KR102278688B1 - 굽힘 기계 내에서 가공물의 굽힘 반경 및 전진량을 측정하기 위한 측정 유닛 - Google Patents

굽힘 기계 내에서 가공물의 굽힘 반경 및 전진량을 측정하기 위한 측정 유닛 Download PDF

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Abstract

굽힘 기계 내에서 가공물의 굽힘 반경 및 전진량(forwarding)을 측정하기 위한 측정 유닛.
상기 측정 유닛(10)은, 상기 굽힘 기계로부터 나오는 굽힘 하의 가공물(M)에 의해서 통과되고 상기 굽힘 기계에 연결되도록 배치되는 제1 캐리지(12)를 포함한다. 상기 제1 캐리지(12)는: 주 몸체(20); 상기 굽힘 평면에 직각인 개별의 회전축들(z1, z2)을 중심으로 회전가능하도록 개별의 지지체들(30, 32) 상에 장착된 한 쌍의 측정 롤러들(measure rollers; 34, 36); 상기 개별의 회전축(z1, z2)을 중심으로 한 상기 측정 롤러들(34, 36) 각각의 각위치를 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 제1 측정 수단들(50, 52); 상기 측정 롤러들(34, 36)의 지지체들(30, 32)을 상기 측정 롤러들(34, 36)의 회전축들(z1, z2)에 직각이고 상기 회전축들(z1, z2)을 통과하는 직선 방향(y)을 따라 안내하기 위한, 상기 주 몸체(20) 상에 장착되는 안내 수단(28); 상기 가공물(M)이 전진(forward)하는 동안에 각각의 측정 롤러(34, 36)가 상기 가공물(M)의 개별의 내륜 표면(Si) 또는 외륜 표면(Se) 상에 롤링(roll)하게끔, 상기 지지체들(30, 32)을 서로를 향하여 강제(urge)하는 따라서 각각의 측정 롤러(34, 36)를 상기 굽힘 하의 가공물(M)에 맞서 강제하는 경향이 있는 탄성력을 상기 지지체들(30, 32)에 가하도록 배치되는 탄성 수단(58), 상기 측정 롤러들(34, 36)의 회전축들(z1, z2) 사이의 거리를 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 제2 측정 수단(60); 및 상기 가공물(M)이 일정한 굽힘 반경(Ri)으로 굽혀지는 동안에 상기 가공물(M)의 종축(x)과 상기 안내 수단(28)의 직선 방향(y) 사이의 교차점에서 이 축(x)에 대한 접선(t)이 상기 직선 방향(y)에 직각인 방식으로, 상기 굽힘 하의 상기 가공물(M)에 상대적인, 상기 주 몸체(20)의, 따라서 상기 안내 수단(28)의 위치선정을 한정하도록 배치되는 위치선정 수단(66, 68, 74, 76)을 포함한다.

Description

굽힘 기계 내에서 가공물의 굽힘 반경 및 전진량을 측정하기 위한 측정 유닛{Measuring unit for measuring the bending radius and the forwarding of a workpiece in a bending machine}
본 발명은 굽힘 기계, 특히 초전도성 코일들을 위한 전도체들을 굽히기 위한 굽힘 기계 내에서, 굽힘 하의 가공물의 굽힘 반경 및 전진량(forwarding), 특히 굽힘 후의 전진량을 독립 청구항 1의 전제부에 명시된 바와 같이 측정하게끔 이용되도록 의도되는 측정 유닛에 관한 것이다. 그러한 측정 유닛은 유럽 특허출원 EP 0 767 016 A2호로부터 알려져 있다.
굽힘 기계 내의 굽힘 하에 가공물은 (상기 가공물의 길이 증가라는 뜻에서 전형적이지만 상기 가공물의 길이 감소라는 뜻에서도 그러할 수 있는) 길이의 변화를 겪는바, 이는 상기 가공물이 굽힘 프로세스 동안에 겪는 소성 변형의 결과이다. 따라서, 상기 가공물의 전진량을 가능한 한 더 정확하게 실시간으로 측정하는 것이 요구되는 그러한 모든 용례들에서, 실제 측정을 고려하여 상기 굽힘 프로세스를 제어할 수 있도록 하기 위하여 상기 굽힘 기계의 상류에 상기 가공물의 전진량을 측정하도록 배치되는 측정 장치를 제공하는 것으로는 불충분하며, 오히려 상기 굽힘 기계의 하류에도 위치됨으로써 굽힘 후의 가공물의 실제 전진량이 측정될 수 있는 측정 장치들을 제공하는 것이 필요하다는 결론이 나온다. 가공물의 전진량의 제어가 최고로 중요한 용례는, 예를 들어 초전도성 코일들의 제조이며, 예컨대 핵융합 반응로들에 이용되도록 의도되는 것들이다. 이 코일들은 사실, 매우 긴 전도체들을 굽힘으로써 제조되는바, 상기 매우 긴 전도체들은 예를 들어 몇 백 미터 대의 길이를 가지고 있으며, 따라서 그 전진량의 정밀한 제어가 불충분하면 규정된 치수적 및 기하적 허용오차들(prescribed dimensional and geometric tolerances)을 초과하는 결과가 초래될 수 있으며, 따라서 이렇게 제조된 코일들을 버려야 하는 결과가 초래되는바, 이는 - 명백하게도 - 매우 현저한 경제적 손실이 된다.
