KR20130131481A - 자체 중심설정 보어 측정 유닛 - Google Patents

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다니엘 프레이저
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지멘스 에너지, 인코포레이티드
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Abstract

제1 및 제2 단부를 구비한 세장형 본체를 갖는 보어 측정 유닛이 개시되어 있다. 제1 조정 기구는 제1 단부 근처에 배치되고, 제2 조정 기구는 상기 제2 단부 근처에 배치된다. 조정 기구는 상기 유닛이 중공형 보어 내로 삽입된 때, 보어 내에서 중심설정될 수 있도록, 삼각형화 아암을 통해 상대적 직경으로 확장 및 수축된다. 상기 유닛의 측정 부분은 보어의 내경을 측정한다. 측정 유닛은 적어도 하나의 센서를 포함하고, 바람직하게는 내부 보어 직경의 최적합 원을 형성하기 위해 각각의 삽입 거리에서 4개 이상의 판독값을 취한다.

Description

자체 중심설정 보어 측정 유닛 {SELF CENTERING BORE MEASUREMENT UNIT}
본 발명은 중공형 부재 내 보어 직경의 측정에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자체 중심설정 보어 측정 유닛에 관한 것이다.
중공형 부재의 정확한 보어 측정은 상기 부재 및 상기 부재가 그 일부를 이루는 장치의 분석에 있어 중요한 데이터를 제공하는 것이 잘 알려져 있다. 이 데이터는 발전기 로터 보어, 터빈 샤프트 보어 등의 제조 및 유지보수에 대단히 가치가 있다. 예를 들어, 초기 보어 직경 판독값은 보어가 적합한 사양으로 구성되었는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 부수적으로, 사용 중에 주기적인 보어 측정 시험을 통해, 보어 크리이프 또는 고 응력 영역이 드러날 수 있다.
그러나, 보어 직경을 측정하기 위한 공지된 기술은 제한을 갖는다.
현재의 보어 측정 장치는 몇몇 방식으로 제한된다. 일 예로서, 이들 장치는 소정의 기하학적 구조를 갖는 보어의 전체 길이를 측정할 수 없다. 따라서, 이들 장치는 병-목부 또는 단면 직경에 있어서의 변화를 포함하지 않는 보어의 측정에 제한될 수 있다. 이들 장치는 또한, 소정의 총 길이 미만인 보어에 한정될 수 있다. 현재의 보어 측정 장치는 또한, 정기적인 하자 보수 절차 동안 생성되는 딤플(dimple)과 같은 보어 자체 내의 불규칙한 표면을 포함하는 보어를 정밀하게 측정할 수 없을 수 있다.
부수적으로, 종래의 보어 측정 유닛은 보어 내의 특정 선형 위치에서의 보어 직경 주위 3개의 측정 지점에 제한된다. 비록, 3개의 지점은 원을 형성하는데 요구되는 최소의 지점 수인 것으로 인식되지만, 더 많은 데이터값 지점들을 분석에 추가하는 것은 실제 보어 직경의 보다 정밀한 "최적합(best-fit)" 판독값을 생성한다.
마직막으로, 종래의 보어 측정 유닛은 단일 보어 직경에 대해서도 또한 특별히 배열되어야 한다. 이들 유닛은 가변 직경을 갖는 단일 보어는 커녕, 상이한 직경의 보어를 동적으로 조정하는 것이 불가능하다.
이러한 관점에서, 본 발명은 다양한 기하학적 구조 및 조건의 보어 내에서 정확한 보어 측정을 수행할 수 있는 자체 중심설정 보어 측정 유닛을 제공한다.
일 실시예에서, 보어 측정 유닛은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 세장형 본체(main body), 상기 제1 단부 근처에 배치되고, 상대적 직경으로 확장 또는 수축되는 제1 조정 기구, 상기 제2 단부 근처에 배치되고, 상대적 직경으로 확장 또는 수축되는 제2 조정 기구, 및 상기 본체와 연관되고, 중공형 부재의 보어의 내경을 측정하도록 구성된 측정 부분을 포함할 수 있다. 상기 세장형 본체가 중공형 부재의 보어 내로 삽입될 때, 상기 제1 및 제2 조정 기구는 상기 측정 부분이 상기 보어의 내경을 측정할 수 있도록 상기 보어 내에서 대략적으로 상기 세장형 본체의 중심을 잡도록 확장될 수 있다.
