KR102462329B1 - 회전체의 위치 편차를 확인하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

회전체의 위치 편차를 확인하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기준 표면에 대해 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 회전 표면의 표면 평행도, 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 동시에 확인하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 적어도 세 개의 거리 센서들이 제공되고 이들은 기준 표면에 대해 고정적이며 회전체의 편평면의 방향과 수직인 측정 방향을 갖는다. 거리 센서들은 회전체가 회전하는 동안 확인한 거리들을 평가 장치에 전송하고, 여기서 축 수직도, 회전체의 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도는 상기 거리들로부터 확인될 수 있다. 회전 표면 런아웃을 측정하기 전에, 회전 표면의 각도 편차는 먼저 확인된다.

Description

회전체의 위치 편차를 확인하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 기준 표면에 대한 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 회전체의 위치 편차를 알아낼 수 있는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 적어도 축 수직도(axial perpendicularity)와 회전 표면 런아웃(runout)을 동시에 알아낼 수 있다.
본 발명의 분야에 있어서 중요한 도전은, 비록 조립된 구성요소들의 다양한 기하구조 및 위치의 공차(tolerance)들이 결국 하나의 통합된 오차 패턴이 되더라도, 그럼에도 불구하고 그 원인들이 구분되어서 확인되고 분석되어야 한다는 사실에 있다.
확인하고자 하는 중요한 오차는 회전체의 회전축과 기준 표면 간의 수직도로부터의 편차이고, 상기 오차는 적어도 기준 표면과 회전체의 편평면의 평행도의 평균 편차에 대응한다. 보다 나은 구별을 위해서, 이 위치 편차는 이 이후부터 축 수직도라고 칭하기로 한다.
나아가, 회전하는 표면 및 움직이지 않는 기준 표면 간의 현재 각도는, 만약 회전하는 표면과 회전 축 간의 수직도에 편차가 있다면 즉 회전 표면 런아웃이 있다면, 회전하는 동안에 달라질 수 있다.
런아웃 관련 오차는 측정된 편평면의 평면도와 관련된 공차에 의해서만 일어나는 것이 아니라 회전체의 두 편평면 상호간의 평행도에 의해서도 기인할 수 있으며, 이것은 이 이후부터 보다 나은 구분을 위해 표면 평행도라 부르기로 한다. 그의 편차들은 결국 원주를 따라 달라지는 두께 및 회전하는 물체의 달라지는 반경을 야기한다.
앞서 언급한 모든 위치 공차, 즉 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도는 서로 밀접하게 관련되어 있으며; 보다 나은 이해를 위해, 도 12a, 12b 및 12c를 참조하면, 각각은 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 팽형도를 도식적으로 도시하고 있다.
때문에, 이들 위치 공차들을 개별적으로 알아내는 것, 특히 조립된 전체 시스템에 다양한 공차가 부가된 후에 알아내는 것은 어렵다. 그러나, 이들 공차들의 초과는, 기준 표면에 대한 회전체의 위치가 일반적으로 중요하기 때문에, 매우 불리하고, 이 불리한 효과들은, 응용(application)에 따라 다르겠지만, 대부분의 경우 원치 않는 진동들을 야기한다.
축 수직성 및 앞서 언급한 다른 값들을 확인하기 위한 응용이 중요한 분야는 디스크 브레이크에 관한 것인데, 캘리퍼에 상대적인 브레이크 디스크의 위치는 중요하기 때문이다. 그렇지 않으면, 제동하는 동안 발생하는 고르지 않은 힘이 캘리퍼로, 캘리퍼 시트로 그리고 궁극적으로 차축으로 전달되어 결국 전체 시스템에 원치 않는 진동을 일으키게 된다.
회전 시스템에 대해 움직이지 않는 표면에 대한 회전하는 표면을 측정하는 문제를 다루는 다양한 해결책들은 선행 기술로 알려져 있다.
예를 들어, 독일 특허 공개 번호 DE 198 53 078 C1은 디스크 런아웃 및 동심도(concentricity)에 대한 브레이크 디스크들의 검사를 단순화한 측정 장치 및 방법을 기술한다. 이를 위하여, 샤프트는 베어링 블록 상에 회전 가능하게 지지되고, 브레이크 디스크를 위한 지지부가 샤프트 상에 제공된다. 이 방식으로 장착되어, 브레이크 디스크는 회전되고 동시에 디스크 런아웃 및 동심도는 측정 장치들을 사용하여 두 편평면 및 외측 원통형 표면 상에서 점검된다. 그러나, 이 검사는 오로지 브레이크 디스크 자체와 관련된 결과들만을 산출한다. 캘리퍼 시트와 같은, 추가적인 표면에 관한 제대로 된 동심도 또는 런아웃은 제공되지 않는다. 나아가, 동심도 및 런아웃 외에 다른 추가적인 값들은 알 수 없다.