전진량에 덧붙여, 상기 굽힘 프로세스의 다른 중요 파라미터(fundamental parameter)는 굽힘 반경이다. 따라서 굽힘 기계 내에서 굽혀지는 가공물의 전진량, 특히 굽힘 후의 전진량, 및 상기 가공물의 굽힘 반경 둘 모두를 측정 유닛이 측정할 수 있도록 하는 측정 유닛을 제공하는 것이 유리하다.
앞서 언급된 선행기술 문헌 유럽 특허출원 EP 0 767 016 A2호에 개시된 해결법에 따르면, 측정 유닛은:
지지 구조체; 상기 굽힘 평면에 직각이고 서로 평행한 개별의 회전축들을 중심으로 공회전(rotate idly)하기 위하여 개별의 이동가능한 몸체들 상에 장착되는 한 쌍의 측정 롤러들; 개별의 회전축을 중심으로 한 각각의 측정 롤러의 각위치를 측정하도록 개별의 측정 롤러에 각각 결부되는 한 쌍의 인코더들(encoders); 상기 측정 롤러들의 회전축들에 직각인 직선 방향을 따라 상기 이동가능한 몸체를 안내하기 위한 한 쌍의 선형 안내부들(linear guides); 개별의 이동가능한 몸체에 의해 유지되는 측정 롤러를 상기 가공물의 외륜 표면 및 내륜 표면 각각에 맞서 강제하도록 상기 지지 구조체와 상기 개별의 이동가능한 몸체 사이에 각각 개재되는 한 쌍의 스프링들; 상기 가공물의 외륜 표면들 및 내륜 표면들 사이의 거리를 측정하도록 적합화된 리니어 센서; 및 상기 선형 안내부들에 평행하게 배향되고 상기 선형 안내부들의 대향측들(opposite sides) 상에 배치되는 지지 구조체의 개별의 아암들의 단부들에서 장착되는 한 쌍의 안내 롤러들로서, 상기 지지 구조체의, 그리고 따라서 상기 선형 안내부들의 상기 가공물에 상대적인 올바른 위치선정을 보장하도록 상기 가공물의 내륜 표면과의 접촉이 지속적으로 유지되는 한 쌍의 안내 롤러들;을 포함한다. 상기 안내 롤러가 상기 가공물의 내륜 표면과 접촉한다는 사실은, 상기 가공물의 외륜 표면과 접촉시 상기 측정 롤러를 유지하는 상기 이동가능한 몸체 상에 작용하는 상기 스프링에 의해 가해지는 탄성력이 다른 스프링에 의해 가해지는 탄성력보다 크다는 점에서 보장된다. 다른 어휘로 말하자면, 상기 가공물의 외륜 표면에 접촉하는 측정 롤러는 상기 2개의 안내 롤러들에 대하여 대향측들에 상기 가공물에 작용하는 카운터 롤러(counter roller)로서도 작용하며, 이는 상기 가공물에 상대적인 상기 지지 구조체의 올바른 위치선정을 보장한다.
이 알려진 해결법의 주요 단점은, 상기 가공물의 외륜 표면에 접촉하는 측정 롤러에 의해 가해지는 법선력이 상기 가공물을 굴곡지게(flex), 적어도 탄성적으로 굴곡지게 함으로써, 상기 측정 롤러들에 의해 측정이 수행되는 바로 그 부위(section)에서 상기 가공물의 곡률에 변화가 초래된다는 점이다(상기 가공물의 굴곡탄성계수(flexural modulus)가 낮을수록, 곡률 변화가 더 큼). 이는 측정 정확도의 감소를 초래한다.
본 발명의 목적은, 굽힘 기계 내의 굽힘 하의 가공물의 굽힘 반경 및 전진량(forwarding), 특히 굽힘 후의 전진량을 측정하기 위한 측정 유닛으로서, 위에서 논의된 선행 기술보다 더 높은 측정 정확도를 제공하는 측정 유닛을 제공하는 것이다.
이 목적과 다른 목적들은 본 발명에 따라 첨부된 독립 청구항 1에 제시되는 특징들을 구비한 측정 유닛의 덕분에 전적으로 달성된다.
본 발명의 다른 유리한 특징들은 종속항들에 제시되며, 그 내용은 다음 설명의 중요한 부분 및 포함되는 부분으로서 간주될 것이다.
요컨대, 본 발명은, 제1 캐리지, 서로 평행한 개별의 회전축들을 중심으로 공회전가능하도록 개별의 지지체들 상에 장착되는 한 상의 측정 롤러들, 상기 제1 캐리지에 의해 유지되고 상기 측정 롤러들의 회전축들에 직각이고 상기 회전축들을 통과하는 직선 방향을 따라 안내하는 안내 수단, 서로를 향하여 상기 지지체들을 강제하고 따라서 상기 측정 롤러들 사이에서 전진되는 가공물의 내륜 표면 및 외륜 표면에 맞서 개별적으로 각각의 측정 롤러를 강제하는 경향이 있는 탄성력을 상기 지지체들에 가하도록 배치되는 탄성 수단, 개별의 회전축을 중심으로 한 상기 측정 롤러들 각각의 각위치를 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 제1 측정 수단들, 및 상기 측정 롤러들의 회전축들 사이의 거리를 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 제2 측정 수단을 포함하는 유형의 측정 유닛을 제공하는 아이디어에 기초하는바, 여기에서 상기 탄성 수단은, 그것의 일 단부에서 상기 2개의 지지체들 중 하나에, 그리고 그것의 반대측 단부에서 다른 지지체에 각각 연결되는 하나 이상의 스프링들을 포함한다. 상기 스프링(들)의 그러한 배치의 덕분에 본 발명에 따른 측정 유닛에서 상기 측정 롤러들과 상기 가공물의 접촉력들(contact forces)은 서로 항상 같다. 달리 말하자면, 상기 가공물에 있어서의 변형을 야기할 수 있는 결과적인 법선력(resulting normal force)이 없으며, 따라서 상기 가공물 상에 작용하는 상기 결과적인 법선력에 의해 상기 가공물 내에 생성되는 변형들에 대하여, 위에서 논의된 선행기술에 있어서는 2가지인 측정 오차들이 회피된다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 상기 제1 캐리지는 상기 가공물 상에 광학적으로-검출가능한 표시를 생성하도록 배치되는 표시 수단을 더 포함하고, 상기 측정 유닛은 상기 가공물 상의 표시 수단에 의해 생성된 표시를 검출하도록 배치되는 광학 검출 수단이 제공되는 제2 캐리지를 더 포함하는바, 여기에서 상기 제1 캐리지 및 제2 캐리지는 유지 수단에 의해, 상기 가공물을 따라, 즉 상기 가공물 자체의 종축에 평행한 방향(직선 또는 곡선 방향)을 따라 측정되는, 주어진 고정된 거리에 유지된다.
