KR20130094774A - 실린더의 지름 및 다른 기하학적 특징의 측정 게이지를 위한 캘리브레이션 장치 - Google Patents

실린더의 지름 및 다른 기하학적 특징의 측정 게이지를 위한 캘리브레이션 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명인 게이지 캘리브레이션 장치는 자유단에 필러(feeler) 또는 센서(51)가 구비된 한 쌍의 가동성 대향 암(opposing arm, 49)을 포함하고, 지름, 프로필, 원형도 및 편심도 오류와 같은 실린더의 기하학적 특징의 측정을 위한 것이며, 상기 캘리브레이션 장치(30)는 샘플 측정치가 바람직하게 이 캘리브레이션 장치가 조립된 게이지의 측정 범위 내에서 얻고, 상기 어버트먼트(34, 35)와 상호 작동하는 측정 수단(42, 43; 44, 45)에 의해 나타날 때까지, 모터(36, 37)에 의하여 상호적으로 접근 및/또는 철수할 수 있는 한 쌍의 어버트먼트(34, 35)를 포함하고, 결과적으로 상기 필러 또는 센서(51)가 각각 상기 어버트먼트(34, 35)에 접합 또는 접근되어서 상기 샘플 측정치를 감지하는 것을 특징으로 한다.

Description

실린더의 지름 및 다른 기하학적 특징의 측정 게이지를 위한 캘리브레이션 장치{CALIBRATION DEVICE FOR MEASUREMENT GAUGES OF THE DIAMETER AND OTHER GEOMETRICAL CHARACTERISTICS OF CYLINDERS}
본 발명은 실런더의 지름 및 가령, 원형도(roundity), 편심도(eccentricity) 및 프로필(profile)과 같은 기하학적 특성의 측정 게이지를 위한 캘리브레이션 장치("프리셋(preset)"이라고도 함)에 관한 것이다.
이들 게이지의 활용예는 산업에서 사용되는 실린더용 연마기에 대한 사용으로 나타난다(예를 들어, 연마기용 실린더, 용지 생산용 실린더 등).
현재 실린더의 연마 기술은, 이들이 금속용 연마기에서 사용되던 또는 용지 생산용 공장에서 사용되던, 후술하는 측량을 하는 기능을 가지고, 흔히 "게이지" 라고 불리는 측정 기구의 사용을 요한다.
- 실린더의 모선(generatrix)의 프로필 측정
- 실린더의 섹션의 형태 측정(편심도, 원형도)
- 지름 측정(절대 측정(absolute measurement))
공지된 유형의 측정 게이지는, 예를 들어, 미국 특허 제3,391,497호, 미국 특허 제4,807,400호 및 미국 특허 제4,811,524호에 기술된다.
본 발명은 상기 측정 모두를 수행하고, 특히, 절대 지름의 측정에서, 이들 게이지의 정확도를 실질적으로 향상시키기 위해 제공되는 게이지용 캘리브레이션 장치에 관한 것이다.
종래 기술에 따르면, 이들 장치는 요구되는 측정을 수행하기 위하여, 작동자에 의해 수동으로 사용되는 일반적인 측정 기구(백분지 게이지(centesimal gauge), 트롤리 게이지(trolley gauge))이나, 연마기의 제어 시스템(control system, CNC)이 공정 사이클 동안에 다양한 파라미터를 교정하기 위하여, 자동이면서, 연마 공정 동안에 측정이 이루어지는 것이 가능한 특정한 측정 기구가 구비되는 실린더용 연마기가 이제는 일반적이다.
이들 게이지는 다음 족(family), 즉, 트롤리 게이지 및 독립적 게이지로 구분될 수 있다.
트롤리 게이지는 연마 휠-홀더 트롤리(grinding wheel-holer trolley) 상에 설치되는 특징을 가지는데, 상기 트롤리 게이지는 상기 측정을 수행할 수 있으나, 실린더의 모선을 따라 게이지의 움직임은 연마 휠-홀더 헤드부의 모선으로 한정된다는 사실에 의하여 상기 측정이 제한된다. 이는 연마 휠의 움직임과 독립적인 실린더의 움직임이 허용되지 않다는 것을 의미한다. 이 제한은 실린더의 전체 연마 및 측정 시간에 대하여, 연장된 사이클 시간에서 나타난다.