공개 독일 특허 출원 번호 DE 10 2011 002 924 A1은 마찬가지로 제동하는 동안 브레이크 디스크 런아웃을 식별하는 방법에 관한 것이다. 이 점에 있어서, 이 방법은 이미 위에서 인용된 방법보다 브레이크 디스크의 실제 사용에 더 가깝다. 이것은 제동 압력, 또는 그 위에 종속하는 변수가 센서를 이용해 제동 동작 동안 측정되기 때문이다. 그리고, 획득한 센서 신호는 거기에 존재하는 진동과 관련하여 검토된다. 그리고 이 진동은 디스크 런아웃에 대하여 추론을 가능케 하지만, 이것은 필연적으로 브레이크 디스크 자체로부터 유래하지 않는다. 또한 오차는 브레이크 디스크의 전체 장착 시스템에 있다. 그래서, 회전 시스템, 즉 브레이크 디스크에 대해 움직이지 않는 표면에 대한 기준은 구축된다. 그러나, 제안된 방법은 더 이상의 정보를 확인할 수 없고 오직 디스크 런아웃에 관한 본질적인 질적 진술로만 제한된다. 그러나, 보다 중요한 것은, 식별된 문제들은 브레이크 디스크의 기계적 이상 위치로 되돌아 명확하게 추적되지 않는다.
공개 독일 특허 출원 번호 DE 10 2004 017 172 A1은 측정을 위한 물체를 측정하는 해결책을 기술한다. 이 문헌에 따르면, 적어도 한 기준 구조물이 고정 물체 좌표 시스템의 정의를 위해 제공되어서, 궁극적으로 측정을 위한 물체의 완전한 외곽이 평가 유닛의 도움으로 결정될 수 있다. 그러나, 측정을 위한 물체의 완전한 외곽의 확인은 움직이지 않는 표면에 대한 회전하는 표면의 동심도 또는 유사한 관련 데이터 상의 언급을 할 수 없다.
유사한 방식으로, 공개 독일 실용신안 번호 DE 20 2005 018 753 U1에 따른 해결책은, 철도 차량 용 윤축의 기하구조 품질 검사를 위한 프로파일 센서들을 갖는 측정 장치를 개시하며, 완전한 윤축으로서 측정 장치에 장착된 철도 차륜의 운전 프로파일의 매핑을 가능케 한다. 그러나, 이 문헌은 또한 움직이지 않는 표면에 대한 언급, 예를 들어 추후 차에 윤축을 장착하는 것에 대한 언급을 할 수 없다.
공개 독일 특허 출원 번호 DE 1 2014 006 151 A1은 공작기계의 동심도를 측정하는 방법 및 상기 방법을 수행하기 위해 구성된 공작기계를 기술합니다. 광학 측정 방사로 작동하는, 특히 간섭식(interferometric) 거리 측정을 위한, 장치는 공작기계의 동심도로부터 편차들을 감지한다. 공작 기계의 척 또는 주 스핀들 내에 무게 균형을 자동으로 조절하는 것을 통해, 그렇게 확인된 동심도 편차들은 곧바로 적합한 액추에이터들을 통해 그리고 공작물의 가공 동안에 보상될 수 있다.
공개 유럽 특허 출원 번호 EP 1 074 323 A1은 마찬가지로 공작기계의 분야와 관련된 것으로서, 그의 회전 축에 대해 중심으로 공작물을 고정시키는 조정가능한 클램프 시스템을 갖는 장치를 개시한다. 클램프 시스템의 동심도는 거리 센서에 의해 측정된다. 정밀한 중심 잡기를 가능케하기 위해, 클램프 시스템은 자동화된 제어 방식으로 회전 베어링 장치에 대해 옮겨지게 된다. 그러나, 제안된 장치는 오로지 동심도의 검사만 가능하고, 추가적인 관련 데이터를 획득할 가능성은 없다.
공작기계의 동심도를 측정하기 위한 수많은 해결책들이 알려져 있으며, 예를 들면, DE 17 87 380 U, DE 197 53 426 A1 또는 DE 32 33 914 A1이 있다.
그리하여, 본 발명의 목적은 회전하는 시스템에 대해 움직이지 않는 표면에 대해 회전하는 표면의 위치 편차, 적어도 축 수직성 및 회전 표면 런아웃을 확인하는 방법 및 장치를 제안한다.
