KR100985967B1 - 선박용 디젤 엔진의 피스톤 핀과 플러그의 조립 장치 및그의 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 피스톤(PISTON) 핀(PIN)과 플러그(plug)의 조립장치와 그의 방법에 관한 것이다.

기존의 방법은 플러그를 드라이아이스로 냉각하여 이를 피스톤 핀의 플러그 홀에 수동으로 타격하여 조립하는 방법을 사용하였다. 지금까지는 피스톤 핀과 플러그의 조립 시 드라이아이스 내에 장시간 플러그를 투입하여 냉각하고 이를 꺼내어 수동 충격 망치에 의하여 타격함으로서 조립을 이루었다.

그러나 이와 같은 공정에 의해 조립되는 피스톤 핀은 드라이아이스에서 꺼내어 조립하기 전에 표면에 얇은 이슬이 맺힘으로 이를 조립 시 수동으로 제거하는 것이 원칙이나, 수동 조립 방법으로는 이를 식별하는 한계로 인하여 대부분 이슬의 부착 상태로 조립되어 녹발생의 원인이 되어 윤활 조건에 악영향을 미치고 있으며, 조립 표면에 녹의 발생으로 윤활 조건에 악영향을 미치며, 타격 조립으로 생산성 저하의 원인이 되었고, 심지어는 피스톤 핀과 플러그가 분리 혹은 이탈을 하여 항해도중 엔진이 정지하는 심각한 문제가 발생할 수 있는 조건으로 대외적인 이미지 실추는 물론 과다한 보증 수리(A/S) 비용을 감당하여야 하는 등 많은 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서는 설계자가 제시한 조립 조건을 만족하면서 조립 시 피스톤 핀의 이물질 제거와 플러그의 표면에 발생하는 이슬 제거 등 상기 문제점을 감안한 최적의 자동 압입 장치 및 그의 방법을 창출하게 되었다.

디젤엔진, 피스톤 핀, 플러그, 테스트, 조립

Description

선박용 디젤 엔진의 피스톤 핀과 플러그의 조립 장치 및 그의 방법{The piston pin and plug assembling method for diesel engines}

본 발명은 디젤 엔진용 피스톤 핀의 플러그를 피스톤 핀과 조립하는 장치와 그의 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤 엔진 피스톤이 왕복 운동을 원 운동으로 변환하기 위해 콘 로드와 피스톤을 연결하는 핀에 마찰 저항을 줄이기 위해 피스톤 핀 내의 윤활유를 저장하고 핀 주위의 구멍을 통해 일정량이 상기 핀 표면이나, 실린더 라이너 내벽으로 분산되게 하는 엔진 피스톤 부품인 피스톤 핀과 플러그의 조립 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 디젤엔진의 피스톤이 흡기, 압축, 폭발, 배기의 1싸이클에 상하 2회씩 운동을 하여 크랭크축을 회전시키는 작용을 하는 피스톤 핀의 원활한 운동과 이를 위한 윤활의 목적을 수행하기 위하여 루버 오일 셤프(LUB. OIL SUMP)에 모인 루버 오일은 엘.오 펌프(L.O PUMP)의해 흡입되어 부속 장치(THERMOSTATIC VALVE, L.O. COOLER, L.O. FILTER 등 )를 거쳐 엘.오. 파이프에 이르고 실린더 구조체(FRAME) 내부 홀을 통해 주 베어링과 크랭크 핀 및 콘-로드 내부로 차례로 거친 후, 다음으로 피스톤 핀 내부로 유입되고, 피스톤 핀 내부로 유입된 상기 윤활유 (L.O)를 일시 정장하기 위하여 피스톤 핀 양단에서 마개 역할을 하는 플러그가 조립되어야 한다.

따라서 상기 플러그의 불완전한 조립에 의해 일어날 수 있는 피해는 엔진의 정지 및 실린더 내부의 손상 등 많은 문제를 야기할 수 있는 부품으로 매우 중요한 부분이다.

본 발명은 상기 플러그와 핀의 조립 에 대한 것으로,

지금까지는 피스톤 핀과 플러그의 조립 시 드라이아이스 내에 장시간 플러그를 투입하여 냉각하고 이를 꺼내어 수동 충격 망치에 의하여 타격함으로서 조립을 이루었다.

그러나 이와 같은 공정에 의해 조립되는 피스톤 핀은 드라이아이스에서 꺼내어 조립하기 전에 표면에 이슬이 맺힘으로 이를 조립 시 수동으로 제거하는 것이 원칙이나, 수동 조립 방법으로 이를 식별하는 한계에 의하여 대부분 이슬의 부착 상태로 조립되어 녹발생의 원인이 되어 윤활 조건에 악영향을 미치며, 또 피스톤을 가공 중 혹은 취급 도중에 이물질을 플러그 조립 면에 부착되어 있는 상태로 조립되어 상기 녹발생과 같이 윤활 조건에 악영향을 미치며, 타격 조립 진행에 있어서 많은 시간이 투입되어 생산성 저하의 원인이 되었다.