제1 조정 기구는 세장형 본체 주위에 고정적으로 위치되는 고정식 칼라, 세장형 본체 주위에 활주 관계로 구성되는 활주식 칼라, 및 제1 고정식 칼라를 제1 활주식 칼라에 연결하는 3개의 아암을 포함할 수 있으며, 상기 아암 각각은 상대적 직경을 형성하기 위해 공동으로 삼각형을 이루도록 절첩된다. 고정식 칼라 쪽으로의 활주식 칼라의 활주는 제1 조정 기구의 상대적 직경을 증가시키는 반면, 고정식 칼라로부터 멀어지는 방향으로의 활주식 칼라의 활주는 제1 조정 기구의 상대적 직경을 감소시킬 수 있다. 다른 배열체에서, 이는 반대로 적용될 수 있다.
제1 조정 기구는 절첩된 각각의 아암과 연관된 바퀴를 더 포함할 수 있으며, 바퀴는 상대적 직경의 아암의 절첩부에 위치된다.
보어 측정 유닛은 상기 활주식 칼라를 상기 세장형 본체에 대해 이동시키도록, 상기 제1 조정 기구의 상기 활주식 칼라를 상기 세장형 본체에 결합시키는 선형 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 선형 액추에이터는 공압 작동식의 자기 결합형 무로드 실린더이거나, 나사 구동식 액추에이터와 같은 다른 유형의 액추에이터일 수 있다.
상기 제1 조정 기구 및 상기 제2 조정 기구는 별도로 조정 가능할 수 있고, 상기 조정 기구들은 상기 세장형 부재가 가변 직경을 갖는 보어 내에 중심 설정된 상태를 유지하도록, 2개의 상이한 상대적 직경을 형성할 수 있다. 이러한 경우에, 2개의 선형 액추에이터가 있을 수 있다.
측정 부분은 약 360°주기로 중공형 부재의 내부 보어 직경과 연관된 거리를 감지하기 위해 회전하는 적어도 하나의 광전 거리 센서를 포함할 수 있다. 상기 광전 거리 센서는 적어도 총 4개의 거리 판독값에 대해, 각각의 주기 동안 적어도 4회의 판독을 행할 수 있다. 보어 측정 유닛은 디스플레이를 갖춘 데이터 수집 및 처리 컴퓨터를 더 포함할 수 있으며, 상기 적어도 4개의 거리 판독값이 수집되고, 치수가 상기 디스플레이에 표시되는 최적합 원으로 조절된다.
상기 측정 부분은 2개의 광전 거리 센서를 포함할 수 있으며, 광전 거리 센서 각각은 적어도 180° 주기로 회전하며, 각 주기 동안 각각 적어도 2개의 거리 판독값을 취한다.
상기 측정 부분은 중공형 부재의 보어 직경을 대략 1/1000"의 공차 내로 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법은 제1 조정 기구, 제2 조정 기구 및 측정 부분을 포함하는 세장형 측정 장치를 내부 보어 내로 삽입하는 단계로서, 조정 부재들은 상대적 직경으로 조정 가능한, 삽입 단계; 상기 보어 내에서 상기 세장형 측정 장치의 대략적인 중심을 설정하기 위해 상기 조정 기구 각각이 상대적 직경에서 내부 보어와 맞닿도록, 제1 조정 기구 및 제2 조정 기구의 상대적 직경을 조정하는 단계; 상기 측정 부분에 인접한 영역에서의 내부 보어의 복수의 측정 판독값을 얻기 위해 측정 부분을 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 내부 보어의 길이를 따라 상기 세장형 측정 장치를 이동시키는 단계 및 상기 측정 부분에 인접한 영역에서 내부 보어의 제2 복수의 측정 판독값을 얻기 위해 측정 부분을 활성화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 이동 단계는 상기 조정 기구 중 적어도 하나의 상대적 직경을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 삽입 단계는 눈금이 새겨진 측정 로드에 의해 보어 내로 상기 세장형 측정 장치를 밀어넣어 이루어질 수 있다. 이러한 경우에, 상기 방법은 상기 측정 부분의 내부 보어 내로의 침투 깊이를 확인하는 단계 및 상기 내부 보어의 길이를 따라 미리 정해진 거리만큼 상기 세장형 측정 장치를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 방법은 상기 측정 부분에 인접한 영역에서 내부 보어의 제2 복수의 측정 판독값을 얻기 위해 상기 측정 부분을 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정 부분을 활성화시키는 상기 단계는 상기 측정 부분에 인접한 영역에서 내부 보어의 적어도 3개의 판독값을 얻을 수 있다. 상기 판독값은 데이터 수집 및 처리 컴퓨터로 전달되고 이에 저장될 수 있다.
