KR102104840B1

KR102104840B1 - 크랭크샤프트 가공 시스템 및 크랭크샤프트 가공 방법

Info

Publication number: KR102104840B1
Application number: KR1020157014158A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 요시모토; 마스미 시모무라
Original assignee: 코마츠 엔티씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2020-04-27
Anticipated expiration: 2034-01-10
Also published as: CN104870130B; CN104870130A; US10189096B2; WO2014119352A1; JPWO2014119352A1; US20150306681A1; JP6340323B2; KR20150112929A

Abstract

크랭크샤프트 가공 시스템(100)은, 센터홀 가공 장치(10)와, 센터링 후 밸런스 측정기(20)와, 절삭 가공 장치(30)를 구비한다. 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 한 쌍의 센터홀(CH)을 기준으로 하여, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 형상을 측정한다. 또한, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 형상에 기초하여 관성 주축을 결정하고, 관성 주축과 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 양 단면과의 교점을 나타내는 수정용 센터홀 위치 정보를 생성한다. 센터홀 가공 장치(10)는, 수정용 센터홀 위치 정보에 기초하여, 다음에 투입되는 소재 크랭크샤프트(1)의 양 단면에 한 쌍의 센터홀(CH)을 가공한다.

Description

크랭크샤프트 가공 시스템 및 크랭크샤프트 가공 방법{CRANKSHAFT MACHINING SYSTEM AND CRANKSHAFT MACHINING METHOD}

본 발명은, 크랭크샤프트(crankshaft)를 가공하기 위한 크랭크샤프트 가공 시스템 및 크랭크샤프트 가공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 크랭크샤프트는, 한 쌍의 센터홀을 기준으로 하여 소재(素材) 상태의 크랭크샤프트(이하, 「소재 크랭크샤프트」라고 함)를 가공함으로써 제작된다. 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 방법에 의하면, 크랭크샤프트는, 다음과 같이 형성된다. 먼저, 밸런스 측정기를 사용하여, 소재 크랭크샤프트를 회전시켜 형상을 측정함으로써, 소재 크랭크샤프트의 밸런스 중심축을 찾아낸다. 다음에, 센터홀 가공 장치를 사용하여, 소재 크랭크샤프트의 양 단면과 밸런스 중심축과의 교점(交点)에 센터홀을 형성한다. 그 후, 1종 이상의 절삭 가공 장치를 사용하여, 센터홀을 기준으로 하여 소재 크랭크샤프트의 메인 저널(main journal) 및 핀 저널(pin journal)을 절삭한다.

일본 공개특허 제2010―29994호 공보

특허 문헌 1에 기재된 공정에서는, 완성한 크랭크샤프트의 회전 불균형량을 센터홀 가공 장치에 피드백함으로써, 센터홀 가공 장치에 있어서 센터홀의 위치를 보정할 수 있다.

그러나, 센터홀 가공 장치에 있어서 센터홀의 위치를 보정했다고 해도, 이미 센터홀이 형성되어 절삭 가공된 크랭크샤프트에 대해서는, 밸런스 수정해도 회전 불균형량이 허용 범위에 들어가지 않으면 불량품으로 된다. 또한, 소재 크랭크샤프트의 두께 편차(thickness deviation)는 제작 로트마다 상이한 경향이 있으므로, 소재 크랭크샤프트의 제작 로트가 변경될 때마다 다수의 불량품이 발생한다.

본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 불량품의 수를 감소시킬 수 있는 크랭크샤프트 가공 시스템 및 크랭크샤프트 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 태양(態樣)에 관한 크랭크샤프트 가공 시스템은, 센터홀 가공 장치와, 센터링 후 밸런스 측정기와, 절삭 가공 장치를 구비한다. 센터홀 가공 장치는, 소재 크랭크샤프트의 양 단면에 한 쌍의 센터홀을 가공한다. 센터링 후 밸런스 측정기는, 한 쌍의 센터홀을 기준으로 하여, 한 쌍의 센터홀이 가공된 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상을 측정한다. 절삭 가공 장치는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 메인 저널 및 핀 저널을 절삭 가공한다. 센터링 후 밸런스 측정기는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상에 기초하여 관성 주축(主軸)을 결정하고, 관성 주축과 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 양 단면과의 교점을 나타내는 정보를 센터홀 가공 장치에 송신한다. 센터홀 가공 장치는, 센터링 후 밸런스 측정기로부터 송신되는 교점을 나타내는 정보에 기초하여, 다음에 투입되는 소재 크랭크샤프트의 양 단면에 한 쌍의 센터홀을 가공한다.

