KR100876749B1

KR100876749B1 - 스터드 체결장치

Info

Publication number: KR100876749B1
Application number: KR1020070066997A
Authority: KR
Inventors: 조봉래
Original assignee: 두산엔진주식회사
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2009-01-07

Abstract

본 발명은 실린더 프레임에 스터드를 체결하기 위한 스터드 체결장치에 관한 것으로서, 상기 스터드 체결장치는 상기 스터드의 외주면을 파지하여 회전시키는 회전 유닛; 및 상기 회전 유닛을 구동시키기 위한 회전 구동원을 포함하여 스터드를 용이하고 신속할 뿐만 아니라 균일하고 정밀한 체결력으로 체결할 수 있게 된다.

선박용 엔진, 실린더 프레임, 스터드, 자동, 체결

Description

스터드 체결장치{APPARATUS FOR FASTENING STUD}

본 발명은 실린더 프레임과 실린더 커버를 결합시키기 위한 스터드를 실린더 프레임에 체결하기 위한 스터드 체결장치에 관한 것으로서, 특히 스터드를 대형 선박용 엔진의 실린더 프레임에 자동으로 체결할 수 있는 스터드 체결장치에 관한 것이다.

대형 선박 엔진의 실린더 커버 및 실린더 보어가 형성된 실린더 프레임을 결합시키기 위해 스터드(stud)가 사용된다. 실린더 커버를 실린더 프레임에 결합시키기 위해 스터드는 우선적으로 실린더 프레임에 고정되어야 한다.

이러한 스터드는 실린더 보어 내부의 폭발로 인한 압력을 견디어야 하기 때문에 하나의 실린더 보어당 통상 8개 정도가 사용되며, 그 무게가 104~186kg 정도이고, 그 길이가 1660~2773mm 정도로 대형이어서 인력으로 체결하는 데는 상당한 어려움이 있다.

그러나 종래에는 대형 스터드를 실린더 프레임에 체결하기 위한 장치가 별도로 존재하지 않았기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이, 작업자가 벨트(belt)와 바(bar)로 구성된 간단한 도구를 이용하여 스터드를 실린더 프레임에 체결하였다. 보다 구체적으로, 일단이 바에 묶인 벨트의 타단을 스터드에 형성된 고정홀에 고정하고, 벨트로 스터드의 외주를 감은 상태에서 벨트가 스터드의 외주면에서 미끄러지지 않도록 바를 당겨서 스터드를 체결한다. 그러나 이와 같이 인력을 이용하는 경우, 작업 속도가 느릴 뿐만 아니라 스터드의 체결력이 정밀하지 못하다는 단점이 있다. 또한, 많은 작업자가 중노동을 해야하기 때문에 인건비와 같은 상당한 비용이 지출되어 제조 비용이 상승하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 자동으로 스터드를 실린더 프레임에 체결할 수 있는 스터드 체결장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 스터드를 균일하고 정확한 체결력으로 실린더 프레임에 체결시킬 수 있는 스터드 체결장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스터드 체결장치는 실린더 프레임에 스터드를 체결하기 위한 것으로서, 상기 스터드의 외주면을 파지하여 회전시키는 회전 유닛; 및 상기 회전 유닛을 구동시키기 위한 회전 구동원을 포함한다.

상기 회전 유닛은 상기 회전 구동원과 동력 전달 가능하게 연결되어 회전하며 상호 이격되게 설치되는 한 쌍의 회전 롤러 유닛; 상기 회전 구동원의 동력을 상기 회전 롤러 유닛에 전달하는 회전 동력 전달유닛 및 상기 한 쌍의 회전 롤러 유닛 사이에 상기 스터드를 압착시키는 압착 유닛을 포함하며, 상기 회전 롤러 유닛과 상기 압착 롤러 유닛은 롤러 지지 프레임에 지지된다.

상기 회전 롤러 유닛은 상기 롤러 지지 프레임에 길이방향 축을 중심으로 회전가능하게 지지되는 회전 기둥; 및 상기 회전 기둥에 상기 회전 기둥의 외주면으로부터 반경방향으로 돌출되게 설치되며, 상기 스터드에 회전력을 전달할 수 있도록 상기 스터드의 외주면과 접촉되는 접촉부를 포함하며, 상기 접촉부는 복수개가 상기 회전 기둥의 길이 방향으로 일정 간격 이격되게 설치된다.

상기 회전 동력 전달유닛은 상기 회전 구동원의 구동축에 연결되는 제1기어; 및 상기 회전 기둥에 고정되게 설치되며, 상기 제1기어와 연결되는 제2기어를 포함한다.

상기 압착 유닛은 압착 구동원; 상기 압착 구동원에 의해 구동되어 상기 스터드를 상기 회전 롤러 유닛에 가압하는 압착 롤러; 및 상기 압착 롤러가 상기 회전 롤러 유닛 방향으로 이동될 수 있도록 상기 압착 구동원과 상기 압착 롤러를 연결하는 링크 유닛을 포함한다.

상기 링크 유닛은 일단이 상기 압착 구동원에 회전 가능하게 연결되며, 타단에는 상기 압착 롤러가 회전가능하게 연결되는 롤러 링크; 상기 롤러 링크 일단의 직선 이동을 가이드 하는 링크 가이드 홈이 형성된 링크 가이드 부재; 및 일단이 상기 롤러 링크의 일단과 타단 사이에 회전 가능하게 연결되며, 타단은 상기 링크 가이드 부재에 회전 가능하게 연결되는 연결 링크를 포함한다.

