KR20050070746A - 자동차용 휠 베어링의 내륜과 외륜의 간격 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 휠 베어링을 조립할 때 외륜과 내륜의 볼 레이스면의 접촉 간격을 측정하여 휠 베어링의 조건에 맞는 볼의 선정을 위한 측정장치에 관한 것으로, 제 1실시예에 따르면, 자동차용 휠 베어링의 외륜에 형성된 볼 레이스의 변위를 측정하는 장치에 있어서, 측정코자 하는 베어링 외륜의 중심에서 일직선상으로 일정 간격 이격되어 서로 마주보고 배치되고, 각기 마주보는 단부측에는 상기 외륜의 양측 볼 레이스면에 접촉하도록 원주상으로 복수개로 회전가능한 상,하부 케이지 볼을 갖는 상부 게이지 툴 및 하부 게이지 툴과; 상기 하부 게이지 툴을 회전시키는 구동모터와; 상기 상부 게이지 툴을 하강시켜 상측 게이지 볼을 상기 외륜의 타측 볼 레이스면에 접촉시키는 상부 게이지 툴 이동용 실린더와; 상기 상부 게이지 툴의 중심에 설치되어 스프링력에 상하로 이동가능하게 설치된 측정연결로드와; 상기 측정연결로드의 상단에 접촉되어 볼 레이스면의 미세 변위를 측정하는 측정게이지를 포함한 것을 특징으로 한다. 따라서 볼 레이스면을 회전시켜서 편차없는 정밀한 변위를 얻을 수 있다.

Description

자동차용 휠 베어링의 내륜과 외륜의 간격 측정장치{Gap measurement device of inner ring and outter ring of wheel bearing for vehicle}

본 발명은 자동차용 휠 베어링을 조립할 때 외륜과 내륜의 볼 레이스면의 접촉 간격을 측정하여 휠 베어링의 조건에 맞는 볼의 선정을 위한 측정장치에 관한 것으로, 특히 볼 레이스면을 회전시켜서 편차없는 정밀한 변위를 얻을 수 있도록 한 자동차용 휠 베어링의 내륜과 외륜의 간격 측정장치에 관한 것이다.

자동차용 휠 베어링은 1개의 외륜과, 이 외륜에 삽입되는 2개의 내륜 그리고 외륜과 각 내륜의 사이에 위치되는 복수개의 베어링 볼로 구성되어 있다. 이때 베어링 볼이 선접촉되는 부분을 볼 레이스라 칭한다.

따라서 외륜에는 2개의 볼 레이스를 갖고, 내륜은 1개의 볼 레이스를 갖는다. 외륜과 내륜에서 볼 레이스의 간격은 볼의 크기를 결정하는 요소가 된다. 통상적으로 외륜과 내륜에서 측정한 볼 레이스의 간격을 가지고 조건에 맞는 베어링 볼을 선택하게 된다. 일반적으로 베어링 볼은 2~5미크론의 차이로 분류되어 있다.

따라서 내륜과 외륜의 간격 측정이란 볼 레이스 간격의 변위 정도를 찾아서 조건에 맞는 볼을 선정하기 위한 선행 작업이라 볼 수 있다.

종래의 내륜과 외륜의 간격 측정 방법은 볼 레이스의 폭만 측정함으로서 외륜과 내륜의 가공공차에 따른 원주방향의 평균적인 치수를 측정할 수 없었다. 즉, 어느 한점의 볼 레이스의 지정된 측정 위치에서만 측정이 이루어지므로 측정 오차가 발생할 수 밖에 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외륜과 내륜의 볼 레이스를 회전시켜 가면서 원주방향의 평균적인 변위를 정확하게 측정코자 한 자동차용 휠 베어링의 내륜과 외륜의 간격 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예는,