제1 태양에 관한 크랭크샤프트 가공 시스템에 의하면, 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 메인 저널이나 핀 저널의 절삭 가공이 실행되기 전에, 한 쌍의 센터홀을 기준으로 하는 관성 주축에 기초하여, 이상적(理想的)인 센터홀의 위치를 파악할 수 있다. 그러므로, 그 이후에 투입되는 소재 크랭크샤프트에 대하여 양호한 정밀도로 한 쌍의 센터홀을 가공할 수 있으므로, 불량품으로 되는 크랭크샤프트의 수를 감소시킬 수 있다.

제1 태양에 관한 크랭크샤프트 가공 시스템에 있어서, 센터링 후 밸런스 측정기는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상에 기초하여, 한 쌍의 센터홀을 연결하는 직선을 관성 주축에 일치시키기 위해 필요로 하는 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 카운터웨이트(counterweight)에서의 가공 위치와 가공량을 나타내는 추가 가공 정보를 절삭 가공 장치에 송신해도 된다. 이 경우, 절삭 가공 장치는, 추가 가공 정보에 기초하여 카운터웨이트를 가공한다. 이로써, 센터홀 기준축이 관성 주축에 일치함으로써 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 언밸런스가 제거되므로, 수정용 센터홀 위치 정보를 생성하기 위해 이용된 센터링 후 소재 크랭크샤프트도 우량품으로서 이용할 수 있다.

제2 태양에 관한 크랭크샤프트 가공 방법은, 소재 크랭크샤프트의 양 단면에 한 쌍의 센터홀을 가공하는 단계와, 한 쌍의 센터홀을 기준으로 하여, 한 쌍의 센터홀이 가공된 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상을 측정하는 단계와, 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상에 기초하여 관성 주축을 결정하는 단계와, 관성 주축과 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 양 단면과의 교점을 나타내는 정보에 기초하여, 다음에 투입되는 소재 크랭크샤프트의 양 단면에 한 쌍의 센터홀을 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 불량품의 수를 감소시킬 수 있는 크랭크샤프트 가공 시스템 및 크랭크샤프트 가공 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 소재 크랭크샤프트(1)의 외관 사시도
도 2는 크랭크샤프트 가공 시스템(100)의 구성을 나타낸 블록도
도 3은 센터링 후 밸런스 측정기(20)의 구성을 나타낸 모식도
도 4는 크랭크샤프트 가공 방법을 설명하기 위한 플로우차트
도 5는 센터링 전 밸런스 측정기(40)의 구성을 나타낸 모식도

[소재 크랭크샤프트(1)]

먼저, 후술하는 크랭크샤프트 가공 시스템의 가공 대상인 소재 상태의 크랭크샤프트(1)(이하, 「소재 크랭크샤프트(1)」라고 함)에 대하여 설명한다. 이하에 있어서는, 직렬 4기통 엔진용의 소재 크랭크샤프트(1)에 대하여 설명하지만, 사용 대상의 엔진 형식은 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 소재 크랭크샤프트(1)의 외관 사시도이다.

소재 크랭크샤프트(1)는, 메인 저널(J)[J1∼J5]과, 핀 저널(P)[P1∼P4]과, 카운터웨이트(CW)[CW1∼CW8]를 가진다. 소재 크랭크샤프트(1)에서는, 메인 저널(J1), 카운터웨이트(CW1), 핀 저널(P1), 카운터웨이트(CW2), 메인 저널(J2), 카운터웨이트(CW3), 핀 저널(P2), 카운터웨이트(CW4), 메인 저널(J3), 카운터웨이트(CW5), 핀 저널(P3), 카운터웨이트(CW6), 메인 저널(J4), 카운터웨이트(CW7), 핀 저널(P4), 카운터웨이트(CW8), 메인 저널(J5)의 순으로 정렬되어 있다. 소재 크랭크샤프트(1)는, 예를 들면, 주형(鑄型)을 사용한 주조(鑄造)에 의해, 또는 단조형(鍛造型)을 사용한 단조에 의해 제작된다.

