KR101538672B1

KR101538672B1 - 피스톤링 조립시스템

Info

Publication number: KR101538672B1
Application number: KR1020130160091A
Authority: KR
Inventors: 김준호; 김광중; 도명종
Original assignee: (주)삼호정기
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-07-30
Also published as: KR20150073243A

Abstract

본 발명은 피스톤링 조립시스템에 관한 것으로서, 피스톤을 공급하는 피스톤공급기; 상기 피스톤공급기로부터 공급된 피스톤이 로딩 및 언로딩되는 조립스테이션과, 피스톤링들을 적재하여 하나씩 낙하시키는 링공급유닛과, 상기 링공급유닛으로부터 낙하된 피스톤링을 수령하여 상기 조립스테이션에 로딩시키는 링로딩유닛, 상기 조립스테이션에 로딩된 피스톤링을 상기 피스톤의 링홈에 조립하는 링조립유닛을 갖는 적어도 하나의 피스톤링조립기; 상기 피스톤링조립기에서 상기 피스톤링이 조립 완료된 피스톤을 배출시키는 피스톤배출기; 상기 피스톤을 상기 피스톤공급기로부터 상기 피스톤링조립기를 거쳐 상기 피스톤배출기로 이동시키는 한편, 상기 피스톤링이 로딩되면 상기 피스톤을 상기 조립스테이션에 로딩시키고, 상기 피스톤링이 조립된 피스톤을 언로딩시키는 피스톤이송기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 피스톤링을 피스톤에 신속하고 정확하게 자동으로 조립할 수 있도록 하여 생산성을 현격하게 상승시키면서 인건비를 절감할 수 있는 피스톤링 조립시스템이 제공된다.
또한, 다양한 형식의 엔진에 적용되는 피스톤의 종류에 따라 그에 대응하는 피스톤링을 자동으로 조립할 수 있는 피스톤링 조립시스템이 제공된다.

Description

피스톤링 조립시스템{Piston ring assembly system}

본 발명은 피스톤링 조립시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 피스톤에 피스톤링을 자동으로 빠르고 정확하게 조립할 수 있고, 다양한 형태의 모델별 피스톤에 대응하여 피스톤링을 자동으로 조립할 수 있는 피스톤링 조립시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 피스톤(1)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 그 외주면에 복수의 링홈(3)이 형성되어 있으며, 이들 링홈(3)에는 피스톤링(10)이 조립된다.

피스톤링(10)은 피스톤(1) 상부의 링홈(3c)에 조립되는 탑링(19)과, 탑링(19) 하부의 링홈(3b)에 조립되는 세컨드링(17) 및 세컨드링(17) 하부의 링홈(3a)에 조립되는 오일링(15) 등을 구비할 수 있다.

이러한 피스톤링(10)들은 원주 방향의 일영역이 개방된 형상을 갖는 것으로서, 개방 단부 구조에 의해 탄성적인 확경 및 축경이 가능하다. 이에 따라, 피스톤링(10)들을 피스톤(1)의 해당 링홈(3a,3b,3c)에 조립하는 과정은 피스톤링(10)을 확경한 상태에서 피스톤(1)의 해당 링홈(3a,3b,3c)에 조립하는 형태로 이루어질 수 있다.

종래 피스톤링(10)의 조립은 작업자의 수작업으로 이루어졌지만, 현저하게 낮은 조립 속도에 의한 생산성 저하를 초래하고 인건비가 부담되어야 하는 단점이 있었다.

이에 대한민국 등록특허공보 제10-0623760호에 개시된 바와 같이, 피스톤링(10) 조립을 위한 조립지그를 마련하여 조립 속도 향상을 도모하였지만 이 역시 작업자가 조립지그를 이용하여 일일이 피스톤링(10)을 피스톤(1)에 조립하여야 하므로 생산성 향상에 한계가 따르고 여전히 인건비를 부담해야하는 문제점이 있다.

한편, 피스톤링(10)들 중 오일링(15)은 엔진블록의 실린더 내벽에 잔류하는 오일이 연소실로 유입되지 못하도록 하는 것으로서, 전술한 바와 같이, 피스톤(1)의 하부 링홈(3a)에 조립된다.

이러한 오일링(15)은 엔진의 종류에 따라 그 구조적 형태가 상이하다. 예컨대 오일링(15)의 종류는 드릴형과 슬롯형, 레이디어스 슬롯형, 웨지 슬롯형, U플렉스형, 익스팬더형 등이 존재하며, 외링(25a)과 내링(25b)을 갖는 형태의 오일링(15)도 존재한다.

