KR101000270B1

KR101000270B1 - 유성기어세트 조립장치

Info

Publication number: KR101000270B1
Application number: KR1020100077417A
Authority: KR
Inventors: 장전수; 이종홍
Original assignee: 한화테크엠주식회사
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2010-12-10

Abstract

본 발명은 유성기어세트 조립장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 수작업으로 진행되던 유성기어세트의 조립을 자동화한 장치로서, 로딩장치, 조립검사장치, 핀 프레스장치, 핀가이드 제거장치, 핀 코킹장치 및 언로딩장치를 포함하여 구성된다.

Description

유성기어세트 조립장치{Assembling apparatus for planetary gear set}

일반적으로 자동변속기 차량의 파워트레인(power train)은 엔진으로부터 동력을 변속기에 전달하는 토크 컨버터부와 적절한 회전력을 얻기 위한 변속기구로 구성되어 있으며, 토크 컨버터부에는 댐퍼 클러치가 장착되어 토크 컨버터부의 미끌림에 의한 동력손실을 적게 하고 있다.

여기서, 변속기구는 토크 컨버터부를 통해 엔진으로부터 전달받은 동력을 변속하여 구동축에 전달하는 작용을 하며, 2조 또는 3조의 다판식 클러치와 1조의 다판식 브레이크, 밴드 브레이크, 원웨이 클러치 및 유성기어세트로 구성된다.

변속기구에서 클러치, 브레이크, 원웨이 클리치는 모두 유성기어세트에 엔진의 회전력을 전달하거나 고정하는 요소들이며, 이러한 작동요소에 의해 유성기어세트의 어느 곳으로 동력이 입력되고 어느 곳을 고정하는가에 따라 운전조건에 맞는 변속비를 얻게 된다.

따라서, 변속기구의 작동 중 유성기어세트(planetary gear set)는 동력전달에 매우 중요한 역할을 하게 되며, 이러한 유성기어세트는 도 14에 도시된 바와 같이 선기어(101)와 링기어(103) 그리고 이들과 같은 축 상에서 회전하는 캐리어(104)에 의해 지지된 여러 개의 유성기어(102)로 구성되며 이러한 선기어, 링기어, 캐리어의 3개 부분을 고정하거나 구동함으로써 몇 개의 변속조합을 얻게 되는 것이다.

이러한 유성기어세트의 구성을 조립할 때 주의해야될 공정 중 하나는 캐리어와 유성기어 간의 결합이다. 즉, 유성기어는 선기어가 구동되던 링기어가 구동되던 아니면 캐리어가 구동되던 항상 구동동력을 피구동 구성에 전달하여야 하므로 캐리어의 단면과 접촉되지 않는 상태를 유지하면서 결합되어야 하고 이러한 상태에서 어긋날 경우 동력전달이 원활하게 이루어지지 않게 된다.

이러한 유성기어는 통상 기어의 내측에 니들베어링이 조립되며 상기 니들베어링의 내륜은 (피니온) 핀(105)에 의해 캐리어에 고정되게 된다.

결국, 캐리(104)어 및 니들베어링의 내륜이 핀(105)에 의해 결합되어 있는 유성기어는 핀(105)의 결합상태가 매우 중요하며, 허용오차를 벗어난 범위에서 결합되게 되면 유성기어의 소기 역할을 달성할 수 없다.

종래에는 이러한 유성기어의 조립작업을 수작업으로 행함으로써 핀의 결합깊이나 조건이 제품마다 달라 불량품의 발생이 많으며 생산성 또한 느릴 수밖에 없었다.

따라서, 본 발명은 이러한 유성기어세트의 조립장치를 자동화하여 생산속도를 향상시킴과 동시에 수작업으로 조립함으로써 발생되던 불량품을 줄일 수 있는 유성기어세트 조립장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 유성기어세트 조립장치의 일부분에 검사장치를 부가하여 유성기어의 최초 조립상태 즉, 핀이 결합되지 않은 가조립 상태의 이상유무를 확인할 수 있는 유성기어세트 조립장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 유성기어세트 조립장치는 로딩장치, 조립검사장치, 핀 프레스장치, 핀가이드 제거장치, 코킹 장치 및 언로딩장치를 포함하여 구성한다.

