지가 공작물의 제1 평면과 제2 평면에 접촉한 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, β가 90도인 경우를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지의 다른 사용상태도로서, 버니어 캘리퍼스를 이용하여 공작물 모서리의 좌표를 결정하는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지는, 사용자의 숙련도에 관계없이 공작물 모서리의 3차원 좌표를 신속·정확하게 결정할 수 있고, 모서리 좌표의 오차가 감소하며, 좌표결정 절차가 간단하여 착오, 착각 및 혼동에 의한 불량 발생이 차단되고, 직각이 아닌 공작물 모서리도 쉽게 3차원 좌표를 지정할 수 있도록 이루어진다.
1실시예
도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)의 사용상태를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사인 바(sine bar) 또는 사인 바이스(3; sine vise)는 머시닝 센터(machining center), 밀링머신(milling machine) 등 공작기계에서 공작물(1)을 수직 또는 수평이 아닌 각도로 기계 가공하는데 사용된다.
사인 바 또는 사인 바이스(3)를 이용하여 공작물(1)을 공작기계의 베드(4)에 특정 각도로 경사지게 고정한다. 먼저, 공작기계의 베드(4)에 수평 바이스(5)를 고정하고, 수평 바이스(5)를 사용하여 사인 바이스(3)를 고정한다.
기계 가공의 정밀도를 확보하려면 공작물 모서리(P2)의 3차원 좌표를 지정해야 한다.
종래에는 기계 가공의 정밀도를 확보하기 위해, 공작물(1)에 기준 홀(tooling hole)을 가공하거나, 공작물(1)에 에지 파인더(2a; edge finder) 또는 다이얼 테스트 인디케이터(2b; dial test indicator) 등 측정장치를 직접 접촉시켜 공작물 모서리(P2)의 3차원 좌표를 지정했다.
도 2a는 도 1의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉하기 전 상태를 나타내는 도면이다. 도 2b는 도 2a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3a는 도 2a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)를 위쪽에서 바라본 사시도이다. 도 3b는 도 2a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)를 아래쪽에서 바라본 사시도이다. 도 3c는 도 2a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)를 정면에서 바라본 도면이다.
본 발명의 1실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)는 측정장치로 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)이 만나는 모서리(P2)의 좌표를 결정하는데 사용된다.
공작물(1)은 가로, 세로, 높이가 있는 3차원 입체도형을 의미한다. 제1 평면(1a)은 공작물(1) 표면 중 어느 한 평면을 의미한다. 제2 평면(1b)은 공작물(1) 표면 중 제1 평면(1a)에 접하는 다른 한 평면을 의미한다. 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)은 서로 만나서 직선형태의 모서리(P2)를 형성한다.
본 발명의 1실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)는 공구강의 경화열처리, 그라인딩, 와이어 커팅 등의 작업을 통해 제조될 수 있다.
공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)는 제1면(11), 제2면(12), 측정면(13) 및 연결면(14)을 포함한다.
제1면(11)은 제1 평면(1a)에 접촉 가능한 면을 의미한다. 제2면(12)은 제2 평면(1b)에 접촉 가능한 면을 의미한다. 제1면(11) 및 제2면(12)은 각각 평면으로 이루어진다.
제1면(11)과 제2면(12)의 사잇각은 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)의 사잇각(β)과 일치한다. 따라서, 사용자는 제1면(11)을 제1 평면(1a)에 접촉시킨 상태에서 제2면(12)을 제2 평면(1b)에 접촉시킬 수 있다. 일 예로, 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)의 사잇각(β)은 90도일 수 있다. 따라서, 제1면(11)과 제2면(12)의 사잇각은 90도일 수 있다.
도 4는 도 2b의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)와 공작물(1)을 정면에서 바라본 부분 확대도이다.
측정면(13)은, 측정장치가 좌표를 측정하는 면을 의미한다. 측정면(13)은 원주면(cylindrical surface)의 일부를 형성한다. 원주면은 측정면(13)의 형태를 의미하는 단어이지만, 이하에서 원주면은 측정면(13) 자체를 의미할 수 있다.
측정장치는 원주면의 특정지점의 좌표를 측정하게 된다. 따라서 측정장치가 측정한 측정면(13)의 특정지점은 항상 원주면의 중심선(P1)과 R의 거리를 형성한다. 여기서, R은 원주면의 반지름(R)을 의미한다.
측정장치는 에지 파인더(2a; edge finder), 다이얼 테스트 인디케이터(2b; dial test indicator) 등을 의미한다.
에지 파인더(2a; edge finder)는 미국등록특허 제8499469호(Edge finder)에 개시된 바와 같이 널리 공지된 기술이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.
