KR100246299B1 - 엔진의 밸브 페이스 자동검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속적으로 투입되는 피검사 엔진밸브를 밸브가 장착될 실제의 엔진과 동일한 구조를 갖는 마스터 시트에 설치하고 검사장치로 인가된 에어압이 설정시간 경과후에 밸브의 페이스와 마스터 시트 사이를 통하여 누설된 에어 누설량을 측정함에 의해 피검사 엔진밸브의 페이스에 대한 진원도 검사를 연속적으로 자동으로 수행하여 불량율 제로를 달성할 수 있는 엔진의 밸브 페이스 검사장치에 관한 것이다.

본 발명은 다수의 피측정 밸브를 반전된 상태로 저장하면서 하단부에 배치된 셀렉터로부터 밸브를 한개씩 배출하는 밸브 공급장치와, 공급되는 피측정 밸브를 엔진의 밸브 시트와 동일한 구조를 갖는 마스터 시트에 세트함에 따라 검사장치 본체 내부의 요홈을 밀폐한후 요홈으로 인가된 압축에어의 압력을 설정시간 경과후에 측정하여 밸브 페이스의 진원도를 판단하기 위한 누설 검사수단과, 상기 누설 검사수단의 검사결과에 따라 검사 완료된 밸브를 양품 슈트 또는 불량품 슈트로 분류하여 배출하기 위한 밸브 분류장치로 구성되어, 상기 밀폐된 요홈의 내부압력이 규정된 설정값 이상으로 유지되는지 여부에 따라 피측정 밸브의 양품 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 밸브 페이스 자동검사장치

본 발명은 엔진의 밸브 페이스 자동검사장치에 관한 것으로, 특히 연속적으로 검사장치에 투입되는 피검사 엔진밸브를 밸브가 장착될 실제의 엔진과 동일한 구조를 갖는 마스터 시트(master seat)에 설치하고 검사장치로 인가된 에어압이 설정시간 경과후에 밸브의 페이스와 마스터 시트 사이를 통하여 누설된 에어 누설량을 측정함에 의해 피검사 엔진밸브의 페이스에 대한 진원도 검사를 연속적으로 자동으로 수행하여 엔진 자동조립라인의 생산성과 조립된 엔진의 신뢰성을 높일 수 있는 엔진의 밸브 페이스 검사장치에 관한 것이다.

4사이클 엔진에서는 팽창행정에 필요한 혼합기를 연소실 내로 끌어 들이고, 또한 연소가스를 외부로 배출하기 위하여 1개의 실린더에 흡기밸브와 배기밸브를 구비하고 있다.

흡기밸브와 배기밸브는 피스톤이 1사이클하는 극히 짧은 시간에 용이하게 흡기, 배기를 하여 체적효율을 높이고 양 밸브가 닫혀있는 압축, 팽창행정에서 충분한 기밀을 유지하며, 연소실 내의 고온에 노출되어도 정확하게 작동하고 장시간 운전에 견디어 내는 등의 어려운 조건을 만족시켜야 한다.

일반적으로 현재 널리 사용되고 있는 밸브(10)는 어느것이나 도 1에 도시된 형태의 포핏밸브(poppet valve) 구조로서, 밸브 헤드(1), 밸브 페이스(3), 밸브 스템(5) 및 밸브 스템 엔드(7)로 이루어져 있다. 특히 배기밸브의 밸브 헤드는 엔진작동 중 항상 고온에 노출되므로 그 재질과 형상에는 특별한 배려를 기울여, 밸브 재질로는 마르텐사이트계 내열강 또는 오스테나이트계 내열강이 사용되고 있으며 금속조직의 흐름을 절단하지 않도록 길이가 긴 강봉을 일정 길이로 절단한 후 업세트 단조에 의해 밸브 헤드(1) 등의 성형이 이루어진다.

이어서 밸브 스템(5)의 축경을 규격범위 내로 맞추기 위한 수동 센터레스 연마과정과 밸브 스템 엔드(7)의 경도를 높이기 위한 고주파 열처리과정이 수행된다.

상기와 같이 제조된 밸브는 실린더 헤드의 흡기/배기 포트에 밸브 페이스가 밸브 시트에 정확하게 밀착하여 연소실의 기밀을 완전하게 유지하도록 밸브 가이드내에 밸브 스템이 삽입된 상태로 장착되어 밸브 스템 엔드에 결합된 밸브기구에 의해 상하로 왕복운동하게 된다.

이러한 밸브의 상하 왕복운동을 이용하여 엔진의 4행정 사이클을 진행하는 동안 압축, 폭발행정시에 엔진의 시트링과 밸브 페이스 사이의 접촉상태가 불량인 경우 압축 및 점화불량과 흡배기 불량 등으로 인하여 불완전연소가 발생하여 매연가스가 증가하며 엔진 출력의 감소현상이 발생할 수 있다.

