KR102242890B1 - 워크피스 둘레면의 미세가공 장치 및 상기 장치를 작동하는 방법 - Google Patents

워크피스 둘레면의 미세가공 장치 및 상기 장치를 작동하는 방법 Download PDF

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마르쿠스 뮐러
마틴 제거
알폰스 하스
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숩피나 그리에샤버 게엠베하 & 씨오. 케이쥐
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Abstract

특히 크랭크축 또는 캠축의 크랭크핀과 같은 워크피스의 워크피스 축(12)에 대하여 편심 배치되는 워크피스 둘레면을 미세가공하는 장치(10)로서, 미세가공 도구(42)를 워크피스 둘레면에 대하여 가압하는 가압 장치(28)를 포함하고, 상기 가압 장치(28)의 작용 영역을 상기 워크피스 축(12)을 가로지르는 이동 평면에서 제1 드라이브(68)에 의해 제1 이동 경로(62)를 따라 그리고 제2 드라이브(70)에 의해, 상기 제1 이동 경로(62)에 대하여 각이 지게 배치되는 제2 이동 경로(56)를 따라 구동할 수 있는 드라이브 장치(66)를 포함하는 장치(10).

Description

워크피스 둘레면의 미세가공 장치 및 상기 장치를 작동하는 방법{DEVICE FOR MICROMACHINING A PERIPHERAL SURFACE OF A WORKPIECE AND METHOD FOR OPERATING THE DEVICE}
본 발명은 미세가공 도구를 워크피스 둘레면에 대하여 가압하는 가압장치를 포함하는 미세사공 장치로서, 특히, 크랭크축 또는 캠축의 크랭크핀과 같은 워크피스(workpiece)의 워크피스 축에 대하여 편심 배치되는 워크피스 둘레면을 미세가공하는 장치에 관한 것이다.
크랭크축 및 캠축의 베어링면은 표면 품질에 대한 수요가 많을 경우 여러 번 연속적으로 가공된다. 또한 특히 다중 원통형 내연기관들의 크랭크축 및 캠축의 경우 다수의 베어링면이 가공되어야 한다. 이러한 요인들은 긴 가공시간을 필요로 한다.
DE 100 09 980 C1 에는 크랭크축 및 캠축의 미세가공 장치가 개시된다. 상기 장치는 마감용 밴드(finishing band)를 가공대상인 워크피스의 베어링면에 대하여 가압하는 가압장치를 포함한다. 베어링면의 가공 시 워크피스는 워크피스 축을 중심으로 회전된다. 이때 워크피스 축에 대하여 편심 배치되는 베어링면은 상기 워크피스 축을 중심으로 궤도를 따라 이동한다. 상기 가압장치는 크로스 슬라이드(cross slide)에 고정되어 상기 가압장치가 가공대상인 베어링면의 궤도 이동을 따라갈 수 있도록 한다.
종래기술에 따라 공지된 장치들은 워크피스 둘레면의 미세가공 공정시간을 단축시키지 못하거나 단지 매우 조금 단축시킬 수 있음이 확인되었다.
본 발명의 과제는 가능한 한 짧은 가공시간을 가능하게 하는, 도입부에 언급한 종류의 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제는 워크피스를 가로지르는 작용 평면에서 가압장치의 작용 영역을 제1 드라이브에 의해서 제1 이동 경로를 따라 구동가능하고 제2 드라이브에 의해서 상기 제1 이동 경로에 대하여 각이 지게 배치되는 제2 이동 경로를 따라 구동할 수 있는 드라이브 장치가 도입부에 언급한 종류의 장치에 구비됨으로써 달성된다.
본 발명에 따른 장치는 가압장치의 작용 영역이 상기 워크피스 축을 가로지르는 작용 평면 내에서 이동할 수 있도록 하여 상기 가압장치의 작용 영역의 위치가 작용 평면 내에서 제어되도록 한다. 상기 작용 영역은 미세가공 도구와 함께 작용하는 영역이다. 이하 작용 영역의 중심을 "작용 중심"이라 한다.
본 발명에 따르면, 필요할 경우 가압 장치가 일시적으로 가공대상인 워크피스 둘레면의 움직임을 단지 수동적으로 따르는 것이 아니라, 가압장치의 작용 영역의 위치가 작용 평면 내에서 드라이브 장치의 제1 드라이브 및 제2 드라이브에 의해서 의도적으로 제어될 수 있다.
