KR20190030616A - 웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구의 기하학적 치수의 자동 결정을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구, 특히 연삭 웜의 기하학적 치수의 자동 결정을 위한 방법에 관한 것으로, 본 방법에서, 측정 요소는 거리의 검출을 위해 기구로 지향되고, 기구는 측정 요소에 대해 회전하도록 설정되고, 기구의 회전 중에 측정 요소에 의해 검출된 거리값에 기초하여 기구의 기하 형태에 대한 결론이 도출된다.

Description

웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구의 기하학적 치수의 자동 결정을 위한 방법 {METHOD FOR THE AUTOMATIC DETERMINATION OF THE GEOMETRICAL DIMENSION OF A TOOL HAVING A MACHINING REGION IN WORM THREAD FORM}
본 발명은 웜 스레드(worm thread) 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구, 특히 연삭 웜(grinding worm)의 기하 형태를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 기구는 통상적으로 기어 절삭 가공물용 기어 절삭 머신에 사용된다. 기구의 기하학적 파라미터를 알고 손으로 수행되는 작업 없이 이를 결정할 수 있는 것이 기어링(gearing)의 품질에 있어서 중요하다.
러프(rough) 절삭 가공물을 머시닝하기 위한 기어 절삭 머신의 셋업에는 일반적으로 다단계 셋업 프로세스가 필요하다. 기구의 기하학적 치수는 우선 기어 절삭 머신 외부에서 수동으로 결정되어야 하거나 또한 기구 데이터 시트에서 가져올 수도 있다. 이 데이터는 이후 머신 컨트롤에 저장되어야 한다. 이러한 기하학적 데이터 중 일부는 예를 들어, 선행 드레싱(dressing) 절차로 인해 드레싱 가능한 기구에서 시간이 지남에 따라 변한다. 예를 들어, 웜 직경이 변하여, 프로파일 오류를 피하기 위해 추가적인 수정을 해야 할 수도 있다. 또한, 이는 연삭 웜의 리드(lead) 또는 압력 각도에 적용된다.
따라서, 이전에는 기구를 반복적으로 교환할 때 다시 이용 가능하도록, 연삭 웜을 추적 가능한 방식으로 사용하는 동안 이러한 데이터를 다시 프로토콜화할 필요가 있었다.
셋업 프로세스의 추가 단계에서, 기구 축의 회전 위치에 대한 기구 스레드의 위치가 컨트롤에 저장되어야 한다. 이 정보와 가공물 축의 회전 위치에 대한 가공물의 치형(tooth) 공간의 위치는 오류가 없는 기어-커플링된 기어 머시닝 프로세스를 수행할 수 있어야 한다. 이러한 추가 프로세스 단계를 종종 메싱(meshing)이라 칭한다.
현재까지, 이 전체 프로세스의 일부는 이미 고도로 자동화된 기어 절삭 프로세스에도 불구하고 불리하게 수동 또는 반자동으로만 수행된다. 따라서, 이전에는 작업자가 기구의 기하학적 파라미터를 실질적으로 수동으로 입력한 후 제1 메싱 중에 가공물의 치형 공간에 대해 기구를 위치시켜야 했다. 이를 위해, 기구의 치형이 충돌 없이 치형 공간에 침투할 때까지, 기구가 오랫동안 수동으로 회전 축을 중심으로 회전된다. 기구를 후속적으로 넣고, 기구를 시프트(shift) 또는 회전시킴으로써 기구의 좌측 및 우측 치형 플랭크 사이에 각각의 접촉이 확립되고, 이에 대해 측정된 값이 기록된다. 치형 공간에 대한 기구의 중심 치형 위치는 이 접촉 치수로부터 계산될 수 있으며, 치형 공간에 대한 기구의 회전 위치가 이로부터 계산될 수 있고, 충돌 없이 알려진 치형 공간으로 침투할 수 있는 기구의 회전 위치가 이로부터 계산될 수 있다.
머신 작업자의 이러한 모든 수동 작업 단계는 드레싱 시간 증가 및 수동 작업으로 인한 기어 절삭 머신의 부정확한 설정 발생 가능성과 같은 단점을 초래한다.
웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구의 피치 및 다수의 스레드의 자동 검출만이 종래 기술로부터 이미 알려져 있다.
예를 들어, 독일 199 10 747 B4호는 연삭 웜의 스레드 공간 내로 드레싱 기구를 메싱하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 고정형 연삭 웜에서 드레서를 감지하는 것이 그 길이 방향 축을 따라(즉, V1 축을 따라) 발생하여 이후의 자동 메싱을 위한 스레드 공간 또는 간격 및 돌출된 치형 플랭크의 수를 결정한다는 것이 설명되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이미 알려진 종래 기술에서 결정된 기하학적 파라미터를 넘어서는 연삭 웜의 프로세스-관련 기하학적 파라미터의 완전 자동 메싱을 수행하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명의 목적은 기하학적 파라미터의 결정을 가능한 신속하고 고정밀도로 수행하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징 또는 청구항 10의 특징을 갖는 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
"파라미터"는 연삭 웜의 외경, 웜 폭, 리드 각도 및 리드 방향과 같은 다양한 기하학적 치수뿐만 아니라, 연삭 웜의 스레드, 피치 등의 수로도 이해될 수 있다. 하지만, 본 발명의 이러한 의미에서의 "파라미터"는 또한 다른 양태들을 포함할 수 있다.
웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구, 특히 연삭 웜의 기하학적 치수의 자동 결정을 위한 방법에 있어서, 거리를 검출하기 위한 측정 요소가 기구로 지향되고, 기구는 측정 요소에 대해 회전하도록 설정되고, 기구의 회전 중에, 측정 요소에 의해 검출된 거리값들에 기초하여 기구의 기하학적 치수에 대한 결론이 도출된다.