상기 측정 부분은 각각 측정 판독값을 얻도록 구성되는 2개의 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 길이방향 축선을 구비한 보어를 갖는 중공형 부재의 내경을 측정하기 위한 보어 측정 유닛은 길이방향 축선을 갖는 세장형 본체, 상기 본체와 연관된 2개의 조정 기구로서, 상기 조정 기구 각각은, 상기 세장형 본체가 내부에 삽입된 때 삼각형 형상으로 확장되고, 상기 보어의 길이방향 축선을 따라 상기 세장형 본체의 길이방향 축선을 위치설정하는, 2개의 조정 기구, 및 상기 중공형 부재의 내경의 복수의 판독값을 얻는 회전식 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 목적, 특징 및 이점뿐만 아니라 전술한 설명은 첨부 도면과 함께 다루어질 때 자체 중심설정 보어 측정 유닛에 대한 이하의 상세한 설명을 참조하여 더 완벽하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보어 측정 유닛의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1의 보어 측정 유닛의 제1 조정 기구의 상세 개략도를 도시한다.
도 3은 도 1의 보어 측정 유닛의 부분 단면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 1개의 센서 및 2개의 센서를 구비한 도 1의 보어 측정 유닛의 측정 부분의 상세도를 도시한다.
도 5는 중공형 부재의 보어 내에서의 사용 시, 도 1의 보어 측정 유닛을 도시한다.
예시되고, 도면과 관련하여 설명될 청구 대상의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서, 특정 용어는 명료화를 위해 재분류될 것이다. 그러나, 본 발명은 이렇게 선택된 특정 용어에 제한되고자 하는 것은 아니며, 각각의 특정 용어는 유사한 목적을 달성하기 위해 유사한 방식으로 작동하는 모든 기술적 등가물을 포함한다는 점이 이해되어야 한다.
본 명세서에는 본 발명의 자체 중심설정 보어 측정 유닛의 실시예들이 개시되어 있다. 보어 측정 유닛은 발전기 로터 보어, 터빈 샤프트 보어 등과 같은 중공형 부재의 내부 보어 직경을 측정하도록 설계된다. 보어 측정 유닛은 대략 4"φ 내지 12"φ 범위의 내경을 갖는 보어를 대략 0.001"(또는 대략 25.4 마이크로미터) 내로 정밀하게 측정할 수 있도록 의도된다. 이상적으로, 보어 측정 유닛은 적어도 4.25"φ만큼 작은 보어 직경을 측정할 수 있다. 부수적으로, 보어 측정 유닛은 길이가 50 피트 또는 그보다 큰 중공형 부재 내 보어를 측정할 수 있다. 측정은 중공형 부재의 기동 전 또는 사용 동안 주기적으로, 예를 들어 1년에 한 번 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보어 측정 유닛(100)의 개략도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 보어 측정 유닛은 제1 단부(104) 및 제2 단부(106)를 갖는 세장형의 원통형 본체(102)를 포함한다. 제1 단부(104)는 보어 측정 유닛이 삽입되는 중공형 부재의 내부 보어 직경의 측정값을 검출하도록 구성된 측정 부분(108)을 포함한다. 보어 측정 유닛(100)의 제1 단부(104)와 제2 단부(106) 사이, 및 바람직하게는 각각 제1 단부 및 제2 단부 근처에는, 제1 조정 기구(110) 및 제2 조정 기구(112) 형태의 조정 기구들이 이격되어 있다. 설명되는 바와 같이, 조정 기구(110, 112)는 보어 측정 유닛(100)의 전체 직경을 변경시키고, 본체(102)를 중공형 부재의 내부 보어에 평행하고 내부 보어 내에서 중심설정되는 배향으로 유지한다.
도 2로 이동하면, 보어 측정 유닛(100)의 제1 조정 기구(110)의 상세 개략도가 도시되어 있다. 기구는 둘 모두 대체로 환형의 형상을 갖는 고정식 칼라(114) 및 활주식 칼라(116)를 포함한 몇몇 구성요소로 구성된다.
