KR102110004B1

KR102110004B1 - 기계가공 축을 측정하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102110004B1
Application number: KR1020157015810A
Authority: KR
Inventors: 마틴 로갈라
Original assignee: 솅크 로텍 게엠베하
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2020-05-13
Also published as: KR20150112933A; WO2014118115A1; JP2016513242A; US20150346048A1; ES2625631T3; DE102013100899A1; BR112015016279B1; CN104903693B; DE102013100899B4; US9714881B2; EP2759822A1; HUE032341T2; PL2759822T3; EP2759822B1; BR112015016279A2; CN104903693A; JP6336488B2

Abstract

회전식 가공물 블랭크의 기계가공 축을 측정하기 위하여, 불균형 기준 축에 대해 동심인 베어링 표면을 갖는 기준 가공물 및 그 후에 가공물 불랭크가 측정 장치(10) 내에 수용되고 가공물 블랭크 및 기준 가공물의 비기계가공된 표면 영역은 감지 장치(36)에 의해 측정되며, 측정된 위치 데이터는 데이터 저장 수단(41) 내의 블랭크 부분 표면과 기준 부분 표면으로서 컴퓨터(40)에 의해 저장된다. 컴퓨터(40)는 기준 부분 표면과 블랭크 부분 표면 간의 편차를 계산하고, 이로부터 주어진 가공물의 주 관성 축의 위치에 의해 나타내지는 불균형 효과를 계산한다. 기계가공 축은 주 관성 축의 위치에 대해 오프셋을 더함으로써 계산되고, 이 오프셋은 기계가공 축에 대해 측정된 미리 형성된 가공물의 실제 불균형의 도움으로 경험적으로 측정된다.

Description

기계가공 축을 측정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A MACHINING AXIS}

본 발명은 가공물 표면 지점의 공간 위치를 측정할 수 있는 측정 장치에 의해 공칭 질량 분포가 알려지고 비기계가공된 상태로 유지되는 가공물 영역과 스톡 제어에 의해 기계가공되는 가공물 영역을 포함하는, 회전식 워크 블랭크, 특히 크랭크샤프트의 기계가공 축에 대한 위치를 측정하는 방법에 관한 것이다.

DE 28 23 219 C2호는 질량-센터링 머신에 의해 회전하도록 구성된 가공물의 질량 관성 축의 위치를 측정하기 위한 방법을 개시한다. 이 방법은 기하학적 형상에 의해 미리결정된 초기 위치에서 머신 내에 가공물을 수용하고 보유 고정구의 회전축 주위에서 가공물을 회전시키는 단계를 포함한다. 가공물이 회전하는 동안에, 식별된 임의의 불균형이 측정되고, 주어진 회전축에 대한 가공물의 질량 관성 축의 위치가 결정된다. 추가 단계에서, 가공물의 정지 위치는 주어진 회전축과 질량 관성 축이 일치되도록 변경된다. 이 위치에서, 후속 기계가공 작업에서 가공물을 수용하기 위해 제공되는, 센터링 보어 또는 유사 센터링 수단이 가공물에 적용된다.

EP 0 268 724 B1은 부분이 기계가공된 가공물, 특히 크랭크샤프트를 질량 센터링하는 방법을 개시하며, 여기서 기계가공 전의 가공물은 임의의 불균형을 감소시키는 방식으로 회전축에 대해 가로방향으로 이동하고 이는 밸런싱된 중심 위치를 형성하는 센터링 보어가 제공된다. 가공물의 가로 변위 방향 및 크기를 측정하기 위하여, 기계가공되는 가공물 영역으로부터 야기되는 불균형이 무시되고, 이에 따라 비기계가공된 상태로 유지되는 가공물 영역에 기여할 수 있는 이들 불균형이 고려된다. 가공물의 가로 변위의 결과로서 센터링 보어와 고정되는 회전축은 이에 따라 비기계가공된 상태로 유지되는 가공물 부분에 대해 밸런싱 방식으로 이어진다. 센터링 보어에 의해 형성되는 회전축에 대해 배향된 가공물의 기계가공을 고려하여 예비 밸런싱 기능이 구현된다. 이 공정에서, 비기계가공 상태로 유지되는 가공물 영역은 가공물 표면의 개별 선택된 기준 지점에서 지향되는 센서에 의해 이의 실제 외측 형상이 측정되고 제공된 기계가공 허용을 고려하여 목표 형상과 실제 형상 간의 변화에 따라 가공물 변위를 연산하고 이상적 가공물의 목표 형상에 대해 실제 형상을 비교하는 컴퓨터 내에 삽입된다. 이 공지된 방법은 필요한 정확성에 대해 비기계가공된 상태로 유지되는 가공물 영역을 측정할 수 있도록 고도로 복잡한 측정 장치를 필요로 한다.

