KR100209988B1 - 크랭크축 연마방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

크랭크축을 연마하는 장치가 개시되는바, 상기 장치는 크랭크축의 연장선상에 배열되며 그 축방향 단부점에 크랭크축을 수용하는 지지부를 각각 갖는 주축대와 심압대로 구성된다. 더욱이 각 주축대와 심압대는 크랭크축이 착설되며 축방향 압력없이 물려지는 스파이크를 갖는다.

Description

크랭크축 연마방법 및 장치
본 발명은 크랭크축 연마방법 및 장치에 관한 것이다.
공지방법의 경우, 크랭크축은 여러 단계를 거쳐 연마된다.
제1단계로 크랭크축의 주베어링이 예비연마되고 그 다음 리프팅베어링이 예비연마된다. 제3단계로 주베어링 연마가 마무리된다. 중앙베어링 및 크랭크핀이 제4단계에서 연마된다. 다음 단계(제5단계)에서는 리프팅베어링 연마가 마무리된다. 제6단계에서는 크랭크축 양단부가 기계가공되고 최종의 제7단계에서는 크랭크축의 플랜지들이 연마된다.
공지장치의 경우, 크랭크축은 척 또는 콜릿(collet)과 스파이크(spike)에 의해 주축대와 심압대 사이에 물리게 된다. 이러한 크랭크축 물림(clamping)은 고회전속도에서도 필요하고 안정한 착설을 제공한다. 그러나 이는 크랭크축이 탄성범위 내에서 변형을 초래하는 축방향 힘을 받는다는 중대한 결점이 있다. 이것은 항상 크랭크축에 손상을 초래하는 것은 아니다. 그러나 크랭크축이 물림해제 후 탄성적으로 원상복귀하므로 탄성변형에 따라 품질 및 정확도 문제가 발생한다. 이러한 장치들의 또 다른 결점들은 연마될 크랭크축의 일부, 특히 플랜지 및 중앙베어링을 척 또는 콜릿이 가린다는데 있다. 크랭크축의 이런 부분들은 연마하려면, 척 또는 콜릿이 크랭크축으로부터 풀려져서 크랭크축이 장치로부터 이동된 후 별도의 단계에서 이런 부분들이 연마되어야만 한다. 따라서 공지의 크랭크축 연마방법은 시간과 비용이 많이 들게 된다.
독일특허 제 727,220호에서, 크랭크축 연마기계용 물림장치가 개시되었는바, 이때 크랭크핀은 회전부에 위치된 조(jaw)에 의해 축방향압력없이 물려진다. 회전부는 표면판 중심에서 행정(strple)크기에 해당하는 거리까지 이동되는 핀에 대해 회전가능하다. 그러나 크랭크축 착설에 관한 더 이상의 상세한 사항은 이 특허에 나타나 있지 않다.
유럽특허 제 EP-A-0170764호는 크랭크축의 연마 방법을 개시하는바, 이 방법의 경우 공작물 주축대 및 연마기계의 심압대의 수용 스파이크 사이에 크랭크축이 물려진다.
따라서 크랭크축의 모든 베어링, 리프팅베어링 및 플랜지의 연마는 적당한 형상의 두 연마 디스크를 사용하여 한번의 물림으로 완성된다. 크랭크축의 중심에의 착설을 위해, 공작물 주축대 및 심압대 각각은 크랭크축의 각 단부에 있는 중앙공과 결합하는 수용스파이크를 갖는다.
따라서 본 발명의 목적은 청구항 제2항 서론부에 나타나 있으며 한번의 물림으로 상당한 축방향 힘의 작용이 없이 크랭크축 전체를 연마할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특성을 갖는 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 목적은 청구항 제2항의 특성을 갖는 방법에 의해 달성된다.
신규장치의 다른 개량부분은 종속항에 제시된다.
본 발명장치는 여러 장점을 갖는다. 중요한 일장점은 연마될 크랭크축의 중심이 스파이크 사이에 물릴 수 있게 되서 크랭크축이 축방향으로 변형되지 않게 된다. 이러한 장점은 축방향 압력이 없거나 약간의 한정된 축방향 인장력하에서 물려진 크랭크축의 전표면이 적어도 두 개의 별도로 착설되며 적절한 형상을 갖는 연마디로 구성되는 연마공구에 접근가능하다는 또다른 장점에 의해 보충된다.
크랭크축의 일측은 예정된 약간의 축방향 인장력으로 타측은 고속회전속도에서도 안정하게 유지되도록 단단히 장치에 물려진다. 이것은 크랭크축이 이심(異心)의 무게중심을 갖는 부분을 갖더라도 역시 마찬가지다. 본 발명에 따라 예정된 약간의 축방향 인장력을 가지나 축방향 압력이 없는 물림에 의해 연마될 크랭크축의 모든 부분이 연마공구에 접근가능하다. 따라서 크랭크축연마가 한번의 물림으로 달성될 수 있다.
