KR100216986B1 - 공작기계의 회전 정밀도 측정용 마스터 실린더 및 센서의 정위치조립 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 회전 정밀도 측정용 마스터 실린더 및 센서의 정위치조립 시스템에 관한 것으로 본 발명에 따른, 마스터 실린더와 원통형 센서로 구성된 축회전 정밀도 측정 시스템 및 편심 보정 기구의 개략도를 나타낸다.

마스터 실린더는 부착용 치구에 120도 간격의 3개의 볼트 체결로 조립된다.

마스터 실린더는 결과적으로 축 부착용 치구에 의해 회전 축에 조립이 되며, 두축 중심간의 편심량 보정 기구는 두 어댑터 치구사이에 조립이 되며 두 어댑터 치구는 120도 간격의 3개의 볼트로 체결되며 편심량의 보정 시에는 이 볼트들을 약간 느슨하게 해주어 편심 디스크를 각각 어댑터에 대해, 그리고 우선하는 디스크에 대해 필요한 각도로 회전시켜주어 마스터 실린더의 회전 중심선을 이동시킨 후 다시 두 어댑터 치구간의 기구들을 3개의 볼트로 고정시킨 것이다.

Description

공작기계의 회전 정밀도 측정용 마스터 실린더 및 센서의 정위치조립 시스템

본 발명은 공작기계의 회전 정밀도 측정용 마스터 실린더 및 센서의 정위치 조립 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 회전 정밀도 측정을 위해 개발한 원통형 정전 용량형 센서와 이의 기준면을 제공하는 마스터 실린더의 정확한 조립을 위한 장치에 관한 것이다. (측정방법은 본 발명의 대상이 아니고 마스터실린더 및 센서의 정위치 세팅장치임)

회전축의 움직임을 정밀하게 측정하기 위해서는 측정용 변위 센서의 정밀도와 이의 측정대상이 되는 물체의 형상 정밀도가 예상되는 회전 정밀도보다 높을 필요가 있다.

측정 대상면의 형상 정밀도가 높아서 예상되는 운동 오차의 크기보다 매우 적지 않을 경우에, 센서는 형상 오차만을 주로 측정할 수밖에 없다.

그래서 움직임만이 관심의 대상인 경우 센서의 측정 대상으로, 보다 정밀한 기준을 제공한다.

마스터 볼, 마스터 실린더 등은 높은 형상 정밀도로 제작되어 이러한 역할을 담당한다.

그런데, 회전축의 움직임 측정을 위한 경우에는 실질적으로 회전하는 축의 중심과 측정 대상이 되는 원주면의 기하 중심이 일치해야 한다.

앞의 두 중심이 일치하지 않고 떨어져 있다고 가정한다면, 축이 이상적으로 아무런 떨림 없이 회전의 중심에서 벗어나지 않고 돌아간다고 해도 측정대상이 되는 원주면은 회전 속도에 동기되어 그 중심이 원운동을 하게 된다.

센서는 이러한 원운동을 그대로 계측하므로 실지 축의 움직임이 아닌 측정 대상체의 회전축 중심과의 조립 오차만을 측정하는 셈이다.

회전체의 움직임을 측정하고자 할 때 발생하는 이와같은 문제는 그 완전한 해결책이 아직 제시되지 않고 있으며, 다만 그 영향을 줄이는 방법들이 있을 뿐이다.