상기와 같은 압축 및 폭발행정시에 연소실을 기밀상태로 유지하기 위하여 일반적으로 밸브 페이스는 밸브 시트(링)에 접촉되어 기밀유지 및 밸브 헤드의 열을 시트에 전달하는 기능을 하며, 약 75% 정도 밸브 헤드의 열을 냉각시킨다. 밸브 페이스와 밸브 시트와의 접촉폭은 1.5-2.0mm로 설정되며 접촉폭이 넓을 경우 냉각은 양호하지만 기밀유지는 불량하게 되고, 접촉폭이 좁을 경우 상기와 반대현상이 발생한다. 일반적으로 밸브 페이스 각은 30˚, 45˚, 60˚를 사용하고 있으나 시트와 밀착이 좋고 열전도가 양호한 45˚의 페이스 각이 많이 채용되고 있다.

따라서 종래에는 밸브가 상기한 규격을 만족하여 엔진의 시트링과 밸브 페이스 간에 접촉 기밀성을 유지할 수 있을지를 판단하기 위해, 밸브의 제조공정 또는 밸브의 엔진조립 전에, 수작업에 의해 한개씩 다이얼 게이지 또는 접촉지그를 사용하여 밸브 페이스의 미연마, 미가공, 찍힘, 또는 깍임 등에 의해 진원도 여부를 검사하였다.

그런데, 예를들어 밸브 페이스의 진원도를 검사하는 것은 수 μmm 범위규격을 다루는 것이므로 검사의 정밀도와 숙련도를 요구하며, 검사지그에 세팅하여 수작업 검사에 많은 시간이 소요되고, 검사품질의 신뢰성이 낮으며 제조비용의 상승을 초래하여 경쟁력이 떨어지는 문제점을 안고 있었다.

더욱이 밸브 페이스의 진원도는 밸브엔드의 요홈과 밸브 페이스 사이의 거리및 밸브 스템의 직경과 함께 밸브의 품질을 결정하는 3대 요소중의 하나로 이러한 불량은 조립된 엔진의 성능을 결정하는 매우 중요한 요소중의 하나로 연결되므로 밸브의 불량율은 거의 제로에 가깝게 낮게 유지할 필요가 있으나 수작업에 따른 검사에 의해서는 매우 달성이 어려운 실정이다.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 피검사 엔진밸브를 마스터 시트에 설치하고 검사장치로 인가된 에어압이 설정시간 경과후에 밸브 페이스와 마스터 시트 사이를 통하여 누설된 에어 누설량을 측정함에 의해 피검사 밸브의 페이스에 대한 진원도 검사를 연속적으로 자동으로 수행하여 불량율 제로를 실현하여 엔진 자동조립라인의 생산성과 조립된 엔진의 신뢰성을 높일 수 있는 엔진의 밸브 페이스 검사장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 밸브 페이스의 검사와 동시에 밸브 스템의 직경 검사를 수행하여 검사공정을 단축하여 제품가격을 낮추고 제품 경쟁력을 높일 수 있는 엔진의 밸브 페이스/직경 검사장치를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 차량용 엔진밸브를 나타낸 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 엔진밸브의 페이스 자동검사장치를 보여주는 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 검사장치의 요부 확대 단면도,

도 4는 도 2에 도시된 검사장치의 슬라이드에 대한 확대 사시도,

도 5는 도 2에 도시된 검사장치의 워크 푸셔에 대한 확대 사시도,

도 6은 도 2에 도시된 검사장치의 검사품 배출슈트에 대한 확대 사시도,

도 7은 도 2에 도시된 검사장치의 동작 순서도,

도 8은 도 2에 도시된 검사장치에서 피검사 엔진밸브의 시트 페이스 양/불 여부를 판단하는 기준을 설명하기 위한 누설 측정 그래프이다.

( 도면의 주요부분에 대한 부호설명 )

1 ; 헤드 3 ; 페이스

5 ; 스템 7 ; 스템엔드

10 ; 밸브 10A ; 양품

10B ; 불량품 20 ; 밸브 삽입슈터

24 ; 셀렉터 26 ; 안내레일

30 ; 누설 검사부 31 ; 포지션 핑거

32 ; 제1핑거 33 ; 제2핑거

34 ; 슬라이딩 헤드 35 ; 밸브이송장치

36 ; 요홈 37 ; 마스터 시트

38 ; 워크푸셔 39 ; 로드

40 ; 검사기 본체 41 ; 로드

42 ; 엑스터널 43 ; 누설 게이지

44 ; 지지프레임 50 ; 밸브 분류장치

53 ; 리프트 실린더 55 ; 불량품 슈트

56 ; 배출 가동슈트 57 ; 스토퍼 실린더

58 ; 분류 스토퍼 59 ; 양품슈트

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 피측정 밸브를 반전된 상태로 저장하면서 하단부에 배치된 셀렉터로부터 밸브를 한개씩 배출하는 밸브 공급장치와, 공급되는 피측정 밸브를 엔진의 밸브 시트와 동일한 구조를 갖는 마스터 시트에 세트함에 따라 검사장치 본체 내부의 요홈을 밀폐한후 요홈으로 인가된 압축에어의 압력을 설정시간 경과후에 측정하여 밸브 페이스의 진원도를 판단하기 위한 누설 검사수단과, 상기 누설 검사수단의 검사결과에 따라 검사 완료된 밸브를 양품 슈트 또는 불량품 슈트로 분류하여 배출하기 위한 밸브 분류장치로 구성되어, 상기 밀폐된 요홈의 내부압력이 규정된 설정값 이상으로 유지되는지 여부에 따라 피측정 밸브의 양품 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 페이스 자동검사장치를 제공한다.