본 발명에 의한 유성기어세트 조립장치는 종래 수작업으로서 행하던 유성기어세트의 조립을 자동화하여 생산속도를 향상시킴과 동시에 수작업으로 조립함으로써 발생되던 불량품을 줄일 수 있으며, 상기 유성기어세트 조립장치의 일부분에 검사장치를 부가하여 유성기어의 최초 조립상태 즉, 핀이 결합되지 않은 가조립 상태의 이상유무를 확인할 수도 있고, 최종 조립이 완료된 상태에 검사장치를 부가하여 최종 조립상태의 이상유무 또한 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 설치예시도
도 2는 본 발명의 전체구성예시도
도 3는 도 2를 타관점에서 본 구성예시도
도 4는 도 3에서 일부구성을 삭제한 구성예시도
도 5는 본 발명에 의한 인덱스 테이블의 구성예시도
도 6은 본 발명에 의한 로딩장치의 구성예시도
도 7은 본 발명에 의한 조립검사장치의 구성예시도
도 8은 본 발명에 의한 핀 프레스장치의 구성예시도
도 9는 도 8의 일부구성예시도
도 10은 본 발명에 의한 핀가이드 제거장치의 구성예시도
도 11은 본 발명에 의한 핀 코킹장치의 구성예시도
도 12는 도 11의 일부구성예시도
도 13은 본 발명에 의한 언로딩장치의 구성예시도
도 14는 일반적인 유성기어세트의 구성예시도

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 설치예시도이고, 도 2는 본 발명의 전체구성예시도이며, 도 3는 도 2를 타관점에서 본 구성예시도이고, 도 4는 도 3에서 일부구성을 삭제한 구성예시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 인덱스 테이블의 구성예시도로서 본 발명에 의한 유성기어세트 조립장치는 유성기어세트 조립장치에 있어서, 상기 유성기어세트 조립장치는 구동장치에 의해 각 스테이션 별로 회전하는 인덱스 테이블(1)이 구성되며, 가조립 상태의 공작물(W)과 공작물 상부에 핀가이드(3)를 안착시키는 로딩장치(10)와, 로딩된 공작물의 조립상태를 검사하는 조립검사장치(20)와, 핀(2)을 프레스를 이용해 공작물에 형성된 핀홀에 삽입시키는 핀 프레스장치(30)와, 공작물 상부에 놓여진 핀가이드(3)를 제거하는 핀가이드 제거장치(40)와, 삽입된 핀을 코킹하는 핀 코킹장치(50)와, 코킹이 끝난 제품을 배출하는 언로딩장치(60)로 구성되어 있다.

먼저, 로딩장치(10)는 핀이 결합되어 있지 않은 가조립 상태의 공작물(W) 즉, 유성기어세트를 안착시키는 상태로서 도 6에 도시되어 있다.

상기 로딩장치(10)는 가조립되어 있는 공작물을 지그(5) 상에 안착시키며 상기 공작물(W) 위에 핀이 끼워진 채 핀의 직립상태를 유지시켜주는 핀가이드(3)를 같이 안착시키게 된다. 이때 하부에 조립된 스러스트 베어링(thrust bearing)의 조립검사 장치를 하부에 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

도시되어 있는 로딩장치(10)는 사용자에 의해 수작업으로 안착시키도록 형성되어 있으나 경우에 따라 가조립되어 있는 공작물(W)을 자동적으로 로딩할 수 있도록 구성할 수도 있다.

본 발명에서 사용한 부호 중 핀(2), 핀가이드(3), 포켓(4) 및 지그(5)는 각 장치별로 모두 동일한 구성이므로 동일한 도면부호를 사용하였으며, 로딩장치(10) 이외의 장치에는 핀가이드(3)와 공작물(W)을 도시하지 않았다.

