KR101326780B1 - 피스톤 어셈블리 자동조립시스템용 피스톤 어셈블리 홀더장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 어셈블리 자동조립시스템용 피스톤 어셈블리 홀더장치에 관한 것이다.
일반적인 엔진조립라인은 연속적으로 반송되는 엔진블록의 실린더 보어에 피스톤 어셈블리를 자동 조립하기 위하여 다양한 조립존(zone)을 갖는다. 이 조립존에서는 컨베이어에 의해 공급된 엔진블록의 실린더 보어에 피스톤어셈블리의 조립체결작업을 진행한다.
이중에서 피스톤 어셈블리의 조립에는 엔진블록의 실린더 보어에 피스톤 어셈블리를 홀딩한 자동조립장치가 접근하여 피스톤 어셈블리를 엔진블록의 실린더 보어내부로 삽입한다. 이때에 가장 문제로 되는 것이 피스톤헤드부에 조립한 오일링이나 압축링이 벌어지면서 삽입동작시 이것에 의한 걸림현상이 발생하는 것이다.
본 발명은 홀더장치의 동작을 위한 척실린더를 고정하기 위한 고정부(A), 피스톤을 잡아주는 홀더부(B), 엔진블록의 상면에 형성된 챔퍼부에 내삽(內揷)가능하도록 첨예한 구조의 돌기를 형성한 스톱가이더부(C),그리고 보디부(D)로 구성한 새로운 피스톤 어셈블리 홀더장치를 개발하였다.
본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치는 삽입동작시 엔진블록의 실린더 보어에 형성된 챔퍼에 경사면이 접하면서 더 이상의 하강을 방지하는 동시에 피스톤 어셈블리 홀더장치의 스톱가이더부와 챔퍼의 하단부사이에 오일링이나 압축링이 이탈하지 못하도록 틈새 공간을 허용하지 않게 하였다. 이러한 장치에 의하여 피스톤 어셈블리 조립시 발생하는 상기한 오일링이나 압축링의 이탈을 근원적으로 차단하게 하였다.

Description

피스톤 어셈블리 자동조립시스템용 피스톤 어셈블리 홀더장치{Piston holding device for the automatic Piston assembly system for the internal engine}

본 발명은 내연기관의 엔진블록의 실린더 보어에 피스톤 어셈블리를 자동조립하는 시스템에 있어서 피스톤 어셈블리를 홀딩하여 엔진블록의 실린더 보어 내부로 조립할 때, 압축링이나 오일링과 같은 부품들이 이탈발출됨이 없이 조립가능하게 하는 피스톤 어셈블리 자동조립시스템용 피스톤홀더장치에 관한 것이다.

일반적인 엔진조립라인은 연속적으로 반송되는 엔진블록의 실린더 보어 내부에 피스톤 어셈블리를 자동 조립하기 위하여 다양한 조립존(zone)을 갖는다. 이 조립존에서는 컨베이어에 의해 공급된 엔진블록의 실린더 보어에 피스톤어셈블리의 조립체결작업을 진행한다.

이렇게 조립작업이 완료되면, 조립된 엔진을 다시 조립존에서 컨베이어이송라인으로 이송하여 다른 조립작업으로 이행한다.

피스톤어셈블리는 엔진블록의 실린더보어에 수동적인 조립이 어렵고, 짧은 시간에 많은 생산량을 소화할 수 없기 때문에 다양한 자동조립시스템을 이용하여 조립하고 있다.

종래의 자동조립장비들은 피스톤 어셈블리 삽입용 안내지그를 피스톤 삽입바에 안내지그 센터링 장치를 두고 피스톤 어셈블리 삽입전에 피스톤 삽입용안내지그를 엔진블록의 실린더보어센터에 일치시키고 엔진블록의 실린더보어 상면에 삽입용안내지그를 밀착하고 로더장치를 이용하여 피스톤을 삽입용 안내지그내부로 공급하고 삽입바를 이용하여 피스톤을 엔진블록의 실린더 보어 내부로 밀어 넣어 조립하였다.