가압장치의 작용 영역의 위치를 이동 평면 내에서 제어하면 워크피스 둘레면의 미세가공을 준비하기 위하여 작용 영역이 가압 방향으로 목표 위치로 이동될 수 있다는 이점이 있다. 상기 목표 위치는 이어서 미세가공될 다음 워크피스 둘레면의 회전위치에 따라 워크피스의 워크피스 축에 대하여 달라진다. 워크피스 축에 대한 워크피스 둘레면의 위치는, 상기한 바와 같이, 궤도를 따라 변한다. 그러나 이제 상기 궤도를 따르는 워크피스 둘레면의 위치와 상관 없이 상기 가압장치를 미세가공의 준비를 위해서 각각 상응하는 위치로 이동시키는 것이 가능해진다. 미세가공이 완료된 후에 상기 가압장치는 다시 워크피스의 실제 회전위치와 상관 없이 워크피스 둘레면으로부터 제거되어 크랭크축이 다루어질 수 있는 위치(예를 들어 워크피스 축을 중심으로 회전되거나 그리고/또는 워크피스 축을 따라 이동되는 위치)로 이동될 수 있는데, 특히 워크피스의 또다른 워크피스 둘레면의 미세가공을 준비하기 위하여 그러할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 또다른 이점은, 기계를 바꿀 경우 행정 조정(stroke adjustment)으로서 사용될 수 있다는 점이다; 즉, 치수가 다른 워크피스 유형이 가공되어야 할 경우, 상기 장치는 그에 맞추어 자동 설정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 크랭크축이나 캠축과 같은 워크피스의 가공시간이보조 시간, 즉, 미세가공 장치가 워크피스 둘레면과 맞물려 있지 않는 시간이 줄어듦으로써, 확연히 줄어들었음이 확인되었다. 본 발명에 따른 장치는 이러한 보조 시간을 상당히 줄여준다; 특히, 워크피스 둘레면의 가공 단계의 종료 후 워크피스 둘레면이 궤도를 따라 종래의 미세가공장치에 적당한 일정한 위치를 수용하도록 워크피스를 회전시킬 필요가 없다. 오히려 궤도에 따른 워크피스 둘레면의 위치와 상관 없이 가압 장치는 원하는 위치로 이동될 수 있다. 가공단계의 종료 후 상기 가압장치는 궤도를 따르며 워크피스 축을 중심으로 하는 워크피스 둘레면의 현재 위치와 상관 없이 상기 워크피스로부터 제거될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 제1 이동 경로 및 제2 이동 경로는 서로 실질적으로 수직이다. 이러한 방식으로 제1 드라이브 및 제2 드라이브의 조정 변위가 단축될 수 있다.
상기 이동 경로들 중 적어도 하나는 직선인 것이 바람직하다. 이에 따라 상대적으로 단순하고 그럼에도 고도로 정확한 선형 드라이브, 예를 들어 공압식, 수압식, 또는 전기식 드라이브와 같은 선형 드라이브를 사용할 수 있다.
또한, 상기 이동 경로들 중 적어도 하나는 호(arc) 형태인 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 작용 영역의 이동은 가압장치의 호 형태의 이동 경로를 따라 회동축에 대한 가압장치의 회동에 수반되는 것이 더 바람직하다. 이는 가압장치가 이동 경로들 중 어느 하나를 따라 조밀하게 안정적으로 안내되도록 한다.
또한, 작동 연결(operative connection)을 생성 및 중단시키는, 스위칭이 가능한 연결장치가 제1 드라이브와 가압 장치 사이 및/또는 제2 드라이브와 가압 장치 사이에 포함되는 것이 바람직하다. 이는 워크피스가 회전 드라이브 장치에 의해서 워크피스 축을 중심으로 회전할 때 드라이브 장치의 드라이브들이 가압장치와 영구 결합되지 않는다는 장점이 있다. 이에 따라, 필요할 경우 드라이브 장치의 드라이브들의 부하 저감 및/또는 가공 정확도의 개선이 달성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 제1 드라이브 및 제2 드라이브와 상관 없는 고정장치가 가압장치를 고정하기 위하여 상기 드라이브들에 의해서 설정 가능한 가압장치의 작용 영역의 위치에 구비될 수 있다. 상기 고정장치는 예를 들면 브레이크 장치 형태로 형성될 수 있고, 예를 들면 무게에 따라 달라지는 힘을 드라이브들에 작용시키는 일 없이 가압장치의 작용 영역을 설정 가능한 위치에 유지시키는 것을 가능하게 한다.
또한, 가압장치를 받침대에 장착하는 베어링 장치가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 베어링 장치는 가압장치를 워크피스 축에 수직인 드라이브 장치의 이동평면 내에서 안내하는 것을 가능하게 한다.
상기 베어링 장치는 선형 베어링 및 회전 베어링 및/또는 크로스 슬라이드를 포함하는 것이 바람직한데, 즉, 두 개의 선형 베어링으로 구성된 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 가압장치가 단순하고 조밀하며 안정적으로 장착되도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 두 개의 전환 위치 사이에서 왕복 이동하고 베어링 장치의 베어링 부분에 제동력 및/또는 가속력을 가하는 가력 장치(force applying apparatus)가 구비된다. 이러한 가력 장치는 관성에 따라 달라지는 중력을 조정하는 역할을 한다. 이러한 가력 장치의 예는 동일 출원인의 유럽특허출원 12152051.4(출원일: 2012년 1월 23일)에 기술되어 있다. 가력 장치의 구조와 작동방식에 대해서는 상기한 유럽특허출원을 참조한다.