높은 정확도로 알려진 고정된 거리가 상기 표시 수단과 상기 광학 검출 수단 사이에 유지됨을 보장하는 것을 가능하게 하는 유지 수단이 제공되므로, 상기 표시 수단에 의해 생성된 표시가 상기 광학 검출 수단에 의해 검출되는 때에는 언제라도, 예를 들어 상기 제1 측정 수단들에 의해 주어진, 굽힘 후의 전진량의 측정을 재설정하는 것이 가능한바, 이는 굽힘 후의 상기 가공물의 실제 전진량은 상기 표시 수단과 상기 광학 검출 수단 사이의 고정된 거리와 동일하기 때문이다. 이 방식으로, 상기 측정 롤러들의 각각의 회전에서 상기 제1 측정 수단들에 의해 생기고, 따라서 잇따른 회전에 따라 누적되는 측정 오차들은 (비록 매우 작더라도) 따라서 굽힘 후 가공물의, 상술된 고정된 거리와 동일한 전진량의 간격에 있어 실질적으로 0으로 된다(zeroed). 이는, 각각의 회전에서 상기 제1 측정 수단들에 의해 생기는(committed) 오차들이 예컨대 초전도성 코일들의 제조에서 이용되는 전도체들의 길이와 같은 현저한 길이들에 걸쳐 서로 누적됨으로써 굽힘 후의 전진량의 측정에 있어서 용인할 수 없는(unacceptable) 최종 오차가 초래되는 것을 방지한다.
본 발명의 이 다른 양상은, 다시 말해서, 상기 유지 수단에 의해 서로로부터 주어진 고정된 거리에 속박(constrain)되는 표시 수단 및 광학 검출 수단의 제공은, 본 발명의 유형과는 상이한 유형의, 굽힘 후의 가공물의 전진량을 측정하기 위한 측정 유닛에도 적용될 수 있는 바, 예를 들어 상기 가공물의 외륜 표면과의 접촉을 유지하는 단일 측정 롤러 및 상기 측정 롤러의 회전축을 중심으로 한 상기 측정 롤러의 각위치를 검출하기 위한 측정 수단을 구비한 측정 유닛에도 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 아래의 상세한 설명으로부터 더 분명하게 될 것인데, 이는 첨부된 도면들을 참조하여 순수하게 비한정적인 예시로서 주어지는 것인바, 그 첨부된 도면들 중에서:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측정 유닛을 일반적으로 도시하는 사시도이다;
도 2는 더 쉬운 이해를 위하여 커버가 제거된 도 1의 측정 유닛의 제1 캐리지의 사시도이다;
도 3은 횡방향 단면(굽힘 하의 가공물의 종축을 포함하는 평면에 직각이며 상기 제1 캐리지의 안내 수단의 직선 방향을 통과하는 평면)을 통하여 절개된 도 1의 측정 유닛의 제1 캐리지를 도시하는 사시도이다;
도 4는 상기 가공물이 굽혀지지 않은 상태에서 도 1의 측정 유닛의 제1 캐리지의 부분적으로 절개된 평면도이다;
도 5는 상기 가공물이 굽혀진 상태에서 도 1의 측정 유닛의 제1 캐리지의 부분적으로 절개된 평면도이다;
도 6은 횡방향 단면을 통하여 부분적으로 절개된 도 1의 측정 유닛의 제1 캐리지의 측면도이다;
도 7에는 도 1의 측정 유닛으로써 굽힘 반경의 계산을 위하여 이용되는 양들(quantities)이 개략적으로 도시된다;
도 8은 도 1의 측정 유닛의 제2 캐리지의 사시도이다;
도 9는 상기 가공물이 굽혀진 상태에서 도 1의 측정 유닛의 제2 캐리지의 부분적으로 절개된 평면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 예컨대 (도 1에서 부분적으로만 도시되는) 굽힘 기계 내에서 굽힘을 겪는 초전도성 코일들을 위한 전도체들과 같은 가공물(M)의 굽힘 반경 및 전진량, 특히 굽힘 후의 전진량을 측정하기 위한 측정 유닛은 전체적으로 10으로 표시된다. 상기 측정 유닛(10)은 (도 2 내지 6에서 상세하게 도시되는) 제1 캐리지(12), 및 (도 8 및 9에서 상세하게 도시되는) 제2 캐리지(14)를 기본적으로 포함하고, 상기 제1 캐리지 및 제2 캐리지는 이 순서로 상기 굽힘 하의 가공물(M)의 전진 방향으로 배치된다. 상기 제1 캐리지(12)는 예를 들어 연접봉(connecting rod; 16)(또는 도시되지 않은 변형 실시예에서 한 쌍의 횡방향 안내부들(transverse guides))에 의해 상기 굽힘 기계에 연결되는 반면, 상기 제2 캐리지(14)는 유지 수단에 의해 상기 제1 캐리지(12)에 연결되는바, 상기 유지 수단은, 상기 가공물(M)의 (x로 표시되는) 종축에 평행한 방향(직선 또는 곡선 방향)을 따라 측정되는, 서로로부터의 주어진 고정된 거리에 이 캐리지들을 유지하도록 배치된다.