특허 제 10-1080260호 (도 8)의 경우에 피스톤 헤드를 잡아주는 피스톤그립퍼(400)으로 피스톤을 잡아준 다음, 엔진블록의 실린더 보어 상부에 구비된 모따기(챔퍼)면과 상호결합을 이루어 그립퍼와 엔진블록의 실린더 보어의 중심 보정을 이루며, 그립퍼의 저면에는 적어도 둘이상 다섯이하의 접촉센서(439)가 구비되어 밀착유무를 측정하고 있다.

위 특허는 전체적인 중심은 상부의 탄성중심기기(10)으로 잡아주며, 이어서 엔진블록으로 접촉시에는 엔진블록의 실린더 보어 챔퍼부분과 그립퍼의 센터돌기(438)의 상호일치로 중심을 잡아준다는 것이 핵심이다.

이러한 구성은 엔진블록의 실린더 보어 상부에 챔퍼(모따기)작업을 함에 있어 모따기 공구를 사용함에 따라 서서히 마모가 이루어지면서 일정한 기간 경과후 공구의 교체가 필연적으로 이루어진다. 이러한 공구의 교체작업으로 새로운 모따기 작업이 진행하면 따낸 깊이가 초기에는 일정치않다. 이러한 오차범위내의 작업이라하여도 엔진블록의 실린더 보어에 피스톤 어셈블리를 삽입하는 동작에서 센터를 잡아주는 그립퍼의 센터돌기와는 미세한 차이를 발생한다.

특히 문제로 되는 것은 그립퍼의 접촉센서(439)에 의하여 그립퍼하부가 엔진블록의 실린더 보어의 상면에 접촉하면, 챔퍼의 하단부와 센터돌기의 하단부 사이에는 공간이 발생하면서 이곳을 통하여 피스톤에 설치한 압축링이나 오일링이 이 구간을 통과할 때 이 공간을 통하여 이탈하게 된다. 이렇게 이탈된 상태에서 상부에서 피스톤 어셈블리를 밀어주게 되면 이들 이탈된 링이 걸리면서 엔진의 내면손상, 링의 휘어짐과 꺽임, 그리고 심한 경우에는 조립작업의 중단이라는 문제를 다수 발생하고 있다.

본 발명은 피스톤 어셈블리의 삽입시 종종 피스톤의 압축링이나 오일링이 엔진블록의 실린더 보어 상부의 챔퍼 하부에 걸리면서 삽입불량이 발생하는 문제를 원천적으로 해결하고자 한다.

특히 엔진블록의 실린더 보어의 상측에 형성된 챔퍼 깊이가 규정치보다 작을 경우 삽입안내지그의 기준면이 엔진블록의 실린더 보어 상면에서 떨어져 불안정한 상태가 되어 삽입 불량이 발생하고, 챔퍼 깊이가 규정치보다 크면 이 챔퍼부분의 깊이와 삽입안내지그 하부의 이탈방지돌기부분과의 단차차이가 발생하였다. 본 발명은 이러한 엔진블록의 실린더보어의 챔퍼가공시의 가공오차로 인한 깊이가 변화하여도 피스톤 어셈블리 삽입불량의 문제를 발생하지 않는 피스톤 어셈블리 자동조립 시스템용 피스톤 어셈블리 홀더장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 엔진블록의 실린더 보어를 향한 조립장치의 진입시, 조립장치와 엔진블록의 실린더 보어 사이에 공간발생 자체를 원천적으로 차단하여 압축링이나 오일링이 이탈할 가능성이 없는 피스톤 어셈블리 홀더장치를 개발하였다..