게다가, EP 2 184 595 A1호는 크랭크샤프트의 외측 표면을 측정하고 3차원 형상 데이터를 캡춰하고, 이러한 형상 데이터를 기초로 크랭크샤프트 내에서 센터링 보어의 위치를 가정하며, 크랭크샤프트의 소정의 기계가공 작업을 기준 양으로서 센터링 보어의 위치의 가정을 기초로 시뮬레이팅하며, 그 뒤에 시뮬레이팅된 기계가공 작업에 대응하여 크랭크샤프트 형상을 측정하는 단계를 포함하는 크랭크샤프트 내로 드릴링된 센터링 보어를 결정하는 방법을 개시한다. 후속 균형 결정 단계에서, 시뮬레이팅 기계가공 작업 이후에 구현된 형상으로 크랭크샤프트의 불균형의 크기가 소정의 허용가능 범위 내에 있는지를 확립하기 위한 체크가 구현되고, 센터링 보어 결정 단계는 불균형 값이 허용가능 범위 내에 있는 경우 유효 보어 위치로서 센터링 보어의 가정된 위치를 결정한다.

본 발명의 목적은 기계가공된 워크 블랭크의 단지 최소 불균형 시에 야기되는 정확도로 측정되는 워크 블랭크의 기계가공 축을 결정하기 위한 위치 지점을 가능하게 하는 것으로 초기에 지칭된 타입의 방법을 제공하는 데 있다. 추가로, 방법은 단순하고 즉각적인 구현을 허용해야 하며, 구현을 위한 복잡하지 않고 저렴한 장치를 필요로 한다. 워크 블랭크의 위치 지점을 결정하기 위해 단사이클의 기간이 구현될 수 있어야 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 방법을 구현하기 위한 선호되는 장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 목적은 청구항 제1항의 방법에 의해 구현된다. 방법의 추가 선호되는 개선점이 제2항 내지 제9항에 언급된다.

본 발명의 장치에 관해, 본 발명의 목적은 청구항 제10항의 특징에 의해 달성된다. 장치의 선호되는 실시 형태가 제10항 내지 제18항에서 언급된다.

본 발명에 따라서, 가공물 표면 지점의 공간 위치를 측정할 수 있는 측정 장치에 의해 공칭 질량 분포가 알려지고 비기계가공된 상태로 유지되는 영역과 스톡 제어에 의해 기계가공되는 가공물 영역을 포함하는, 회전식 워크 블랭크의 기계가공 축을 측정하는 방법으로서,

측정 장치의 시트 내에 기준 가공물을 수용하는 단계,

측정 장치 내에서 측정된 불균형 기준 축에 대해 비기계가공된 상태로 유지되는 기준 가공물의 표면 영역의 복수의 지점의 위치를 측정 장치에 의해 측정하는 단계,

기준 부분 표면으로 비기계가공 상태로 유지되는 기준 가공물의 표면 영역의 복수의 지점의 측정된 위치 데이터를 컴퓨터의 데이터 메모리 내에 저장하는 단계,

측정 장치로부터 기준 가공물을 제거하는 단계,

측정 장치의 시트 내에 워크 블랭크를 수용하는 단계,

비기계가공된 상태로 유지되는 워크 블랭크의 표면 영역의 복수의 지점의 위치를 측정 장치에 의해 측정하는 단계,

블랭크 부분 표면으로서 비기계가공된 상태로 유지되는 워크 블랭크의 표면 영역의 복수의 지점의 측정된 위치 데이터를 컴퓨터의 데이터 메모리 내에 저장하는 단계,

기준 부분 표면과 블랭크 부분 표면 사이의 편차로부터 야기되는 불균형 기준 축에 대한 불균형 효과를 저장된 위치 데이터로부터 연산하는 단계,

공칭 질량 분포를 갖는 가정된 가공물의 주 관성 축의 위치에 의해 불균형 효과를 나타내는 단계, 및

주 관성 축의 위치에 대해 오프셋을 더함으로써 기계가공 축을 연산하는 단계를 포함한다.

오프셋은 불균형에 대해 경험적으로 측정되고 컴퓨터 내에 저장되도록 초기에 0의 값으로 가정될 수 있고, 본 발명의 방법에 따라 측정되는 기계가공 축과 함께 제조된 복수의 가공물의 기계가공된 가공물 축에 대하여 측정된다. 바람직하게는, 기계가공 축의 위치는 불균형 기준 축에 대해 수직으로 정렬된 워크 블랭크 단부 평면을 통하여 기계가공 축의 침투 지점으로서 연산된 위치 지점의 위치에 의해 나타내질 수 있다.

경험적으로 결정된 오프셋은 본 발명의 방법에 따라 측정된 기계가공 축을 사용하여 후속 기계가공 작업의 결과로서 워크 블랭크가 겪는 변화 및 측정 장치 내에서 측정된 불균형 기준 축에 대한 기준 가공물의 불균형에 대해 허용되며, 이는 마무리-기계가공된 가공물의 불균형을 감소시키는 방식으로 이들 효과를 상쇄시킨다.

