KR102622687B1

KR102622687B1 - 편심 샤프트 제조 방법

Info

Publication number: KR102622687B1
Application number: KR1020230072695A
Authority: KR
Inventors: 이선도
Original assignee: 신성테크 주식회사
Priority date: 2023-06-07
Filing date: 2023-06-07
Publication date: 2024-01-10

Abstract

본 발명은 편심 샤프트 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편심 샤프트 제조 과정에서 마르포스 접촉식 측정기를 사용하여 가공 단계별로 샤프트의 직경 및 편심량을 측정하는 것으로 불량률을 최소화할 수 있는 편심 샤프트 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 편심 샤프트 제조 방법은 원통형의 소재를 회전시켜 소재(M) 표면을 절삭공구로 절삭하는 전체선삭단계(S100), 전체선삭이 완료된 소재를 편심척에 고정하여 CNC선반공구를 이용해 소재 일측에 편심을 가공하는 편심선삭단계(S200), 로케이션장치에 클램프된 소재(M)가 회전하면서 로케이션장치에 설치된 프로브에 의해 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점이 검출되는 편심측정단계(S400) 및 상기 편심측정단계(S400)에서 검출된 소재(M) 편심부의 상사점 및 하사점이 설정된 방향으로 향하도록 편심척에 삽입하고, 소재(M) 일측에 형성된 편심 표면을 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 편심연마단계(S500)를 포함하되, 각 단계에서 가공 중인 소재의 직경 또는 편심량을 마르포스 접촉식 측정기를 이용해 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 한다.

Description

편심 샤프트 제조 방법{Eccentric shaft manufacturing method}

본 발명은 편심 샤프트 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편심 샤프트 제조 과정에서 마르포스 접촉식 측정기를 사용하여 가공 단계별로 샤프트의 직경 및 편심량을 측정하면서 가공하여 불량률을 최소화할 수 있는 편심 샤프트 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 SBW(Shift-by-Wire)방식의 전자 변속제어를 위한 구동 액추에이터는 고정자와 회전자로 구성되는 구동체와 구동체의 고속 회전을 저속 회전으로 감속하여 출력을 전달하는 감속기로 구성되어있다.

특히, 감속기는 편심부가 구비된 회전축이 설치되는 것으로 편심부에 연결되어 편심 회전하는 태양기어에 의해 회전력을 출력축에 전달한다.

축 상에 편심부를 형성하는 방법의 선행기술로 국내등록특허 제10-1253087호가 개시된 바 있다.

상기 선행기술은 편심캠의 제조방법에 관한 것으로 서브공구대에 편심 내경 가공공구의 홀더부가 상기 서브척에 의해 척킹 가능하도록 노출시켜 배치하는 단계와, 메인척에 환봉 작업물을 척킹하는 단계와, 메인척을 회전시키고 상기 메인공구대의 공구로 상기 환봉 작업물을 소정의 길이 구간에 걸쳐 외경가공을 시행하는 단계와, 서브척이 상기 서브공구대의 상기 편심내경 가공공구를 척킹하는 단계, 메인척과 상기 서브척을 상기 편심캠의 편심량만큼 상호 편위시킨 다음 상기 메인척의 회전을 정지하고 상기 서브척을 회전시키며 접근하여 상기 작업물의 편심내경을 가공하는 단계, 편심내경 가공공구를 상기 서브공구대에 복귀시키는 단계, 서브척이 상기 메인척에 물린 작업물을 척킹하는 단계, 메인척과 상기 서브척이 동시에 회전하며 상기 메인공구대의 절단공구로 상기 작업물을 절단하는 단계, 서브척에 물린 작업물을 상기 서브공구대에 지지된 공구에 의해 마무리가공을 하는 단계를 포함한다.

상기와 같이, 편심부가 형성된 샤프트를 형성하는 방법에는 절삭 가공, 연삭 또는 주조 등의 방법이 사용될 수 있으나, 절삭 또는 연삭을 통해 축에 편심부를 형성하기 위해서는 단동척 등을 이용해 수동으로 가공하거나 고가의 캠 CNC선반공구를 사용해야 하는데 이러한 종래의 가공 방법들은 편심 가공을 위해 편심척에 정확하게 측정된 편심으로 가공물을 고정하는 것이 어렵고, 정확한 편심량으로 가공이 이루어지고 있는지에 대한 확인이 어려워 불량률이 높다는 문제점이 있다.

또한 주조를 이용한 방법이 사용될 수 있으나, 주조 특성상 재료가 응고되며 수축하기 때문에 편심부의 치수 정밀도가 떨어지므로 정밀한 제어를 요구하는 차량용 부품 등에 사용하기에는 부적합한 문제가 있다.

따라서, 축 상에 편심부를 가공하기 위해 편심척에 정확하게 측정된 편심으로 가공물을 고정하고, 가공 중에 가공되어야 할 편심부의 편심량 및 직경을 측정하면서 가공할 수 있도록 하여 불량률을 최소화할 수 있는 편심 샤프트 제조 방법의 필요성이 대두되었다.

국내등록특허 제10-1253087호 (2013. 04. 12.)