이 목적은 기준 표면에 대해 회전 축을 중심으로 회전할 수 있는 회전체의 축 수직성 및 회전 표면 런아웃을 동시에 확인하는 방법에 의해 달성된다. 유리하게 개선된 실시형태에 따르면, 회전체의 두 편평면의 표면 평행도 역시 확인할 수 있고, 이는 그에 따라 두께 변화의 허용할 수 있는 정도를 초과하지 않게 될 것이다. 회전 축은, 특히 기준 표면이 캘리퍼 시트이고 회전체가 브레이크 디스크일 때, 바람직하게는 기준 표면에 대해 수직으로 지향된다.
본 발명에 따르면, 적어도 두 개의 거리 센서들이 제공되고 센서들은 기준 표면에 대해 고정적이고, 회전체의 제1 편평면과 수직으로 제1 편평면을 향하는 측정 방향을 가지고, 편평면으로부터의 거리를 측정한다. 거리 센서들은 회전체가 회전하는 동안 확인된 회전체의 제1 편평면으로부터의 다양한 지점들의 거리들을 회전 데이터, 즉 개별적인 회전 각도들을 포함하여 평가 장치로 전송하고, 여기서 축 수직도, 회전체의 편평면들의 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도는 상기 거리들로부터 확인될 수 있다. 나아가, 회전 표면 런아웃 및 축 수직도를 결정하기 전에, 편평면들의 각도 편차는 먼저 확인된다. 단순화된 실시형태에 있어서, 회전 데이터, 즉 개별적인 회전 각도들은 제외되고, 최소 및 최대 측정 거리, 따라서 최대 및 최소 각도 편차가 평가 장치에 의한 계산에 대신 포함된다.
본 발명이 말하는 기준 표면에 대해 회전할 수 있는 회전 표면은, 예를 들어, 선박 안에 베어링 블록에 대한 회전 표면으로서 회전할 수 있는 해양 스크루 프로펠러이다. 다른 예들은 나셀(nacelle)에 대한 회전 표면으로서 풍력 발전소의 로터, 헬리콥터의 로터, 가스 또는 증기 터빈, 또는 제트 엔진이다.
기준 표면에 대한 회전체의 편평면의 축 수직도 및 회전 표면 런아웃이 특정 공차들 내에 있고, 이것은 빠르고 효율적인 방식으로 검사될 수 있다는 사실 때문에, 개개 응용들의 기능상 신뢰도는 상당히 향상된다. 결국에는, 디스크 브레이크의 경우에, 캘리퍼에 대한 축 수직도에서 너무 큰 편차들은, 일단 브레이크가 작동되고 브레이크 패드들이 브레이크 디스크에 기대면, 원치 않는 진동을 일으키게 된다. 본 발명에 따른 방법을 이용하여, 공차들이 초과하였는지 여부에 대한 확인이 조향 너클 조립체 또는 차축 조립체의 설치 전에 미리 이루어질 수 있다. 이러한 경우에, 결함이 있는 조립체는 설치도 되지 않고 특정 공차들을 만족할 때까지 즉시 재가공된다. 그리하여, 완성 차량을 재가공하는 비싼 비용 또는 불만들은 방지된다.
나아가, 적어도 하나의 추가적인 거리 센서는 회전체의 제2 편평면으로 지향하도록 제공된다. 만약 평가 장치가 제1 편평면을 향하는 센서의 값들과 함께 이 센서의 측정된 값들을 조합하는 경우, 회전체의 표면 평행도를 추가적으로 확인할 수 있고, 두께 변화를 판정할 수 있다.
본 발명의 유리하게 개량된 실시형태에 따르면, 레이저 측정 센서와 같은 적어도 하나의 거리 센서가 제공된다. 레이더 빔과 같은 다른 거리 측정 기술들이 대안으로서 고려될 수 있다.
그러나, 정전용량 근접 센서(capacitive proximity sensor)인 적어도 하나의 거리 센서가 제공되어 있는 구성이 특히 유리하다는 것이 입증되었다. 이것은 또한 예를 들어, 세라믹으로 만든 브레이크 디스크를 측정할 수 있게 해준다. 또한, 이것은 극히 높은 정밀함을 가져오고, 10 nm까지 이르는 편차로 측정할 수 있다. 게다가, 정전용량 근접 센서는 매우 작은 설치 공간만을 요구하기 때문에, 전체 장치의 크기를 상당히 줄일 수 있다.
본 발명의 바람직한 응용에 따르면, 조향 너클 조립체 또는 차축 조립체에 장착된 디스크 브레이크의 브레이크 디스크는 회전 표면으로서 제공되고, 이 브레이크 디스크는 본 발명이 의미하는 기준 표면인 캘리퍼 시트에 대한 브레이크 디스크의 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도에 대해 검토되게 된다. 본 발명에 따르면, 그에 따라 기준 표면을 이루게 되는 캘리퍼 시트의 평면은 회전축에 기울어진 지점으로 투사된다.
