KR20050010884A - 핀의 치수 및 기하학적 특징들을 체크하는 장치 - Google Patents

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KR20050010884A
KR20050010884A KR10-2004-7020125A KR20047020125A KR20050010884A KR 20050010884 A KR20050010884 A KR 20050010884A KR 20047020125 A KR20047020125 A KR 20047020125A KR 20050010884 A KR20050010884 A KR 20050010884A
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KR10-2004-7020125A
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다니엘리프랑코
굴리넬리미켈레
소아틴가브리엘레
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마포스 쏘시에타 페르 아지오니
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Abstract

그라인딩 기계의 기계가공 과정에서 크랭크핀(42)의 직경 및 진원도를 체킹하는 장치는 V자형상 기준 디바이스(70), 상기 V자형상 기준 디바이스(70)와 관련된 이동가능한 필러(67)를 갖는 게이징 디바이스 및 V자형상 기준 디바이스를 위한 이동가능한 지지(5,40,41,60) 디바이스를 포함한다. 상기 이동가능한 지지 디바이스(5)는 그라인딩 휠 슬라이드(1)에 커플링되고, 작동 조건에서 V자형상 디바이스(70)의 실질적인 병진 변위를 가능하게 하는 직렬의 두 평행사변형 구조체(40,41)를 포함한다. 상기 2개의 평행사변형 구조체(40,41) 중 하나는 작동 조건에서는 베어링(15,19)의 외부면과 접촉하는 단부 면(38,39)을 갖는 축선방향으로 이동가능한 스템(32)을 포함하여, 평행사변형 구조체(40)의 4개의 정점(11,7,14,8) 중 2개를 분리하는 거리를 설정하는 한편, 상기 장치가 레스트(rest) 위치에 있을 때에는, 상기 단부면(38,39) 중 1이상이 관련 베어링의 표면으로부터 분리된다. 체킹동안, 상기 필러(67) 변위의 방향은 실질적으로 변하지 않고 유지된다.

Description

핀의 치수 및 기하학적 특징들을 체크하는 장치{APPARATUS FOR CHECKING THE DIMENSIONAL AND GEOMETRIC FEATURES OF PINS}
그라인딩 기계의 기계가공 과정에서 기하학적 축선을 중심으로 한 궤도 운동으로 회전하는 크랭크샤프트의 크랭크핀의 직경을 체크하기 위한 장치가 본 특허 출원의 동일한 출원인에 의하여 출원되어 WO-A-9712724로 공개된 국제 특허 출원에 개시되어 있다.
보다 상세하게는, 이미 상술한 국제 특허 출원에서 도시 및 설명된 실시예들에 따르면, 상기 장치는 체크될 크랭크핀상에 놓이고 실질적으로 중력에 의하여 크랭크핀의 표면과의 정확한 상호작동을 유지하는 V자형상 기준 디바이스를 갖는다. 앞서 설명한 국제 특허 출원에 개시된 실시예들은 뛰어난 도량학적(metrological) 결과 및 작은 관성력을 보장하고, 본 특허 출원의 출원인에 의하여 제조된, 상기 특징들을 갖는 장치의 성능의 표준들은 상기 출원들의 뛰어난 품질 및 신뢰성을 확증한다.
또한, 상기 공지된 장치들은, 크랭크샤프트가 조립되고 그라인딩 기계상에서 회전되는 동안 핀의 원통형상표면의 진원도(roundness) 체킹을 수행하는데 활용될 수 있다.
역시 본 특허 출원의 동일 출원인에 의하여 출원되어, WO-A-0166306으로 공개된 국제 특허 출원은 그라인딩 기계상에서의 궤도 회전하는 크랭크핀의 진원도를 체크하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 국제 특허 출원은, 필러와 상기 부분상에 놓인 V자형상 기준 면을 포함하는 게이징 헤드 및 그리고 상기 V자의 이등분선과 일치하고 그것에 대하여 약간 경사진 측정 방향을 따르는 상기 필러의 변위를 검출하는 트랜스듀서(transducer)에 의하여, 크랭크샤프트의 회전 동안 사전설정된 각도 위치에서 크랭크핀의 직경 치수를 검출하는 것에 대해 개시하고 있다.
검출된 치수들은 사용되는 특정 형태의 헤드의 기하학적 특징들로 인한 왜곡을 보상(기준 V와 접촉하는 체크된 표면의 형상 오차의 변조(modulation))을 위하여, 그리고 하고 크랭크핀의 표면상의 헤드에 의하여 취해진 위치를 유지하기 위한 보상, 보다 상세하게는, 지지요소와 크랭크샤프트간의 상대적인 배치 및 헤드를 지탱하는 지지 디바이스에 의해 취해진 특징 및 결과적인 구조에 의존하는, 공지된 기준에 대한 필러의 순간적인 접촉점의 각도 배치를 유지하기 위한 다른 보상을 수행하기 위하여 처리된다. 도 1a 및 1b는, 원통형상 크랭크핀의 체킹 과정에서 그라인딩 기계의 그라인딩-휠 슬라이드에 커플링되는, WO-A-0166306으로 공개된 상술된 특허 출원에 따른 장치의 일정 부분들을 예시를 위해 간략한 형태로 나타내고 있다. 필러(T)에 의하여 정의되는 측정 방향(D)의 각도 배치가 체킹될 부분과 장치의 커플링 영역간의 상호간 위치에 어떻게 의존적인지를 증명하기 위하여, 도 1a 및 1b는 두가지 상이한 체킹 조건을 나타내고 있다. 첫번째 조건(도 1a)에서는, 핀이 그라인딩 휠과 접촉해 있는 동안 상기 장치는 핀을 체크하고, 두번째 조건(도 1b)에서는 그라인딩-휠 슬라이드가 그 대상물로부터 후퇴한다. 궤도 운동하는(예를 들어 크랭크핀) 핀 체킹 과정에서, 지지 디바이스 구조에서의 변동들은 그에 따른 필러의 각도 배치에서의 변동들을 야기한다는 사실 또한 고려해야 한다.
