KR100869193B1

KR100869193B1 - 불균형 측정장치를 교정하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100869193B1
Application number: KR1020020000886A
Authority: KR
Inventors: 에크하르트 괴벨
Original assignee: 스냅-온 이쿠엡먼트 게엠베하
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2008-11-18
Also published as: KR20020066371A; DE50109367D1; JP2002310837A; EP1231457A2; EP1231457B1; US20020148276A1; ATE322002T1; DE10105939A1; EP1231457A3

Abstract

불균형 측정장치를 교정하기 위한 방법 및 장치로서, 교정작업에서 동일 또는 상이한 사이즈의 두개의 교정용 질량부(4,5)는 축의 두개의 교정면(6,7)에서 측정축(2)의 둘레로 회전하도록 되며, 상기 측정축(2)의 둘레로 회전하는 교정용 질량부(13 또는 14)는 다른 축 상의 평면에서 시뮬레이션된다.

Description

불균형 측정장치를 교정하기 위한 방법 및 장치{Method And Arrangement For Calibrating An Unbalance Measuring Apparatus}

도 1은 제1 교정작업에서 제1 및 제2 교정용 질량부의 배열을 도식적으로 나타내는 도면,

도 2는 제2 교정작업에서 제1 및 제2 교정용 질량부의 배열을 나타내는 도면이다.

본 발명은 불균형 측정장치를 교정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

불균형 측정장치를 교정하는 방법의 한 유형에서, 교정작업에서, 주어진 교정용 질량부는 주어진 축의 및 방사상의 위치에서 측정축의 둘레로 회전하도록 되고, 그 과정에서 교정용 질량부에 의해 야기되는 불균형으로부터 발생하는 힘이 측정된다. 그리고 나서, 그 측정되는 힘은 불균형 측정장치의 교정을 위해 평가된다. 그러한 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 장치에 대한 보다 상세한 점에 대하여는, EP 0 133 229 B1을 참조할 수 있다. 그 방법 및 대응 장치에 있어서, 불균형 측정장치를 교정할 목적으로, 측정축에 대하여 직각으로 있는 주어진 축의 위치에서 확장하는 제1 교정면에, 제1 측정축으로부터 방사상 공간에서, 공지의 사이즈의 제1 교정용 질량부가 우선 배치된다. 그리고 나서, 그 제1 교정용 질량부는 그 측정축의 둘레에서 회전하게 된다. 또, 제1 교정면과는 다른 축위치에 있는 제2 교정면에서, 측정축의 둘레의 주어진 방사상 공간에서 공지의 사이즈의 제2 교정용 질량부가 회전한다. 두가지 교정작업중에, 그 방법의 동작절차는 교정용 질량부에 의해 생성되는 불균형에 기인하는 힘을 측정하고, 그 힘을 측정한 후에 균형잡는 기계의 교정을 위하여 그 힘을 평가하는 것을 포함한다. 연산되는 불균형과 각 교정용 질량부로부터 발생하는 불균형을 비교하여, 균형잡는 기계의 교정을 위한 수정 인자(correction factor)를 연산하기 위하여 그 비교를 기초로 이용한다.

각 교정면에서의 그 교정용 질량부의 배열은, 각 교정작업에서, 각각의 교정용 질량부가 부착되는 실제의 테스트용 회전부재의 배열과 크기와 관련된다. 관련된 힘을 검출하기 위한 측정 센서가 배열되어 있는 측정면으로부터의 교정면의 상이한 축의 위치 또는 공간에 대한 수정 인자(correction factor)는 정확히 선형적으로 변하지 않으므로, 관련 시스템의 내재적 성질로 인하여, 각 측정 센터가 배치되는 각 측정면에 각 수정 인자를 부가하는 것은 오류를 포함하게 된다.

본 발명의 목적은, 향상된 교정 효과를 제공할 수 있는, 불균형 측정장치를 교정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 다기능을 수행할 수 있으면서도 단순한 동작 절차를 가지고 향상된 교정 효과를 제공할 수 있는, 불균형 측정장치를 교정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 측정장치에서의 시스템적 오류를 허용하는 견지에서 향상을 제공할 수 있는, 불균형 측정 장치를 교정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 간단한 구조이면서도 향상된 정확성의 동작을 제공할 수 있는, 불균형 측정 장치를 교정하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 방법적 측면의 원리에 따르면, 상기 및 다른 목적은 불균형 측정장치를 교정하는 본 방법에 의해 달성될 수 있으며, 주어진 교정용 질량부는 교정작업에서 주어진 축의 및 방사상 위치에서의 측정축의 둘레로 회전된다. 교정용 질량부에 의한 불균형에 기인하는 힘이 측정된다. 그리고 나서, 그 측정된 힘은 불균형 측정장치의 교정을 위하여 평가된다. 교정작업에서, 동일하거나 상이한 사이즈의 두개의 교정용 질량부가, 두개의 축 상의 평면에서 측정축의 둘레로 동시에 회전된다.