상기 미세가공도구는 워크피스 둘레면을 마감가공하는 마감 도구인 것이 바람직하다. 마감 도구는 예를 들면, 가압장치의 작용 영역에 의해서 워크피스 둘레면에 대하여 가압되는 마감용 밴드(finishing band)이다. 마감 도구는 가압 장치에 의해서 워크피스 둘레면에 대하여 눌러지는 마감 스톤(finishing stone)일 수도 있다.
미세가공 도구가 마감 도구일 경우, 워크피스 축에 평행한 진동 움직임(oscillation)에 의해 워크피스를 로딩하기 위하여 진동 드라이브(oscillation drive)가 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 진동 드라이브는 가공대상인 워크피스 둘레면의 회전과 연결되어 마감가공에 특징적인 수직축 연삭(cross grinding) 구조를 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 워크피스를 회전하기 위한 회전 드라이브 장치가 구비된다. 이러한 회전 드라이브 장치는 주축대 및 심압대 등을 포함한다.
본 발명에 따른 장치를 작동시키는 방법에 따르면, 워크피스를 회전시키기 위하여 상기에서 언급한 회전 드라이브 장치가 전적으로 사용될 수 있고, 드라이브 장치의 제1 드라이브 및 제2 드라이브는 작동 중지 상태일 수 있다. 이때, 워크피스 둘레면의 가공 중에, 예를 들어 상기한 적어도 하나의 스위칭되는 연결 장치를 사용하여, 드라이브들 중 적어도 하나는, 특히 두 드라이브 모두는, 가압 장치와 작동연결 상태에 있지 않는 것이 바람직하다. 또한, 회전 드라이브 장치를 사용하여 워크피스 둘레면을 가공할 경우 상기에서 설명한 관성에 따라 달라지는 중력을 조정할 수 있는 가력 장치가 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 장치를 작동시키는 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 회전 드라이브 장치가 워크피스를 회전시키는데 사용되어 워크피스 둘레면이 궤도를 따라 워크피스 축을 중심으로 이동된다. 그러나 동시에 상기 제1 드라이브 및/또는 제2 드라이브는 가압장치의 작용 영역이 동일한 궤도를 따라 워크피스 축을 중심으로 이동되도록 구동된다. 이는 상기 가압장치가 워크피스의 회전 이동을 따라 수동적으로 함께 이동하는 것이 아니라, 능동적으로 동일하게 움직이도록 하는 이점이 있다. 이러한 방법은 "능동적 물질 수지(mass balance)"할 수 있고 특히 관성에 따라 달라지는 중력의 조정을 위한 상기에서 언급한 힘을 가하는 단계를 불필요하게 한다.
본 발명에 따른 장치를 작동시키는 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 워크피스가 워크피스 축을 중심으로 회전하기 위하여 상기 제1 드라이브 및/또는 제2 드라이브가 전적으로 사용되고, 즉, 상기에서 언급한 회전 드라이브 장치는 사용되지 않는다. 이때 상기 제1 드라이브 및/또는 제2 드라이브의 움직임은 가압 장치에 의해서 워크피스 둘레면에 전달되고 상기 워크피스 둘레면은 워크피스 축을 중심으로 회전된다. 이때 상기에서 언급한 회전 드라이브 장치가 존재할 수도 있기는 하다; 그러나 작동 중지 상태이다. 그에 따라 상기에서 언급한 회전 드라이브 장치는 구비되지 않을 수도 있다.
가공대상인 워크피스 둘레면이 워크피스 축을 중심으로 회전하는 것이 상기 제1 드라이브 및/또는 제2 드라이브에 의해서만 실시되는 경우, 가압장치의 작용 영역의 궤도의 반경 및/또는 회전 중심을 조정하거나 그리고/또는 가압장치의 작용 영역의 이동 중에 변경하는 것이 가능하다. 즉, 워크피스 축을 중심으로 하는 회전 중에 워크피스 둘레면이 그리는 궤도로부터 의도적으로 벗어날 수 있다. 이렇게 의도적으로 궤도로부터 벗어남으로써 워크피스 둘레면의 편심 및/또는 동심원적 회전에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 기타 특징들 및 장점들은 아래의 바람직한 일 실시예에 대한 상세한 설명 및 도면을 참조하여 나타난다.
도면은 다음과 같다:
도 1은 일 실시예에 따른 워크피스의 마감 미세가공 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 장치의 상면도이다.
도 3은 워크피스의 워크피스 둘레면의 메인 가공단계(main processing phase)의 종료 시점에서의 도 1에 따른 장치의 측면도이다.
도 4는 제1 보조 시간 단계에 있고 도 3에 대응하는 측면도이다.
도 5는 도 4에서 (V)로 표시된 단면을 포함하는 확대도이다.
도 6은 제2 보조 시간 단계에 있고 도 3에 대응하는 측면도이다.
도 7는 제3 보조 시간 단계에 있고 도 3에 대응하는 측면도이다.
도 8는 제4 보조 시간 단계에 있고 도 3에 대응하는 측면도이다.
도 9는 보조 시간 단계의 종료 시 도 3에 대응하는 측면도이다.