WO-A-0166306으로 공개된 국제 특허 출원에 따른 방법은 관련된 기계적 구성요소 부분들의 이론적 거동에 의존적인 다양한 프로세싱들로 인한 불가피한 근사치(approximation)에도 불구하고 뛰어난 결과들을 얻을 수 있게 한다.
역시 본 특허 출원의 동일 출원인에 의하여 출원된 WO-A-02070195로 공개된 국제 특허 출원은, 그라인딩 기계상의 궤도 회전하는 핀의 치수 및 진원도를 체킹하는데 활용될 수 있고 본 명세서의 서두에서 상술된 특징들을 갖는 장치에 대하여 예시 및 설명하고 있다. 보다 상세하게는, 상기 개시된 장치는, 실질적으로 지지요소에 대한 V자형상 디바이스의 병진 변위를 가능하게 하는 이동가능한 커플링 요소를 구비한, V자형상 디바이스를 지탱하는 커플링 기구를 포함한다.
도 2a 및 2b는, 원통형상 크랭크핀의 체킹 과정에서 그라인딩 기계의 그라인딩-휠 슬라이드에 커플링되는, WO-A-02070195로 공개된 국제 특허 출원에 따른 장치를 간략한 형태로 나타내고 있다. 필러(T)가 그를 따라 병진하는 측정방향(D)의 각도 배치는 커플링기구에 의하여 취해진 구조가 변화함에 따라 변화하지 않는다는 것을 알 수 있는데, 이 커플링기구는 예를 들어 2개의 평행사변형 구조체를 형성하는 커플링 요소를 구비한다. 이는, -지지요소와 체크될 대상물간의 왕복 위치에 앞서 그리고 그와는 무관하게- 필러가 체크될 대상물(piece)의 표면에 닿는 순간적인 접촉점의 각도 위치를 알 수 있도록 한다. 이러한 방식으로, 예를 들어 진원도 체킹을 수행하는 장치를 활용할 필요가 있는 경우에, -예를 들어, WO-A-0166306으로공개된 국제 특허 출원으로부터 공지된 장치를 이용하여 수행되는 체킹에 필요한- 검출된 값들의 프로세싱의 적어도 일부가 필요하지 않으며, 이는 무엇보다도, 계산에 있어 근사치를 최소화하고 보다 신속하고 신뢰성 있는 체킹 작업을 제공할 수 있도록 한다.
본 발명은, 기하학적 회전 축선을 중심으로 회전하는 핀의 치수 및 기하학적 특성들을 체크하는 장치로서, 체크될 핀과 상호작동하도록 되어 있는 레스트(rest) 및 기준 면들을 형성하는 V자형상 기준 디바이스; 상기 V자형상 기준 디바이스에 커플링되고, 체크될 핀의 표면과 접촉하도록 되어 있고 상기 V자형상 기준 디바이스의 상기 레스트 및 기준 면들 사이에 놓인 측정 방향을 따른 선형 변위들을 수행하도록 되어 있는 필러를 포함하는 게이징 디바이스; 정적 지지 요소, 및 상기 장치가 작동 조건에 있을 때 상기 정적 지지 요소에 대한 상기 V자형상 기준 디바이스의 실질적인 병진(translational) 변위를 가능하게 하도록 되어 있는, 상기 정적 지지 요소와 상기 V자형상 기준 디바이스 사이의 커플링 기구를 갖고 상기 V자형상 기준 디바이스 및 상기 게이징 디바이스를 지지하는 지지 디바이스로서, 상기 커플링 기구는, 상기 정적 지지 요소에 커플링되는 제1섹션, 상기 제1섹션에 커플링되는 중간 요소, 및 상기 중간 요소에 커플링되고 상기 V자형상 기준 디바이스 및 상기 게이징 디바이스를 지탱(carry)하는 제2섹션을 포함하고, 상기 제1섹션 및 제2섹션 중 1이상은, 상기 작동 조건에서, 상기 기하학적 회전 축선과 평행한 많은 회전 축선을 형성하는 4개의 지점(fulcrum)과, 인접한 회전 축선들을 분리(separate)시키는 거리를 형성하고 설정하도록 되어 있는 커플링 및 제한 요소를 갖는 실질적으로 평행사변형의 제1구조체를 포함하는 상기 지지 디바이스; 및 상기 장치를 레스트 위치로부터 상기 작동 조건으로 그리고 그 역으로 자동적인 방식으로 변위시키는 제어 디바이스;를 포함한다.
