KR20060121705A

KR20060121705A - 센서를 이용하는 마무리 가공 톱니용 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060121705A
Application number: KR1020060045847A
Authority: KR
Inventors: 코비알카 클라우스
Original assignee: 에마크 홀딩 게엠베하
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2006-11-29
Also published as: EP1726394A1; DE102005024127B4; US20060264155A1; DE102005024127A1; US7172495B2; CN1868651A; JP2006326825A

Abstract

제품의 톱니는, 상기 제품 톱니의 형상을 먼저 측정하고 그에 상응하는 실제값 신호를 생성함으로써 마무리 가공한다. 이들 실제값 신호는 원하는 톱니 형상을 나타내는 설정점과 비교되며, 제품의 톱니는 호닝 공구의 연마 톱니와 치합되고, 공구와 제품들의 배향 동안에 실제값 신호가 각 설정점에서 변화하는 제품 톱니로부터 재료를 빼내도록 상대적으로 회전된다. 이어서 측정, 비교, 및 재료 제거의 단계들은 실제값 신호가 설정점과 실질적으로 동일할 때까지 반복된다.

제품 톱니, 마무리 가공 톱니

Description

센서를 이용하는 마무리 가공 톱니용 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS USING A SENSOR FOR FINISH-MACHINING TEETH}

도 1은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치의 일부를 개략적으로 보인 수직 단면도.

도 2는 제품의 확대 끝단면도.

도 3은 제품와 센서를 함께 보인 평면도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1:프레임 2:레일

3, 4:슬라이드 5:레일

6:스핀들 7:홀더

8:제품 9:공구

10:서포트 12:모터

14:센서 20:가공 스테이션

21:측정 스테이션 23:톱니

24:제어기 25:설정점 발생기

본 발명은 마무리 가공용 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 센서를 이용하며 브러싱 또는 호닝 기어 톱니에 대해 사용하는 마무리 가공 방법 및 장치에 관한 것이다.

캐나다 특허 제 2,124,270호는 연마 코팅 내접 톱니를 갖는 링기어 형상으로 내부에 나사가공된 공구가 외부 치형 제품(externally toothed workpiece)과 치합되고, 이어서 공구와 제품 모두는 그들의 각 축에 대해서 회전하는 마무리 가공 외부기어 톱니를 설명한다. 이 톱니는 공구로부터 재료를 빼내기 위해서, 특히 서로에 대해 작은 예각으로 회전한다. 실제 가공 동작에 앞서서, 톱니에 대한 추가적인 재료의 제거가 필요한지를 결정하도록 그들의 각도 위치를 모니터링하는 동안, 공구와 제품의 치합 및 그들의 상대 회전에 의해서 제품의 측정이 이루어진다. 다음에, 실제 가공 동작 중에, 측정 단계 동안 얻은 판독값은 원하는 엔드 형상을 얻기 위한 공구와 제품의 구동 및 상대 각도 위치결정에 이용된다.

호닝 공구는 상술한 바와 같이, 기본적으로 내부 연마 코팅 톱니를 갖는 링기어와 같은 형상을 갖는다. 그러한 공구는 연마재가 닳아 떨어져 나가기 때문에, 사용수명에 상당한 제한을 갖는다. 비록 공구가 새것일 때는 제품를 매우 신속하게 원하는 형상으로 만들 수 있으나, 공구가 많이 마모되었을 때는 가공에 보다 많은 시간을 요한다.

그러므로, 제품가 모두 충분하게 가공되도록 하기 위해서는, 비록 많이 마모된 공구라도 효력이 유지될 수 있도록 가공시간을 제공하는 것이 좋다. 따라서, 가령, 제품당 작업시간을 20초로 설정하고, 공구가 마모되기 시작할 때에 이를 교체하면, 더 이상 불량 제품은 생산되지 않는다. 한편 이것은 전체 가공시간을 연장시키고, 다른 한편으로는 공구를 충분히 사용하지 못하게 된다.

