KR100629674B1 - 두 센서를 이용한 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선반, 밀링 등의 스핀들과 같은 측정대상 회전체의 흔들림 오차(Run-out)를 측정하는 방법 및 장치로서, 2개의 변위 센서를 사용하여 마스터 볼(master ball; 기준구 또는 원통)의 진원도를 보상함으로써 측정대상 회전체의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 된 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. 한편, 본 발명은 측정대상 회전체의 흔들림 오차 측정시 빠르게 흔들림 오차를 측정하고, 측정된 흔들림 오차를 효과적으로 검증할 수 있는 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. 다른 한편, 본 발명은 흔들림 오차 측정시 360도를 회전하지 않고, 180도만 회전시켜도 측정대상 회전체의 흔들림 오차를 알 수 있으며, 540도만 회전시켜도 흔들림 오차를 검증할 수 있는 회전체의 흔들림 오차 방법 및 장치에 관한 것이다.
Description
도 1은 종래기술에 의한 회전체의 흔들림 오차 측정 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 회전체의 흔들림 오차 측정 장치의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 회전체의 흔들림 오차 측정 방법의 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치의 측정 결과 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 측정대상 회전체
5 : 마스터 볼(master ball)
7 : 변위계
9 : 컴퓨터(PC)
A, B : 변위 센서
본 발명은 선반, 밀링 등의 스핀들과 같은 측정대상 회전체의 흔들림 오차(Run-out)를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 2개의 변위 센서를 사용하여 마스터 볼(master ball; 기준구 또는 원통)의 진원도를 보상함으로써 측정대상 회전체의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 된 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
한편, 본 발명은 측정대상 회전체의 흔들림 오차 측정시 빠르게 흔들림 오차를 측정하고, 측정된 흔들림 오차를 효과적으로 검증할 수 있는 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
다른 한편, 본 발명은 흔들림 오차 측정시 360도를 회전하지 않고, 180도만 회전시켜도 측정대상 회전체의 흔들림 오차를 알 수 있으며, 540도만 회전시켜도 흔들림 오차를 검증할 수 있는 회전체의 흔들림 오차 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재 통상적으로 원주형의 기계 가공품, 모터의 회전축, 공작기계의 주축을 회전시켜 흔들림을 측정하는 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이 하나의 변위 센서(A)를 측정대상 회전체(1)의 한쪽에만 설치하여 측정하고 있다. 흔들림 오차는 진원도, 편심 등이 오차에 포함되어 있다. 정밀하게 가공되어 설치되더라도 통상적으로 흔들림 오차는 그 양이 크나 작으나 상관없이 항상 포함되어 있다. 도 1에서 미설명된 부재번호 5는 흔들림 오차 측정을 위해 설치되는 마스터 볼(master ball)이고, 부재번호 7은 변위계이고, 부재번호 9는 흔들림 오차 측정을 위한 컴퓨터이다.