도 1a 및 1b는, 2개의 상이한 작동 조건하에서 공지된 장치의 배치를 간략한 형태로 나타낸 도;
도 2a 및 2b는, 도 1a 및 1b에 나타낸 2개의 상이한 조건들하에서 예시된, 본 발명에 따른 기능적 형태들 몇가지를 포함하는, 상이한 공지된 장치의 배열을 간략한 형태로 나타낸 도;
도 3은 레스트 조건에서 나타낸, 크랭크샤프트 그라인딩 기계의 그라인딩-휠슬라이드상에 장착되는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 체킹 장치의 측면도;
도 4 및 5는 크랭크핀이 기계가공되고 있는 체킹하는 동안의 상이한 순간에, 작동 조건에서 도시된 도 3의 장치의 부분 확대측면도;
도 6은 도 5의 장치의 몇몇 구성요소 부분들의 부분적인 그리고 보다 확대된 측면도이다.
본 발명의 목적은 원통형상 부분의 치수 및 기하학적 특징들을 체킹하는 장치를 제공하는 것으로, WO-A-02070195로 공개된 국제 특허 출원에 개시된 장치들의 몇몇 기능적 특징들 -정확성 및 신뢰성이 관련되는 한 뛰어난 성능을 보장하는 특징들- 이외에도 기계 툴의 기계가공동안 공정시(in-process) 체킹에서 그 사용을 특히 용이하고 유리하게 하는 제조 형태들을 갖고, 특히 레스트 조건에서 제한된 전체 치수들을 확보해준다.
상기 목적은, 청구항 제1항에 따른 체킹 장치에 의하여 달성되며, 이후 개시되는 장점들이 얻어진다.
도 3, 4 및 5를 참조하면, 크랭크샤프트를 그라인딩하는 컴퓨터수치제어("CNC") 그라인딩 기계의 그라인딩-휠 슬라이드(1)는 그라인딩 휠(4)의 회전 축(3)을 형성하는 스핀들을 지지한다. 그라인딩-휠 슬라이드(1)는 정적 지지요소(5)를 구비한 지지 디바이스 및 복수의 커플링 요소를 포함하는 커플링 기구를 지탱하고 있다. 보다 상세하게는, 상기 지지요소(5)는 제1회전 핀(6)에 의하여, 제1회전 커플링 요소(9)를 지지한다. 핀(6)은 그라인딩 휠(4)의 회전 축선(3) 및 체크될 크랭크샤프트의 기하학적 회전 축선(8)에 평행한 제1회전 축선(7)을 형성한다. 차례로, 커플링 요소(9)는 축선 3 및 8과 평행한 제2회전 축선(11)을 형성하는 제2회전 핀(10)에 의하여 중간 요소(12)를 지지한다. 제3회전 핀(13)은 지지 요소(5)에 대하여 정적이고, 축선 3, 8 및 11과 평행한 제3회전 축선(14)을 형성하고, 외부 원통형상표면을 갖는 공지된 형태의 제1베어링(15)을 지지한다. 제4회전 핀(17)은 중간 요소(12)에 고정되고, 축선 3, 8, 11 및 14와 평행한 제4회전 축선(18)을 형성하고, 외부 원통형상표면(20)을 갖는 제1베어링(15)와 동일한 제2베어링(19)을 지지한다.
제한 디바이스는 스크루(31)에 의해 제1커플링 요소(9)에 고정되고 상기 요소(9)와 평행하게 배치되는 관상(tubular)의 지지부 및 가이드 요소(30), 그리고 관상 요소(30)의 내부에 부분적으로 하우징되는 강성의 세장형 요소(rigid elongate element) 또는 스템(32)를 포함한다. 상기 스템(32)은, 상기 관상 요소(30)의 내부에 배치되고 도 6에 도시된 2개의 부시(bushing:33)에 의하여 -실질적으로 제1커플링 요소(9)에 대해 평행한 방향을 따르는- 축선방향의 병진운동을 수행하도록 안내된다. 또한, 도 6은, 스템(32)과 관상 요소(30)간의 축선방향의 병진운동의 양을 일 방향으로 제한하는 내부 맞댐면(35,36)과, 외부 응력이 존재하지 않을 때 상기 면(35,36)을 서로에 대해 가압되도록 유지시키는 압축 스프링(37)을 도시하고 있다. 상기 스템(32)과 관상 요소(30)간의 병진 변위는 요소(30) 외부의 스템(32)의 영역에 대해 적절한 방식으로 커플링된 맞댐 링(34)에 의하여 -대향되는 방향으로- 제한된다. 스템(32)의 단부 각각은 관상 요소(30)의 외부를 향하여 돌출되며 스템(32)의 축선에 대하여 실질적으로 수직한 기계적 맞댐 평면(38)(및 39)을 갖는다. 상기 장치가 예를 들어 도 4 및 5에 도시된 바와 같은 작동 조건에 있을 경우, 베어링(15 및 19)의 원통형상표면(16 및 20)과 각각 접촉하는 상기 평면(38 및 39)에 의하여 2쌍의 기계적 맞댐부들이 형성되어, 축선 14와 18 사이의 거리를 결정한다. 베어링(15,19)의 치수 및 스템(32)의 치수는 이렇게 결정된 거리가 축선 7과 11사이에 존재하는 거리와 동일하도록 되어 있으며, 후자는 제1커플링 요소(9)에 의하여 형성된다. 실제에 있어서, 작동 조건에서는, 제1커플링 요소(9), 정적 지지요소(5), 중간 요소(12), 그리고 스템(32) 및 베어링(15,19)을 포함하는제한 디바이스가 커플링 기구의 제1섹션을 나타내는 제1평행사변형 구조체(40)를 형성한다.