다이얼 테스트 인디케이터(2b; dial test indicator)는 미국등록특허 제6446924호(Apparatus and method for supporting a dial test indicator)에 개시된 바와 같이 널리 공지된 기술이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.
원주면은 원기둥 곡면을 의미한다. 이때 원기둥은 옆면이 밑면과 수직인 직원기둥(right circular cylinder)을 의미한다. 제1면(11)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(12)이 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우, 원주면의 중심선(P1)은 모서리(P2)와 나란하다.
그리고 제1면(11) 및 제2면(12)의 연장선들은 원주면의 중심선(P1)을 지난다. 따라서 제1면(11)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(12)이 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우, 원주면의 중심선(P1)은 모서리(P2)와 일치하게 된다.
연결면(14)은 제1면(11)과 제2면(12)을 연결하는 면을 의미한다. 연결면(14)은 제1면(11)과 제2면(12)을 연결하면서 원주면의 중심선(P1)으로부터 이격된다. 따라서 제1면(11), 제2면(12) 및 연결면(14)은 중심선(P1)으로부터 이격된다.
따라서 제1면(11)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(12)이 제2 평면(1b)에 접촉 때, 제1면(11) 및 제2면(12)과 공작물(1)의 모서리(P2) 간 충돌 및 이에 따른 모서리(P2) 부분의 변형이 방지된다. 연결면(14)은 중심선(P1) 부분의 드릴링(drilling) 작업에 의해 가공될 수 있다.
특정지점의 좌표는 제1 좌표(x1) 및 제2 좌표(y1)를 포함한다.
제1 좌표(x1)는 중심선(P1)으로부터 X축 방향으로 이격된 좌표를 의미한다. 제2 좌표(y1)는 중심선(P1)으로부터 Y축 방향으로 이격된 좌표를 의미한다. X축 방향과 Y축 방향은 각각 모서리(P2)의 연장선과 90도의 사잇각을 형성한다.
X축 방향은 에지 파인더(2a) 또는 다이얼 테스트 인디케이터(2b)가 특정지점의 좌표를 결정하기 위해 이동하는 방향을 의미할 수 있다. X축 방향은 수평방향을 의미할 수 있다. 또는, X축 방향은 수평방향과 0도 이상의 사잇각을 형성할 수 있다. 에지 파인더(2a)는 에지 파인더(2a)의 중심 좌표를 측정할 수 있다.
Y축 방향은 X축 방향과 90도의 사잇각을 형성하는 방향을 의미할 수 있다. 다이얼 테스트 인디케이터(2b)는 제2 좌표(y1)를 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1면(11)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(12)이 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우, 원주면의 중심선(P1)은 모서리(P2)와 일치하게 된다.
따라서 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는 아래 [수학식 1]로 구할 수 있다.
여기서, R은 원주면의 반지름(R)을 의미한다.
따라서, 에지 파인더(2a)로 에지 파인더(2a)의 중심 좌표를 측정한 후, 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)와 에지 파인더(2a)의 반경(0.5r)을 보정하면, 공작물 모서리(P2)의 X축 좌표를 구할 수 있다. 이 값을 CNC 머신의 좌표계에 입력할 수 있다.
그리고 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 [수학식 2]로 구할 수 있다.
따라서, 다이얼 테스트 인디케이터(2b)로 공작기계의 베드(4)로부터 측정면(13) 상단까지의 거리를 측정한 후, 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)를 보정하면, 공작기계의 베드(4)를 기준으로 하는 공작물 모서리(P2)의 Y축 좌표를 구할 수 있다. 이 값을 CNC 머신의 좌표계에 입력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 1실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)는 제1면(11)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(12)이 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우, 원주면의 중심선(P1)이 모서리(P2)와 일치함에 따라, 간단한 수식에 의해 중심선(P1)을 기준으로 모서리(P2)의 좌표가 결정됨으로써, 사용자의 숙련도에 관계없이 공작물 모서리(P2)의 3차원 좌표를 신속·정확하게 결정할 수 있고, 모서리(P2) 좌표의 오차가 감소하며, 좌표결정 절차가 간단하여 착오, 착각 및 혼동에 의한 불량 발생이 차단된다.
또한, 본 발명의 1실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)를 통해 공작물(1)의 어떤 면의 양쪽에 위치한 모서리들의 좌표를 측정하면, 어떤 면의 기울어진 각도를 정확하게 구할 수 있다.