적어도 세 개의 거리 센서들이 제공되어 있는 구성으로부터 특별한 이점들이 발생할 수 있으며, 이들 센서들 중 두 개는 브레이크 디스크의 편평면에 있고, 이 센서들은 캘리퍼 시트에 단단히 부착될 수 있고 브레이크 디스크가 회전하는 동안 평가 장치에 측정 결과를 제공할 수 있다. 브레이크 디스크의 회전하는 동안 측정은 최대 이상위치, 즉 각도 편차를 확인할 가능성을 제공하고, 반대로 정적인 상태에서의 통상적인 측정의 경우 브레이크 디스크의 개별 위치에서 존재하는 현재 각도 편차만 확인할 수 있다.
본 발명의 추가적인 관점은 장치가 기준 표면에 대해 회전 축을 중심으로 회전할 수 있는 회전 표면의 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 동시에 확인한다는 것과 관련된다. 본 발명에 따르면 적어도 두 개의 거리 센서들은 설치되어 기준 표면에 대해 고정되어 있고 회전체의 제1 편평면과 수직으로 제1 편평면을 향하는 측정 방향을 가지고, 여기서 거리 센서들은 회전체의 측정된 편평면으로부터의 확인된 거리들을 평가 장치에 전송한다. 평가 장치는 회전체의 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 확인할 수 있으며, 만약 제3 거리 센서가 반대편의 제2 편평면 상에서 사용된 경우에, 표면 평행도도 확인할 수 있게 구성된다. 바람직한 실시예에 있어서, 회전체의 회전축은 기준 표면의 수직으로 지향된다. 따라서, 제1 거리 센서들이 제1편평면 상으로 작용하도록 배치되고, 그리고/또는 제2 거리 센서들이 브레이크 디스크의 제2 편평면 상으로 작용하도록 배치되어 있는 구성이 유리하다.
특히 유리한 실시예에 따르면, 적어도 세 개의 거리 센서들은 제1 편평면, 가령 내측면 상으로 작용하도록 배치되고, 두 개의 거리 센서들은 브레이크 디스크의 제2 편평면, 가령 외측면 상으로 작용하도록 배치된다. 다섯 개의 거리 센서들을 이용하여, 다양한 직경들을 갖는 브레이크 디스크들은 각각의 브레이크 디스크의 모서리에 가깝게 위치된 센서들을 활성화 또는 샘플링함으로써 하나의 측정 장치 상에서 검사될 수 있다. 모서리에 가장 가까운 거리 센서는 바람직하게는 브레이크 디스크의 모서리로부터 10 mm의 거리를 갖는다.
또한, 측정 방향이 기준 표면에 대해 수직으로 진행하는 구성은 디스크 브레이크 관련 응용들에서 유익한 것으로 입증되었다.
유리하게는, 적어도 한 거리 센서는 레이저 측정 센서 또는 레이더 빔 이미터로 구성된다. 적어도 하나의 거리 센서가 정전용량 근접 센서로 구성되는 구성은 특히 유리하다. 이것은 또한 세라믹으로 만든 브레이크 디스크를 측정하는 것을 가능케 한다. 또한, 이것은 극히 높은 정밀함을 가져오고, 10 nm까지 측정할 수 있다. 게다가, 정전용량 근접 센서는 매우 작은 설치 공간만을 요구하기 때문에, 전체 장치의 크기를 상당히 줄일 수 있다
내측면 상에 작용하는 복수의 거리 센서들이 제공되고 브레이크 디스크의 외측면상에 작용하는 복수의 거리 센서들이 제공된 구성으로부터 추가적인 이점들이 발생한다.
또한, 별개의 실시형태들이 연속하는 차축, 즉 차축 조립체, 및 개별적인 휠 서스펜션들, 즉 조향 너클 조립체 각각에 제공되는 구성이 유리하다는 것이 입증되었다. 연속하는 차축, 특히 뒤 차축의 경우에, 전체 차축 유닛은 본 발명에 따른 장치로 삽입되고, 반면 개별 휠 서스펜션들의 경우 각 차량 측면의 조향 너클 조립체는 장치에 삽입되고 거리 센서들을 수반하는 하우징과 별도로 연결된다. 별개의 장치, 즉 별개의 하우징은 바람직하게는 각 차량 측면마다 제공된다.