자동차용 휠 베어링의 외륜에 형성된 볼 레이스의 변위를 측정하는 장치에 있어서, 측정코자 하는 베어링 외륜의 중심에서 일직선상으로 일정 간격 이격되어 서로 마주보고 배치되고, 각기 마주보는 단부측에는 상기 외륜의 양측 볼 레이스면에 접촉하도록 원주상으로 복수개로 회전가능한 상,하부 케이지 볼을 갖는 상부 게이지 툴 및 하부 게이지 툴과; 상기 하부 게이지 툴을 회전시키는 구동모터와; 상기 상부 게이지 툴을 하강시켜 상측 게이지 볼을 상기 외륜의 타측 볼 레이스면에 접촉시키는 상부 게이지 툴 이동용 실린더와; 상기 상부 게이지 툴의 중심에 설치되어 스프링력에 상하로 이동가능하게 설치된 측정연결로드와; 상기 측정연결로드의 상단에 접촉되어 볼 레이스면의 미세 변위를 측정하는 측정게이지를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 자동차용 휠 베어링의 내륜에 형성된 볼 레이스의 변위를 측정하는 장치에 있어서, 측정코자 하는 베어링 내륜의 해당 볼 레이스면에 접촉하여 회전 가능한 게이지 볼을 갖는 게이지 툴과; 상기 게이지 툴의 중심선상에 수직으로 입설되어 게이지 툴의 상하 움직임에 연동하는 측정연결로드와; 상기 측정연결로드의 상단에 접촉되어 볼 레이스의 미세 변위를 측정하는 측정게이지와; 상기 게이지 툴의 중심 일선상의 하방에 배치된 회전샤프트와; 상기 회전샤프트를 회전 구동시키는 구동모터와; 상기 회전샤프트를 승하강 동작시키는 실린더를 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 외륜 간격을 측정하기 위한 장치로서, 도 1은 외륜 간격 측정장치의 전체 구성도이고, 도 2는 도 1의 상부케이지 툴을 하강시켜 놓았을 경우의 상태도이고, 도 3은 도 1의 하부게이지 툴을 구동시키는 구동장치를 확대한 도면이고, 도 4는 외륜 각격의 측정 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 외륜 간격 측정장치는 도 1 내지 도 4와 같이 베이스(1)에 수직된 일직선(Z)상에 대응되게 상부 게이지 툴(10)과 하부 게이지 툴(40)이 배치된다.

상기 상부 게이지 툴(10)은 원추면(12)에 원주상으로 복수개의 상부 게이지 볼(14)이 일정 간격으로 접하여 있고, 이 상부 게이지 볼(14)은 상부 게이지 툴(10)에 볼트(15)로 장착된 볼 네스트(16)에 의해 지지되어 있다.

상기 상부 게이지 툴(10)은 중앙에 측정연결로드(18)가 삽입되어 있고, 측정 연결로드(18)의 상방에는 측정 게이지(20)가 배치되어 있다. 이때 측정 게이지(20)는 일종의 길이 변위센서(LVDT)로서 미크론 단위를 측정할 수 있는 정밀 측정 게이지이다.

상기 측정연결로드(18)는 일단이 스프링(22)에 의해 상부 게이지 툴(10)의 내측 걸림턱(10a)에 접촉되어 있고, 측정 게이지(20)는 측정연결로드(18)의 상면에 접촉되어 있다.

상기 측정연결로드(18)는 슬리브(24)내에 이동가능하게 장착되어 있고, 측정게이지(20)는 슬리브(24)의 상부에 고정장착되어 있다. 상기 슬리브(24)는 하우징(26)에 고정 장착되어 있고, 이 하우징(26)은 베이스(1)에 입설된 컬럼(2)의 슬라이딩 안내지지를 받는 브래킷(3)에 고정장착되어 있고, 브래킷(3)은 컬럼(2)의 상부에 배치된 공압실린더(28)의 로드에 연결되어 있다.

그리고 상기 상부게이지 툴(10)은 하우징(26)에 가이드 핀(30)을 매개로 연결 지지되어 있고, 이 가이드 핀(30)은 하우징(26)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 따라서 가이드 핀(30)은 상부게이지 툴(10)의 하방 이동을 제한함과 동시에 상승 동작시 상부게이지 툴(10)의 상승 이동을 안내한다.

따라서 공압실린더(28)의 로드 작동 방향에 따라 상부게이지 툴(10)은 승강 동작을 하게 되어 있다.

상기 하부게이지 툴(40)은 베이스(1)의 하방에 배치된 구동모터(50)에 의해 회전 가능하고, 실린더(76)에 의해 상승동작 가능하게 되어 있다.

구동모터(50)의 회전력은 벨트(52)를 통해 풀리(54)를 회전시키고, 풀리(54)의 회전력은 하부게이지 툴(40)의 중심선상에 회전 가능하게 베어링(56)에 지지된 외통축(58)을 회전시키도록되어 있고, 외통축(58)의 회전력은 내부에 키이(60)로 고정 장착된 내통축(62)에 전달되도록 구성되어 있고, 내통축(62)의 회전력은 내통축(62)의 상단부에 일축상으로 배치되어 볼트(64)로 장착된 커플링(66)에 전달되도록 되어 있고, 커플링(60)의 회전력은 하우징(60)에 나사결합된 고정핀(62)을 매개로 하부 게이지툴(40)의 축부(42)에 전달하게 되어 있다.