또한, 상기 회전 구동원과 상기 압착 구동원 각각은 유압 펌프에 연결되며 상기 회전 구동원과 상기 유압 펌프 사이에 개재되어 상기 유압 펌프의 압유를 상기 회전 구동원에 선택적으로 전달하는 롤러 회전 제어밸브; 상기 압착 구동원과 상기 유압 펌프 사이에 개재되어 상기 유압 펌프의 압유를 상기 압착 구동원에 선택적으로 전달하는 압착 제어밸브; 및 스터드 체결 명령이 입력되면, 상기 유압 펌프의 압유가 상기 압착 구동원에 전달되어 상기 압착 롤러가 상기 스터드를 상기 회전 롤러 유닛에 압착시킬 수 있도록 상기 압착 제어밸브를 제어하며, 상기 스터드의 압착이 완료되면 상기 유압 펌프의 압유가 상기 회전 구동원에 전달되어 상기 스터드를 회전시킬 수 있도록 상기 롤러 회전 제어밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 실린더 프레임의 실린더 보어의 주변에 원주방향으로 배치된 복수의 스터드가 동시에 체결될 수 있도록 상기 회전 유닛은 복수개가 원주방향으로 일정간격 이격되게 배치된다.

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 자동으로 스터드를 실린더 프레임에 체결함으로써, 스터드를 용이하고 신속하게 체결할 수 있게 된다. 특히, 하나의 실린더 보어의 주변에 체결될 복수의 스터드를 일 회에 체결함으로써, 스터드를 더욱 신속하게 체결할 수 있다. 스터드를 용이하고 신속하게 체결함으로써, 엔진 조립 공정이 더욱 용이하고 신속하게 수행될 수 있다.

또한, 자동으로 스터드를 체결함으로써, 인건비로 인해 지출되는 비용을 줄일 수 있어 제조 비용을 절감할 수도 있다.

또한, 자동으로 스터드를 체결함으로써, 스터드의 체결력을 균일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 보다 정확한 체결력으로 스터드를 체결할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 체결장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 체결장치는 실린더 보어가 형성된 실린더 프레임(2)에 실린더 프레임(2)과 실린더 커버를 결합 시키기 위한 스터드(1)를 체결하기 위한 것으로서, 고정 프레임(100)과, 상기 스터드(1)를 회전시켜 상기 실린더 프레임(2)에 체결시키는 회전 유닛(200)과, 상기 회전 유닛(200)을 구동시키기 위한 회전 구동원(300)과, 상기 회전 유닛(200)을 특정 위치에서 반경 방향으로의 이동을 억제하여 상기 고정 프레임(100)에 고정시키기 위한 고정 유닛(400), 상기 회전 유닛(200)을 승강 시키기 위한 승강 유닛(500), 상기 실린더 보어의 중심에 장치의 중심을 맞추는 센터링 작업을 위한 센터링 유닛(600) 및 제어부(700)를 포함한다.

상기 고정 프레임(100)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 구성들을 지지하기 위한 것으로서, 상기 고정 프레임(100)에는 상술한 구성들 이외에도 상술한 각 구성들을 구동시키는 동력을 제공하기 위한 메인 전동 모터(102)와, 상기 메인 전동 모터(102)에 연결되어 오일을 상기 각 구성들에 공급하기 위한 유압 펌프(103)가 설치된다. 또한, 상기 고정 프레임(100)에는 상기 유압 펌프(103)로 유입되기 위한 또는 상기 유압 펌프(103)로부터 회수되는 오일이 저장되는 오일 저장부(104)가 마련된다.

상기 회전 유닛(200)은 상기 고정 프레임(100)에 실린더 보어의 주변 원주 상에 배치된 복수의 스터드(1)에 대응되는 개수 및 위치에 설치되며, 상기 각 스터드(1)를 회전시켜 상기 실린더 프레임(2)에 체결시킨다. 따라서, 상기 스터드(1)가 상기 원주 상에 8개가 배치되면, 상기 회전 유닛(200)도 8개가 상기 스터드(1)가 배치되는 원주와 동일한 원주 상에 배치된다. 이와 같이, 회전 유닛(200)이 상기 스터드(1)에 대응되는 개수와 대응되는 위치에 배치되기 때문에, 한 번의 구동에 의해 하나의 실린더 보어 주변에 배치된 복수의 스터드(1)를 체결할 수 있게 된다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 이러한 각 회전 유닛(200)은 이동 플레이트(201)에 승강가능하게 설치되는 롤러 지지 프레임(202)과, 회전 롤러 유닛(210)과, 회전 동력 전달 유닛(220)과, 압착 유닛(230)을 포함한다.