또한, 기존에는 고가의 4축 CNC 머신이나 5축 CNC 머신을 사용해야만 단축 또는 다축으로 기울어진(single 또는 combined angle) 공작물(1)의 모서리 위치를 정확하게 구할 수 있었다. 그러나 본 발명의 1실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10)를 사용하면, 상대적으로 저렴한 3축 CNC 머신과 앵글 바이스(angle vise, sine vise) 또는 틸팅 로터리 테이블(tilting rotary table)의 조합을 통해, 기존 4축 CNC 머신이나 5축 CNC 머신에서만 구현할 수 있었던 single 또는 combined angle 위치의 정확도를 구현할 수 있다.
2실시예
도 5a는 본 발명의 2실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉하기 전 상태를 나타내는 도면이다. 도 5b는 도 5a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6a는 도 5a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)를 위쪽에서 바라본 사시도이다. 도 6b는 도 5a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)를 아래쪽에서 바라본 사시도이다. 도 6c는 도 5a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)를 정면에서 바라본 도면이다.
본 발명의 2실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)는 측정장치로 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)이 만나는 모서리(P2)의 좌표를 결정하는데 사용된다.
공작물(1)은 가로, 세로, 높이가 있는 3차원 입체도형을 의미한다. 제1 평면(1a)은 공작물(1) 표면 중 어느 한 평면을 의미한다. 제2 평면(1b)은 공작물(1) 표면 중 제1 평면(1a)에 접하는 다른 한 평면을 의미한다. 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)은 서로 만나서 직선형태의 모서리(P2)를 형성한다.
본 발명의 2실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)는 공구강의 경화열처리, 그라인딩, 와이어 커팅 등의 작업을 통해 제조될 수 있다.
공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)는 제1면(21), 제2면(22), 측정면(23) 및 연결면(24)을 포함한다.
측정면(23)은, 측정장치가 좌표를 측정하는 면을 의미한다. 측정면(23)은 원주면(cylindrical surface)의 어느 일부를 형성한다. 원주면은 측정면(23)의 형태를 의미하는 단어이지만, 이하에서 원주면은 측정면(23) 자체를 의미할 수 있다.
제1면(21)은 제1 평면(1a)에 접촉 가능한 면을 의미한다. 제2면(22)은 제2 평면(1b)에 접촉 가능한 면을 의미한다.
제1면(21) 및 제2면(22) 중 어느 하나는 평면으로 이루어지고, 제1면(21) 및 제2면(22) 중 다른 하나는 원주면의 다른 일부로 이루어진다.
공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)는 평면부(20A) 및 곡면부(20B)로 구분될 수 있다. 곡면부(20B)는 원주면을 형성하는 부분이다. 평면부(20A)는 평면을 형성하는 부분이다.
평면부(20A)가 제1 평면(1a)에 접촉하고, 곡면부(20B)가 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우(도 7 참조), 제1면(21) 즉, 제1 평면(1a)에 접촉하는 면이 평면으로 이루어지고, 제2면(22) 즉, 제2 평면(1b)에 접촉하는 면이 원주면의 일부로 이루어진다.
한편, 곡면부(20B)가 제1 평면(1a)에 접촉하고, 평면부(20A)가 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우(도 8 참조), 제1면(21) 즉, 제1 평면(1a)에 접촉하는 면이 원주면의 일부로 이루어지고, 제2면(22) 즉, 제2 평면(1b)에 접촉하는 면이 평면으로 이루어진다.
제1 평면(1a)의 각도 및 제2 평면(1b)의 각도는 후술할 [수학식 3] 내지 [수학식 17]의 중요한 변수(variable)이므로 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)은 명확하게 구분되어야 한다.
제1면(21) 및 제2면(22) 중 어느 하나는 평면으로 이루어지고, 제1면(21) 및 제2면(22) 중 다른 하나는 원주면의 다른 일부로 이루어짐에 따라, 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)의 사잇각(β)은 다양할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 2실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)는, 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)의 사잇각(β)이 15~150도인 경우 공작물 모서리(P2)의 좌표 결정에 사용될 수 있다.
제1면(21)(제1 평면(1a)에 접촉하는 면)이 평면으로 이루어지고, 제2면(22)(제2 평면(1b)에 접촉하는 면)이 원주면의 다른 일부로 이루어지는 경우(도 7 참조), 제1면(21)의 연장선과 중심선(P1)의 최단거리는 원주면의 반지름(R)과 동일하다.
즉, 제1면(21)의 연장선은 원주면의 접선을 형성한다. 따라서, 제1면(21)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(22)이 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우, 제1 평면(1a)의 연장선과 중심선(P1)의 최단거리는 원주면의 반지름(R)과 동일하다.
한편, 제1면(21)(제1 평면(1a)에 접촉하는 면)이 원주면의 다른 일부로 이루어지고, 제2면(22)(제2 평면(1b)에 접촉하는 면)이 평면으로 이루어지는 경우(도 8 참조), 제2면(22)의 연장선과 중심선(P1)의 최단거리는 원주면의 반지름(R)이다.