나중에 상세하게 설명될 바와 같이 상기 유지 수단은 바람직하게 강철 리본(18)에 의해 형성되는바, 상기 강철 리본(18)은, 상기 가공물(M)의 외륜 표면(Se)과의 접촉한 채 유지되도록 상기 강철 리본의 제1 단부에서 상기 제1 캐리지(12)에 고정되며, 그것의 반대측 단부에서 상기 제2 캐리지(14)에 고정된다. 따라서 상기 굽힘 기계로부터 나오는 가공물(M)은 순서대로 상기 제1 캐리지(12)를 통과하고 상기 제2 캐리지(14)를 통과한다.
특히 이제 도 2 내지 6을 참조하면 상기 제1 캐리지(12)는 맨 먼저, 상기 연접봉(connected rod; 16)의, 상기 굽힘 기계에 연결된 단부의 반대측 단부에 연결된 주 몸체(20)를 포함한다. 상기 주 몸체(20)는, (도 6에 도시된 바와 같이 개구(24)에 의해 서로로부터 이격된 2개의 이분-플레이트들(half-plates; 22a, 22b)로 나뉘어질 수 있는) 하단 플레이트(22), 및 (바람직하게 역시 서로로부터 이격된 2개의 이분-플레이트들로 나뉘어지는) 상단 플레이트(26)를 포함한다. 상기 하단 플레이트(22) 및 상기 상단 플레이트(26)는 서로 평행하게 배치되며, 상기 측정 유닛의 작동 상태에서 (굽힘 평면으로 하기에서 언급되는) 상기 가공물(M)의 축(x)을 포함하는 평면에 평행하게 연장된다. 도면들에 도시된 실시예에서 상기 굽힘 평면은 수평 평면이지만, 다른 배향을 가질 수도 있다. 상기 2개의 플레이트들(22 및 26) 사이의 거리는, 상기 가공물(M)이 이 플레이트들에 의해 획정(delimit)되는 공간을 통과할 수 있도록 하는 것일 수 있다.
상기 주 몸체(20)(반드시 그런 것은 아니지만 특히 상기 주 몸체(20)의 상단 플레이트(26))는 직선 방향(y)에 평행하게 연장되는 한 쌍의 안내부들(28)을 유지(carry)한다. 한 쌍의 지지체들(30 및 32)은 방향(y)으로 슬라이드 가능하도록 상기 안내부들(28) 상에 장착된다. 상기 지지체들(30 및 32) 상에 있는 것들은 각각의 z1 및 z2로 표시된 회전축들을 가지는, 회전가능하게 장착되는 개별의 측정 롤러들(34 및 36)이며, 상기 회전축들은 상기 굽힘 평면에 직각이고 방향(y)에 평행한 평면 내에서 서로 평행하게 연장된다. 더 구체적으로는 (하기에서 제1 측정 롤러라고 불리는) 측정 롤러(34)는 (하기에서 제1 회전축이라고 불리는) 회전축(z1)을 중심으로 공회전가능하도록 (하기에서 제1 지지체라고 불리는) 지지체(30)에 의해 지지되는 반면, (하기에서 제2 측정 롤러라고 불리는) 측정 롤러(36)는 (하기에서 제2 회전축이라고 불리는) 회전축(z2)을 중심으로 공회전가능하도록 (하기에서 제2 지지체라고 불리는) 지지체(32)에 의해 지지된다. 도면들에서 도시되는 실시예에서 상기 굽힘 평면은 수평 평면이며, 상기 제1 회전축 및 제2 회전축(z1 및 z2)은 수직축들이다.
특히 도 3 및 6에서 보여질 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 제안된 실시예에서 상기 제1 측정 롤러(34)는 제1 샤프트(38)와 함께 회전하기 위하여 구동 연결(drivingly connected)되도록 상기 제1 샤프트(38) 상에 장착된다. 상기 제1 샤프트(38)는, 상기 제1 지지체(30)의 관통 공동(through cavity; 40) 내에 수용되며 제1 쌍의 베어링들(42)에 의해 상기 제1 회전축(z1)을 중심으로 한 회전을 위하여 지지된다. 상기 제2 측정 롤러(36)는 제2 샤프트(44)와 함께 회전하기 위하여 구동 연결되도록 상기 제2 샤프트(44) 상에 장착된다. 상기 제2 샤프트(44)는 상기 제2 지지체(32)의 관통 공동(46) 내에 수용되며 제2 쌍의 베어링들(48)에 의해 상기 제2 회전축(z2)을 중심으로 한 회전을 위하여 지지된다. 상기 제1 측정 롤러(34) 및 상기 제2 측정 롤러(36) 둘 모두는, 개별의 지지체들(30 및 32)로부터 하방으로 돌출되는 개별의 샤프트들(38 및 44)의 하단부 부분들(bottom end portions) 상에 장착된다. 따라서 상기 측정 롤러들(34 및 36)은, 상기 주 몸체(20)의 하단 플레이트(22)와 상단 플레이트(26) 사이에 포함되는 공간 내에 배치된다.