한편, 공작기계의 주축, 정밀한 모터의 회전축, 정밀하게 가공된 축 등의 내경, 외경을 빠른 시간에 반복적으로 측정해야 하는 경우, 종래기술에 의한 흔들림 오차를 측정하는 기술은 수 차례 측정 대상물을 회전시키고, 반복 측정을 하여 흔들림 오차를 측정하고 검증하는 방법을 사용하는데, 가공물이 대형인 경우 또는 길이가 긴 경우 흔들림 오차를 측정하기 위해서는 가공기계 위에서 직접 측정을 해야 하는 경우가 많고, 이럴 경우 반복적으로 측정을 실시하여 흔들림 오차를 구하기에는 시간이 많이 소요되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 2개의 변위 센서를 사용하여 마스터 구(기준구 또는 원통)의 진원도를 보상함으로써 측정대상 회전체의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 된 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 측정대상 회전체의 흔들림 오차 측정시 빠르게 흔들림 오차를 측정하고, 측정된 흔들림 오차를 효과적으로 검증할 수 있는 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 흔들림 오차 측정시 360도를 회전하지 않고, 180도만 회전시켜도 측정대상 회전체의 흔들림 오차를 알 수 있으며, 540도만 회전시켜도 흔들림 오차를 검증할 수 있는 회전체의 흔들림 오차 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 선반, 밀링 등의 스핀들(spindle)과 같은 측정대상 회전체의 흔들림 오차(Run-out)를 측정하는 방법 에 있어서, 상기 측정대상 회전체의 흔들림 오차를 측정하기 위한 마스터 볼(master ball)를 설치하는 단계; 상기 마스터 볼의 진원도를 보상하여 상기 측정대상 회전체의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 상기 마스터 볼을 중심으로 2개의 변위 센서 수단(A변위 센서 수단, B변위 센서 수단)을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전체의 흔들림 오차 측정 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 흔들림 오차는 상기 A변위 센서 수단과 B변위 센서 수단에 의해 감지된 값을 이용하는 아래의 공식에 의해 구해진다.
LB * (-1) = SB
SA + SB = LD
RE = LR - Mr
상기 공식에서:
- RE : 흔들림 오차,
- LB : B변위 센서 수단의 데이터,
- SB : 최소 자승 평균(LSM; Least Square Mean)을 하기 위해 가공된 B변위 센서 수단의 데이터,
- SA : A변위 센서 수단의 데이터,
- LD : LSM을 수행하기 위한 데이터,
- LR : 진원도 측정기(한국기술 표준원 KS B 5545의 진원도 측정기)에서 측정된 마스터 볼의 진원도,
- Mr : 척에서 측정된 진원도.
상기 공식에서 사용되는 데이터 및 장치는 한국기술 표준원 KS B 5545에 따른다. 한편, 상기 공식에서 'Mr'로 표시된 '척에서 측정된 진원도'에서 용어 '척'은 당업자에게 자명하듯이 선반, 밀링 등과 같은 공작기계의 부속장치의 하나로서, 공작기계의 주축(主軸) 끝에 장치하여 공작물을 유지하는 부속장치이다. 상기 척에는 보통척, 에어척, 콜릿척(collet chuck) 등이 있고, 3개 또는 4개의 클로(claw)가 있으며, 그 하나하나를 핸들로 움직여 가공품을 잡게 되어 있다. 3개의 클로가 연동(連動)하여 동시에 움직이는 연동척은 가공품을 물리는 데 시간이 걸리지 않으므로, 다량생산 때 사용하면 능률적이며, 이 밖에 자석의 작용으로 설치하는 마그네트척도 있다. 이와 같은 척은 당업자에게 자명한 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하며, 본 발명에서는 상기한 척의 종류에 구애받지 사용할 수 있음은 물론이다.
바람직하게는, 최소 자승 중심법(Least Square Center)을 이용하여 상기 A변위 센서 수단 및 B변위 센서 수단에서 입력된 신호를 각각 진원도로 표시한다.