상기 누설 검사수단은 상기 밸브 공급장치로부터 배출된 피측정 밸브를 집어서 자세고정시키기 위해 제1위치에 위치한 포지션 핑거와, 상기 제1위치에서 포지션 핑거에 의해 자세고정된 밸브를 파지하여 제2위치에 설치된 마스터 시트 상부위치에서 파지해지하기 위한 제1핑거와, 상기 제2위치에서 검사가 완료된 밸브를 파지하여 상기 제1위치와 제2위치 사이의 간격과 동일한 간격만큼 떨어진 제3위치에서 파지해지하기 위한 제2핑거와, 상기 제1및 제2 핑거를 상기한 제1위치와 제2위치 사이의 간격과 동일한 간격으로 탑재하여 상기 제1핑거를 제1위치와 제2위치, 제2핑거를 제2위치와 제3위치중 어느 하나로 설정된 정지기간을 가지고 주기적으로 왕복하기 위한 슬라이딩 헤드와, 관통된 내부통로의 상단에 상기 마스터 시트가 결합되며, 세팅되는 밸브에 의해 통로의 상단부가 폐쇄되는 검사기 본체와, 상기 검사기 본체의 하측으로부터 연장된 로드가 상기 통로의 하측을 밀폐하면서 본체의 내부를 관통하여 밸브의 스템엔드를 지지하면서 상하방향으로 일정거리 만큼 왕복이동하여 마스터 시트 내외부로 밸브를 삽입/배출시키기 위한 워크푸셔와, 상기 검사기 본체의 바로 상부에 위치설정되고 하단부 로드가 밸브의 상부면을 지지하여 상기 워크푸셔와 협동하여 밸브를 상하로 이동시키기 위한 엑스터널과, 상기 검사기 본체의 밀폐된 요홈과 연통결합되어 요홈으로 인가된 압축에어의 압력을 설정시간 경과후에 측정하기 위한 압력게이지와, 상기 포지션 핑거, 제1핑거 및 제2핑거의 밸브 파지/파지해제와 슬라이딩 헤드의 왕복이동, 마스터 시트에 대한 밸브의 세팅과 배출, 세팅된 밸브에 대한 누설 압력측정 및 압력측정에 따른 밸브의 검사결과 판정을 제어하기 위한 제어수단으로 구성되어 있다.

여기서 상기 제어수단은 밸브의 요홈으로 인가되는 압축에어가 상한 설정치에 도달할때 에어의 인가를 중지하고 소정시간 경과후에 요홈 내부압력을 측정하여, 측정된 압력값이 하한 설정치 이상 또는 이하인 지에 따라 밸브의 검사결과를 판정한다.

한편 본 발명에서는 엔진의 가이드 부시와 동일한 구조를 가지고 상기 마스터 시트의 관통홈에 장착되어 세팅되는 밸브의 자세를 일정하게 유지하기 위한 마스터 가이드 부시와 상기 마스터 시트의 관통홈에 장착되어 그의 중앙으로 삽입되는 밸브의 축경을 검사하기 위한 링게이지중 어느 하나를 더 포함하는 것에 의해 밸브 페이스의 검사와 동시에 축경에 대한 검사를 실시할 수 있다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 연속적으로 검사장치에 투입되는 피검사 엔진밸브를 밸브가 장착될 실제의 엔진과 동일한 구조를 갖는 마스터 시트에 세트하고, 밸브의 페이스와 마스터 시트에 의해 밀폐된 공간으로 압축에어를 인가한후 설정시간 경과후에 내부압력을 측정함에 의해 피검사 엔진밸브의 밸브 페이스에 대한 진원도 검사를 연속적으로 자동으로 수행하여 양품과 불량품을 분류함에 의해 엔진 자동라인의 생산성과 조립된 엔진의 신뢰성을 높일 수 있다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 엔진밸브의 페이스 자동검사장치를 보여주는 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 검사장치의 요부 확대 단면도, 도 4는 도 2에 도시된 검사장치의 슬라이드에 대한 확대 사시도, 도 5는 도 2에 도시된 검사장치의 워크 푸셔에 대한 확대 사시도, 도 6은 도 2에 도시된 검사장치의 검사품 배출슈트에 대한 확대 사시도, 도 7은 도 2에 도시된 검사장치의 동작 순서도, 도 8은 도 2에 도시된 검사장치에서 피검사 엔진밸브의 페이스 양/불 여부를 판단하는 기준을 설명하기 위한 누설 측정 그래프이다.