본 발명장치는 복잡하지 않으며 보수유지가 용이하다.
또다른 특징들이 실시예 및 첨부도면에 의한 본 발명의 설명에서 들어날 것이다.
제1도는 크랭크축이 물려진 상태의 장치를 보여주는 단면도, 제2도는 물려진 크랭크축 및 결합 부재를 보여주는 제1도의 부분단면도, 제3도는 크랭크축이 물려진 제1도 장치의 또다른 실시예를 보여주는 부분단면도, 제4도는 크랭크핀에 결착된 고정부재에 의해 주축대의 스파이크 방향 좌측에서 축방향으로 인장되는 크랭크축을 갖는 장치의 대각선단면도, 제5도는 외부고정부재를 갖는 장치의 부분단면도, 제6a-6d도는 크랭크축이 물려져 있으며 연결핀과 연마공구를 갖되 사용된 연마디스크의 위치가 다른 가공단계에 있음을 보여주는 장치의 부분단면도.
제1도에 도시된 연마기계는 테이블(1)에 배치된 주축대(headstock)(2) 및 역시 테이블(1)에 배치된 심압대(tailstock)(13)로 구성된다. 공지장치의 경우 주축대(2)와 심압대(13)는 수압실린더 같은 것에 의해 수평이동될 수 있는 슬리브(도시되지 않음)들을 갖는다. 스파이크(spike)(3)가 주축대(2)에, 스파이크(14)가 심압대 슬리브에 배열된다. 스파이크(3, 14)의 바람직한 디자인 제2, 3도에 도시되 있으며 후술된다. 크랭크축(15)의 주축대단부(16)는 스파이크(3)에, 크랭크축(15)의 심압대단부는 스파이크(14)에 물려진다. 연마될 크랭크축(15) 전표면이 이렇게 하여 연마디스크에 접근가능하게 된다. 동시에 크랭크축은 축방향압력없이 또는 예정된 약간의 축방향인장으로 스파이크(3 및 14)사이에 물려서 고정된다. 이때 축방향인장은 슬리브를 이동시키는 수압실린더에 의해 가해진다.
제2도는 스파이크(3)의 구성을 보여준다. 스파이크(14)는 동일한 구성을 가질 수 있다. 주축대(2) 스파이크(3)는 크랭크축(15) 주축대단부(16)의 중앙공(22)내로 삽입된다. 스파이크(3)는 결합부재(4)와 관련하여 작용하는 연결봉(9)이 배열되는 종방향 원통형 통로를 갖는다. 각 크랭크축 단부와 접속하는 스파이크의 주연부에 분산되어 있는 적어도 3개의 결합부재(4)로 구성되는 결합부재(4)는 스파이크 주연부의 해당홈에 삽입되어 고정되며 대칭적으로 배열된다. 연결봉(9)은 플로팅(flating) 방식으로 설치되며 도시되지 않은 수압실린더에 의해 축방향으로 이동될 수 있다. 연결봉(9)은 결합부재(4)영역에서 원추 또는 절두원추형으로 구성되어 스파이크(21)자유단부의 대향방향으로 가늘어진다.
제2도에 예시된 실시예의 경우, 결합부재(4)는 조(5)로 구성되되, 이 조는 크랭크축(15)의 주축대단부(16)로부터 멀어지는 연결봉(9)의 원추머리부의 축방향이동시 크랭크축을 물도록 크랭크축(15)의 중앙공 벽을 파지한다. 연결봉(9)에 의한 조(5)에 대한 압력 및 이와 함께 스파이크(3)에 상응하는 요부영역의 크랭크축(15)에 대한 압력은 연결봉(9)의 수평위치(도면에서, 오른쪽 또는 왼쪽으로)에 의해 규제될 수 있다. 조(5)는 그 외측주연부에 결합링(7)을 수용하기 위한 요부를 갖는다. 또다른 결합링(8) 뿐만 아니라 결합링(7)은 조(5)를 스파이크(3)에 유지시켜서 조의 수평이동을 방지한다 ; 조는 수직으로만, 즉 크랭크축에 수직으로만 이동될 수 있다. 이들 결합링은 고무링인 것이 바람직하다.
제2도로부터 알 수 있는 바와 같이 크랭크축(15)은 연결봉(9)과 조(5)에 의한 크랭크축에 수직방향의 압력으로 주축대(2) 또는 심압대(13)와 단단히 연결될 수 있다. 심압대(13)와 주축대(2)의 상호작용에 의한 크랭크축(15)상의 축방향 압력은 없거나 공지장치의 축방향 압력보다 훨씬 낮다. 더욱이 축방향 압력은 심압대(13)슬리브가 무압력이 되도록 만들어질 수 있다는 사실에 의해 감소될 수 있다.
