KR20160036594A

KR20160036594A - 롤링 툴

Info

Publication number: KR20160036594A
Application number: KR1020167004932A
Authority: KR
Inventors: 알프레드 하이만; 얀드레이 말다너
Original assignee: 헤겐샤이트-엠에프데 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2013-07-27
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2016-04-04
Also published as: US20160167107A1; MX2016000979A; ES2784304T3; US10166595B2; HUE049884T2; KR102228500B1; JP2016531007A; CA2919361A1; DE112014003467A5; CN105722642A; EP3027338A1; PL3027338T3; EP3027338B1; CA2919361C; WO2015014337A1; DE202013006779U1; JP6404346B2; CN105722642B

Abstract

본 발명은, 롤러 버니싱 헤드(4)와 서포팅 롤러 헤드(5)를 포함하는, 크랭크샤프트 축선(K) 둘레로 회전할 수 있는 크랭크샤프트(3)의 베어링 표면(2)을 롤러 버니싱(roller burnishing)하기 위한 롤링 툴(1)에 관한 것이다. 본 발명이 다루는 문제는 버니싱 롤러의 가이드 또는 크랭크샤프트의 가이드에 가해지는 손상이 거의 없도록 롤링 툴을 구성하는 것이다. 이러한 문제는 버니싱 롤러(7)가 롤러 케이지(12)의 모든 측면들 상에서 안내되고, 그리고 롤러 버니싱 헤드(4)가, 롤러 버니싱 헤드 하우징(6)이 크랭크샤프트 축선(K)과 직교하고 버니싱 롤러(7)의 작업 측면의 법선과 평행하게 연장하는 제1 선회 축선을 중심으로 선회 가능하게 지지되는 롤러 버니싱 헤드 프레임(13)을 구비하는 것에 의해 해결된다. 이에 더하여 혹은 대안적으로, 서포팅 롤러 헤드(5)는, 서포팅 롤러 하우징(9)이 크랭크샤프트 축선(K)과 직교하고 제1 선회 축선(A)과 평행한 제2 선회 축선(B)을 중심으로 그리고 크랭크샤프트 축선(K)과 직교하고 제1 선회 축선(A)과 직교하는 제3 선회 축선(C)을 중심으로 선회할 수 있는 서포팅 롤러 프레임(14)을 포함한다.

Description

롤링 툴{ROLLING TOOL}

본 발명은 크랭크샤프트 축선 둘레로 선회 가능한 크랭크샤프트의 베어링 표면들을 피니싱 롤러 헤드와 서포트 롤러 헤드로 롤러 피니싱하기 위한 롤링 툴로, 피니싱 롤러 헤드가 롤러 피니싱 롤러 및 피니싱 롤러 헤드 하우징에 설치되고 롤러 피니싱 롤러를 지지하는 프레셔 롤러를 구비하고, 서포트 롤러 헤드는 서포트 롤러 하우징에 설치되고 롤러 피니싱 롤러를 통해 크랭크샤프트에 작용하는 롤링 힘에 대해 크랭크샤프트를 지지할 수 있는 두 개의 서포트 롤러들을 구비하도록 구성된 롤링 툴에 관한 것이다.

예를 들어 자동차 엔진과 같은 연소 엔진의 발전에 따라 엔진이 더 작아지고, 베어링도 더 작아졌으며, 크랭크샤프트에 대한 부하는 더 높아졌다. 높은 부하를 받는 베어링들은 엔진 오일로 이루어진 윤활층이 크랭크샤프트 베어링 표면과 이에 상응하는 베어링 표면을 서로 완전히 분리시키지 못하는 혼합 마찰 상태에서 부분적으로 작동한다. 연료 소비를 줄이기 위해 도입된 시동-정지 시스템(start-stop system)은 베어링에 더 많은 변형(strain)을 야기한다. 베어링 표면들의 고도의 치수 정확성과 낮은 표면 거칠기로 인해, 베어링들에 존재하는 기존의 증가된 요건들이 충족될 수 있다.

종래 기술의 크랭크샤프트의 베어링 시트의 피니싱(finishing)에 사용되는 방법은 벨트 피니싱인데, 오일 내에서 이동하고 그 표면이 절단 수단을 구비하는 연마 벨트가 베어링 표면으로부터 소재를 제거하고, 이에 의해 베어링 표면의 표면 품질을 개선한다. 이러한 가공의 문제는 오염된 오일의 폐기와 연마 벨트의 마모이다.