본 발명의 장치적 측면의 원리에 따르면, 상기 및 다른 목적은 측정축의 둘레에서 회전가능한 측정 샤프트와 그위에 고정될 수 있는 균형잡히는 테스트용 회전부재를 포함하는 불균형 측정장치를 교정하기 위한 장치에 의하여 달성될 수 있다. 측정 센서는 테스트용 회전부재가 회전할 때 측정 샤프트에서 작용하는 힘을 측정한다. 평가장치가 그 측정 센서에 연결되어, 불균형 측정장치의 교정을 위하여 측정되는 힘을 평가한다. 테스트용 회전부재는, 교정작업시, 상이한 축의 교정면에서 두개의 교정용 질량부가 고정되는 고정위치를 가진다.

본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 자세히 알 수 있는 바와 같이, 교정작업시, 서로 축방향으로 떨어져 있는 제1 및 제2의 상이한 교정면에서, 동일한 또는 상이한 사이즈의 제1 및 제2 교정용 질량부는 측정축의 둘레에서 동시에 회전하도록 된다. 그 절차에서, 측정축의 둘레를 회전하는 교정용 질량부는 또 다른 교정면에서 시뮬레이션된다. 두개의 실제의 교정용 질량부는, 교정용 중량 부재의 형태로, 교정면을 형성하는 두개의 상이한 축 상의 평면에 있는 테스트용 회전부재에 고정된다. 테스트용 회전 부재는 균형잡는 기계의 측정 샤프트에 적절한 방식으로 균형잡히고 보호된다.

본 발명의 바람직한 특징에 있어서, 교정되는 질량부 또는 중량부는 측정 축의 둘레에서 서로 180도 만큼 떨어져서 배열되며, 교정작업중에 측정축의 둘레에서의 그 위치들에서 회전되도록 된다. 그 동작은, 두개의 교정용 질량부에 의해 시뮬레이션 되는 교정용 질량부에 의해 생성되는 불균형에 의해 야기되는 힘을 측정하는 것을 포함한다. 힘-측정 작용을 수행하는 측정 센서들은 서로 축방향의 거리를 두고 측정 샤프트의 측정 위치에서 통상의 방식으로 배열될 수 있는데, 예컨대 EP 0 133 299 B1에서 찾을 수 있는 바와 같은 배열로서, 이점에 관한 그 내용은 그 참조로서 본 명세서에 포함된다. 그러나, 측정 센서는 측정 샤프트에 직각인 단일의 측정면에서 실질적으로 배열되는 것이 가능하고, 예컨대 DE 198 44 975 A1에서 찾을 수 있는 배열로 가상의 측정 위치를 형성할 수 있고, 이점에 관한 그 내용은 그 참조로서 본 명세서에 포함된다.

두개의 교정용 질량부는, 교정작업 동안에, 측정축의 둘레에서 동일한 또는 상이한 반경에서 회전하도록 된다. 위에서 이미 나타낸 바와 같이, 그것은 시뮬레이션되는 교정용 불균형을 제공하는데, 이는 동시에 회전하는 두개의 교정용 질량부의 위치와 사이즈로부터 연산하여 결정될 수 있고 측정 센서에 의해 측정되는 힘과 비교되어 바람직한 관계를 가진다. 그리고 나서, 관련된 모멘트에 대한 공지의 선형 방정식을 이용하여, 교정 목적을 위해 필요한 수정값을 얻는다.

본 발명의 방법의 바람직한 특징에 따르면, 교정 측정 동작의 전 또는 후에, 균형잡히는 테스트용 회전부재에 존재할 수 있는 사소한 나머지 불균형이 측정될 수 있고, 측정 장치의 교정을 위한 절차에서 보상될 수 있다.