상기 베어링(56)은 베이스(1)에 고정 장착된 베어링 하우징(57)내에 설치되어 있다.

상기 하부 게이지 툴(40)은 원추면(41)에 원주상으로 복수개의 하부 게이지 볼(43)이 일정 간격으로 접하여 있고, 이 하부 게이지 볼(43)은 하부 게이지 툴(40)에 볼트(45)로 장착된 볼 네스트(47)에 의해 지지되어 있다.

상기 하부게이지 툴(40)은 스프링(44)력에 의해 하방으로 당겨지도록 설치되어 있고, 하부게이지 툴(40)은 축부(42)에 형성된 고정핀 안내홈(42a)의 길이만큼 승강 이동가능하게 되어 있다.

상기 하부게이지 툴(40)을 상승 동작시키기 위해 하부게이지 툴(40)의 하방에는 일축선상에 스플라인축(70)이 배치되어 상기 내통축(62)에 스플라인 결합되어 있고, 상기 스플라인축(70)의 하단은 베어링(72)에 지지된 상태로 아암(74)을 통해 스플라인 작동용 실린더(76)에 연결되어 있다.

따라서 스플라인 작동용 실린더(76)의 작용력이 하방으로 작동할 경우 스플라인축(70)은 하강하여 스플라인축(70)의 상단면이 하부게이지 툴(40)의 축부(42)의 하단면과 이격되어 있고, 반대로 스플라인 작동용 실린더(76)의 작용력이 상방으로 작동할 경우 스플라인축(70)을 상승시켜(이때 스프링(44)은 압축된다) 스플라인축(70)의 상단면이 하부게이지 툴(40)의 축부(42)의 하단면을 상방으로 밀어올리도록 되어 있다.

여기서 상부 게이지 볼(14)과 하부 게이지 볼(43)은 3개~6개로 구성하였다.

이와 같이 구성된 외륜의 볼 레이스에서 발생되는 변위를 측정하는 동작을 설명한다.

측정대상인 외륜(100)은 하부 게이지툴(40)위에 도 1과 같이 올려지게 된다. 다음, 상부 게이지 툴(10)이 공압실린더(28)의 로드 하강 동작에 의해 베이스(1)를 향해 하강하고 동시에 하부 게이지 툴(10)은 실린더(76)의 로드 상승 동작에 의해 상승된 스플라인축(70)에 접하여 상방으로 이동한다.

따라서 외륜(100)의 내측 2개소의 볼 레이스부가 각기 상부 게이지 볼(14) 및 하부게이지 볼(43)에 도 4와 같이 접촉하게 된다.

이 상태에서 게이지 볼(14,43)과 볼 레이스부의 완전한 접촉 및 측정오차를 줄이기 위해 구동모터(50)가 구동된다. 구동모터(50)의 회전력은 벨트(52)를 매개로 외통축(58)에 전달되고, 외통축(58)은 커플링(66)을 회전시켜 하부 게이지 툴(40)을 같은 방향으로 회전 동작시킨다.

따라서 하부 게이지 볼(14,43)은 하부 게이지 툴(40)에 의해 원주방향으로 회전하고 동시에 외륜(100)이 상,하부 게이지 볼(14,43) 사이에 끼임되어 있으므로 함께 회전한다.

이때 상,하부 게이지 볼(14,43)의 원주속도가 상대적으로 외륜(100)의 회전속도보다 빠르게 나타난다. 따라서 상,하부 게이지 볼(14,43)은 외륜(100)의 볼 레이스 부분을 원주방향으로 고르게 지나게 되면서 정확한 볼 레이스를 찾게 된다.

일정시간 회전이 끝나면 구동모터(50)가 정지되고 측정 게이지(20)에서 외륜(100)의 볼 레이스 변위가 미크론 단위로 측정된다.