독일특허공보 DE 10 2006 024 715 B4에 크랭크샤프트의 주 베어링 및 핀 베어링의 베어링 시트들의 가공에 대해 공지되어 있는데, 롤링법이 베어링 표면들의 피니싱을 위해 사용된다. 이러한 가공을 위해, 사용되는 롤링 툴은 피니싱 롤러 헤드와 서포트 롤러 헤드이며, 피니싱 롤러 헤드는 롤러 피니싱 롤러 및 피니싱 롤러 헤드 하우징에 설치되고 롤러 피니싱 롤러를 지지하는 프레셔 롤러를 구비하고, 서포트 롤러 헤드는 서포트 롤러 하우징에 설치되고 롤러 피니싱 롤러를 통해 크랭크샤프트에 작용하는 롤링 힘에 대해 크랭크샤프트를 지지할 수 있는 두 개의 서포트 롤러들을 구비한다.

오일 속에서 이루어지는 벨트 피니싱과 비교하여, 이 롤링 공정은 환경 친화적인 공정이고, 오염된 오일이 발생하지 않는다. 또한, 이 공정은 롤링 툴의 내구 수명이 길기 때문에 저렴하기도 하다. 그러나, 롤러 피니싱의 실제 응용 중에 롤러 피니싱 롤러의 산발적인 축선 방향 나선 이동이 관찰되었는데, 이는 롤러 피니싱 롤러의 안내 메커니즘 및/또는 크랭크샤프트에 손상을 입힐 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 크랭크샤프트 베어링의 롤러 피니싱에 사용되는 중에, 롤러 피니싱 롤러의 안내 메커니즘 또는 크랭크샤프트에 대한 이러한 손상이 거의 발생되지 않거나 혹은 적어도 통상의 롤링 툴을 사용하는 중에 비해 덜 발생되는 롤링 툴을 생성하는 데 있다.

이러한 목적은, 롤러 피니싱 롤러가 롤러 케이지의 모든 측면들 상에서 안내되고, 피니싱 롤러 헤드는 롤러 헤드 하우징이 크랭크샤프트 축선과 직교하고 롤러 피니싱 롤러의 작업 측면의 법선과 평행한 제1 선회 축선 둘레로 선회 가능하게 설치되는 피니싱 롤러 헤드 프레임을 구비하고, 그리고/또는 서포트 롤러 헤드는 서포트 롤러 하우징이 크랭크샤프트 축선과 직교하고 제1 선회 축선과 평행한 제2 선회 축선 둘레로 그리고 크랭크샤프트 축선과 직교하고 제1 선회 축선과 직교하는 제3 선회 축선 둘레로 선회 가능하게 설치되는 서포트 롤러 프레임을 구비하는, 위에서 설명한 유형의 롤링 툴에 의해 달성된다.

롤링 툴이 롤링에 의해 가공될 크랭크샤프트의 베어링 표면에 대해 올바르게 정렬되면, 크랭크샤프트 축선과 롤링 툴의 롤러들, 즉 롤러 피니싱 롤러, 프레셔 롤러 및 두 개의 서포트 롤러의 회전 축선들은 서로 평행하게 정렬되고, 허용될 수 없을 정도로 큰 축선 방향 힘들이 롤러들 상에서 발생되지 않는다. 가공될 베어링 표면들은 주 베어링의 베어링 시트 및 핀 베어링 또는 커넥팅 로드 베어링의 베어링 시트일 수 있다. 그러나, 다른 영역들, 예를 들어 크랭크샤프트의 단부들에 있는 저널 베어링 시트들 또는 롤러 피니싱될 다른 샤프트들의 베어링 표면들에 대해서도 가능하다. 크랭크샤프트의 베어링 표면들은 적어도 대략 원통형인 형상을 갖는다. 그러나, 똑바른 원통 외부 표면으로부터 벗어나, 약간 볼록하거나 (구형) 또는 약간 오목한 표면을 구비할 수도 있다. 주 베어링은 크랭크샤프트 축선과 동일한 높이에 위치되는 반면, 커넥팅 로드 베어링의 축선은 크랭크샤프트 축선과 평행하게 정렬되고 크랭크 칙에 의해 크랭크샤프트 축선으로부터 반경 방향으로 이격된다.

본 발명에 따라 구성된 롤링 툴에서, 롤러 피니싱 롤러는 일체형 롤러 케이지 내에서 안내된다. 이 롤러 케이지 내에서, 두 개의 활주면들이 롤러 피니싱 롤러의 축선 방향 단부면들 및 서로 마주보는 롤러 피니싱 롤러의 측방향 표면의 영역들의 두 개의 활주면들에 대해 서로 정확히 고정된 방향으로 방향 설정된다. 다수의 부품들로 이루어진 안내 메커니즘의 경우에 발생될 수 있는 정렬 공차가 여기서는 발생되지 않는다. 따라서 롤러 케이지는 피니싱 롤러 헤드에서 롤러 피니싱 롤러를 올바르고 간단하게 지지함으로써 롤러 피니싱 롤러가 적절하게 정렬되는 것을 보장하는데 도움이 된다.