본 발명에 따른 목적을 달성하는 데 있어서, 요구되는 공차 한계까지 치수적으로 정밀하고 회전체의 배향과 평행한 평면의 표면을 포함하는 마스터 조정기를 포함하고, 앞서 설명한 장치와 연결될 수 있는 교정(calibrating) 장치가 더욱 기여한다. 이것은 거리 센서들 및/또는 연결된 평가 장치의 조정을 가능하게 해준다. 치수적으로 정밀한 브레이크 디스크 또는 상이한 크기의 브레이크 디스크들을 시뮬레이션하기 위한 개조 가능한 장치로 구성된 측정 표준은 마스터 조정기 및 전체 장치를 점검하는 역할을 한다.
마스터 조정기가 상술한 장치에 능동적으로 움직일 수 있는 방식으로 연결되어서 자동적으로 측정 영역으로 피벗될 수 있고 장치가 교정될 수 있는 구성이 특히 유리하다는 것이 입증되었다. 이것은 예를 들어 규칙적인 시간 간격 및/또는 충격이나 온도 변화와 같은 외부 요인들에 따라서 이루어진다. 이러한 자동화할 수 있는 교정 기능은 특히 장치가 대형 자동화 제조 환경 내에서 일련의 생산에 사용되는 경우에 중요하다.
그래서 본 발명의 추가적인 관점은 상술한 본 발명에 따른 장치를 교정하고 지속적으로 측정 결과 정정을 보장하는 교정 방법에 관한 것이다.
본 발명은 대표적인 실시예들을 설명하고 대응하는 도면들을 도시하는 방식으로 아래에서 보다 상세하게 설명된다. 도면에 있어서:
도 1은 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 도식적인 측면도로서 기준 표면에 대해 회전 축을 중심으로 회전할 수 있는 회전 표면의 위치를 도시한 도면;
도 2는 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 도식적인 전면도;
도 3은 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 도식적인 사시도;
도 4는 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치의 기능의 도식적 도면;
도 5는, 평가 장치 및 교정 장치를 포함하는, 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 도식적인 전면도;
도 6 및 도 7은 차축 조립체 상에 사용되고 있는 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 도식적인 사시도;
도 8 및 도 9는 각각 조향 너클 조립체에 커버가 덮여있고 열려있는 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 도식적인 사시도;
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 장치의 실시예를 갖는 차축 조립체(36)의 도면; 그리고
도 12a 내지 도 12c는 본 발명이 말하는 위치 공차: 축 수직도, 디스크 런아웃 및 표면 평행도를 도식적으로 도시한 도면이다.
도 1은 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치(1)의 일 실시예의 도식적인 측면도를 보여준다. 또한 하우징(10)과 연결된 기준 표면(11)에 대해 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 회전체(30)의 위치도 볼 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 차축 조립체(36) 또는 조향 너클 조립체(38)의 캘리퍼 시트(도 6 내지 도 11 참조)는 기준 표면(11)으로서 제공된다. 기존 표면(11) 및 회전체(30)는 그들이 하우징(10)으로 덮여 있어서 점선을 이용해 보이지 않는 모서리들로 도시된다. 하우징(10)은 연결 요소(12)들을 통해, 바람직하게는 나사 연결을 통해서 또는 걸쇠 수단을 이용한 브레이싱을 통해서 기준 표면(11)에 연결된다.
따라서, 회전체(30)는, 이 도면에서는 하우징(10)으로 덮여서 점선을 이용해 보이지 않는 모서리로 도시된, 브레이크 디스크이다. 측정 지점(MP1, MP2 및 MP3)들은 제1 편평면, 즉 회전체(30)의 표면에서 거리 센서(20, 22 및 24)들에 의해 측정된다. 거리 센서(22)에 더하여, 거리 센서(22')가 제공된다. 두 거리 센서들 중 어느 하나는 회전체(30)의 직경에 따른 특수한 경우에 사용되는데, 측정 지점(MP2)에서의 측정이 외측 원주에 가깝게 수행되기 때문이다. 거리 센서(20, 22 및 24)들은 개별적인 센서 홀더(14)를 이용해 하우징(10)에 각각 고정적으로 연결된다.
도 2는 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치(1)의 일 실시예의 도식적인 전면도를 보여주며, 여기서 센서들(20 및 22 및 22') 각각이 하우징(10)에서 보인다. 하우징(10)은 설치 지점으로 장치(1)의 운송을 용이하게 하는 손잡이(16)를 더 구비한다. 일단 장치(1)가 설치 지점에, 특히 조향 너클 조립체 또는 차축 조립체 및 그의 캘리퍼 시트에 자리를 잡으면, 이들은 연결 요소(12)들을 통해 장치(1)에 연결된다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 연결 요소들(12)은 다수의 보어홀들을 가지고 그래서 다양한 차축 조립체들 또는 조향 너클들, 특히 거기에 각각 제공된 캘리퍼 시트 상에서 사용하기에 적합하다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예와 대응하는, 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치(1)의 일 실시예의 도식적인 사시도를 보여준다. 사시도면은 손잡이(16)와 함께 거리 센서(22, 22' 및 24)들이 있는 센서 홀더(14)들을 갖는 하우징(10)을 다시 보여준다. 연결 요소(12)는 기준 표면(11), 즉 이 경우에는 조향 너클 조립체 또는 차축 조립체의 캘리퍼 시트로 연결시키는 역할을 한다.