즉, 외륜(100)이 회전하는 동안 볼 레이스 부분에서 일어나는 변위는 상부게이지 툴(10), 측정연결로드(18)를 통해 측정 게이지(20)로 전달되므로 변위 측정이 이루어진다. 외륜(100)에서 측정된 볼 레이스의 변위량은 후술할 내륜(100')의 간격 측정장치에 의해 얻어진 변위값과 상호 관련지어져 볼 레이스의 간격 오차가 얻어지고 이로서 원하는 조건의 베어링 볼을 선택하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 내륜 간격 측정장치의 전체적인 구성도를 나타낸 것이고, 도 6은 상부측 게이지 유닛의 확대도이고, 도 7은 내륜 간격의 측정 상태도이다.

본 발명에 따른 내륜 간격 측정은 도 5 내지 도 7과 같이 측정코자 하는 내륜(100')의 중심을 지나는 일직선(Z')상의 상방에 배치된 측정 게이지(200)에 의해 이루어진다. 이때 측정 게이지(200)는 일종의 길이 변위센서(LVDT)로서 미크론 단위를 측정할 수 있는 정밀 측정 게이지이다.

상기 측정 게이지(200)의 하방에는 상부 게이지 툴(202)이 배치되어 있고, 상부 게이지 툴(202)과 측정 게이지(200)의 사이에는 측정연결로드(206)가 개재되어 있다.

상기 상부 게이지 툴(202)은 원추면(202a)에 원주상으로 복수개의 상부 게이지 볼(208)이 일정 간격으로 접하여 있고, 이 상부 게이지 볼(208)은 상부 게이지 툴(202)에 볼트(210)로 장착된 볼 네스트(212)에 의해 지지되어 있다.

상기 측정연결로드(206)는 일단이 스프링(214)에 의해 지지되어 측정 게이지(200)에 접촉되어 있다.

상기 측정연결로드(206)는 슬리브(216)내에 이동가능하게 장착되어 있고, 측정게이지(200)는 슬리브(216)의 상부에 고정장착되어 있다. 상기 슬리브(216)는 하우징(218)에 고정 장착되어 있고, 이 하우징(218)은 베이스(1)로부터 일정 높이에 배치되어 있다.

그리고 상기 상부게이지 툴(202)은 하우징(218)에 가이드 핀(209)을 매개로 연결 지지되어 있고, 이 가이드 핀(209)은 하우징(218)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 따라서 가이드 핀(209)은 상부게이지 툴(202)의 하방 이동을 제한함과 동시에 상승 동작시 상부게이지 툴(202)의 상승 이동을 안내한다.

상기 상부 게이지 툴(202)의 중심 하방에는 일직선상으로 대향하는 내륜 받이대(230)가 배치되고, 이 내륜 받이대(230)는 구동모터(232)에 의해 회전 구동되고 동시에 공압실린더(250)에 의해 상승 및 하강동작하게 되어 있다.

상기 구동모터(232)의 회전력은 벨트(234)를 통해 풀리(236)를 회전시키고, 풀리(236)의 회전력은 베이스(1)의 베어링 하우징(237)에 설치된 베어링(239)에 지지된 외통축(238)을 회전시키도록되어 있고, 외통축(238)의 회전력은 내부에 상기 스플라인축(242)과 스프라인 결합된 커플링(240)에 전달되도록 구성되어 있고, 커플링(240)의 회전력은 스플라인축(242)을 통해 내륜 받이대(232)에 회전 운동이 일어나도록 되어 있고, 상기 스플라인축(242)은 하단에 베어링(251)으로 지지됨과 동시에 공압실린더(250)의 로드에 연결된 아암(252)을 통하여 승강 동작하게 되어 있다.

여기서 게이지 볼(208)은 3개~6개로 구성하였다.

이같이 구성된 내륜(100')의 간격 측정장치는 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 특정 대상인 내륜(100')은 내륜 받이대(232)에 올려지면, 공압실린더(250)가 동작하여 실린더 로드가 상승하고 아암(252)을 매개로 스플라인축(242)이 상방으로 이동하여 내륜받이대(232)를 상부 게이지 툴(202)측으로 이동시킨다.

이에 의해 내륜(100')의 볼 레이스부는 상부 게이지 툴(202)의 원주상에 배치된 복수개의 게이지 볼(208)에 도 7과 같이 접촉된다.

다음, 게이지 볼(208)과 내륜(100')의 볼 레이스부의 완전한 접촉 및 측정오차를 줄이기 위해 구동모터(232)가 회전하고, 구동모터(232)의 회전력은 벨트(204)를 매개로 외통축(240)과 커플링(240)을 회전시키고, 커플링(240)에 결합된 스프라인축(242)이 내륜 받이대(232)를 선회시켜 피측정물이 내륜(100')이 회전한다.