또한, 피니싱 롤러 헤드 및/또는 서포트 롤러 헤드가 선회 축선을 갖는다. 이는 두 개의 헤드들 중 적어도 한 헤드의 롤러 하우징이 선회 가능하게 설치된다는 것을 의미한다. 그러나, 크랭크샤프트에 대해 설정된 헤드들의 방향의 편향을 교정하기 위하여, 두 헤드들의 롤러 하우징들이 선회 가능할 수도 있다.

선회 축선을 갖는 피니싱 롤러 헤드는 피니싱 롤러 헤드 프레임을 구비하고, 이 피니싱 롤러 헤드 프레임에 피니싱 롤러 헤드 하우징이 크랭크샤프트 축선과 직교하고 롤러 피니싱 롤러의 작업 측면에 접선을 이루는 제1 선회 축선 둘레로 선회 가능하게 설치된다. 롤러 피니싱 롤러의 작업 측면은 롤링 툴이 사용될 때 베어링 표면과 접촉하는 선으로 이해해야 한다. 예를 들어 수평으로 정렬된 크랭크샤프트 축선 및 크랭크샤프트의 수직 방향 위에 크랭크샤프트 축선과 평행하게 정렬된 롤러 피니싱 롤러의 경우, 제1 선회 축선은 롤러 피니싱 롤러가 그 둘레로 회전할 수 있고 크랭크샤프트 축선과 평행하게 정렬되는 수평 선회 축선이다. 제1 선회 축선 둘레에서의 정렬은 롤링 전에 제 자리에 고정되거나 혹은 롤링 공정 중에 자동으로 이루어진다.

유리한 실시예에서, 피니싱 롤러 헤드 프레임이 종래 기술에 따른 공지의 롤러 헤드 하우징 대신 롤링 툴의 암에 설치될 수 있다.

위에서 설명한 피니싱 롤러 헤드와 유사하게, 서포트 롤러 헤드 역시 선회 가능하게 구성될 수 있고, 이에 따라 서포트 롤러들의 회전 축선들이 가공될 크랭크샤프트 영역의 축선과 평행하게 정렬될 수 있다. 최적으로 정렬된 서포트 롤러들은 가공된 크랭크샤프트가 허용될 수 없을 정도로 변형되지 않게 하면서 크랭크샤프트를 최적으로 지지할 수 있다. 서포트 롤러 헤드의 서포트 롤러 헤드 하우징에, 두 개의 서포트 롤러들이 그 회전 축선들이 서로 평행하게 이격되는 상태로 설치된다. 또한, 서포트 롤러 헤드 하우징은 제2 선회 축선 둘레로 그리고 제3 선회 축선 둘레로 선회 가능하도록 서포트 롤러 프레임에 설치된다. 제2 선회 축선은 크랭크샤프트 축선과 직교하게 그리고 롤러 피니싱 롤러의 작업 측면의 법선과 평행하게 정렬된다. 제2 선회 축선 둘레로 선회하면 두 개의 서포트 롤러들이 크랭크샤프트 축선에 대해 경사지는 현상이 없어지거나 혹은 최소화된다. 제3 선회 축선 둘레로 선회하면 서포트 롤러들의 평행한 회전 축선들이 크랭크샤프트 축선과 평행하게 이어지도록 위치되는 평면이 돌아간다. 이는 제3 선회 축선 둘레로 선회하면 서포트 롤러들의 크랭크샤프트에 대한 틸팅이 없어지거나 혹은 최소화된다는 것을 의미한다.

다른 실시예에 따르면, 제1 선회 축선이 롤러 피니싱 롤러의 작업 측면의 법선으로 형성되고, 이 법선은 축선 방향으로 롤러 피니싱 롤러의 중앙에 놓인다. 이러한 구성에 있어서, 선회 축선은 롤러 피니싱 롤러가 정렬될 베어링 표면 상에 구조적으로 정렬된다. 이는 베어링 표면과 피니싱 롤러 헤드 간의 직접 기계 결합을 초래한다. 제1 선회 축선의 이러한 구성에 있어서, 피니싱 롤러 헤드의 자기 조정이 가능하고, 이에 의해 피니싱 롤러 헤드와 롤러 피니싱 롤러를 최적화된 방식으로 크랭크샤프트 축선과 평행하게 정렬하기 위하여 롤러 피니싱 롤러의 베어링 표면 및 크랭크샤프트 축선에 대한 경사로 인해 발생되는 토크가 이용된다.