먼저 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 엔진밸브의 페이스 자동검사장치는 크게 나누어 검사될 다수의 피측정 밸브(10)를 저장하면서 하단부에 배치된 셀렉터(24)로부터 순차적으로 1개의 밸브(10)씩 배출하는 밸브삽입슈트(20)와, 공급되는 피측정 밸브(10)를 받아서 마스터 시트(37)에 세트한후 검사기 본체(40)로 인가된 압축에어에 의한 내부압력이 설정시간 경과후에 변화된 압력량을 검출하여 밸브 페이스(3)의 진원도를 검사하기 위한 누설 검사부(30)와, 상기 누설 검사부(30)의 검사결과에 따라 검사 완료된 밸브(10)를 양품 슈트(10A) 또는 불량품 슈트(10B)로 분류하여 배출하기 위한 밸브 분류장치(50)로 구성되어 있으며, 상기한 밸브 페이스 검사장치는 PLC를 이용한 제어장치(80)에 의해 피측정 밸브(10)의 이동, 정지 및 해제와 고정에 필요한 다수의 실린더를 다수의 솔레노이드 밸브와 각종 위치감지센서의 감지신호에 따라 자동으로 검사를 수행한다.

상기 밸브삽입슈트(20)는 다수의 피측정 밸브(10)를 경사진 한쌍의 안내레일(26)에 반전된 상태로 밸브의 헤드(1)가 안내레일(26)에 걸리도록 하여 저장하면서, 하단부에 설치된 셀렉터(24)에 의해 한개의 밸브(10)가 배출될때 마다 안내레일(26)에 저장되어 있는 밸브(10)는 1스텝씩 하측으로 자중에 의해 이동된다.

한편 누설 검사부(30)는 상기 밸브삽입슈트(20)로부터 셀렉터(24)에 의해 배출된 피측정 밸브(10)를 집어서 자세고정시키기 위해 안내레일(26)의 하단부 밑에 위치한 포지션 핑거(31)와, 포지션 핑거(31)에 의해 자세고정된 밸브(10)를 파지하기 위한 제1 및 제2핑거(32,33)를 슬라이딩 헤드(34)의 일측변에 탑재한 상태로 좌우로 이동 가능하게 설치되어 핑거에 의해 파지된 밸브(10)를 마스터 시트 상부로 이송하기 위한 밸브이송장치(35)와, 내부에 요홈(36)이 형성되고 요홈의 상부에 상기 피측정 밸브(10)가 세팅되는 마스터 시트(37)가 결합되어 있는 검사기 본체(40)와, 상기 검사기 본체(40)의 하측에 고정설치되며 로드(39)가 본체의 하단부로부터 내부를 관통하여 상하방향으로 일정거리 만큼 이동하여 마스터 시트(37)로 밸브(10)의 세팅과 마스터 시트 외부로 밸브를 배출시키기 위한 워크푸셔(38)와, 상기 검사기 본체(38)의 바로 상부에 위치설정되고 하단부 로드(41)가 세트된 밸브(10)의 상부면을 지지하여 상기 워크푸셔(38)와 협동하여 밸브(10)를 상하로 이동시키기 위한 엑스터널(42)과, 상기 검사기 본체(40)의 요홈(36)과 연통결합되어 요홈(36)으로 인가된 압축에어의 압력변화를 측정하기 위한 누설게이지(43)로 구성되어 있다.

먼저 상기 밸브이송장치(35)는 도 4에 상세하게 도시된 바와같이 도시되지 않은 지지프레임(44)의 상부면에 상기 밸브삽입슈트(20)의 안내레일(26) 배치방향과 평행한 방향으로 한쌍의 LM 가이드(45)가 소정 간격을 두고 고정설치되어 있으며, LM 가이드(45)의 상부에는 하단부가 LM 가이드를 따라 이송가능하게 결합되는 슬라이드 베이스(47)가 설치되어 있어 예를들어 마스터 시트(37)를 누설 검사부(30)에 조립 또는 분해할때 넓은 공간을 확보하기 위하여 이용될 수 있다.

또한 슬라이드 베이스(47)의 상부면에는 좌우방향으로 설치된 한쌍의 좌우 이송실린더(46)에 의해 제1 및 제2 핑거(32,33)를 좌우로 이송하는 슬라이딩 헤드(34)가 설치되어 있다. 제1핑거(32)는 포지션 핑거(31)에 의해 위치고정된 밸브(10)를 파지하는데 사용되고, 제2핑거(33)는 마스터 시트(37)로부터 검사가 완료된 밸브(10)를 밸브 분류장치(50)로 배출하는데 사용된다.

상기 핑거(32,33)는 서로 동일한 구조를 가지며, 핑거(32)는 밸브(10)를 확실하게 파지하기 위하여 한쌍의 아암(32A,32B)을 갖고 있고, 하나의 아암(32A)은 선단부에 상하로 일정간격을 갖고 떨어져 있으며 요홈(32D)이 형성된 2개의 고정척(32E,32F)을 갖고 있고, 다른 아암(32B)은 선단부에 요홈(32D)을 갖는 하나의 고정척(32G)을 갖고 있어 실린더(32C)가 작동하는 경우 상기 제1아암(32A)의 2 고정척(32E,32F) 사이에 제2아암(32B)의 고정척(32G)가 맞물리는 구조를 이룬다. 상기한 핑거(32,33)의 밸브 고정용 아암 구조는 포지션 핑거(31)의 아암 구조와 동일한 구조를 갖는다. 상기한 제1 및 제2 핑거(32,33)는 동시에 아암(32A,32B)이 닫히거나 또는 열리게 되어 슬라이딩 헤드(34)가 이동하는데 어떤 지장을 초래하지 않으며, 각각 밸브(10)의 투입과 배출을 분담하여 담당하면서 동시에 작동되어 검사시간을 단축한다.