이 발명의 목적은 상술한 바와 같이 측정 대상체를 회전체에 장착하여 회전 정밀도를 측정하고자 하는 경우 야기되는 편심 오차를 최소화하는 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 제1도에 볼 수 있는 바와 같은 마스터 실린더(8)와 원통형 정전용량형 센서(9)를 이용한 회전 정밀도 측정 장치에 있어, 센서의 정위치 조립과, 센서 변위 환산을 위한 검보정이 동시에 가능한 센서 하우징 혹은 센서 지지대를 제작하여 축 어댑터 플레이트(1)를 통한 마스터 실린더 장착이 가능한 주축계라면 어떤 것이라도 본 시스템을 통한 회전 정밀도 측정이 가능하도록 하는데 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 안출한 것으로서, 두 개의 편심 디스크를 직렬로 연결하여 상대적인 회전 각도로 양쪽 연결부의 축 중심간의 거리를 조절할 수 있도록 하는 것과, 이에 연결 부착되는 마스터 실린더와, 상기 마스터 실린더에 측정을 위해 삽입되는 원통형 정정용량형 센서와, 상기 두 물체간의 정위치 조립을 위한 센서 지지대와, 상기 지지대를 구성하는 리니어 가이드와 이의 이송을 위한 마이크로미터 헤드로 구성되어진 것이다.

본 발명의 다른 특징은 편심 디스크의 편심량을 정확히 주기 위해 서로 중심 위치가 다른 두 구멍을 디스크 양방향으로 형성하도록 한 것과, 편심 디스크들(2,3)을 직렬 연결하고 그 둘간의 상대적인 각도를 줄 때 회전량만이 전달되도록 삽입한 편심 디스크 연결봉(6)과, 상기 편심량 조절기구의 양단 어댑터(6,7)와의 연결을 위한 부품을 현합 가공하여 최소한의 공차로 제작하는 것으로 구성되어진 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 회전 정밀도 측정용 마스터 실린더 및 센서의 정위치 조립 장치의 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 정위치 조립 장치에서 회전축에 부착되어 회전하는 마스터 실린더의 형상.

제3도는 본 발명에 따른 마스터 실린더의 축 중심이 회전축의 축 중심과 일치할때의 정위치 기구의 분해 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 마스터 실린더의 축 중심이 회전축의 축 중심과 어긋나 있을 경우에 이를 보정한 정위치 기구의 분해 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 마스터 실린더 정위치 기구의 편심 연결 부분을 나타내는 개략도.

제6도는 본 발명에 따른 센서의 형상.

제7도는 본 발명에 따른 센서를 기준 마스터 실린더에 조립할 수 있게 하며, 동시에 점보정 작업도 실행할 수 있도록 한 본 발명 센서 지지대의 개략도.

제8도는 본 발명에 따른 센서지지 및 검보정을 겸한 하우징에 대한 투시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 축 어댑터 플레이트 2,3 : 편심 디스크

6 : 편심 디스크 연결 봉 7 : 마스터 실린더 어댑터 플레이트

8 : 마스터 실린더 9 : 센서

11 : 수평 운동 방향 12 : 리니어 테이블

14 : 마이크로미터 헤드 15 : 수직 운동 방향

16 : 리니어 가이드

이하 본 발명에 따른 편심 디스크 및 센서 지지대의 제조 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 축 회전 정밀도 측정 시스템 및 조립 기구의 개략에 대하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른, 마스터 실린더와 원통형 센서로 구성된 축 회전 정밀도 측정 시스템 및 편심 보정 기구의 개략도를 나타낸다.

마스터 실린더(8)는 부착용 어댑터 플레이트(7)에 120도 간격의 3개의 볼트 체결로 조립된다.

마스터 실린더는 결과적으로 축 부착용 어댑터 플레이트(1)에 의해 회전축에 조립이 되며, 두 축 중심간의 편심량 보정 기구는 두 어댑터 플레이트(1,7)사이에 조립이 되며 두 어댑터 치구는 120도 간격의 3개의 볼트로 체결되며 편심량의 보정시에는 이 볼트들을 약간 느슨하게 해주어 편심 디스크들(2,3)을 각각 어댑터 플레이트(1)에 대해, 그리고 우선하는 디스크(3)에 대해 필요한 각도로 회전시켜주어 마스터 실린더의 회전 중심선을 이동시킨 후 다시 두 어댑터 플레이트(17)간의 기구들을 3개의 볼트로 고정시켜 준다.