즉, 제2면(22)의 연장선은 원주면의 접선을 형성한다. 따라서, 제1면(21)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(22)이 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우, 제2 평면(1b)의 연장선과 중심선(P1)의 최단거리는 원주면의 반지름(R)과 동일하다.
측정장치는 원주면의 특정지점의 좌표를 측정하게 된다. 따라서 측정장치가 측정한 측정면(23)의 특정지점은 항상 원주면의 중심선(P1)과 R의 거리를 형성한다. 여기서, R은 원주면의 반지름(R)을 의미한다.
측정장치는 에지 파인더(2a; edge finder), 다이얼 테스트 인디케이터(2b; dial test indicator) 등을 의미한다.
에지 파인더(2a; edge finder)는 미국등록특허 제8499469호(Edge finder)에 개시된 바와 같이 널리 공지된 기술이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.
다이얼 테스트 인디케이터(2b; dial test indicator)는 미국등록특허 제6446924호(Apparatus and method for supporting a dial test indicator)에 개시된 바와 같이 널리 공지된 기술이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.
원주면은 원기둥 곡면을 의미한다. 이때 원기둥은 옆면이 밑면과 수직인 직원기둥(right circular cylinder)을 의미한다. 제1면(21)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(22)이 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우, 원주면의 중심선(P1)은 모서리(P2)와 나란하다.
연결면(24)은 제1면(21)과 제2면(22)을 연결하는 면을 의미한다. 연결면(24)은 제1면(21)과 제2면(22)이 만나는 부분의 드릴링(drilling) 작업에 의해 가공될 수 있다. 연결면(24)에 의해 제1면(21)과 제2면(22)이 만나는 부분의 파단이 방지될 수 있다.
특정지점의 좌표는 제1 좌표(x1) 및 제2 좌표(y1)를 포함한다.
제1 좌표(x1)는 중심선(P1)으로부터 X축 방향으로 이격된 좌표를 의미한다. 제2 좌표(y1)는 중심선(P1)으로부터 Y축 방향으로 이격된 좌표를 의미한다. X축 방향과 Y축 방향은 각각 모서리(P2)의 연장선과 90도의 사잇각을 형성한다.
X축 방향은 에지 파인더(2a) 또는 다이얼 테스트 인디케이터(2b)가 특정지점의 좌표를 결정하기 위해 이동하는 방향을 의미할 수 있다. X축 방향은 수평방향을 의미할 수 있다. 또는, X축 방향은 수평방향과 0도 이상의 사잇각을 형성할 수 있다. 에지 파인더(2a)는 에지 파인더(2a)의 중심 좌표를 측정할 수 있다.
Y축 방향은 X축 방향과 90도의 사잇각을 형성하는 방향을 의미할 수 있다. 다이얼 테스트 인디케이터(2b)는 제2 좌표(y1)를 측정할 수 있다.
도 7은 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉한 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, α가 0.5β 보다 작고, 제1면(21)이 평면이며, 제2면(22)이 원주면의 일부로 이루어지는 경우를 나타내는 도면이다. 여기서, α는 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)이고, β는 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)의 사잇각(β)을 의미한다.
XY평면에서 중심선(P1), 모서리(P2) 및 P3를 연결하는 삼각형(이하 '제1 삼각형')은 직각삼각형(right-angled triangle)이다. 도 7에서 P3는 제1 평면(1a)의 연장선과 원주면의 접점을 의미한다.
XY평면에서 중심선(P1), 모서리(P2) 및 P4를 연결하는 삼각형(이하 '제2 삼각형')도 직각삼각형(right-angled triangle)이다. 도 7에서 P4는 제2 평면(1b)과 원주면의 접점을 의미한다.
제1 삼각형과 제2 삼각형은 P1과 P2를 연결하는 가상선을 기준으로 대칭을 이룬다. 도 7에서 점선들 중 어느 일부는 X축과 나란하다. 도 7에서 점선들 중 다른 일부는 Y축과 나란하다. 따라서, 아래 수식들을 구할 수 있다.
따라서, α가 0.5β 보다 작고, 제1면(21)이 평면이며, 제2면(22)이 원주면의 일부로 이루어지는 경우(도 7 참조), 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는 아래 [수학식 3] 및 [수학식 4]로 구할 수 있다. α가 0.5β 보다 작다는 것은, 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)이 제2 평면(1b)과 Y축의 사잇각보다 작다는 것을 의미한다.