명칭으로부터 알 수 있는 바와 같이, 고정식 칼라(114)는 예를 들어, 용접, 화학 접합, 또는 기계식 고정에 의해 본체(102)에 고정적으로 부착된다. 고정식 칼라(114)는 바람직하게는, 고정식 칼라 주위로 120° 간격으로 이격되고 활주식 칼라(116)와 대면하는 3개의 귀형상부(118a, 118b, 118c)를 포함한다. 귀형상부 각각은 핀(120a, 120b, 120c)이 피봇 축선을 형성하도록 구동될 때 관통할 수 있는 개구(도면에는 도시되어 있지 않음)를 포함한다.
활주식 칼라(116)는 고정식 칼라(114)와 유사하게 배열되고, 또한 바람직하게는 활주식 칼라 주위로 120° 간격으로, 또는 적어도 고정식 칼라의 귀형상부(118a, 118b, 118c)의 간격에 대응하는 간격으로 이격되어 있는 귀형상부(122a, 122b, 122c)를 포함한다. 귀형상부(122a, 122b, 122c)는 고정식 칼라(114)에 대면하고, 핀(124a, 124b, 124c)이 피봇 축선을 형성하도록 구동될 때 관통할 수 있는 개구(도면에는 도시되지 않음)를 포함한다. 고정식 칼라(114)와 달리, 활주식 칼라(116)는 본체(102)에 대해 길이방향 관계로 고정되지 않는다.
대응하는 귀형상부, 즉 귀형상부(118a) 대 귀형상부(122a), 귀형상부(118b) 대 귀형상부(122b) 및 귀형상부(118c) 대 귀형상부(122c)를 연결하는 것은 3 쌍의 아암(126a, 126b, 126c)이다. 아암의 각각은 제1 아암 세그먼트(130a, 130b, 130c)와 제2 아암 세그먼트(132a, 132b, 132c) 사이의 교차점에 형성되는 조인트(128a, 128b, 128c)를 중심으로 관절운동한다. 제1 아암 세그먼트(130a, 130b, 130c) 및 제2 아암 세그먼트(132a, 132b, 132c)는 길이가 동일하거나 길이가 상이할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 적어도 제1 아암 세그먼트(130a, 130b, 130c) 전부는 길이가 동일하고, 또한 제1 아암 세그먼트와는 상이한 경우라도 제2 아암 세그먼트(132a, 132b, 132c) 전부는 길이가 동일한 것이 바람직하다. 부수적으로, 아암(126a, 126b, 126c)의 전체 길이는 바람직하게는 동일하여야 한다.
조인트(128a, 128b, 128c)는 핀(134a, 134b, 134c)에 의해 서로 핀 고정되는 제1 아암 세그먼트(130a, 130b, 130c) 및 제2 아암 세그먼트(132a, 132b, 132c)의 대응하는 개구(도면에는 도시되어 있지 않음)로부터 형성된다. 각각의 조인트(128a, 128b, 128c) 내에는 예를 들어, 각각의 핀(134a, 134b, 134c)을 중심으로 회전함으로써 본체(102)의 길이방향 축선을 따라 자유롭게 구르도록 배열되는 바퀴(136a, 136b, 136c)가 개재된다. 바람직하게는, 바퀴는 맞물리지 않으며(non-marring), 비교적 쉽게 구르는 베어링을 포함한다.