[크랭크샤프트 가공 시스템(100)]

다음에, 실시형태에 관한 크랭크샤프트 가공 시스템(100)에 대하여 설명한다.

도 2는, 크랭크샤프트 가공 시스템(100)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3은, 센터링 후 밸런스 측정기(post-centering balance measuring instrument)(20)의 구성을 나타낸 모식도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 크랭크샤프트 가공 시스템(100)은, 센터홀 가공 장치(10)와, 센터링 후 밸런스 측정기(20)와, 절삭 가공 장치(30)를 구비한다.

(1) 센터홀 가공 장치(10)

센터홀 가공 장치(10)는, 소재 크랭크샤프트(1)의 메인 저널(J1) 및 메인 저널(J5)을 클램핑(clamping)한 상태에서, 소재 크랭크샤프트(1)의 양 단면에 한 쌍의 센터홀을 가공한다.

구체적으로는, 먼저, 센터홀 가공 장치(10)는, 공작물(workpiece) 클램퍼(clamper)와, 소재 크랭크샤프트(1)의 메인 저널(J1) 및 메인 저널(J5)을 클램프한다. 다음에, 센터홀 가공 장치(10)는, 소재 크랭크샤프트(1)의 양 단면을 밀링 커터(milling cutter)에 의해 슬라이스 가공한다.

다음에, 센터홀 가공 장치(10)는, 양 단면의 기하 중심을 센터홀 위치에 결정한다. 이어서, 센터홀 가공 장치(10)는, 한 쌍의 센터 드릴을 구동함으로써, 양 단면의 기하 중심 위치에 한 쌍의 센터홀(CH)(도 3 참조)을 가공한다.

그 후, 한 쌍의 센터홀(CH)이 형성된 소재 크랭크샤프트(1a)[이하, 「센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)」라고 함]는, 센터홀 가공 장치(10)로부터 센터링 후 밸런스 측정기(20)로 반송(搬送)된다.

또한, 센터홀 가공 장치(10)는, 후술하는 수정용 센터홀 위치 정보를 센터링 후 밸런스 측정기(20)로부터 수신한 경우, 다음에 투입되는 소재 크랭크샤프트(1)에 대해서는, 양 단면 상의 수정용 센터홀 위치에 한 쌍의 센터홀을 가공한다. 구체적으로, 센터홀 가공 장치(10)는, 양 단면의 기하 중심으로부터 수정용 센터홀 위치 정보에 의해 나타내는 어긋남량만큼 어긋난 위치에 한 쌍의 센터홀(CH)을 가공한다.

또한, 센터홀 가공 장치(10)는, 수정용 센터홀 위치 정보를 새롭게 수신할 때마다 어긋남량의 누적량을 기억한다. 센터홀 가공 장치(10)는, 새롭게 투입된 소재 크랭크샤프트(1)에 대해서는, 양 단면의 기하 중심으로부터 누적량분 어긋난 위치에 한 쌍의 센터홀(CH)을 가공한다.

이와 같이, 센터링 후 밸런스 측정기(20)로부터의 수정용 센터홀 위치 정보를 센터홀의 위치 결정에 피드백함으로써, 그 후에 제작되는 센터링 후 소재 크랭크샤프트(post-centering material crankshaft)(1a)에서의 회전 언밸런스량을 저감시킬 수 있다.

(2) 센터링 후 밸런스 측정기(20)

센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 한 쌍의 센터홀(CH)을 기준으로 하여 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 형상을 측정하고, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 관성 주축을 결정한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 기대(機臺)(31)와, 제1 센터 테이블(32)과, 제2 센터 테이블(33)과, 제1 센터(34)와, 제2 센터(35)와, 모터(36)와, 센서(37)와, 제어부(38)를 가진다.

제1 센터 테이블(32) 및 제2 센터 테이블(33)은, 기대(31) 상에 고정된다. 제1 센터(34)는 제1 센터 테이블(32)에 지지되고, 제2 센터(35)는 제2 센터 테이블(33)에 지지된다. 제1 센터(34) 및 제2 센터(35)의 각각은, 축선 AX를 따라 이동 가능하고, 또한 축선 AX를 중심으로 하여 회전 가능하다. 모터(36)는, 축선 AX를 중심으로 하여 제2 센터(35)를 회전시킨다. 이 때, 제1 센터(34) 및 제2 센터(35)는 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 한 쌍의 센터홀(CH)에 가압되어 있으므로, 제1 센터(34)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)를 통하여 제2 센터(35)와 함께 회전한다.

