KR960000097B1 - 회전축의 반경방향 회전오차 측정방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전축의 반경방향 회전오차 측정방법

제 1 도는 최대원의 반경이 R이고 동심원의 갯수가 (N + 1)개이며 각 동심원들의 간격이 R/(N+1)인 회전격자의 정면도.

제 2 도는 최대원의 반경이 R이고 동심원의 갯수가 N개이며 각 동심원들의 간격이 R/N인 고정격자의 정면도.

제 3 도는 회전격자와 고정격자의 중심이 일치했을 때 생기는 간섭무늬의 상태도.

제 4 도는 회전격자의 중심이 고정격자의 중심으로부터 편심졌을 때 생기는 간섭무늬의 상태도.

제 5 도는 회전격자와 고정격자로 인한 간섭무늬를 이용한 회전축 회전오차 측정장치의 원리도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전오차 측정장치 10 : 회전격자

20 : 고정격자 30 : 회전축

D : 간섭무늬

본 발명은 회전축의 회전정도 측정방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 회전축의 끝단에 간격이 일정한 동심원들로 구성된 회전격자를 부착한 후 회전격자의 간격보다 조금 큰 동간격의 동심원으로 이루어진 고정격자를 통해 회전격자를 관찰하여 두 격자 사이에 나타나는 간섭무늬의 변화로써 회전축의 회전정도를 측정할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계의 대부분은 회전축의 회전운동을 이용하여 공작물을 가공하기 때문에 회전축의 회전정도는 가공결과에 큰 영향을 미치게 된다.

그러므로 회전축의 회전정도 측정은 공작기계의 성능평가와 가공결과 예측에 중요한 의미를 지니게 된다.

종래의 회전축의 회전정도 측정방법에서는 회전축의 선단에 기준구 혹은 기준원통을 고정 설치하고 이 기준으로부터 수십 ㎛ 떨어진 위치에 용량별 변위센서를 설치한 후 회전축을 회전시키면서 기준과 센서 사이의 상대변위 변화량을 측정하여 회전축의 회전오차를 알아낸다.

이러한 종래의 측정법에서는 기준의 형상오차가 회전오차와 함께 측정되고 기준구 혹은 기준원통의 질량이 회전축의 질량에 더해져서 회전축의 동적 운동특성이 변하게 되므로 회전오차만을 정확히 측정하는 것이 어려워지게 되고. 기준과 센서와의 거리가 가까워야 하기 때문에 가공중의 회전측정이 어려워지게 된다.

본 발명은 종래 측정법의 여러가지 문제점을 감안하여 안출된 것이며, 그 목적은 보다 정확하게 회전축의 회전정도를 측정할 수 있게 하는 동시에 가공중에도 회전축의 회전정도를 측정할 수 있게 하는 회전축의 반경방향 회전오차 측정방법을 제공하는데에 있다.

이하 위의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 내용을 첨부도면을 통해 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 최대원의 반경이 R이고 간격이 일정한 동심원(N + 1)개로 구성된 회전격자와 동일하게 R이고 동심원의 갯수는 N개이면서 각 동심원들의 간격은 일정한 고정격자를 나타내고 있다.

이 두 격자의 중심이 정확하게 일치하면 제 3 도에와 같이 반경이 R/2이 되는 진원 형태의 간섭무늬(D)가 생기게 된다.

그리고 두 격자의 중심이 일치하지 않는 경우에는 제 4 도와 같이 회전격자의 중심과 편심을 이루는 간섭무늬(D)가 생기게 된다

위에서 회전격자의 중심이 고정격자의 중심을 기준으로 X축으로부터 ø방향으로 Er만큼 편심졌을 때, 고정격자의 중심으로부터 간섭무늬(D) 중심까지의 거리 r(θ)는 다음 식과 같이 표현된다.

[수학식 1]

θ=φ+π에서 r(φ+π)=R/2-(N+1) Er=r_min로 되어서 다음 관계식이 얻어진다.

[수학식 2]

식(2)에서 보면 회전격자의 편심량 Er이 2(N+1)배만큼 증폭되어 관측됨을 알 수 있다.

제 5 도는 상승한 바와같은 현상을 회전축의 회전정도 측정에 적용하기 위해서 구성된 측정장치(1)의 원리도이다.

측정분해능력을 향상시키기 위하여 미소하게 작도된 회전격자(10)를 회전축(30)의 선단에 장착하고, 고정격자920)는 그에 있는 동심원들 사이의 좁은 틈을 빛이 통과할 때 발생되는 회절현상을 억제하기 위하여 회전격자(10)보다 큰 것을 이용하게 되는데, 회전격자(10)와 크기를 일치시키기 위하여 광원(60)에서 발생한 빛을 제 1 렌즈(51)와 제 2 렌즈(52)를 이용하여 평행광으로 만들어 확대된 고정격자(20)를 통과시키고 다시 제 3 렌즈(53)와 제 4 렌즈(54)를 이용하여 고정격자(20) 더이상의 크기를 회전격자(10)와 같은 크기로 조절하여 회전격자(10)에 비춘다.

여기서 회전격자(10)와 고정격자(20)의 겹쳐진 영상을 포착하여 두 격자(10)(20) 사이의 간섭무늬(D)를 관찰한다.

이때 회전축(30)이 회전하면서 반경오차가 생기면 회전축(30)의 선단에 고정된 회전격자(10)의 위치가 이동하여 두 격자(10)(20) 사이의 간섭무늬(D)가 변하게 된다.

이 간섭무늬(D)에서 (r_xax-r_min)값을 측정하여 다음 관계식에서 반경방향 오차 Er을 계산할 수 있다.

그리고 오차의 방향은 간섭무늬의 식(2-1)로 부터 쉽게 구해진다. 도면부호중 미설명부호 40은 분광기, 55는 제 5 렌즈, 70은 반사면이다.

이상에서와 같은 본 발명에 있어서 측정장치(1)에 이용되는 회전격자(10)와 고정격자(20)는 다수의 원들로 구성되어 있기 때문에 개개의 원들을 형상오차가 평균화되고, 또한 크게 작도되어 사진기술로 축소되기 때문에 격자자체의 오차는 축소되어 측정에 큰 영향을 미치지 않게 된다.

또한 회전격자(10)는 미소하게 제작되므로 회전축(30)의 질량변화를 야기하지 않으며, 간섭무늬(D)를 관찰하기 위한 광학계를 구성하기에 따라서는 회전격자(10)에서 다소 떨어진 위치에서 측정하는 것이 가응하기 때문에 가공중에 회전정도를 측정하는 것도 가능하게 된다.

Claims (1)

1. 회전하는 물체에 회전격자(10)를 부착하고, 광원에서 발생한 빛을 복수의 렌즈(51)(52)를 통해 평행광으로 만든 광원의 빛을 고정격자(20)를 통과시키며, 다시 복수의 렌즈(53)(54)를 통해 고정격자(20)의 영상의 크기를 회전격자(10)와 동일 크기로 조절한 후 회전격자(10)에 비춰 회전격자(10)와 고정격자(20)의 겹져진 영상에서 간섭무늬(D)를 얻는 것을 특징으로 하는 회전축의 반경방향 회전오차 측정방법.