그러므로, 본 발명은 개량된 마무리 연마 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 결점들을 극복할 수 있는 것으로, 특히 공지의 시스템에 비해 더 효율적이고 정밀도 높은 개량된 마무리 연마 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

제품의 톱니는 먼저 원하는 형상으로 마무리 가공되고, 연속적인 시험 가공동작에서 가공 스테이션 내에서 다수의 제 1제품의 각 톱니들과 제 1호닝공구의 연마 톱니를 치합하고 공구와 제품가 그들의 배향 동안에 제품 톱니로부터 재료를 빼내도록 상대 회전한다. 다음에, 각 시험 가공 후에, 이들 제품은 측정 스테이션으로 이송되고, 다수의 제 1제품의 톱니 형상이 측정 및 계측되며, 그에 상응하는 실제값 신호가 발생된다. 이들 실제값 신호는 원하는 형상을 나타내는 설정점과 비교 되며, 실제값 신호와 설정점 간의 차는 연속적인 가공 동작 중에 공구가 마모되어 감에 따라서 호닝 공구로부터 원하는 형상을 만들기 위한 가공시간의 결정을 위해서, 호닝 공구의 마모형상을 생성하는데 이용된다. 그 후, 가공 스테이션에서는 다른 호닝공구의 마모를 보상하도록 보다 긴 가공시간으로 연속해서 다수의 제 2제품를 가공함으로써 마모 형상에 따라서 제 1호닝공구와 실질적으로 동일한 제 2호닝공구로 다수의 제 2제품를 가공한다.

본 발명의 결과 실제로 가공시간은 보다 빠르며 보다 효과적으로 호닝 공구를 사용한다. 예를 들어 종래기술에서, 제품 100개의 마무리 후에 표준 호닝 공구에 대한 가공시간은 20초 이었고, 이정도 양을 가공한 후에 작업에 사용했던 공구는 너무 느려서 비경제적이다. 그러므로, 제품당 가공시간은 20초 이었고, 공구는 100개의 제품를 가공한 후에 교체하였다. 본 발명의 시스템에서는, 새로운 제품의 가공시간이 겨우 5초이므로, 사이클 개시 시점에서는, 하나의 호닝 공구를 사용하여 가동되며, 가공시간은 5초로 설정되는 한편, 이어지는 각 제품에서는 증가된다. 시간 절감은 머신 100까지 종래기술에서 사용했던 것과 동일하거나 그보다 적은 머신 150-200 제품를 사용할 수 있을 정도로 크며, 완벽한 결과를 가져왔다. 결과적으로, 보다 적은 호닝 공구를 사용하여 실행되는 작업의 양과 동일하거나 적은 시간에 보다 많은 작업이 실행되었다.

실제로 이것은 하나의 가공 동작 동안에 몇 번에 걸친 제품의 제 1측정에 의해서 마모 형상을 구축함으로써 실행된다. 그 후, 보다 많은 제품가 가공되고, 그들의 가공 사이클 중이나 종료시에 체크된다. 이것은 상술한 바와 같이 생산성을 극대화하는데 이용하기 위해 하나 이상의 호닝 공구로 반복할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 단계들은 모두 동일한 홀더 내에 제품가 고정되어 있는 상태에서 실행된다. 또한, 측정 및 가공단계는 서로 옵셋되어 있는 측정 스테이션 및 가공 스테이션에서 실행된다. 또한, 본 발명에 따르는 방법은 가공단계에 앞서서 스테이션들 사이로 제품를 이송하는 단계를 갖는다. 특히, 제품은 측정 스테이션 및 가공 스테이션과 옵셋된 로딩(loading) 스테이션에서 픽업되어 측정 스테이션 내로 옮겨진 다음, 완료시에 가공 스테이션으로부터 측정 스테이션 및 가공 스테이션과 옵셋된 언로딩(unloading) 스테이션에 옮겨진다. 로딩 스테이션 및 언로딩 스테이션은 실질적으로 동일한 위치에 있다.