비록, 본 명세서에서는 상세하게 설명되어 있지는 않지만, 제2 조정 부재(112)는 제1 조정 부재(110)와 매우 동일한 방식으로 구성된다는 것을 이해할 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 본체(102)는 각각 조정 부재(110, 112) 중 하나와 연관된 한 쌍의 길이방향 정렬 슬롯을 갖는 것으로 도시된다. 일 예로서 제1 조정 부재(110)를 사용하면, 슬롯(138a)은 고정식 칼라(114)와 활주식 칼라(116) 사이의 일 지점으로부터 활주식 칼라(116) 외부의 일 지점으로 연장되는 것으로 도시된다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 도시되어 있는 2개의 슬롯으로부터 본체(102) 주위로 180°에 추가 슬롯이 위치되어 있다. 이러한 180° 관계의 슬롯이 슬롯(138a, 138b)으로서 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 도 1의 보어 측정 유닛(100)의 부분 단면도를 도시한다. 보어 측정 유닛(100)의 내부에는, 제1 조정 기구(110)와 관련하여 한 쌍의 이격된 액추에이터 지지부(140a, 140b)가 도시되어 있다. 액추에이터 지지부(140a, 140b)는 중공형 중앙 영역(142a, 142b) 및 복수의 절결부(144a, 144b, 144c, 144d)를 구비한 대체로 원형체일 수 있다. 지지부(140a, 140b)는 2개의 지지부 사이에 걸쳐 있는, 바람직하게는 자기적으로 결합된 무로드 실린더(146) 형태의 선형 액추에이터를 지지한다. 자기적으로 결합된 무로드 실린더(146)는 중공형 중앙 영역(142a, 142b)을 관통하여 위치되고, 각각의 지지부의 외측 상에서 볼트(149a, 149b)와 같은 기계적 하드웨어로 제 위치에 유지될 수 있다. 액추에이터 지지부(140a, 140b)의 절결부(144a, 144b, 144c, 144d)는 와이어 및 급기가 이동하기 위한 경로를 제공한다. 설명되는 바와 같이, 와이어는 모터 및 센서와 같은 전자기기에의 전력공급 및 신호전달을 위한 것이며, 급기는 공압 요소의 작동을 위한 것이다.
종래 방식에 있어서, 자기적으로 결합된 무로드 실린더(146)는 공기압 또는 진공의 영향하에서 실린더를 따라 이동하는 마운트(148)를 포함한다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 자기적으로 결합된 무로드 실린더(146) 상에 제공되는 공기 탭(150)이 도 3에 도시된 바와 같이 공기 호스(152)에 연결된다. 이어서, 공기 호스는 조정 기구(110, 112)를 확장시키기 위해, 대략 90 psi 범위의 표준 "숍 에어(shop air)"를 제공하는 공기 공급원에 연결된다. "숍 에어"의 제거 시, 조정 기구(110, 112)는 보어 측정 유닛(100)을 최소 직경의 구성으로 만드는 수축 상태로 복귀될 수 있다. 이는 예를 들어, 설명되는 바와 같이 보어 측정 유닛(100)을 보어로부터 제거할 때 유리하다. 이러한 응용에 적합한 자기적으로 결합된 무로드 실린더는 NCY3B 시리즈로서 SMC 코포레이션에 의해 제공되는 것을 포함한다.
한 쌍의 액추에이터 부착부(154a, 154b)가 마운트(148)에 연결된다. 액추에이터 부착부(154a, 154b)들은 마운트(148)에 부착되고, 이들 각각은 각각 슬롯(138a, 138b) 내에 견고하게 고정되도록, 그리고 슬롯 내에서 이동하도록 크기설정 및 구성되는 연장 부분(156a, 156b)을 포함한다. 공기가 공기 탭(150)을 통해 자기적으로 결합된 무로드 실린더(146)에 제공되거나 이로부터 제거될 때, 마운트(148)는 슬롯(138a, 138b)에 의해서만 제한되어, 자기적으로 결합된 무로드 실린더를 따라 그리고 이에 의해 본체(102)를 따라 활주한다. 이러한 운동은 제1 조정 기구(110)의 레그(126a, 126b, 126c)가 확장되거나 수축될 수 있도록 하여, 보어 측정 유닛(100)의 전체 직경의 변경을 야기한다.
보어 측정 장치의 제1 단부(104)에, 보어 측정 유닛(100)이 삽입되는 중공형 부재의 내부 보어 직경을 측정하도록 구성되어 측정 부분(108)을 형성하는 구성요소가 있다. 이를 위해, 측정 부분(108)은 본체(102) 내에 위치되는 모터 인코더(158)를 포함한다. 모터 인코더(158)는 샤프트의 각도 위치를, 설명되는 것과 같은 컴퓨터 프로세서에 의해 판독될 수 있는 아날로그 또는 디지털 코드로 변환시키면서 샤프트(160)를 회전시키는 전동기이다. 부수적으로, 샤프트는 또한 개시/정지 각도 위치를 판독하기 위한 근접 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 샤프트(160)는 본체(102) 내측 부분(160a) 및 본체 외측 부분(160b)을 포함한다. 샤프트(160)는 본체(102)의 단부를 형성하는 슬립 링(162)으로 제 위치에 유지되고, 슬립 링은 장애물이 되는 센서의 전선 없이, 샤프트의 회전이 가능하도록 한다. 이중 센서 지지부인 도 3의 경우에, 샤프트(160)에는 그 외측 부분(160b)에 센서 지지부(164)가 연결된다. 샤프트(160)가 전체 센서 지지부 및 센서 조합체를 회전시키는 동안, 센서 지지부(164)는 하나 이상의 센서(166a, 166b)를 제 위치에 견고하게 보유한다. 거리 판독값에 오차를 야기할 수 있는, 센서(166)의 사용 중 변동이 일어나지 않도록, 센서 지지부가 센서(166)를 견고하게 보유하는 것이 중요하다.