도 10은 도 9에서 (X)로 표시된 단면을 포함하는 확대도이다.
크랭크축 또는 캠축 형태의 워크피스(workpiece)를 마감하는 미세가공 장치의 일 실시예는 도면에서 전체적으로 부재번호(10)으로 표시된다. 도 1에서 가공대상인 워크피스는 명확성을 위하여 도시되지 않는다. 워크피스는 크랭크축 또는 캠축인 것이 바람직하다. 상기 워크피스는 워크피스의 메인 베어링(main bearing)들에 대하여 중심에 위치한 워크피스 축(12)을 포함한다. 또한 상기 워크피스는 한번의 스트로크(stroke, 14)에 상기 워크피스 축(12)에 대하여 변위되는 크랭크핀들을 포함한다. 가공대상인 워크피스 둘레면에 대하여 중심에 위치한 크랭크핀 축은 도 1에 부재번호(16)으로 표시되어 있다.
워크피스를 워크피스 축(12)을 중심으로 회전시키기 위하여 예를 들어 개략적으로 도시된 주축대(20) 및 심압대(22)를 포함하는 회전 드라이브 장치(18)가 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 워크피스와 회전 드라이브 장치(18)로 구성된 조립체 또는 상기 워크피스는 진동 드라이브(24)에 의해서 워크피스 축(12)에 평행한 방향으로 진동에 의해서(즉, 왕복 운동) 로딩될 수 있는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 회전 드라이브 장치(18)를 슬라이드(미도시) 위에 배치하여 진동 드라이브(24)에 의해서 진동 움직임으로 전환시키는 것을 고려할 수 있다.
워크피스 축(14)을 중심으로 워크피스가 회전하는 동안 가공대상인 워크피스 둘레면은 도 1에 표시되고 상기 워크피스 축(12)에 동축적인 궤도(26)을 그린다.
상기 장치(10)는 전체적으로 부재번호(28)로 표시된 가압장치를 포함한다. 상기 가압장치(28)는 각각 가압 암 회동축(34, 36)을 중심으로 회동가능한 가압 암(30, 32)을 포함한다. 상기 가압 암(30, 32)은, 특히 마감용 밴드(44)의 형태(도 3을 참조)인 미세가공 도구(42)를 가압하는 기능을 하는 쉘(shell) 형태의 가압 요소(38, 40)를 각각 포함한다.
상기 가압 장치(28)는 위치고정적인 받침대(48)에 전체적으로 부재번호(46)으로 표시되는 베어링 장치에 의해서 장착된다.
상기 베어링 장치(46)는, 상기 가압 장치(28)에 연결되고 회전 베어링(54)의 회동축(52)을 중심으로 회동가능한 회동 암(50)을 포함한다. 상기 회동 암(50)이 회동축(52)을 중심으로 회동할 때 가압 장치(28)의 작용 영역(55)은 중력 방향에 대하여 실질적으로 수직 방향인 구부러진 이동 경로(56)를 따라 이동한다.
상기 회동 베어링(54)은 받침대에 고정된 슬라이드 캐리어(60)에 대하여 이동가능한 슬라이드(58)에 배치된다. 상기 슬라이드 캐리어(60)는 워크피스 축(12)에 평행한 슬라이드 캐리어 축(61)에 대하여 길이 방향으로 상기 받침대(48)를 따라 이동 가능하고 상기 받침대(48)에 고정 가능한 것이 바람직하다.
상기 슬라이드(58)를 상기 슬라이드 캐리어(60)에 대하여 이동시킬 때 상기 가압 장치(28) 및 그 작용 영역(55)은, 특히 직선이며 중력 방향에 대하여 특히 수평 또는 수직 방향으로 또는 이에 대해 일정한 각도에 있는 이동 경로(62)를 따라 길이 방향으로 이동한다.
상기 이동 경로(56) 및 (62)는 상기 워크피스 축(12)에 수직인 가압 장치(28)의 작용 영역(55)의 이동 평면을 확장한다.
상기 슬라이드(58) 및 상기 슬라이드 캐리어(60)는 공동으로 상기 베어링 장치(46)의 선형 베어링(64)을 형성한다. 회전 드라이브 장치(18)를 이용하여 워크피스를 워크피스 축(12)을 중심으로 구동할 때, 가압 장치(28)의 작용 영역이 가공대상인 워크피스 둘레면의 궤도(26)를 수동적으로 따라갈 수 있는 것이 상기 베어링 장치(46)의 선형 베어링(64) 및 회전 베어링(54)에 의하여 보장된다.
상기 장치(10)는 아래에서 상술하는, 제1 드라이브(68) 및 제 2 드라이브(70)를 포함하는 드라이브 장치(66)를 포함한다.
상기 제1 드라이브(68)는 단부에서 드라이브 요소(74)에 연결되는 드라이브 피스톤(72)을 포함한다. 상기 드라이브 요소(74)는 상기 슬라이드(58)의 홈(76) 안에 구비된다. 도 1에는 전방 최대 위치에 위치하는 상기 슬라이드(58)가 도시되며, 이 위치에서 상기 드라이브 요소(74)는 가압 장치(28)의 후방에 있는 홈(76)의 홈바닥에 인접한다. 상기 슬라이드(58)의 전방 최대 위치에서 상기 가압 장치(28)의 작용 영역(55)은 워크피스의 궤도(26)의 "3시 위치"에 위치한다.