센서(37)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 전체 주위 형상을 측정하기 위한 변위계이다. 센서(37)로서는, 예를 들면, 레이저 변위계, 적외선 변위계, LED식 변위 센서 등의 비접촉 변위계, 또는 작동 트랜스 등의 접촉식 변위계를 사용할 수 있다.

제어부(38)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)가 센터링된 후 밸런스 측정기(20)에 투입되면, 제1 센터(34) 및 제2 센터(35)를 구동 제어하여, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 양 단면에 형성된 한 쌍의 센터홀(CH) 각각에 양자의 선단을 삽입한다. 제어부(38)는, 모터(36)를 구동 제어하여 제2 센터(35)를 회전시키면서, 센서(37)를 구동 제어하여 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 전체 주위 형상을 순차적으로 측정한다. 구체적으로, 제어부(38)는, 제2 센터(35)를 회전시키기 위한 회전 테이블에 관련하여 설치된 인코더의 측정값과 센서(37)의 측정값을 동시에 취득함으로써, 전체 주위의 극좌표(즉, 형상 측정 데이터)를 산출한다. 형상 데이터 산출을 위한 회전은, 각각의 카운터웨이트(CW1∼CW8) 각각에 대하여 일회전으로 된다.

제어부(38)는, 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 형상 측정 데이터와 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 형상 설계 데이터를 비교하여, 이들 차이를 나타내는 수치(예를 들면, 크기의 상이, 상하 좌우 방향의 변위, 각도 변위 등)를 산출한다.

다음에, 제어부(38)는, 산출한 수치를 사용하여, 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 형상 설계 데이터를 수정한다. 그리고, 제어부(38)는, 수정된 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 형상 설계 데이터에 메인 저널(J)[J1∼J5] 및 핀 저널(P)[P1∼P4]의 형상 설계 데이터를 부가함으로써, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 3차원 형상 데이터를 생성한다. 그 후, 제어부(38)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 3차원 형상 데이터에 기초하여, 한 쌍의 센터홀(CH)을 기준으로 하는 관성 주축을 결정한다. 그리고, 관성 주축의 산출 방법에 대해서는, 국제 공개 WO2009/016988에 그 일례가 설명되어 있다.

다음에, 제어부(38)는, 한 쌍의 센터홀(CH)을 기준으로 하는 관성 주축과 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 양 단면과의 교점을, 본래 한 쌍의 센터홀(CH)을 형성해야 할 위치(이하, 「수정용 센터홀 위치」라고 함)에 결정한다. 수정용 센터홀 위치는, 소재 크랭크샤프트(1)의 양 단면에 있어서 한 쌍의 센터홀을 가공하는 이상적인 위치이다.

그리고, 제어부(38)는, 수정용 센터홀 위치와 한 쌍의 센터홀(CH)이 형성되어 있는 실제의 위치와의 어긋남량을 산출한다. 제어부(38)는, 수정용 센터홀 위치를 나타내는 정보(이하, 「수정용 센터홀 위치 정보」라고 함)로서, 산출된 어긋남량을 센터홀 가공 장치(10)에 송신한다. 그리고, 본 실시형태에 있어서, 제어부(38)는, 새롭게 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)가 투입될 때마다, 어긋남량을 산출하는 동시에 수정용 센터홀 위치 정보를 센터홀 가공 장치(10)에 송신한다.

또한, 제어부(38)는, 한 쌍의 센터홀(CH)을 연결하는 직선(이하, 「센터홀 기준축」이라고 함)을 관성 주축에 일치시키기 위해 필요한 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 가공 부위와 가공량을 결정한다. 구체적으로, 제어부(38)는, 3차원 형상 데이터로부터 산출되는 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 형상 밸런스에 기초하여, 카운터웨이트(CW1∼CW8) 중 어느 부위에서의 어느 정도의 양의 언밸런스를 제거하면 관성 주축이 센터홀 기준축에 일치할 것인지를 계산한다.