두개의 실제 교정용 질량부 또는 무게의 사이즈 및/또는 그 위치를 적절히 선택함으로써, 각 가상 교정면에서의 각 교정작업을 위해 교정용 질량부 또는 교정용 불균형을 시뮬레이션할 수 있으며, 이것은 측정 장치의 시스템적 오류를 최적화함으로써 교정을 최적화 한다. 특히, 본 발명은 불균형 측정장치에 관하여 유익하게 이용될 수 있는 바, 실제 균형잡는 면의 영역은 실제 또는 가상의 측정면의 밖에 있으며, 이것은 회전부재에 대해 위에서 거는 탑재 구조를 포함한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이익은 아래에 기재한 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.

도 1은 제1 교정작업에서 제1 및 제2 교정용 질량부의 배열을 도식적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 제2 교정작업에서 제1 및 제2 교정용 질량부의 배열을 나타내는 도면이다.

- 바람직한 실시예의 상세한 설명 -

도면들을 참조하면, 두개의 도면은 휠 균형 기계(wheel balancing machine)의 예로서, 불균형 측정장치의 필수 구성요소를 도식적으로 나타내고 있다. 본 실시예들은, 불균형 측정 동작을 수행하기 위하여, 적절히 회전가능하게 지지되는 측정 샤프트(3)를 가지며, 그 측정 샤프트는 균형잡기 위하여 측정되는 회전부재를 그 측정 샤프트 상에 고정하기 위하여 적절히 고정시키는 탑재 수단을 가진다. 측정 샤프트(3)는 측정축(2)의 둘레를 회전할 수 있으며 드라이브(도시되지 않음)에 의하여 적절한 방식으로 회전되어 구동된다. 측정 샤프트(3)는, 측정축(2)에 대하여, 서로 축방향의 공간을 두고 배열되는 제1 및 제2 측정 센서(10,11)에서 지지된다. 그 회전 도중에 측정축(3)으로부터 발산하는 힘은 측정 센서(10,11)에 의해 검출되고 대응하는 전기적 신호로 변환되어 평가를 위해 평가 어셈블리(도시되지 않음)로 전달될 수 있게 된다.

각 교정작업을 위하여, 적어도 실질적으로 균형잡힌 조건에 있는 실제의 테스트용 회전부재(1)가 제공된다. 불균형 측정장치의 교정을 위하여, 적절한 구조의 공지의 고정 수단에 의하여, 테스트용 회전부재(1)가 측정 샤프트(3) 상에 고정된다. 주어진 교정용 불균형의 시뮬레이션을 위하여, 제1 및 제2 교정용 질량부(4,5)가 실제의 중량용 부재의 형태로 테스트용 회전부재(1)의 실제 교정면(6,7)에 고정된다. 도 1에서 나타낸 교정작업에서, 사이즈 U_L[g]의 제1 교정용 질량부(4)가 제1 실제 교정면(6)에 배치된다. 사이즈 U_R[g]의 제2 교정용 질량부(5)는 실제 교정면(7)에 배치된다. 상기 두개의 교정용 질량부들은, 측정축(2)에 대하여, 서로 180도 만큼 떨어져서 테스트용 회전부재 상에 배치된다.

가상의 교정용 중량부재를 형성하는, 사이즈 U_LV[g]의 시뮬레이션되는 교정용 질량부(13)가, 두개의 교정용 질량부(4,5)에 의하여, 가상 교정면이라고 호칭되는 시뮬레이션되는 제1 교정면(8)에 형성된다. 도 1에 나타낸 교정작업에서, 제1 교정 질량부(4)는 직경 D_L[mm]의 원 상에서 측정축(2)의 둘레로 회전한다. 제2 교정 질량부(5)는 직경 D_R[mm]의 원 상에서 측정축(2)의 둘레로 회전한다. 두개의 교정면(6,7)은 b[mm]로 나타낸 바와 같이 서로 축방향으로 공간을 두고 있다. 그것은 D_LV[mm]로 나타낸 바와 같이, 13으로 나타낸 시뮬레이션되는 교정용 질량부의 회전운동원의 직경을 제공한다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 도시되는 관련된 파라미터의 관계가 적용될 때, 왼쪽 교정면은 시뮬레이션되는 교정면(8)에 대하여 왼쪽으로 축방향으로 Δb_LV[mm]만큼의 변위를 가진다.