상기 제1 드라이브(68)는 예를 들어 슬라이드 캐리어(60)에 연결된다. 상기 제2 드라이브(70)는 예를 들어 베어링 장치(46)의 회동 암(50)에 연결된다.
상기 제 2 드라이브(70)는 드라이브 롤러 형태의 드라이브 요소(80)에 연결되는 드라이브 피스톤(78)을 포함한다. 상기 드라이브 롤러(80)는 캠 디스크(82)와 공동으로 작용하기 위하여 구비된다. 상기 캠 디스크(82)는 상기 슬라이드(58)에 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 장치(10)는 워크피스의 워크피스 둘레면의 가공 시 이동 경로(62)를 따라 이동하거나 이동 경로(62)에 평행하게 이동하는 상기 장치(10)의 부품들로부터 관성에 따라 달라지는 중력을 감소시키기 위하여 이동 경로(62)에 평행한 상기 슬라이드(58)의 이동 중에 제동력 및/또는 가속력을 가하는 가력 장치(84)를 더 포함한다.
또다른 가력 장치(86)는 워크피스의 워크피스 둘레면의 미세가공 중에 상기 이동 경로(56)에 대응하여 왕복 회동되는 상기 장치(10)의 부품들에 제동력 및/또는 가속력을 가한다.
또한, 상기 장치(10)는 연결 장치(88)를 포함하며, 이 연결 장치의 구조와 기능은 특히 도 5 및 도 10를 참조하여 기술되어 있다. 상기 연결 장치(88)는 상기 제1 드라이브(68) 및 상기 슬라이드(58) 및 상기 가압 장치(28) 사이의 작동 연결 상태를 생성하거나 중단시킬 수 있는 기능이 있다.
상기 장치(10)의 구성요소들, 특히 상기 가압 장치(28), 상기 베어링 장치(46), 및 상기 드라이브(68) 및 (70)은 서로에 대하여 쉬프트 배치되어 도 2에도 도시되는 매우 슬림한 구조가 형성된다. 예를 들어 워크피스 축(12)에 평행하게 측정되는 카세트 구조(92)의 폭(90)("카세트 폭")은 단지 32 mm 와 40 mm 사이이다. 이에 따라, 서로 평행하게 배치되고 도 2에 개략적으로 부재번호(92a, 92b, 92c)로 도시되는 다수의 카세트 구조들(92)을 사용할 수 있다. 각각의 카세트들(92) 사이의 간격은 워크피스의 동시 가공대상인 워크피스 둘레면들 사이의 간격에 대응된다.
도 3에는 워크피스(94)의 단면, 특히, 크랭크축의 단면이 도시된다. 도시된 단면은 워크피스 둘레면(98)을 가지는 크랭크핀(96)이다.
마감용 밴드(44)를 이용한 워크피스 둘레면(98)의 가공 시 상기 크랭크핀(96)은 궤도(26)를 따라 상기 워크피스 축(12)을 중심으로 회전한다. 이때 상기 가압 장치(28)의 작용 영역은 상기 크랭크핀(96)의 이동을 수동적으로 따라가면서 마찬가지로 상기 궤도(26)를 따라 이동한다. 이러한 이동은 회동축(52)을 중심으로 한 회동 암(50)의 회동과 슬라이드 캐리어(60)에 대한 슬라이드(58)의 슬라이딩 이동으로 구성된다.
종래 기술에 따른 회전 드라이브 장치(18)를 이용한 워크피스(12)의 구동에 관한 상기한 예의 경우 드라이브(68) 및 (70)가 작동 중지된다. 연결장치(88)를 스위칭함으로써 상기 제1 드라이브(68)의 작동이 중지되어 상기 드라이브 장치(68) 로부터 분리된다. 분리되는 동안 상기 드라이브 요소(74)는 상기 슬라이드(58)의 홈(76) 내에서 자유롭게 움직일 수 있다. 이러한 방식으로 상기한 상기 슬라이드(58)의 슬라이딩 이동은 상기 제1 드라이브(68)의 드라이브 피스톤(72)에 전달되지 않을 수 있다.
상기 제2 드라이브(70)를 가압 장치(28)로부터 분리하는 것은 상기 드라이브 피스톤(78)이 후퇴하고 상기 드라이브 요소(80)가 상기 캠 디스크(82)로부터 리프트됨으로써 이루어진다.
크랭크핀(96)의 워크피스 둘레면(98)의 메인 가공단계의 종료에 해당하는 도 3에 도시된 상태에 기초하여 또다른 메인 가공단계를 준비하기 위하여 이하에서 도 4 내지 10을 참조하여 상술하는 보조 시간 단계들이 진행된다.