본 발명은 고정부, 홀더부, 스톱가이더부, 보디부로 구성한 새로운 형태의 조립홀더장치로 피스톤 어셈블리 자동 조립 시스템의 문제점을 해소하였다.
본 발명은 별도의 척실린더에 의하여 유압이나 공압의 전달로 각각의 피스톤어셈블리 홀더장치가 유기적으로 동작할 수 있게 하였다.
본 발명은 원형의 피스톤헤드부의 홀딩과 함께 부분적인 피스톤 하부 특히 스커드 부분의 부분적인 노출로 엔진블록의 실린더 보어 내부로 정확한 안내가 가능하다.
본 발명은 엔진블록의 실린더 보어에 조립홀더장치의 스톱가이더부의 경사면과 정확한 접촉을 이루어, 챔퍼깊이 가공오차로 인한 조립시의 오일링이나 압축링의 이탈을 근원적으로 차단하게 하였고, 조립홀더장치를 다수개로 분할하여 좌우측면이 서로 확장 혹은 축소할 수 있어 엔진형식의 변화가 있다 하여도 이들 피스톤 어셈블리 홀더장치의 교체만으로 모두 조립할 수 있게 하였다.

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도 1 은 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치의 사시도,
도 2 는 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치의 또 다른 사시도,
도 3 은 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치의 조립상태의 사시도,
도 4 는 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치의 또다른 조립상태의 사시도,
도 5 는 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치가 엔진블록의 상면에 접근하는 상태의 단면구성도,
도 6 은 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치에 엔진의 피스톤이 홀딩된 상태의 단면구성도,
도 7은 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치가 피스톤을 홀딩한 채 엔진블록의 보어에 삽입된 상태의 단면구성도,
도 8 은 종래 피스톤 어셈블리 조립장치의 조립상태 단면도,
도 9 는 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치에 센서를 설치한 상태의 측면구성도임.

본 발명은 내연기관의 엔진블록의 실린더 보어에 피스톤 어셈블리를 자동조립하는 시스템에 있어서 피스톤 어셈블리를 홀딩하여 조립이 무결점으로 조립가능하게 하는 피스톤 자동조립시스템용 피스톤 어셈블리 홀더장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히 피스톤 어셈블리의 상부를 홀딩하여 엔진블록의 실린더 보어내측에 자동조립함에 있어, 피스톤의 외주면에 설치한 오일링이나 압축링이 조립중 이탈하면서 발생하는 문제점을 근본적으로 차단할 수 있는 피스톤 어셈블리 홀더장치를 제공함에 있다.

이하 본 발명의 대표적인 실시예를 첨부한 도면에 의하여 설명한다.

본 발명에서 피스톤 어셈블리 홀더장치는 도 1과 도 2에서 사시도로 도시하며, 도 3과 도 4 는 피스톤 어셈블리 홀더장치를 조립하여 준 상태를 도시한다. 도 5는 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치가 조립된 상태에서 엔진블록의 실린더 보어측에 접근하는 상태를 도시한 단면구성도이며, 도 6 은 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치가 조립된 상태에서 실제 피스톤 어셈블리을 홀딩한 상태의 단면구성도이며, 도 7 은 본 발명의 피스톤 어셈블리 홀더장치가 엔진블록의 실린더 보어측에 내삽된 상태를 확대도시한 단면도이다.

본 발명은 유압이나 공압과 같은 작동압력이 인입과 인출함에 따라 홀더부의 확장축소의 동작이 가능하게 하는 척실린더를 고정하기 위한 고정부(A),

상기한 고정부의 척실린더에 대한 유압이나 공압과 같은 작동압력의 인입과 인출에 따라 확장 혹은 축소하여, 조립할 피스톤의 외주면과 접하거나 분리하면서피스톤어셈블리를 홀딩하는 원주형태로 구성한 홀더부(B),

상기한 홀더부의 하단부에 엔진블록의 실린더 보어 상면에 형성된 챔퍼부에 내삽(內揷)가능하도록 첨예한 구조의 돌기를 형성하여, 홀더부로 홀딩한 피스톤의 압축링, 오일링이 엔진블록의 실린더 보어 상면에 형성된 챔퍼부에 걸림이 없이 삽입가능하도록 챔퍼부 하부까지 안내하는 스톱가이더부(C),

상기한 고정부를 상면에 형성하고, 홀더부는 내측에 형성하며, 스톱가이더부를 하부에 돌출형성하여 일체로 구성하는 보디부(D)로 구성한 피스톤 어셈블리 자동조립시스템용 피스톤 어셈블리 홀더장치에 관한 것이다.