제5회전 핀(50) 및 제6회전 핀(51)은 중간 요소(12)에 견고하게 커플링되고 상술된 회전 축선들과 평행한 제5 및 제6회전 축선(52,53)을 각각 형성한다. 2개의 추가 커플링 요소(54,55)는 각각 회전 핀(50,51)에 의하여 중간 요소(12)와 커플링되는 단부들을 갖는다. 이동가능한 지지부(60)는 -상술된 회전 축선들과 평행한 제7 및 제8회전 축선(58,59)을 각각 형성하는- 제7회전 핀(56) 및 제8회전 핀(57)을 지탱하고, 2개의 추가 커플링 요소(54,55)에 의하여 중간 요소(12)와 결합되며, 전자는 회전 핀(56,57)에 결합되는 단부들을 갖는다.
상기 2개의 추가 커플링 요소(54,55)는, 중간 요소(12) 및 이동가능한 지지부(60)와 함께 커플링 기구의 제2섹션을 나타내는 제2평행사변형 구조체(41)를 형성한다.
복원 폐쇄 스프링(return closing spring:22)을 갖는 탄성 스러스트 디바이스는 후킹 요소(hooking element:23 및 24)에 커플링되며, 후자는 제1커플링 요소(9) 및 이동가능한 지지부(60)에 각각 커플링되어 있으며, 상기 후킹 요소(23)는 상기 스프링(22)의 힘을 설정하기 위하여 조정가능하다. 중간 요소(12)는 제1맞댐면(25) 및 제2맞댐면(26)을 지탱하는 한편, 조정가능한 맞댐 요소(27 및 28)는 각각 제1커플링 요소(9)와 추가 커플링 요소들 중 하나(54)에 커플링된다. 조정가능한 요소(27,28)와 맞댐면(25,26)간의 각각의 접촉은 스프링(22)의 스러스트에 의하여 가압되는 커플링 기구의 요소들 사이에서, 보다 상세하게는 도 3에 도시된 레스트 위치에서의 왕복 회전 변위들의 양을 제한한다.
맞댐 돌기(abutment jut:74)는 제1커플링 요소(9)와 견고하게 커플링되고 상기 장치의 레스트 위치(도 3)를 형성하는 정적 지지 요소(5)의 표면과 상호작동할 수 있다.
가이드 케이싱(65)안에서 체크될 크랭크핀(42)의 표면과 접촉하는 필러(67)를 지탱하는 트랜스미션 로드를 축선방향으로 병진운동시킬 수 있는 상기 가이드 케이싱(65)을 포함하는 게이징 디바이스(61)가 -본 명세서에서는 상세히 기술되지 않은 널리 공지된 커플링에 다른 적절한 방식으로- 이동가능한 지지부(60)에 견고하게 커플링된다. 상기 로드의 변위들은, 예를 들어 널리 공지되어 있으나, 도면에 나타내지는 않은, LVDT 타입의 트랜스듀서(선형 가변 차동 트랜스듀서(Linear Variable Differential Transducer)) 또는 HBT 타입(Half Bridge Transformer)에 의하여 검출된다. 가이드 케이싱(65)의 하단부에서, 체크될 크랭크핀(42)의 표면과 맞물리는 레스트 및 기준 면들을 갖는 V자형상의 기준 디바이스(70)를 지지하는 지지 블록(69)이 커플링된다. 필러(67) 및 트랜스미션 로드는 실질적으로 V자형상 기준 디바이스(70)의 이등분선과 일치하는 측정 방향(D)(도 2a 및 2b)을 따라 이동가능하거나, 또는 -도 3 내지 5에 나타낸 "비대칭" V자형상의 실시예에서와 같이- 그에 대해 약간 각도를 가지고 변위되나, 어느 경우이든 관련 레스트 및 기준 면들 사이의 V자형상 디바이스(70)와 교차한다(cross). 트랜스듀서 신호들은 도 3에 간략한 형태로 나타낸 그라인딩 기계(90)의 수치 제어부(numeric control)에 연결되는, 프로세싱 및 디스플레이 디바이스(89)로 전송된다. 진원도 체킹을 수행하는 본발명에 따른 장치에서의 비대칭 V자형상 디바이스(70)의 사용은, 그것이 감응도를 증가시켜 폭넓은 범위의 로빙(lobing)에서의 형상 오차들을 갖는 원통형상표면의 체킹을 수행하므로 큰 장점을 가지며, 이에 대해서는 WO 01/66306호로 공개된 상술된 국제 특허 출원에 보다 상세히 기술되어 있다.
체크될 크랭크샤프트는, 이 크랭크샤프트의 기하학적 주 축선과 일치하는 기하학적 회전 축선(8)을 형성하는, 스핀들과 테일스톡(도시 안됨) 사이의 작업테이블(worktable:73)상에 위치된다. 결과적으로, 크랭크핀(42)은 축선(8)을 중심으로 궤도적으로 회전한다. 비록 크랭크핀(42)이 축선(8)을 중심으로 편심적으로 회전하더라도, 원형 궤적(trajectory)을 그림으로써, 기계가공의 과정에서 그라인딩-휠 슬라이드(1)에 대한 핀의 궤적이 표현될 수 있고, 실제에 있어서는 도 3에서 점선으로 나타내고 참조부호 75로 식별되는 아크에 의해 표현될 수 있다.