도 3에 도시된 제1 보조 시간 단계에서는, 상기 드라이브 요소(80)가 상기 캠 디스크(82)를 포함하는 배치에 도달할 때까지 상기 드라이브 피스톤(78)이 드라이브 요소(80)를 가압장치(28) 쪽으로 움직이도록 상기 제2 드라이브(70)가 구동된다.
추가적으로 상기 연결장치(88)는 상기 제1 드라이브(68)의 드라이브 요소(74)와 상기 슬라이드(58) 사이에 작동연결이 생성되도록 스위칭된다. 이를 위하여 상기 연결장치(88)는 도 5에 사선으로 도시되는 언래치 상태의 해제 위치로부터 도 5에서 실선으로 도시된 래치 위치로 움직일 수 있는 래치 요소(100)를 포함한다(도 5 참조). 이를 위하여 상기 연결 장치(88)는 드라이브 바(104)에 의해서 상기 래치 요소(100)와 공동으로 작용하는 래치 드라이브(102)를 포함한다. 상기 래치 요소(100)의 래치 위치에서 상기 드라이브 요소(74)는 상기 슬라이드(58)의 홈(76)의 후방 벽과 상기 래치 요소(100) 사이에서 걸린다.
도 6에 도시되는, 이어지는 제2 보조 시간 단계에서, 상기 가압 장치(28)가 작동하여 가압 암(30) 및 (32)이 여기에서 상술하지 않은 공지된 방식으로 개방될 수 있고 상기 마감용 밴드(44)를 상기 워크피스 둘레면(98)과의 맞물림으로부터 벗어나도록 한다. 상기 가압 암(30) 및 (32)은 회전하는 워크피스(94)의 외피 면적보다 크고, 바람직하게는 주축대(20) 및/또는 심압대(22)의 외부 치수보다도 큰 자유 공간(106)이 형성될 만큼 개방된다. 형성된 자유공간(106)이 워크피스를 워크피스 축(12)을 따라 밖으로 나오게 할 수 있을 만큼 충분하지 않을 경우, 상기 가압 장치(28)를 상기 워크피스 축(12)을 가로질러 되돌아오게 함으로써 상기 워크피스(94)의 외피 면적으로부터 해제되도록 하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
도 6에는 워크피스(94)의 또다른 워크피스 둘레면이 부재번호(108)로 표시되어 있다. 상기 워크피스 둘레면(108)은 워크피스(94)의 또다른 크랭크핀(110)의 방사형 외부 경계를 형성한다. 상기 워크피스(94)의 크랭크핀(96) 및 110)은 상기 워크피스 축(12)에 대하여 서로 각이 지도록, 예를 들어 120도로 배치되며, 이에 대하여 도 7을 참조한다. 도 3에 도시된 워크피스(94)의 회전 위치로부터 크랭크핀(96)의 마감가공의 종료 후 이어지는 메인 가공단계에서 크랭크핀(110)의 워크피스 둘레면(108)이 가공되어야 할 경우, 상기 워크피스(94)가 워크피스 축(12)을 중심으로 하는 회전 위치에 위치할 수 있고 단지 상기 가압 장치(28)만이 드라이브 장치(66)에 의해서 움직이는 것이 바람직하다. 이는 다수의 카세트(92a, 92b, 92c)가 사용되는 경우에 더욱 그러하다.
도 6에 도시된 가압 장치(28)의 상태에 기초하여 도 7에 도시되는 제3의 보조시간 단계에서 상기 가압 장치(28)가 이동 경로(62)를 따라서 (도 1 참조) 상기 워크피스(94)로부터 벗어나 후방 최대 위치로 이동되도록 상기 제1 드라이브(68)가 구동된다. 이에 의해서 상기 작용 영역(55)의 작용 중심(112)은 후방 최대 위치를 수용한다. 상기 작용 중심(112)은 그리퍼 암(30) 및 (32)이 잠금된 상태에서 가공대상인 워크피스 둘레면(98, 108)의 상기 크랭크핀 축(16)과 적어도 대략 합동이다.
상기에서 설명한 이동에 추가하여 상기 가압 장치(28)는 회동축(52)을 중심으로 회동된다. 이러한 회동은 제2 드라이브(70)에 의해서 제어된다. 예를 들면 상기 가압 장치(28)는 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이 도 6에 도시된 회동 위치에서 아래 쪽으로 도 7에 도시된 회동 위치로 회동될 수 있다. 이를 위하여 상기 회동축(52)에 대하여 톱 헤비(top heavy)한 가압 장치(28)가 상기 회동축(52)을 중심으로 아래 쪽으로 회동하도록 상기 제2 드라이브(70)의 드라이브 피스톤(78)이 당겨진다. 이때 상기 제2 드라이브(70)의 드라이브 요소(80)는 상기 캠 디스크(82) 상에서 이동된다.
