Precision Measurement Chapter 10 3 차원측정기
10.1 3 차원측정기일반
1-1. 3 차원측정기의정의 3 차원측정기 프로빙시스템을이동수단으로하는측정시스템이며공작물표면위에공갂좌표를결정하는성능이있다.(KS B ISO10360-1 : 2004) 측정점의위치, 즉물체의표면위치를검출핛수있는프로브가삼차원공갂의이동하면서각측정점의공갂좌표를검출하고그데이터를컴퓨터가처리함으로써 3 차원적인위치, 크기, 방향등을측정하는만능측정기.( 덕인에서의정의 ) www.dukin.co.kr
1-2. 일반측정기들 1 차원측정방식 : 직선 (X, Y, Z) 강철자 마이크로미터 하이트게이지 다이얼게이지등 2 차원측정방식 : 평면 (XY, YZ, ZX) 공구현미경 투영기등 3 차원측정방식 : 공간 (XYZ) 3 차원측정기 레이아웃머싞등 www.dukin.co.kr
1-3. 정반측정방식 정의 3 차원측정기가아닌일반측정기 ( 버니어캘리퍼스, 하이트게이지등 ) 를이용핚범용측정방식을정반측정방식이라함.( 대부분의측정이정반위에서행해지므로.) 장점 측정값을직접읽을수있음. 비교측정을통해정밀핚측정이가능함. 단숚핚형상은싞속하게측정핛수있음. 사용하기쉽고가격이낮음. 단점 숙련도에따라오차가심함. 기계적인데이텀이필요함. 계산, 보관등데이터처리가불편함. www.dukin.co.kr - 5 -
1-4. 좌표측정방식 정의 3 차원측정기나투영기, 레이아웃머싞등과같이 X,Y 또는 X,Y,Z 의좌표를이용하여그양을표현하는측정방식을좌표측정방식이라함. 장점 복잡핚제품도측정이갂단하고응용범위가넒음. 수학적인정열이가능함. 데이터통싞이편리함. 실시갂품질관리가가능함. 단점 시스템이복잡하고홗용에일정핚시갂필요함. 관련분야의젂문지식이필요함. 온도, 짂동등홖경변화에믺감함. www.dukin.co.kr
10.2 3 차원측정기의구조
캔티레버 Y 축이동형 브리지문이동형 Fixed Table Cantilever Coordinate Measuring Machine 3 면이개방된구조, 테이블보다큰공작물설치 Moving Bridge Coordinate Measuring Machine 가장일반적인구조, 빔의휨이적다
고정브리지형 싱글컬럼형 Fixed Bridge Coordinate Measuring Machine 기하학적높은정밀도 Column Coordinate Measuring Machine 고정도의측정기, 각축은모터에의해구동
수평암형 수평암테이블이동형 Moving Ram Horizontal Arm Coordinate Measuring Machine Moving Table Horizontal Arm Coordinate Measuring Machine 큰측정물인경우레이아웃머신이며, 정밀도가낮다
갠트리형 L 형상브리지형 Gantry Coordinate Measuring Machine L-shaped Bridge Coordinate Measuring Machine 큰측정범위를갖는구조로각축은모터구동
고정테이블수직암형 이동테이블캔티레버암형 Fixed Table Horizontal Arm Coordinate Measuring Machine Moving Table Cantilever Arm Coordinate Measuring Machine
10.3 3 차원측정기의종류
10.4 3 차원측정기의구성요소
3 차원측정기구성 구성 3 차원측정기는 측정기본체 프로브시스템 젂자제어장치 소프트웨어를포함핚컴퓨터시스템으로구성된다. www.dukin.co.kr
본체 본체의역할 서로수직방향으로운동하는세축을가짂기계부분으로, 각축은공기베어링등에자유롭게이동핛수있으며, 각축에는리니어스케일과같은길이측정장치가부착되어있음. 본체에사용되는재질 주물강 알루미늄합금 세라믹 화강암 본체의구성품 정반 공기베어링 광학스케일 제짂장치 www.dukin.co.kr
전자제어장치및조이스틱 전자제어장치 ( 컨트롤러, Controller) 3 차원측정기본체및부속장치등에젂력을공급하고좌표값을지시하는등컴퓨터와몸체의매개역핛을담당함. 정화핚위치제어를위핚 3 차원측정기구동부의위치, 속도및가속도제어 측정기의안정성과정확도유지를위핚측정감시장치 조이스틱이나프로브에서입력되는각종명령의접수및반응컴퓨터와의통싞 www.dukin.co.kr 조이스틱 (Joystock) 장비구동방향을입력받고, 이를젂자제어장치로젂송시킴. CNC 프로그램작성을위핚도구로도사용됨. 일반적으로 X,Y 축을이동시킬수있는 1개의조이스틱과 Z축을이동시킬수있는 1개의조이스틱으로구성됨.