기구는 가공물 머시닝시에 또한 회전되는 회전 축을 중심으로 회전된다. 기구의 기하학적 치수는 이러한 회전 중에 변하는 거리를 사용하여 결정될 수 있다.
본 발명에 따라, 바람직하게는, 검출된 거리값들을 그 회전 축(B1)을 따라 기구의 강체 배열에 대해, 그리고 360°만큼, 바람직하게는 720°만큼 기구의 회전에 대해 특정 임계값과 비교하는 것이 제공된다. 그 후, 기구의 스레드(thread)들의 수는 임계값과 비교된 거리값들에 기초하여 결정된다.
스레드의 수는 임계값을 초과하고 감소된 거리값에 대응하는 펄스 수에서 유래한다. 스레드의 수로부터 예측되는 기구의 치형 사이의 각도 간격이 측정된 각도 간격과 비교된다는 점에서 측정이 확인될 수 있다. 불규칙성이 존재하면, 측정이 반복된다. 이러한 측정을 통해, (회전 축(B1)과 평행한) 연삭 웜의 이동에 대한 모든 포인트에서 측정 유닛에 의해 어덴덤(addendum)이 아직 검출되지 않았을 수 있다. 어덴덤과의 그 접촉이 음의 변화에 의해 검출되는 드레서 형태의 측정 유닛은 특히 오류가 발생하기 쉽다. 기구의 회전에 의해 어덴덤에 대해 충돌할 때 검출 가능한 충격음을 생성하도록 드레서를 회전하도록 유사하게 설정하는 것이 제공될 수 있다. 제2 회전에 대한 충격음 신호에서 신뢰할 수 있는 펄스를 또한 획득하기 위해 하나의 회전 후에 20μm만큼 반경 방향으로 기구와 드레서의 간격을 감소시키는 것이 제공될 수 있다. 2번의 회전이 정확한 검출의 가능성을 높이기 위해 측정되는 것이 바람직하다.
본 방법은, 본 방법의 사용이 또한 완전히 알려지지 않은 연삭 웜(기구)으로 적용될 수 있도록, 감지가 재킷면 상에서 일어나므로, 연삭 웜의 리드 각도에 따라 내측으로 피벗되는 기구 없이 작동한다. 연삭 웜은 단지 하나의 영역을 갖는다는 것에 대해 단지 유의해야 한다.
스레드의 수를 검출하기 위한 레이저의 사용이 마찬가지로 여기에서 생각될 수 있다.
본 발명의 추가적인 변형에 따르면, (a) 측정 요소는 기구의 스레드 공간에 대해 중심에 위치되고; (b) 기구는 강체 배열로 회전 축(B1)을 따라 회전하도록 설정되고, 회전 중의 강체 배열된 측정 요소가 수행되고 상기 지향을 떠나지 않는 회전 중에 그 거리 측정과 함께 기구의 스레드 상에 연속적으로 지향되도록 정지되고; (c) 측정 요소는 다시 기구의 이 새로운 위치에서 기구의 스레드 폭에 대해 중심에 위치되고, 기구의 스레드의 피치 방향을 회전 전후의 스레드 공간의 2개의 중심의 시프트에 기초하여 결정한다.
방법의 단계 (a) 내지 (c)의 순서는 정확하게 설명된 시간 순서대로 수행되어야 한다는 것이 제공될 수 있다.
측정 요소는 방법의 단계(a) 내지 (c)의 과정 동안 기구의 회전 축(B1)에 실질적으로 수직으로 지향되는 것이 바람직하다. 이는 거리 측정의 정확도와 관련하여 이점을 가져온다.
본 발명에 따른 방법의 추가적인 개발에 따르면, 측정 요소는 기구의 어덴덤(addendum) 또는 치형 플랭크(tooth flank)로 지향되고; 바람직하게는 기구가 기구의 스레드의 리드(lead) 각도와 일치하여 그 회전 축(B1)을 따라 접선 방향으로 대응하여 이동된다는 점에서, 기구의 회전은 측정 요소에 대한 기어 커플링으로 발생하고; 어덴덤 또는 치형 플랭크의 상태 및/또는 윤곽은 측정 요소에 의해 검출된 거리값들에 기초하여 결정되고, 어덴덤 또는 치형 플랭크에서의 칩은 기구의 특정 접선 방향 위치들 및 각도 위치들에서 발견된다.
측정 유닛과의 기어-커플링된 회전에 따라, 기구는 기구의 회전 중에 기구의 스레드와 견고한 결합이 있는 것처럼 그 길이 방향 축을 따라 동시에 회전 및 시프트된다.
따라서, 사용되고 (예를 들어, 저장, 이송, 사전 머시닝에 의해) 손상된 연삭 웜을 갖는 머신을 셋업하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우 결함이 있는 영역을 고려해야 하거나 드레싱에 의해 제거해야 한다.
이러한 결함의 인식을 위해, 어덴덤 또는 치형 플랭크가 또한 측정 유닛과의 기어 커플링으로 이동될 수 있다. 일정한 거리값이 손상되지 않은 연삭 웜으로 연속하여 생성된다. 반대로 하나의 포인트에 칩이 있는 경우, 측정 유닛은 이 포인트에서 일정한 거리값으로부터의 편차를 기록한다. 특정 거리를 초과하면, 기구의 접선 방향 위치와 각도 위치를 저장할 수 있다. 그러면 이 위치는 기구의 결함 영역의 시작과 끝에 대응한다.