상기 이동 플레이트(201)는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 고정 프레임(100) 상에서 상기 원주의 반경 방향으로 이동가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 상기 이동 플레이트(201)의 상기 고정 프레임(100)과 마주하는 면에는 가이드 레일(201a)이 상기 원주의 반경 방향으로 형성되고, 상기 고정 프레임(100)의 상기 이동 플레이트(201)와 마주하는 면에는 상기 가이드 레일(201a)이 삽입되는 가이드 홈(101)이 형성된다. 따라서, 상기 이동 플레이트(201)는 상기 가이드 레일(201a)이 상기 가이드 홈(101)을 따라 이동하여 상기 원주의 반경 방향으로 이동가능하게 된다. 이와 같이 상기 이동 플레이트(201)가 상기 원주의 반경 방향으로 이동가능함에 따라 상기 회전 롤러 유닛(210)과 상기 회전 동력 전달 유닛(220) 및 압착 유닛(230)이 롤러 지지 프레임(202)과 함께 상기 원주의 반경 방향으로 이동할 수 있게 된다. 따라서, 다양한 크기의 실린더 보어를 가져서 다양한 반경의 원주 상에 배치되는 복수의 스터드(1)를 체결할 수 있게 된다.

상기 롤러 지지 프레임(202)은, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 회전 롤러 유닛(210)과 상기 회전 동력 전달 유닛(220) 및 압착 유닛(230)을 지지하는 기능을 하며, 한 쌍이 상하에 일정 간격 이격되게 배치되는 수평 프레임(202a)과, 상기 한 쌍의 수평 프레임(202a) 일단에 연결되는 수직 프레임(202b) 을 포함한다.

상기 회전 롤러 유닛(210)은 양단이 각각 상기 한 쌍의 수평 프레임(202a)에 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 회전 기둥(211)과, 상기 각 회전 기둥(211)에 반경방향으로 돌출되게 설치되며 스터드(1)의 외주면과 접촉되는 접촉부(212)를 포함한다.

상기 한 쌍의 회전 기둥(211) 각각은 그 상단 및 하단이 상기 한 쌍의 수평 프레임(202a) 각각에 베어링(213)에 의해 지지되어, 상기 한 쌍의 회전 기둥(211) 각각의 길이 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 된다.

상기 접촉부(212)는 한 쌍이 상기 각 회전 기둥(211)의 상부와 하부에 각각 마련되며, 상기 회전 기둥(211)의 반경 방향으로 돌출되게 설치된다. 상기 접촉부(212)는 상기 스터드(1)의 외주면과 마찰력을 향상시키면서도 상기 스터드(1)에 손상을 주지 않는 탄성이 있는 플라스틱 등의 재질로 형성될 수 있다.

상기 회전 동력 전달 유닛(220)은 상기 회전 구동원(300)의 구동축에 연결된 제1기어(221)와, 상기 제1기어(221)와 연결되는 한 쌍의 제2기어(222)를 포함한다. 상기 제1기어(221)와 상기 제2기어(222)는 상기 회전 기둥(211)의 상단과 상기 상부 수직 프레임(202b)의 사이에 개재되며, 상기 각 제2기어(222)는 각각의 회전 기둥(211)의 상단에 고정된다. 따라서, 상기 제1기어(221)가 A방향으로 회전하면, 상기 한 쌍의 제2기어(222)는 B방향으로 회전하고, 따라서, 한 쌍의 회전 기둥(211)은 B방향으로 회전하게 된다. 그러면, 상기 접촉부(212)에 가압 접촉된 스터드(1)는 C방향으로 회전하게 되어 실린더 프레임(2)에 체결된다. 상기 회전하는 접촉 부(212)에 의해 스터드(1)가 회전하기 위해서는 상기 스터드(1)에 회전력을 전달할 수 있도록 상기 접촉부(212)와 상기 스터드(1)의 외주면 사이에 일정 이상의 마찰력이 발생해야 한다. 따라서, 스터드(1)를 상기 접촉부(212)에 가압할 필요가 있으며, 이러한 이유로 압착 유닛(230)이 필요하다.

상기 압착 유닛(230)은 스터드(1)를 상기 한 쌍의 회전 기둥(211)의 접촉부(212)에 가압하기 위한 것으로서, 압착 구동원(231)과, 압착 롤러(235)와, 링크 유닛(240)을 포함하다. 상기 압착 유닛(230)은 한 쌍의 회전 기둥(211)에 대해 보다 균일하게 가압할 수 있도록 상하로 일정 간격 이격되게 한 쌍이 설치되나, 본 실시예와 달리 하나로 구성될 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 3개 이상이 이용될 수도 있다.

상기 압착 구동원(231)은 상기 압착 롤러(235)를 상기 접촉부(212)에 가압하기 위한 동력을 제공하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 수직 프레임(202b)에 고정된 유압 실린더가 이용된다. 그러나 본 실시예와는 달리 전동 모터 등 다양한 구동원이 이용될 수 있다. 상기 압착 구동원(231)은 유압 펌프(103)에 압유가 전달가능하게 연결되며, 상기 압착 구동원(231)과 상기 유압 펌프(103)의 사이에는 압착 제어밸브(232)가 개재된다. 상기 압착 제어밸브(232)는 상기 제어부(700)에 의해 제어되어 상기 유압 펌프(103)의 압유가 상기 압착 구동원(231)에 선택적으로 전달될 수 있다. 한편, 상기 유압 펌프(103)는 오일 저장부(104)에 설치되며, 메인 전동 모터(102)로부터 동력을 전달받는다.

상기 압착 롤러(235)는 상기 압착 구동원(231)에 의해 구동되어 상기 스터 드(1)를 상기 접촉부(212)에 가압하며, 상기 접촉부(212)가 회전시 상기 접촉부(212)와 함께 상기 스터드(1)의 외주면에 접촉된다.