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로 그 목적은 편심 샤프트 제조 과정에서 편심척에 정확하게 측정된 편심으로 가공물을 고정하고, 마르포스 접촉식 측정기를 사용하여 가공 단계별로 샤프트의 직경 및 편심량을 측정하면서 가공할 수 있도록 하여 편심 샤프트의 불량률이 최소화될 수 있도록 하는 편심 샤프트 제조 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 편심척에 정확하게 측정된 편심으로 가공물을 고정하기 위해 편심의 상사점 및 하사점을 측정한 후 상사점이 정확하게 위를 향하도록 가공물을 편심척에 고정한 후 연마하도록 하여 편심 샤프트의 불량률이 최소화될 수 있도록 하는 편심 샤프트 제조 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 제조 과정에서 소재의 이송을 로봇암 또는 벨트컨베이어를 이용함으로써 소재의 연속적인 투입과 취출이 자동으로 이루어지도록 하여 단일 생산 라인을 통해 편심 샤프트가 생산될 수 있도록 하는 편심 샤프트 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 달성하기 위해 본 발명의 편심 샤프트 제조 방법은, 원통형의 소재(M)를 회전시켜 소재(M) 표면을 절삭공구로 절삭하는 전체선삭단계(S100), 전체선삭이 완료된 소재(M)를 편심척에 고정하여 CNC선반공구를 이용해 소재(M) 일측에 편심을 가공하는 편심선삭단계(S200), 로케이션장치에 클램프된 소재(M)를 회전시켜 로케이션장치에 설치된 프로브에 의해 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점을 검출하는 편심측정단계(S400) 및 상기 편심측정단계(S400)에서 검출된 소재(M) 편심부의 상사점 및 하사점이 설정된 방향으로 향하도록 편심척에 삽입하고, 소재(M) 일측에 형성된 편심 표면을 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 편심연마단계(S500)로 이루어지고, 상기 편심측정단계(S400)는 상기 편심선삭단계(S200)에서 편심선삭이 완료된 소재(M)가 로봇암에 의해 로케이션치로 이송되는 검사 이송단계(f1), 상기 로케이션장치에 설치된 서브모터를 포함하는 센터에 소재(M) 일측이 고정되고, 라이브센터가 전진하면서 소재(M)의 양단이 클램프되는 센터 고정 단계(f2), 상기 로케이션장치에 클램프된 소재(M)가 회전하면서 로케이션장치에 설치된 프로브 및 마르포스 접촉식 측정기에 의해 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점이 검출되는 검사 단계(f3) 및 상기 로봇암이 로케이션장치에 고정된 소재(M)의 일측을 붙잡으면, 라이브센터가 후퇴하면서 소재(M)의 고정이 해제되는 고정 해제 단계(f4)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편심척은, 선반 메인척에 고정되는 척베이스, 상기 척베이스에 소재를 삽입할 수 있도록 형성된 삽입공, 상기 삽입공에 삽입된 소재를 고정할 수 있도록 척베이스 상에 소정 각도로 설치되는 복수 개의 홀더를 포함하되, 상기 홀더 중 어느 하나는 삽입공 중심축의 수직 방향으로 단동 제어되어 상기 삽입공 중심축과 소정 간격 이격된 편심축을 형성하는 편심홀더인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편심홀더는 유압을 이용하여 소재를 고정할 수 있도록 하되, 유압을 이용해 편심홀더의 위치를 조절하는 것으로 편심량을 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편심홀더는 편심홀더에 공급되는 유압유의 양을 단말기를 이용해 전자식으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편심선삭단계(S200)는 상기 전체선삭단계(S100)에서 가공이 완료된 소재(M)가 로봇암에 의해 선반에 구비된 편심척에 삽입되는 소재 삽입 단계(d1), 편심홀더에 유압유가 공급되면서 편심량을 조절하는 편심량 조절 단계(d2), 편심량이 조절된 편심홀더를 제외한 홀더에 유압유가 공급되면서 홀더에 의해 상기 소재(M)가 고정되는 소재 고정 단계(d3), 선반이 작동하여 소재(M)가 회전하는 소재 회전 단계(d4), 선반에 설치된 CNC선반공구가 소재(M) 일측으로 이동하여 접촉하고, CNC선반공구에 의해 소재(M)가 가공되면서 편심부를 형성하는 편심 가공 단계(d5), 편심부의 외경 치수가 목표 외경 치수에 도달하면 CNC선반공구가 후퇴하고, 선반의 작동이 중지되는 편심 가공 종료 단계(d6)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 편심연마단계(S500)는 로케이션장치에서 편심량인 상사점 및 하사점을 검출한 소재(M)가 로봇암에 의해 선반에 구비된 편심척에 편심부의 상사점 및 하사점이 설정된 방향으로 향하도록 삽입되는 삽입단계(g1), 편심홀더에 유압유가 공급되면서 편심량을 조절하는 편심량 조절 단계(g2), 편심량이 조절된 편심홀더를 제외한 홀더에 유압유가 공급되면서 홀더에 의해 상기 소재(M)가 고정되는 소재 고정 단계(g3), 연삭기 작동하여 소재(M)가 회전하는 소재 회전단계(g4), 연삭기에 설치된 연마석스핀들이 소재(M) 일측으로 이동하여 접촉하고, 연마석에 의해 소재(M) 일측에 형성된 편심부가 연마되면서 치수공차로 연마 가공하는 연마단계(g5), 소재(M)의 편심부의 표면 연마가 완료되면 연마석이 후퇴하고, 연삭기의 작동이 중지되는 연마 종료 단계(g6)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 삽입단계(g1)는 상기 편심측정단계(S400)에서 프로브에 의해 검출된 편심부 편심량인 상사점 및 하사점의 위치가 변경되지 않도록 정밀 제어되는 로봇암에 의해 소재(M)가 편심척에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전체선삭단계(S100)는 선반에 설치된 메인척에 소재(M)를 투입하여 고정하고 선반을 작동하여 소재(M)를 회전시키는 소재 회전단계(a1), 황삭바이트를 이용하여 소재(M)의 외경을 황삭하는 황삭 단계(a2), 황삭이 종료된 후, 황삭바이트가 후퇴하고 정삭바이트로 절삭공구가 교체되는 공구 교체단계(a3), 정삭바이트에 의해 소재(M)의 외경을 목표 외경 치수까지 가공하는 정삭 단계(a4) 및 소재(M)의 외경이 목표 외경 치수에 도달하면, 정삭바이트가 후퇴하고 선반의 작동이 중지되는 선삭 종료 단계(a5)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편심 샤프트 제조 방법으로 가공한 가공품(P)의 불량 여부를 판단하기 위해 가공품(P)의 외경, 편심 또는 전장을 측정하는 가공품 자동화 검사 단계(S600)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)는 투입컨베이어에 위치한 가공품을 로봇암을 이용해 트랜스퍼로 이송하는 검사 이송 단계(S610), 상기 트랜스퍼에 의해 가공품이 이동되면서 가공품의 외경을 측정하는 외경 측정 단계(S620), 상기 트랜스퍼에 의해 가공품이 이동되면서 가공품의 편심량을 측정하는 편심 측정 단계(S630), 상기 트랜스퍼에 의해 가공품이 이동되면서 가공품의 전장을 측정하는 전장 측정 단계(S640) 및 상기 트랜스퍼에 의해 이동하면서 측정이 완료된 가공품을 배출컨베이어에 이송하는 배출 이송 단계(S650);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)에서 가공품(P)의 치수공차를 기준으로 불량품이 검출되도록 하되, 상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)에서 전체 가공품(P)의 수량 대비 불량품의 수량의 비율인 불량률이 산출되고, 상기 불량률이 단말기를 이용해 입력된 소정의 설정값을 초과하는 경우 자동으로 각 단계의 가공을 중지하고 확인 알림을 설정된 단말기로 송신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편심 샤프트 제조 방법은 각 단계별 소재(M)의 이송은 로봇암 또는 벨트컨베이어를 이용하여 이송되는 것으로 소재(M)의 연속적인 투입과 취출이 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로봇암을 이용해 소재(M)의 가공면을 변경하여 공작기에 투입할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편심 샤프트 제조 방법은 편심선삭이 완료된 소재(M)의 일측을 전조다이스를 이용해 압착하는 것으로 상기 소재(M) 일측에 전조부를 형성하는 전조가공단계(S250)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 전조가공단계(S250)는 2개 이상의 전조다이스를 평행하게 설치하되, 상기 전조다이스 사이에 소재(M)를 위치시킨 후 전조다이스 중 어느 하나의 위치를 조절하여 소재(M)가 전조다이스 사이에 압착되도록 하고, 상기 전조다이스를 회전시켜 소재(M) 일측에 전조부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편심 샤프트 제조 방법은 상기 소재(M) 일측에 형성된 전조부를 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 전조부연마단계(S350)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 편심 샤프트 제조 방법은 상기 소재(M) 표면을 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 원통연마단계(S300)를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 편심 샤프트 제조 과정에서 편심척에 정확하게 측정된 편심으로 가공물을 고정하고, 마르포스 접촉식 측정기를 사용하여 가공 단계별로 샤프트의 직경 및 편심량을 측정하면서 가공할 수 있도록 하여 편심 샤프트의 불량률이 최소화될 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 편심척에 정확하게 측정된 편심으로 가공물을 고정하기 위해 편심의 상사점 및 하사점을 측정한 후 상사점이 정확하게 위를 향하도록 가공물을 편심척에 고정한 후 연마하도록 하여 편심 샤프트의 불량률이 최소화될 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 제조 과정에서 소재의 이송을 로봇암 또는 벨트컨베이어를 이용함으로써 소재의 연속적인 투입과 취출이 자동으로 이루어지도록 하여 단일 생산 라인을 통해 편심 샤프트가 생산될 수 있도록 하여 생산 공정 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법 구성도.
도 2는 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 전체선삭단계 예시도1.
도 3은 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 전체선삭단계 예시도2.
도 4는 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 편심선삭단계 예시도.
도 5는 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 전조가공단계 예시도.
도 6은 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 원통연마단계 예시도1.
도 7은 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 원통연마단계 예시도2.
도 8은 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 편심측정단계 예시도.
도 9는 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 편심연마단계 예시도.
도 10은 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 가공품 사시도.
도 11은 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 가공품 자동화 검사 단계 구성도.
도 12는 본 발명 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법의 가공품 자동화 검사 단계 개념도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일실시예의 편심 샤프트 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.