본 발명에 따라면 측정은 톱니의 피치원에서 고정 센서에 대해 제품를 이동하면서 실시된다. 이 방식으로 측정을 통해 톱니의 두께를 결정한다.

그러므로, 본 발명의 마무리 가공장치는 제품 톱니의 형상을 측정하고 그에 상응하는 실제값 신호를 발생하기 위한 센서 및 연마 톱니를 갖는 호닝 공구를 구비한다. 제품 홀더는 제품의 톱니와 호닝 공구의 연마 톱니를 치합시키고 그들이 배향되는 동안에 실제값 신호가 각 설정점에서 변화하는 제품 톱니로부터 재료를 빼내기 의해 공구와 제품에 대해 상대회전하도록 구동된다. 제어기는 실제값을 원하는 톱니 형상을 나타내는 설정점과 비교하며, 제품 톱니의 형상을 반복적으로 측정하고 호닝 머신의 가동에 사용되는 마모 형상을 생성하기 위해 드라이브에 접속된다.

센서는 고정되어 있으며 보통은 상방으로 돌출된다. 제품은 보통 수직축에 대해서 회전된다. 또한, 센서는 다수의 센서 헤드를 갖는다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 기어 호닝머신은 슬라이드(3)가 수평 횡방향(X)으로 이동할 수 있는 수평 횡방향으로 연장되는 레일(2)이 설치되며 한쌍의 수평 종방향으로 연장되는 한쌍의 빔(17, 17')을 갖는 프레임(1)을 구비한다. 슬라이드(4)는, 슬라이드(3) 상에 설치된 레일(5) 상에서 방향(X)에 대해 직각인 수직방향(Z)을 따라서 슬라이드(4)는 수직으로 이동할 수 있으며, 차례로 수직축(A)에 대해서 제품(8), 여기에서는 기어를 회전시키기 위해 척이나 홀더(7)를 지지하는 스핀들(6)을 구비하고 있다. 개략적으로 나타낸 유압 구동모터(26)는 축(A)에 대해서 공구(8)를 회전시키는 역할을 하며, 액추에이터(27)는 슬라이드(3)를 축(X)을 따라 이동시킬 수 있다.

피치원(16)에 중심을 둔 외부 톱니(23)로 형성되는 제품(도 2의 8)와 비교하면, 내부에 톱니가공된 환상의 호닝 공구나 링(9)은, 개략적으로 11로 도시한 토오크 모터에 의해서 수직축에 대해 회전하도록 홀더(10)에 장착된다. 모터(12)는 수평축(A')에 대해서 서포트(10)의 마운트(18) 및 공구(9)를 피봇할 수 있으며, 모터(11, 12, 26)는 제어기(24)에 의해서 동작된다. 축(A, A')은 각각 방향Z와 X에 대해 평행하다.

슬라이드(3)는 제어기(24)에 의해 동작되는 액추에이터(27)에 의해서 시프트될 수 있으며, 액추에이터 역시 공구(9) 상의 가공 스테이션(20) 내의 하나의 위치와 스테이션(20)으로부터 옵셋된 로딩 스테이션(22) 내의 다른 위치, 및 엔드 스테 이션(20, 21) 간의 측정 스테이션(21) 내의 제 3중간 위치 사이에서 시프트될 수 있다. 3개의 볼 헤드(10)를 갖는 직립 센서(24)는 검출 스테이션(21)에 구비되며, 제어기(24)에 접속된다. 컨베이어(13)는 미완성 제품 블랭크를 스테이션(22)내로 이송하며 완성된 제품를 그 스테이션으로부터 운반해 나간다.