한 편, 독립적 게이지는 연마기 정면, 특정 기반 상에 조립된다. 상기 독립적 게이지는 트롤리 게이지와 같이 동일한 측정을 수행하나, 게이지의 움직임이 실린더의 모선을 따르면서, 연마 휠의 움직임과 독립적이므로, 연마 휠이 작동할 때, 측정 또한 가능하다는 이점을 가진다. 이 특징은 사이클 시간에서 일반적인 감소에 반영된다.
측정 속도면에서의 성능 차이를 무시하더라도, 상기 기재된 해결책은 정확성 및 정확도에 관련하여, 다른 것과 비교할만하다.
종래 기술에 따라 기술된 게이지의 성능은 프로필의 측정 및 실린더 섹션의 형태와 관련하여 만족스러운 반면, 지름의 절대 측정에 대해서는 일반적으로 그렇지 못하다고 확언 될 수 있다.
이 배경기술의 기능을 벗어나는 발명의 상세한 설명 없이, 현재 가능한 게이지의 지름의 절대 측정에서의 정확도 결함이, 일반적으로, 시스템적 오류의 다양한 유형 축적 때문이라는 점이 확언 될 수 있고, 또한, 이러한 원리는 게이지의 필러(feeler) 및 다른 기계적 파트의 지지암 안내의 기하학적 오류이며, 명백히, 온도와 관련되는 자체 부피를 수정하기 위한 물질인 경향이 있다.
실린더의 지름의 절대 측적의 제한된 정확도의 결점을 극복하기 위하여, 캘리브레이션 장치, 즉, 소위 프리셋은 이들 게이지의 설계로 도입되어 왔고, 이는 단순한 샘플 디스크, 기준 표준 또는 유사한 공지된 측정 수단이다. 그들은 게이지의 소위 "프리셋팅(presetting)", 즉, 필러 또는 센서는 공지된 치수를 가진 샘플과 접촉하는 게이지의 암의 말단으로 가져와서, 측정된다. 이 때, 제어 시스템은 측정된 샘플의 실제값(real value)를 사용하여, 게이지에 의하여 나타난 측정의 패리티(parity)를 가한다(impose). 이 "액츄얼" 측정은, 게이지 자체의 설정 동안에, 조립된 CNC 상의 게이지 및 연마기의 제어 시스템에서 적절히 요약되어 왔다.
게다가, 접촉 센서의 경우에, 캘리브레이션 방법은 실린더 상으로 미끄러지는 센서 자체의 마모의 효율성을 보상하는데 또한 유용하다. 결과적으로 회전하는 실린더를 사용하는 공정 동안에, 측정은, 사실, 표면을 손상시키고, 감지되어야 하는 마이크론 차수를 이동시키므로, 프리셋팅 방법(캘리브레이션)은 핵심적이다.
이론적으로, 이는 측정의 정확도가 상당히 개선되나, 실제로 샘플 지름의 범위내에서 수행된 측정에 대해서만 사실이다. 샘플 지름으로부터 현저하게 벗어나는 경우에, 게이지의 기하학적인 오류의 상기 발생은 측정의 정확도를 위협하는 시스템적인 오류를 재도입한다.
이 결점을 극복하기 위하여, 게이지는 하나 이상의 샘플 캘리브레이션 또는 프리셋 디스크로 구성되어 왔다. 이는 게이지가 다양한 지름의 범위내에서 사용되도록 허용하나, 이전에 논의된 제한을 가진다. 결과적으로, 상기 종래 기술에 관하여 명시된 것과 관련하여, 항상 정확한 측정을 수행하기 위하여, 측정 시스템은 무한한 캘리브레이션 또는 "프리셋" 기준이 구비되어야 한다.
본 발명의 일반적 목적은, 기하학적 파라미터, 특히, 사용될 실린더의 지름의 측정 게이지를 위한 캘리브레이션 장치를 구비함으로써 종래 기술의 단점을 극복하는 것으로서, 연마기의 게이지와 조합되며, 게이지의 전체 측정 범위 내에서, 게이지의 안내의 피할 수 없는 진직도 오류(straightness error)에 의한 실린더의 절대 지름의 측정에서 발생된 시스템적인 오류, 및 좀 더 일반적으로, 측정 시스템(온도 변수)의 위치 및 형태를 변경하는 일반적인 모든 것과 상기 마모 현상과 더불어, 동일한 게이지의 구조의 제조상 오류를 제거하는 기능을 가진다.
상기 목적은 첨부된 청구항에 명시된 특징을 가진 캘리브레이션 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 구조적 및 기능적 특징과 종래 기술에 대한 장점은, 발명 자체의 실용적인 실시예를 나타내는 첨부된 모식도를 참조하여, 후술하는 설명으로부터 더욱 명백히 나타날 것이다.