여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해됨이 바람직하다.

본 발명을 설명하는 데 사용된 도면은 발명의 특징을 쉽게 파악할 수 있도록 도시된 표현 일부가 과장되거나 생략된 부분이 존재할 수 있으며 이것이 발명의 특정한 실시 형태를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 설명에서 용어 '소재'는 최초 가공 전 원형의 봉재와 가공 과정 중인 봉재 모두를 포함하는 것이고, 용어 '가공품'은 모든 연마작업이 완료되어 검사 단계를 남긴 완성품을 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.

아래 발명의 설명은 편심 샤프트 제조의 하나의 예로 SBW(Shift-by-Wire)방식의 액추에이터에 사용되는 편심 샤프트의 제조방법을 기준으로 설명하나 이것이 본 발명을 'SBW 액추에이터용 편심 샤프트 제조 방법'으로 한정하는 것은 아니며, 다양한 형태의 편심 샤프트를 제조할 수 있는 '편심 샤프트 제조 방법'에 관한 발명으로 이해함이 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 편심 샤프트 제조 방법은,

원통형의 소재(M)를 회전시켜 소재(M) 표면을 절삭공구로 절삭하는 전체선삭단계(S100);

전체선삭이 완료된 소재(M)를 편심척에 고정하여 CNC선반공구를 이용해 소재(M) 일측에 편심을 가공하는 편심선삭단계(S200);

로케이션장치에 클램프된 소재(M)를 회전시켜 로케이션장치에 설치된 프로브에 의해 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점을 검출하는 편심측정단계(S400); 및

상기 소재(M) 일측에 형성된 편심 표면을 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 편심연마단계(S500);로 이루어진다.

이때, 각 단계의 소재(M) 가공 과정에서 직경 또는 편심량을 실시간으로 측정할 수 있도록 가공 중인 소재(M)의 외주면에 마르포스 접촉식 측정기의 측정단을 접촉시킨 상태에서 가공하는 것이 바람직하다.

가공 직경에 따라 마르포스 접촉식 측정기를 사용하지 못하는 경우가 있을 수 있으므로 이런 경우에는 마르포스 접촉식 측정기 또는 프로브 등을 이용하여 단계별 가공 후 소재(M)의 이송과정 중에 측정할 수 있도록 할 수도 있다.

각 단계별 소재(M)의 이송은 로봇암 또는 벨트컨베이어를 이용하여 이송되는 것으로 소재(M)의 연속적인 투입과 취출이 자동으로 이루어지도록 하여 투입된 재료가 완전히 가공될 때까지 편심 샤프트를 자동으로 제조할 수 있다.

도 2 내지 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 전체선삭단계(S100)는 원통형의 소재(M)를 선반에 설치된 메인척에 고정한 후 상기 소재(M)를 회전시킨 상태에서 소재(M) 표면에 절삭공구를 접촉시켜 절삭하는 단계이다.

상기 전체선삭단계(S100)에서 투입되는 소재(M)는 자동공급기(또는 오토로더)를 이용해 소재의 공급이 자동으로 이루어지는 것일 수 있으며, 이때 투입되는 소재(M)의 직경과 가공품의 목표 외경 치수의 차이에 따라 가공과정을 달리할 수 있다.

투입되는 소재(M)의 직경과 가공품의 목표 외경 치수의 차이가 2mm 이상인 경우에는 아래와 같은 과정을 통해 목표 외경 치수까지 가공한다.

(a1) 선반에 설치된 메인척에 소재(M)를 투입하여 고정하고 선반을 작동하여 소재(M)를 회전시키는 소재 회전단계;

(a2) 절입량 1mm 내지 2mm의 황삭바이트를 이용하여 소재(M)의 외경을 황삭하는 황삭 단계;

(a3) 황삭이 종료된 후, 황삭바이트가 후퇴하고 정삭바이트로 절삭공구가 교체되는 공구 교체단계;

(a4) 절입량 1mm 미만의 정삭바이트에 의해 소재(M)의 외경을 목표 외경 치수까지 가공하는 정삭 단계; 및

(a5) 소재(M)의 외경이 목표 외경 치수에 도달하면, 정삭바이트가 후퇴하고 선반의 작동이 중지되는 선삭 종료 단계;로 이루어진다.

투입되는 소재(M)의 직경과 가공품의 목표 외경 치수의 차이가 2mm 미만인 경우에는 a2 ~ a3 단계의 황삭 과정을 생략하고, a4 ~ a5 단계의 정삭과정을 통해 소재(M)의 표면을 절삭하여 목표 외경 치수를 가공할 수 있다.