제어부(38)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)가 절삭 가공 장치(30)로 반송될 때, 언밸런스의 제거에 필요한 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 가공 위치와 가공량을 나타내는 정보(이하, 「추가 가공 정보」라고 함)를 절삭 가공 장치(30)에 송신한다.

(3) 절삭 가공 장치(30)

절삭 가공 장치(30)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 메인 저널(J) 및 핀 저널(P)을 절삭 가공한다.

또한, 절삭 가공 장치(30)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)가 투입되었을 때, 추가 가공 정보를 수신하면, 추가 가공 정보에 기초하여 카운터웨이트(CW)[CW1∼CW8]를 가공한다. 이 때의 가공으로서는, 카운터웨이트(CW)[CW1∼CW8] 중 하나 또는 복수의 카운터웨이트(CW)의 외주면(外周面)이나 측면에서의 절삭 가공이나 천공 가공을 들 수 있다. 이와 같이, 추가 가공 정보를 피드 포워드함으로써, 완성할 크랭크샤프트에서의 회전 언밸런스를 저감시킬 수 있다.

카운터웨이트(CW)의 절삭 후, 절삭 가공 장치(30)는, 한 쌍의 센터홀(CH)을 기준으로 하여 메인 저널(J) 및 핀 저널(P)을 절삭 가공한다.

그리고, 절삭 가공 장치(30)는, 카운터웨이트(CW)의 절삭, 메인 저널(J)의 러프(rough)한 가공, 핀 저널(P)의 러프한 가공, 메인 저널(J)의 정밀 가공 및 핀 저널(P)의 정밀 가공 등의 단계를 실행하기 위한 복수의 가공 장치를 포함해도 된다. 즉, 절삭 가공 장치(30)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 절삭 가공을 위한 복합 장치라도 된다.

(크랭크샤프트 가공 방법)

다음에, 크랭크샤프트 가공 방법에 대하여 설명한다. 도 4는, 크랭크샤프트 가공 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

스텝 S10에 있어서, 센터홀 가공 장치(10)는, 소재 크랭크샤프트(1)의 양 단면의 기하 중심을 센터홀 위치에 결정한다.

스텝 S20에 있어서, 센터홀 가공 장치(10)는, 소재 크랭크샤프트(1)의 양 단면의 센터홀 위치에 한 쌍의 센터홀(CH)을 가공한다.

스텝 S30에 있어서, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 한 쌍의 센터홀(CH)을 기준으로 하여 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 형상을 측정하고, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 관성 주축을 결정한다.

스텝 S40에 있어서, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 관성 주축으로부터 수정용 센터홀 위치를 결정하여 수정용 센터홀 위치 정보를 생성하는 동시에, 언밸런스의 제거에 필요한 카운터웨이트(CW)[CW1∼CW8]에서의 가공 위치와 가공량을 결정하여 추가 가공 정보를 생성한다.

스텝 S50에 있어서, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 수정용 센터홀 위치 정보를 센터홀 가공 장치(10)에 송신하는 동시에, 추가 가공 정보를 절삭 가공 장치(30)에 송신한다.

스텝 S60에 있어서, 센터홀 가공 장치(10)는, 새롭게 투입되는 소재 크랭크샤프트(1)에서의 수정용 센터홀 위치에 한 쌍의 센터홀(CH)을 가공한다.

한편, 스텝 S70에 있어서, 절삭 가공 장치(30)는, 추가 가공 정보에 기초하여 카운터웨이트(CW)를 절삭한다. 스텝 S60 및 스텝 S70 후에, 스텝 S80에 있어서, 절삭 가공 장치(30)는, 메인 저널(J) 및 핀 저널(P)을 절삭한다.

(작용 및 효과)

(1) 크랭크샤프트 가공 시스템(100)은, 센터홀 가공 장치(10)와, 센터링 후 밸런스 측정기(20)와, 절삭 가공 장치(30)를 구비한다. 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 한 쌍의 센터홀(CH)을 기준으로 하여, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 형상을 측정한다. 또한, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 형상에 기초하여 관성 주축을 결정하고, 관성 주축과 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 양 단면과의 교점을 나타내는 수정용 센터홀 위치 정보를 생성한다. 센터홀 가공 장치(10)는, 수정용 센터홀 위치 정보에 기초하여, 다음에 투입되는 소재 크랭크샤프트(1)의 양 단면에 한 쌍의 센터홀(CH)을 가공한다.