본 발명에서 고정부는 조립핀홀(11)을 중심으로 척실린더(100)와 같은 유압이나 공압조절장치를 조립체결할 수 있는 조립홀1(12)과 조립홀2(13)를 서로 대칭이 되게 형성한다. 조립홀1 과 2 는 카운터보어형태 혹은 탭의 형태로 구성하며 그외에도 고정이 가능한 다양한 나사조립이나 핀고정 형태의 조립구조를 이용할 수 있다. 보다 구체적으로 도 6에 예시하듯이 피스톤 어셈블리 홀더 장치를 고정하기 위한 척(100)을 상기한 조립홀1에는 카운터보어홀을, 조립홀2에는 탭홀을 설치하여 조립고정하며, 미도시한 유압이나 공압발생장치에 의하여 공급된 작동압에 의하여 도 3과 같이 피스톤홀더장치들의 좌측면(41)과 우측면(42)이 서로 접하거나 벌어지면서 홀더부의 내주면(21)으로 피스톤을 잡아다.

본 발명에서 홀더부는 조립할 피스톤의 외주면과 접하도록 원주형태로 내주면(21)을 구성한다.

본 발명에서 내주면이 도 6과 같이 조립할 피스톤의 외주면과 접하여 피스톤상부를 홀딩한 채 엔진블록의 실린더 보어상부로 접근한다. 본 발명은 특히 피스톤의 스커트부분(s)이 홀더부의 하측으로 일부 노출가능하도록 홀딩하였다. 부분노출된 스커트부분은 피스톤조립시 삽입의 중심을 잡아주는 기준역활을 한다. 따라서 엔진블록의 실린더 보어측과 피스톤에 의하여 중심을 잡아 주므로, 실린더 보어내측과 피스톤간의 접촉에 의한 실린더 보어내측 손상이 발생될 소지를 차단할 수 있다.

본 발명에서 스톱가이더부는 엔진블록의 실린더 보어(V)에 형성된 챔퍼부(51)를 향하여 내삽가능하도록 스톱가이더(31)를 형성하되,

피스톤 어셈블리 조립작업시 상기한 스톱가이더부의 외측 경사면(33)이 챔퍼부(51)의 상단부(52)와 접하여 하강을 차단하여, 스톱가이더부의 외측저면부(35)가 엔진블록상면(54)과 거리(d)를 갖도록 구성한다.

스톱가이더부는 경사면이 수평면과 이루는 경사각(a)이 엔진블록의 실린더 보어 상부 챔퍼가 갖는 경사각(a')과 같도록 구성하였다. 따라서 도 6과 같이 피스톤의 상측헤드부를 홀딩하여 엔진블록의 실린더 보어를 향하여 전진하다가, 도 7과 같이 스톱가이더부의 경사면(33)이 엔진블록의 실린더 보어 상부에 있는 챔퍼부와 접하면서 더 이상의 하강을 방지한다. 이렇게 하강이 방지되면서 스톱가이더부의 외측저면부(35)가 종래의 장치와 달리 일정한 거리 d 를 갖게 된다. 이러한 거리 d 는 해당 엔진의 형식에 따라 적절히 조정할 수 있다. 즉, 본 발명은 피스톤 어셈블리 홀더장치의 교체만 이루어지면 엔진형식이 변경되어도 피스톤 어셈블리의 조립이 가능하며, 특히 엔진 형식이 변하면서 혹은 엔진블록의 실린더 보어부에 대한 챔퍼가공오차로 인한 간극의 차이로 인한 오일링이나 압축링의 이탈을 궁극적으로 차단할 수 있게 하였다.

본 발명에서 보디부는 상면에 구동이나 고정을 위한 기구를 결합하기 위한 고정부를 설치하고, 홀더부는 내측에 그리고 스톱가이더부를 하부에 돌출형성하되,

좌측면(41)과 우측면(42)에 조립절단면을 형성하며, 이 조립절단면이 서로 접하도록 동일형상의 보디부를 배치하여, 홀더부의 내주면(21)이 원형의 피스톤 어셈블리를 홀딩가능하도록 구성한다.