일 예로, R이 0.25inch, α는 25도, β는 65도인 경우, [수학식 3] 및 [수학식 4]로 구한 x는 모두 -0.544inch로 구해졌다. 이때, - 부호는 X축 화살표 방향을 기준으로 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)가 제1 좌표(x1)보다 뒤쪽에 위치함을 의미한다.
한편, α가 0.5β 보다 작고, 제1면(21)이 평면이며, 제2면(22)이 원주면의 일부로 이루어지는 경우(도 7 참조), 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 [수학식 5]로 구할 수 있다.
일 예로, R이 0.25inch, α는 25도, β는 65도인 경우, [수학식 5]로 구한 y는 -0.289inch로 구해졌다. 이때, - 부호는 Y축 화살표 방향을 기준으로 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)가 제2 좌표(y1)보다 아래쪽에 위치함을 의미한다.
[수학식 3] 내지 [수학식 5]는 CNC 머신에 내장된 컴퓨터 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 공작기계 외부의 컴퓨터에 내장된 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 모바일 기기에 설치된 프로그램(Mobile App 등)에 의해 연산 가능할 수 있다.
도 8은 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉한 또 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, α가 0.5β 보다 작고, 제1면(21)이 원주면의 일부로 이루어지며, 제2면(22)이 평면인 경우를 나타내는 도면이다. 여기서, α는 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)이고, β는 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)의 사잇각(β)을 의미한다.
XY평면에서 중심선(P1), 모서리(P2) 및 P3를 연결하는 삼각형(이하 '제1 삼각형')은 직각삼각형(right-angled triangle)이다. 도 8에서 P3는 제2 평면(1b)의 연장선과 원주면의 접점을 의미한다.
XY평면에서 중심선(P1), 모서리(P2) 및 P4를 연결하는 삼각형(이하 '제2 삼각형')도 직각삼각형(right-angled triangle)이다. 도 8에서 P4는 제1 평면(1a)과 원주면의 접점을 의미한다.
제1 삼각형과 제2 삼각형은 P1과 P2를 연결하는 가상선을 기준으로 대칭을 이룬다. 도 8에서 점선들 중 어느 일부는 X축과 나란하다. 도 8에서 점선들 중 다른 일부는 Y축과 나란하다. 따라서, 아래 수식들을 구할 수 있다.
따라서, α가 0.5β 보다 작고, 제1면(21)이 원주면의 일부로 이루어지며, 제2면(22)이 평면인 경우(도 8 참조), 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는 아래 [수학식 6] 및 [수학식 7]로 구할 수 있다. α가 0.5β 보다 작다는 것은, 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)이 제2 평면(1b)과 Y축의 사잇각보다 작다는 것을 의미한다.
일 예로, R이 0.25inch, α는 25도, β는 65도인 경우, [수학식 6] 및 [수학식 7]로 구한 x는 모두 -0.544inch로 구해졌다. 이때, - 부호는 X축 화살표 방향을 기준으로 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)가 제1 좌표(x1)보다 뒤쪽에 위치함을 의미한다.
한편, α가 0.5β 보다 작고, 제1면(21)이 원주면의 일부로 이루어지며, 제2면(22)이 평면인 경우(도 8 참조), 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 [수학식 8]로 구할 수 있다.
일 예로, R이 0.25inch, α는 25도, β는 65도인 경우, [수학식 8]로 구한 y는 -0.211inch로 구해졌다. 이때, - 부호는 Y축 화살표 방향을 기준으로 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)가 제2 좌표(y1)보다 아래쪽에 위치함을 의미한다.
[수학식 6] 내지 [수학식 8]은 CNC 머신에 내장된 컴퓨터 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 공작기계 외부의 컴퓨터에 내장된 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 모바일 기기에 설치된 프로그램(Mobile App 등)에 의해 연산 가능할 수 있다.
도 9는 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉한 또 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, α가 0.5β 보다 크고, 제1면(21)이 원주면의 일부로 이루어지며, 제2면(22)이 평면인 경우를 나타내는 도면이다. 여기서, α는 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)이고, β는 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)의 사잇각(β)을 의미한다.
XY평면에서 중심선(P1), 모서리(P2) 및 P3를 연결하는 삼각형(이하 '제1 삼각형')은 직각삼각형(right-angled triangle)이다. 도 9에서 P3는 제2 평면(1b)의 연장선과 원주면의 접점을 의미한다.
XY평면에서 중심선(P1), 모서리(P2) 및 P4를 연결하는 삼각형(이하 '제2 삼각형')도 직각삼각형(right-angled triangle)이다. 도 9에서 P4는 제1 평면(1a)과 원주면의 접점을 의미한다.