본 발명은 상기한 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 선반, 밀링 등의 스핀들(spindle)과 같은 측정대상 회전체의 흔들림 오차(Run-out)를 측정하는 장치에 있어서, 상기 측정대상 회전체의 흔들림 오차를 측정하기 위한 마스터 볼(master ball); 상기 마스터 볼의 진원도를 보상하여 상기 측정대상 회전체의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 상기 마스터 볼을 중심으로 설치된 2개의 변위 센서 수단(A변위 센서 수단, B변위 센서 수단)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전체의 흔들림 오차 측정 장치가 제공된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
한편, 이하의 설명에 있어서, 종래기술에 따른 구성부재와 본 발명에 의한 구성부재가 동일한 경우에는 종래기술에서 사용하였던 도면 부호를 그대로 사용하 고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 회전체의 흔들림 오차 측정 장치는, 선반, 밀링 등의 스핀들(spindle)과 같은 측정대상 회전체(1)의 흔들림 오차를 측정하기 위한 마스터 볼(5)과; 마스터 볼(5)의 진원도를 보상하여 측정대상 회전체(1)의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 마스터 볼(5)을 중심으로 설치된 2개의 변위 센서(A)(B)를 포함한다. 한편, 본 발명에 따른 회전체의 흔들림 오차 측정 장치는, 흔들림 오차 측정을 위한 변위계(7) 및 컴퓨터(9) 등을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 모든 장치와 본 발명에서 이용되는 모든 방법은 한국 기술표준원 KS B 5545(2002. 11. 개정본)를 따른다. 또한, 본 발명에 있어서, 흔들림을 구하는 일반적인 방법은 상기한 한국 기술표준원 KS B 5545에 정의되어 있으므로 이에 대한 개시는 본 명세서에서 생략한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 회전체의 흔들림 오차 측정 장치에 의해 구현되는 본 발명에 따른 회전체의 흔들림 오차 측정 방법의 작용을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 사용자는 선반, 밀링 등의 스핀들과 같은 측정대상 회전체(1)의 흔들림 오차를 측정하기 위한 마스터 볼(5)를 도 2에 도시한 바와 같이 설치한다(S10). 마스터 볼(5)을 설치한 후, 마스터 볼(5)의 진원도를 보상하여 측정대상 회전체(1)의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 마스터 볼(5)을 중심으로 2개의 변위 센서(A)(B)를 설치한다(S20).
상기와 같이 2개의 변위 센서(A)(B)를 마스터 볼(5)을 중심으로 설치한 후, 측정대상 회전체(1)를 180도 회전시켜 양쪽에 설치된 변위 센서(A)(B)의 흔들림을 변위계(7) 및 컴퓨터(9)를 통해 읽은 다음, 아래의 공식에 따라 회전체(1)의 흔들림 오차를 구한다(S30). 흔들림 오차의 검증은 측정대상 회전체(1)를 540도 회전시켜 수행한다.
LB * (-1) = SB
SA + SB = LD
RE = LR - Mr
상기 공식에서:
- RE : 흔들림 오차,
- LB : B변위 센서 수단의 데이터,
- SB : 최소 자승 평균(LSM; Least Square Mean)을 하기 위해 가공된 B변위 센서 수단의 데이터,
- SA : A변위 센서 수단의 데이터,
- LD : LSM을 수행하기 위한 데이터,
- LR : 진원도 측정기(한국기술 표준원 KS B 5545의 진원도 측정기)에서 측정된 마스터 볼의 진원도,
- Mr : 척에서 측정된 진원도.
상기 공식에서 사용되는 데이터 및 장치는 한국기술 표준원 KS B 5545에 따른다는 것은 전술한 바와 같다. 본 발명에서 2개의 변위 센서(A)(B)에서 입력된 신호는 KS B 5545에 따라 각각 도 4에 도시한 바와 같은 진원도로 표시되는데, 이 때 최소 자승 중심법(Least Square Center)이 바람직하게 이용된다.
본 발명에서는 2개의 변위 센서(A)(B)를 이용함으로, 흔들림 오차 측정시 360도를 회전하지 않고, 180도만 회전시켜도 측정 대상 회전체(1)의 흔들림 오차를 알 수 있고, 540도 회전시켜도 흔들림 오차를 검증할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 두 센서를 이용한 회전체의 흔들림 오차 측정 방법 및 장치는, 2개의 변위 센서를 사용하여 마스터 볼(master ball; 기준구 또는 원통)의 진원도를 보상함으로써 측정대상 회전체의 순수한 흔들림 오차 만을 측정할 수 있게 하는 이점을 제공한다.
또한, 본 발명은 측정대상 회전체의 흔들림 오차 측정시 빠르게 흔들림 오차를 측정하고, 측정된 흔들림 오차를 효과적으로 검증할 수 있는 이점을 제공한다.