또한 슬라이드 베이스(47)의 좌우측벽에는 각각 슬라이딩 헤드(34)를 완충하여 저지하기 위한 완충기(48)가 설치되어 있다.

한편, 검사기 본체(40)는 도 3에 상세하게 내부구조가 도시된 바와같이 그 내부에 상하방향으로 관통한 통로(61)가 형성되어 있으며, 통로의 하측에는 워크푸셔(38)의 로드(39)를 시일링상태로 외부와 차단하기 위하여 외부몸체(40A)의 내부에 내부몸체(40B)가 결합되며, 내부몸체(40B)의 상단부 요홈에는 한쌍의 오일링(62A,62B)이 내주부에 배치되어 있는 시일링 부재(63)가 고정되어 있다. 또한 외부몸체(40A)와 내부몸체(40B) 사이에도 다수의 오일링(62C,62D)가 매입되어 있어 원하지 않는 에어의 누설을 차단한다.

상기 시일링 부재(63)에 의해 통로(61)가 차단되어 상측에 형성된 요홈(36)에는 내주부 상측 모서리가 밸브(10)가 장착되는 엔진의 밸브시트(링)와 동일한 구조와 사이즈로 이루어진 마스터 시트면(37A)을 갖는 마스터 시트(37)가 고정되어 있고, 마스터 시트(37)의 내부통로에는 세트되는 밸브의 축경을 측정함과 동시에 밸브를 마스터 시트면(37A)에 항상 정확하게 정해진 위치에 세트시키는 역할을 하는 가이드 부시(64)가 내장되어 있다.

또한 외부몸체(40A)의 일측에는 상기 요홈(36)으로 압축에어탱크(65)로부터 압축에어를 인가하기 위한 압축에어 주입부(66)가 결합되어 있으며, 상기 마스터 시트(37) 내부에는 가이드 부시(64)를 우회하여 요홈(36) 내부로 인가된 압축에어를 밸브의 페이스(3)와 마스터 시트(37)에 의해 상측 개구가 밀폐된 상부요홈(36A)으로 바이패스시키기 위한 바이패스통로(37B)가 형성되어 있다. 상기 요홈(36)의 타측부에는 요홈의 내부압력변화를 검출하기 위하여 레귤레이터(67)를 통하여 완충시킨후 압력을 측정하기 위한 누설게이지(43)가 설치되어 있다.

한편 워크푸셔(38)는 도 5에 도시된 바와같이 검사기 본체(40)의 통로(61)를 통하여 요홈(36)으로 뻗어 있는 로드(39)를 상하로 구동하기 위해 직렬연결된 한쌍의 구동실린더(68A,68B)가 한쌍의 LM 가이드블록(69)에 결합되어 상하방향으로 이동 가능하게 설치되며, LM 가이드 블록(69)이 지지되는 가이드 블록 지지부(70)에는 상단과 하단의 일측편에 실린더(68)의 하강/상승위치를 검출하기 위한 한쌍의 근접센서(71A,71B)가 설치되어 있으며, 가이드 블록 지지부(70)의 하부에는 구동실린더(68)가 하강하는 경우 완충저지하기 위한 완충기(72)가 설치되어 있다. 워크푸셔(38)는 먼저 제1구동실린더(68A)가 작동하여 로드(39)가 신장되고 이어서 하측의 제2구동실린더(68)가 신장되는 구조를 갖고 있다.

한편, 상기 밸브 분류장치(50)는 수직 지지기둥(51)의 상하측에 고정된 한쌍의 지지 플레이트(52)에 수직방향으로 한쌍의 가이드(54)가 설치되어 있고, 또한 한쌍의 가이드(54)에는 상하 이동 가능하게 설치되는 배출 가동슈트(56)가 결합되어 있다. 상기 배출 가동슈트(56)는 로드 선단부가 연결되며 하측의 지지 플레이트(52)에 고정 설치된 리프트 실린더(53)에 의해 상하로 구동된다. 상기 상측의 지지 플레이트(52)에는 배출 가동슈트(56)의 상승시에 이를 완충저지시키는 완충기(52A)가 설치되어 있다.

또한 상기 배출 가동슈트(56)는 하강위치일때 상류측으로 상기 누설 검사부(30)로부터 검사가 완료되어 배출된 밸브(10)를 안내하는 안내슈트(48) 하단부와 연결되어 있다. 이경우 배출 가동슈트(56)의 하류에는 상기 누설 검사부(30)로부터 검사가 완료되어 이송되어 온 밸브(10)가 양품인 경우 일시적으로 정지시키기 위한 분류스토퍼(58)가 스토퍼 실린더(57)의 로드 선단부에 설치되어 있다.