상기 링크 유닛(240)은 상기 압착 구동원(231)의 동력을 전달받아 상기 압착 롤러(235)를 상기 접촉부(212)에 접근 또는 이격되게 이동시키기 위한 것으로서, 롤러 링크(241)와, 링크 가이드 부재(242)와, 연결 링크(243)를 포함한다.

상기 롤러 링크(241)는 그 일단이 상기 압착 구동원(231)의 피스톤(231a)에 회전 가능하게 연결되고, 타단에는 상기 압착 롤러(235)가 회전가능하게 설치된다.

상기 링크 가이드 부재(242)는 상기 롤러 링크(241) 일단의 직선 이동을 가이드하기 위한 것으로서, 상기 롤러 링크(241)의 일단에 형성된 돌출 힌지(241a)가 삽입되는 링크 가이드 홈(242b)이 형성된다. 이러한 링크 가이드 부재(242)는 롤러 지지 프레임(202)의 수직 프레임(202b)에 고정되게 설치된다.

상기 연결 링크(243)는 롤러 링크(241)의 회전 운동을 가이드하기 위한 것으로서, 일단(243a)이 상기 롤러 링크(241)의 중간 정도의 위치에 회전 가능하게 연결되고, 타단(243b)은 상기 링크 가이드 부재(242)에 회전 가능하게 연결된다.

이와 같은 구조를 가지는 압착 유닛(230)은 압착 구동원(231)의 피스톤(231a)이 구동되면, 상기 롤러 링크(241)의 돌출 힌지(241a)가 상기 링크 가이드 홈(242b)을 따라 D방향으로 직선 이동하게 된다. 이때, 연결 링크(243)의 타단(243b)은 롤러 링크(241)의 회전 중심이 된다. 보다 구체적으로, 상기 롤러 링크(241)의 연결 링크(243) 일단(243a)이 연결되는 지점은 상기 연결 링크(243)의 타단(243b)을 중심으로 E방향으로 회전하게 된다. 따라서, 상기 롤러 링크(241)의 타단에 설치된 압착 롤러(235)는 상기 접촉부(212)로 방향 즉, E방향으로 이동하게 되어 스터드(1)를 회전 기둥(211)의 접촉부(212)에 가압하게 된다. 스터드(1)의 체결이 완료되면, 상기 압착 유닛(230)은 상술한 바와 반대 과정을 통해 상기 스터드(1)는 클램핑 압력 해제된다.

상기 회전 구동원(300)은 상기 회전 기둥(211)을 회전시키기 위한 것으로서, 롤러 지지 프레임(202)의 상부 수평 프레임(202a)에 고정되게 설치된다. 본 실시예에서는 상기 회전 구동원(300)으로 유압 모터가 적용되었다. 따라서, 상기 회전 구동원(300)은 상기 유압 펌프(103)와 압유 전달 가능하게 연결되며, 상기 회전 구동원(300)과 상기 유압 펌프(103) 사이에는 롤러 회전 제어밸브(302)가 개재된다. 그리고 상기 롤러 회전 제어밸브(302)는 제어부(700)에 의해 제어되어 상기 회전 구동원(300)에 선택적으로 동력을 전달하게 된다. 상기 회전 구동원(300)의 구동축은 상기 제1기어(221)에 연결된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 회전 유닛(200)의 회전 롤러 유닛(210)이 스터드(1)를 체결하는 과정을 살펴보면, 우선 압착 롤러(235)가 회전 기둥(211)의 접촉부(212)에 스터드(1)를 가압하면, 제어부(700)는 회전 구동원(300)을 구동시킨다. 회전 구동원(300)이 구동되면, 제1기어(221)와 제2기어(222)가 각각 A방향 및 B방향으로 회전하게 된다. 그러면, 제2기어(222)에 연결된 한 쌍의 회전 기둥(211)이 C방향으로 회전되고, 접촉부(212)에 가압된 스터드(1)가 C방향으로 회전되어 실린더 프레임(2)에 체결된다.

통상 실린더 보어의 직경이 다른 엔진들은 실린더 프레임(2)에 스터드(1)가 배치되는 원주의 반경이 다르다. 따라서, 스터드(1)에 대응되는 개수로 대응되는 위치에 배치되는 복수의 회전 유닛(200)들은 배치되는 원주의 반경을 조절할 수 있어야 다양한 사양의 엔진의 스터드(1)를 체결할 수 있다. 이러한 이유로 전술한 바와 같이 상기 회전 유닛(200)의 이동 플레이트(201)는 원주의 반경방향으로 이동가능하게 설치된다. 또한, 상기 이동 플레이트(201)를 작업 대상이 되는 엔진의 실린더 보어 또는 스터드(1)의 배치에 대응되는 특정 위치에 고정되어야 한다.