본 발명의 방법은 고도로 정확한 결과를 구현하는 이점을 달성하며, 이는 다소 상이한 측정을 위한 대상물, 즉 기준 가공물과 워크 블랭크가 동일한 측정 방법을 사용하여 측정되고, 추가 연산으로 도입되는 위치 데이터들 간의 차이에 따라 측정에 의해 수득된 바와 같이 양 대상물의 위치 데이터가 비교된다. 위치 데이터의 비교로서, 0-점 편차뿐만 아니라 측정 값의 왜곡 및 측정 공정에 기여할 수 있는 영향이 상쇄되고, 측정 정확도에 상당히 부정적인 영향을 미치지 않을 수 있다. 게다가, 기준 가공물 및 워크 블랭크가 통상적인 제조 공차의 범위 내에서만 상이하기 때문에, 위치 데이터의 비교는 비교적 작은 차이값을 야기하고, 이에 따라 측정 중에 발생되는 부정확성이 매우 제한된 효과를 갖는다.

본 발명에 따른 방법이 상당히 선호되는 결과를 구현한다. 부수적인 원호 오차가 마무리-기계가공된 가공물을 밸런싱하기 위한 마무리-밸런싱 머신에서 발생된다. 측정 장치는 워크 블랭크와 기준 가공물 상의 위치를 측정하기 위하여 반복가능한 측정 값을 생성하고 이를 선형 측정하기 위해 요구된다. 측정된 값의 절대값의 부수적인 편차가 단지 제한된 임팩트를 가지며, 이에 따라 가공물 부피의 연산을 위해 필요한 바와 같이 측정 장치의 정확한 교정이 필요없다. 복수의 측정점의 평균화는 측정 장치 상에 배치된 정확성 요구를 감소시키는데 도움이 된다. 따라서, 예를 들어 레이저 광-섹션 기술을 적용하는 3-차원 측정 장치를 포함하는 저비용 측정 장치가 이 방법에 대해 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 제안에 따라, 불균형 효과는 기준 부분 표면의 개별 기준 지점을 선택하는 단계, 기준 지점과 블랭크 부분 표면 간의 편차의 기준으로 부분 불균형 효과를 각각의 개별 기준 지점을 측정하는 단계, 및 모든 기준 지점의 부분 불균형 효과를 더함으로써 형성된 불균형 효과를 측정하는 단계에 의해 연산될 수 있다. 이는 연산의 복잡성을 감소시키고 연산 작업을 단순화시킬 수 있다.

본 발명에 따라서, 본 발명의 방법의 또 다른 선호되는 추가 양태는 기준 지점과 블랭크 부분 표면 간의 가정된 작은 공칭 편차에 따라 각각의 개별 기준 지점에 대한 공칭 부분 불균형 효과를 측정하는 단계, 기준 지점의 계수에 영향을 미치도록 이를 저장하는 단계, 및 기준 지점과 블랭크 부분 표면 간에 측정된 편차에 의해 기준 지점의 계수를 곱함으로써 각각의 개별 기준 지점에 대한 실제 부분 불균형 효과를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

이 방식으로, 블랭크 부분 표면을 저장하고 기준 가공물의 측정 이후에 기준 지점의 영향을 미치는 인자를 각각의 개별 기준 지점에 대해 미리 계산할 수 있고, 이에 따라 워크 블랭크의 불균형 효과의 후속 측정이 단지 연계된 영향을 미치는 계수에 의해 기준 지점 상에서 측정된 편차의 곱(multiplication)을 필요로 한다. 이는 실질적으로 워크 블랭크의 부분 표면의 측정 이후에 연산 노력을 감소시킨다.

본 발명에 따라서, 각각의 개별 기준 지점에 대한 공칭 부분 불균형 효과가 예를 들어, 센터링 평면 내에서 주 관성 축의 편심 변화와 같이 공칭 질량 분포를 갖는 가정된 가공물의 주 관성 축의 위치 편차로서 나타내질 수 있다. 그 뒤에, 개별 기준 지점의 부분 불균형 효과의 합은 단지 경험적으로 측정된 오프셋을 더함으로써 교정될 필요가 있는 주 관성 축의 위치의 측정을 직접 유도한다.

선택된 기준 가공물은 측정되는 일련의 유사 워크 블랭크로부터의 임의의 워크 블랭크일 수 있다. 바람직하게는, 그러나, 선택된 기준 가공물은 비기계가공 상태로 유지되는 기준 가공물의 가공물 영역의 형상이 제조 공정에 의해 야기된 형상 오차들 간의 중간에 있는 워크 블랭크이다. 결과적으로, 측정되는 워크 블랭크의 블랭크 부분 표면과 기준 부분 표면 사이의 편차가 비교적 작도록 유지되어 이는 정확히 위치 지점을 측정에 기여한다. 추가로, 워크 블랭크로부터 제조되는 기준 가공물은 매우 작은 초기의 불균형을 갖는다.