대안적으로, 제1 선회 축선 "A"가 크랭크샤프트를 가르는 할선으로 형성되고, 이 할선의 롤러 피니싱 롤러의 작업 측면의 법선으로부터의 거리가 10밀리미터 미만이다. 이 실시예에서, 피니싱 롤러 헤드는 가공될 베어링 표면 위로 앞서 설명한 제1 실시예에서보다 더 돌출된다. 이러한 돌출은 지렛대 효과 및 선회 운동을 일으키는 토크 증가와 관련이 있다. 롤링 툴 내에서 이용할 수 있는 공간의 제약으로 인해, 최대 돌출량은 대략 10밀리미터로 제한된다.

다른 실시예에 따르면, 제2 선회 축선 "B"가 크랭크샤프트를 관통하고 지지점들을 가르거나 혹은 크랭크샤프트의 지지점들에 가까운 서포트 롤러들 상을 지나가는 할선으로 형성된다. 여기서, "가까운"이라는 용어는 약간의, 기껏해야 대략 10밀리미터 벗어나는 것으로 이해된다. 서포트 롤러 헤드의 기능은 서포트 롤러 헤드가 크랭크샤프트를 지지 위치에서 부분적으로 감싸는 것을 요구한다. 넓게 감싸면 지렛대 효과로 인해 서포트 롤러 헤드가 확실하게 선회할 수 있다. 따라서 넓게 감싸는 것 또는 오버행(overhang)이 바람직하다. 오버행의 길이 방향 크기에 대한 물리적인 한계는 서포트 롤러 헤드의 반대쪽에 위치되는 피니싱 롤러 헤드에 의해 형성된다.

다른 변형예에서, 롤러 케이지가 스트립형 개구를 구비하고, 스트립형 개구의 롤러 케이지의 피니싱 롤러 반대쪽 측면 상의 폭이 롤러 피니싱 롤러의 직경보다 작다. 여기서, 롤러 피니싱 롤러는 피니싱 롤러 헤드 내에서 롤러 케이지에 의해 감싸인다. 이는 피니싱 롤러 헤드의 공간적인 위치와 상관없이 롤러 피니싱 롤러가 의도치 않게 낙하하는 것을 방지한다. 교체될 롤러 피니싱 롤러에 대해, 롤러 케이지는 해체되고 새 롤러 피니싱 롤러가 재설치되어 조정되어야 한다. 피니싱 롤러 헤드의 적당한 위치에 설치함으로써, 롤러 피니싱 롤러가 롤러 케이지를 해체하지 않고 롤러 케이지의 스트립형 개구에 삽입될 수 있는 롤러 케이지를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 롤러 피니싱 롤러가 롤러 피니싱 롤러 헤드 밖으로 낙하하는 것을 방지하기 위하여, 롤러 케이지는 그 하측 면에만 크랭크샤프트 옆에 구비되는 돌출부를 구비한다.

바람직한 실시예에서, 피니싱 롤러 헤드와 서포트 롤러 헤드가 적어도 하나의 결합 요소에 의해 서로 연결될 수 있다. 이렇게 연결된 부품들은 서로에 대한 공간 기준이 고정되어 있는 기계 유닛을 형성한다. 그 결과, 피니싱 롤러 헤드와 서포트 롤러 헤드 간의 상대 위치 공차가 작다. 결합 요소는, 예를 들어 서포트 롤러 헤드에 부착되고 피니싱 롤러 헤드의 센터링 홀에 계합되도록 구성된 핀일 수 있다. 일 실시예에서, 롤링 툴은 힌지에 의해 서로 연결된 두 개의 툴 암들을 구비한 핀셋 툴로 구성된다. 서포트 롤러 헤드가 한 툴 암에 부착되고, 피니싱 롤러 헤드는 다른 툴 암에 부착된다. 여기서, 힌지와 툴 암들은 제1 결합 요소들로 작용하고, 핀은 추가 결합 요소로 작용한다. 또한 예를 들어 스프링과 홈이 결합 요소들로 구비될 수도 있다.