조(5)는 주연부를 따라 대칭으로 그 중심에 대해 120°식 오프셋되게 배열되는 것이 바람직하다. 주축대(2) 또는 심압대(13)의 스파이크 또는 안내단부(21)는 이 단부가 두 인접하는 조(5)사이에서 크랭크축(15) 각 단부의 주앙공(22)내로 연장되도록 구성된다.
공작물은 예정된 약간의 축방향 인장으로 물려진다. 연결봉(9)이 언급된 바와같이 플로팅방식으로 설치된다 ; 이때 조(5)는 크랭크축(15)을 방사상으로 파지하는 역할을 하며, 스파이크가 크랭크축(15) 중앙공내로 삽입되는 동안 크랭크축(15)의 축방향 단부면과 중앙공사이의 경사진 전이영역에서 스파이크와 크랭크축(15) 중앙공이 상기 방사상 파지를 떠맡게 되며, 상기 경사진 전이영역은 스파이크의 원추형상, 예를들면 60°에 상응한다 ; 즉 스파이크와 절두원추가 크랭크축(15)의 중앙부파지를 담당한다.
제3도에 도시된 실시예에서, 결합부재는 스파이크(3)에 결합되는 결합볼(6)로 구성된다. 볼(6) 및 절두원추 머리부(10)와의 결합볼(6)은 제2도에 의해 설명된 제1 실시예의 조와 연결봉과 똑같이 상호작용한다.
제4도에 도시된 실시예에서, 장치는 외측 척으로 구성되어 크랭크축(15) 주축대단부(16)에 압착될 수 있는 체결부재(11)를 갖는다. 외측척이 크랭크축(15) 심압대단부(17)에도 제공될 수 있다(제1도). 크랭크축에 압착된 척(11)은 이척이 크랭크축(15)을 해당 스파이크로 밀기 때문에 축방향 압력이 없거나 예정된 약간의 축방향 압력으로 크랭크축(15)의 설치 및 고정을 지지한다. 척(11)은 두 개의 조형태로 제공되며 축회전가능하게 설치되되 제4도에 도시된 위치에서 물림위치로부터 수직으로 이동되어서, 연마의 다른 단계에서 척(11)에 의해 커버되는 크랭크축(15)의 주축대단부(16)까지도 연마가능하게 한다.
제4도에 도시된 것처럼, 전진가능하며 적절한 형상의 서로 다른 두 연마디스크(Ⅰ, Ⅱ)가 크랭크축 표면을 연마하는데 사용된다. 이를 위해 연마디스크(Ⅰ)는 크랭크축의 원통형 단부부분 뿐만 아니라 크랭크축의 베어링(L1, L6) 및 그 방사상 표면이 연마될 수 있도록 안내된다. 연마디스크(Ⅱ)는 크랭크축의 나머지 부분을 연마하여 크랭크축 연마가 한번의 물림으로 완성될 수 있다.
또다른 체결부재(12)가 크랭크축(15)의 주축대단부(16) 및 심압대단부(17)에 배열될 수 있다. 제5도에 도시된 본 발명장치의 실시예의 경우, 체결부재(12)는 크랭크축(15)의 플랜지에 배열된다. 체결부재(12)는 크랭크축의 축방향으로 및 크랭크축(15)단부에 인접한 주축대 방향으로 또는 체결부재(12)가 크랭크축(15)의 십압대단부에 배열되는 경우는 심압대(13)방향으로 크랭크축(15)을 잡아당기며 물게된다. 체결부재(12)는 크랭크축(15)의 각 플랜지 단부뒤를 파지하며 각 해당 스파이크(3 또는 14)에 대해 크랭크축 프랜지를 물게 된다.
제6도는 다른 위치에 있을 수 있는 연마공구(19)를 갖는 장치의 또다른 실시예이다. 제6(a)-(d)도에 도시된 실시예의 경우, 스파이크처럼 구성된 캐치(catch)(19)는 주축대(2)를 크랭크축(15)과 또는 심압대(13)를 이 심압대에 기대어 놓여있는 크랭크축(15)과 연결시킨다. 스파이크(18)는 크랭크축(15)과 심압대(13) 뿐만 아니라 주축대(2)와 크랭크축(15)을 연결시킨다. 스파이크는 크랭크축에 평행하게 수평으로 이동될 수 있다. 스파이크(18)는 연마공구(19)의 각 위치에 따라 삽입될 수 있다. 스파이크(18)는 연마공구(19)가 크랭크축의 심압대단부에 위치될 때 주축대(2)와 크랭크축(15) 사이로 연장되며(제6b도), 연마공구(19)가 크랭크축의 주축대단부에 위치될 때 크랭크축(15)과 심압대(13)사이로 삽입된다(제6c도). 이들 스파이크(18)는 크랭크축(15)의 크랭크 아암에 결착한다. 크랭크축(15)의 크랭크아암에 확실하게 결착하는 부품들은 스파이크(18)로 사용될 수 있다 ; 이들 부품은 크랭크축의 이 부분이 연마될 때 방해가 되지 않도록 회전될 수 있다.