기준 가공물을 제조하기 위하여, 선택된 워크 블랭크에 대해 본 발명에 따라서 질량 센터링에 의해 기계가공 축에 대한 최정의 위치를 측정할 수 있고, 적용가능한 경우 대응 센터링 보어가 적용된 후에, 후속하여 측정 장치 내에 배치를 위하여 기계가공 축과 동심을 이루는 베어링 표면을 제공하기 위하여 워크 블랭크를 기계가공할 수 있다. 바람직하게는, 베어링 표면은 강성의 마찰 저항성 표면이 제공될 수 있다. 이 방식으로 제조된 기준 가공물은 이의 베어링 표면이 밸런싱 머신 내에 수용될 수 있고, 이의 주 관성 축의 위치가 측정될 수 있다. 주 관성 축의 위치는 측정 장치 내의 배치에 의해 측정되는 불균형 기준 축과 상이한 경우, 본 발명의 방법은 예를 들어, 더해진 오프셋 내에 이를 포함시킴으로써 주 관성 축의 연산된 위치에 대해 위치 편차 또는 이의 대응 불균형을 부가하기 위해 제공된다.

본 발명에 따라서, 공칭 질량 분포가 알려지고 비기계가공된 상태로 유지되는 영역 및 스톡 제거에 의해 기계가공되는 가공물 영역을 포함하는 회전식 워크 블랭크의 기계가공 축을 측정하기 위한 장치로서,

기준 가공물,

감지 장치에 대해 할당된 불균형 기준 축을 포함하고, 워크 블랭크와 기준 가공물)의 비기계가공된 표면 영역의 복수의 지점의 위치를 측정하기 위한 감지 장치를 포함하고, 워크 블랭크 또는 기준 가공물을 수용하기 위한 시트를 갖는 측정 장치, 및

워크 블랭크의 블랭크 부분 표면 및 기준 가공물의 기준 부분 표면으로서 비기계가공된 상태로 유지되는 표면 영역의 복수의 지점의 측정된 위치 데이터를 저장하기 위한 데이터 메모리를 갖는 컴퓨터를 포함하고,

컴퓨터는 기준 부분 표면과 블랭크 부분 표면 사이의 편차로부터 야기되는 불균형 기준 축에 대해 불균형 효과를 저장된 위치 데이터로부터 연산하고, 공칭 질량 분포를 갖는 가정된 가공물의 주 관성 축의 위치에 의해 불균형 효과를 나타내고, 미리 제조된 가공물의 기계가공 축에 대해 측정된, 실제 불균형을 기초로 저장되고 경험적으로 측정된 주 관성 축의 위치에 대해 오프셋을 더하도록 구성된다.

본 발명에 따라서, 컴퓨터는 또한 불균형 기준 축에 대해 수직으로 정렬된 워크 블랭크 단부 평면을 통하여 기계가공 축의 침투 지점으로서 위치 지점을 연산하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 워크 블랭크의 위치 지점은 또한 워크 블랭크 내에서 기계가공 축을 형성하는 센트링 보어를 드릴링하기 위하여 중심-드릴링 머신의 컴퓨터 내에서 연산될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 도면.
도 2는 기준 가공물의 측정 공정 중에 도 1의 장치를 도시하는 도면.
도 3은 기준 가공물의 도면.

도 1에 도시된 측정 장치(10)는 서로 이격된 방식으로 머신 프레임(11) 상에 배열된 2개의 베어링 하우징(12, 14)을 포함한다. 각각의 베어링 하우징(12, 14) 내에서 회전하도록 장착된 각각의 스핀들은 머신 프레임(11)의 중심을 대향하고 베어링 하우징(12, 14)으로부터 돌출된 단부에서 원통형 디스크의 형태인 스핀들 헤드(16, 18)가 형성된다. 가공물의 베어링 저널 또는 베어링 플랜지를 수용하기 위한 클램핑 장치가 제공된 보유 고정구(20, 22)는 스핀들(16, 18)의 마주보는 대향 측면 상에 배열된다. 보유 고정구(20, 22)는 반경방향 조절가능 프리즘 또는 다수의 조우 척 또는 콜릿을 포함하는 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 양 스핀들은 모터(24, 26)에 의해 회전 구동될 수 있다. 모터(24, 26)는 동조 운동을 허용하는 전기 회로에 의해 또는 기계적으로 서로 결합된다. 모터(26)는 모터(26)에 의해 구동되는 스핀들 헤드의 각 위치를 감지하는 회전각 센서가 제공된다. 스핀들 및 스핀들 헤드(16, 18)는 서로 동축으로 정렬된다.