상기 가압 장치(28)의 회동은 상기 가압 장치(28) 및 그 작용 중심(112)이 워크피스(94)로부터 최대한으로 멀리 위치하는 상기 제1 드라이브(68)의 후방 최대 위치에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 크랭크핀(110)의 워크피스 둘레면(108)의 가공을 준비하기 위하여 상기 가압 장치(28)의 작용 중심(112)의 위치를 상기 이동 경로(62)를 따라 설정해야 한다. 이를 위하여 도 8에 도시되는 제4의 보조시간 단계에서는 상기 드라이브 피스톤(72)이 밖으로 이동되어, 상기 드라이브 요소(74)가 래치 요소(100)를 이용하여 상기 슬라이드(58) 및 그와 함께 상기 가압 장치(28)를 상기 회동축(52)을 중심으로 회동하는 상태에서 이동시킴으로써 도 7에 도시된 작용 중심(112)이 상기 크랭크핀(110)의 크랭크핀 축(16)과 합동 위치에 도달하도록 한다.
도 8에 도시되는 상태에 기초하여 도 9에 도시되는 보조 시간의 종료 단계에서는 가압 장치(28)의 그리퍼 암(30) 및 (32)이 잠금되고 가압 요소(38, 40), 마감용 밴드(44) 및 크랭크핀(110)의 워크피스 둘레면(108) 사이에 힘 잠금 구조(force locking) 및 능동적 잠금 구조(positive locking)가 형성된다. 상기 가압 암(30, 32)이 잠금된 후 상기 제2 드라이브(70)는 상기 드라이브 요소(80)가 상기 캠 디스크(82)와의 접촉에서 벗어나도록 작동된다. 또한 상기 연결 장치(88)는 상기 슬라이드(58)와 상기 제1 드라이브(68) 사이의 래치가 해제되도록 스위칭된다. 이를 위하여 상기 래치 요소(100)는 도 8에 도시된 래치 위치에서 도 9 및 도 10에 도시된 해제 위치로 이동된다. 이에 따라 상기 제1 드라이브(68)의 드라이브 요소(74)는 슬라이드(58)의 홈(76) 내에서 자유롭게 움직일 수 있다. 최종적으로 상기 드라이브 요소(74)는 상기 드라이브 피스톤(94)이 밖으로 나오면서 워크피스(94) 쪽으로 이동되어 상기 드라이브 요소(74)가 상기 슬라이드(58)의 홈(76)의 전방 단부 쪽으로 이동된다.
이어서 상기 크랭크핀(110)의 워크피스 둘레면(108)이 메인 가공단계 중에 가공될 수 있다.
워크피스(94)의 크랭크핀(96, 110)의 메인 가공 시 상기 회전 드라이브 장치(18)에 대하여 추가적으로 또는 대안적으로 상기 드라이브 장치(66)를 사용할 수도 있다. 가압 장치(68)의 움직임을 생성하는데 사용되는 드라이브 장치(66)의 드라이브(68, 70)가 가압 장치(28)와 함께 작용해야 한다는 것은, 다시 말해서, 예를 들어 상기 제1 드라이브(68)를 사용할 경우 상기 연결장치(88)가 상기 제1 드라이브(68)와 상기 슬라이브(58) 사이에서 작동 연결을 생성한다는 것은 분명하다. 제2 드라이브(70)를 사용할 경우 상기 드라이브 요소(80)는 캠 디스크(820)에 인접해야 한다.
드라이브(68) 및/또는 (70)를 사용하면 가압 장치(28)를 함께 안내할 수 있는데, 즉, 상기 회전 드라이브 장치(18)의 회전이 겹쳐진다.
또는 상기 드라이브 장치(66) 만이 사용되어 워크피스(94)에 대한 도구 측에서의 회전 구동이 제공되고 회전 드라이브 장치(18)는 작동 중지 상태로 있거나 또는 아예 생략될 수도 있다. 이를 위하여 상기 드라이브(70)가 장력 및 압축력을 전달하도록 연결되는 것이 바람직하다.

Claims (15)

  1. 워크피스(workpiece, 94)의 워크피스 축(12)에 대하여 편심 배치되는 워크피스 둘레면(98)을 미세가공하는 장치(10)로서,
    미세가공 도구(42)를 워크피스 둘레면에 대하여 가압하는 가압 장치(28)를 포함하고,
    상기 가압 장치(28)의 작용 영역을 상기 워크피스 축(12)을 가로지르는 이동 평면에서 제1 드라이브(68)에 의해 제1 이동 경로(62)를 따라 그리고 제2 드라이브(70)에 의해, 상기 제1 이동 경로(62)에 대하여 각이 지게 배치되는 제2 이동 경로(56)를 따라 구동할 수 있는 드라이브 장치(66)를 포함하며,
    상기 워크피스는 크랭크축 또는 캠축이며,
    상기 제1 드라이브(68)와 상기 가압 장치(28) 사이 및 상기 제2 드라이브(70)와 상기 가압 장치(28) 사이의 작동 연결(operative connection)을 생성 또는 중단시키는, 스위칭이 가능한 연결 장치(88)를 포함하며,
    상기 스위칭이 가능한 연결 장치(88)에 의해 상기 작동 연결이 생성될 때, 상기 워크피스 축을 가로지르는 이동 평면에서 상기 가압 장치의 작용 영역의 위치는 상기 드라이브 장치의 제1 및 제2드라이브들에 의해 제어되며,
    상기 스위칭이 가능한 연결 장치(88)에 의해 상기 작동 연결이 중단될 때, 상기 드라이브 장치의 제1 및 제2 드라이브들은 상기 가압 장치에 결합되지 않으며,
    　상기 제1 및 제2 이동 경로(56,62)는 상기 워크피스 축(12)에 수직인 가압 장치(28)의 작용 영역(55)의 이동 평면을 확장하는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 이동 경로(62) 및 상기 제2 이동 경로(56)는 서로 수직인 것을 특징으로 하는 장치(10).