롤러 피니싱 롤러는 바람직하게는, 직경이 1mm 내지 20mm이고 길이가 베어링 표면의 폭보다 큰 원통 형상을 가진다. 직경의 크기가 단지 수 밀리미터인 얇은 원통형 롤러는 니들(needle)이라고도 한다. 베어링 표면의 폭 전체가 롤러 피니싱 공정의 단일 작업에서 가공되고, 이에 의해 크랭크샤프트의 일회전 및 이에 상응하는 일회의 롤러 피니싱으로 매끈한 베어링 표면이 만들어진다. 베어링 표면을 넘어가는 롤러 피니싱 롤러의 측방향 돌출부는 가능한 한 작게 구성되는데, 이는 베어링 표면과 크랭크 칙들 사이에 작은 공간들만 존재하고 이 공간들 내에서 피니싱 롤러 헤드와 롤러 케이지의 축선 방향 안내 메커니즘이 자유롭게 움직이게 할 필요가 있기 때문이다. 예를 들어 롤러 피니싱 중에 롤러 피니싱 롤러가 탄성 변형될 수 있으면, 직경이 작은 롤러 피니싱 롤러가 선택된다.

다른 실시예에 따르면, 프레셔 롤러와 서포트 롤러들이 가공될 베어링 표면의 원통 형상, 구 형상 또는 오목 형상에 상응하는 원통형, 오목형 또는 구형의 주위 표면들을 구비한다. 베어링 표면들은 외관상 원통 형상을 가지는데, 이는 구조적으로 원통형으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 서포트 롤러들과 프레셔 롤러 역시 베어링 표면들에 맞추어 원통형으로 구성될 수 있다. 예를 들어 베어링 윤활의 개념으로부터 기인할 수 있는 이유들 때문에, 베어링 표면들 역시 구형 또는 볼록한 형상을 가질 수 있다. 측방향 실린더 표면으로부터의 편이는 외관상 거의 인지하기 어려운데, 이는 곡률이 보통, 예를 들어 폭이 20mm인 롤러의 경우 5μm로 매우 작기 때문이다. 이 경우, 서포트 롤러들과 프레셔 롤러는 베어링 표면과 반전되게 만곡된 주위 표면들, 즉, 베어링 표면들이 구형인 경우에는 오목한 곡률을 갖는 주위 표면들 또는 베어링 표면들이 오목한 경우에는 볼록한 곡률을 갖는 주위 표면들을 구비한다. 프레셔 롤러의 주위 표면 형태는 롤링 힘에 의해 롤러 피니싱 롤러로 전사되는데, 이 롤링 피니싱 롤러는 프레셔 롤러의 주위 표면에 맞대어질 때 탄성적으로 변위된다.

바람직하게는 양호한 활주성을 갖는 소재가 롤러 케이지용으로 사용되어야 하는데, 이는 롤러 피니싱 롤러가 간헐적으로 롤러 케이지와 접촉되는 표면을 따라 활주하기 때문이다. 양호한 활주성은, 이러한 접촉에 불구하고 롤러 케이지가 느리게 마모되는 것을 보장한다. 청동, 비경화강 또는 경화강이 이를 위해 적절한 소재이다. 그러나, 다른 소재들 및 코팅들, 예를 들어 섬유 강화 플라스틱이 사용될 수 있다.

롤러 피니싱 롤러는 경도가 가공될 베어링 표면의 경도보다 큰 소재로 이루어진다. 이는 롤러 피니싱 공정 중에 롤러 피니싱 롤러가 변형되고 피로 파괴되는 것을 방지한다. 롤러 피니싱 롤러는, 예를 들어 경화강 등급 또는 초경합금으로 이루어질 수 있다. 그러나 다른 소재들 및 코팅들, 예를 들어 세라믹 소재들 및 코팅들이 사용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

도 1은 크랭크샤프트 상에 있는 하나의 피니싱 롤러와 하나의 서포트 롤러를 도시한다.
도 2는 하나의 롤링 툴을 도시한다.
도 3은 하나의 피니싱 롤러 헤드를 도시한 사시도이다.
도 4는 하나의 롤러 케이지를 도시한다.
도 5는 하나의 피니싱 롤러를 도시한다.
도 6은 하나의 서포트 롤러 헤드를 도시한 제1 사시도이다.
도 7은 도 6에 따른 서포트 롤러 헤드를 다르게 도시한 도면이다.

도 1은 크랭크샤프트(3) 상에 있는 피니싱 롤러 헤드(4)와 서포트 롤러 헤드(5)를 크랭크샤프트(3)의 크랭크샤프트 축선(k)에 대한 횡방향 단면도로서 개략적으로 도시한 도면이다. 크랭크샤프트(3)의 도시된 하나의 베어링 표면(2)은 크랭크샤프트(3)의 주 지지 시트이다. 그러나, 피니싱 롤러 헤드(4)를 이용하여, 커넥팅 로드 베어링들, 크랭크샤프트(3)의 저널 베어링들 및 기타 베어링들을 가공할 수도 있다. 도시면과 직교하는 방향으로, 피니싱 롤러 헤드(4)와 서포트 롤러 헤드(5)는 베어링 표면(2)과 접하는 두 개의 크랭크 칙(crank cheek)들에 대해 공간이 있을 정도로 좁게 설계된다. 서포트 롤러 헤드(5)는 피니싱 롤러 헤드(4)에 의해 크랭크샤프트(3) 상의 롤러 피니싱 롤러(7)를 통해서 가해지는 롤링 힘에 대항하여 크랭크샤프트(3)를 지지한다.