황삭을 하는 경우 선반에 설치된 공구가 교체되는 시간에 의해 생산성이 떨어지고, 동선이 낭비되므로 소재(M)의 직경을 선가공하는 과정을 추가하여 황삭을 진행한 상태의 소재(M)가 투입되도록 하거나 소재(M)의 직경과 가공품의 목표 외경 치수의 차이가 작은 소재(M)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 a1 내지 a5 단계에서 설명의 편의를 위해 절입량을 한정하여 설명하였으나 절입량은 투입되는 소재(M)의 외경 치수와 목표 외경 치수의 차이에 따라 다르게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 전장이 이미 가공된 상태의 소재(M)를 선반에 투입하는 경우 일측의 가공이 끝난 상태의 소재(M)의 가공면을 변경하여 타측을 가공할 수 있다.

구체적으로는 상기 로봇암을 이용한 방법을 사용할 수 있으며, 하나의 예로 선반에 설치된 메인척을 유압으로 작동되도록 하고, 1차 선삭단계가 종료된 소재(M)의 타측을 가공할 경우,

(b1) 선반의 작동이 중지되면 로봇암이 소재(M)를 붙잡는 소재 홀드 단계;

(b2) 메인척에 공급되었던 유압유가 빠져나가면서 소재(M)가 메인척으로부터 탈거되는 소재 탈거 단계;

(b3) 상기 소재(M)를 붙잡은 로봇암이 메인척으로부터 소정 간격 이격되는 소재 이격 단계;

(b4) 상기 로봇암이 180°회전한 후 소재(M)를 메인척에 삽입하는 소재 삽입 단계; 및

(b5) 메인척에 유압유가 공급되면서 소재(M)가 메인척에 고정되는 소재 고정 단계;로 이루어진다.

상기 소재 홀드 단계(b1) 내지 소재 고정 단계(b5)의 순서에 의해 일측의 가공이 끝난 소재(M)의 타측을 가공할 수 있도록 소재(M)의 가공면을 변경하여 2차 선삭단계를 진행할 수도 있다.

또한, 가공의 연속성을 보장하고 가공 시간을 단축하기 위하여 일측이 가공된 소재(M)를 다른 선반으로 이송하여 다른 선반에서 소재(M)의 타측을 가공하는 방법을 사용할 수도 있다.

또한, 전장이 1M 이상인 원통형의 소재(M)가 연속적으로 공급되는 경우, 메인척과 서브척을 갖는 공작기계를 사용하여 가공 시간을 단축할 수도 있다. 구체적인 방법은 아래와 같다.

(c1) 선반에 설치된 메인척에 소재(M)를 투입하여 고정하고 선반을 작동하여 소재(M)를 회전시키는 소재 회전 단계;

(c2) 절삭공구를 이용하여 소재(M)의 외경을 목표 외경 치수까지 가공하는 선삭 단계;

(c3) 소재(M)의 외경이 목표 외경 치수에 도달하면, 절삭공구가 후퇴하고 연선반의 작동이 중지되는 선삭 종료 단계;

(c4) 메인척 또는 서브척을 이동시킨 후, 소재(M)의 가공측을 서브척에 고정하는 서브척 고정 단계;

(c5) 선반을 작동하여 소재(M)를 회전시키고, 절단공구를 이용하여 소재(M)를 절단하여 메인척에서 분리한 후, 절삭공구가 후퇴하는 소재 절단 단계;

(c6) 메인척 또는 서브척을 후퇴시킨 후 절삭공구를 이용하여 서브척에 고정되어 회전하는 소재(M)의 외경을 목표 외경 치수까지 가공하는 제2 선삭 단계; 및

(c7) 소재(M)의 외경이 목표 외경 치수에 도달하면, 절삭공구가 후퇴하고 선반의 작동이 중지되는 제2 선삭 종료 단계;로 이루어진다.

이때, 소재(M)를 가공하는 중 마르포스 접촉식 측정기의 측정단이 소재(M)의 표면에 접촉하도록 하여 소재(M) 외경 가공량 및 외경 치수가 마르포스 접촉식 측정기에 연결된 단말기에 즉각적으로 피드백되도록 할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 편심선삭단계(S200)는 전체선삭이 완료된 소재(M)를 편심척에 고정하여 CNC선반공구를 이용해 소재(M) 일측에 편심을 가공하는 단계이다.

본 발명에서 사용되는 상기 편심척은 선반 메인척에 고정되는 척베이스, 상기 척베이스에 소재를 삽입할 수 있도록 형성된 삽입공, 상기 삽입공에 삽입된 소재를 고정할 수 있도록 척베이스 상에 소정 각도로 설치되는 복수 개의 홀더를 포함하되, 상기 홀더 중 어느 하나는 삽입공 중심축의 수직 방향으로 단동 제어되어 상기 삽입공의 중심축과 소정 간격 이격된 편심축을 형성하는 편심홀더로 구성된다.

또한, 상기 편심홀더는 유압을 이용하여 소재를 고정할 수 있도록 하되, 유압을 이용해 편심홀더의 위치를 조절하는 것으로 편심량을 제어할 수 있다.

또한, 상기 편심홀더는 편심홀더에 공급되는 유압유의 양을 단말기를 이용해 전자식으로 제어할 수 있는 것으로 상기 단말기를 이용해 편심홀더를 원격 제어하거나 상기 단말기에 설치된 소프트웨어에 의해 자동으로 편심홀더를 제어할 수도 있다.

상기 편심선삭단계(S200)에서 편심척은 다음의 예시와 같이 작동할 수 있다.

(d1) 상기 전체선삭단계(S100)에서 가공이 완료된 소재(M)가 로봇암에 의해 선반에 구비된 편심척에 삽입되는 소재 삽입 단계;

(d2) 편심홀더에 유압유가 공급되면서 편심량을 조절하는 편심량 조절 단계;

(d3) 편심량이 조절된 편심홀더를 제외한 홀더에 유압유가 공급되면서 홀더에 의해 상기 소재(M)가 고정되는 소재 고정 단계;

(d4) 선반이 작동하여 소재(M)가 회전하는 소재 회전 단계;

(d5) 선반에 설치된 CNC선반공구가 소재(M) 일측으로 이동하여 접촉하고, CNC선반공구에 의해 소재(M)가 가공되면서 편심부를 형성하는 편심 가공 단계; 및

(d6) 편심부의 외경 치수가 목표 외경 치수에 도달하면 CNC선반공구가 후퇴하고, 선반의 작동이 중지되는 편심 가공 종료 단계;로 이루어진다.