베어링 하우징(12)에 인접한 머신 프레임(11)에 부착된 가이드 레일(30)은 스핀들의 공통 축에 평행하게 이동하도록 상부에 장착된 슬라이드(32)를 갖는다. 슬라이드(32)는 가이드 레일(30)의 종방향으로 이동할 수 있도록 하는 구동 모터를 포함한다. 이동 측정 시스템은 각각의 슬라이드 위치를 측정할 수 있다. 축(35) 주위에서 피벗회전하도록 슬라이드(32) 상에는 홀더(34)가 장착된다. 축(35)은 스핀들의 회전축에 수직인 평면 내에서 연장된다. 홀더(34)에 고정된 감지 장치(36)는 3차원으로 몸체를 광학적으로 감지할 수 있다. 감지 장치(36)는 레이저 광-섹션 방법(laser light-section method)에 따라 작동된다. 이의 측정 범위(37)는 표면 영역으로 도시된다. 데이터 전송 장치(38)는 프로그램가능 전자 컴퓨터(40) 및 이에 연결된 데이터 메모리(41)에 감지 장치(36)를 연결하는 이중 화살표로 도시된다. 데이터 전송 장치(38)는 무선 또는 유선 타입일 수 있다. 추가로, 컴퓨터(40)는 모터(26)의 회전각 센서의 신호를 수신 및 처리하고, 홀더(34)와 슬라이드(32)의 구동뿐만 아니라 모터(24, 26)를 제어하도록 구성된다.

도시된 감지 장치(36) 대신에, 또한 본 발명에 따라서 동시에 다양한 방향으로 가공물에서 유도되는 둘 이상의 고정식 감지 장치를 슬라이드(32) 상에 장착할 수 있어서 각각의 감지 장치는 가공물의 상이한 측면을 덮을 수 있다. 이는 고가의 비용을 유발할지라도 측정을 위해 필요한 시간이 감소되고 단일의 감지 장치의 피벗 각을 반복할 필요성이 배제되는 이점이 제공된다.

도시된 측정 장치(10) 내에서, 불균형 효과를 계산하기 위한 불균형 기준 축은 스핀들(16, 18)의 조인트 회전 축에 의해 결정된다. 감지 장치(36)의 측정 범위(37)는 회전 축이 배치되는 평면 내에서 바람직하게는 연장되고 이동한다. 그러나, 가공물 표면의 광학 감지는 또한 복수의 센서의 사용에 의해 가공물을 회전시키지 않고 수행될 수 있다. 이 배열 내에서, 불균형 기준 축은 센서의 측정 범위의 중심 또는 중심 평면이 교차하는 직선에 의해 형성될 수 있다.

도 2는 측정 작업의 공정 중에 있는 측정 장치(10)를 도시한다. 스핀들 헤드(16, 18)에서 보유 고정(20, 22) 내에 지지된 기준 가공물(reference workpiece, 50)은 베어링 저널(52), 크랭크핀(53) 및 크랭크 웨브(54)를 갖는 크랭크샤프트의 형태이다. 이러한 크랭크샤프트상에서 베어링 저널(52)과 크랭크핀(53)이 스톡 제거에 의해 기계가공된다. 대조적으로, 크랭크 웨브(54)의 표면은 비-기계가공된 상태로 유지된다. 기준 가공물(50) 상에서 베어링 저널(52)은 이의 단부에서 기계가공되고 기준 가공물(50)을 위한 불균형 기준 축을 형성하는 측정 장치(10)의 보유 고정구(20, 22) 내에서 기준 가공물(50)을 정렬하기 위해 제공되는 원통형 베어링 표면(56)이 제공된다. 크랭크핀(53)과 다른 베어링 저널(52)의 기계가공이 필요하지 않을지라도 이는 바람직할 수 있다.

측정 장치의 보유 고정구(20, 22)는 내부에 이의 베어링 표면(56)과 기준 가공물(50)을 안착시킴으로써 기준 가공물(50)의 베어링 축이 스핀들 및 스핀들 헤드(16, 18)의 회전 축과 충돌하고 이 축이 측정 장치 내에 불균형 기준 축을 형성하도록 설계된다. 감지 장치(36)는 스핀들 헤드(16, 18)의 원통형 외부 표면과 베어링 표면(56)의 위치가 측정될 수 있도록 하며, 이의 축의 위치의 계산과 비교는 보유 고정구(20, 22) 내에서 기준 가공물(50)의 중심 위치가 체크될 수 있도록 한다. 체크가 기준 가공물(50)의 베어링 축과 불균형 기준 축 사이의 위치의 편차를 나타내는 경우, 이는 보유 고정구(20, 22) 상에 제공된 조절 수단에 의해 기준 가공물(50)의 위치를 교정할 수 있다.