제1 삼각형과 제2 삼각형은 P1과 P2를 연결하는 가상선을 기준으로 대칭을 이룬다. 도 9에서 점선들 중 어느 일부는 X축과 나란하다. 도 9에서 점선들 중 다른 일부는 Y축과 나란하다. 따라서, 아래 수식들을 구할 수 있다.
따라서, α가 0.5β 보다 크고, 제1면(21)이 원주면의 일부로 이루어지며, 제2면(22)이 평면인 경우(도 9 참조), 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는 아래 [수학식 9] 및 [수학식 10]으로 구할 수 있다. α가 0.5β 보다 크다는 것은, 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)이 제2 평면(1b)과 Y축의 사잇각보다 크다는 것을 의미한다.
일 예로, R이 0.25inch, α는 25도, β는 65도인 경우, [수학식 9] 및 [수학식 10]으로 구한 x는 모두 -0.544inch로 구해졌다. 이때, - 부호는 X축 화살표 방향을 기준으로 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)가 제1 좌표(x1)보다 뒤쪽에 위치함을 의미한다.
한편, α가 0.5β 보다 크고, 제1면(21)이 원주면의 일부로 이루어지며, 제2면(22)이 평면인 경우(도 9 참조), 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 [수학식 11]로 구할 수 있다.
일 예로, R이 0.25inch, α는 25도, β는 65도인 경우, [수학식 8]로 구한 y는 -0.289inch로 구해졌다. 이때, - 부호는 Y축 화살표 방향을 기준으로 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)가 제2 좌표(y1)보다 아래쪽에 위치함을 의미한다.
[수학식 9] 내지 [수학식 11]은 CNC 머신에 내장된 컴퓨터 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 공작기계 외부의 컴퓨터에 내장된 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 모바일 기기에 설치된 프로그램(Mobile App 등)에 의해 연산 가능할 수 있다.
도 10은 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉한 또 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, α가 0.5β 보다 크고, 제1면(21)이 평면이며, 제2면(22)이 원주면의 일부로 이루어지는 경우를 나타내는 도면이다. 여기서, α는 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)이고, β는 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)의 사잇각(β)을 의미한다.
XY평면에서 중심선(P1), 모서리(P2) 및 P3를 연결하는 삼각형(이하 '제1 삼각형')은 직각삼각형(right-angled triangle)이다. 도 10에서 P3는 제1 평면(1a)의 연장선과 원주면의 접점을 의미한다.
XY평면에서 중심선(P1), 모서리(P2) 및 P4를 연결하는 삼각형(이하 '제2 삼각형')도 직각삼각형(right-angled triangle)이다. 도 10에서 P4는 제2 평면(1b)과 원주면의 접점을 의미한다.
제1 삼각형과 제2 삼각형은 P1과 P2를 연결하는 가상선을 기준으로 대칭을 이룬다. 도 10에서 점선들 중 어느 일부는 X축과 나란하다. 도 10에서 점선들 중 다른 일부는 Y축과 나란하다. 따라서, 아래 수식들을 구할 수 있다.
따라서, α가 0.5β 보다 크고, 제1면(21)이 평면이며, 제2면(22)이 원주면의 일부로 이루어지는 경우(도 10 참조), 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는 아래 [수학식 12] 및 [수학식 13]으로 구할 수 있다. α가 0.5β 보다 크다는 것은, 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)이 제2 평면(1b)과 Y축의 사잇각보다 크다는 것을 의미한다.
일 예로, R이 0.25inch, α는 25도, β는 65도인 경우, [수학식 3] 및 [수학식 4]로 구한 x는 모두 -0.544inch로 구해졌다. 이때, - 부호는 X축 화살표 방향을 기준으로 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)가 제1 좌표(x1)보다 뒤쪽에 위치함을 의미한다.
한편, α가 0.5β 보다 크고, 제1면(21)이 평면이며, 제2면(22)이 원주면의 일부로 이루어지는 경우(도 10 참조), 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 [수학식 14]로 구할 수 있다.
일 예로, R이 0.25inch, α는 25도, β는 65도인 경우, [수학식 14]로 구한 y는 -0.211inch로 구해졌다. 이때, - 부호는 Y축 화살표 방향을 기준으로 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)가 제2 좌표(y1)보다 아래쪽에 위치함을 의미한다.
[수학식 12] 내지 [수학식 14]는 CNC 머신에 내장된 컴퓨터 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 공작기계 외부의 컴퓨터에 내장된 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 모바일 기기에 설치된 프로그램(Mobile App 등)에 의해 연산 가능할 수 있다.
[수학식 4], [수학식 7], [수학식 10] 및 [수학식 13]을 정리하면, 아래와 같은 결과를 얻을 수 있다.