센서(166)는 비록, 이들 센서가 레이저 센서와 같은 다른 유형의 센서로서 구성될 수도 있지만, 바람직하게는, 레이저 센서의 방식에서 표면 마감에 민감하지 않은 광전 거리 센서이다. 바람직하게는, 센서(166)는 모델 OADM12와 같이 바우머 일렉트로닉 컴퍼니(Baumer Electronic company)에 의해 제조되는 유형의 센서이다.
도 3에 도시된 실시예에서, 센서(166a, 166b)는 전체 360° 내경 판독값이 180°의 모터 스윕으로부터 얻어질 수 있도록, 서로로부터 정반대에 있다. 그러나, 공간적 고려로 인해 단일 센서(166a)가 사용될 것이 요구될 수 있다. 이러한 경우에, 센서(166)는 각각의 내경 판독값에 대한 전체 360° 회전을 커버할 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 각각 단일 센서(166a) 측정 부분(108) 및 이중 센서(166a, 166b) 측정 부분의 확대도를 도시한다. 물론, 2개 이상의 센서도 사용될 수 있다.
도 5에는 중공형 부재(M)의 보어 내에 삽입되는 보어 측정 유닛(100)이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 완전한 보어 측정 유닛(100)은 모터 인코더(158) 및 하나 이상의 센서(166)를 포함하는 상기 유닛의 전자기기에 연결되는 데이터 수집 및 처리 컴퓨터 또는 컴퓨터 프로세서(P)를 더 포함한다. 바람직하게는, 컴퓨터 프로세서(P)는 지난 판독값 및 다른 정보를 나타내는 디스플레이를 포함한다.
보어 측정 유닛(100)을 삽입하기 위해, 작업자는 조정 기구(110, 112)를 완전히 수축시키거나 거의 완전히 수축시킨 상태의 최소 직경의 구성으로 상기 유닛을 배치할 것이다. 그 후, 유닛(100)은 중공형 부재(M)의 보어 내에 배치될 수 있다. 그 후, 작업자의 필요 및 물리적 배열에 따라, 공통 헤더를 통하거나 독립적일 수 있는 조정 기구(110, 112) 각각의 자기적으로 결합된 무로드 실린더(146) 내로 공기가 서서히 도입될 수 있다. 예를 들어, 복잡한 내부 보어 직경은 독립적인 조정을 요구할 수 있다. 공기는 슬롯(138) 내에서 마운트(148)를 이동시키고, 이에 따라 조정 기구(110, 112)를 확장시킨다. 이러한 확장으로 인해, 중공형 부재(M) 및 보어 측정 유닛(100)의 공통 길이방향 중심선(CL)을 따라 보어 측정 유닛(100)을 중심설정하면서, 바퀴(136)가 중공형 부재(M)의 내경과 맞닿게 된다.
보어 측정 유닛(100)을 중공형 부재 내로 밀어 넣는데 로드(R)가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 로드(R)는 내경 판독값이 고정 간격으로 얻어질 수 있도록 색인된다. 삽입은 작업자가 색인을 보어 측정 유닛(100)의 제2 말단(106)과 같은 고정 위치와 정렬시킬 수 있는 경우에는 수동으로 이루어질 수 있으며, 또는 전자 변위 기구로 이루어질 수 있다. 자기적으로 결합된 무로드 실린더(146) 내의 공기 압력은 보어 측정 유닛(100)이 보어 내에서 전진할 때, 중공형 부재(M)의 상이한 직경을 고려하여 조정될 수 있다. 로드(R)의 길이에 추가함으로써, 예를 들어 스크루-온(screw-on) 세그먼트를 추가함으로써, 50 피트 또는 그보다 큰 보어가 측정될 수 있다.