기준 가공물(50)이 측정 장치(1) 내에 수용되고 제 위치에 클램프고정되면, 비기계가공된 기준 가공물(50)의 표면 영역이 측정될 수 있다. 이 목적으로 기준 가공물(50)은 모터(24, 26)의 제어 하에서 느리게 회전한다. 동시에, 슬라이드(32)는 제1 각 위치, 예를 들어 제1 방향으로 기준 가공물(50)을 따라 도 2에 도시된 위치에서 감지 장치(36)를 이동시키도록 작동되며, 측정 범위(37)는 크랭크 웨브의 일 측면 및 주변을 포함한다. 감지 장치는 크랭크 웨브의 다른 측면을 덮는 마주보는 방향으로 기준 가공물(50)을 따라 이동하고 반경방향 평면에 대해 제1 각 위치에 대칭인 제2 각 위치 내로 피벗회전한다. 이들 운동 중에, 비기계가공된 크랭크 웨브(54)의 표면 영역의 복수의 지점의 위치가 측정되고 측정 데이터가 컴퓨터에 전송된다. 컴퓨터(40)는 감지 장치(36)의 측정 데이터와 회전각 센서의 연계된 회전축 데이터로부터 3차원 위치 데이터를 측정하고, 기준 부분 표면으로서 데이터 메모리(41) 내에 이 데이터를 저장한다.

전술된 방식으로, 워크 블랭크(work blank)가 그 후에 수용되고 측정 장치(10)에서 측정되며, 측정 결과가 블랭크 부분 표면으로서 데이터 메모리(41) 내에 저장된다.

블랭크 부분 표면과 기준 부분 표면의 저장된 위치 데이터를 참조하여, 워크 블랭크 상에 센터링 보어를 적용하기 위한 각각의 위치 지점의 최적의 위치를 계산할 수 있다. 이를 구현하기 위하여, 컴퓨터(40)의 소프트웨어는 블랭크 부분 표면과 기준 부분 표면의 복수의 개별 기준 지점들 간의 비교를 수행하고, 기준 지점으로부터 블랭크 부분 표면의 최저 편차를 각각의 기준 지점에 대해 연산한다. 예를 들어, 블랭크 부분 표면이 기준 지점에 대해 상승되면, 상승된 위치의 부피가 예를 들어, 중량, 이의 무게 중심 위치 및 이의 불균형 부분 효과, 즉 기준 부분 표면으로부터 블랭크 부분 표면의 이 특정 위치의 편차에 의해 야기된 불균형의 변화를 연산하기 위하여 부피 및 허용 가능 워크 블랭크 데이터를 사용하여 작은 피라미드 또는 구형 캡으로서 연산될 수 있다.

이 연산은 선택된 모든 기준 지점에 대해 동일하게 수행되고, 이 고정에서 식별된 불균형 부분 효과가 그 뒤에 총 불균형 효과로 가중된다. 연산된 총 불균형 효과는 워크 블랭크의 공칭 질량 분포를 갖는 가정된 가공물의 주 관성 축의 위치로 변환될 수 있다.

그러나, 질량 관성 축의 연산된 위치는 워크 블랭크에 대한 기계가공 축으로서 적합하지 않고, 이는 임의의 경우 기준 가공물의 불균형, 0-점 변위, 및 후속 기계가공 공정으로 인해 워크 블랭크의 변경이 허용되기 때문이다. 따라서, 컴퓨터 내에 저장되고 유사 타입의 워크 블랭크의 복수의 가공물의 기계가공 축에 대해 측정된 불균형을 기초로 측정된 주 관성 축의 위치에 대한 오프셋을 추가하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 오프셋이 부가된 후에, 기계가공 축의 위치가 결정되고, 이에 따라 위치의 지점이 기계가공된 워크 블랭크 단부 면 상에 배열되고 불균형 기준 축에 대해 직교하는 평면을 통하여 기계가공 축의 침투 지점으로써 계산될 수 있다.

위치 지점의 위치 데이터는 이 목적으로 연산된 위치에서 센터링 보어를 적용하기 위하여 측정 장치로부터 제거 시에 워크 블랭크가 로딩되는 중심 드릴링 머신으로 전송된다. 바람직하게는, 중심 드릴링 머신은 중심-드릴링 머신과 측정 장치를 수용하는 축에 대한 워크 블랭크의 공간 위치가 동일하도록 안착된다.

도 3은 유사 타입의 일련의 가공물의 선택된 워크 블랭크로부터 제조된 기준 가공물(60)의 예시를 도시한다. 기준 가공물(60)에 대한 워크 블랭크를 선택할 때, 바람직하게는 워크 블랭크의 치수는 기준 가공물(60)에 비교하여 워크 블랭크의 잠재적 편차가 과도해지는 것을 방지하기 위하여 적용가능 제조 공차 내에서 중간에 있는 것이 선호된다. 기준 가공물(60)은 단지 단부 베어링 저널(62)에서만 기계가공되며, 이는 측정 장치(10) 내에서 배치를 위해 사용되기 때문이다. 기준 가공물(60)의 모든 나머지 섹션이 기계가공되지 않는다. 베어링 저널을 기계가공하는 경우, 기준 가공물(60)은 기계가공 축에 대해 최소 초기의 불균형을 달성하기 위하여 무게 중심에 위치된다. 가능한 정확하게 측정 장치(10) 내서 불균형 기준 축과 기준 가공물(60)의 기계가공 축이 충돌하는 것을 고려할 때, 베어링 저널(62)은 기준 가공물(60)이 우수한 반복가능성에 따라 측정 장치(10) 내에 수용되도록 허용하는 마모-저항 표면을 갖는 것이 선호된다. 따라서, 종래의 조정된 베어링 저널(62)은 추후에 공칭 직경으로 그라인딩되는, 상부에 압축 끼워맞춤된 경화 링(63)을 갖는다. 링의 원통형 베어링 표면(64)은 불균형 기준 축의 위치를 감지하기 위해 연산되는 센터링 평면 내의 중심 및 감지 장치(36)에 의해 측정 장치(10) 내에서 감지될 수 있다. 따라서, 기준 가공물(60)에 대해 비교되는 개별 워크 블랭크의 불균형 효과의 계산을 위해 불균형 기준 축이 기준 가공물(60)에 의해 영구적으로 정해진다.