이 중 익스팬더형 오일링(15)은 도 1과 같이, 피스톤(1)의 하부에 형성된 하나의 링홈(3a)에 익스팬더링(15a)과 이 익스팬더링(15a)을 사이에 두고 한 쌍의 사이드링(15b)이 함께 조립되며, 도 2와 같이, 외링(25a)과 내링(25b)을 갖는 형태의 오일링(15)은 외링(25a)의 내주홈(25c)에 내링(25b)이 삽입되어 있는 상태로 피스톤(1)의 해당 링홈(3a)에 조립된다. 외링(25a)과 내링(25b)을 갖는 오일링(15)은 최근 널리 사용되는 가솔린 직분사 방식 엔진(GDi엔진)용 피스톤(1)에 최적화된 형태이다.

그런데, 이와 같은 오일링(15)은 그 구조적 특성상 피스톤(1)의 링홈(3a)에 조립하는 것이 매우 불편하다.

왜냐하면, 도 1과 같은 익스팬더형 오일링(15)의 경우, 다른 피스톤링(10)과는 달리 원주방향을 따라 다수의 요철이나 나선 등과 같은 형태를 가지고 있기 때문에, 자체 탄성력에 의해서 피스톤(1)에 오일링(15)이 조립되기 전에 오일링(15)의 개방 단부 양측이 상호 맞물리는 현상이 발생한다. 이에 의해 익스팬더형 오일링(15)은 조립과정에서 개방 단부 양측의 맞물림 상태를 작업자가 일일이 해제해야 하므로 조립작업이 매우 까다롭다. 따라서 익스팬더형 오일링(15)의 조립 자동화도 매우 어렵다.

그리고 도 2와 같은, 내링(25b)과 외링(25a)을 갖는 형태의 오일링(15)은 외링(25a)의 내주홈(25c)에 내링(25b)이 유동 가능하게 수용되는 것으로서, 오일링(15)을 피스톤(1)의 링홈(3a)에 조립하는 과정에서 사소한 부주의 및 작은 흔들림 등에 의해서도 내링(25b)의 일부분이 외부로 이탈되기 때문에, 조립작업이 매우 까다롭다.

더욱이 내링(25b)과 외링(25a)을 갖는 형태의 오일링(15)은 전술한 바와 같이, 탄성적인 확경 및 축경이 가능하고 확경 상태에서 피스톤(1)의 링홈(3a)에 조립하기 때문에, 피스톤(1)의 링홈(3a)에 오일링(15)을 조립할 때, 외링(25a)과 내링(25b)의 탄성적인 축경과정에서 내링(25b)의 일부분이 외링(25a)의 내주홈(25c)에서 이탈되어 외링(25a)과 내링(25b)이 겹쳐지는 문제점이 있다.

이에 의해 오일링(15)을 피스톤(1)의 링홈(3a)에 조립하는 과정이 용이하지 않고, 특히, 오일링(15)의 조립을 자동화하기가 매우 어렵다.

익스팬더형 오일링(15) 및 내링(25b)과 외링(25a)을 갖는 오일링(15) 외에도 다른 형태의 오일링(15)들 역시 탑링(19)이나 세컨드링(17)과 같은 피스톤링(10)들과는 달리 그 구조적 특성이 특이한 형태로서 조립작업이 까다롭고 조립 자동화가 매우 어렵기는 마찬가지이다.

한편, 오일링(15) 외에 탑링(19)이나 세컨드링(17) 등과 같은 다른 피스톤링(10)들 역시 피스톤(1)에 조립되는 과정에서 탄성적인 확경 및 축경이 이루어지는 것으로서, 피스톤링(10) 조립과정을 작업자의 수작업이나 조립지그에 의존할 때, 피스톤링(10)이 탄성적으로 축경되는 과정에서 피스톤링(10)의 개방 단부가 피스톤(1)의 외주면을 타격하지 않도록 각별한 주의를 요해야 한다. 이에 의해 피스톤링(10)의 조립작업이 상당히 어렵게 이루어지는 문제점이 있다.

또한, 피스톤링(10)의 탄성적인 축경은 피스톤링(10)의 조립을 자동화하는데 매우 어려운 문제로 대두된다. 피스톤링(10)이 탄성적으로 축경되는 과정에서 임의의 방향으로 피스톤(1)이 유동될 수 있기 때문에, 피스톤링(10) 조립과정을 자동화하기 매우 어렵다.

특히, 피스톤링(10)은 그 구조가 상이한 탑링(19)과 세컨드링(17) 및 오일링(15)이 하나의 피스톤(1)에 형성된 해당 링홈(3a)에 조립되는 것으로서, 각 링의 구조적 특성이 상이하고 조립특성이 상이하기 때문에, 피스톤(1)에 탑링(19)과 세컨드링(17) 및 오일링(15)을 조립하는 과정을 모두 자동화하기 매우 어려운 문제점이 있다.

더불어 엔진의 형식에 따라 피스톤(1) 및 피스톤(1)에 조립되는 피스톤링(10)의 구조적 특성도 상이하기 때문에, 엔진 형식별로 다양한 피스톤(1) 종류에 대응할 수 있는 피스톤링(10) 조립 자동화에 상당한 어려움이 따른다.