상기 고정 유닛(400)은, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 스터드(1)의 배치에 대응되는 위치에 회전 유닛(200) 즉, 이동 플레이트(201)를 고정시키기 위한 것으로서, 상기 이동 플레이트(201)에 형성된 제1홀(401)과, 상기 고정 프레임(100)에 형성된 제2홀(402) 및 상기 제1홀(401)과 제2홀(402)에 삽입되어 상기 이동 플레이트(201)를 상기 고정 프레임(100)에 고정시키는 고정봉(403)을 포함한다. 상기 제1홀(401)은 상기 이동 플레이트(201)에 관통 형성되며, 상기 제2홀(402)은 복수개가 상기 고정 프레임(100)의 상기 이동 플레이트(201)와 마주하는 면에 반경 방향으로 일정 간격 이격되게 형성된다. 따라서, 상기 이동 플레이트(201)를 이동시켜 특정 위치의 제2홀(402)에 제1홀(401)을 위치시킨 후, 상기 고정봉(403)을 상기 제1홀(401)과 상기 제2홀(402)에 삽입함으로써, 상기 이동 플레이트(201)는 작업 대상에 대응되는 위치에 고정될 수 있게 된다.

상기 승강 유닛(500)은, 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 롤러 지지 프레임(202)을 상기 이동 플레이트(201) 상에서 상하방향으로 승강시키기 위한 것으로서, 승강 가이드 부재(501)와, 승강 가이드 레일(502) 및 승강 구동원(510)을 포함한다.

상기 승강 가이드 부재(501)는 상기 이동 플레이트(201)의 수직부(201a)에 고정되며, 상하 방향으로 승강 가이드 홈(501a)이 형성된다.

상기 승강 가이드 레일(502)은 롤러 지지 프레임(202)의 수직 프레임(202b)에 상하 방향으로 상기 승강 가이드 홈(501a)에 대응하는 형상으로 형성되며, 상기 승강 가이드 홈(501a)에 삽입되어 상기 승강 가이드 홈(501a)을 따라 이동된다.

상기 승강 구동원(510)은 상기 이동 플레이트(201)에 고정되게 설치되며, 상기 승강 구동원(510)으로는 유압 실린더가 이용될 수 있다. 상기 승강 구동원(510)의 피스톤(510a)의 일단은 롤러 지지 프레임(202)의 상부 수평 프레임(202a)으로부터 일측으로 돌출되게 형성된 돌출 플레이트(203)에 선택적으로 접촉하면서 상기 롤러 지지 프레임(202)을 상승시킨다. 상기 승강 구동원(510)은 유압 펌프(103)에 압유 전달가능하게 연결되며, 상기 승강 구동원(510)과 상기 유압 펌프(103)의 사이에는 승강 제어밸브(511)가 개재된다. 상기 승강 제어밸브(511)는 제어부(700)에 의해 제어되어 상기 유압 펌프(103)의 압력이 상기 승강 구동원(510)에 선택적으로 전달된다.

이하, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 승강 유닛(500)의 작동 과정을 살펴본다. 도 13b와 같은 상태에서 상기 승강 구동원(510)에 피스톤 상승 압력이 전달되어 상기 승강 구동원(510)의 피스톤(510a)이 상승하면, 상기 피스톤(510a)의 상단은 상기 돌출 플레이트(203)를 상방으로 밀어 올린다. 상기 돌출 플레이트(203)가 상방으로 이동함에 따라 롤러 지지 프레임(202)이 상승한다. 이때, 상기 롤러 지지 프레임(202)의 승강 가이드 레일(502)이 이동 플레이트(201)의 승강 가이드 홈(501a)을 따라 이동하게 된다. 상기 롤러 지지 프레임(202)이 상승하면, 상기 롤러 지지 프레임(202)에 지지되는 회전 롤러 유닛(210)과, 회전 동력 전달 유닛(220)과, 압착 유닛(230) 및 회전 구동원(300)가 함께 상승한다. 반대로, 상기 승강 구동원(510)에 피스톤 하강 압력이 전달되면, 상술한 바와 같은 반대의 동작이 일어난다. 단, 본 실시예에서는 상기 롤러 지지 프레임(202)을 상승한 이후, 상기 압착 유닛(230)에 의해 스터드(1)를 상기 회전 롤러 유닛(210)에 가압한 후에 피스톤(510a)을 하강시키게 된다. 따라서, 상기 회전 롤러 유닛(210)에 의해 상기 스터드(1)가 실린더 프레임(2)에 체결되어 하강함에 따라 상기 롤러 지지 프레임(202)과, 회전 롤러 유닛(210)과, 회전 동력 전달 유닛(220)과, 상기 압착 유닛(230) 및 회전 구동원(300)이 자중에 의해 하강하게 된다.

상기 센터링 유닛(600)은, 도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 상기 원주 방향으로 배치된 복수의 스터드(1)를 한 번의 구동에 의해 체결될 수 있도록 상기 스터드(1)의 원주 중심과 상기 회전 유닛(200)의 원주 중심을 일치시키기 위한 것이다. 상기 스터드(1)의 원주 중심은 실린더 보어의 중심축 상에 있기 때문에 상기 센터링 유닛(600)은 상기 실린더 보어의 중심축과 상기 회전 유닛(200)이 배치된 원주의 중심을 일치시키도록 구성된다. 이러한 센터링 유닛(600)은 센터링 바(610)와, 탄성 부재(613)와, 센터링 구동유닛(620)과, 센터링 제어밸브(630)를 포함한다.