본 발명에 따른 본 방법에 따라 기구의 기하 형태의 결정에 대한 결과가 확인되는 것이 바람직하다. 이는, 측정 유닛이 기구의 스레드의 중심에 정렬되고, 기구가 확인될 값들을 고려하면서, 바람직하게는 그 전체 길이를 따라 측정 유닛에 기어 커플링으로 이동되고; 이동 중에 검출된 거리값 및/또는 기구의 스레드의 중심에 대한 이동 후의 측정 유닛의 위치는, 기구의 기하 형태의 결정에 대한 결과의 정확성에 대한 결론을 가능하게 하는 점에서, 수행된다.
측정 결과가 측정 프로세스 중에 이미 모니터링되었지만, 그럼에도 불구하고 잘못된 결과가 생성될 수 있다. 예를 들어 정확히 모든 두번째 어덴덤이 검출되지 않으면, 부정확한 피치 측정이 인식되지 않는다. 연삭 웜의 검출된 특성을 완전하게 확인하는 것이 이러한 이유로 유리하다.
이를 위해, 연삭 웜과 같은 기구는 결정된 값을 고려하면서 커플링된 기어에 대해 이동된다. 연삭 웜은 이를 위해 결정된 값에서 계산될 수 있는 리드(lead) 각도만큼 내측으로 피벗(pivot)되고 Z1 축은 대응하여 다시 조정된다. 이제 측정 유닛이 기구의 스레드에 메싱(meshing)된다. 연삭 웜의 스레드는 이 위치에서 기어 커플링으로 드레서에 의해 이동된다. 커플링 인수(factor)는 선행 프로세스에서 결정되었던 값에서 마찬가지로 도출될 수 있거나, 수동 입력에 의해 입력된다. 프로세스 중에 측정 유닛으로부터의 거리가 모니터링된다. 기구의 기하 형태에 대해 결정된 값이 잘못된 경우, 확인시에 플랭크와의 충돌이 발생하며, 이는 측정 유닛에 의해 인식된다. 이에 응답하여, (가능한 측정 유닛과의 충돌로 인한) 확인에 의해 연삭 웜이 손상되지 않도록 연삭 웜이 후퇴한다.
또한, 추가적으로 측정 유닛을 사용하여 스레드 공간의 특정 포인트에서만 측정하는 것이 또한 가능할 것이다. 이것이 예측된 값을 전달하지 않는다면, 이전에 결정된 값은 오류가 있는 것이다. 이 방법을 사용하여 확인에 대한 시간을 절약할 수 있지만, 거리 측정에 대한 위치는, 부정확한 값이 신뢰성 있게 인식되도록 선택되어야 한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게, 측정 유닛은 레이저 거리 측정 디바이스와 같은 광학 측정 유닛, 충격음 디바이스를 갖는 드레서(dresser)와 같은 음향 측정 유닛 및/또는 드레서의 후속 오류의 평가 및/또는 전류 소모, 전력 소모 또는 모터 전압과 같은, 드레서를 구동하기 위한 모터 파라미터들의 평가와 같은 물리적 측정 유닛에 의해 구현되는 것이 제공된다.
레이저 거리 측정 디바이스는 기구로부터의 거리값을 정확하게 결정할 수 있는 레이저 삼각 측량을 위한 유닛에 의해 구현될 수 있다.
드레서 및 충격음 디바이스에 의해 구현될 수 있는 것과 같은 음향 측정 유닛은 통상적으로 회전하는 드레서가 기구와 접촉하게 되는 즉시 음의 변화를 인식한다. 드레서가 기구에 충돌할 때, 드레서와 기구의 접촉을 시그널링하는 충격음이 드레서 및 기구에서 생성된다. 따라서, 기구의 기하 형태가 감지될 수 있다.
또한, 충격음 디바이스를 갖는 드레서에 의한 측정 유닛의 구현시, 바람직하게는 드레싱 휠 또는 복합 프로파일 롤러인 드레서는, 드레서로부터 최소 거리가 결정될 수 있도록 기구에 대하여 회전하는 상태에서 드레서가 기구에 충격을 줄 때 충격음 디바이스에 의해 검출 가능한 충격음에서의 변화를 생성하는 것이 제공될 수 있다.
회전하는 드레서와 기구의 결합시 마찰로 인한 드레서의 지연이 존재하고, 드레서와 기구의 접촉이 결정될 수 있도록 원하는 값과 실제 값의 비교에서 차이가 검출될 수 있으므로, 드레서와 기구의 최소 거리를 결정하기 위해, 바람직하게는 드레싱 휠 또는 복합 프로파일 롤러인 드레서를 포함하는 측정 유닛과 함께 후속 오류가 사용될 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 드레서 및 기구의 접촉시에 마찰이 생성되고, 이에 의해 생성된 추가적인 부하 토크가 모터 파라미터들, 특히 전류 소모, 전력 소모 및/또는 모터 전압의 변화에 반영되므로, 바람직하게는 드레싱 휠 또는 복합 프로파일 롤러인 드레서를 포함하는 측정 유닛으로, 드레서 또는 기구를 회전시키기 위한 드라이브의 모터 파라미터들의 검출이 드레서 및 기구의 최소 거리를 결정하는 데 사용되는 것이 가능하다. 따라서, 드레서와 기구의 거리 또는 접촉이 대응 모터 파라미터를 모니터링함으로써 결정될 수 있다.