끝으로, 주어진 방법에 의해 처음으로, 크랭크축에 축방향으로 압축력작용없이 연마디스크를 사용 공작물, 특히 크랭크축을 한번에 물려서 연속단계에서 동일 연마기계로 연마를 끝내는 것이 가능해졌음을 강조해야 할 것이다. 이것은 공지기술에서 필요로 했던 반복된 물림과 풀림이 필요없음으로 해서 정확성이 크게 향상되었을 뿐만 아니라 제조단가도 크게 절감되도록 한다.

Claims (12)

  1. 연마기계의 주축대 및 심압대의 스파이크 사이에 크랭크축이 물려지되, 크랭크축의 모든 베어링, 리프팅베어링 및 플랜지의 연마는 적당한 형상의 두 연마 디스크를 사용하여 한번의 물림으로 완성되는 크랭크축 연마 방법에 있어서, 모든 플랜지 및 표면들의 연마가 베어링 연마가 왼성되는 물림상태에서 완성되며, 크랭크축은 축방향 인장 상태로 물려짐을 특징으로 하는 크랭크축 연마 방법.
  2. 두 개의 연마디스크, 축방향 단부점(16, 17)에 크랭크축(15)을 수용하도록 크랭크축의 축방향 연장부에 배열되는 베어링을 각각 가지며 크랭크축의 중심을 물도록 크랭크축의 각단부에 있는 중앙구멍과 결합하는 스파이크를 각각 갖는 주축대(2)와 삽입대(13), 및 주축대(2)와 심압대(13) 사이에 축방향 인장력으로 크랭크축(15)을 무는 장치로 구성되되, 크랭크축(15)이 축방향 압력없이 베어링에 수용되는, 제1항의 방법을 실행하는 연마장치.
  3. 제2항에 있어서, 적어도 추축대(2)의 스파이크(3)는 스파이크에서 축방향으로 이동할 수 있는 연결봉(9)의 작용으로 크랭크축(15)의 중앙공 내측벽을 파지하여 스파이크에 대해 축방향으로 크랭크축을 잡아당기는 체결부재(4)가 배열되는 축방향 연장 구멍을 갖는 연마장치.
  4. 제3항에 있어서, 체결부재로 조(5)가 배열되는 연마장치.
  5. 제3항에 있어서, 체결부재로 체결볼(6)가 배열되는 연마장치.
  6. 제3-5항중의 하나에 있어서, 연결봉(9)이 결합볼(6) 영역에 원뿔단부부분을 갖는 연마장치.
  7. 제2항에 있어서, 크랭크축(15)과 주축대(2) 및/또는 크랭크축(15)과 심압대(13)를 연결하는 캐치(18)가 주축대와 크랭크축(15)사이 및/또는 심압대(13)와 크랭크축(15)사이에 평행하게 배열되는 연마장치.
  8. 제7항에 있어서, 캐치(18)가 축방향으로 이동할 수 있는 연마장치.
  9. 제7 또는 8항에 있어서, 캐치(18)가 핀 또는 확동 피팅캐치(positively fitting catches)로 구성되는 연마장치.
  10. 제2항에 있어서, 크랭크축(15)의 물린 양단부를 크랭크축에 수직방향으로 누르는 체결부재(11)가 크랭크축(15)의 주축대단부(16) 및/또는 심압대단부(17)에 배열되는 연마장치.
  11. 제10항에 있어서, 크랭크축(15)의 주축대단부(16)를 둘러싸며 스파이크(3)에 대해 축방향으로 상기 단부를 잡아당기는 체결부재(11)가 축회전가능한 조(jaw)로 구성되는 연마장치.
  12. 제10항에 있어서, 크랭크축에 평행하며 크랭크축(15)의 각 단부(16, 17)에 인접한 주축대(2) 또는 심압대(13) 방향으로 크랭크축의 주축대단부(16) 및/또는 심압대단부(17)를 체결하며 크랭크축(15)의 각 단부플랜지 뒤에서 해당 스파이크(3, 14)에 대해 크랭크축을 파지하며 무는 두 축회전가능한 조형태의 체결부재(12)를 갖고서 크랭크축을 축방향 인장력으로 무는 연마장치.
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