상기 센터링 바(610)는 4개가 상기 고정 프레임(100)의 하측에 90도 간격으 로 방사상으로 배치되며, 각 센터링 바(610)는 상기 고정 프레임(100)에 반경 방향으로 이동가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 상기 센터링 바(610)의 일단에는 실린더 보어의 내주면과 접촉되는 접촉부(612)가 마련되며, 상기 센터링 바(610)의 타단에는 상기 센터링 구동유닛(620)과 접촉되는 롤러(611)가 배치된다. 이와 같은 센터링 바(610)는 상기 센터링 구동유닛(620)에 의해 반경 방향으로 이동하면서 상기 고정 프레임(100)을 이동시켜 상기 회전 유닛(200)의 중심과 상기 실린더 보어의 중심축이 일치시킨다. 본 실시예에서는 상기 센터링 바(610)가 4개로 구성되는 것을 예시하였으나, 180도 간격으로 2개가 배치될 수도 있고, 120도 간격으로 3개가 배치될 수도 있다. 또한, 상기 센터링 바(610)는 5개 이상이 서로 등각을 이루도록 등간격으로 방사상 배치될 수도 있다.

상기 탄성 부재(613)는 상기 센터링 바(610)를 센터링 구동유닛(620) 방향으로 가압한기 위한 것으로서, 일단은 상기 센터링 바(610)에 지지되고, 타단은 상기 고정 프레임(100)에 지지된다. 본 실시예에서 상기 탄성 부재(613)로 코일 스프링을 예시하였으나, 이외에 고무와 같은 탄성을 가지는 다양한 부재가 사용될 수 있다. 또한, 상기 센터링 바(610)에 랙(rack)이 형성되고 상기 센터링 구동유닛(620)이 상기 랙과 결합되는 피니언(pinion)을 구비하고 있다면 상기 탄성 부재(613)는 생략 가능한 구성이다.

상기 센터링 구동유닛(620)은 센터링 구동원(621) 및 동력 전달 부재(622)를 포함한다.

상기 센터링 구동원(621)은 상기 센터링 바(610)를 이동시키기 위한 동력을 제공하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 유압 실린더가 이용된다. 그러나, 본 실시예와 달리 전동 모터 등 다양한 구동원이 이용될 수 있다. 상기 센터링 구동원(621)은 유압 펌프(103)에 압유 전달 가능하게 연결되며, 상기 센터링 구동원(621)과 상기 유압 펌프(103) 사이에는 센터링 제어밸브(630)가 개재된다. 상기 센터링 제어밸브(630)는 제어부(700)에 의해 제어되어 상기 유압 펌프(103)의 압력을 상기 센터링 구동원(621)에 선택적으로 전달한다. 상기 센터링 구동원(621)의 피스톤(621a)은 상기 회전 유닛(200)이 배치되는 원주의 중심축 선상에 배치된다.

상기 동력 전달 부재(622)는 상기 센터링 구동원(621)의 피스톤(621a)에 고정되며 상기 회전 유닛(200)이 배치되는 원주의 중심축과 일치하는 중심선을 가지는 원뿔대의 형상을 가진다. 그리고, 상기 센터링 바(610)의 롤러(611)는 상기 탄성 부재(613)에 의해 상기 동력 전달 부재(622)의 외주면에 가압접촉된다. 이와 같은 구조로 상기 동력 전달 부재(622)가 상하방향으로 이동하면, 상기 4개의 센터링 바(610)는 반경 방향으로 동일한 거리만큼 이동하게 된다.

이하, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 센터링 유닛(600)의 동작을 살펴본다. 고정 프레임(100)의 하측이 실린더 보어의 내부에 삽입되면, 센터링 구동원(621)에 유압 펌프(103)로부터 상승 압력이 전달되어 상기 센터링 구동원(621)의 피스톤(621a)이 상승한다. 센터링 구동원(621)의 피스톤(621a)이 상승함에 따라 상기 동력 전달 부재(622)가 상승하게 되고, 상승하는 상기 동력 전달 부재(622)는 그 외주면에 접촉되어 있는 롤러(611)를 외측 밀게 된다. 이에 의해 센터링 바(610)는 외측 반경 방향으로 이동하게 되어 그 일단의 접촉부(212)가 실린더 보 어 내주면에 접촉된다. 그러면, 먼저 접촉된 센터링 바(610)는 아직 접촉되지 않은 센터링 바(610) 방향으로 고정 프레임(100)을 밀게 되어, 결국 상기 고정 프레임(100)은 회전 유닛(200)이 배치된 원주의 중심축과 실린더 보어의 중심축이 일치하게 된다.

상기 제어부(700)는 롤러 회전 제어밸브(302)와, 압착 제어밸브(232)와, 승강 제어밸브(511) 및 센터링 제어밸브(630)와 전기적으로 연결되어 상기 각 제어밸브(232)(302)(511)(630)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(700)는 상기 각 제어밸브(232)(302)(511)(630)를 제어하여 각 구동원(231)(300)(510)(621)에 동작을 제어하게 된다.

이하, 도 15를 참조로 상기 제어부(700)를 중심으로 스터드 체결장치가 스터드를 체결하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 스터드 체결장치를 실린더 프레임(2)에 안착시키면, 상기 고정 프레임(100)의 하측의 일부는 실린더 보어의 내부에 삽입된다. 이때, 센터링 유닛(600)은 상기 실린더 보어의 내부로 삽입되게 된다(S10).