한편 배출 가동슈트(56)가 하강위치일때 그의 하류측에는 불량 밸브(10B)를 배출하는 불량품 슈트(55)가 연결되어 있고, 상기 배출 가동슈트(56)의 상승위치에는 그의 하류측에 양품 밸브(10A)를 배출하기 위한 양품 슈트(59)가 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 밸브 페이스 검사장치는 각 실린더의 급접센서로부터 검출되는 위치감지신호에 기초하여 제어장치(80)에 의해 도 7에 도시된 바와같이 시퀀스도에 따라 다수의 실린더를 제어하여 피측정 밸브(10)를 자동으로 검사한다.

먼저 밸브 삽입슈트(20)에 수동 또는 자동으로 피측정 밸브(10)를 반전된 상태로 투입하면, 밸브의 자중에 의해 안내레일(26)을 따라 하류측으로 이동하여 저장된다. 이상태에서 검사장치에 전원이 공급되면 동시에 도시되지 않은 실린더에 의해 셀렉터(24)가 작동하여 단지 1개의 밸브(10)만을 안내레일(26)의 하단부로 배출한다(S1).

이경우 안내레일(26)의 하단부는 우측레일(26A)이 좌측레일 보다 더 연장되어 있으며, 선단부가 내측으로 90도 각도로 절곡되어 있어 셀렉터(24)에서 배출된 밸브(10)를 일시적으로 정지시키게 된다.

그후 안내레일(26)의 하단부에 일시정지된 밸브(10)는 실린더가 작동하여 포지션 핑거(31)의 2아암이 클로즈되며 그결과 고정척에 의해 피측정 밸브(10)가 고정된다(S2). 또한 밸브의 고정에 연동하여 슬라이딩 헤드(34)에 장착된 제1핑거(32)의 실린더(32C)가 작동하여 2아암(32A,32B)이 닫히게 되어 3고정척(32E-32G)에 의해 밸브(10)가 파지된다(S3). 물론 이경우 검사가 완료된 밸브가 있는 경우에는 제2핑거(33)에 의해 동시에 파지된다.

상기한 밸브의 파지가 완료되면 이와 연동하여 포지션 핑거(31)는 2아암이 개방되어 파지상태를 해제한다(S2). 이어서 포지션 핑거(31)의 해제와 연동하여 좌우이송 실린더(46)가 작동하여 슬라이딩 헤드(34)를 좌측으로 이송한다(전진)(S4).

슬라이딩 헤드(34)의 좌측이송이 완료되면, 이에 연동하여 워크푸셔(38)의 구동실린더(68A,68B)가 순차적으로 작동하여 로드(39)를 검사기 본체(40)의 통로(61)를 통하여 위로 상승시켜 제1핑거(32)에 의해 파지되고 있는 밸브(10)의 하단부, 즉 스템엔드(7)를 받쳐들어 밸브(10)의 헤드(1)가 엑스터널(42)의 로드(41) 하단부와 접촉하게 만든다(S5).

그후 워크푸셔(38)의 상승이 완료됨과 동시에 이에 동기하여 제1핑거(32)가 밸브의 파지를 해제하면(S3), 해제와 동기하여 워크푸셔(38)와 엑스터널(42)이 동시에 하강하여 둘사이에 홀딩하고 있는 밸브(10)의 페이스(3)가 마스터 시트(37)의 시트면(37A)와 압착상태가 되게한다(S5,S6). 이경우 워크푸셔(38)의 로드(39)는 엑스터널(42)의 로드(41)가 하강을 멈춘상태에서 설정된 길이만큼 좀더 하강하여 밸브의 페이스(3)가 마스터 시트의 시트면(37A)에 확실하게 밀착되게 한다. 이경우 엑스터널(42)의 밸브에 대한 하강압력은 4Kg/㎠로 설정한다.

상기와 같은 워크푸셔(38)의 하강이 완료되면 이에 연동하여 슬라이딩 헤드(34)가 이송실린더(46)에 의해 초기상태로 리턴하며(S4), 엑스터널(42)의 하강완료에 연동하여 압축에어탱크(65)로부터 호스와 압축에어 주입부(66)를 통하여 4Kg/㎠의 압력을 갖는 압축에어를 검사기 본체(40) 내의 요홈(36)으로 인가한다(S7).

상기한 슬라이딩 헤드(34)의 리턴에 응답하여 밸브 삽입슈터(20)의 셀렉터(24)는 새로운 밸브(10)를 안내레일(26)의 하단부로 배출하여 새로운 밸브에 대한 세팅동작으로 개시한다.

또한 상기 요홈(36)으로 인가된 압축에어는 마스터 시트(37)의 바이패스 통로(37B)를 통하여 상부요홈(36A)의 공간으로 충전된다. 이 경우 압축에어의 인가시간(T1)은 도 8에 도시된 바와같이 3초로 설정되어 있으나, 요홈(36,36A)의 내부압력이 상한설정치(ULV)인 3.9Kg/㎠의 압력에 도달하게 되면, 자동으로 압축에어의 공급을 중단함과 동시에 소정의 측정 대기시간(T2), 예를들어 2초간의 시간을 카운트하기 위한 카운트다운에 들어간다(S7,S8).