따라서, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 메인 저널(J)이나 핀 저널(P)의 절삭 가공이 실행되기 전에, 한 쌍의 센터홀(CH)을 기준으로 하는 관성 주축에 기초하여, 이상적인 센터홀의 위치를 파악할 수 있다. 그러므로, 그 이후에 투입되는 소재 크랭크샤프트(1)에 대하여 양호한 정밀도로 한 쌍의 센터홀(CH)을 가공할 수 있으므로, 불량품으로 되는 크랭크샤프트의 수를 감소시킬 수 있다.

(2) 절삭 가공 장치(30)는, 추가 가공 정보에 기초하여, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 카운터웨이트(CW)를 가공한다.

이로써, 센터홀 기준축이 관성 주축에 일치함으로써 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 언밸런스가 제거되므로, 수정용 센터홀 위치 정보를 생성하기 위해 사용된 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)도 우량품으로서 사용할 수 있다.

(그 외의 실시형태)

(A) 상기 실시형태에서는 언급하고 있지 않지만, 크랭크샤프트 가공 시스템(100)은, 도 5에 나타낸 센터링 전 밸런스 측정기(40)를 구비하고 있어도 된다. 센터링 전 밸런스 측정기(40)는, 소재 크랭크샤프트(1)의 회전 밸런스를 측정하고, 그 회전 밸런스에 기초하여 소재 크랭크샤프트(1)에서의 이상적인 센터홀 위치를 결정하는 장치이다.

구체적으로는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 센터링 전 밸런스 측정기(40)는, 기대(11)와, 고정대(12)와, 구동 테이블(13)과, 제1 척(chuck)(14)과, 제2 척(15)과, 모터(16)와, 센서(17)와, 제어부(18)를 가진다. 제어부(18)는, 소재 크랭크샤프트(1)가 투입되면, 제1 척(14) 및 제2 척(15)을 구동 제어하여, 센터홀 가공 장치(10)가 소재 크랭크샤프트(1)를 클램핑하는 위치[즉, 메인 저널(J1) 및 메인 저널(J5)]를 파지(把持)한다. 다음에, 제어부(18)는, 모터(16)를 구동시켜 제2 척(15)을 회전시키면서, 센서(17)를 구동시켜 카운터웨이트(CW1∼CW8)의 전체 주위 형상을 순차적으로 측정한다. 다음에, 제어부(18)는, 센터링 후 밸런스 측정기(20)의 제어부(38)와 마찬가지의 처리를 실행함으로써 소재 크랭크샤프트(1)의 관성 주축을 결정하고, 소재 크랭크샤프트(1)의 양 단면과 관성 주축의 교점을 센터홀 위치에 결정한다.

이와 같은 센터링 전 밸런스 측정기(40)를 크랭크샤프트 가공 시스템(100)이 구비하고 있는 경우, 센터홀 가공 장치(10)는, 센터링 전 밸런스 측정기(40)로부터 통지되는 센터홀 위치에 한 쌍의 센터홀을 가공하면 된다. 또한, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)에 있어서 한 쌍의 센터홀(CH)이 실제로 가공된 위치와 수정용 센터홀 위치를 비교함으로써, 센터홀 가공 장치(10)에 있어서 정확하게 센터링 가공이 실시되고 있는지의 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면, 실제로 가공된 위치와 수정용 센터홀 위치가 상이하게 되어 있는 경우에는, 센터홀 가공 장치(10)에서의 소재 크랭크샤프트(1)의 클램프 위치가 어긋나 있는 등의 이상(異常)을 발견할 수 있다.

(B) 상기 실시형태에 있어서, 센터링 후 밸런스 측정기(20)의 제어부(38)는, 추가 가공 정보를 절삭 가공 장치(30)에 매회 송신하는 것으로 하였으나, 가공량이 소정의 임계값 이상인 경우에만 추가 가공 정보를 송신하는 것이라도 된다. 이로써, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 회전 언밸런스량이 허용 범위 내인 경우에는, 카운터웨이트(CW)의 추가 가공이 실시되지 않기 때문에, 크랭크샤프트가 완성될 때까지의 공작물 타임을 단축할 수 있다.