그러므로, 제어기(24)에 대해서는 제품(8)를 로딩 스테이션(22)내로 픽업하고 이것을 톱니(23)상의 측정점(15, 15')에 대해서 헤드(19)를 결합하도록 제품(8)를 이동시킬 수 있는 측정 스테이션(21)으로 운반하며, 제품(8)의 형상을 생성하는 것은, 고정센서(14)와의 접촉에 따라서, 제어기(24)에 의해 동작되는 모터(26)에 의해서 실행됨으로써 제품(8)의 위치가 쉽게 검출되고 그것과 비교된다. 제품(8)는 다음에 가공 스테이션(20) 내로 이동되어 공구(9)의 연마 톱니와 치합된다. 톱니(23)의 가공을 위해서 다수의 드라이브(26, 11, 12)가 동작되도록, 검출된 형상은 설정점 발생기(25)로부터 수신한 이상적인 형상과 비교된다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 공지의 시스템에 비해서 보다 효율적이고 정밀한 마무리 연마 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims

제품의 톱니를 원하는 형상으로 마무리 가공하는 장치에 있어서,

가공 스테이션 및 그 스테이션으로부터 옵셋된 측정 스테이션을 제공하는 머신 프레임과;

가공 스테이션 내의 연마 호닝 공구와;

상기 스테이션들 사이에 놓여질 수 있으며 제품을 유지하도록 적용된 제품 홀더와;

제품 홀더와 그에 의해 유지된 제품를 상기 스테이션들 사이로 이동하도록 제품 홀더에 연결된 이송수단과;

제품 톱니로부터 재료를 빼내기 위해서 홀더에 의해서 가공 스테이션 내에 유지된 제품과 치합할 때, 호닝 공구를 가공 스테이션 내로 이동하기 위한 구동수단과;

홀더에 의해서 측정 스테이션 내에 유지된 제품의 톱니 형상을 측정하기 위한 측정 스테이션 내의 센서를 구비하는 측정수단을 포함하는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 센서는 고정되어 있는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 센서는 상방으로 돌출되고 제품은 수직축에 대해서 회전되는 장치.
제 3항에 있어서, 상기 센서는 다수의 센서 헤드를 갖는 장치.
상기 제 1항의 장치를 작동시키는 방법에 있어서,

a) 연속적인 시험 가공동작에서 가공 스테이션 내에서 다수의 제 1제품의 각 톱니들과 제 1호닝공구의 연마 톱니를 치합시키고, 공구와 제품의 배향 동안에 제품 톱니로부터 재료를 빼내기 위해 공구와 제품를 상대 회전시키는 단계와;

b) 각 시험 가공동작 후에, 제품를 측정 스테이션으로 이송하여 다수의 제 1제품의 톱니 형상을 측정하고, 그에 상응하는 실제값 신호를 생성하는 단계와;

c) 실제값 신호와 원하는 형상을 나타내는 설정점을 비교하고, 연속적인 가공 동작 중에 공구가 마모되어 감에 따라서 호닝 공구로부터 원하는 형상을 만들기 위한 가공시간의 결정을 위해서, 실제값 신호와 설정점 간의 차로부터 호닝 공구의 마모형상을 생성하는 단계와;

d) 그 후, 가공 스테이션에서 다른 호닝공구의 마모를 보상하도록 보다 긴 가공시간으로 연속해서 다수의 제 2제품를 가공함으로써, 마모 형상에 따라서 제 1호닝공구와 실질적으로 동일한 제 2호닝공구로 다수의 제 2제품를 가공하는 단계를 포함하는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 단계 a), b), 및 d)는 모두 홀더 내의 제품를 보호하면서 실행되는 방법.
제 5항에 있어서, 상기 단계 a)에 앞서서,

측정 스테이션 및 가공 스테이션으로부터 옵셋된 로딩 스테이션에서 제품를 픽업하여 이것을 측정 스테이션으로 옮겨놓는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 측정은 고정 센서에 대한 제품 운동에 의해서 실행되는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 단계 b)는 톱니의 피치 서클(pitch circle)에서 실행되는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 단계 b)는 톱니의 두께를 결정하는 방법.