기준 가공물(60)의 완성 이후에, 기계가공 축에 대한 이의 불균형은 밸런싱 머신에 의해 측정된다. 그 뒤에 측정된 불균형 값은 예를 들어 이를 오프셋에 더함으로써 위치 지점을 계산하는데 이용된다. 대안으로, 기준 가공물(60)은 또한 크랭크핀 및 베어링 저널의 영역에서 재료의 제거에 의해 밸런싱될 수 있고, 이는 계산 시에 불균형 값을 고려할 필요성이 배제된다.

바람직하게는, 기준 가공물(60)은 또한 워크 블랭크를 드릴링하기 위하여 중심-드릴링 머신의 0-점 조절을 위해 사용될 수 있다. 이 목적으로, 베어링 저널(62)의 단부에서 경화 링(63)과 접하는 동축 원통형 측정 표면(65)이 제공될 수 있고, 측정 표면은 중심-드릴링 머신을 설치할 때 다이얼 게이지에 의해 더 우수한 스캐닝을 허용한다. 측정 표면(65)은 센터링 보어의 원통형 부분 내로 압축끼워맞춤된 다월 핀(dowel pin, 66)에 의해 형성될 수 있다.

본 발명은 기술된 실시 형태에 제한되지 않는다. 따라서, 예를 들어, 가공물은 고정되도록 측정 장치의 보유 고정구 내에 보유될 수 있고, 감지 장치는 고정식 가공물 주위에서 유도될 수 있다. 추가로, 단일의 감지 장치 대신에, 복수의 감지 장치는 가공물 주위에 배열될 수 있고 고정식 가공물의 세로방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