따라서, V자형상 기준 디바이스(70)가 크랭크핀(42)상에 안착하는 경우, 그것은 위에서 아래로 그리고 그 역으로의 왕복 운동으로 크랭크핀(42)의 궤도 운동과 동일한 주파수(수십 rpm)를 갖고, 유사한 궤적을 그린다. 이는, -현대에서는, 크랭크핀이 궤도적으로 회전하는동안 크랭크핀을 기계가공하는 그라인딩-휠 슬라이드(1)에 의하여, 그라인딩 휠이 그라인딩될 표면과 접촉하는 것을 유지하도록 크랭크핀을 "트랙킹(tracking)"함으로써 체킹 장치가 지탱된다는 사실로 기인한 것이다. 분명히, 스톡 제거를 위한 이송(feed) 운동은 횡방향의 "트랙킹" 운동에 부가된다. 따라서, 체킹 장치를 형성하는 요소들의 변위는 상대적으로 작은 관성력을 가져서, 장치의 도량학적 성능, 제한된 마모 및 신뢰성의 장점을 갖도록 한다.
도 3에 전체적으로 도시되고, 도 4, 5 및 6에는 부분적으로만 도시된 제어 디바이스는 예를 들어 유압 형태의 이중 작동 실린더(double-acting cylinder:80)를 포함한다. 실린더(80)는 그라인딩-휠 슬라이드(1)에 의하여 지지되고 로드(81)를 포함하며, 일 단부에서는 실린더(80)의 피스톤에 커플링되고 다른 단부에서는 회전 핀(79)에 의하여, 이동가능한 요소의 중간 부분 보다 상세하게는 레버(82)에 커플링되며, 이 레버(82)는 일 단부에서 회전 핀(6)에 의하여 지지 요소(5)에 커플링된다. 실린더(80)가 피스톤을 변위시키고 로드(81)를 (도면을 기준으로) 우측으로 수축시키도록 작동되는 경우, 레버(82)는 핀(6)을 중심으로 (도면을 기준으로) 시계방향으로 회전되며, 상기 레버(82)의 자유단부는 제1커플링 요소(9)에 커플링되는 맞댐 핀(83)과 접촉하여, 이 제1커플링 요소(9)가 시계방향으로 회전되도록 하고 체킹 장치가 도 3에 나타낸 레스트 위치로 변위되도록 한다. 토션 스프링(77)은 정적 지지 요소(5)에 커플링되는 앵커 핀(78)에 감기고 자유 굽힘 단부(free bent end)를 갖는다. 레스트 위치를 향하는 장치의 변위 과정에서, 스프링(77)의 굽힘 단부는 제1회전 커플링 요소(9)와 일체의, 보다 상세하게는 그것을 -도면의 배치에서와 같이- 우측을 향하여 가압하는 맞댐 돌기(74)에 고정된 아이들 휠(76)과 접촉한다. 핀(78)에 감겨진 스프링(77)은 상기 변위의 과정에서 부하를 가하며, 상기 장치가 레스트 위치에 있을 경우 제어 디바이스에 의하여 가해지는 힘과 대향하여 요소(9)에 소정의 힘을 가한다. 상기 변위의 과정에서, 맞댐면(25,26)은 스프링(22)의 힘에 의하여 가압되는 요소들(27,28)에 대하여 맞대어 진다.
또한, 베어링(19)의 원통형상표면(20)은 (내부면 35와 36 사이의 맞댐면에의해 관상 요소(30)에 대해 압박되는(constrain)) 스템(32)의 평면(39)상에서 안착하고, 따라서 각각 중간 요소(12)와 커플링 요소(9 및 54) 사이 각이 형성되며, 최소값으로 설정된다.
레스트 위치로의 체킹 장치의 수축은, 통상적으로 체킹 장치에 의하여 제공되는 측정 신호를 근거로 하여 크랭크핀(42)이 요구되는 (직경의) 치수에 도달했는지가 검출될 때 그라인딩 기계 수치 제어에 의하여 제어된다. 그후, 크랭크샤프트의 다른 부분들의 기계가공이 일어나거나, -크랭크샤프트의 기계가공이 완료된 경우에- 그 대상물이 수동적 또는 자동적으로 언로드되고, 새로운 대상물이 작업테이블(73)상에 로딩된다.
새 크랭크핀이 기계가공되어야 할 경우, 그것은 통상적으로 (단일 그라인딩 휠을 갖는 그라인딩 기계의 경우에) 작업테이블(73)를 변위시킴으로써 그라인딩 휠(4)의 앞으로 옮겨지고, 상기 장치는 체킹 조건으로 변위된다. 이는, 로드(81)를 (도면을 기준으로 했을 때) 좌측을 향하여 변위시키도록 그라인딩 기계 수치 제어에 의하여 실린더(80)를 제어함으로써 발생된다. 따라서, (회전 핀(6)을 중심으로 반시계방향으로 회전하는) 레버(82)의 자유단부가 맞댐 핀(83)에 가해지는 힘을 해제시키고, 스프링(77)의 스러스트는 우세하게 되어 커플링 요소(9)와, 커플링 기구, 기준 디바이스(70) 및 게이징 디바이스(61)를 포함하는 전체 시스템의 반시계방향으로의 회전을 야기한다. 상기 스프링(77)의 스러스트는 상기 회전의 과정에서 감소되고, 회전하는 시스템의 무게중심이 제1축선(7)이 놓인 수직 평면을 넘어 이동하는 경우, 체크될 크랭크핀(42)상의 V자형상 디바이스(70)를 변위시키는 상기 축선(7)을 중심으로 한 회전은 중력의 힘의 결과로서 계속되며, 이 중력은 이후 상기 장치가 작동 조건, 달리 말해 체킹 작동의 과정에 있을 때 디바이스(70)와 크랭크핀(42)의 표면이 접촉하도록 유지하는 힘이다.