이와 같은 상태에서 센터링 명령이 입력되면, 상기 제어부(700)는 센터링 제어밸브(630)를 제어하여 센터링 구동원(621)의 피스톤(621a)을 상승시킬 수 있도록 유압 펌프(103)의 압유를 센터링 구동원(621)에 제공한다. 그러면, 동력 전달 부재(622)는 센터링 구동원(621)의 피스톤(621a)에 의해 상승하고, 상승하는 동력 전달 부재(622)에 의해 센터링 바(610)는 외측 반경 방향으로 이동한다. 이동하는 복수의 센터링 바(610)는 실린더 보어의 내주면에 접촉하면서 고정 프레임(100)의 센 터링 작업을 수행하게 된다(S20).

센터링 작업 수행이 완료되면, 제어부(700)는 승강 제어밸브(511)를 제어하여 승강 구동원(510)의 피스톤(510a)이 상승되도록 유압 펌프(103)의 압유를 승강 구동원(510)에 전달한다. 그러면, 상승하는 승강 구동원(510)의 피스톤(510a)에 의해 롤러 지지 프레임(202)과 함께 회전 롤러 유닛(210)고 회전 동력 전달 유닛(220) 및 압착 유닛(230)이 상승한다(S30).

상술한 회전 유닛(200)의 상승이 완료되면, 제어부(700)는 압착 제어밸브(232)를 제어하여 압착 롤러(235)가 스터드(1)를 회전 롤러 유닛(210)에 가압할 수 있도록 유압 펌프(103)의 압유를 압착 구동원(231)에 전달한다. 이와 같은 작업은 클램핑(clamping) 작업으로 정의될 수 있다(S40).

스터드(1) 클램핑 작업이 완료되면, 제어부(700)는 승강 제어밸브(511)를 제어하여 승강 구동원(510)의 피스톤(510a)을 하강하여 복귀시킨다. 그러면, 스터드(1)는 롤러 지지 프레임(202)과, 회전 롤러 유닛(210)과, 회전 동력 전달 유닛(220)과, 압착 유닛(230) 및 회전 구동원(300)의 중량만큼 하측으로 가압된다. 즉, 회전 기둥(211)의 접촉부(212)와 압착 롤러(235)가 스터드(1)를 클램핑하고 있기 때문에 롤러 지지 프레임(202)은 하강하지 않고 상승된 상태를 유지하게 된다(S50).

승강 구동원(510)의 피스톤(510a)의 하강이 완료되면, 제어부(700)는 롤러 회전 제어밸브(302)를 제어하여 회전 구동원(300)을 구동시킨다. 그러면, 회전 구동원(300)의 회전 동력은 제1기어(221)와 제2기어(222)를 통해 회전 기둥(211) 및 접촉부(212)를 회전시킨다. 접촉부(212)가 회전됨에 따라 접촉부(212)에 가압 접촉되어 있는 스터드(1)가 회전하게 된다. 스터드(1)가 회전하면서 실린더 프레임(2)에 체결되면, 스터드(1)는 체결되는 리드량만큼 하강하게 된다. 이때, 상기 스터드(1)를 파지하고 있는 회전 롤러 유닛(210)과, 압착 유닛(230)과, 롤러 지지 프레임(202)과, 회전 동력 전달 유닛(220) 및 회전 구동원(300)이 자중에 의해 스터드(1)와 동일한 거리만큼 하강하게 된다(S60).

스터드(1)의 체결 작업이 완료되면, 제어부(700)는 압착 제어밸브(232)를 제어하여 압착 롤러(235)가 회전 롤러 유닛(210)으로부터 이격되도록 유압 펌프(103)의 압유를 압착 구동원(231)에 전달한다. 그러면, 스터드(1)는 회전 롤러 유닛(210)으로부터 클램핑이 해제되는 상태가 된다(S70).

스터드(1)의 클램핑이 해제되면, 제어부(700)는 센터링 제어밸브(630)를 제어하여, 센터링 바(610)가 실린더 보어의 중심축 방향으로 이동되도록 유압 펌프(103)의 압유를 센터링 구동원(621)에 제공한다. 그러면, 센터링 바(610)는 실린더 보어의 내주면으로부터 이격되어 체결 장치 전체를 해체할 수 있게 된다(S80). 이상과 같은 공정은 각각의 실린더 보어의 주변에 스터드(1)를 체결하기 위해 반복적으로 수행된다.

도 1은 종래에 스터드를 체결하는 상태를 개략적으로 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 체결장치의 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 스터드 체결장치의 종단면도,

도 4는 도 2에 도시된 스터드 체결장치의 사용 상태도,

도 5는 도 2에 도시된 스터드 체결장치의 제어 블럭도,

도 6은 도 2에 도시된 스터드 체결장치의 동력 전달을 설명하기 위한 블럭도,

도 7은 도 2에 도시된 회전 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도,

도 8은 도 7에 도시된 회전 유닛의 종단면도,

도 9는 도 2에 도시된 압착 유닛이 스터드를 압착하는 동작과 도 2에 도시된 회전 롤러 유닛이 스터드를 체결하는 동작을 설명하기 하기 위한 평면도,