로딩장치(10)를 거친 공작물은 인덱스 테이블(1)에 형성된 포켓(4)에 의해 위로 들어올려진 상태에서 인덱스 테이블(1)과 같이 회전되며 1 스테이션의 회전이 완료되고 나면 포켓이 아래로 내려와 핀가이드(3)가 얹혀져 있는 공작물(W)을 도 7에 도시된 바와 같은 조립검사장치(20)에 안착시킨다.

상기 조립검사장치(20)는 핀이 핀가이드(3)에 정확히 삽입되어 있는지를 확인하는 핀 확인장치(21)와 유성기어 및 캐리어의 조립상태를 확인하는 비전장치(22)로 구성할 수 있는데, 도시된 조립검사장치는 핀 확인장치를 상하로 왕복하는 새들(23)에 탑재된 감지센서(24)로 확인할 수 있도록 구성하였으며, 유성기어 및 캐리어의 조립상태를 다수의 비전센서(25)로 확인할 수 있도록 구성하였다.

물론, 경우에 따라 비전센서(25)만으로 조립검사장치를 구성할 수도 있고, 터치센서나 광센서, 변위측정자기센서(LVDT, Linear Variable Differential Transformer) 등으로 조립검사장치(20)를 구성할 수도 있다.

조립검사장치(20)에서 검사가 완료된 공작물은 핀 프레스장치(30)로 1 스테이션이 회전된다. 이때에도 포켓(4)에 공작물이 안착되어 인덱스 테이블(1)에 의해 회전되며, 상기 핀 프레스장치(30)는 도 8 및 도 9에 도시되어 있다.

상기 핀 프레스장치(30)는 핀의 삽입력을 제공하는 서보프레스(31)와, 상기 서보프레스에 의해 상하로 왕복되는 새들(32)과, 상기 새들(32)에 결합되어 있는 프레스공구(33)와, 지그(5)에 안착된 공작물을 회전시키는 인덱싱모터(34)를 포함하여 구성되며, 상기 인덱싱모터(34)는 제품이 안착되는 지그(5)와 결합되어 있는 회전축(35)과 풀리(36) 및 벨트(37)로 연결되어 동력이 전달되며, 프레스 공구(33)에 의해 핀이 공작물 내로 삽입되게 된다.

또한, 핀가이드(3)는 핀(2)의 압입 깊이를 적합한 오차범위에 들어올 수 있도록 제어하는 역할을 한다.

여기서, 상기 서보프레스(31)는 핀가이드(3)의 외부로 일정량 돌출되어 있는 핀(2)을 프레스공구(33)를 상하 왕복운동시켜 공작물 즉, 유성기어의 내부로 핀을 삽입시키게 된다.

도시된 지그(5)는 핀홀(5a)이 4개가 형성되어 있고 상기 지그(5)에는 핀홀이 4개가 형성되어 있는 공작물(W)이 안착되며 이러한 제품에는 4개의 핀이 삽입되므로 결국 4번의 삽입과정을 거치게 되는데 경우에 따라 핀 프레스장치(30)에 프레스공구(33)를 핀홀의 개수만큼 형성하여 한 번의 프레스 동작으로 핀의 삽입을 완료할 수도 있다.

도시된 핀 프레스장치(30)는 프레스공구(33)가 한 개 형성되어 있어 최초 위치에서 하나의 핀이 핀홀에 삽입된 이후에는 인덱싱모터(34)에 의해 지그(5) 및 지그에 안착된 공작물을 회전시켜 다시 프레스공구를 이용해 핀 삽입을 행하게 된다.