레스트 위치로부터의 변위의 제1단계(phase)에서, 커플링요소(9,54,55)는, 베어링(19)과 스템(32)사이와 마찬가지로 맞댐 요소(27,28)와 관련 표면(25,26) 사이에서 스프링(22)이 유지하는 접촉에 의하여 회전 축선(7)을 중심으로 일체로 회전된다. 이미 상술하였듯이, 이 단계에서는 관상 요소(30)내의 스템(32)의 위치는 스프링(37)의 스러스트에 의하여 가압되는 내부 맞댐면(35,36)의 레스팅에 의하여 정의된다. 사전설정된 양의 회전이 일어나고 지지 블록(69)이 -궤도 운동으로- 크랭크핀(42) 및 그라인딩 휠(4)에 접근하고 있는 때, 스템(32)의 다른 평면의 기계적 맞댐면(38)은 베어링(15)의 면(16)과 접촉하고, 이러한 방식으로 커플링 요소(9)가 그 중심으로 회전하는 축선들 7+11 및, 스템(32)에 의하여 설정되는 상호 거리가 설정되는 축선들 14+18의 쌍들에 의해 특징지어 지는 제1평행사변형 구조체(40)를 형성한다. 축선 7과 14간의 거리 및 축선 18과 11간의 거리는 각각 정적 요소(5)상의 관련 핀(6,13) 및 중간 요소(12)상의 관련 핀(17,10)의 위치에 의하여 결정된다.
지지 디바이스의 하강 운동이 계속됨에 따라, 맞댐 요소(27)는 요소(12)의 표면(25)으로부터 해제되고, V자형상 디바이스(70)와 체크될 크랭크핀(42)과의 접촉시에, 요소(28) 및 표면(26) 또한 해제된다.
기준 디바이스(70)가 체크될 크랭크핀(42)과의 접촉에 실패한다면, 그라인딩휠(4)을 향한 하강 운동은 맞댐 링(34) 및 관상 요소(30)의 일 단부가 제공하는 접촉에 의해 그라인딩 휠과 충돌하기 이전에 정지된다. 실제로, 이러한 접촉은 스템(32)과 관상 요소(30)간의 상호 슬라이딩을 제한하고, 이러한 방식으로 평행사변형 구조체(40)에서 일어나는 변위를 중단시킨다(이러한 상황에서 제2평행사변형 구조체(41)의 변위들 또한 면(26)에 대한 요소(28)의 맞댐에 의하여 방지된다).
도면에 예시된 장치의 가능한 변형례에 따르면, 베어링(15)을 지탱하는 핀(13)이 2개의 상이한 위치를 취하도록 정적 요소(5)에 커플링되고, 하나의 위치에서 다른 위치로 전환시키는 자동 디바이스, 예를 들어 공압 디바이스가 제공된다. 보다 상세하게는, 상기 변형례(도면에 도시 되지 않음)에 따르면, 작동 조건하에서 베어링(15)은 평행사변형 구조체(40)를 형성하기 위하여 도면에 예시된 동일 위치에 있는 한편, 본 명세서에서 이미 상술된 레스트 위치로부터 작동 조건으로의 전환의 과정에서 핀(13)은 (도 3 내지 6에 나타낸 배치에 따라) 좌측으로 병진운동된다. 이러한 방식으로, 게이징 디바이스(61)는 그라인딩 휠로부터 더욱 이격되는 궤적을 따라 안내되는 크랭크핀(42)을 향해 접근하고 결과적으로 보다 안전해진다. 이러한 가능 변형례는, 부품들의 치수 및 지지 디바이스의 클램핑 위치로 인해, 크랭크핀(42)을 향한 그리고 그로부터 이격되는 변위의 과정에서 게이징 디바이스(61)가 그라인딩 휠(4) 또는 상기 장치의 여타 부분들과 충돌할 위험이 잠재적으로 높은 응용례들의 경우 특히 유리하다.
이미 상술된 바와 같이, 2개의 평행사변형 구조체(40,41) 및 중간 요소(12)를 포함하는 커플링 기구의 다양한 구성요소 부분들의 변위에 의하여, 체킹 단계의과정에서 크랭크핀(42)과 기준 디바이스(70)간의 정확한 상호작동(correct cooperation)이 유지된다. 이러한 변위들은 중력에 의해 그리고 상기 중력과 대향하여 크랭크핀(42)에 의해 가해지는 스러스트에 의해 야기된다. 체킹 단계의 과정에서, 관상 요소(30)의 내부에 위치하는 스프링(37)은 그것의 탄성적 특성에 의해 상기 장치의 무게를 동적으로 평형시키려는 경향이 있는 작동을 가함으로써, 관성력으로 인하여 발생할 수 있는 부정적 효과들을 저지한다.
평행사변형 구조체들은 가이드 케이싱(65) 및 그것에 커플링되는 V자형상 기준 디바이스(70)의 실질적인 병진 변위를 가능하게, 달리 말해 커플링 기구의 다양한 구성요소 부분들에 의하여 취해지는 구조와는 무관하게, 필러(67)가 변위되는 측정 방향(D)의 각도 배치가 변경되지 않도록 유지시킬 수 있다.