상기 제1 캐리지(12)는, 개별의 회전축(z1, z2)을 중심으로 한 상기 2개의 측정 롤러들(34, 36) 각각의 각위치를 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 제1 측정 수단들을 더 포함한다. 이 제1 측정 수단들은 바람직하게 한 쌍의 인코더들(50, 52)에 의해 형성되는바, 그것들 각각은 직접적으로 또는 간접적으로 개별의 측정 롤러(34, 36)에 결합된다. 더 구체적으로 (특히 도 3 및 6에서 보여질 수 있는 바와 같이) 본 명세서에 제안된 실시예에서 (하기에서 제1 인코더라고 불리는) 인코더(50)는, 상기 제1 회전축(z1)을 중심으로 한 상기 제1 측정 롤러(34)의 각위치를 측정할 수 있도록 하기 위하여, 상기 제1 지지체(30) 상에 장착되고 예를 들어 제1 커플링(first coupling; 54)을 통하여 상기 제1 샤프트(38)의 상단부(top end)에 연결된다. (하기에서 제2 인코더라고 불리는) 인코더(52)는, 상기 제2 회전축(z2)을 중심으로 한 상기 제2 측정 롤러(36)의 각위치를 측정할 수 있도록 하기 위하여, 상기 제2 지지체(32) 상에 장착되고 예를 들어 제2 커플링(56)을 통하여 상기 제2 샤프트(44)의 상단부에 연결된다.
따라서 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36) 및 상기 2개의 인코더들(50 및 52)과 함께 상기 2개의 샤프트들(38 및 44)은, 상기 안내부들(28)을 따라 방향(y)으로의 슬라이딩 이동으로 개별의 지지체들(30 및 32)과 함께 병진(translation)하기 위하여 구동 연결된다.
상기 제1 캐리지(12)는, 상기 2개의 지지체들(30 및 32)을 서로를 향하여 강제하는 경향이 있는 탄성력을 상기 2개의 지지체들(30 및 32)에 가하도록 배치되는 탄성 수단을 더 포함한다. 이 탄성 수단들 덕분에 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36)은, 상기 굽힘 하의 가공물(M)이 상기 측정 롤러들 사이에서 전진될 때, 상기 굽힘 하의 가공물(M)의 개별의 내륜 표면(Si) 및 외륜 표면(Se)에 맞서 강제되며, 따라서 상기 가공물의 개별의 표면 상에서 각각 롤링한다. 도 2에서 특히 도시되는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 상기 탄성 수단은 한 쌍의 스프링들(58)을 포함하며, 상기 한 쌍의 스프링들(58)은 예를 들어 원통형 나선형 스프링들로서 만들어지고, 그 각각은 그것의 대향하는 단부들에서 상기 2개의 지지체들(30 및 32)에 연결되고 예를 들어 방향(y)에 평행하게 연장된다. 상기 스프링들(58)이 그것들의 대향하는 단부들에서 상기 2개의 지지체들(30 및 32)에 연결되는 덕분에 상기 스프링들(58) 중 각각은 상기 제2 지지체(32)에 가해지는 탄성력과 같고 반대되는 탄성력을 상기 제1 지지체(30)에 가한다. 이에 따라 상기 스프링들(58)은 상기 굽힘 하의 가공물(M)에 대하여 어떠한 결과적 법선력도 생성하지 않는다.
상기 제1 캐리지(12)는, 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36)의 회전축들(z1 및 z2) 사이의 거리를 나타내는, 따라서 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36)과의 접촉 지점들에서 상기 가공물(M)의 횡방향 크기를 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 제2 측정 수단들을 더 포함한다. 이 제2 측정 수단들은, 예를 들어 한 쌍의 기준 요소들(62 및 64) 사이의 거리를 측정하기 위하여 구성되는 유도성 변위 트랜스듀서(60)(도 2)에 의해 형성되고, 상기 한 쌍의 기준 요소들(62 및 64) 중 하나는 상기 제1 회전축(z1)으로부터 주어진 거리에서 상기 제1 지지체(30) 상에 고정되고, 다른 하나는 상기 제2 회전축(z2)으로부터 데이터 거리(data distance)에서 상기 제2 지지체(32) 상에 고정된다.