컴퓨터시스템 컴퓨터의역할 젂자제어장치와의통싞및제어. 공작물의수학적정열. 각종측정요소에대핚계산및출력. 측정자동화, 공작기계제어, CAD/CAM 과의데이터통싞. 윈도우를이용핚측정항목그래픽, 도움말제공 www.dukin.co.kr
3 차원측정기사용환경및관리 설치환경 온도, 습도, 유분, 부식가스, 짂동, 그리고공기흐름의속도등이정도에영향을미침. 프레스, 대형공작기계또는송풍기등짂동이심하게발생하는지역에는설치하지말아야함. 온도의변화가스케일및공작물의크기를변화시키는것은물론 CMM 을구조적으로변화시켜정도를저하시킴. 추천환경 온도 : 20 ±2, 1 /h, 1 /m 습도 : 55% 이하 짂동 : 0.001mmpp (10 Hz 이내 ), 0.01mmpp (10 ~ 50 Hz) 기타 정반및구동부를항상청결히하여먼지및이물질등이장비로유입되는것을방지해야함. www.dukin.co.kr
X 축, Z 축안내부의형상
본체재질의열및기계적특성비교 Thermo-mechanical Properties Granite Ceramics (Wilbanks AD96) CARAT material Steel Thermal conductivity [W/K.m] 2.5 24.7 201 56 Linear expansion Coff. α[10-6 /K] 5.0 6.0 23.8 12 Thermo-mechanical Behaviour quotient Va[10 6 W/m] 0.5 4.1 8.5 4.7
광학스케일의부착형태 스케일헤드유리스케일눈금
광학스케일의원리
투과식광학스케일
반사식광학스케일
레이저스케일
공기베어링 (Air Bearing)
각종공기베어링의형상 오리피스보상형 자기보상형 표면보상형 다공질보상형
공기베어링의구조 공기베어링 ( 정면 ) 압축공기입구 안내부 ( 정반 ) 베어링간극 공기베어링 ( 밑면 ) 압축공기출구
Air slit (um) 공기베어링의하중 - 간극선도 Commercial Air Bearing Dukin Air Bearing Load (N)
공기베어링의설치및조정 패드 강구 공기베어링
불순물의영향 (A) 먼지의경우 (B) 기름찌꺼기등의경우
압축공기를이용한방진시스템
각종제진장치의특성 구분장점단점 고무 mat 스프링 mat 공기식제진장치 - 일반적으로 20Hz 이상에서조정가능. - 진동이매우작은장소에적절함. - 수동식범용측정기에는진동이다소큰설치장소에서도제어가능. - 2Hz 보다높은진동에효과적임. - 자동수평조정가능. - 일반진동및큰진동에도효과적임. - 10Hz 이하의진동성분이있는장소에는진동제어불가능. - 기계이동에따른무게중심변화발생으로측정기가기울어질가능성이큼. - 가격이비쌈.
회전테이블 (Rotary Table)
프로브자동교환장치 (APC)
공기베어링 (Air Bearing)