본 발명은 또한, 웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 포함하는 기구, 특히 연삭 웜의 기하 형태를 결정하기 위한 방법을 포함하며, 본 방법에서, 드레서의 형태인 측정 요소가 거리를 검출하기 위해 기구 상으로 지향되고, 기구에 대한 드레싱에 대해 측정 요소에 의해 검출된 거리값들에 기초하여 기구의 기하 형태에 대한 결론이 도출되고, 기구는, 기구의 상부 마진 또는 하부 마진에서 길이 방향으로 치형 플랭크가 자유롭게 접근할 수 있도록 위치되고, 측정 요소는 기구의 외경의 반경 방향 높이 및 기구의 마진의 접선 방향 높이에서 이동되고, 시작점에서 시작하여, 이송이 작은 스텝으로 i) 반경 방향 또는 ii) 접선 방향으로 이루어지고, 치형 플랭크의 별개의 윤곽이 결정되도록 측정 요소에 접촉하는 매 스텝 후에 i) 접선 방향으로 또는 ii) 반경 방향으로 기구가 이동된다.
치형 플랭크 프로파일은 존재하는 연삭 웜으로부터 원하는 기하 형태를 생성하는 데 필요한 드레싱 양을 결정하는 데 필요하다. 이를 위해 치형 플랭크가 감지되어야 한다. 기구 마진에서의 치형 플랭크가 일반적으로 감지에 사용된다. 마진으로부터 시작하여, 정확히 하나의 치형 플랭크가 드레서에 의해 감지될 수 있도록 기구가 위치되며; 즉, 어덴덤은 기구 마진으로부터 정확하게 반 피치(비대칭 기어링과 다른 비율) 떨어져 있어야 한다.
어덴덤의 위치는 선행 측정 프로세스에 의해 결정될 수 있고 그 후 알려진다. 측정 유닛은 측정 프로세스를 위해 내측으로 피벗되어 플랭크로 지향된다. 측정의 시작점은 설명된 기구의 위치이다. 그 거리에서 측정된 포인트는 기구(연삭 웜)의 외경의 반경 방향 높이와 기구 마진의 접선 방향 높이에 위치된다.
드레서가 측정 유닛으로서 사용되는 경우, 감지를 위해 이 포인트에서 기구가 반경 방향으로 작은 스텝으로 이송된다. 매 스텝 후에 기구가 접선 방향으로 드레서에 접촉하게 된다. 접촉은 명확하게 드레서의 포인트(접촉점)에서 발생한다. 접촉의 인식은 충격음을 통해 일어날 수 있다. 이 루틴은, 디덴덤이 반경 방향 이송체에 접촉될 때까지 오랫동안 반복된다. 연삭 웜의 타 단부의 다른 치형 플랭크가 그 후 감지된다.
측정은 반경 방향으로의 감지를 통해 그리고 스텝식의 접선 방향 이송을 통해 동등하게 일어날 수 있다.
또한, 작은 스텝으로 수행되는 반경 방향 또는 접선 방향의 이송은, 측정 요소가 디덴덤에 접촉할 때까지 오랫동안 반복되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 선택적으로 추가적인 개발에 따르면, 드레서 형태의 측정 요소는 치형 플랭크에 접선 방향으로 이동되고, 기구의 반경 방향 이송은, 측정 요소가 접촉 방식으로 플랭크 윤곽에 대해 이동하여 준-연속 치형 플랭크 윤곽을 전달하도록 거리 측정의 출력에 따라 이 이동 중에 수행된다.
치형 플랭크 윤곽의 검출을 위해 필요한 측정 시간을 감소시키기 위해 스캐닝 측정이 이루어져야 한다. 드레서는 접선 방향으로 치형 플랭크에 대해 이동된다. 이 이동 중에, 기구는 충격음 신호에 따라 반경 방향으로 드레서에 이송된다. 드레서는 이에 의해 접촉점과 함께 플랭크 윤곽에 대해 이동한다. 이동 프로세스가 결정되고 준-연속적인 치형 플랭크 윤곽을 전달한다.
그러나, 치형 플랭크 윤곽을 추적하는 표면 결과를 감지하도록 조절이 또한 설정될 수 있다. 표면의 응력은 훨씬 적다. 이 조절된 감지는 2개의 프로세스의 이점, 즉, 측정 속도와 연삭 기구에 대한 작은 응력을 결합하고 플랭크 윤곽의 측정 정확도가 충분하기 때문에 바람직하다.
측정 중 최대 이송은 조절 루프로 인해 불감 시간(dead time)이 발생하기 때문에 제한적이며, 이에 의해 높은 전방 이동은 반드시 연삭 기구(반응 및 브레이크 경로)에 대한 증가된 응력으로 귀결된다. 그러나, 제한으로 인해, 드레서가 특정 전방 급경사로부터 플랭크 윤곽을 더 이상 따를 수 없을 수 있다. 따라서, V1 축의 실제 위치의 접선 방향 간격이 조절된 감지의 마지막 측정값의 위치(접촉 위치)와 비교되고, 너무 큰 간격에서, V1 축은 다시 접촉할 때까지 정지된다. 이에 의해, 충분히 정확한 측정(치형 플랭크에 대한 충분한 수의 접촉점)이 플랭크 급경사와 독립적으로 발생하는 것이 보장된다. 스캐닝 측정에서, 접선 방향 이동의 속도는 충격음 신호에 따라 대응되게 조절되어, 작은 압력 각도로 치형 플랭크의 정확한 측정을 보장할 수 있다.
본 방법의 추가적인 개발에 따라, 드레서 형태인 측정 요소는 충격음 디바이스를 사용하여, 및/또는 드레서의 후속 오류의 평가를 사용하여 및/또는 전류 소모, 전력 소모 또는 모터 전압과 같은 드레서 구동을 위한 모터 파라미터들의 평가를 사용하여 거리를 검출하는 것이 제공될 수 있다.