핀 프레스장치(30)에 형성된 인덱싱모터(34)의 모터축에는 풀리(도면부호 없음)가 결합되어 있고 지그(5)와 결합되어 있는 회전축(35) 역시 풀리(36)가 결합되어 있으며 상기 풀리 사이는 타이밍벨트(37)로 연결되어 인덱싱 모터(34)의 회전동력이 회전축(35)으로 전달되게 되어 지그(5)를 회전시키게 된다.

핀 프레스장치(30)에 의해 핀 삽입이 완료된 공작물은 포켓(4)에 안착된 상태에서 다시 1 스테이션 회전되어 도 10에 도시된 것과 같은 핀가이드 제거장치(40)로 이송된다.

상기 핀가이드 제거장치(40)는 핀 삽입을 위해 공작물 상부에 안착시킨 핀가이드(3)를 제거하는 장치로서 구동장치에 의해 상하로 이동되는 새들(41)에 형성된 암(42)에 의해 핀가이드(3)가 제거된다.

상기 암(42)은 좌우 한 쌍으로 형성하여 암과 암 사이의 거리가 변화될 수 있어 암 사이의 거리가 멀어진 상태에서 암(42)을 핀가이드(3)의 측부에 위치시키고 이후 암 사이의 거리를 가깝게 하여 핀가이드(3)를 파지한 뒤 새들(41)을 상승시켜 핀가이드(3)를 공작물(W) 상부에서 제거한다.

핀가이드가 제거된 공작물은 1 스테이션 회전하여 도 11 및 도 12에 도시된 것과 같은 핀 코킹장치(50)로 이동된다.

상기 핀 코킹장치(50)는 핀 프레스장치(30)와 유사한 구성으로 구성되는데 핀의 코킹력을 제공하는 서보프레스(51)와, 상기 서보프레스(51)에 의해 상하로 왕복되는 새들(52)과, 상기 새들에 결합되어 있는 코킹공구(53)와, 지그(5)에 안착된 공작물을 회전시키는 인덱싱모터(54)를 포함하여 구성되며, 상기 인덱싱모터(54)는 제품이 안착된 지그(5)와 연결된 회전축(55)과 풀리(56) 및 벨트(57)로 연결되어 동력이 전달되며, 코킹공구(53)에 의해 핀의 일부을 찌그러트림으로써 핀과 핀홀의 결합력을 향상시키게 된다.

상기 핀 코킹장치(50)와 핀 프레스장치(30)의 차이점은 핀 프레스장치(30)에 형성된 프레스공구(33)는 핀을 공작물 내로 삽입시키는데 비하여 핀 코킹장치(50)에 형성된 코킹공구(53)는 도 12에 도시된 바와 같이 핀의 외경보다 크게 형성되고 아래로 볼록한 모양으로 형성되어 핀의 형상을 찌그러트림으로써 핀홀과 핀의 결합력을 향상시킨다.

부연하면, 프레스공구(33)에 의해 핀이 삽입된 상태는 억지끼움 상태이나 이 상태에서 외력이 핀의 축방향으로 가해졌을 경우 핀이 힘이 가해지는 방향으로 빠질 수 있으므로 코킹 즉, 코킹공구(53)에 의해 핀과 함께 핀홀의 일부가 찍히게 되어 핀이 핀홀의 찌그러진 부분에 끼이게 되어 핀과 핀홀의 결합력을 향상시키게 된다.

상기 핀 코킹장치(50)는 코킹될 때 코킹공구(53)에 의해 핀이 아래로 밀려날 수 있으므로 핀 위치를 초기 핀 프레스에 의해 삽입된 위치로 유지시켜주는 지지장치를 형성하는 것이 바람직하며, 코킹 공구를 핀의 상부뿐만 아니라 하부에도 형성하여 핀의 상하부에서 동시에 코킹을 행할 수도 있다.

이때, 핀의 상, 하부에 모두 코킹공구(53)를 형성할 경우 별도의 지지장치가 필요치 않음은 당연하다.