그리고, 본 발명은 흔들림 오차 측정시 360도를 회전하지 않고, 180도만 회전시켜도 측정대상 회전체의 흔들림 오차를 알 수 있으며, 540도만 회전시켜도 흔들림 오차를 검증할 수 있는 이점을 제공한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
Claims (6)
- 선반, 밀링 등의 스핀들(spindle)과 같은 측정대상 회전체의 흔들림 오차(Run-out)를 측정하는 방법에 있어서,상기 측정대상 회전체의 흔들림 오차를 측정하기 위한 마스터 볼(master ball)를 설치하는 단계;상기 마스터 볼의 진원도를 보상하여 상기 측정대상 회전체의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 상기 마스터 볼을 중심으로 2개의 센서 수단(A센서 수단, B센서 수단)을 설치하는 단계를 포함하고,상기 흔들림 오차는 상기 A센서 수단과 B센서 수단에 의해 감지된 값을 이용하는 아래의 공식에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 회전체의 흔들림 오차 측정 방법.LB * (-1) = SBSA + SB = LDRE = LR - Mr- RE : 흔들림 오차- LB : B센서 수단의 데이터- SB : 최소 자승 평균(LSM; Least Square Mean)을 하기 위해 가공된 B센서 수단의 데이터- SA : A센서 수단의 데이터- LD : LSM을 수행하기 위한 데이터- LR : 진원도 측정기(한국기술 표준원 KS B 5545의 진원도 측정기)에서 측정된 마스터 볼의 진원도- Mr : 선반, 밀링 등과 같은 공작기계의 부속장치의 하나로서 공작기계의 주축 끝에 장치하여 공작물을 유지하는 척에서 측정된 진원도- 상기 공식에서 사용되는 데이터 및 장치는 한국기술 표준원 KS B 5545에 따른다.
- 삭제
- 제1항에 있어서,최소 자승 중심법(Least Square Center)을 이용하여 상기 A센서 수단 및 B센서 수단에서 입력된 신호를 각각 진원도로 표시하는 것을 특징으로 하는 회전체의 흔들림 오차 측정 방법.
- 선반, 밀링 등의 스핀들(spindle)과 같은 측정대상 회전체의 흔들림 오차(Run-out)를 측정하는 장치에 있어서,상기 측정대상 회전체의 흔들림 오차를 측정하기 위한 마스터 볼(master ball);상기 마스터 볼의 진원도를 보상하여 상기 측정대상 회전체의 순수한 흔들림 오차 만을 측정하도록 상기 마스터 볼을 중심으로 설치된 2개의 센서 수단(A센서 수단, B센서 수단)을 포함하고,상기 흔들림 오차는 상기 A센서 수단과 B센서 수단에 의해 감지된 값을 이용하는 아래의 공식에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 회전체의 흔들림 오차 측정 장치.LB * (-1) = SBSA + SB = LDRE = LR - Mr- RE : 흔들림 오차- LB : B센서 수단의 데이터- SB : 최소 자승 평균(LSM; Least Square Mean)을 하기 위해 가공된 B센서 수단의 데이터- SA : A센서 수단의 데이터- LD : LSM을 수행하기 위한 데이터- LR : 진원도 측정기(한국기술 표준원 KS B 5545의 진원도 측정기)에서 측정된 마스터 볼의 진원도- Mr : 선반, 밀링 등과 같은 공작기계의 부속장치의 하나로서 공작기계의 주축 끝에 장치하여 공작물을 유지하는 척에서 측정된 진원도- 상기 공식에서 사용되는 데이터 및 장치는 한국기술 표준원 KS B 5545에 따른다.
- 삭제
- 제4항에 있어서,최소 자승 중심법(Least Square Center)을 이용하여 상기 A센서 수단 및 B센서 수단에서 입력된 신호를 각각 진원도로 표시하는 것을 특징으로 하는 회전체의 흔들림 오차 측정 장치.
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