본 발명은 또한 웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구와 거리를 검출하기 위한 측정 요소를 갖는 가공물의 기어 절삭을 위한 기어 절삭 머신을 더 포함한다. 머신은 상술한 방법들 중 하나를 수행하도록 구성되는 제어 유닛을 갖는다는 점을 특징으로 한다.
도 1은 연삭 장치의 사시도.
도 2는 2개의 상이한 위치에서의 기구 및 측정 유닛의 측면도.
도 3은 연삭 웜 및 드레서의 개략도.
도 4는 피치 방향을 결정하기 위해 드레서의 인출된 이동 경로를 갖는 연삭 웜을 나타내는 도면.
도 5는 어덴덤(addendum)에서의 칩 결정에 대한 충격음 신호의 도면.
도 6은 반경 방향 치형 플랭크 감지의 측정 루틴을 나타내는 도면.
도 7은 아날로그 충격음 신호에 따른 스캔 축 이송의 조절을 나타내는 도면.
도 1은, 청구된 방법이 원칙적으로 수행될 수 있는 연삭 장치를 나타낸다.
연삭 장치의 기능과 관련하여 이해를 향상시키기 위해 연삭 장치의 축이 도 1에 도시된다. 머신 컬럼(column)(3) 및 그로부터 수평으로 이격된 카운터-컬럼(4)이 기어 절삭 머신의 좌측 영역에 도시된다. 시프트 축(6)(V1 축)을 갖는 머시닝 헤드(5) 및 연삭 기구(1)를 수용하기 위한 구동 모터(7)가 머신 컬럼(3)을 따라 Z 축(8)의 방향으로 수직으로 이동될 수 있다. 본 발명에 따라 제공된 측정 유닛의 설치 위치(2)는 그 자체로 알려진 기어 절삭 머신의 카운터-컬럼(4)의 영역에 놓일 수 있다.
드레서가 측정 유닛으로서 사용되는 경우, 이는 참조 번호 2의 영역에 배치되고, 특히 축 B3을 중심으로 회전될 수 있다. 그러나, 측정 유닛의 다른 실시예는 또한 카운터-컬럼(4)에 배치될 수 있다.
컬럼(3) 및/또는 카운터-컬럼(4) 모두는 서로를 향한 이동을 허용하는 이동 가능한 슬라이드 상에 배치된다. 이에 의해, 예를 들어, 드레서를 연삭 웜에 이송하고 드레싱 프로세스를 수행하는 것이 가능하다.
도 2는 카운터-컬럼(4)에 대한 머신 컬럼(3)의 이동이 용이하게 인식될 수 있는 측면도를 나타낸다. 따라서, 머신 컬럼은 좌측 표현에서 카운터 컬럼(4)으로부터 이격되어 배치되며, 머신 컬럼(3)은 우측 표현에서 카운터-컬럼(4)을 향해 이동되었다.
이 경우, 측정 유닛으로서 드레서가 제공되어, 드레서(1)와 연삭 웜(2)의 접촉을 다른 방식으로 검출할 수 있다. 도 2는 드레싱 휠(1) 또는 복합 프로파일 롤러일 수 있는 드레서(1)와 연삭 웜(2) 모두가 서로에 대해 역으로 회전되어, 웜(2)의 재킷면이 드레서(1)와 웜(2)의 접촉 상에서 결정될 수 있는 상태를 나타낸다.
따라서, 도 2로부터, 드레서(2) 및 웜(1)이 도 1에 나타낸 축을 따라 서로를 향해 이동 가능하다는 것이 명백해진다.
도 3은 웜(1)의 스레드 수를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
드레서(2)는 연삭 웜(1)의 재킷면의 반경 방향의 높이에서, 바람직하게는 스레드 공간 내로 위치된다(복합 프로파일 롤러로 내향 피벗된다). 연삭 웜은 이제 720도만큼 회전한다. 그러나, 스레드의 수의 결정은 또한 360도 이상만큼 회전하거나 360도의 배수로 회전할 때 가능하다.
충격음 신호는 비교기를 사용하여 평가되며, 각 펄스는 일반적으로 연삭 웜(1)의 하나의 스레드에 대응하는 임계값을 넘어간다. 웜(1)의 1회전 초과의 회전이 전체적으로 수행되면, 연삭 웜(1)은 제1 회전 후 제2 회전에서 충격음 신호에서 신뢰할 수 있는 펄스를 또한 수신하기 위해 20μm만큼 반경 방향으로 추적된다. 이 경우에는 정확한 검출의 가능성을 높이기 위해 두 번의 회전이 측정된다. 물론, 결정은 단 한 번의 회전으로도 가능하다.
스레드의 수는 펄스 수에서 유래한다. 스레드 수로부터 예측되는 치형 사이의 각도 간격이 측정된 또는 알려진 각도 간격과 비교되어 측정이 확인된다. 불규칙성이 존재하면, 측정이 반복된다. 이 측정을 통해 연삭 웜의 이전에 결정된 외경의 높이에서 모든 포인트에서 어덴덤이 아직 접촉되지 않았을 수도 있다.
레이저를 통한 스레드의 수의 검출은 마찬가지로 생각할 수 있으며 본 발명에 포함된다. 상술한 방법은 재킷면 상에서 감지가 일어나기 때문에 연삭 웜의 리드 각도에 대응하여 피벗되는 기구 없이 작동한다. 따라서, 본 방법은 완전히 알려지지 않은 연삭 웜과 함께 사용될 수 있다. 본 방법에 대한 유일한 제한은, 웜(1)이 동종으로 설계된 영역만을 가질 수 있다는 것이다.