상기의 종래의 방법은 작업시간 및 조립 조건의 악화에 의해 조립 적정 온도를 유지하지 못하는 단점과 전 공정이 수동으로 진행이 되어 작업자가 30kg 정도의 중량물을 보조 장치 없이 많은 회수의 단순 이동과 적치를 함으로서 작업 능률의 저하와 생산 효율 저하의 원인이 되고 작업자의 근 골격계 질환을 유발 할 수 있으 며, 작업자의 상태에 따라 품질의 균일성이 우려되고, 상기의 조건으로 제작 조립에 대한 주문주의 신뢰도가 떨어지는 등의 많은 문제점이 발생하고 있었다.

본 발명은 가열된 피스톤 핀과 냉각된 피스톤 핀 플러그를 조립하기 위한 방법으로 먼저 정밀한 공차를 가지는 플러그와 피스톤 핀 홀의 온도 차이를 최대한의 차이를 발생하게 하여 열팽창과 수축에 의해 조립 간격을 유지하도록 하여 조립을 용이하게 하는 방법과 조립시 조립 위치를 정확하게 유지하도록 하고 플러그가 조립을 하기 위해 이동하는 과정에서도, 수평도가 유지되도록 하며, 조립 시 필요한 압력에도 중심이 이동하지 않도록 하는 등의 원만한 조립이 이루어지도록 하는 자동 조립 시스템이 구축되고, 각 타입별 정하여진 압력으로 가압하여 조립하는 과정이 포함되는 디젤 엔진용 피스톤 핀 자동 조립 장치 및 그의 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 피스톤 플러그를 자동으로 조립하기 위해서, 정밀 기계 가공을 마무리한 피스톤 핀과 플러그를 각각 공급 받고, 상기 피스톤 핀은 분위기 온도 약 90∼150℃ 범위의 일정온도로 가열함으로서 피스톤 핀에 부착된, 주로 휘발성인, 각종 이물질을 제거한 상태로 공급하고, 상기 플러그는 냉각 질소 가스에 의하여 -170℃ 이하의 분위기 온도 내에서 소정의 온도로 냉각하고. 표면에 이슬이 맺히지 않는 상태에서, 상대물과의 온도 차이가 많은 상태로 피스톤 핀과 플러그가 공급되어 자동으로 설정된 압에 의하여 자동 조립을 시행하고 이를 이동하여 적치하고, 다음 공정으로 이동함으로서 신뢰성을 가지는 자동 조립을 형성한다. 디젤 엔진용 피스톤 핀의 플러그를 피스톤 핀과 조립하고, 상기 조립 상태의 안정성을 보장함에 있어서, 상기 피스톤과 플러그를 조립 시 피스톤 핀 본체를 받치는 지그와 플러그를 잡아주는 지그로 이루어진 지그와, 상기 각각의 지그 위에 있는 상기 2개의 부품의 중심선은 일치하여야 하며, 피스톤 핀과 플러그의 조립을 위하여 플러그가 이동하는 과정에서도 중심선의 수평선이 조립 공차 밖으로 이탈하지지지 않는 이송 과정과, 실린더에 의한 압입력은 각각의 규격에 따른 규정 이상의 조립 힘을 낼 수 있어야 하며, 조립 시 피스톤 핀 내부로 피스톤 플러그가 조립 후 외부의 일정한 압에 영향을 받아 과다 삽입되거나 이탈되지 않도록 하는 정밀조립과, 조립 시 일정 압을 가압하는 과정과 가압에 의해서도 플러그가 고정되는 상기 과정을 수행 시 피스톤 핀 및 플러그 표면에 스크래치(scratch) 나타나지 않는 피스톤 핀과 플러그의 조립 장치 및 방법을 특징으로 하는 있다.