도 4는 기준 표면에 대해 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 회전 표면, 이 경우엔 캘리퍼 시트에 대한 브레이크 디스크(30)의 위치 편차를 확인하는 본 발명에 따른 장치(1)의 기능의 도식적인 도면을 보여준다. 도면은 브레이크 디스크(30)의 일 단면만 보여주며, 그의 회전축은 포함하지 않았다. 브레이크 디스크(30)는 캘리퍼 시트에 평행하게 진행하고 표준 위치를 나타내는 기준 영점선(32)에 대해 각도 편차(34)만큼 기울어져 있다. 각도 편차(34)의 크기를 알아내고 주어진 공차 범위를 초과했는지 여부를 결정하기 위해서, 브레이크 디스크(30)의 제1 편평면으로부터의 거리(A, A')는 두 상이한 측정 지점(MP1 및 MP2)들에 있는 거리 센서(20 및 22)들에 의해 확인된다. 이것은 브레이크 디스크(30) 쪽을 향하는 거리 센서(20, 22 및 22')들 각각으로부터 발하는 센서 신호(26 및 26') 각각을 이용해서 이루어진다. 이것을 위하여 리세스(15)들을 구비한, 하우징(10)을 관통하여 센서 신호(26, 26')는 측정 지점(MP1 및 MP2)들에서 브레이크 디스크(30)에 도달한다. 하우징(10)은 연결 구역(12)을 통해 캘리퍼(11)에 연결된다. 거리 센서(20 및 22)들, 또는 측정 지점(MP1 및 MP2)들은 브레이크 디스크(30)의 회전축으로부터, 상이한 거리들, 즉 반경(R, R')에 배치된다.
확인된 각도 편차(34)와 캘리퍼 시트(11) (기준 영점선(32))에 수직선으로부터의 회전축의 실제 각도 편차와의 명확한 연관성을 위하여, 별개의 두 측정 지점(MP1, MP2)들에서만 각도 편차를 확인하는 것은 충분하지 않다. 이 관점에서, 브레이크 디스크(30)는 측정하는 동안 적어도 한번 바람직하게는 여러 번 그 회전 축을 중심으로 회전된다. 이 과정 동안, 평가 장치(40)(도 5 참조)는 거리 센서(20, 22 및 22')들 각각으로부터 측정 값들을 수신할 뿐만 아니라, 예를 들어, 브레이크 디스크(30)의 구동기 또는 회전 각도 센서로부터 전송된, 거리 측정 시간에서의 현재 회전 각도 역시 수신한다. 사용된 회전 각도 센서는 예를 들어, 나중에 차량에 설치될 바퀴 테의 위치에서 브레이크 디스크 상에 설치되는 모조 바퀴 테일 수 있다. 이를 위하여, 회전 각도 센서가 읽어낼 수 있는 적절한 원주 표시들이 구비된다. 가장 단순화된 경우에 있어서, 다섯 개의 나사들은 표시로서 사용될 수 있다.
평가 장치(40) 에서 실행되는 측정 프로그램은 각각의 센서(20, 22 및 22', 그리고 가능하다면 24)들을 통하여 브레이크 디스크로부터의 각각의 거리들의 측정 값들을 수집하고, 그것 및 또 다른 하나의 측정 값인 회전 데이터, 즉 브레이크 디스크의 회전 각도에 기초하여 캘리퍼 시트(11)에 대한 브레이크 디스크의 각도 편차들 및 디스크 런아웃, 즉 그 회전축에 대한 브레이크 디스크(30)의 각도 오정렬을 계산한다. 이 방식으로 조향 너클 조립체(38) 또는 차축 조립체(36)의 축 수직도, 디스크 런아웃 및 캘리퍼 시트(11)에 대한 표면 평행도의 측면에서 브레이크 디스크(30)의 상태에 대한 종합적인 정보는 회전 각도에 따른 각도 편차(34)의 확인을 통해 구할 수 있다.