도 4는 연삭 웜의 스레드의 피치 방향의 결정에 대한 더 나은 이해를 위한 도면을 나타낸다. 드레서가 측정 유닛으로서 사용된다.
드레서(2)의 최대 절삭 깊이(중첩 깊이)는 알려지지 않은 연삭 웜(1)의 피치 방향을 결정하기 위해 우선 결정된다. 연삭 웜(1)은 이를 위해 드레서(2)가 스레드 공간 중심의 접선 높이에 있도록 위치된다. 이 높이에서, 연삭 웜(1)은 반경 방향으로 회전 드레서(2)와 접촉하게 된다. 그러면, 최대 절삭 깊이는 접촉 위치로부터 결정될 수 있다. 그 후, 정확한 스레드 중심 위치는 예를 들어, 좌측 플랭크로의 이동 및 우측 플랭크(12)로의 이동(메싱)에 의해, 최대 절삭 깊이의 1/10으로 결정될 수 있다. 그 후, 연삭 웜(1)은 드레서(2)에 의해 B1 축을 통해 스레드 공간에서 이동된다. 이것이 충돌 없이 수행되었는지 충격음에 의해 확인이 이루어지며, 그렇지 않으면 이동이 중단된다. 새로운 위치에서, 드레서(2)는 다시 좌측 플랭크 및 우측 스레드 플랭크(12)로 이동함으로써 중심에 놓인다. 연삭 웜(1)의 피치 방향에 대한 종결을 허용하는 2개의 얻어진 중심 위치 사이에 접선 방향 오프셋이 존재한다.
피치 방향의 결정이 광학 측정 유닛에 의해 수행되는 경우, 치형 플랭크와의 접촉은 치형 플랭크에 놓이는 것으로 알려진 특정 거리값의 결정으로 대체될 수 있다.
도 5는 연삭 웜(1)의 어덴덤에 대한 기어-커플링된 이동에 대해 획득된 도면을 나타낸다. 측정 유닛으로서 충격음 디바이스를 갖는 드레서(2)가 사용된다. 그러나, 측정 유닛의 다른 실시예가 또한 본 발명에 포함되며, 도 5에 도시된 것과 유사한 결과를 생성한다.
손상된 기구로 가공물을 머시닝하면 불충분한 결과가 발생할 수 있으므로 칩 모니터링은 매우 중요하다.
따라서, (예를 들어, 저장, 이송, 사전 머시닝에 의해) 손상된, 사용된 연삭 웜(1)을 갖는 머신을 셋업하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우 결함이 있는 영역이 고려되어야 하거나, 드레싱으로 제거되어야 한다. 어덴덤(11)은 이러한 결함을 인식하기 위해 드레서(2)에 의한 기어 커플링으로 이동된다. 손상되지 않은 연삭 웜(1)에 의해, 충격음 신호가 연속적으로 생성된다. 칩이 한 포인트에 있으면, 이 포인트에서 드레서는 접촉을 갖지 않고 충격음이 생성되지 않는다. 따라서, 충격음 신호가 떨어진다. 충격음 신호는 프로세스 중에 비교기에 의해 평가된다. 비교기가 전환되면, 연삭 웜의 접선 위치와 각도 위치가 저장된다. 그 후, 이러한 위치는 연삭 웜의 결함 영역의 시작과 끝 부분에 대응한다.
이 경우, 0초, 0.6초, 2초, 2.4초 및 2.8초의 범위에서, 결함 영역이 웜(1)의 어덴덤(11)에서 검출되었다. 칩에 대한 감도는 도 5에서 진한 라인과 비교하여 옅은 라인에 의해 나타낸 바와 같이, 신호 평활화 또는 측정 속도에 의해 영향을 받을 수 있다.
도 6은 측정 유닛으로서 드레서의 사용에 대한 반경 방향 치형 플랭크 감지를 위한 가능한 측정 루틴에 대한 표현을 나타낸다.
치형 플랭크 윤곽은 존재하는 연삭 웜(1)으로부터 원하는 기하 형태를 생성하는 데 필요한 드레싱 양을 결정하는 데 필요하다. 이를 위해 치형 플랭크(12)가 감지되어야 한다. 기구 마진에서의 치형 플랭크(12)가 감지에 사용된다. 마진으로부터 시작하여, 정확히 하나의 치형 플랭크(12)가 드레서(2)에 의해 감지될 수 있도록 기구(1)가 위치되며; 즉, 어덴덤(11)은 기구 마진으로부터 정확하게 반 피치(비대칭 기어링과 다른 비율)이어야 한다.
어덴덤 위치는 이전에 수행된 방법으로 결정될 수 있거나 머신 작업자의 입력으로 알 수 있다. 드레서(2)는 측정 프로세스를 위해 내측으로 피벗되어, 하나의 포인트에서만 플랭크(12)와 접촉한다. 측정의 시작점은 연삭 웜(1)의 설명된 위치이다. 드레서(2)의 접촉점은 연삭 웜(1)의 외경의 반경 방향 높이 및 기구 마진의 접선 방향 높이에 위치한다. 기구(1)는 이 포인트로부터 감지를 위해 작은 스텝으로 반경 방향으로 이송된다. 기구(1)는 매 스텝마다 접선 방향으로 드레서(2)와 접촉하게 된다. 드레서(2)의 포인트(접점)에서 접촉이 명확하게 발생한다. 접촉 인식은 충격음을 통해 이루어진다. 이 루틴은, 디덴덤(13)이 반경 방향 이송체에 접촉될 때까지 반복된다. 그 다음, 연삭 웜(1)의 타단부에서 다른 치형 플랭크(12)가 감지된다. 측정은 스텝형 접선 방향 이송과 반경 방향 감지를 통해 동등하게 수행될 수 있다. 본 방법은 치형 플랭크(12)의 별개의 윤곽을 전달한다. 예를 들어, 압력 각도가 이로부터 결정될 수 있다. 그러나, 치형 플랭크(12)만이 감지될 수 있다. 도면(화살표)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 드레서(2)의 상이한 접촉점은 디덴덤(13)(또는 어덴덤(11))의 감지시 내측으로 피벗된 상태로 제공된다. 드레서(2)의 윤곽이 헤드에서 정확하게 규정되지 않기 때문에, 드레서(2)는 원하는대로 피벗될 수 없고, 접촉점은 다시 계산된다.