또한, 소재 삽입 단계(d1) 내지 편심 가공 종료 단계(d6) 이후에는 소재(M)의 자동 공급 및 취출을 위해

(d7) 로봇암이 홀더에 고정된 소재(M)의 일측을 붙잡으면 홀더에 공급되었던 유압유가 회수되면서 소재(M)의 고정이 해제되는 고정 해제 단계; 및

(d8) 소재(M)가 로봇암에 의해 벨트컨베이어 상부로 이동하여 다음 가공 단계를 위해 이송되는 이송 단계;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 편심선삭단계(S200)에서 척 내측에 설치된 센터를 이용해 기준면을 센터링할 수 있으며, 이를 통해 편심 가공시 발생하는 진동을 최소화한다.

또한, 상기 편심선삭단계(S200)에서 선반 심압대 측에 설치된 센터를 소재(M) 일단에 접촉시켜 소재(M)를 지지하는 것으로 편심선삭단계(S200)에서 발생하는 진동을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 소재 고정 단계(d3)에서 소재(M)을 고정할 때는 도4에 도시된 바와 같이, 편심선삭 가공 중 편심선삭 부위의 흔들림 또는 진동 등을 최소화하여 편심선삭 부위에서 오차가 발생되는 것을 방지하기 위하여 편심가공 부위에서 가장 인접한 부위를 척킹하여 편심선삭을 진행하는 것이 바람직하다. 일례로 도 4에 도시된 바와 같이 편심선삭 시 편심선삭 부위와 가장 인접한 전조가공 부위를 척킹하여 편심부위를 선삭하게 되며, 이때, 편심선삭을 위한 전조가공 부위의 척킹은 편심홀더를 이용하여 척킹이 이루어지게 된다.

또한, 소재(M)를 가공하는 중 마르포스 접촉식 측정기의 측정단이 편심 가공된 소재(M) 일측 편심부 표면에 접촉하도록 하여 상기 편심부의 편심량 및 외경 치수가 마르포스 접촉식 측정기에 연결된 단말기에 즉각적으로 피드백되도록 한다.

또한, 상기 편심선삭단계(S200)에서 투입되는 소재(M)는 자동공급기(또는 오토로더)를 통해 투입되는 것일 수 있다.

추가적으로 상기 편심선삭단계(S200)에서 소재(M) 상에 형성된 편심부의 진원도 및 원통도를 측정하기 위해 다이얼게이지를 이용한 추가검사단계를 수행할 수도 있다.

도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 편심 샤프트 제조 방법은 편심선삭이 완료된 소재(M)의 일측을 전조다이스를 이용해 압착 및 성형하는 것으로 상기 소재(M) 일측에 전조부를 형성하는 전조가공단계(S250)를 포함한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 전조가공단계(S250)는 2개 이상의 전조다이스를 평행하게 설치하고, 상기 전조다이스 사이에 소재(M)를 위치시킨 후 전조다이스 중 어느 하나의 위치를 조절하여 소재(M)가 전조다이스 사이에 압착되도록 하고, 상기 전조다이스를 회전시켜 소재(M) 표면에 전조부를 형성한다.

이러한 전조부의 형상은 전조부와 맞물리는 결합부, 기어 또는 구동장치의 치형에 따라 달라질 수 있는 것이다.

또한, 전조다이스를 사용해 압착 성형하는 방식은 외경 치수에 변화를 주므로 연마가공을 통해 전조부의 외경 치수가 목표 외경 치수의 오차범위 내에 위치하도록 가공하는 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 편심선삭단계(S200)가 완료된 소재(M)는 연마 전 열처리단계(C)를 진행할 수 있으며, 상기 열처리단계는 소재(M)의 표층부에 탄소를 투입 및 확산시킨 후 담금질을 하여 표층부만 경화시키는 침탄 열처리를 진행한다.

이때, 소재(M)의 열처리 후 경도는 로크웰 C스케일 경도(HRC)를 기준으로 55 내지 60이고, 경화층의 깊이는 0.5mm 내지 0.8mm인 것이 바람직하다.

도 1 및 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 편심 샤프트 제조 방법은 소재(M) 표면을 연마석을 이용해 연마하여 치수공차로 연마 가공하는 원통연마단계(S300)를 포함하며, 상기 원통연마단계(S300)은 도 6에 도시된 1차 원통연마단계(S310)와 도 7에 도시된 2차 원통연마단계(S320)로 나누어 진행할 수 있다.

도 6 내지 도 7에서 도시된 바와 같이, 원통연마단계(S300)는 상기 소재(M) 표면을 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 단계이다. 구체적으로는

(e1) 소재(M)가 로봇암에 의해 연삭기에 구비된 메인척에 삽입되는 소재 삽입단계;

(e2) 메인척에 유압유가 공급되면서 소재(M)가 메인척에 고정되고, 연삭기가 작동하여 소재(M)가 회전하는 소재 회전단계;

(e3) 연삭기에 설치된 연마석스핀들이 소재(M) 일측으로 이동하여 접촉하고, 연마석에 의해 소재(M)의 표면이 연마되면서 치수공차로 연마 가공하는 연마단계;

(e4) 소재(M)의 표면 연마가 완료되면 연마석이 후퇴하고, 연삭기의 작동이 중지되는 연마 종료 단계;

(e5) 로봇암이 메인척에 고정된 소재(M)의 일측을 붙잡으면, 메인척에 공급되었던 유압유가 회수되면서 소재(M)의 고정이 해제되는 고정 해제 단계; 및

(e6) 소재(M)가 로봇암에 의해 벨트컨베이어 상부로 이동하여 다음 가공 단계를 위해 이송되는 이송 단계;

의 순서로 표면의 연마 및 치수공차를 가공할 수 있으며 소재(M)의 양측을 연마하기 위해, 소재(M)의 일측을 연마하는 1차 원통연마단계(S310)와 소재(M)의 타측을 연마하는 2차 원통연마단계(S320)로 나누어 각각의 단계에서 e1 ~ e6단계의 연마가공을 진행한다.

이때, 상기 소재 회전단계(e2)에서 소재(M)의 양단을 라이브센터를 이용하여 클램프하는 것으로, 연마 시 연마석과 소재(M)의 충돌로 인한 소재에 발생하는 진동을 최소화하고, 중심축을 유지하여 연마할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 소재 회전단계(e2)에서 소재(M)의 양단을 라이브센터를 이용해 클램프할때, 연마 중에 연마석과 메인척 또는 연마석과 라이브센터의 충돌을 방지하기 위하여 소재(M)의 끝단을 척킹하는 것이 바람직하다.