센서(9)는 마스터 실린더(8)가 삽입되듯이 설치되며 보통 둘 간의 틈새는 반경 방향으로 70∼100㎛정도로 가공되어야 원통형 정전 용량형 센서의 원하는 성능을 낼 수 있다.

이러한 수치는 센서를 마스터 실린더 원주면 위에 조립할 때의 조립 정밀도 역시 수㎛정도로 높아야 할 것을 요구하고 있으며, 이의 실현은 리니어 테이블(12,17)와 1㎛ 분해능의 혹은 이송 정밀도를 가지는 마이크로미터 헤드(14,19)로 구성된 센서 이송 기구로 이루어진다.

다음은 본 발명에 따른 마스터 실린더 편심 보정 기구에 대하여 설명한다.

제5도는 이 기구의 주요 부분의 모양을 도시하였다.

제3도는 편심 보정 기구의 중심 단면도를 도시한 것으로, 편심 디스크들(2,3)의 양면에서 각기 중심 위치가 다른 실린더 모양의 구멍이 있으며, 제3도와 제4도는 분간이 쉽도록 그 편심량을 과장하여 도시한 것이다.

제3도에서는 편심량이 없다고 본 것이며, 편심량이 있고 최대인 경우에 마스터 실린더 쪽 편심 디스크(3)를 연결 봉(6)에 대해 회전시키며 마스터 실린더 쪽 회전 중심선이 어떻게 바뀌는가를 도시한 것이 제4도이다.

제5도는 편심 디스크의 중심 간의 관계를 나타내는 개념도이다.

그림에서 점 O는 축, 축 어댑터 플레이트(1), 어댑터 플레이트(5), 편심 디스크(2)에서 직경이 큰 구멍 중심을 나타낸다.

점A는 편심 디스크(2)에서 직경이 작은 구멍 중심, 편심 디스크 연결 봉(6), 두 번째 편심 디스크(3)에서 작은 구멍 중심을 나타낸다.

점B는 두 번째 편심 디스크(3)에서 큰 구멍 중심, 어댑터 플레이트(7) 마스터 실린더 어댑터 플레이트(4)의 중심과 마스터 실린더(8)의 중심을 나타낸다.

센서에 의한 변위 측정 결과 센서의 중심에서 마스터 실린더가 어긋난 정도가 예를 들어 -Xm , Ym 과 같이 측정되면 이를 통해 다음 식에 의한 각도로 두 편심 디스크를 상대적으로 돌려주어 마스터 실린더의 편심을 보정한다.

제6도는 편심 디스크들과 연결봉을 입체적으로 본 것으로 편심 디스크 내에서의 편심량이 어떻게 주어졌는가를 보여준다.

제8도는 본 발명에 따른 센서 지지와 정렬 및 검보정을 위한 기구에 대한 투시도이다.

제7도에서 볼 수 있는 바와 같은 센서(9)는 중앙부에 마스터 실린더(8)가 통과해 설치될 수 있도록 구멍이 뚫어진 평판 위에 4개 볼트로 장착이 된다.

투시도에서는 다른 부분을 명확히 보이기 위해 생략했다.

이 평판은 리니어 가이드(16)에 장착이 되어 리니어 가이드 레일 위를 수직방향(15)으로 움직인다.

이 평판에는 마이크로미터 헤드(14)가 고정용 치구(17)에 의해 조립되고, 하우징 몸체와 평판 밑부분을 연결하는 스프링이 2개 설치되어 있다.

이 스프링의 역할은 마이크로미터 헤드의 예압을 제공하고 센서가 조립되어 있는 평판의 무게를 지탱하는 역할을 하며 위 뚜껑(10)에 관통 볼트로 설치되어 있는 예압 조절용 볼트 두 개로 예압량을 조절할 수 있게 한다.

이렇게 하여 센서의 수직 방향 운동(15)은 리니어 가이드(16)와 마이크로미터헤드(14)로 이송할 수 있게 된다.