즉, 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는, α가 0.5β보다 큰 경우와 작은 경우, 동일한 것으로 나타났다. 또한, 제1면(21)이 평면이고 제2면(22)이 원주면의 일부인 경우와, 제1면(21)이 원주면의 일부이고 제2면(22)이 평면인 경우도, 서로 동일한 것으로 나타났다.
즉, 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는 모두 아래 [수학식 15]로 구할 수 있다.
한편, [수학식 5], [수학식 8], [수학식 11] 및 [수학식 14]를 정리하면, 아래와 같은 결과를 얻을 수 있다.
즉, 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는, 제1면(21)이 평면이고 제2면(22)이 원주면의 일부인 경우와, 제1면(21)이 원주면의 일부이고 제2면(22)이 평면인 경우, 서로 다른 것으로 나타났다.
제1면(21)이 평면이고 제2면(22)이 원주면의 일부인 경우, 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 [수학식 16]으로 구할 수 있다.
그리고 제1면(21)이 원주면의 일부이고 제2면(22)이 평면인 경우, 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 [수학식 17]로 구할 수 있다.
정리하면, Y축과의 사잇각이 α인 제1 평면(1a)에 평면부(20A)가 안착되는 경우, 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 [수학식 16]으로 구할 수 있다. 한편, Y축과의 사잇각이 α인 제1 평면(1a)에 곡면부(20B)가 안착되는 경우, 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 [수학식 17]로 구할 수 있다.
[수학식 15] 내지 [수학식 17]은 CNC 머신에 내장된 컴퓨터 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 공작기계 외부의 컴퓨터에 내장된 프로그램에 의해 연산 가능할 수 있다. 또는, 모바일 기기에 설치된 프로그램(Mobile App 등)에 의해 연산 가능할 수 있다.
도 11은 도 5b의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)와 공작물(1)을 정면에서 바라본 부분 확대도로서, β가 90도인 경우를 나타내는 도면이다.
[수학식 15]에 β(90도)를 대입하면, 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는 아래와 같다.
도 11은 제1면(21)이 원주면의 일부이고 제2면(22)이 평면인 경우이다. 따라서, [수학식 17]에 β(90도)를 대입하면, 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래와 같다.
도 12는 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)가 공작물(1)의 제1 평면(1a)과 제2 평면(1b)에 접촉한 다른 상태를 나타내는 부분 확대도로서, β가 90도인 경우를 나타내는 도면이다.
[수학식 15]에 β(90도)를 대입하면, 제1 좌표(x1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 X축 방향 좌표(x)는 아래와 같다.
도 12는 제1면(21)이 평면이고 제2면(22)이 원주면의 일부인 경우이다. 따라서, [수학식 16]에 β(90도)를 대입하면, 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 아래와 같다.
도 13은 도 6a의 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)의 다른 사용상태도로서, 측정장치로 버니어 캘리퍼스(2c)를 이용하여 공작물 모서리(P2)의 좌표를 결정하는 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 2실시예에 따른 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)는 버니어 캘리퍼스(2c)로 공작물(1)의 치수를 측정하는데 사용될 수 있다. 일 예로, 공작물(1)의 제3 평면으로부터 모서리(P2)까지의 길이를 측정할 수 있다. 도 13을 기준으로 제3 평면은 공작물(1)의 가장 아래쪽 면을 의미한다.
도 13에서 α는 제1 평면(1a)과 Y축의 사잇각(α)을 의미한다. 즉, 도 13은 제1 평면(1a)과 접촉하는 제1면(21)이 평면이고 제2면(22)이 원주면의 일부인 경우를 도시하고 있다.
따라서 제2 좌표(y1)를 기준으로 하는 모서리(P2)의 Y축 방향 좌표(y)는 [수학식 16]으로 구할 수 있다. 여기서 제2 좌표(y1)는 측정면(23)과 버니어 캘리퍼스(2c)의 접촉면을 의미한다. 따라서 버니어 캘리퍼스(2c)의 측정값에 [수학식 16]의 계산값을 보정하면, 공작물(1)의 제3 평면으로부터 모서리(P2)까지의 길이를 구할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1면(21)이 제1 평면(1a)에 접촉하고 제2면(22)이 제2 평면(1b)에 접촉하는 경우, 원주면의 중심선(P1)이 모서리(P2)와 나란함에 따라, 간단한 수식에 의해 중심선(P1)을 기준으로 모서리(P2)의 좌표가 결정됨으로써, 사용자의 숙련도에 관계없이 공작물 모서리(P2)의 3차원 좌표를 신속·정확하게 결정할 수 있고, 모서리(P2) 좌표의 오차가 감소하며, 좌표결정 절차가 간단하여 착오, 착각 및 혼동에 의한 불량 발생이 차단되도록 이루어지는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(10,20)를 제공할 수 있게 된다.