피니싱 롤러 헤드(4)는, 본 발명에 따른 롤링 툴(1)에서 제1 선회 액슬(A)을 중심으로 선회하도록 피니싱 롤러 헤드 프레임(13)에 설치된 피니싱 롤러 헤드 하우징(6)을 포함한다. 선회 축선(A)을 중심으로 선회하는 것에 의해, 롤러 피니싱 롤러(7)는 크랭크샤프트 축선(k)에 평행하게 정렬될 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 피니싱 롤러 헤드(4)는 자기조절식인데, 이는 피니싱 롤러 헤드 하우징(6)이 롤링 힘의 영향을 받으면 롤러 피니싱 롤러(7)와 그 축선이 크랭크샤프트 축선(k)에 평행하도록 스스로 조절한다는 의미이다. 도시되지 않은 실시예들에서는, 피니싱 롤러 헤드(4)가 롤링 전에 제1 선회 축선(A)에 대해 최적의 각도로 제자리에 고정된다.

프레셔 롤러(8)가 개략적으로만 도시된 원통형 롤러 베어링(21)에 의해 피니싱 롤러 헤드 하우징(6)의 베어링 볼트(22) 상에 설치된다. 프레셔 롤러(8)를 통해 롤링 힘이 롤러 피니싱 롤러(7)로 그리고 롤러 피니싱 롤러로부터 가공될 베어링 표면(2)으로 전달된다. 이에 따라 베어링 표면(2)의 거칠기 곡선(roughness profile)의 돌부들로부터 요부들로 소재가 유동하는 것에 의해 베어링 표면(2)이 소성 변형되게 된다. 이런 방법으로, 베어링 표면(2)의 거칠기 곡선이 평탄화되고, 이에 따라 베어링 표면(2)은 매끈한 표면을 구비하게 된다. 롤러 피니싱된 베어링 표면(2)들로 인해, 이러한 방법으로 가공된 연소 엔진은 길들이는 데 필요한 시간이 짧을 것이고 이에 따라 엔진의 내구 수명이 증가된다.

도시된 실시예에서, 롤러 피니싱 롤러(7)는 스트립형 개구(17)를 구비한 비경화강으로 이루어진 롤러 케이지(12) 내의 모든 측면들 상에서 안내되는데, 스트립형 개구의 폭은, 도면에서 보이는 쪽, 즉 피니싱 롤러(4) 반대쪽을 향하는 쪽에서, 롤러 피니싱 롤러(7)의 직경보다 작다. 따라서 롤러 케이지(12)는 롤러 피니싱 롤러(7)를 양 단부들 상에서 축선 방향으로 그리고 서로 반대쪽에 위치된 두 개의 표면 영역들 상에서 주변으로 안내한다. 롤러 피니싱 롤러(7)의 측방향 표면을 위한 활주 표면들로 작용하는 스트립형 개구(17)의 긴 측벽들은 모서리 홈부로 구성된다. 그 결과, 롤러 피니싱 롤러(7)가 피니싱 롤러 헤드(4)의 공간적으로 더 낮은 측면 상에 위치될 때, 롤러 피니싱 롤러(7)는 롤러 케이지(7)에 의해 중력에 대항하여 유지된다. 따라서 롤러 피니싱 롤러(7)를 교체하기 위해서는 롤러 케이지(12) 또는 피니싱 롤러 헤드 하우징(6)의 커버와 프레셔 롤러(8)가 해체되어야 한다. 도시되지 않은 실시예에서, 롤러 케이지(12)는 스트립형 개구(17)가 일 측벽에만 모서리 홈부를 구비하고, 이 측벽은 롤러 피니싱 롤러(7)가 모서리 홈부를 구비하는 측벽 상에 안착될 수 있고 스트립형 개구(17)의 반대쪽 측벽 상에서 제거될 수 있도록 공간적으로 구비된다.