(C) 상기 실시형태에 있어서, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 추가 가공 정보를 생성하는 것으로 했지만, 추가 가공 정보를 생성하지 않아도 된다. 이 경우에는, 1개째의 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)가 불량품으로 될 우려는 있지만, 절삭 가공 장치(30)에서의 추가 가공을 생략할 수 있다.

(D) 상기 실시형태에서는 특히 접하고 있지 않지만, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 소재 크랭크샤프트(1)의 제작 로트가 변경되었을 때의 최초의 1개째의 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)에 대하여만 수정 센터홀 위치를 결정하는 것으로 해도 된다. 이 경우, 센터홀 가공 장치(10)는, 같은 제작 로트의 전체 소재 크랭크샤프트(1)에 대하여 같은 수정 센터홀 위치를 사용하게 된다. 이 경우라도, 소재 크랭크샤프트의 두께 편차는 제작 로트마다 같은 경향이 있으므로, 동 로트의 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)에 대해서는 회전 언밸런스량을 경감시키는 것을 기대할 수 있다.

(E) 상기 실시형태에 있어서, 센터링 후 밸런스 측정기(20)는, 센터링 후 소재 크랭크샤프트(1a)의 1개만의 수정 센터홀 위치를 센터홀 가공 장치(10)에 송신하고 있지만, 복수 개의 크랭크샤프트의 수정 센터홀 위치 평균값을 송신하도록 해도 된다. 이로써, 단일의 측정의 불균일을 평균화할 수 있어, 안정된 피드백이 가능해진다.

100…크랭크샤프트 가공 시스템, 1…소재 크랭크샤프트, CW…카운터웨이트, J…메인 저널, P…핀 저널, 10…센터홀 가공 장치, 20…센터링 후 밸런스 측정기, 30…절삭 가공 장치, 40…센터링 전 밸런스 측정기

Claims

소재(素材) 크랭크샤프트(crankshaft)의 양 단면(端面)에 한 쌍의 센터홀을 가공하는 센터홀 가공 장치;
상기 한 쌍의 센터홀을 기준으로 하여, 상기 한 쌍의 센터홀이 가공된 센터링 후 소재 크랭크샤프트(post-centering material crankshaft)의 형상을 측정하는 센터링 후 밸런스 측정기(post-centering balance measuring instrument); 및
상기 센터링 후 밸런스 측정기에 의해 형상이 측정된 상기 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 메인 저널(main journal) 및 핀 저널(pin journal)을 절삭 가공하는 절삭 가공 장치;
를 포함하고,
상기 센터링 후 밸런스 측정기는, 상기 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상에 기초하여 관성 주축(主軸)을 결정하고, 상기 관성 주축과 상기 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 양 단면과의 교점(交点)을 나타내는 정보를 상기 센터홀 가공 장치에 송신하고,
상기 센터홀 가공 장치는, 상기 교점을 나타내는 정보에 기초하여, 다음에 투입되는 소재 크랭크샤프트의 양 단면에 한 쌍의 센터홀을 가공하는,
크랭크샤프트 가공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 센터링 후 밸런스 측정기는, 상기 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상에 기초하여, 상기 한 쌍의 센터홀을 연결하는 직선을 상기 관성 주축에 일치시키기 위해 필요로 하는 상기 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 카운터웨이트(counterweight)에서의 가공 위치와 가공량을 나타내는 추가 가공 정보를 상기 절삭 가공 장치에 송신하고,
상기 절삭 가공 장치는, 상기 추가 가공 정보에 기초하여 상기 카운터웨이트를 가공하는, 크랭크샤프트 가공 시스템.
소재 크랭크샤프트의 양 단면에 한 쌍의 센터홀을 가공하는 제1 단계;
상기 한 쌍의 센터홀을 기준으로 하여, 상기 한 쌍의 센터홀이 가공된 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상을 측정하는 제2 단계;
상기 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 형상에 기초하여 관성 주축을 결정하는 제3 단계; 및
상기 관성 주축과 상기 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 양 단면과의 교점을 나타내는 정보에 기초하여, 다음에 투입되는 소재 크랭크샤프트의 양 단면에 한 쌍의 센터홀을 가공하는 제4 단계;
상기 제2 단계에서 형상이 측정된 상기 센터링 후 소재 크랭크샤프트의 메인 저널 및 핀 저널을 절삭 가공하는 제5 단계
를 포함하는 크랭크샤프트 가공 방법.