접촉 인식은 이하의 오류를 통해 또는 모터 파라미터의 관찰을 통해 유사하게 이루어질 수 있다.
도 7은, 이송이 아날로그 충격음 신호에 따라 수행되는 측정 유닛으로서 드레서의 사용에 대한 스캔 축의 이송의 조절을 나타낸다.
치형 플랭크 윤곽 검출을 위해 필요한 측정 시간을 줄이기 위해 스캐닝 측정이 이루어져야 한다. 드레서(2)는 치형 플랭크 위로 접선 방향으로 이동된다. 이 이동 중에, 기구(1)는 충격음 신호에 따라 반경 방향으로 드레서(2)에 이송된다. 이에 의해, 드레서(2)는 접촉점을 갖는 플랭크 윤곽 위로 이동한다. 이동 프로세스가 결정되고 준-연속적인 치형 플랭크 윤곽을 전달한다.
그러나, 표면의 감지가 치형 플랭크 윤곽을 추적하는 결과로 도출하도록 조절이 또한 설정될 수 있다. 표면의 응력은 훨씬 적다. 이 조절된 감지는 측정 속도 및 연삭 기구에 대한 작은 응력과 관련하여 유리하다. 또한, 플랭크 윤곽의 측정 정확도와 관련하여 충분하다.
측정 중 최대 이송은 조절 루프로 인해 불감 시간(dead time)이 발생하기 때문에 제한적이며, 이에 의해 높은 전방 이동은 반드시 연삭 기구(반응 및 브레이크 경로)에 대한 증가된 응력으로 귀결된다. 그러나, 제한으로 인해, 드레서(2)가 특정 전방 급경사로부터 플랭크 윤곽을 더 이상 따를 수 없을 수 있다. 따라서, V1 축의 실제 위치의 접선 방향 간격이 조절된 감지의 마지막 측정값의 위치(접촉 위치)와 비교되고, 너무 큰 간격에서, V1 축은 다시 접촉할 때까지 정지되도록 제공될 수 있다. 이에 의해, 충분히 정확한 측정(치형 플랭크에 대한 충분한 수의 접촉점)이 플랭크 급경사와 독립적으로 발생하는 것이 보장된다.
스캐닝 측정에서, 접선 방향 이동의 속도는 충격음 신호에 따라 대응되게 조절되어, 작은 압력 각도로 치형 플랭크의 정확한 측정을 보장할 수 있다.

Claims (14)

  1. 웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구(1), 특히 연삭 웜의 기하학적 치수의 자동 결정을 위한 방법에 있어서,
    측정 요소(2)가 거리를 검출하기 위해 상기 기구(1)로 지향되고;
    상기 기구(1)는 상기 측정 요소(2)에 대해 회전하도록 설정되고; 및
    상기 기구(1)의 회전 중에, 상기 측정 요소(2)에 의해 검출된 거리값들에 기초하여 상기 기구(1)의 기하학적 치수에 대한 결론이 도출되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    추가적으로,
    상기 검출된 거리값들은 그 회전 축(B1)을 따라 상기 기구(1)의 강체 배열에 대해, 그리고 360°만큼, 바람직하게는 720°만큼의 상기 기구(1)의 회전에 대해 특정 임계값과 비교되고; 및
    상기 기구(1)의 스레드(thread)들의 수는 상기 임계값과 비교된 상기 거리값들에 기초하여 결정되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 측정 요소(2)는 상기 기구(1)의 스레드 폭에 대해 중심에 위치되고;
    상기 기구(1)는 강체 배열로 상기 회전 축(B1)을 따라 회전하도록 설정되고, 회전 중의 강체 배열된 상기 측정 요소(2)가, 지향을 떠나지 않는 회전 수행 중에 그 거리 측정과 함께 상기 기구(1)의 스레드 상에 연속적으로 지향되도록 정지되고;
    상기 측정 요소(2)는 다시 상기 기구(1)의 이 새로운 위치에서 상기 기구(1)의 상기 스레드 폭에 대해 중심에 위치되고; 및
    상기 기구(1)의 상기 스레드의 피치 방향은 회전 전후의 스레드 폭의 2개의 중심의 시프트에 기초하여 결정되고,
    상기 측정 요소(2)는 상기 방법의 단계들 동안 상기 기구(1)의 상기 회전 축(B1)에 실질적으로 수직하게 정렬되는 것이 바람직한, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 요소(2)는 상기 기구(1)의 어덴덤(addendum)(11) 또는 치형 플랭크(tooth flank)(12)로 지향되고;
    바람직하게는 상기 기구(1)가 상기 기구(1)의 스레드의 리드(lead) 각도와 일치하여 그 회전 축(B1)을 따라 접선 방향으로 대응하여 이동된다는 점에서, 상기 기구(1)의 회전은 상기 측정 요소(2)에 대한 기어 커플링으로 발생하고; 및
    상기 어덴덤(11) 또는 상기 치형 플랭크(12)의 상태 및/또는 윤곽은 상기 측정 요소(2)에 의해 검출된 거리값들에 기초하여 결정되고, 상기 어덴덤(11) 또는 상기 치형 플랭크(12)에서의 칩은 바람직하게는 상기 기구(1)의 특정 접선 방향 위치들 및 각도 위치들에서 결정되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    측정 유닛이 상기 기구(1)의 스레드의 중심에 정렬되고;
    상기 기구(1)가 확인될 값들을 고려하면서, 바람직하게는 그 전체 길이를 따라 상기 측정 유닛에 기어 커플링으로 이동되고; 및