판독값에 대한 고정 간격은 대략 1/4" 내지 수 인치 정도 일 수 있으며, 일반적으로 대략 매 인치일 수 있다. 이렇게, 매 인치의 삽입(또는 다른 고정 간격)에서, 중공형 부재(M)의 내부 보어 직경의 최적합 원이 컴퓨터 프로세서에 의해 얻어지고, 기록된다. 수동 삽입 작업에 있어서, 작업자는 새로운 판독값이 취해져야 함을 알리기 위해 컴퓨터 프로세서(P)에 키 입력을 할 수 있다. 이러한 경우에, 중공형 부재(M)로의 보어 측정 유닛(100)의 이동은 수동으로 개시될 수 있다. 보어 측정 유닛(100)이 자동으로 삽입되는 경우, 작업은 자동화될 수 있다.
3개의 보어 직경 판독값의 최소값이 각각의 간격에서 얻어질 수 있으며, 3개의 보어 직경은 최적합 원을 완성하는데 필요한 최소 판독 개수를 나타낸다. 바람직하게는, 보다 많은 직경이 예를 들어, 각각의 회전 각도마다 하나씩 판독될 수 있다. 각각의 간격에서 보다 많은 수의 직경 판독값을 취할수록, 더 큰 연산력 및 저장 능력이 요구된다. 이처럼, 제조업자는 시스템 요구사항과 감도 사이의 적절한 균형을 결정할 수 있다. 바람직하게는, 시스템은 360° 직경의 각각의 각도에 대해 적어도 하나의 판독값을 취하도록 설정된다. 센서가 전체 회전 스윕을 달성함, 즉 단일 센서에 대해 360° 또는 이중 센서에 대해 180°가 설정됨을 보장하기 위해 근접 센서(도시되지 않음)가 사용될 수 있다.
중공형 부재 전반에 걸친, 또는 요구되는 모든 부분을 통한 보어 직경의 판독 시, 보어 측정 유닛(100)이 제거될 수 있다. 이는 로드(R)를 수동 조작으로 회수하거나 자동 삽입 조작자의 역조작에 의해 이루어진다. 다시, 공기 압력은 필요에 따라 주기적으로 조정될 수 있다.
비록, 본 명세서의 발명은 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이들 실시예들은 본 발명의 원리 및 응용을 예시하는 것에 불과하다는 점을 이해해야 한다. 따라서, 예시적인 실시예들에 대한 많은 변형이 이루어질 수 있고, 첨부된 특허청구범위에 의해 규정되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다른 배열을 고안할 수 있다는 점을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 보어 측정 유닛으로서,
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 세장형 본체;
    상기 제1 단부 근처에 배치되고, 상대적 직경으로 확장 또는 수축되는 제1 조정 기구;
    상기 제2 단부 근처에 배치되고, 상대적 직경으로 확장 또는 수축되는 제2 조정 기구;
    상기 본체와 연관되고, 중공형 부재의 보어의 내경을 측정하도록 구성된 측정 부분을 포함하며,
    상기 세장형 본체가 중공형 부재의 보어 내로 삽입될 때, 상기 제1 및 제2 조정 기구는 상기 측정 부분이 상기 보어의 내경을 측정할 수 있도록 상기 보어 내에서 대략적으로 상기 세장형 본체의 중심을 잡도록 확장되는
    보어 측정 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 조정 기구는 상기 세장형 본체 주위에 고정적으로 위치되는 고정식 칼라, 상기 세장형 본체 주위에서 활주 관계로 구성되는 활주식 칼라, 및 상기 제1 고정식 칼라를 상기 제1 활주식 칼라에 연결하고, 각각이 상대적 직경을 형성하기 위해 공동으로 삼각형을 이루도록 절첩되는 3개의 아암을 포함하고, 상기 고정식 칼라 쪽으로의 상기 활주식 칼라의 활주는 상기 제1 조정 기구의 상대적 직경을 증가시키고, 상기 고정식 칼라로부터 멀어지는 방향으로의 상기 활주식 칼라의 활주는 상기 제1 조정 기구의 상대적 직경을 감소시키는
    보어 측정 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 조정 기구는 각각의 절첩식 아암과 연관된 바퀴를 더 포함하고, 상기 바퀴는 상대적 직경의 상기 아암의 절첩부에 위치되는
    보어 측정 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 활주식 칼라를 상기 세장형 본체에 대해 이동시키도록, 상기 제1 조정 기구의 상기 활주식 칼라를 상기 세장형 본체에 결합시키는 선형 액추에이터를 더 포함하는
    보어 측정 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선형 액추에이터는 공압 작동식의 기계적 결합형 무로드 실린더인
    보어 측정 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 조정 기구 및 상기 제2 조정 기구는 별도로 조정 가능하고, 상기 조정 기구들은 상기 세장형 부재가 가변 직경을 갖는 보어 내에 중심 설정된 상태를 유지하도록, 2개의 상이한 상대적 직경을 형성할 수 있는