도 2에 나타난 바와 같이, 두개의 교정용 질량부(4,5)의 배열에 있어서, 제2의 시뮬레이션되는 교정면(9)에는 제2의 시뮬레이션되는 교정용 질량부(14)가 있다. 그 목적을 위하여, 사이즈 U_R[g]의 교정용 질량부(4)가 오른쪽의 실제 교정면(7) 내에 배열되며, 사이즈 U_L[g]의 제2 교정용 질량부(5)가 실제 테스트용 회전부재(1)의 왼쪽의 실제 교정면(6) 내에 배열된다. 교정작업 동안에, 교정용 질량부(4)는 직경 D_R[mm]의 원 상에서 회전하며, 교정용 질량부(5)는 측정축(2)의 둘레로 직경 D_L[mm]의 원 상에서 회전한다. 제2의 시뮬레이션되는 교정용 질량부(14)는 사이즈 U_RV[g]를 가진다. 그것은 측정축(2)의 둘레로 직경 D_RV[mm]의 원 상에서 회전한다. 관련된 파라미터에 대한 관계가 적용될 때, 제2의 시뮬레이션되는 교정면(9)은, 실제 오른쪽 교정면(7)에 대하여, 오른쪽으로 축방향의 거리 Δb_RV[mm]만큼의 변위를 가진다.

도 1 및 2에 나타난 두개의 교정작업을 수행할 때, 도 1 및 2의 파선(破線)으로 나타나는 시뮬레이션되는 테스트용 회전부재(12)가 형성된다. 시뮬레이션되는 테스트용 회전부재(12)는 왼쪽의 시뮬레이션되는 교정면(8)과 오른쪽의 시뮬레이션되는 교정면(9)를 가지며, 그 교정면에는 각각 두개의 실제 교정용 질량부(4,5)에 의하여 형성되는 각각 두개의 가상의 교정용 질량부(13,14)가 있다.

시뮬레이션되는 테스트용 회전부재(12) 상의 시뮬레이션되는 교정용 질량부(13,14)에 관련된 사이즈와 위치는, 다음의 관계에 기초하여 제공된다. 시뮬레이션되는 교정용 질량부(13,14)의 사이즈는 모든 횡단력의 합이 0으로 되는 조건에서 나타난다. 도 1 및 2에서의 두개의 교정작업에 있어서, 그것은 다음의 관계를 제공한다:

U_LㆍD_L + (-U_R)ㆍD_R - U_LVㆍD_LV = 0

여기서 도 1의 교정작업에 대해서는

이고,

도 2의 교정작업에 대해서는

이다.

시뮬레이션되는 교정용 질량부(13,14)의 축방향에서의 위치는 모멘트의 합계가 0으로 되는 조건에서 나타난다.

상이한 직경의 경로를 가지는 두개의 교정용 질량부의 회전운동에 관해, 도 1에서 교정작업에 관해 다음의 관계가 적용된다:

U_LㆍD_Lㆍb - U_LVㆍD_LVㆍb_LV = 0

여기서

도 2에서의 교정작업에 대해서는:

-U_RㆍD_Rㆍb + U_RVㆍD_RVㆍb_RV = 0

여기서

실제의 왼쪽 교정면(6)에 관하여 왼쪽의 시뮬레이션되는 교정면(8)의 축방향 의 변위는 다음과 같이 연산된다:

마찬가지로, 실제의 오른쪽 교정면(7)에 관하여 오른쪽의 시뮬레이션되는 교정면(9)의 축방향의 변위는 다음과 같다:

도 1 및 2의 두개의 교정작업에 대하여, 그것은 다음과 같이 시뮬레이션되는 테스트용 회전부재(12)의 총너비를 제공한다:

b_V= b_LV+ b_RV - b = b - Δb_LV+ Δb_RV

실제의 교정용 질량부의 사이즈와 위치를 적절히 선택함으로써, 각각의 교정작업에서, 현재의 측정장치가 보다 양호하게 분석될 수 있고 에러 파라미터들을 가장 유리한 위치에서 파악할 수 있는, 연산가능한 교정용 불균형을 생성하는 시뮬레이션되는 교정용 질량부를 형성하는 것이 가능하다. 그러한 방식으로, 측정장치에서 발생할 수 있는 시스템상의 결함성능을 탐지할 수 있으며, 교정절차로써 높은 정확도로 보상할 수 있다. 특히, 두개의 교정용 질량부 또는 교정용 불균형은 동일한 각도의 위치에서 두개의 교정면에 배열될 수 있다. 그것은 두개의 실제의 교정면(6,7) 사이의 교정면에 있는 시뮬레이션용 교정용 불균형을 제공한다. 만약 두개의 교정용 질량이 동일한 사이즈이면, 교정용 불균형을 통계적으로 시뮬레이션 하는 것이 가능하다.