또한, 제1면(21) 및 제2면(22) 중 어느 하나는 평면으로 이루어지고 다른 하나는 원주면의 다른 일부로 이루어짐으로써, 직각이 아닌 공작물 모서리(P2)도 쉽게 3차원 좌표를 지정할 수 있도록 이루어지는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지(20)를 제공할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10,20 : 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지
11,21 : 제1면
12,22 : 제2면
13,23 : 측정면
R : 반지름
P1 : 중심선
x1 : 제1 좌표
y1 : 제2 좌표
14,24 : 연결면
20A : 평면부
20B : 곡면부
1 : 공작물
1a : 제1 평면
1b : 제2 평면
α : 제1 평면과 Y축의 사잇각
β : 제1 평면과 제2 평면의 사잇각
P2 : 모서리
2a : 에지 파인더
2b : 다이얼 테스트 인디케이터
2c : 버니어 캘리퍼스
3 : 사인 바이스
4 : 베드
5 : 수평 바이스

Claims (15)

  1. 측정장치로 공작물의 제1 평면과 제2 평면이 만나는 모서리의 좌표를 결정하는데 사용되는 게이지로서,
    상기 제1 평면에 접촉 가능한 제1면;
    상기 제2 평면에 접촉 가능한 제2면; 및
    원주면(cylindrical surface)의 어느 일부를 형성하고, 상기 측정장치가 상기 원주면의 특정지점의 좌표를 측정하는 측정면을 포함하고,
    상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 원주면의 중심선은 상기 모서리와 나란한 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1면 및 상기 제2면은 각각 평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1면과 상기 제2면의 사잇각은 상기 제1 평면과 상기 제2 평면의 사잇각과 일치하는 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1면 및 상기 제2면의 연장선들은 상기 중심선을 지나는 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 연결면을 포함하고,
    상기 제1면, 상기 제2면 및 상기 연결면은 상기 중심선으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 중심선은 상기 모서리와 일치하는 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 특정지점의 좌표는,
    상기 중심선으로부터 X축 방향으로 이격된 제1 좌표; 및
    상기 중심선으로부터 Y축 방향으로 이격된 제2 좌표를 포함하고,
    상기 제1 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 X축 방향 좌표(x)와 상기 제2 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 수식을 만족하고,
    x=-R
    y=-R
    여기서, R은 원주면의 반지름인 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1면은 평면으로 이루어지고,
    상기 제2면은 상기 원주면의 다른 일부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1면의 연장선과 상기 중심선의 최단거리는 상기 원주면의 반지름인 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1면 및 상기 제2면 중 어느 하나는 평면으로 이루어지고,
    상기 제1면 및 상기 제2면 중 다른 하나는 상기 원주면의 다른 일부로 이루어지며,
    상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 제1 평면 또는 상기 제2 평면의 연장선과 상기 중심선의 최단거리는 상기 원주면의 반지름인 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 특정지점의 좌표는 상기 중심선으로부터 X축 방향으로 이격된 제1 좌표를 포함하고,
    상기 제1 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 X축 방향 좌표(x)는 아래 수식을 만족하고,

    여기서, R은 원주면의 반지름이고, α는 제1 평면과 Y축의 사잇각이고, β는 제1 평면과 제2 평면의 사잇각인 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 제1 평면의 연장선과 상기 중심선의 최단거리는 상기 원주면의 반지름인 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 특정지점의 좌표는 상기 중심선으로부터 Y축 방향으로 이격된 제2 좌표를 포함하고,
    상기 제2 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 수식을 만족하고,

    여기서, R은 원주면의 반지름이고, α는 제1 평면과 Y축의 사잇각이고, β는 제1 평면과 제2 평면의 사잇각인 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1면은 상기 원주면의 다른 일부로 이루어지고,
    상기 제2면은 평면으로 이루어지며,
    상기 제1면이 상기 제1 평면에 접촉하고 상기 제2면이 상기 제2 평면에 접촉하는 경우, 상기 제2 평면의 연장선과 상기 중심선의 최단거리는 상기 원주면의 반지름인 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 특정지점의 좌표는 상기 중심선으로부터 Y축 방향으로 이격된 제2 좌표를 포함하고,
    상기 제2 좌표를 기준으로 하는 상기 모서리의 Y축 방향 좌표(y)는 아래 수식을 만족하고,

    여기서, R은 원주면의 반지름이고, α는 제1 평면과 Y축의 사잇각이고, β는 제1 평면과 제2 평면의 사잇각인 것을 특징으로 하는 공작물 모서리 좌표 결정용 게이지.
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