이는, (도 2a 및 2b의 스케치로 나타낸 것과 같이) 필러와 핀의 표면간의 순간적인 접촉점의 각도 배치가 알려져 있고 일정하듯이, 게이징 디바이스(61)에 의하여 검출되는 값들은 상기 설명의 첫 부분에서 상술된 관련 보상을 수행할 필요가 없기 때문에, 무엇보다도 궤도적으로 회전하는 크랭크핀의 진원도 특성들의 체킹을 용이하게 한다. 실제에 있어, 검출되는 값들은 지지 요소(5)와 체크되는 크랭크샤프트간의 상대적인 위치에 의존하지 않고, 게이징 디바이스(61)가 커플링되는 지지 디바이스에 의하여 취해진 특성들 및 그에 따른 구조에 의존하지 않는다.
WO-A-02070195로 공개된 국제 특허 출원에 개시된 실시예들에 이미 포괄된 이러한 긍정적 측면 이외에도, 본 발명에 따른 장치의 구조는 사용의 유연도를 향상시키고 공작기계상에서의 제조중의 체킹을 위한 보다 단순한 적용을 가능하게 한다.
사실, 평행사변형들의 측면들이 회전 축선을 이루는 지점수단(fulcrum means)에 연결되는 회전 조립체들을 갖는 구조는 커플링 기구의 변위 가능성을 현저히 제한하며 (예를 들어, WO-A-02070195로 공개된 특허 출원에서 도 7에 따른 실시예에서의 V자형상 기준 디바이스에 의하여 취해지는 위치와 같이) 레스트 위치를 정의함에 있어 큰 자유도를 허용하지 않는다.
적절한 제한 디바이스(30,32)의 기계적 표면들(16,38)간의 접촉 및 그로부터의 변위에 의하여, 안전하고, 간단하고, 신속하며, 자동적인 방식으로 2개의 평행사변형 구조들 중 하나를 조립 및 조립해제할 수 있는 가능성은, 대상물의 로딩/언로딩 작업을 용이하게 하고 체킹 시스템의 보다 섬세한 부분들을 보다 잘 보호하기 위하여, 상기 장치가 작동 조건으로부터 레스트 위치로 그리고 그 역으로 신속하고 자동적으로 전환되고, 상기 레스트 위치에서의 작은 레이아웃 치수를 가지며, 그리고 그라인딩 휠(4)이 그 대상물을 기계가공하는 영역으로부터 충분한 거리를 두고 있는지가 얼마나 중요한지의 관점에서 많은 장점들을 제공한다.
실제에 있어, 본 발명의 범위내에 속하는 여타 실시예들은, 예를 들어 지지 디바이스의 커플링 기구는 "직렬로(in series)" 커플링되는 2개의 지지 섹션을 포함하고, 상기 두 섹션 각각은 커플링되는 부분들 중 평이한(plain) 왕복 병진 변위만을 허용하는 구속을 형성하고, 상기 두 섹션 중 1이상은 레스트 위치에서는 접촉하지 않고 작동 조건에서는 평행사변형 구조를 이루기 위하여 서로 접촉하는 1쌍의 기계적 맞댐부를 포함한다는 것을 예측할 수 있다. 지지 디바이스의 다른 섹션은도면에 도시된 것(41)과 같이 평행사변형 구조이거나 예를 들어 WO-A-02070195로 공개된 특허 출원에서 설명 및 예시된 것들과 같이 상술된 특징들을 갖는 상이한 공지된 커플링(풀리들의 각도 변위를 억제하는 벨트나 그밖의 수단에 의하여 상호연결되는 풀리들과 커플링된 슬라이드들)일 수 있다.
또한, 본 명세서에서 설명 및 예시된 것에 대한 여타 가능한 변형례들로는 제어 디바이스의 구조 및 배치, (예를 들어 레스트 위치에서 지지 디바이스의 다양한 부분들 가운데 왕복 회전을 제한하기 위한) 맞댐면들을 갖는 제한 디바이스의 사용, (예를 들어 스프링(22)을 대체하고 중간 요소(12)와 상이한 커플링 요소 사이에 커플링되는 2이상의 스프링에 의한) 탄성 스러스트 디바이스의 상이한 실시예 등을 고려할 수 있다.
또한, 도면들에 도시된 것에 대해, 핀(42)의 표면상의 V자형상 기준 디바이스(70)의 원활한 도입을 보장하기 위한 가이드 또는 상승 기구가 부가될 수 있다. 상기 상승 기구는, 예를 들어 먼저 핀(42)과 접촉하게 되는 레스트 및 기준 면들에 근접한 V자형상 디바이스의 일 단부에 커플링되는 롤러를 포함한다.
본 발명에 따른 장치는 특히 궤도 운동의 크랭크핀의 공정중 체킹에 적합하나, 그들의 대칭 축선을 중심으로 회전하는 핀의 (기계가공 전 또는 후나 기계가공 동안의) 체킹뿐 아니라 기계가공 전 또는 후에 궤도적으로 회전하는 핀의 치수 또는 형상 체킹에 활용될 수도 있다.