또한, 시뮬레이션되는 교정용 불균형은 두개의 실제의 교정면(6,7) 중의 하나에 배치되는 교정용 질량부와 조합될 수도 있다. 그러면, 그 목적을 위하여, 두개의 실제 교정면 중의 하나에서 오직 하나의 교정용 질량부를 가지고, 추가적인 교정작업이 수행된다.

상기에 설명된, 본 발명에 따른 불균형 측정장치의 교정을 위한 방법 및 장치의 실시예는 본 발명의 오직 예제 및 원리의 예증으로서만 나타난 것이며, 본 발명의 사상 및 범위를 벋어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 불균형 측정 장치를 교정하기 위한 장치 및 방법에 따르면, 다기능을 수행할 수 있으면서도 단순한 동작 절차를 가지고 향상된 교정 효과를 제공할 수 있고, 측정장치에서의 시스템적 오류를 허용하는 견지에서 향상을 제공할 수 있으며, 간단한 구조이면서도 향상된 정확성의 동작을 제공할 수 있다.

Claims

주어진(given) 교정용 질량부(calibration masses)는 교정작업(calibration runs)에서 주어진 축의(axial) 및 방사상의(radial) 위치에서 측정축(measuring axis)의 둘레로 회전하도록 되며, 상기 교정용 질량부로 인한 불균형에서 기인하는 힘이 측정되고, 상기 측정되는 힘은 불균형 측정장치(unbalance measuring apparatus)의 교정을 위하여 평가되는, 불균형 측정장치의 교정방법으로서,

교정작업(calibration run)에서, 동일하거나 또는 상이한 사이즈의 두개의 교정용 질량부는, 두개의 교정면(calibration planes)에서, 상기 측정축의 둘레로 동시에 회전하도록 되는 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치의 교정방법.
제1항에 있어서,

상기 교정용 질량부는, 서로 180도 만큼 떨어져 있는 각도 위치에서, 상기 측정축의 둘레로 회전하도록 되는 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치의 교정방법.
제1항에 있어서,

상기 두개의 교정용 질량부는, 동일한 각도 위치에서, 상기 측정축의 둘레로 회전하도록 되는 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치의 교정방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 두개의 교정용 질량부는, 동일 및 상이한 반경에서, 상기 측정축의 둘 레로 회전하도록 되는 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치의 교정방법.
제1항에 있어서,

상기 교정방법은, 상기 두개의 교정면 중의 하나에 있는 하나의 교정용 질량부만을 가지고 적어도 하나의 교정작업이 추가적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치의 교정방법.
제1항에 있어서,

상기 두개의 교정용 질량부는 테스트용 회전부재(test rotary member)에 고정(fix)되는 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치의 교정방법.
제6항에 있어서,

상기 교정작업 후에, 상기 측정장치의 교정으로, 상기 테스트용 회전부재의 나머지(residual) 불균형이 다시 측정되어 보상되는(compensated) 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치의 교정방법.
측정축(measuring axis, 2)의 둘레로 회전가능하고 균형잡히는(balanced) 테스트용 회전부재(1)가 고정(clamp)될 수 있는 측정 샤프트(measuring shaft, 3)와, 상기 테스트용 회전부재(1)가 회전할 때 상기 측정 샤프트(3)에서 작용하는 힘을 측정하는 측정 센서(10,11)와, 상기 측정 센서(10,11)에 연결되어 불균형 측정장치의 교정을 위하여 상기 측정되는 힘을 평가하는 평가 수단을 포함하고, 상기 테스트용 회전부재에는 교정용 질량부가 고정될 수 있는, 불균형 측정장치를 교정하기 위한 장치로서,

상기 테스트용 회전부재(1) 상에, 교정작업에서 두개의 교정용 질량부(4,5)가 상이한 축의 교정면(6,7)에 고정되는, 고정 위치(fixing locations)가 제공되는 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치를 교정하기 위한 장치.
제8항에 있어서,

상기 두개의 교정용 질량부(4,5)는, 상기 측정축(2)의 둘레에서 서로 180도 만큼의 변위를 두고 배열되는 것을 특징으로 하는 불균형 측정장치를 교정하기 위한 장치.