본 발명은 피스톤 핀과 핀 플러그를 자동 조립하는 장치로 기존의 표면에 발생하는 이슬의 방지와 피스톤 핀의 플러그 홀 내부의 이물질 제거와 중량물을 수동 운반 및 취급하는 것을 개선함으로 작업자의 작업 환경 개선을 통한 안전작업에 기여함과 조립 숙련공에 의해서만이 제작하는 방법에서 자동으로 운전 조작함으로서 간편한 조립 작업 및 테스트 작업을 수행하는 이점이 있었다. 또 상기의 발명으로 품질 불량을 현격하게 개선함으로서 주문주로부터 신뢰성 향상과 경쟁력 강화에 의 한 물량의 증가로 관련 산업의 발전을 기대할 수 있으며, 특히 현지(해외)에서의 클레임(CLAIM)을 방지할 수 있는 등, 본 발명에 의한 제품의 품질 확보로 산업상의 이용 효과는 매우 크게 된다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 전체 공정 흐름도로서, 먼저 플러그(20)를 가공 기계에 의해 가공 및 연마 과정을 거치어서, 조립장소에 적치하고, 이를 액체 질소(-176℃) 탱크(40) 내에서 수분(1-2분) 동안 냉각 처리를 한 다음 이를 도4에서 보이는 바와 같은 자동 조립장치의 플러그 가이드(58)내로 투입한다. 그리고 피스톤 핀(10)을 가공 기계에 의해 가공 및 연마 과정을 거치어서, 조립장소에 적치하고, 이를 가열장치(30)에 의하여 분위기 온도를 약 120℃로 수십 분(20-25분) 동안 가열함으로서 소정의 온도인 100℃를 유지하는 피스톤 핀이 얻어지며. 가열한 후 이를 도4에서 보이는 바와 같이 자동 조립장치의 가이드 블록(61)위로 투입하게 함으로서 자동 조립의 준비를 완료하게 된다. 상기의 과정을 거치어 자동 조립장치의 가이드 블록(61)위에 피스톤 핀(10)과 플러그 가이드(58)내의 플러그(20)의 중심점을 맞추기 위해서는 베이스-프레임(50)을 피스톤 핀의 규격 별로 일체로 제작하여 사전 검사 합격품을 조립하여 사용함으로서 상기 피스톤 핀과 플러그의 중심선이 동일 위치를 가지게 되는 구조이다.

따라서 본 발명에서는 베이스-프레임(50)의 종류는 규격별 1개씩이 바람직하다.

다음으로 조립의 동력을 발생시키는 실린더의 구조에 대하여 설명하기로 한다.

도4에서 보이는 바와 같이 동력 발생 장치는 실린더(51)과 실린더 로드(53)에 연결되는 조절 스토퍼 금구(55)가 실린더 로드(53)의 외주에 발생되어 있는 나사산에 의하여 실린더 로드(53)에 고정되어 있으며, 잠금 나사(54) 이를 더욱 견고하게 고정하게 된다. 그리고 피스톤 핀 플러그가 피스톤 핀 내로 평면 이상, 다시 말하면 피스톤 측면과 플러그 끝단면의 차이가 +0이상 들어가는 것을 방지하는 스토퍼 금구(55)가 피스톤 로드에 도4에 보이는 바와 같이 베어링으로 지지되어 있다.

이러한 상기 동력 발생 장치는 실린더 프레임과 베이스-프레임에 도 4에서 보이는 봐와 같은 구조로 완전하게 고정된다.

다음은 피스톤 핀과 피스톤 플러그의 조립 과정을 설명에 있어서, 첨부된 도4a에서도4d까지의 순서대로 작업이 수행되며, 이는 피스톤핀 몸체에 플러그를 자동 조립하는 장치의 예로서 바람직한 작동 순서와 조립에 대한 것이다.
도면 4는 조립장치 전체 도면이며, 먼저 도 4a에서 실린더(51)가 장착된 본체 프레임(52)에 피스톤핀가이드블록(61)을 설치한다.
두 번째로 도 4b에서 실린더의 피스톤로드에 스토퍼 금구(55)를 장착하고 피스톤핀가이드블록(61)의 양 측면에 플러그가이드(58)를 장착한다.
세번째로 도 4c에서 피스톤핀(10)을 상기 피스톤가이드블록(61)에 올려놓고 실린더(51)의 스토퍼 금구(55)를 조립위치로 조정한 후 작동 후 위치(A)는 0로 맞추며, 피스톤핀가이드블록(61)에 가열된 피스톤핀(10)을 올린 후 양쪽의 플러그가이드(58)홀 안에 냉각된 플러그(20)를 끼워 넣는다.
그리고 양쪽의 상기 실린더(51)의 조립된 상기 스토퍼 금구(55)를 조립위치로 된지를 확인한 후 상기 실린더(51)를 작동하여 토퍼 금구(57)를 수평 이동하여 상기 플러그(20)을 이동하게 함으로서 가열된 상기 피스톤핀 몸체(10)에 냉각된 플러그(20)를 조립한다.
네 번째로 도면 4d에서 조립된 상태로 실린더의 상기 피스톤로드를 원상태로 복귀한 뒤 상기 실린더에 조립된 스토퍼 금구(55)를 확인하고 위치를 재조정한다. 이 후 조립된 피스톤핀의 플러그조립 확인 작업을 실행한다. 이때 조립위치와 확인위치의 차이에 있어서 작동 후의 틈새(B)는 최소 7mm이상이 바람직하다.
이러한 확인 작업이 끝나면 실린더를 원위치로 한 후 다시 실린더에 조립된 상기스토퍼 금구(55)를 조립위치에 적합한 상태로 조정한다.
이후 조립된 피스톤핀을 피스톤가이드블록에서 분리하여 압입된 플러그의 조립된 상태를 확인한다.