상기 제1 캐리지(12)는, 상기 굽힘 하의 가공물(M)에 상대적인 상기 주 몸체(20)의 위치선정, 및 따라서 상기 안내부(28)의 방향(y)의 위치선정을 한정하도록 배치되는 제1 위치선정 수단을 더 포함함으로써, 일정한 굽힘 반경을 가지고 굽혀지는 동안, 상기 가공물의 종축(x)과 방향(y) 사이의 교차점에서 이 축(x)에 대한 접선(도 5에서 t로 표시됨)은 이 방향에 직각이다. 본 명세서에 제안된 실시예에서 특히 도 2, 4 및 5에서 보여질 수 있는 바와 같이, 이 위치선정 수단들은, 상기 측정 롤러들의 회전축들(z1 및 z2)에 평행한 개별의 회전축들을 중심으로 공회전가능하도록 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36)의 상류(또는 하류)에 배치되고 상기 주 몸체(20)에 의해 지지되는 제1 쌍의 안내 롤러들(66 및 68)를 포함한다. 안내 롤러(66)는 상기 주 몸체(20)에 상대적으로 고정된 그 회전축에 장착되는 반면, 안내 롤러(68)는, 스프링 부하식 강제 부재(70)에 의해 상기 안내 롤러(66)를 향하여 탄성적으로 강제된다. 상기 강제 부재(70)는, 상기 안내 롤러들(66 및 68)의 회전축들을 합치는(joining) 방향으로, 상기 안내 롤러(68)를 회전가능하게 지지하는 지지체(72)에 작용하며 상술된 방향으로부터 이격된 축을 중심으로 상기 주 몸체(20)에 힌지식으로 결합(hinged)된다. 바람직하게 상기 위치선정 수단들은, 상기 측정 롤러들의 회전축들(z1 및 z2)에 평행한 개별의 회전축들을 중심으로 공회전가능하도록 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36)의 하류(또는 상류)에 배치되고 상기 주 몸체(20)에 의해 지지되는 제2 쌍의 안내 롤러들(74 및 76)을 더 포함한다. 안내 롤러(74)는 상기 주 몸체(20)에 상대적으로 고정된 그 회전축에 장착되는 반면, 안내 롤러(76)는 스프링 부하식 강제 부재(78)에 의해 상기 안내 롤러(74)를 향하여 탄성적으로 강제된다. 상기 강제 부재(78)는, 상기 안내 롤러들(74 및 76)의 회전축들을 합치는(joining) 방향으로 상기 안내 롤러(76)를 회전가능하게 지지하는 지지체(80)에 작용하며 상술된 방향으로부터 이격된 축을 중심으로 상기 주 몸체(20)에 힌지식으로 결합된다. 바람직하게 상기 제1쌍의 안내 롤러들의 롤러들(66 및 68)의 회전축들은, 방향(y)을 통과하고 상기 접선(t)에 직각으로 연장되는 횡방향 평면(transverse plane)으로부터, 상기 제2 쌍의 안내 롤러들의 롤러들(74 및 76)의 회전축과 같은 거리에 위치된다.
따라서, 상기 제1 캐리지(12)를 통하여 전진된 상기 굽힘 하의 가공물(M)은 순서대로 상기 제1 쌍의 안내 롤러들(66 및 68) 사이에서, 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36) 사이에서, 그리고 상기 제2 쌍의 안내 롤러들(74 및 76) 사이에서 이동한다. 상기 롤러들에 결부된 탄성 수단들의 작용(상기 제1 쌍의 안내 롤러들(66 및 68)에 대해 강제 부재(70), 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36)에 대해 스프링들(58), 그리고 상기 제2 쌍의 안내 롤러들(68)에 대해 강제 부재(78))으로 인하여, 상기 롤러들은 상기 굽힘 하의 가공물(M)의 내륜 표면(Si) 및 외륜 표면(Se)과의 접촉이 유지된다. 각각 상기 가공물이 굽혀지지 않은 상태와 상기 가공물이 굽혀진 상태를 나타내는 도 4 및 5 사이의 비교로부터 알아챌 수 있는 바와 같이, 상기 2개의 측정 롤러들(34 및 36)이 상기 가공물의 굽힘 반경에 의존하여 방향(y)를 따라 이동하는 동안에 안내 롤러들의 2개의 쌍들(66, 68 및 74, 76)은, 위에서 한정된 바와 같이 상기 가공물(M)에 대한 상기 제1 캐리지(12)의 올바른 위치선정을 보장한다.
상기 전진량, 특히 굽힘 후의 전진량의 측정값 및 상기 굽힘 반경의 측정값은 위에서 설명된 측정 유닛으로 아래의 방식으로 얻어진다.
상기 측정 롤러들(34 및 36)의 반경이 알려졌으므로 상기 인코더들(50 및 52)에 의해 이 롤러들의 회전각을 측정함은 내륜 표면(Si)(측정 롤러(34) 및 인코더(50)) 및 외륜 표면(Se)(측정 롤러(36) 및 인코더(52)), 두 표면 모두의 위에서 상기 가공물의 전진량의 측정값들을 얻는 것을 가능하게 한다. 이 측정값들의 이 측정값들의 산술 평균에 의해 상기 가공물(M)의 종축(x)에서 상기 가공물(M)의 전진량의 값이 주어진다.
굽힘 반경의 측정에 관한 한, 도 7의 체계(scheme)에서는, 상기 제1 측정 롤러(34) 및 결부된 인코더(50)에 의하여 상기 내륜 표면(Si) 상의 상기 가공물(M)의 전진량(Ci로 표시됨)을 측정하고, 상기 제2 측정 롤러(36) 및 결부된 인코더(52)에 의하여 상기 외륜 표면(Se) 상의 상기 가공물(M)의 전진량(Ce로 표시됨)을 측정함, 및 상기 유도성 변위 트랜스듀서(60)에 의해 상기 측정 롤러들(34 및 36)의 축들 사이의 거리를, 따라서 상기 가공물(M)의 횡방향 크기(A로 표시)를 측정함은, 다음 등식에 기초하여 굽힘 반경(Ri)을 얻는 것을 가능하게 하는 것으로 도시된다:
Ri = A / (Ce/Ci - 1).
상기 제1 캐리지(12)에는, 상기 굽힘 하의 가공물(M)의 표면(도시된 예시에서는 외륜 표면(Se)) 상에 광학적으로 검출가능한 표시를 생성하도록 배치되는 표시 장치(82)(도 2 및 3)도 제공된다. 도면들에서 부분적이고 개략적으로만 도시되는 상기 표시 장치(82)는 그 자체로 알려진(per-se-known) 유형의 것이며, 따라서 상세하게 설명되지 않을 것이다.