단, 편심이 형성되지 않은 연삭기의 메인척에 소재(M)를 고정하므로 소재(M)의 편심부는 상기 원통연마단계(S300)에서 가공하지 않는다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 편심측정단계(S400)는 편심선삭단계(S200)에서 가공된 소재(M) 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점을 측정하는 단계로 구체적인 방법은,

(f1) 상기 편심선삭단계(S200)에서 편심선삭이 완료된 소재(M)가 로봇암에 의해 로케이션장치로 이송되는 검사 이송단계;

(f2) 상기 로케이션장치에 설치된 서브모터를 포함하는 센터에 소재(M) 일측이 고정되고, 라이브센터가 전진하면서 소재(M)의 양단이 클램프되는 센터 고정 단계;

(f3) 상기 로케이션장치에 클램프된 소재(M)가 회전하면서 로케이션장치에 설치된 프로브 및 마르포스 접촉식 측정기에 의해 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점이 검출되는 검사 단계; 및

(f4) 상기 로봇암이 로케이션장치에 고정된 소재(M)의 일측을 붙잡으면, 라이브센터가 후퇴하면서 소재(M)의 고정이 해제되는 고정 해제 단계;로 이루어진다.

또한, 상기 로케이션장치는 로케이션장치에 설치된 프로브 및 마르포스 접촉식 측정기에 의해 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점이 검출 및 측정되는 것으로, 프로브 및 마르포스 접촉식 측정기에 의해 상사점이 검출되면 서브모터의 작동이 즉시 중지되면서 상사점이 소재(M)의 중심축을 기준으로 상부에 위치하도록 정지한다.

이때, 검출된 편심부 편심량인 상사점 및 하사점의 위치가 변경되지 않도록 정밀 제어되는 로봇암에 의해 편심척에 삽입되도록 한다.

구체적으로는 로봇암에 의해 편심부의 상사점 및 하사점이 설정된 방향으로 향하도록 정확하게 편심척에 소재(M)가 고정되도록 한 후 편심부가 연마 가공되도록 하여 정확한 치수를 가진 편심 샤프트를 생산할 수 있게 된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 편심연마단계(S500)는 편심부의 표면을 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 단계로, 소재(M) 상에 형성된 편심부를 정확하게 연마해야 하므로 상기 편심측정단계(S400)에서 측정된 편심량인 상사점 및 하사점을 참조하여 로봇암에 의해 편심부의 상사점 및 하사점이 설정된 방향으로 향하도록 편심척에 고정한 후 연마 가공한다, 구체적인 방법은,

(g1) 로케이션장치에서 편심량인 상사점 및 하사점을 검출한 소재(M)가 로봇암에 의해 연삭기에 구비된 편심척에 편심부의 상사점 및 하사점이 설정된 방향으로 향하도록 삽입되는 삽입 단계;

(g2) 편심홀더에 유압유가 공급되면서 편심량을 조절하는 편심량 조절 단계;

(g3) 편심량이 조절된 편심홀더를 제외한 홀더에 유압유가 공급되면서 홀더에 의해 상기 소재(M)가 고정되는 소재 고정 단계;

(g4) 연삭기가 작동하여 소재(M)가 회전하는 소재 회전단계;

(g5) 연삭기에 설치된 연마석스핀들이 소재(M) 일측으로 이동하여 접촉하고, 연마석에 의해 소재(M) 일측에 형성된 편심부가 연마되면서 치수공차로 연마 가공하는 연마단계; 및

(g6) 소재(M)의 편심부의 표면 연마가 완료되면 연마석이 후퇴하고, 연삭기의 작동이 중지되는 연마 종료 단계;로 이루어진다.

또한, 소재 삽입 단계(g1) 내지 연마 종료 단계(g6) 이후에는 소재(M)의 자동 공급 및 취출을 위해

(g7) 로봇암이 홀더에 고정된 소재(M)의 일측을 붙잡으면 홀더에 공급되었던 유압유가 회수되면서 소재(M)의 고정이 해제되는 고정 해제 단계; 및

(g8) 소재(M)가 로봇암에 의해 벨트컨베이어 상부로 이동하는 이송단계;의 순서를 더 포함하여 이루어진다.

상기 편심연마단계(S500)에서 척 내측에 설치된 센터를 이용해 기준면을 센터링할 수 있으며, 이를 통해 편심 가공시 발생하는 진동을 최소화한다.

또한, 상기 소재 고정 단계(g3)에서 소재(M)을 고정할 때는 도9에 도시된 바와 같이, 편심연마 가공 중 편심연마 부위의 흔들림 또는 진동 등을 최소화하여 편심연마 부위에서 오차가 발생되는 것을 방지하기 위하여 편심가공 부위에서 가장 인접한 부위를 척킹하여 편심연마를 진행하는 것이 바람직하다. 일례로 도 9에 도시된 바와 같이 편심연마 시 편심연마 부위에서 가장 인접한 전조부를 척킹하여 편심부위를 연마하게 되며, 이때, 편심연마를 위한 전조부의 척킹은 편심홀더를 이용하여 척킹이 이루어지게 된다.

또한, 상기 편심연마단계(S500)에서 선반 심압대 측에 설치된 센터를 소재(M) 일단에 접촉시켜 소재(M)를 지지하는 것으로 편심연마단계(S500)에서 발생하는 진동을 최소화할 수 있다.

또한, 소재(M)를 연마하는 중 마르포스 접촉식 측정기의 측정단이 편심부 표면에 접촉하도록 하여 상기 편심부의 편심량 및 외경 치수가 마르포스 접촉식 측정기에 연결된 단말기에 즉각적으로 피드백되도록 한다.

추가적으로 상기 편심연마단계(S500)에서 연마된 편심부의 진원도 및 원통도를 측정하기 위해 다이얼게이지를 이용한 추가검사단계를 수행할 수도 있다.

전조부가 가공된 소재(M)의 경우, 상기 소재(M) 일측에 형성된 전조부를 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 전조부연마단계(S350)을 별도로 진행할 수도 있다.