Claims

가공물 표면 지점의 공간 위치를 측정할 수 있는 측정 장치(10)에 의해 공칭 질량 분포가 알려지고 비기계가공된 상태로 유지되는 영역과 스톡 제어에 의해 기계가공되는 가공물 영역을 포함하는, 회전식 워크 블랭크의 기계가공 축을 측정하는 방법으로서,
측정 장치(10)의 시트 내에 기준 가공물(50, 60)을 수용하는 단계,
측정 장치(10) 내에서 측정된 불균형 기준 축에 대해 비기계가공된 상태로 유지되는 기준 가공물(50, 60)의 표면 영역의 복수의 지점의 위치를 측정 장치(10)에 의해 측정하는 단계,
기준 부분 표면으로 비기계가공 상태로 유지되는 기준 가공물(50, 60)의 표면 영역의 복수의 지점의 측정된 위치 데이터를 컴퓨터(40)의 데이터 메모리(41) 내에 저장하는 단계,
측정 장치(10)로부터 기준 가공물(50, 60)을 제거하는 단계,
측정 장치(10)의 시트 내에 워크 블랭크를 수용하는 단계,
비기계가공된 상태로 유지되는 워크 블랭크의 표면 영역의 복수의 지점의 위치를 측정 장치(10)에 의해 측정하는 단계,
블랭크 부분 표면으로서 비기계가공된 상태로 유지되는 워크 블랭크의 표면 영역의 복수의 지점의 측정된 위치 데이터를 컴퓨터(40)의 데이터 메모리(41) 내에 저장하는 단계,
기준 부분 표면과 블랭크 부분 표면 사이의 편차로부터 야기되는 불균형 기준 축에 대한 불균형 효과를 저장된 위치 데이터로부터 연산하는 단계,
공칭 질량 분포를 갖는 가정된 가공물의 주 관성 축의 위치에 의해 불균형 효과를 나타내는 단계, 및
주 관성 축의 위치에 대해 오프셋을 더함으로써 기계가공 축을 연산하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 불균형 기준 축에 대해 수직으로 정렬된 워크 블랭크 단부 평면을 통하여 기계가공 축의 침투 지점으로서 연산된 위치 지점의 위치에 의해 기계가공 축의 위치를 나타내는 단계를 포함하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기계가공 축과 함께 제조되고 기계가공된 가공물 축에 대해 측정되는, 복수의 가공물의 불균형에 대한 오프셋을 경험적으로 측정하고 상기 오프셋을 컴퓨터 내에 저장하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 기준 부분 표면의 개별 기준 지점을 선택하는 단계, 기준 지점과 블랭크 부분 표면 간의 편차의 기준으로 부분 불균형 효과를 각각의 개별 기준 지점을 측정하는 단계, 및 모든 기준 지점의 부분 불균형 효과를 더함으로써 형성된 불균형 효과를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 기준 지점과 블랭크 부분 표면 간의 가정된 작은 공칭 편차에 따라 각각의 개별 기준 지점에 대한 공칭 부분 불균형 효과를 측정하는 단계, 기준 지점의 계수에 영향을 미치도록 공칭 부분 불균형 효과를 저장하는 단계, 및 기준 지점과 블랭크 부분 표면 간에 측정된 편차에 의해 기준 지점의 계수를 곱함으로써 각각의 개별 기준 지점에 대한 실제 부분 불균형 효과를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제5항에 있어서, 공칭 질량 분포를 갖는 가정된 가공물의 주 관성 축의 위치 편차로서 각각의 개별 기준 지점에 대한 공칭 부분 불균형 효과를 나타내는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 불균형을 갖는 워크 블랭크를 기계가공함으로써 기준 가공물(50, 60)을 제조하는 단계를 포함하는 방법.
제1항 또는 제7항에 있어서, 비기계가공 상태로 유지되는 기준 가공물(50, 60)의 가공물 영역의 형상이 제조 공정에 의해 야기된 형상 오차들 간의 중간에 있는 방법.
제1항 또는 제7항에 있어서, 측정 장치(10)에 의해 기준 가공물(50)의 베어링 표면(56)의 위치를 측정함으로써 측정 장치(10)의 불균형 기준 축을 감지하는 단계를 포함하는 방법.
공칭 질량 분포가 알려지고 비기계가공된 상태로 유지되는 영역 및 스톡 제거에 의해 기계가공되는 가공물 영역을 포함하는 회전식 워크 블랭크의 기계가공 축을 측정하기 위한 장치로서,
기준 가공물(50, 60),
감지 장치에 대해 할당된 불균형 기준 축을 포함하고, 워크 블랭크와 기준 가공물(50, 60)의 비기계가공된 표면 영역의 복수의 지점의 위치를 측정하기 위한 감지 장치를 포함하고, 워크 블랭크 또는 기준 가공물(50, 60)을 수용하기 위한 시트를 갖는 측정 장치(10), 및
워크 블랭크의 블랭크 부분 표면 및 기준 가공물(50, 60)의 기준 부분 표면으로서 비기계가공된 상태로 유지되는 표면 영역의 복수의 지점의 측정된 위치 데이터를 저장하기 위한 데이터 메모리(41)를 갖는 컴퓨터(40)를 포함하고, 컴퓨터(40)는 기준 부분 표면과 블랭크 부분 표면 사이의 편차로부터 야기되는 불균형 기준 축에 대해 불균형 효과를 저장된 위치 데이터로부터 연산하고, 공칭 질량 분포를 갖는 가정된 가공물의 주 관성 축의 위치에 의해 불균형 효과를 나타내고, 주 관성 축의 위치에 대해 오프셋을 더함으로써 기계가공 축을 연산하도록 구성되는 장치.
제10항에 있어서, 컴퓨터는 불균형 기준 축에 대해 수직으로 정렬된 워크 블랭크 단부 평면을 통하여 기계가공 축의 침투 지점으로서 위치 지점을 연산하도록 구성되는 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서, 감지 장치(10)는 3-차원 형상의 무접촉 광학 감지를 위한 감지 장치(36)를 포함하는 장치.
제10항에 있어서, 시트는 회전식 스핀들 상에 배열되고, 측정 장치(10)의 감지 장치는 스핀들의 회전축의 방향으로 이동가능한 장치.
제13항에 있어서, 스핀들은 감지 장치의 감지 범위 내에 위치된 동축 링 표면을 포함하는 장치.
제13항에 있어서, 감지 장치는 스핀들의 회전축에 대해 비스듬한 축(35) 주위에서 피벗회전하는 장치.
제10항에 있어서, 감지 장치는 불균형 기준 축에 평행한 가이드 레일(30) 상에서 이동하도록 장착된 슬라이드(32) 상에 배열되는 장치.
제16항에 있어서, 감지 장치는 2개의 마주보는 측면으로부터 가공물을 덮도록 배열되고 슬라이드(32) 상에 장착된 2개 이상의 감지 수단을 포함하는 장치.
제10항에 있어서, 기준 가공물(60)은 마모-저항성 표면이 제공된 베어링 표면(64)을 포함하는 장치.
제10항 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 기준 가공물(60)은 단부 표면 상에 불균형 기준 축을 측정하기 위한 동심 측정 표면(65)을 포함하는 장치.