상기 가공물(M) 상에 상기 표시 장치(82)에 의해 생성된 표시는 상기 제2 캐리지(14)에 적재되어 장착(mounted on board)된 광학 검출 장치(84)에 의해 검출된다. 이미 위에서 언급된 바와 같이, 상기 제2 캐리지(14)는 유지 수단(강철 리본(18))에 의해 상기 제1 캐리지(12)에 연결되고, 상기 유지 수단은 상기 가공물(M)의 종축(x)에 평행한 방향을 따라 측정되는 주어진 고정된 거리에서 이 캐리지를 유지하도록 배치된다.
도 8 및 9를 참조하면, 상기 제2 캐리지(14)는, 위에서 언급된 광학 검출 장치(84)에 덧붙여 위치선정 수단을 유지하는 주 몸체(86)를 포함하고, 상기 위치선정 수단은, 가공물이 일정한 굽힘 반경으로 굽혀지는 동안에 상기 광학 검출 장치(84)의 광축(yo로 표시됨)이 상기 광축과 상기 가공물의 종축(x) 사이의 교차점에서의 상기 가공물의 종축(x)에 대한 접선에 실질적으로 직각인 방식으로, 상기 굽힘 하의 가공물(M)에 상대적인 상기 주 몸체(86)의 위치선정을, 따라서 상기 광학 검출 장치(84)의 위치선정을 한정하도록 배치된다. 상기 제1 캐리지(12)에서와 같이 상기 제2 캐리지(14)에서 상기 위치선정 수단은 한 쌍의 안내 롤러들(88 및 90)을 포함한다. 상기 안내 롤러들(88 및 90)은, 상기 굽힘 평면에 직각으로 배향된 개별의 고정 회전축들(stationary axes of rotation)을 중심으로 공회전가능하도록 상기 주 몸체(86)에 의해 지지된다. 게다가, 상기 안내 롤러들(88 및 90)은 상기 굽힘 하의 가공물(M)의 내륜 표면(Si)에 맞서(또는 대안으로서 상기 외륜 표면(Se)에 맞서) 접한다. 상기 위치선정 수단은, 상기 가공물의 반대측 표면에 맞서 접하는 적어도 하나의 스프링-부하식 반작용 부재(spring-loaded counteracting member; 92)를 더 포함한다. 도 9에 도시되는 실시예에서 2개의 반작용 부재들(92)이 제공되고 슈들(shoes)로서 만들어지지만, 오로지 하나의 반작용 부재가 제공되는 것, 그리고/또는 적어도 하나의 반작용 부재가 롤러로서 만들어지는 것도 상정될 수 있다.
표시 장치(marking device)로부터, 상기 가공물의 종축에 평행하게 측정되는 주어진 고정된 거리에 위치되고, 상기 굽힘 하의 가공물 상에 상기 표시 장치에 의해 생성되는 표시를 검출할 수 있는 광학 검출 장치가 제공되므로, 상기 측정 유닛은 상술된 거리와 동일한 굽힘 후 전진 간격들을 높은 정확도로 검출할 수 있으며, 따라서 굽힘 후 전진량의 측정에 있어, 특히 매우 긴 가공물들의 경우에 정확도가 증가될 수 있다.
위에서 이미 언급된 바와 같이 본 발명의 이 다른 양상은, 다시 말해서, 적합한 유지 수단에 의해 서로로부터 주어진 고정된 거리에 유지되는 표시 수단 및 광학 검출 수단의 제공은, 도 2 내지 7을 참조하여 위에서 설명된 것과는 상이한 유형의, 굽힘 후의 전진량을 측정하도록 배치된 측정 유닛에도 적용될 수 있는 바, 예를 들어 상기 가공물의 내륜 표면 또는 외륜 표면과의 접촉을 유지하는 오직 하나의 측정 롤러 및 상기 측정 롤러의 회전축을 중심으로 한 상기 측정 롤러의 각위치를 검출하도록 배치된 측정 수단을 구비한 측정 유닛에도 적용될 수 있다.
당연히, 본 발명의 원리가 변경되지 않고 유지되는 채로, 첨부된 청구항들에 한정된 바와 같은 보호 범위로부터 이탈됨 없이 실시예들 및 구성적 상세가, 순수히 비제한적인 예시로서 설명되고 도시된 것들에 비하여 크게 수정될 수 있다.