도시된 장치에서, 서포트 롤러 헤드(5)는 롤러 피니싱 중에 크랭크샤프트(3)를 위한 베어링 블록의 역할을 하여 롤링 힘에 대한 반력을 제공한다. 이러한 목적으로, 크랭크샤프트(3)의 베어링 표면(2)은 서포트 롤러 하우징(9)에 설치된 두 개의 서포트 롤러들(10, 11)에 접한다. 서포트 롤러 하우징(9)은 서포트 롤러 헤드(5)가 부착될 수 있는 서포트 롤러 프레임(14)에 두 방향으로 선회 가능하게 설치된다. 서포트 롤러 헤드(5)가 제2 선회 축선(B) 둘레에 정렬되면, 서포트 롤러들(10, 11)의 선회 축선들이 놓이는 평면에서의 경사가 크랭크샤프트 축선(K)에 대해 교정될 수 있다. 대조적으로, 제3 선회 축선(C)을 중심으로 회전하면, 서포트 롤러들(10, 11)의 회전 축선들의 크랭크샤프트 축선(K)에 대한 임의의 기울어짐(tilting)을 교정하기 위하여 서포트 롤러들(10, 11)의 선회 축선들이 놓이는 평면이 그 자신 내에서 회전될 수 있다. 도시된 실시예에서, 이 제3 선회 축선(C)은 서포트 롤러 헤드(5) 내에 크랭크샤프트 축선(K)을 가르도록 중앙에 배치되지 않고, 옆쪽으로 배치된다. 이렇게 옆으로 편위되는 것은, 서포트 롤러 헤드(5)를 크랭크샤프트(3) 상에 배치하는 중에 이를 고려하고 교정할 수 있기 때문에 문제가 되지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 롤링 툴(1)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 1에 도시된 피니싱 롤러 헤드(4)와 서포트 롤러 헤드(5)가 도 2에서는 명료성을 위해 덜 상세하게 도시되어 있다. 롤링 툴(1)은 힌지(20)에 의해 연결된 두 개의 툴 암들(18, 19)을 이용하여 집게 형상으로 조립되어 있다. 피니싱 롤러 헤드(4) 및/또는 서포트 롤러 헤드(5)는 이 툴 암들(18, 19)에 부착되어 있다. 툴 암들(18, 19) 및 힌지는 피니싱 롤러 헤드(4)와 서포트 롤러 헤드(5)를 기계적으로 서로 연결하는 결합 요소들로서의 역할을 한다. 서포트 롤러들(10, 11) 및 프레셔 롤러(8) 상에 지지되는 롤러 피니싱 롤러(7)는 롤링될 지지 시트 상에서 크랭크샤프트(3)를 둘러싼다. 도시된 실시예에서, 피니싱 롤러 헤드(4)의 상응하는 센터링 홀(centering hole)(16)에 계합되는 핀(15)이 추가 결합 요소로서 서포트 롤러 헤드(5)에 부착된다. 이에 의해 고도의 비틀림 강성이 발생된다. 대안적인 실시예들에서는, 롤링 툴이 핀셋 모양의 툴 암들(18, 19) 없이 구성될 수도 있다. 그러면, 예를 들어, 서포트 롤러 헤드(5)가 고정 베어링 블록으로 형성되고, 피니싱 롤러 헤드(4)는 서포트 롤러 헤드(5)에 대해 정렬된다.

도 3은 피니싱 롤러 헤드(4)의 실시예를 도시한 공간 사시도이다. 여기서, 피니싱 롤러 헤드 하우징(6)은 피니싱 롤러 헤드 프레임(13)에 대해 시각적으로 검출하기가 매우 어려운 작은 각도로 선회된다. 선회성으로 인해, 롤러 케이지(12)에 의해 유지되는 롤러 피니싱 롤러(7)가 가공될 크랭크샤프트(3)의 크랭크샤프트 축선(K)에 평행하게 정렬될 수 있다. 롤러 케이지(12)는 도 4에 도시되어 있고, 롤러 피니싱 롤러(7)는 도 5에 별도로 도시되어 있다. 스트립형 개구(17)는 도 4에서 보이는 측면에서 도 5에 도시된 상응하는 롤러 피니싱 롤러(7)의 직경보다 더 좁다. 이는 도 3에 도시된 피니싱 롤러 헤드(4)가 롤러 피니싱 롤러(7)가 피니싱 롤러 헤드(4)의 하측에 배치되는 위치에서 사용될 수도 있다는 것을 의미한다.

도 6 및 도 7은 서포트 롤러 헤드(5)를 도시한 두 개의 서로 다른 사시도들인데, 제2 선회 축선(B)을 중심으로 한 서포트 롤러 하우징(9)의 서포트 롤러 프레임(14)에 대한 선회성을 크게 치우친 모습으로 도시하고 있다.