또한 브레이크 디스크(30)의 표면 평행도에 대한 정보를 얻기 위하여, 여기에 도시하지 않은, 측정 지점(MP3)을 측정하는 거리 센서(24)가 브레이크 디스크(30)의 반대쪽 편평면 상에 제공된다. 이 센서는 예를 들어 측정 지점(MP2)의 바로 반대편에 배치되어서, 평가 장치(40)가 측정 지점(MP2 및 MP3)들로부터의 측정 값들을 평가함으로써 적어도 측정 지점들의 영역에서의 전체 원주를 따라 표면 평행도에서의 편차들, 즉 브레이크 디스크의 두께를 판정할 수 있게 해준다. 유리하게는, 측정 지점(MP2)에 대한 두 개의 거리 센서들은 그에 따른 측정 지점(MP3)에 대한 두 개의 대응하는 거리 센서들과 마주한다. 추가적인 거리 센서들은 더욱더 표면 평행도의 정밀한 그림을 제공하게 된다.
도 5는 평가 장치(40) 및 교정 장치(44)를 포함하는, 축 수직도, 회전 표면 런아웃 및 표면 평행도를 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치(1)의 실시예의 도식적인 전면도를 보여준다. 또한 측정이 수행되지 않을 때 장치(1)가 안전하게 자리할 수 있는 안정 위치(42)를 볼 수 있다.
평가 장치(40)의 주된 기능은 이미 앞서 도면들과 연결하여 설명한 바 있다. 그러나 이에 추가적으로, 평가 장치(40)는 정밀한 측정 결과를 항상 제공할 수 있게 하기 위해서 정기적으로 요구되는, 장치(1)의 교정도 수행할 수 있다. 이를 위하여, 브레이크 디스크는 기준 영점선(32) (도 4 참조)로부터의 편차가 없거나 편차를 알고 있는 회전체(30)로 교체되어 장치(1)에 삽입되고 측정된다. 거리 센서(20, 22 및 22', 그리고 24)들 각각으로부터 획득한 측정된 값들은 장치(1)를 교정하는데 사용된다.
도 6 및 도 7은 차축 조립체(36) 상에 사용되는 동안 표면 평행도, 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치(1)의 실시예의 도식적인 사시도를 보여준다. 도 6은 열린 상태의 하우징(10)을 도시하며, 그래서 센서(20, 22 및 22')들 뿐만 아니라 차축 조립체(36)도 보인다. 후자는 여기선 보이지 않고 기준 표면(11)을 나타내는 캘리퍼 시트를 포함하고, 하우징(10)이 여기에 나사 결합된다. 이제 회전체(30)를 구성하는 설치된 브레이크 디스크는 정의된 방식으로 그 축을 중심으로 회전하고, 그 동안 거리 센서(20, 22 및 22')들에 의해 측정된 값들은 평가 장치로 전송된다. 평가 장치가 현재 각도 편차를 평가함에 따라, 캘리퍼 시트에 대한 브레이크 디스크의 표면 평행도, 축 수직도 및 회전 표면 런아웃은 판정된다. 도 7은 동일하지만 커버(18)가 닫혀있는 상황을 보여준다.
도 8 및 도 9는 각각 커버(18)가 닫혀있고 열려있는 조향 너클 조립체(38)에 표면 평행도, 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 동시에 확인하는 본 발명에 따른 장치(1)의 실시예의 도식적인 사시도를 보여준다. 조향 너클 조립체(38)는 마찬가지로 손잡이(16)를 이용해 그 위에 자리잡은 후에 장치(1)의 하우징(10)에 부착하기 위한 캘리퍼 시트를 포함한다. 부착에 따라, 브레이크 디스크, 즉 회전체(30)의 측정은 시작될 수 있다. 도 9는 추가적으로 센서(20, 22 및 22')들을 보여준다.
도 10 및 도 11은 회전체(30)로서 브레이크 디스크를 갖는 차축 조립체(36)와 함께 위치되고 부착된 장치(1)의 하우징(10)을 보여준다. 또한 앵커판(13), 캘리퍼 시트(11) 및 연결 구역(12)도 볼 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명에 따라 확인된 다양한 위치 공차들의 도식적인 도면을 보여준다. 도 12a는 (연장된) 기준 표면(11)에 수직으로 진행하는 회전체(30)의 회전축과 함께, 축 수직도를 보여준다. 도 12b는 디스크 런아웃, 즉 요건이 회전체(30), 또는 그의 편평면들과, 그의 회전축 간의 수직도이고, 편차들은 결국 회전 표면 런아웃이 되는 것을 보여준다. 도 12c는 회전체(30)의 표면 평행도, 즉 두 편평면의 평행 지향을 보여준다.