일정시간 내륜의 회전이 끝나면 구동모터(232)가 정지하고 볼 레이스의 간격이 측정게이지(200)에 의해 측정된다. 이때 측정 게이지(202)는 내륜의 볼 레이스부에서 생기는 변위를 상부 게이지 툴(202), 측정연결로드(206)를 통하여 전달받는다.

측정이 완료되면 공압실린더(4)는 원위치로 복귀동작하여 내륜받이대(232)가 하강하고 내륜의 측정이 완료된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 내륜과 외륜의 볼 레이스부에 3~6개의 게이지 볼을 접촉시킨 후 일정한 회전수로 측정코자 하는 내륜 또는 외륜을 회전시켜 볼 레이스부와 게이지 볼을 안착시킴으로서 종래의 측정방법보다 정밀하고 정확한 측정이 이루어져 조건에 맞는 해당 베어링 볼을 정확하게 선정해 냄으로서 휠 베어링의 조립 품질을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 외륜 간격을 측정하기 위한 장치의 구성도.

도 2는 도 1의 상부케이지 툴을 하강시켜 놓았을 경우의 상태도.

도 3은 도 1의 하부게이지 툴을 구동시키는 구동장치를 확대한 도면.

도 4는 외륜 각격의 측정 상태를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 내륜 간격 측정장치의 전체적인 구성도.

도 6은 도 5의 상부측 게이지 유닛의 확대도.

도 7은 내륜 간격의 측정 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상부 게이지 툴

14,43 : 게이지 볼

18 : 측정연결로드

20 : 측정게이지

28 : 상부게이지툴 이동용 실린더

40 : 하부 게이지 툴

50 : 구동모터

70 : 스플라인 축

76 : 실린더

202 : 게이지 툴

206 : 측정연결로드

208 : 게이지 볼

232 ; 구동모터

242 : 회전샤프트

250 : 실린더

Claims (3)

1. 자동차용 휠 베어링의 외륜에 형성된 볼 레이스의 변위를 측정하는 장치에 있어서,

   측정코자 하는 베어링 외륜의 중심에서 일직선상으로 일정 간격 이격되어 서로 마주보고 배치되고, 각기 마주보는 단부측에는 상기 외륜의 양측 볼 레이스면에 접촉하도록 원주상으로 복수개로 회전가능한 상,하부 케이지 볼(14,43)을 갖는 상부 게이지 툴(10) 및 하부 게이지 툴(40)과;

   상기 하부 게이지 툴(40)을 회전시키는 구동모터(50)와;

   상기 상부 게이지 툴(10)을 하강시켜 상측 게이지 볼(14)을 상기 외륜의 타측 볼 레이스면에 접촉시키는 상부 게이지 툴 이동용 실린더(28)와;

   상기 상부 게이지 툴(10)에 중심에 설치되어 스프링력에 의해 상하로 이동가능하게 설치된 측정연결로드(18)와;

   상기 측정연결로드(18)의 상단에 접촉되어 볼 레이스면의 미세 변위를 측정하는 측정게이지(20)를 포함한 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 베어링의 내륜과 외륜의 간격 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하부 게이지 툴(40)은 실린더(76)에 연결됨과 동시에 상기 구동모터(50)의 회전력을 전달받는 스플라인축(70)에 의해 승강 이동가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 베어링의 내륜과 외륜의 간격 측정장치.
3. 자동차용 휠 베어링의 내륜에 형성된 볼 레이스의 변위를 측정하는 장치에 있어서,

   측정코자 하는 베어링 내륜의 해당 볼 레이스면에 접촉하여 회전 가능한 게이지 볼(208)을 갖는 게이지 툴(202)과;

   상기 게이지 툴(202)의 중심선상에 수직으로 입설되어 게이지 툴의 상하 움직임에 연동하는 측정연결로드(206)와;

   상기 측정연결로드(206)의 상단에 접촉되어 볼 레이스의 미세 변위를 측정하는 측정게이지(200)와;

   상기 게이지 툴(202)의 중심 일선상의 하방에 배치된 회전샤프트(242)와;

   상기 회전샤프트(242)를 회전 구동시키는 구동모터(232)와;

   상기 회전샤프트(242)를 승하강 동작시키는 실린더(250)를 포함한 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 베어링의 내륜과 외륜의 간격 측정장치.