이때 리니어 가이드의 조립은 기울어짐을 보정 할 수 있도록 조립 볼트 바깥쪽으로 이 볼트 축 방향에 수직한 평면상에 볼트가 닿는 자리를 마련하고, 평판쪽에 조립되는 부분도 마찬가지로 기울어짐 조절용 볼트를 설치하여 평판이 수직방향으로 매끄러운 운동을 할 수 있도록 조립한다.

수평 방향(11)으로의 이송은 상기 설명한 부분이 조립되어 올려져 있는 베이스 판(13)을 리니어 테이블(12)위에 설치하여 X-Y 테이블 등 센서를 올려놓을 곳에 조립되는 평판(18)과의 상대 운동을 통해 구현한다.

수직 방향과 마찬가지로 마이크로 헤드(19)의 몸체는 치구(20)를 통해 위쪽 평판(13)에 조립되며 헤드는 아래쪽 치구(21)를 통해 베이스 평판(18)에 조립되며, 두 평판간에는 스프링으로 예압을 줄 수 있도록 한다.

이와 같이 된 본 센서에서 목표하는 바와 같은 정밀도의 측정을 위해서는 측정 정밀도와 함께 조립 정밀도도 중요하다.

편심 디스크의 편심량은 본 발명에서는 1mm로 하였으며 각도 1도에 대해 0.1㎛이하의 편심 오차 보정이 가능하다.

또한 센서 하우징은 1㎛ 단위의 이송을 제공하므로 센서 측정 결과를 보며 1㎛ 이하의 정도로 마스터 실린더와 주축의 회전 중심을 일치시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 공작기계의 회전 정밀도를 측정함에 있어서, 두 개의 편심 디스크를 직렬로 연결하여 상대적인 회전 각도로 양쪽 연결부의 축 중심간의 거리를 조절할 수 있도록 한 것과, 이에 연결 부착되는 마스터 실린더와, 상기 마스터 실린더에 측정을 삽입되는 원통형 정전 용량형 센서와, 상기 두 물체 간의 정위치 조립을 위한 센서 지지대와, 상기 지지대를 구성하는 리니어 가이드와 이의 이송을 위한 마이크로미터 헤드로서 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 회전 정밀도 측정용 마스터 실린더 및 센서의 정위치 조립 장치.
2. 공작기계의 회전 정밀도를 측정함에 있어서, 편심 디스크의 편심량을 정확히 주기 위해 서로 중심 위치가 다른 두 구멍을 디스크 양방향으로 형성하도록 한 것과, 편심 디스크(2,3)들을 직렬 연결하고 그 둘 간의 상대적인 각도를 줄 때 회전량만이 전달되도록 삽입한 편심 디스크 연결 봉(6)과, 상기 편심량 조절기구의 양단 어댑터 플레이트(6,7)와의 연결을 위한 부품을 현합 가공하여 최소한의 공차로 제작하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 회전 정밀도 측정용 마스터 실린더 및 센서의 정위치 조립 장치.
3. 제1항에 있어서, 마스터 실린더(8)는 부착용 치구(7)에 120도 간격의 3개의 볼트 체결로 조립되고 결과적으로 축 부착용 치구에 의해 회전축에 조립이 되며, 두 축 중심간의 편심량 보정 기구는 두 어댑터 치구 사이에 조립이 되며 두 어댑터 치구는 120도 간격의 3개의 볼트로 체결되며 편심량의 보정 시에는 이 볼트들을 약간 느슨하게 해주어 편심 디스크들을 각각 어댑터에 대해, 그리고 우선하는 디스크에 대해 필요한 각도로 회전시켜주어 마스터 실린더의 회전 중심선을 이동시킨 후 다시 두 어댑터 치구간의 기구들을 3개의 볼트로 고정시킨 것을 특징으로 하는 공작기계의 회전 정밀도 측정용 마스터 실린더 및 센서의 정위치 조립 장치.