상기 핀 코킹장치는 코킹 시 가해지는 압입력에 의해 핀이 상하로 밀리는 현상을 LVDT를 이용하여 측정하여 핀의 위치가 오차범위 밖으로 이동된 경우 이를 확인할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

코킹장치에 의해 코킹이 완료된 공작물은 다시 1 스테이션 회전 이동되고 이후 도 13에 도시된 언로딩장치(60)에 의해 배출되게 된다.

상기 언로딩장치(60)는 핀가이드 제거장치(40)와 마찬가지로 구동장치에 의해 상하로 이동되는 새들(61)에 형성된 암(62)에 의해 공작물(W)이 배출된다.

상기 암(62) 역시 한 쌍으로 구성되며 암과 암 사이의 거리가 변할 수 있어 공작물을 잡거나 놓을 수 있으므로 조립이 완료된 공작물을 배출시킬 수 있다.

상술한 실시예에서, 유성기어세트의 크기나 핀의 개수는 유성기어세트마다 차이가 있을 수 있으므로 상기 핀 프레스장치(30)와 핀 코킹장치(50) 중 적어도 한쪽 이상에는 위치보정부를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 위치보정부는 제품이 안착되는 지그의 위치를 변화시켜주기 위해 위치보정모터(71)와 상기 위치보정모터(71)의 모터축과 연결된 볼스크류(72)와, 상기 볼스크류와 결합된 블록(73)과, 상기 블록(73) 위에 안착된 회전축 고정블록(74)을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 보정모터(71)의 동작으로 볼스크류(72)가 회전하면 블록(73)이 이동되면서 상기 블록(73)과 고정 결합되어 있는 고정블록(74)이 이동되어 회전축(35, 55)의 중심 즉, 지그(5)의 중심위치를 변화시킬 수 있다.

상술한 실시예에서 핀 코킹장치(50)의 측부 즉, 코킹이 완료된 이후 핀의 코킹상태를 검사해주는 별도의 검사장치를 부가 구성할 수 있다.

상기 검사장치는 코킹이 끝난 제품의 코킹상태를 LDTV나 기타 다양한 센서를 이용하여 검사할 수 있는 장치와 핀에 의해 조립된 유성기어를 회전시켜 회전토크를 검사하여 조립 적합성을 검사할 수 있는 장치로 구성할 수 있다.
여기서, 상기 LDTV는 Low-Definition Television의 약자이며 디지털 표준 텔레비전(SDTV) 시스템에 비해 낮은 해상도를 가지는 텔레비전 시스템을 말한다.

여기서, 유성기어를 회전시키는 것은 너트런너(nutrunner)를 이용하여 회전시키고 상기 너트런너에 인가되는 토크를 검사하여 설정치 이상의 토크가 감지될 경우 니들베어링이나 핀의 조립에 이상이 생긴 것으로 파악할 수 있다.

1. 인덱스 테이블 2. 핀 3. 핀가이드
4. 포켓 5. 지그 W. 공작물
10. 로딩장치
20. 조립검사장치
21. 핀 확인장치 22. 비전장치 23. 새들
24. 감지센서
30. 핀 프레스장치
31. 서보프레스 32. 새들 33. 프레스공구
34. 인덱싱모터 35. 회전축 36. 풀리
37. 벨트
40. 핀가이드 제거장치
41. 새들 42. 암
50. 핀 코킹장치
51. 서보프레스 52. 새들 53. 코킹공구
54. 인덱싱모터 55. 회전축 56. 풀리
57. 벨트
60. 언로딩장치
61. 새들 62. 암