Claims (10)

  1. 가공물(M)이 주어진 굽힘 평면 내에서 굽힘 기계에 의해 굽혀지는 동안에 상기 가공물(M)의 굽힘 반경(Ri) 및 전진량(forwarding; Ci, Ce)을 측정하기 위한 측정 유닛(10)으로서,
    상기 측정 유닛(10)은, 상기 굽힘 기계에 연결되고 굽힘 하의 상기 가공물(M)에 의해서 통과되도록 배치되는 제1 캐리지(12)를 포함하고, 상기 제1 캐리지(12)는:
    주 몸체(20);
    상기 주 몸체(20)에 의해 유지(carried)되는 한 쌍의 지지체들(30, 32);
    개별의 지지체(30, 32) 상에 각각 장착된 한 쌍의 측정 롤러들(measure rollers; 34, 36)로서, 상기 굽힘 평면에 대해 직각이고 서로 평행한 상기 측정 롤러들(34, 36)의 개별의 회전축(z1, z2)을 중심으로 각각 공회전가능하도록 개별의 지지체(30, 32) 상에 각각 장착된, 측정 롤러들(34, 36);
    상기 개별의 회전축(z1, z2)을 중심으로 한 상기 측정 롤러들(34, 36) 각각의 각위치를 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 제1 측정 수단들(50, 52);
    상기 지지체들(30, 32)을 상기 측정 롤러들(34, 36)의 회전축들(z1, z2)에 대해 직각이고 상기 회전축들(z1, z2)을 통과하는 직선 방향(y)을 따라서 안내하도록, 상기 주 몸체(20) 상에 장착되는 안내 수단(28);
    상기 가공물(M)이 상기 제1 캐리지(12)를 통하여 전진되는 동안에 각각의 측정 롤러(34, 36)가 상기 가공물(M)의 개별의 내륜 표면(Si) 또는 외륜 표면(Se) 상에서 롤링(roll)함을 유발하게끔, 상기 지지체들(30, 32)을 서로를 향하여 강제(urge)하고 이에 따라 상기 가공물(M)이 상기 측정 롤러들(34, 36) 사이에서 전진되는 때에 각각의 측정 롤러(34, 36)를 상기 굽힘 하의 가공물(M)에 대하여 강제하는 경향이 있는 탄성력을 상기 지지체들(30, 32)에 가하도록 배치되는, 탄성 수단(58);
    상기 측정 롤러들(34, 36)의 회전축들(z1, z2) 사이의 거리를 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 제2 측정 수단(60); 및
    상기 가공물(M)이 일정한 굽힘 반경(Ri)으로 굽혀지는 동안에 상기 가공물(M)의 종축(x)과 상기 안내 수단(28)의 직선 방향(y) 사이의 교차점에서 이 축(x)에 대한 접선(t)이 상기 직선 방향(y)에 직각인 방식으로, 상기 굽힘 하의 상기 가공물(M)에 대한 상기 주 몸체(20)의 위치와 이에 따른 상기 안내 수단(28)의 위치를 선정하도록 구성되는 위치선정 수단(66, 68, 74, 76);을 포함하고,
    상기 탄성 수단(58)은 적어도 하나의 스프링을 포함하고, 상기 적어도 하나의 스프링은 상기 적어도 하나의 스프링의 일 단부에서 상기 2개의 지지체들(30, 32) 중 하나(30)에 연결되고 상기 일 단부의 반대측 단부에서 상기 2개의 지지체들 중 다른 지지체(32)에 연결됨으로써, 상기 굽힘 하의 가공물(M) 상에 상기 탄성 수단(58)에 의해 가해지는 결과적인 법선력(resulting normal force)이 영(zero)인 것을 특징으로 하는, 측정 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 수단(58)은 상기 직선 방향(y)에 평행하게 연장되는 한 쌍의 원통형 나선형 스프링을 포함하는, 측정 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측정 수단들(50, 52)은 개별의 측정 롤러(34, 36)에 각각 결부된 한 쌍의 인코더들(encoders)을 포함하는, 측정 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 수단(60)은, 개별의 지지체(30, 32)에 각각 고정된 한 쌍의 기준 요소들(reference elements; 62, 64) 사이의 거리를 측정하도록 구성되는 유도성 변위 트랜스듀서(inductive displacement transducer)를 포함하는, 측정 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치선정 수단(66, 68, 74, 76)은, 상기 측정 롤러들(34, 36)의 회전축들(z1, z2)에 평행한 개별의 회전축들을 중심으로 공회전가능하도록 상기 주 몸체(20)에 의해 지지되고 상기 측정 롤러들(34, 36)의 상류 및 하류에 각각 배치되는 제1 쌍의 안내 롤러들(66, 68) 및 제2 쌍의 안내 롤러들(74, 76)을 포함하는, 측정 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 안내 롤러들(66, 68) 및 제2 쌍의 안내 롤러들(74, 76)의 각각은, 상기 주 몸체(20)에 상대적으로 고정된 롤러 회전축에 장착되는 제1 안내 롤러(66, 74), 및 스프링 부하식 강제 부재(spring-loaded urging member; 70)에 의해 상기 제1 안내 롤러(66, 74)를 향하여 탄성적으로 강제되는 제2 안내 롤러(68, 76)를 포함하는, 측정 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측정 유닛은, 상기 제1 캐리지(12)의 하류에 상기 굽힘 하의 가공물(M)에 의해 통과되도록 배치되는 제2 캐리지(14), 및 상기 굽힘 하의 가공물(M)을 따라 측정되는 주어진 고정된 거리에 상기 제1 캐리지 및 상기 제2 캐리지를 유지하면서 상기 제1 캐리지(12) 및 상기 제2 캐리지(14)를 서로 연결하는 유지 수단(retaining means; 18)을 더 포함하고,
    상기 제1 캐리지(12)는, 상기 굽힘 하의 가공물(M) 상에 광학적으로 검출가능한 표시를 생성(produce)하도록 구성되는 표시 수단(marking means; 82)을 더 포함하고, 상기 제2 캐리지(14)는, 상기 굽힘 하의 가공물(M) 상의 상기 표시 수단(82)에 의해 생성된 표시를 검출하도록 구성되는 광학 검출 수단(84)을 포함하는, 측정 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유지 수단(18)은 미리 결정된 길이의 강철 리본에 의해 형성되며, 상기 미리 결정된 길이의 강철 리본은 상기 굽힘 하의 가공물(M)의 외륜 표면(extrados surface; Se)과 접촉한 채 유지되도록 상기 강철 리본의 일 단부에서 상기 제1 캐리지(12)에 고정(secure)되고, 다른 단부에서 상기 제2 캐리지(14)에 고정되는, 측정 유닛.
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020140161923A 2013-11-19 2014-11-19 굽힘 기계 내에서 가공물의 굽힘 반경 및 전진량을 측정하기 위한 측정 유닛 KR102278688B1 (ko)

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