- 도 1은 본 발명에 따라 생상된 캘리브레이션 장치의 예시를 나타내는 수직 단면 모식도이다.
- 도 2는, 소위 독립적 게이지를 구비한 실린더용 연마기에 도 1의 캘리브레이션 장치의 예시의 활용을 나타내는 가로 단면 모식도이다.
- 도 3 내지 23은, 후술하는 설명에서, 더욱 자세하게 도시될 도 1의 장치의 작동 기능 단계를 나타내는 스킴이다.
우선, 도면의 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 캘리브레이션 장치는 그 전체로서 30으로 표시된다.
상기 장치(30)는 46으로 표시된 트롤리 혹은 가동성 파트(B)와 같은 프레임에 의해 고정되기에 적합한 지지 구조물(31)과 32로 표시된 연마기와 일반적으로 상호 동작하고, 전체로서 47로 표시된 게이지로 구성된다.
한 쌍의 어버트먼트(34, 35)는 지지 구조물(31) 상에서, 화살표(33) 방향으로 가로질러 조립되고, 이는 기둥 형태이다.
각 어버터트먼트(34, 35)는 각각의 자체 모터(36, 37)에 의해 다른 어버트먼트와 독립적으로 구동된다.
모터(36, 37)는 개별 나사(38, 39)를 회전시키고, 이는, 상기 어버트먼트(34, 35)가 동작적으로 제한되도록 암나사(40,41)에 나사결합된다.
결과적으로, 어버트먼트(34, 35)들은 서로 독립적으로 화살표(33) 방향으로 이동하기 위하여 선택적으로 구동될 수 있다.
각각의 어버트먼트(34, 35)는 공지된 유형의 리더부("헤드부"라고도 불리움)를 포함하고, 이는 42, 43으로 도면에서 표시되며, 각각은 지지 구조물(31)에 속박된 각각의 광학 라인(44, 45)과 상호 작동한다.
도 3 내지 도 23에서, 공지된 유형(예를 들어, 독립적)의 게이지는 47로 표시되고, 다른 것 보다도, 실린더(48)의 지름을 또한 측정하기에 적절하다.
49는 게이지(47)의 암을 나타내며, 상기 암은, 예를 들어, 측정될 실린더와 직접 접촉하는 필러(51) 또는 접촉하지 않는 센서를 구비할 수 있다. 상기 암은 게이지 자체의 안내를 따라 수직 방향으로 슬라이들 될 수 있고(미도시), 이전에 기재된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 캘리브레이션 또는 프리셋 장치(30)와 상호 작동할 수 있다.
상기 암(49)의 자유단에는, 상기 기재된 측정 필러 또는 센서(51)가 있고, 이는 상기 어버트먼트(34, 35)와, 그리고 또한, 실린더(48)의 표면과 함께 작동하기에 적합하다.
공지된 유형의 게이지 예시의 일반적인 기능을 위해, 필요하다면, 상기 인용된 미국 특허를 참조할 수 있다.
본 발명에 따른 캘리브레이션 장치(30)의 기능은 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 각각 돌출되고 평평한 두 개의 스킴으로서, 암(49)의 필러 또는 센서(51)가 캘리브레이션 장치(30)의 어버트먼트(34, 35)에 근접할 때의 위치에서 수직축(52) 주위에서 회전되는 게이지(47)를 나타낸다.
이 단계에서, 어버트먼트(34, 35)의 위치는 나타날 실린더(48)의 지름에 매우 근접한 명목상 치수(가령, 실린더의 제조 그림에서 표시된 명목상 지름과 동일함)로 이미 교정되었다(모터(36,37)에 영향을 미침). 상기 치수는, 광학 라인(44, 45)을 따라 미끄러짐에 의하여, 어버트먼트(34, 35)들 사이의 거리를 판독하는 리더부(42, 43)를 통하여 폐쇄된 링에서 제어된다.
이 후, 모든 게이지가 구비된 활성화 장치에 의하여, 게이지(47)의 암(49)은 도 5, 6의 위치에서, 화살표(53)의 방향으로 폐쇄되어서, 필러(51)를 어버트먼트(34, 35)와 접촉하도록 적절히 구동된다.
만일, 요소(51)이 접촉하지 않는 센서라면, 요소는 어버트먼트로 비교적 근접하도록 하여, 어버트먼트를 자체 측정 범위내에 진입하도록 한다.