2초의 시간이 경과한 시점에서 현재의 요홈(36,36A)의 내부압력을 레귤레이터(67)를 통하여 연결된 누설게이지(43)에 의해 측정한다(S8). 측정결과 내부압력이 도 8에 도시된 곡선(Ca)과 같이 하한 설정치(LLV)인 3.7Kg/㎠ 이상의 압력을 나타내는 것으로 검출되면 피측정 밸브(10)의 페이스(3)가 양품(OK)의 기준에 적합한 진원도를 갖고 있는 것으로 판단하여 차후에 밸브 분류시에 참고로 한다.

그러나 상기한 내부압력이 곡선(Cb 또는 Cc)와 같이 측정결과 하한설정치(LLV) 이하로 압력이 측정된 경우는 밸브 페이스(3)의 진원도가 미연마, 미가공, 찍힘, 또는 깍임 등에 의해 불량(NG)인 것으로 판단하여 차후의 밸브분류시에 참고한다.

한편 이경우에 상기 가이드 부시(64) 대신에 링게이지를 설치한 경우에는 링게이지에 의한 밸브의 축경의 검사를 동시에 수행할 수 있게 된다.

상기와 같이 설정시간 경과시의 요홈의 내부압력을 측정한 경우 또는 상기한 요홈의 내부압력이 밸브불량에 따라 상한설정치에 도달하지 못하는 경우(Cc)에는 3초의 시간이 경과된 후에 워크푸셔(38)와 엑스터널(42)이 동시에 상승하여 측정완료된 밸브(10)를 마스터 시트(37)의 외부로 배출한다(S5,S6).

마스터 시트 외부로 밸브의 배출이 완료된 경우 이와 동기하여 제2핑거(33)는 검사완료된 밸브(10)를 파지하며, 또한 셀렉터(24)에 의해 배출된 새로운 밸브(10)를 포지션 핑거(31)가 자세고정시킨 상태에서 제1핑거(32)는 새로운 밸브(10)를 파지한다(S2,S3).

그후 핑거(32,33)의 파지가 완료되면 워크푸셔(38)가 밑으로 하강하며(S5), 하강이 완료되면, 슬라이딩 헤드(35)는 좌방향으로 이동한다(S4). 슬라이딩 헤드(35)의 이동이 완료되면 새로운 밸브(10)에 대하여는 상기한 바와같이 마스터 시트(37)에 의한 검사를 위해 세팅공정에 돌입되고, 검사가 완료된 밸브(10)는 제2핑거(33)가 파지상태를 해제함에 의해 안내슈트(48)로 낙하하여 레일을 따라 하강한다(S3).

그후 상기 검사결과 밸브(10)가 양품인 경우는 상기 제2핑거(33)의 파지해제와 동시에 스토퍼 실린더(57)가 구동되어 분류 스토퍼(58)는 하강하여 검사된 양품 밸브(10A)가 불량품 슈트(55)으로 배출되는 것을 막고 배출 가동슈트(56)에 보류시키기 위한 준비를 실행한다(S9).

상기 양품 밸브(10A)가 배출 가동슈트(56)로 이송되어 배출이 보류상태로 되면, 리프트 실린더(53)는 상승 구동되어 배출 가동슈트(56)를 양품 슈트(59)에 정렬시킨다(S10).

이와 같이 리프트 실린더(53)가 상승 완료한 경우 스토퍼 실린더(57)는 상승을 시작하여 상승위치에서 약 0.5초 동안 상승상태를 유지한다(S9). 그 결과 보류상태에 있던 양품 밸브(10A)는 양품 슈트(59)를 통하여 배출이 이루어진다.

그후 상기 리프트 실린더(53)는 상승상태로부터 전환하여 하강상태로 리턴한다(S10).

한편, 상기한 단계(S8)에서 밸브의 누설 검사결과 불량품으로 판단된 경우는 스토퍼 실린더(57)의 구동이 이루어지지 않아 분류 스토퍼(58)는 상승위치를 그대로유지한다(S9).

그후 상기한 제2핑거(33)의 파지해제와 동시에 불량품 밸브(10B)는 안내슈트(48)를 통하여 배출 가동슈트(56)로 이송되어 배출 보류없이 불량품 슈트(55)를 통하여 배출된다.

상기한 바와같이 본 검사장치에서는 슬라이딩 헤드에 2개의 핑거(32,33)가 장착되어 있어 우측으로부터 좌측으로 순차적으로 검사받을 새로운 밸브와 검사가 완료된 밸브를 동시에 이송하면서 세팅, 검사 및 배출공정을 복합적으로 수행하여 검사효율을 높이고 있다.