    이동 중에 검출된 거리값 및/또는 상기 기구(1)의 스레드의 중심에 대한 이동 후의 상기 측정 유닛의 위치는, 상기 기구(1)의 기하 형태의 결정에 대한 결과의 정확성에 대한 결론을 가능하게 하는 점에서,
    상기 결과는 상기 기구(1)의 기하 형태의 결정에 대해 확인되는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 레이저 거리 측정 디바이스와 같은 광학 측정 유닛, 음 충격 디바이스를 갖는 드레서(dresser)/복합 프로파일 롤러와 같은 음향 측정 유닛 및/또는 드레서의 후속 오류의 평가 및/또는 전류 소모, 전력 소모 또는 모터 전압과 같은, 드레서를 구동하기 위한 모터 파라미터들의 평가와 같은 물리적 측정 유닛에 의해 구현되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    충격음 디바이스를 갖는 드레서에 의한 상기 측정 유닛의 구현시, 바람직하게는 드레싱 휠 또는 복합 프로파일 롤러인 상기 드레서는, 상기 드레서로부터 최소 거리가 결정될 수 있도록 상기 기구(1)에 대하여 회전하는 상태에서 상기 드레서가 상기 기구(1)에 충격을 줄 때 상기 충격음 디바이스에 의해 검출 가능한 충격음에서의 변화를 생성하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전하는 상기 드레서와 상기 기구(1)의 결합시 마찰로 인한 지연이 존재하고, 드레서와 상기 기구(1)의 접촉이 결정될 수 있도록 원하는 값과 실제 값의 비교에서 차이가 검출될 수 있으므로, 상기 드레서와 상기 기구(1)의 최소 거리를 결정하기 위해, 바람직하게는 드레싱 휠 또는 복합 프로파일 롤러인 상기 드레서를 통해 상기 후속 오류가 상기 측정 유닛과 함께 사용되는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드레서 및 상기 기구(1)의 접촉시에 마찰이 생성되고, 이에 의해 생성된 추가적인 부하 토크가 상기 모터 파라미터들, 특히 전류 소모, 전력 소모 및/또는 모터 전압의 변화에 반영되므로, 바람직하게는 드레싱 휠 또는 복합 프로파일 롤러인 드레서를 통해 측정 유닛으로, 상기 드레서 또는 상기 기구(1)를 회전시키기 위한 드라이브의 상기 모터 파라미터들의 검출이 상기 드레서 및 상기 기구(1)의 최소 거리를 결정하는 데 사용되는, 방법.
  10. 웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구(1), 특히 연삭 웜의 기하 형태를 결정하기 위한 방법으로서,
    드레서 또는 복합 프로파일 롤러의 형태인 측정 요소(2)가 거리를 검출하기 위해 상기 기구(1) 상으로 지향되고;
    상기 기구(1) 상으로의 방향에 대해 상기 측정 요소(2)에 의해 검출된 거리값들에 기초하여 상기 기구(1)의 기하 형태에 대한 결론이 도출되고;
    상기 기구(1)는, 상기 기구(1)의 상부 마진 또는 하부 마진에서 길이 방향으로 치형 플랭크가 자유롭게 접근할 수 있도록 위치되고, 및
    상기 측정 요소(2)는 상기 기구(1)의 외경의 반경 방향 높이 및 상기 기구의 마진의 접선 방향 높이에서 이동되고, 시작점에서 시작하여, 이송이 작은 스텝으로 i) 반경 방향 또는 ii) 접선 방향으로 이루어지고, 상기 치형 플랭크의 별개의 윤곽이 결정되도록 상기 측정 요소(2)에 접촉하는 매 스텝 후에 i) 접선 방향으로 또는 ii) 반경 방향으로 상기 기구(1)가 이동되는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    작은 스텝들에서 수행되는 상기 반경 방향 또는 상기 접선 방향 이송은, 상기 측정 요소(2)가 디덴덤(dedendum)과 접촉할 때까지 오랫동안 반복되는, 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 드레서 형태의 상기 측정 요소(2)는 상기 치형 플랭크에 접선 방향으로 이동되고, 상기 기구(1)의 반경 방향 이송은, 상기 측정 요소(2)가 접촉 방식으로 플랭크 윤곽에 대해 이동하여 준-연속 치형 플랭크 윤곽을 전달하도록 거리 측정의 출력에 따라 이 이동 중에 수행되는, 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드레서 형태인 상기 측정 요소(2)는 충격음 디바이스를 사용하여, 및/또는 상기 드레서의 후속 오류의 평가를 사용하여 및/또는 전류 소모, 전력 소모 또는 모터 전압과 같은 드레서 구동을 위한 모터 파라미터들의 평가를 사용하여 거리를 검출하는, 방법.
  14. 웜 스레드 형태의 머시닝 영역을 갖는 기구와 거리를 검출하기 위한 측정 요소를 포함하는 가공물의 기어 절삭을 위한 기어 절삭 머신으로서,
    상기 기어 절삭 머신은 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 제어 유닛을 갖는 것을 특징으로 하는, 기어 절삭 머신.
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