이와 같이, 샘플 측정(프리셋 측정)은 게이지(47)에 의하여 나타나고, 다른 기하학적 특징들 중에서 실린더(48)의 절대 지름에 매우 근접하며, 실제값이 측정된다.
이제, 암(49)은 도 7, 8의 위치에서, 화살표(54)의 방향으로 이동하여, 도 7, 8의 위치로 되고, 화살표(55)에 의하여 표시된 바와 같이 도 9-11의 위치에서, 수직축(52) 주위에 연속으로 회전된다.
이 위치에서, 암(49)은 실린더(48)와 일정한 거리를 가지고, 필러 또는 센서(51)가 동일한 실린더(48)에 대하여 지름상 반대 위치로 놓여져 있으면서, 실린더(48)에 수직이다.
게이지(47)의 지지 트롤리(B)는 암(49)이 개방되면서 게이지(47)가 실린더(48)의 말단에 일치될 때까지, 즉, 실린더의 측정 영역의 시작점(도 12-14)에서 화살표(57)의 방향으로 이동한다.
이제, 모든 게이지가 구비된 메카니즘에 의하여 게이지의 암(49)은 화살표(58) 방향으로 이동되어서, 도 15-17의 위치에서 실린더(48) 상에 근접하게된다.
따라서, 화살표(59)의 방향으로 게이지(47)의 이동에 의한 측정 사이클에 의하여 제시된 실린더의 섹션에서, 실린더(48)의 프로필 및 실린더의 절대 지름을 나타내는 것이 가능하며, 또한, 동일한 실린더(48)의 원형도 및 편심도도 측정 사이클에 의하여 제시된 섹션에서도 가능하다. 일반적으로, 테이블 말단 피스-홀더(piece-holder), 테이블 중심, 테이블 말단 반대편 팁-사이드(tip-side)(도 18-23)이다.
이 점에서, 측정 사이클은 완벽하다. 그러므로 발명의 상세한 설명의 전반부에 제시된 목적이 달성되었다.
본 발명의 기본적인 장점은 가동성 어버트먼트(34, 35) 덕분에, 캘리브레이션 장치(30)의 제어된 위치를 가지도록 하는 데 있고, 공지된 시스템으로 수행될 때, 게이지(47)의 암(49)은 측정의 정확도 결함에 기초한 시스템적인 오류를 최소화, 사실 거의 제거된 것에 근접한 측정값이 될 수 있도록 하는 것이 가능하다.
공지된 발명에 따른 캘리브레이션 장치는 공지된 유형의 임의의 게이지와 조합하여 자연스럽게 사용될 수 있다.
본 발명의 보호 범위는 후술하는 청구항에 의해 형성된다.

Claims (3)

  1. 자유단에 필러(feeler) 또는 센서(51)가 구비된 한 쌍의 가동성 대향 암(opposing arm, 49)을 포함하고, 지름, 프로필, 원형도 및 편심도 오류와 같은 실린더의 기하학적 특징의 측정을 위한 게이지 캘리브레이션 장치에 있어서,
    상기 캘리브레이션 장치(30)는 샘플 측정치가 바람직하게 이 캘리브레이션 장치가 조립된 게이지의 측정 범위 내에서 얻어지고, 상기 어버트먼트(34, 35)와 상호 작동하는 측정 수단(42, 43; 44, 45)에 의해 나타날 때까지, 모터(36, 37)에 의하여 상호적으로 접근 및/또는 철수할 수 있는 한 쌍의 어버트먼트(34, 35)를 포함하고, 결과적으로 상기 필러 또는 센서(51)가 각각 상기 어버트먼트(34, 35)에 접합 또는 접근되어서 상기 샘플 측정치를 감지하는 것을 특징으로 하는 게이지 캘리브레이션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 어버트먼트(34, 35)는 나사(38, 39)가 상기 모터 수단(36, 37)에 의해 회전되어 나사 결합되는 각각의 암나사(40, 41)와 통합되는 것을 특징으로 하는 게이지 캘리브레이션 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정 수단은 상기 어버트먼트(34, 35)와 통합되고, 지지 구조물(31)과 통합된 광학 라인(34, 35)과 상호 작동하는 리더부(42, 43))를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이지 캘리브레이션 장치.
KR1020137001902A 2010-08-02 2011-07-07 실린더의 지름 및 다른 기하학적 특징의 측정 게이지를 위한 캘리브레이션 장치 KR101848107B1 (ko)

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