또한 본 검사장치에 의해 양품으로 분류된 밸브는 불량율이 제로로 되므로 제품의 신뢰성을 높일 수 있게 되었다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 연속적으로 검사장치에 투입되는 피검사 엔진밸브를 밸브가 장착될 실제의 엔진과 동일한 구조를 갖는 마스터 시트(master seat)에 세트하고, 밸브의 페이스와 마스터 시트에 의해 밀폐된 공간으로 압축에어를 인가한후 설정시간 경과후에 내부압력을 측정함에 의해 피검사 엔진밸브의 밸브 페이스에 대한 진원도 검사를 연속적으로 자동으로 수행하여 양품과 불량품을 분류함에 의해 엔진 자동라인의 생산성과 조립된 엔진의 신뢰성을 높일 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (5)

1. 다수의 피측정 밸브를 반전된 상태로 저장하면서 하단부에 배치된 셀렉터로부터 밸브를 한개씩 배출하는 밸브 공급장치와,

   공급되는 피측정 밸브를 엔진의 밸브 시트와 동일한 구조를 갖는 마스터 시트에 세트함에 따라 검사장치 본체 내부의 요홈을 밀폐한후 요홈으로 인가된 압축에어의 압력을 설정시간 경과후에 측정하여 내부압력이 규정된 설정값 이상으로 유지되는지 여부에 따라 밸브 페이스의 진원도를 판단하기 위한 누설 검사수단과,

   상기 누설 검사수단의 검사결과에 따라 검사 완료된 밸브를 양품 슈트 또는 불량품 슈트로 분류하여 배출하기 위한 밸브 분류장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 페이스 자동검사장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 누설 검사수단은

   상기 밸브 공급장치로부터 배출된 피측정 밸브를 집어서 자세고정시키기 위해 제1위치에 위치한 포지션 핑거와,

   상기 제1위치에서 포지션 핑거에 의해 자세고정된 밸브를 파지하여 제2위치에 설치된 마스터 시트 상부위치에서 파지해지하기 위한 제1핑거와,

   상기 제2위치에서 검사가 완료된 밸브를 파지하여 상기 제1위치와 제2위치 사이의 간격과 동일한 간격만큼 떨어진 제3위치에서 파지해지하기 위한 제2핑거와,

   상기 제1및 제2 핑거를 상기한 제1위치와 제2위치 사이의 간격과 동일한 간격으로 탑재하여 상기 제1핑거를 제1위치와 제2위치, 제2핑거를 제2위치와 제3위치중 어느 하나로 설정된 정지기간을 가지고 주기적으로 왕복하기 위한 슬라이딩 헤드와,

   관통된 내부통로의 상단에 상기 마스터 시트가 결합되며, 세팅되는 밸브에 의해 통로의 상단부가 폐쇄되는 검사기 본체와,

   상기 검사기 본체의 하측으로부터 연장된 로드가 상기 통로의 하측을 밀폐하면서 본체의 내부를 관통하여 밸브의 스템엔드를 지지하면서 상하방향으로 일정거리 만큼 왕복이동하여 마스터 시트 내외부로 밸브를 삽입/배출시키기 위한 워크푸셔와,

   상기 검사기 본체의 바로 상부에 위치설정되고 하단부 로드가 밸브의 상부면을 지지하여 상기 워크푸셔와 협동하여 밸브를 상하로 이동시키기 위한 엑스터널과,

   상기 검사기 본체의 밀폐된 요홈과 연통결합되어 요홈으로 인가된 압축에어의 압력을 설정시간 경과후에 측정하기 위한 압력게이지와,

   상기 포지션 핑거, 제1핑거 및 제2핑거의 밸브 파지/파지해제와 슬라이딩 헤드의 왕복이동, 마스터 시트에 대한 밸브의 세팅과 배출, 세팅된 밸브에 대한 누설 압력측정 및 압력측정에 따른 밸브의 검사결과 판정을 제어하기 위한 제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 페이스 자동검사장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어수단은 밸브의 요홈으로 인가되는 압축에어가 상한 설정치에 도달할때 에어의 인가를 중지하고 소정시간 경과후에 요홈 내부압력을 측정하여, 측정된 압력값이 하한 설정치 이상 또는 이하인 지에 따라 밸브의 검사결과를 판정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 페이스 자동검사장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 포지션 핑거, 제1 및 제2 핑거는 서로 동일한 구조를 가지며,

   핑거 각각은 선단부에 상하로 일정간격을 갖고 떨어져 있으며 요홈이 형성된 2개의 고정척을 갖고 타단부가 선회 가능하게 지지되어있는 제1아암과,

   선단부에 요홈을 갖는 하나의 고정척을 갖고 있고 타단부가 선회 가능하게 지지되어 있는 제2아암과,

   상기 제1 및 제2 아암을 동시에 반대방향으로 선회 구동시켜 밸브를 파지하거나 파지해지시키기 위한 구동실린더로 구성되며, 상기 실린더가 밸브를 파지하는 경우 상기 제1아암의 2 고정척 사이에 제2아암의 고정척이 맞물리는 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 페이스 자동검사장치.
5. 제2항에 있어서, 엔진의 가이드 부시와 동일한 구조를 가지고 상기 마스터 시트의 관통홈에 장착되어 세팅되는 밸브의 자세를 일정하게 유지하기 위한 마스터 가이드 부시와 상기 마스터 시트의 관통홈에 장착되어 그의 중앙으로 삽입되는 밸브의 축경을 검사하기 위한 링게이지중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 페이스 자동검사장치.

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