Claims

유성기어세트 조립장치에 있어서,
상기 유성기어세트 조립장치는 구동장치에 의해 각 스테이션 별로 회전하는 인덱스 테이블(1)이 구성되며, 가조립 상태의 공작물(W)과 공작물 상부에 핀가이드(3)를 안착시키는 로딩장치(10)와, 로딩된 공작물의 조립상태를 검사하는 조립검사장치(20)와, 핀(2)을 프레스를 이용해 공작물에 형성된 핀홀에 삽입시키는 핀 프레스장치(30)와, 공작물 상부에 놓여진 핀가이드(3)를 제거하는 핀가이드 제거장치(40)와, 삽입된 핀을 코킹하는 핀 코킹장치(50)와, 코킹이 끝난 제품을 배출하는 언로딩장치(60)로 구성되어 있는 것이 특징인 유성기어세트 조립장치
제1항에 있어서,
상기 조립검사장치(20)는 핀이 핀가이드(3)에 정확히 삽입되어 있는지를 확인하는 핀 확인장치(21)와 유성기어 및 캐리어의 조립상태를 확인하는 비전장치(22)로 구성되어 있는 것이 특징인 유성기어세트 조립장치
제1항에 있어서,
상기 핀 프레스장치(30)는 핀의 삽입력을 제공하는 서보프레스(31)와, 상기 서보프레스에 의해 상하로 왕복되는 새들(32)과, 상기 새들(32)에 결합되어 있는 프레스공구(33)와, 지그(5)에 안착된 공작물을 회전시키는 인덱싱모터(34)를 포함하여 구성되며, 상기 인덱싱모터(34)는 제품이 안착되는 지그(5)와 결합되어 있는 회전축(35)과 풀리(36) 및 벨트(37)로 연결되어 동력이 전달되며, 프레스 공구(33)에 의해 핀이 공작물 내로 삽입되게 되는 것이 특징인 유성기어세트 조립장치
제1항에 있어서,
상기 핀 코킹장치(50)는 핀의 코킹력을 제공하는 서보프레스(51)와, 상기 서보프레스(51)에 의해 상하로 왕복되는 새들(52)과, 상기 새들에 결합되어 있는 코킹공구(53)와, 지그(5)에 안착된 공작물을 회전시키는 인덱싱모터(54)를 포함하여 구성되며, 상기 인덱싱모터(54)는 제품이 안착된 지그(5)와 연결된 회전축(55)과 풀리(56) 및 벨트(57)로 연결되어 동력이 전달되며, 코킹공구(53)에 의해 핀의 일부을 찌그러트림으로써 핀과 핀홀의 결합력을 향상시키게 되는 것이 특징인 유성기어세트 조립장치
제1항에 있어서,
상기 핀 프레스장치와 핀 코킹장치 중 적어도 한쪽 이상에는 위치보정부가 형성되며, 상기 위치보정부는 제품이 안착되는 지그의 위치를 변화시켜주기 위해 위치보정모터(71)와 상기 위치보정모터(71)의 모터축과 연결된 볼스크류(72)와, 상기 볼스크류와 결합된 블록(73)과, 상기 블록(73) 위에 안착된 회전축 고정블록(74)을 포함하여 구성된 것이 특징인 유성기어세트 조립장치
제4항에 있어서,
상기 코킹공구(53)는 핀의 외경보다 크게 형성되고 아래로 볼록한 모양으로 형성되어 핀의 형상을 찌그러트림으로써 핀홀과 핀의 결합력을 향상시키는 것이 특징인 유성기어세트 조립장치
제1항에 있어서,
상기 핀 코킹장치(53)의 측부에는 코킹이 완료된 이후 핀의 코킹상태를 검사해주는 별도의 검사장치가 부가 형성되되,
상기 검사장치는 코킹이 끝난 제품의 코킹상태를 LDTV(Low-Definition Television)를 이용하여 검사할 수 있는 장치와 핀에 의해 조립된 유성기어를 회전시켜 회전토크를 검사하여 조립 적합성을 검사할 수 있는 장치로 구성된 것이 특징인 유성기어세트 조립장치
제7항에 있어서,
상기 유성기어는 너트런너를 이용하여 회전시키고 상기 너트런너에 인가되는 토크를 검사하여 설정치 이상의 토크가 감지될 경우 니들베어링이나 핀의 조립에 이상이 생긴 것으로 파악할 수 있는 것이 특징인 유성기어세트 조립장치