본 발명에서 피스톤 어셈블리 홀더장치는 도 3이나 4와 같이 4 분할된 상태로 구성하여 피스톤의 헤드부에 접근시에는 4개를 서로 확장하였다가 수축하면서 헤드부를 홀딩하는 구조이다. 이러한 구조는 필요에 따라서 2분할 혹은 3분할 또는 분할하지 않는 일체의 형태로 구성할 수 있다. 그러한 다양한 형태는 일반적인 승용차나 버스, 트럭, 혹은 대형선박용 엔진에 따라 얼마든지 변경하여 사용할 수 있으며 이들은 모두 본 발명의 범주에 속한다.

본 발명의 또 다른 실시예로 피스톤 어셈블리 홀더장치의 보디부에는 도 9에 도시하듯이 별도의 감지센서(45)를 설치한다. 이 감지센서는 피스톤을 홀딩하면서 피스톤헤드에 설치한 오일링이나 압축링이 원위치를 벗어난 상태를 감지하거나 혹은 내주면(21)에 피스톤헤드의 유무를 감지한다. 이러한 기능에 의하여 피스톤헤드의 오일링과 압축링의 정상조립상태 여부를 파악하며, 이상 상태이면 에러신호에 의하여 해당 피스톤헤드는 발출제거하여 더 이상의 조립 작업진행을 차단한다. 상기 센서의 부가적인 부착과 변경은 모두 본 발명의 기본적 기술사상을 벗어나지 않는 본 발명의 기술적 범주에 속한다.

A:고정부, B:홀더부, C:스톱가이더부, D:보디부, P:피스톤헤드, 100:척실린더

Claims (5)

1. 작동압력의 인입과 인출함에 따라, 피스톤 어셈블리를 홀딩하는 홀더부의 확장과 축소의 동작이 가능하게 하는 척실린더를 고정하기 위한 고정부(A); 상기 고정부의 척실린더에 대한 작동압력의 인입과 인출함에 따라 확장 축소하여, 조립할 피스톤의 외주면과 접하거나 분리하면서 피스톤을 홀딩하는 원주형태로 구성한 홀더부(B); 상기한 홀더부의 하단부에 엔진블록의 상면에 형성된 챔퍼부에 내삽(內揷)가능하도록 첨예한 구조의 돌기를 형성하여, 홀더부로 홀딩한 피스톤의 압축링, 오일링이 엔진블록의 실린더 블록 보어 상면에 형성된 챔퍼부에 걸림이 없이 삽입가능하도록 챔퍼부 하부까지 안내하는 스톱가이더부(C); 상기 고정부를 상면에 형성하고, 홀더부는 내측에 형성하며, 스톱가이더부를 하부에 돌출형성하여 일체로 구성하는 보디부(D)로 구성되고,
   상기 고정부(A)는 조립핀홀(11)을 중심으로 척실린더와 조립하는 조립홀1(12)과 조립홀2(13)를 서로 대칭이 되게 형성하고; 상기 홀더부(B)는 조립할 피스톤의 외주면과 접하도록 원주형태로 내주면(21)을 구성하되, 조립할 피스톤의 스커트부분(s)이 홀더부의 하측으로 일부 노출가능하도록 홀딩하고; 상기 보디부(D)는 좌측면(41)과 우측면(42)에 조립절단면을 형성하며, 이 조립절단면이 서로 접하도록 동일형상의 보디부를 배치하여, 홀더부의 내주면(21)이 원형의 피스톤 어셈블리를 홀딩가능하도록 구성함에 있어서,
   상기 스톱가이더부는 엔진블록의 실린더 보어(V)에 형성된 챔퍼부(51)를 향하여 내삽가능하도록 스톱가이더(31)를 형성하되, 스톱가이더의 외측 경사면(33)이 수평면과 이루는 각(a)이 챔퍼부(51)의 경사각(a')과 동일하도록 구성하여, 피스톤조립작업시 경사면이 챔퍼의 상단부(52)와 접하여 하강을 차단하면서 스톱가이더의 외측저면부(35)가 엔진블록상면(54)과 거리(d)를 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 어셈블리 자동조립시스템용 피스톤 어셈블리 홀더 장치.
   
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