상기와 같이 피스톤 핀 플러그를 냉각하는 장치(40)와 피스톤 핀을 가열장치(30)와 핀 및 플러그 자동 조립 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진의 피스톤 핀(10)과 플러그(20)의 조립 장치 및 그의 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명에 의하여 실현되는 순서 및 연관성을 표시하는 공정흐름도

도 2는 본 발명에 사용되는 피스톤 핀 플러그 질소 냉각 장치도.

도 3은 본 발명에 사용되는 피스톤 핀 가열 장치도.

도4는 본 발명의 자동 조립 장치도.
도4a는 본 발명의 조립과정 중 본체프레임에 피스톤핀가이드 블록의 설치 도
도 4b는 스토퍼 금구와 플러그가이드의 장착도
도 4c는 실린더의 스토퍼 금구 조립 위치 조정도
도 4d는 조립된 피스톤핀의 플러그조립 확인 도

도5는 도4의 측면도.

Claims (5)

1. 디젤 엔진용 피스톤 핀의 플러그를 피스톤 핀과 조립하는 방법에 있어서, 상기 플러그(20)를 액체 질소 냉각 탱크(40)속(-176℃이하)에 투입하여 적어도 1분 이상 냉각 과정을 거친 후 플러그 가이드(58) 구멍 내에 삽입 고정하는 플러그의 조립 준비 단계와, 상기 피스톤 핀(10)을 가열 장치(30)내에서 15∼30분 동안 유지함으로서 상기 피스톤 핀(10)의 평균 온도가 90∼120℃범위로 가열한 후 가열된 상기 피스톤 핀(10)을 가이드 블록(61)위에 장착하는 피스톤 핀 조립 준비 단계와, 자동 조립장치에서 플러그(20)를 실린더(51)로서 가압하여 상기 플러그(20)를 이동하고, 상기 이동된 플러그(20)를 피스톤 핀(10) 홀 속으로 상기 실린더(51)의 압력으로 조립하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 피스톤 핀과 플러그 조립 방법.
2. 디젤 엔진용 피스톤 핀의 플러그를 피스톤 핀과 조립하는 장치에 있어서 일체로 구성된 베이스-프레임(50)과, 상기 베이스 프레임(50)에 피스톤 핀(10)을 고정할 수 있는 가이드 블록(61)과, 상기 피스톤 가이드 블록(61)의 양쪽에 고정된 2개의 플러그 가이드(58)와, 상기 베이스 프레임(50) 양단에 위치에 있으며 압입하는 장치인 2개의 토퍼 금구(57)와,는 중심선이 동일하게 일렬로 구성되어 있으며, 상기 베이스 프레임(50) 양단에 2개의 실린더(51)로 실린더 로드(53)에 가압력을 발생하고, 이에 따라 움직이는 상기 실린더 로드(53)에 고정되어있는 상기 토퍼 금구(57)가 상기 플러그 가이드(58)내에 있는 플러그(20)를 상기 피스톤 핀(10)홀 내로 압입을 진행하고, 일정량으로 압입 진행시 진행을 한정하는 스토퍼 금구(55)가 상기 토퍼 금구(57)의 진행을 정지하게 함으로서, 상기 피스톤 핀(10)과 상기 피스톤 핀 플러그(20)가 상기 피스톤 핀(10)홀 내면과의 일정 깊이로 상호 조립되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 피스톤 핀과 플러그 조립 장치
3. 청구항 1에 있어서 상기 피스톤 플러그(20)를 냉각하는 방법에 있어서 액체 질소(-176℃)에 의한 냉각과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 피스톤 핀과 플러그 조립 방법.
4. 청구항 1에 있어서 상기 피스톤 핀을 가열하여 평균 온도가 90∼120℃범위로 유지되는 가열 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 피스톤 핀과 플러그 조립 방법.
5. 청구항 2에 있어서 베이스-프레임(50)의 주요소로 피스톤 핀 가이드 블록(61)과 플러그 가이드(58)와의 중심선을 일치하기 위해 베이스-프레임(50)을 일체로 제작 가공하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 피스톤 핀과 플러그 조립 장치.

Images