    보어 측정 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측정 부분은 약 360°주기로 중공형 부재의 내부 보어 직경과 연관된 거리를 감지하기 위해 회전하는 적어도 하나의 광전 거리 센서를 포함하는
    보어 측정 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광전 거리 센서는 적어도 총 4개의 거리 판독값에 대해, 각각의 주기 동안 적어도 4개의 판독값을 취하는
    보어 측정 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    디스플레이를 갖춘 데이터 수집 및 처리 컴퓨터를 더 포함하고, 상기 적어도 4개의 거리 판독값이 수집되고, 치수가 상기 디스플레이에 표시되는 최적합 원으로 조절되는
    보어 측정 유닛.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 측정 부분은 2개의 광전 거리 센서를 포함하고, 광전 거리 센서 각각은 적어도 180° 주기로 회전하며, 각 주기 동안 각각 적어도 2개의 거리 판독값을 취하는
    보어 측정 유닛.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 측정 부분은 중공형 부재의 보어 직경을 대략 1/1000"의 공차 내로 측정하는
    보어 측정 유닛.
  12. 중공형 샤프트의 내부 보어 직경을 측정하는 방법으로서,
    제1 조정 기구, 제2 조정 기구 및 측정 부분을 포함하는 세장형 측정 장치를 내부 보어 내로 삽입하는 단계로서, 조정 부재들은 상대적 직경으로 조정 가능한, 삽입 단계;
    상기 보어 내에서 상기 세장형 측정 장치의 대략적인 중심을 잡기 위해 상기 조정 기구 각각이 상대적 직경에서 내부 보어와 맞닿도록, 제1 조정 기구 및 제2 조정 기구의 상대적 직경을 조정하는 단계;
    상기 측정 부분에 인접한 영역에서의 내부 보어의 복수의 측정 판독값을 얻기 위해 측정 부분을 활성화시키는 단계
    를 포함하는
    중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내부 보어의 길이를 따라 상기 세장형 측정 장치를 이동시키는 단계;
    상기 측정 부분에 인접한 영역에서 내부 보어의 제2 복수의 측정 판독값을 얻기 위해 측정 부분을 활성화시키는 단계를 더 포함하는
    중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이동 단계는 상기 조정 기구 중 적어도 하나의 상대적 직경을 조정하는 단계를 포함하는
    중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 삽입 단계는 눈금이 새겨진 측정 로드와 함께 보어 내로 상기 세장형 측정 장치를 밀어넣어 이루어지는
    중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 측정 부분의 내부 보어 내로의 침투 깊이를 확인하는 단계;
    상기 내부 보어의 길이를 따라 미리 정해진 거리만큼 상기 세장형 측정 장치를 이동시키는 단계;
    상기 측정 부분에 인접한 영역에서 내부 보어의 제2 복수의 측정 판독값을 얻기 위해 상기 측정 부분을 활성화시키는 단계를 더 포함하는
    중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 측정 부분을 활성화시키는 상기 단계는 상기 측정 부분에 인접한 영역에서 내부 보어의 적어도 3개의 판독값을 얻는
    중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 판독값은 데이터 수집 및 처리 컴퓨터로 전달되고 이에 저장되는
    중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 측정 부분은 각각 측정 판독값을 얻도록 구성되는 2개의 센서를 포함하는
    중공형 샤프트의 내부 보어 직경 측정 방법.
  20. 길이방향 축선을 구비한 보어를 갖는 중공형 부재의 내경을 측정하기 위한 보어 측정 유닛으로서,
    길이방향 축선을 갖는 세장형 본체;
    상기 본체와 연관된 2개의 조정 기구로서, 상기 조정 기구 각각은, 상기 세장형 본체가 내부에 삽입된 때 삼각형 형상으로 확장되고, 상기 보어의 길이방향 축선을 따라 상기 세장형 본체의 길이방향 축선을 위치설정하는, 2개의 조정 기구;
    상기 중공형 부재의 내경의 복수의 판독값을 얻는 회전식 센서;를 포함하는
    보어 측정 유닛.
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