전조부연마단계(S350)은 상기 e1 ~ e6 단계와 동일한 방법에 의해 가공되는 단계이나 치형이 형성된 전조부의 특성을 고려하여 사용하는 연마석의 입도는 70mesh 내지 220mesh, 결합도는 L ~ S, 숫돌 입자율은 50% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 소재(M)를 연마하는 중 마르포스 접촉식 측정기의 측정단이 소재(M) 일측 표면에 접촉하도록 하여 상기 소재(M)의 가공량 및 외경 치수가 마르포스 접촉식 측정기에 연결된 단말기에 즉각적으로 피드백되도록 한다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 소재(M)는 전체선삭단계(S100) ~ 편심연마단계(S500)의 단계를 거쳐 편심 가공이 완료된 것으로 편심 가공이 끝난 소재(M)는 가공품(P)으로 정의한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 편심 샤프트 제조 방법은 상기 소재(M)를 전체선삭단계(S100) ~ 편심연마단계(S500)를 거쳐 가공한 가공품(P)의 불량여부를 판단하기 위해 가공품(P)의 외경, 편심 또는 전장을 측정하는 가공품 자동화 검사 단계(S600)를 포함한다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)의 구체적인 순서는

투입컨베이어에 위치한 가공품(P)을 로봇암을 이용해 트랜스퍼로 이송하는 검사 이송 단계(S610);

상기 트랜스퍼에 의해 가공품(P)이 이동되면서 가공품(P)의 외경을 측정하는 외경 측정 단계(S620);

상기 트랜스퍼에 의해 가공품(P)이 이동되면서 가공품(P)의 편심량을 측정하는 편심 측정 단계(S630);

상기 트랜스퍼에 의해 가공품(P)이 이동되면서 가공품(P)의 전장을 측정하는 전장 측정 단계(S640); 및

상기 트랜스퍼에 의해 이동하면서 측정이 완료된 가공품(P)을 배출컨베이어에 이송하는 배출 이송 단계(S650);로 이루어진다.

상기 트랜스퍼는 가공품(P)의 외경, 편심량 또는 전장 등을 측정하는 측정기로 이송하는 모든 이송유닛을 포함하는 개념으로 컨베이어 또는 로봇암 등의 이송유닛으로 구성될 수 있다.

상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)에서 가공품(P)의 치수공차를 기준으로 불량품이 검출되도록 하되, 상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)에서 불량품이 연속적으로 소정 개수 검출되었을 경우 자동으로 각 단계의 가공을 중지하고 확인 알림을 설정된 단말기로 송신할 수 있다.

다르게는 상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)에서 가공품(P)의 치수공차를 기준으로 불량품이 검출되도록 하되, 상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)에서 전체 가공품(P)의 수량 대비 불량품의 수량의 비율인 불량률이 산출되고, 상기 불량률이 단말기를 이용해 입력된 소정의 설정값을 초과하는 경우 자동으로 각 단계의 가공을 중지하고 확인 알림을 설정된 단말기로 송신하도록 할 수 있다.

다만 불량률을 산출하여 설정값을 초과하는 경우 가공을 중지하는 방법은 초기 불량품이 발생할 경우, 전체 생산량 대비 불량품의 수량이 많아져 불량률이 높게 잡히고, 불량률이 높으면 생산 공정이 계속 중지되어 사용자에게 손해를 입힐 수 있으므로 상기 불량률을 보정 하기 위한 보정값을 추가할 수 있다.

구체적으로는 상기 보정값은 전날 생산량의 10%를 전체 가공품(P)의 수량에 미리 대입해 보정 하는 것으로 불량품이 초기에 발생하더라도 생산 공정을 중지하지 않아 생산 초기에 불량률이 높게 잡히는 문제를 방지할 수 있다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나 상기 편심 샤프트 제조 방법은 소재(M)를 가공하기 전에 각 단계의 오작동 여부를 확인하기 위해 소재(M)를 전체선삭단계(S100) ~ 편심연마단계(S500)단계를 거쳐 시험 가공하는 시운전 단계(S10) 및 상기 시운전 단계(S10)에서 소재(M)를 시험 가공한 가공품(P)의 측정값을 가공품 자동화 검사 단계(S600)를 거쳐 산출하고, 상기 측정값과 목표 가공품의 참값을 비교하여 오차값을 산출하는 시운전 평가 단계(S20)를 더 포함할 수 있다.

상기 오차값은 목표 가공품의 참값에서 시험 가공품(P)의 측정값을 뺀 수치로 상기 오차값이 치수공차 내에 해당하는 값인지 확인하기 위해 산출하는 것이다.

상기 오차값이 치수공차 내에 해당하지 않으면 각 연마단계(S300, S350, S500)에서 연마되는 치수공차를 보정 하여 시운전 단계(S10) 및 시운전 평가 단계(S20)를 다시 실행하고, 오차값이 치수공차 내에 해당하면 시험 가공품(P)을 기준으로 본 발명의 편심 샤프트 제조 방법(100)에 따라 편심 샤프트가 제조되도록 한다.

상기 내용에서 본 발명의 도면을 기준으로 설명하였으며, 상기 도면을 기준으로 설명한 부분에 한정되지 아니하고, 상기 도면을 기준으로 설명한 부분을 통해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있다.

100 : 편심 샤프트 제조 방법
M : 소재 P : 가공품
S10 : 시운전 단계 S20 : 시운전 평가 단계
S100 : 전체선삭단계 S200 : 편심선삭단계
S250 : 전조가공단계 C : 열처리단계
S300 : 원통연마단계 S310 : 1차 원통연마단계
S320 : 2차 원통연마단계 S350 : 전조부연마단계
S400 : 편심측정단계 S500 : 편심연마단계
S600 : 가공품 자동화 검사 단계 S610 : 검사 이송 단계
S620 : 외경 측정 단계 S630 : 편심 측정 단계
S640 : 전장 측정 단계 S650 : 배출 이송 단계