1: 롤링 툴 2: 베어링 표면
3: 크랭크샤프트 4: 피니싱 롤러 헤드
5: 서포트 롤러 헤드 6: 피니싱 롤러 헤드 하우징
7: 피니싱 롤러 8: 프레셔 롤러
9: 서포트 롤러 하우징 10: 서포트 롤러
11: 서포트 롤러 12: 롤러 케이지
13: 피니싱 롤러 헤드 프레임 14: 서포트 롤러 프레임
15: 핀 16: 센터링 홀
17: 스트립형 개구 18: 툴 암
19: 툴 암 20: 힌지
21: 원통형 롤러 베어링 22: 베어링 볼트
K: 크랭크샤프트 축선 A: 제1 선회 축선
B: 제2 선회 축선 C: 제3 선회 축선

Claims

크랭크샤프트 축선(K) 둘레로 선회 가능한 크랭크샤프트(3)의 베어링 표면(2)들을 피니싱 롤러 헤드(4)와 서포트 롤러 헤드(5)로 롤러 피니싱하기 위한 롤링 툴(1)로, 피니싱 롤러 헤드(4)가 롤러 피니싱 롤러(7)와 피니싱 롤러 헤드 하우징에 설치되고 롤러 피니싱 롤러(7)를 지지하는 프레셔 롤러(8)를 구비하고, 서포트 롤러 헤드(5)는 서포트 롤러 하우징(9)에 설치되고 롤러 피니싱 롤러(7)를 통해 크랭크샤프트(3)에 작용하는 롤링 힘에 대해 크랭크샤프트(3)를 지지할 수 있는 두 개의 서포트 롤러들(10; 11)을 구비하도록 구성된 롤링 툴에 있어서,
롤러 피니싱 롤러(7)가 롤러 케이지(12)의 모든 측면들 상에서 안내되고,
피니싱 롤러 헤드(4)는, 롤러 헤드 하우징(6)이 크랭크샤프트 축선(K)과 직교하고 롤러 피니싱 롤러(7)의 작업 측면의 법선과 평행한 제1 선회 축선(A) 둘레로 선회 가능하게 설치되는 피니싱 롤러 헤드 프레임(13)을 구비하고, 그리고/또는
서포트 롤러 헤드(5)는, 서포트 롤러 하우징(9)이 크랭크샤프트 축선(K)과 직교하고 제1 선회 축선(A)과 평행한 제2 선회 축선(B) 둘레로 그리고 크랭크샤프트 축선(K)과 직교하고 제1 선회 축선(A)과 직교하는 제3 선회 축선(C) 둘레로 선회 가능하게 설치되는 서포트 롤러 프레임(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제1항에 있어서,
제1 선회 축선(A)이 롤러 피니싱 롤러(7)의 작업 측면의 법선으로 형성되고, 상기 법선이 축선 방향으로 롤러 피니싱 롤러(7)의 중앙에 놓이는 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제1항에 있어서,
제1 선회 축선(A)이 크랭크샤프트(3)를 가르는 할선으로 형성되고, 이 할선의 롤러 피니싱 롤러(7)의 작업 측면의 법선으로부터의 거리가 10밀리미터 미만인 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제1항에 있어서,
제2 선회 축선(B)이 크랭크샤프트(3)를 관통하고 지지점들을 가르거나 혹은 크랭크샤프트(3)의 지지점들에 가까운 서포트 롤러들(10;11) 상을 지나가는 할선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤링 툴
제1항에 있어서,
롤러 케이지(12)가 스트립형 개구(17)를 구비하고, 스트립형 개구의 롤러 케이지(12)의 피니싱 롤러 헤드(4) 반대쪽 측면 상의 폭이 롤러 피니싱 롤러(7)의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제1항에 있어서,
피니싱 롤러 헤드(4)와 서포트 롤러 헤드(5)가 적어도 하나의 결합 요소에 의해 기계적으로 서로 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제6항에 있어서,
결합 요소가, 서포트 롤러 헤드(5)에 부착되고 피니싱 롤러 헤드(4)의 센터링 홀(16)에 계합되도록 구성된 핀(15)인 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제1항에 이어서,
롤러 피니싱 롤러(7)가, 직경이 1mm 내지 20mm이고 길이는 베어링 표면(2)의 폭보다 큰 원통 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제1항에 있어서,
프레셔 롤러(8)와 서포트 롤러들(10; 11)이, 가공될 베어링 표면(2)의 원통 형상, 구 형상 또는 오목 형상에 상응하는 원통형, 오목형 또는 구형의 주위 표면들을 구비하는 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제1항에 있어서,
롤러 케이지(12)가 동 또는 비경화강 또는 경화강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤링 툴.
제1항에 있어서,
롤러 피니싱 롤러(7)가 경화강 또는 초경합금(hard metal)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤링 툴.