1 장치
10 하우징
11 기준 표면
12 연결 요소
14 센서 홀더
15 리세스
16 손잡이
18 커버
20 거리센서 1
22, 22' 거리센서 2
24 거리센서 3
26, 26' 센서 신호
30 회전체, 브레이크 디스크
32 기준 영점선
34 각도 편차
36 차축 조립체
38 조향 너클 조립체
40 평가 장치
42 안정 위치
44 교정 장치
46 마스터 조정기
48 연결 시트
A, A' 거리
MP1 측정 지점 1
MP2 측정 지점 2
MP3 측정 지점 3
R, R' 반경

Claims (14)

  1. 기준 표면(11)에 대한 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 회전체(30)로서 적어도 하나의 제1 편평면을 포함하는 회전체(30)의 위치 편차를 확인하는 방법으로서,
    적어도 회전체(30)의 제1 편평면의 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 동시에 확인하며,
    상기 기준 표면에 대하여 고정적인 적어도 두 개의 거리 센서(20, 22, 22')들이 상기 회전체(30)의 제1 편평면에 수직으로 및 제1 편평면의 방향으로 측정을 수행하고,
    상기 거리 센서(20, 22, 22')들은 상기 회전체(30)가 회전하는 동안 상이한 지점들에서 확인된 회전체(30)의 제1 편평면으로부터 떨어진 거리들을 평가 장치(40)로 전송하고,
    상기 거리들에 기초하여, 그리고 상기 회전체(30)의 회전 각도를 고려하여, 상기 평가 장치에서 회전체(30)의 축 수직도 및 회전 표면 런아웃이 확인될 수 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전체(30)의 제2 편평면으로 지향된 적어도 하나의 거리 센서(24)가 더 제공되어 상기 회전체(30)의 표면 평행도가 확인될 수 있는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 거리 센서(20, 22, 22', 24)는 레이저 측정 센서(laser measuring sensor)로서 제공되는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 거리 센서(20, 22, 22', 24)는 정전용량 근접 센서(capacitive proximity sensor)로서 제공되는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    조향 너클 조립체(38)에 설치된 디스크 브레이크의 브레이크 디스크가 상기 회전체(30)로서 제공되어 상기 기준 표면(11)인 캘리퍼 시트에 대한 상기 브레이크 디스크의 표면 평행도, 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 확인하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 캘리퍼 시트(11)에 단단히 부착될 수 있는 적어도 세 개의 거리 센서(20, 22, 22', 24)가 제공되어 상기 브레이크 디스크(30)가 회전하는 동안 평가 장치(40)로 측정 결과를 제공할 수 있는, 방법.
  7. 기준 표면에 대해 회전축 둘레를 회전할 수 있는 회전체(30)로서, 적어도 하나의 제1 편평면을 포함하는 회전체(30)의 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 동시에 확인할 수 있는 장치로서,
    상기 기준 표면(11)에 대해 고정적이고, 상기 회전체(30)의 제1 편평면에 수직으로 및 상기 제1 편평면의 방향으로 측정 방향을 갖는 적어도 두 개의 거리 센서(20, 22, 22')들을 구비하고,
    상기 거리 센서(20, 22, 22')들이 측정한 회전체(30)의 제1 편평면으로부터의 거리들과 함께 상기 기준 표면(11)에 대한 회전체(30)의 회전 각도를 전송 받는 평가 장치(40)를 구비하고,
    상기 평가 장치(40)는 상기 전송 받은 값들로부터 회전체(30)의 축 수직도 및 회전 표면 런아웃을 확인하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전체(30)의 제2 편평면으로 지향된 적어도 하나의 거리 센서(24)가 더 제공되어 상기 제2 편평면으로부터 떨어진 거리를 측정함으로써, 추가된 거리 센서가 측정한 값들로부터 상기 회전체(30)의 표면 평행도를 확인할 수 있는, 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 회전체(30)의 제1 편평면에 작용하는 적어도 세 개의 거리 센서(20, 22, 22')들을 구비하고 제2 편평면에 작용하는 두 개의 거리 센서(24)들을 구비하는, 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 거리 센서(20, 22, 22', 24)는 레이저 측정 센서로서 구성되는, 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 거리 센서(20, 22, 22', 24)는 정전용량 근접 센서로서 구성되는, 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    연속하는 차축을 갖는 차축 조립체(36) 및 개별적인 휠 서스펜션을 위한 조향 차축 조립체(38) 각각에 대해 별개의 실시형태가 제공되는, 장치.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 장치(1)와 연결될 수 있는 교정 장치로서, 상기 교정 장치는 요구되는 공차 한계까지 치수적으로 정밀하고 상기 회전체(30)의 배향과 평행한 평면인 표면을 포함하는 마스터 조정기를 포함하고, 거리 센서(20, 22, 22', 24)들 및/또는 연결된 평가 장치(40)는 정렬될 수 있는, 교정 장치.
  14. 삭제
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