도 10은 도 2에 도시된 압착 유닛을 발췌하여 개략적으로 나타내 사시도,

도 11은 도 2에 도시된 회전 유닛을 고정시키는 고정 유닛의 동작을 설명하기 위한 사시도,

도 12는 도 11의 요부를 발췌하여 도시한 단면도,

도 13a 및 도 13b는 도 2에 도시된 승강 유닛의 동작을 설명하기 위한 사시도,

도 14a 및 도 14b는 도 2에 도시된 센터링 유닛의 동작을 설명하기 위한 단면도,

도 15는 도 2에 도시된 스터드 체결장치의 스터드 체결 과정을 나타낸 흐름도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100; 고정 프레임 200; 회전 유닛

201; 이동 플레이트 202; 롤러 지지 프레임

210; 회전 롤러 유닛 211; 회전 기둥

212; 접촉부 220; 회전 동력 전달 유닛

221; 제1기어 222; 제2기어

230; 압착 유닛 231; 압착 구동원

232; 압착 제어밸브 235; 압착 롤러

240; 링크 유닛 241; 롤러 링크

242; 링크 가이드 부재 243; 연결 링크

300; 회전 구동원 302; 롤러 회전 제어밸브

400; 고정 유닛 500; 승강 유닛

600; 센터링 유닛 700; 제어부

Claims

실린더 프레임에 스터드를 체결하기 위한 스터드 체결장치로서,

상기 스터드의 외주면을 파지하여 회전시키는 회전 유닛; 및

상기 회전 유닛을 구동시키기 위한 회전 구동원을 포함하며,

상기 회전 유닛은,

상기 회전 구동원과 동력 전달 가능하게 연결되어 회전하는 회전 롤러 유닛;

상기 회전 롤러 유닛에 상기 스터드를 압착시키는 압착 유닛;

상기 회전 롤러 유닛과 상기 압착 유닛이 지지되는 롤러 지지 프레임; 및

상기 회전 구동원의 동력을 상기 회전 롤러 유닛에 전달하는 회전 동력 전달유닛을 포함하며,

상기 회전 롤러 유닛은,

상기 롤러 지지 프레임에 길이방향 축을 중심으로 회전가능하게 지지되는 회전 기둥; 및

상기 회전 기둥에 상기 회전 기둥의 외주면으로부터 반경방향으로 돌출되게 설치되며, 상기 스터드에 회전력을 전달할 수 있도록 상기 스터드의 외주면과 접촉되고 상기 회전 기둥의 길이 방향으로 일정 간격 이격되게 설치되는 복수의 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드 체결장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 회전 롤러 유닛은 한 쌍이 상호 이격되게 상기 롤러 지지 프레임에 설치되며, 상기 스터드는 상기 압착 유닛에 의해 상기 한 쌍의 회전 롤러 유닛의 사이에 압착되는 것을 특징으로 하는 스터드 체결장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 동력 전달유닛은,

상기 회전 구동원의 구동축에 연결되는 제1기어; 및

상기 회전 기둥에 고정되게 설치되며, 상기 제1기어와 연결되는 제2기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드 체결장치.
제1항에 있어서, 상기 압착 유닛은,

압착 구동원; 및

상기 압착 구동원에 의해 구동되어 상기 스터드를 상기 회전 롤러 유닛에 가압하는 압착 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드 체결장치.
제5항에 있어서,

상기 압착 롤러가 상기 회전 롤러 유닛 방향으로 이동될 수 있도록 상기 압착 구동원과 상기 압착 롤러를 연결하는 링크 유닛을 포함하며,

상기 링크 유닛은,

일단이 상기 압착 구동원에 회전 가능하게 연결되며, 타단에는 상기 압착 롤 러가 회전가능하게 연결되는 롤러 링크;

상기 롤러 링크 일단의 직선 이동을 가이드 하는 링크 가이드 홈이 형성된 링크 가이드 부재; 및

일단이 상기 롤러 링크의 일단과 타단 사이에 회전 가능하게 연결되며, 타단은 상기 링크 가이드 부재에 회전 가능하게 연결되는 연결 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드 체결장치.
제6항에 있어서,

상기 압착 롤러는 복수개가 상기 스터드의 길이 방향으로 일정 간격 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 스터드 체결장치.
제7항에 있어서,

상기 회전 구동원과 상기 압착 구동원 각각은 유압 펌프에 연결되며,

상기 회전 구동원과 상기 유압 펌프 사이에 개재되어 상기 유압 펌프의 압유를 상기 회전 구동원에 선택적으로 전달하는 롤러 회전 제어밸브;

상기 압착 구동원과 상기 유압 펌프 사이에 개재되어 상기 유압 펌프의 압유를 상기 압착 구동원에 선택적으로 전달하는 압착 제어밸브; 및

스터드 체결 명령이 입력되면, 상기 유압 펌프의 압유가 상기 압착 구동원에 전달되어 상기 압착 롤러가 상기 스터드를 상기 회전 롤러 유닛에 압착시킬 수 있도록 상기 압착 제어밸브를 제어하며, 상기 스터드의 압착이 완료되면 상기 유압 펌프의 압유가 상기 회전 구동원에 전달되어 상기 스터드를 회전시킬 수 있도록 상기 롤러 회전 제어밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드 체결장치.
제1항에 있어서,

상기 실린더 프레임의 실린더 보어의 주변에 원주방향으로 배치된 복수의 스터드가 동시에 체결될 수 있도록 상기 회전 유닛은 복수개가 원주방향으로 일정간격 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 스터드 체결장치.