Claims

원통형의 소재(M)를 회전시켜 소재(M) 표면을 절삭공구로 절삭하는 전체선삭단계(S100);
전체선삭이 완료된 소재(M)를 편심척에 고정하여 CNC선반공구를 이용해 소재(M) 일측에 편심을 가공하는 편심선삭단계(S200);
로케이션장치에 클램프된 소재(M)를 회전시켜 로케이션장치에 설치된 프로브에 의해 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점을 검출하는 편심측정단계(S400); 및
상기 편심측정단계(S400)에서 검출된 소재(M) 편심부의 상사점 및 하사점이 설정된 방향으로 향하도록 편심척에 삽입하고, 소재(M) 일측에 형성된 편심 표면을 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 편심연마단계(S500);로 이루어지고,
상기 편심측정단계(S400)는,
상기 편심선삭단계(S200)에서 편심선삭이 완료된 소재(M)가 로봇암에 의해 로케이션장치로 이송되는 검사 이송단계(f1);
상기 로케이션장치에 설치된 서브모터를 포함하는 센터에 소재(M) 일측이 고정되고, 라이브센터가 전진하면서 소재(M)의 양단이 클램프되는 센터 고정 단계(f2);
상기 로케이션장치에 클램프된 소재(M)가 회전하면서 로케이션장치에 설치된 프로브 및 마르포스 접촉식 측정기에 의해 편심부의 편심량인 상사점 및 하사점이 검출되는 검사 단계(f3); 및
상기 로봇암이 로케이션장치에 고정된 소재(M)의 일측을 붙잡으면, 라이브센터가 후퇴하면서 소재(M)의 고정이 해제되는 고정 해제 단계(f4);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 편심척은,
선반 메인척에 고정되는 척베이스;
상기 척베이스에 소재를 삽입할 수 있도록 형성된 삽입공;
상기 삽입공에 삽입된 소재를 고정할 수 있도록 척베이스 상에 소정 각도로 설치되는 복수 개의 홀더;를 포함하되,
상기 홀더 중 어느 하나는 삽입공 중심축의 수직 방향으로 단동 제어되어 상기 삽입공 중심축과 소정 간격 이격된 편심축을 형성하는 편심홀더;인 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 편심홀더는,
유압을 이용하여 소재를 고정할 수 있도록 하되, 유압을 이용해 편심홀더의 위치를 조절하는 것으로 편심량을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 편심홀더는,
편심홀더에 공급되는 유압유의 양을 단말기를 이용해 전자식으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 편심선삭단계(S200)는,
상기 전체선삭단계(S100)에서 가공이 완료된 소재(M)가 로봇암에 의해 선반에 구비된 편심척에 삽입되는 소재 삽입 단계(d1);
편심홀더에 유압유가 공급되면서 편심량을 조절하는 편심량 조절 단계(d2);
편심량이 조절된 편심홀더를 제외한 홀더에 유압유가 공급되면서 홀더에 의해 상기 소재(M)가 고정되는 소재 고정 단계(d3);
선반이 작동하여 소재(M)가 회전하는 소재 회전 단계(d4);
선반에 설치된 CNC선반공구가 소재(M) 일측으로 이동하여 접촉하고, CNC선반공구에 의해 소재(M)가 가공되면서 편심부를 형성하는 편심 가공 단계(d5);
편심부의 외경 치수가 목표 외경 치수에 도달하면 CNC선반공구가 후퇴하고, 선반의 작동이 중지되는 편심 가공 종료 단계(d6);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
삭제
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 편심연마단계(S500)는,
로케이션장치에서 편심량인 상사점 및 하사점을 검출한 소재(M)가 로봇암에 의해 선반에 구비된 편심척에 편심부의 상사점 및 하사점이 설정된 방향으로 향하도록 삽입되는 삽입단계(g1);
편심홀더에 유압유가 공급되면서 편심량을 조절하는 편심량 조절 단계(g2);
편심량이 조절된 편심홀더를 제외한 홀더에 유압유가 공급되면서 홀더에 의해 상기 소재(M)가 고정되는 소재 고정 단계(g3);
연삭기 작동하여 소재(M)가 회전하는 소재 회전단계(g4);
연삭기에 설치된 연마석스핀들이 소재(M) 일측으로 이동하여 접촉하고, 연마석에 의해 소재(M) 일측에 형성된 편심부가 연마되면서 치수공차로 연마 가공하는 연마단계(g5);
소재(M)의 편심부의 표면 연마가 완료되면 연마석이 후퇴하고, 연삭기의 작동이 중지되는 연마 종료 단계(g6);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 삽입단계(g1)는,
상기 편심측정단계(S400)에서 프로브에 의해 검출된 편심부 편심량인 상사점 및 하사점의 위치가 변경되지 않도록 정밀 제어되는 로봇암에 의해 소재(M)가 편심척에 삽입되는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 전체선삭단계(S100)는
선반에 설치된 메인척에 소재(M)를 투입하여 고정하고 선반을 작동하여 소재(M)를 회전시키는 소재 회전단계(a1);
황삭바이트를 이용하여 소재(M)의 외경을 황삭하는 황삭 단계(a2);
황삭이 종료된 후, 황삭바이트가 후퇴하고 정삭바이트로 절삭공구가 교체되는 공구 교체단계(a3);
정삭바이트에 의해 소재(M)의 외경을 목표 외경 치수까지 가공하는 정삭 단계(a4); 및
소재(M)의 외경이 목표 외경 치수에 도달하면, 정삭바이트가 후퇴하고 선반의 작동이 중지되는 선삭 종료 단계(a5);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 편심 샤프트 제조 방법으로 가공한 가공품(P)의 불량 여부를 판단하기 위해 가공품(P)의 외경, 편심 또는 전장을 측정하는 가공품 자동화 검사 단계(S600);를 더 포함하는 편심 샤프트 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)는,
투입컨베이어에 위치한 가공품을 로봇암을 이용해 트랜스퍼로 이송하는 검사 이송 단계(S610);
상기 트랜스퍼에 의해 가공품이 이동되면서 가공품의 외경을 측정하는 외경 측정 단계(S620);
상기 트랜스퍼에 의해 가공품이 이동되면서 가공품의 편심량을 측정하는 편심 측정 단계(S630);
상기 트랜스퍼에 의해 가공품이 이동되면서 가공품의 전장을 측정하는 전장 측정 단계(S640); 및
상기 트랜스퍼에 의해 이동하면서 측정이 완료된 가공품을 배출컨베이어에 이송하는 배출 이송 단계(S650);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)에서 가공품(P)의 치수공차를 기준으로 불량품이 검출되도록 하되,
상기 가공품 자동화 검사 단계(S600)에서 전체 가공품(P)의 수량 대비 불량품의 수량의 비율인 불량률이 산출되고,
상기 불량률이 단말기를 이용해 입력된 소정의 설정값을 초과하는 경우 자동으로 각 단계의 가공을 중지하고 확인 알림을 설정된 단말기로 송신하는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 편심 샤프트 제조 방법은,
각 단계별 소재(M)의 이송은 로봇암 또는 벨트컨베이어를 이용하여 이송되는 것으로 소재(M)의 연속적인 투입과 취출이 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 로봇암을 이용해 소재(M)의 가공면을 변경하여 공작기에 투입할 수 있는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 편심 샤프트 제조 방법은,
편심선삭이 완료된 소재(M)의 일측을 전조다이스를 이용해 압착하는 것으로 상기 소재(M) 일측에 전조부를 형성하는 전조가공단계(S250);를 더 포함하는 편심 샤프트 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 전조가공단계(S250)는,
2개 이상의 전조다이스를 평행하게 설치하되,
상기 전조다이스 사이에 소재(M)를 위치시킨 후 전조다이스 중 어느 하나의 위치를 조절하여 소재(M)가 전조다이스 사이에 압착되도록 하고,
상기 전조다이스를 회전시켜 소재(M) 일측에 전조부를 형성하는 것을 특징으로 하는 편심 샤프트 제조 방법.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 편심 샤프트 제조 방법은,
상기 소재(M) 일측에 형성된 전조부를 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 전조부연마단계(S350);를 더 포함하는 편심 샤프트 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 편심 샤프트 제조 방법은,
상기 소재(M) 표면을 연마석을 이용해 연마하면서 치수공차로 연마 가공하는 원통연마단계(S300);를 더 포함하는 편심 샤프트 제조 방법.