Claims (12)

  1. 기하학적 회전 축선(8)을 중심으로 회전하는 핀(42)의 치수 및 기하학적 특징들을 체킹하는 장치에 있어서,
    - 체크될 핀과 상호작동하도록 되어 있는 레스트 및 기준 면들을 형성하는 V자형상 기준 디바이스(70);
    - 상기 V자형상 기준 디바이스(70)에 커플링되고, 체크될 핀(42)의 표면과 접촉하도록 되어 있고 상기 V자형상 기준 디바이스(70)의 상기 레스트 및 기준 면들 사이에 놓인 측정 방향(D)을 따른 선형 변위들을 수행하도록 되어 있는 필러(67)를 포함하는 게이징 디바이스(61);
    - 정적 지지 요소(5), 및 상기 장치가 작동 조건에 있을 때 상기 정적 지지 요소(5)에 대한 상기 V자형상 기준 디바이스(70)의 실질적인 병진 변위를 가능하게 하도록 되어 있는, 상기 정적 지지 요소(5)와 상기 V자형상 기준 디바이스(70) 사이의 커플링 기구를 갖고 상기 V자형상 기준 디바이스(70) 및 상기 게이징 디바이스(61)를 지지하는 지지 디바이스로서, 상기 커플링 기구는,
    - 상기 정적 지지 요소(5)에 커플링되는 제1섹션(40),
    - 상기 제1섹션(40)에 커플링되는 중간 요소(12), 및
    - 상기 중간 요소(12)에 커플링되고 상기 V자형상 기준 디바이스(70) 및 상기 게이징 디바이스(61)를 지탱하는 제2섹션(41)을 포함하고,
    상기 제1섹션 및 제2섹션 중 1이상은, 상기 작동 조건에서, 상기 기하학적회전 축선(8)과 평행한 많은 회전 축선(7,11,14,18)을 형성하는 4개의 지점(6,10,13,17)과, 인접한 회전 축선들(7,11,14,18)을 분리시키는 거리를 형성하고 설정하도록 되어 있는 커플링 및 제한 요소(9,32)를 갖는 실질적으로 평행사변형의 제1구조체(40)를 포함하는 상기 지지 디바이스; 및
    - 상기 장치를 레스트 위치로부터 상기 작동 조건으로 그리고 그 역으로 자동적인 방식으로 변위시키는 제어 디바이스(80-83);를 구비하는 상기 장치에 있어서,
    상기 실질적으로 평행사변형의 제1구조체(40)는, 2개의 인접한 회전 축선(14,18)을 분리시키는 거리를 형성하고 설정하기 위하여 상기 작동 조건에서는 상호간 접촉을 유지하도록 되어 있고 상기 장치의 상기 레스트 위치에서는 상호 분리를 유지하도록 되어 있는 1쌍 이상의 기계적 맞댐부(38,16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실질적으로 평행사변형의 제1구조체(40)는 상기 작동 조건에서 상호 접촉을 유지하도록 되어 있는 추가 쌍의 기계적 맞댐부(39,20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커플링 및 제한 요소는 적어도, 2개의 인접한 지점(6,10) 사이에 형성되는 세장형의 커플링 요소(9) 및 다른 2개의 지점(13,17) 사이에 -상기 작동 조건에서- 배치되는 스템(32)을 포함하고, 상기 스템(32)은 상기 세장형 요소(9)에 커플링되고 상기 세장형 요소(9)와 실질적으로 평행한 방향을 따라 축선방향으로 이동가능한 방식으로 배치되고, 상기 스템(32)의 단부(38,39) 및 상기 다른 2개의 지점(13,17)과 일체인 요소들(15,19)은 상기 1쌍 이상 및 추가 쌍의 기계적 맞댐부(38,16;39,20)를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다른 2개의 지점(13,17)과 일체인 상기 요소들은 상기 1쌍 이상 및 추가 쌍의 기계적 맞댐부들을 형성하는 관련 외부 원통형상표면(16,20)을 갖는 베어링(15,19)인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 커플링 및 제한 요소는 상기 세장형 커플링 요소(9)에 고정되고 상기 스템(32)을 하우징하도록 되어 있고 이것의 변위를 안내하도록 되어 있는, 실질적으로 관상 형상을 갖는 지지 및 가이드 요소(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지 및 가이드 요소(30)에 대한 상기 스템(32)의 변위는 상기 지지 및가이드 요소(30)의 내부에 형성되는 내부 맞댐면(35,36)에 의하여 제한되며, 상기 장치가 상기 레스트 위치에 있을 때 상기 내부 맞댐면(35,36)이 상호 접촉하도록 가압하기 위해 스프링(37)이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지 및 가이드 요소(30)에 대한 상기 스템(32)의 변위는 상기 지지 및 가이드 요소(30)의 외부에서 상기 스템(32)에 조정가능하게 커플링되는 맞댐 링(34)에 의하여 제한되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 쌍의 상기 기계적 맞댐부(39,20)는 상기 장치가 상기 레스트 위치에 있을 때 상호 접촉하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2섹션 중 다른 것은 실질적으로 평행사변형의 제2구조체(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실질적으로 평행사변형의 제2구조체(41)는 2개의 추가 커플링 요소(54,55)와, 상기 기하학적 회전 축선(8)과 평행한 4개의 회전 축선(52,53,58,59)을형성하는 2쌍의 지점(50,51,56,57)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 디바이스는 상기 제1 및 제2섹션의 요소들 사이에 배치되고 상기 제1섹션과 제2섹션 사이에 왕복 인력(reciprocal attraction)의 힘을 가하도록 되어 있는 탄성 스러스트 디바이스(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기하학적 축선(8)을 형성하는 작업테이블(73) 및 그라인딩 휠(4)을 지탱하는 그라인딩 휠 슬라이드(1)를 포함하는 수치 제어 그라인딩 기계의 기계가공 과정에서 기하학적 회전 축선(8)을 중심으로 궤도적으로 회전하는 핀(42)의 직경 및 진원도를 체킹하기 위하여, 상기 정적 지지 요소(5)는 상기 그라인딩 휠 슬라이드(1)에 커플링되는 것을 특징으로 하는 장치.
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