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이동 경로 중 적어도 하나(62)는 직선인 것을 특징으로 하는 장치(10).
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이동 경로 중 적어도 하나(56)는 호(arc) 형태인 것을 특징으로 하는 장치(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 드라이브(68)와 제2 드라이브(70) 중 하나는 제1 및 제2 드라이브들에 의해서 설정가능한 가압 장치(28)의 작용 영역의 위치에 가압 장치를 고정하기 위한 독립적인 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가압 장치(28)를 받침대(48)에 장착하기 위한 베어링 장치(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  7. 제6항에 있어서, 상기 베어링 장치(46)는 선형 베어링(64) 및 회전 베어링(54) 또는 크로스 슬라이드(cross slide) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  8. 제7항에 있어서, 두 개의 전환 위치 사이에서 왕복 이동하는 상기 베어링 장치(46)의 베어링부(50, 60)에 대하여 제동력 또는 가속력을 가하는 가력 장치(84, 86)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세가공 도구(42)는 워크피스 둘레면(98)을 마감 가공하는 마감 도구(44)인 것을 특징으로 하는 장치(10).
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 워크피스 축(12)에 평행한 진동 움직임으로 상기 워크피스(94)를 로딩하기 위한 진동 드라이브(oscillation drive, 24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 워크피스 축(12)을 중심으로 상기 워크피스(94)를 회전시키는 회전 드라이브 장치(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  12. 제11항에 있어서, 상기 워크피스(94)가 상기 회전 드라이브 장치(18)에 의해 상기 워크피스 축을 중심으로 회전할 때, 상기 제1 드라이브(68)와 상기 제2 드라이브(70)는 작동 중지 상태인 것을 특징으로 하는 장치(10).
  13. 워크피스(workpiece, 94)의 워크피스 축(12)에 대하여 편심 배치되는 워크피스 둘레면(98)을 미세가공하는 장치(10)를 작동하는 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 워크피스 둘레면에 대해 미세가공 도구(42)를 가압하는 가압 장치(28)를 제공하는 단계; 및
    드라이브 장치로 상기 가압 장치의 작용 영역을 구동하는 단계를 포함하고, 상기 드라이브 장치는 상기 가압 장치(28)의 작용 영역을 상기 워크피스 축(12)을 가로지르는 이동 평면에서 제1 이동 경로(62)를 따라 구동되는 제1 드라이브 및 상기 가압 장치(28)의 작용 영역을 상기 워크피스 축(12)을 가로지르는 이동 평면에서 상기 제1 이동 경로에 대하여 각이 지게 배치되는 제2 이동 경로(56)을 따라 구동되는 제2 드라이브를 포함하며,
    상기 워크피스는 크랭크축 또는 캠축이며,
    상기 제1 드라이브(68)와 상기 가압 장치(28) 사이 및 상기 제2 드라이브(70)와 상기 가압 장치(28) 사이의 작동 연결(operative connection)은 스위칭이 가능한 연결 장치(88)에 의해 생성 또는 중단되며,
    상기 스위칭이 가능한 연결 장치(88)에 의해 상기 작동 연결이 생성될 때, 상기 워크피스 축을 가로지르는 이동 평면에서 상기 가압 장치의 작용 영역의 위치는 상기 드라이브 장치의 제1 및 제2 드라이브들에 의해 제어되며,
    상기 스위칭이 가능한 연결 장치(88)에 의해 상기 작동 연결이 중단될 때, 상기 드라이브 장치의 제1 및 제2 드라이브들은 상기 가압 장치에 결합되지 않으며,
    　상기 제1 및 제2 이동 경로(56,62)는 상기 워크피스 축(12)에 수직인 가압 장치(28)의 작용 영역(55)의 이동 평면을 확장하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 워크피스 축(12)을 중심으로 상기 워크피스(94)를 회전 드라이브 장치(18)로 회전시키며,
    상기 워크피스(94)가 상기 회전 드라이브 장치(18)에 의해 상기 워크피스 축을 중심으로 회전할 때, 상기 워크피스 둘레면(98)이 궤도(26)를 따라 워크피스 축(12)을 중심으로 이동되고, 상기 제1 드라이브(68) 또는 제2 드라이브(70) 중 적어도 하나는 상기 가압 장치(28)의 작용 영역이 동일한 궤도(26)를 따라 상기 워크피스 축(12)을 중심으로 이동하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 삭제
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