이에 의해, 피스톤링의 조립 과정은 생산성 저하 및 인건비 부담을 감수하면서 작업자의 수작업이나 작업자가 필요한 조립지그를 이용할 수밖에 없는 실정이었다.

따라서 본 발명의 목적은 피스톤링을 피스톤에 신속하고 정확하게 자동으로 조립할 수 있도록 하여 생산성을 현격하게 상승시키면서 인건비를 절감할 수 있는 피스톤링 조립시스템을 제공하는 것이다.

또한, 다양한 형식의 엔진에 적용되는 피스톤의 종류에 따라 그에 대응하는 피스톤링을 자동으로 조립할 수 있는 피스톤링 조립시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 피스톤링 조립시스템에 있어서, 피스톤을 공급하는 피스톤공급기; 상기 피스톤공급기로부터 공급된 피스톤이 로딩 및 언로딩되는 조립스테이션과, 피스톤링들을 적재하여 하나씩 낙하시키는 링공급유닛과, 상기 링공급유닛으로부터 낙하된 피스톤링을 수령하여 상기 조립스테이션에 로딩시키는 링로딩유닛, 상기 조립스테이션에 로딩된 피스톤링을 상기 피스톤의 링홈에 조립하는 링조립유닛을 갖는 적어도 하나의 피스톤링조립기; 상기 피스톤링조립기에서 상기 피스톤링이 조립 완료된 피스톤을 배출시키는 피스톤배출기; 상기 피스톤을 상기 피스톤공급기로부터 상기 피스톤링조립기를 거쳐 상기 피스톤배출기로 이동시키는 한편, 상기 피스톤링이 로딩되면 상기 피스톤을 상기 조립스테이션에 로딩시키고, 상기 피스톤링이 조립된 피스톤을 언로딩시키는 피스톤이송기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 링공급유닛은 상기 다수의 피스톤링을 수직으로 적재하는 매거진을 포함하고; 상기 링로딩유닛은 상기 매거진의 하부에 인접한 링수령위치와 상기 조립스테이션으로 이동한 로딩위치 간을 왕복 이동하는 로딩플레이트와, 상기 로딩플레이트를 왕복 이동시키는 플레이트구동기를 갖는 것이 바람직하다.

그리고 상기 링조립유닛은 상기 조립스테이션에서 상기 피스톤링을 파지하여 확경시키거나 파지 확경된 피스톤링을 파지 해제하는 그리퍼와, 상기 그리퍼가 상기 피스톤링을 파지 해제할 때 상기 피스톤의 해당 링홈으로 가압하는 링가압수단과, 상기 확경 및 축경되는 피스톤링의 위치를 상기 해당 링홈에 대응하는 위치로 가이드하는 위치설정가이드수단을 구비하는 것이 효과적이다.

또한, 상기 피스톤공급기는 피스톤을 연속적으로 상기 피스톤이송기로 공급하는 공급컨베이어와, 상기 공급컨베이어로부터 상기 피스톤이송기를 향하는 피스톤의 불량유무를 검사하는 조립전검사수단을 가지며; 상기 피스톤배출기는 상기 피스톤링조립기로부터 피스톤링이 조립된 피스톤을 상기 피스톤이송기로부터 전달받아 배출하는 배출컨베이어와, 상기 피스톤이송기로부터 상기 배출컨베이어를 향하는 피스톤의 피스톤링 조립 불량 유무를 검사하는 조립후검사수단을 갖는 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기 피스톤링조립기는 상기 피스톤에 상기 피스톤링 중 오일링을 조립하는 오일링조립기와, 상기 피스톤에 상기 피스톤링 중 세컨드링을 조립하는 세컨드링조립기와, 상기 피스톤에 상기 피스톤링 중 탑링을 조립하는 탑링조립기로 구성되는 것이 보다 효과적이다.

여기서, 상기 피스톤링조립기는 상기 피스톤공급기 측으로부터 상기 피스톤배출기 측을 향해서 상기 오일링조립기와 상기 세컨드링조립기 및 상기 탑링조립기 순으로 배치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 오일링조립기는 선택적으로 구동 가능한 복수로 마련되는 것이 효과적이다.

여기서 상기 오일링조립기는 적어도 한 쌍의 사이드링과, 상기 양 사이드링 사이에 개재되는 익스팬더링을 상기 피스톤의 해당 링홈에 조립하는 익스팬더오일링조립기; 외링과 상기 외링의 내주홈에 수용되는 내링을 갖는 가솔린 직분사 방식(GDi) 엔진 피스톤용 오일링을 상기 피스톤의 해당 링홈에 조립하는 GDi오일링조립기;가 선택적으로 구동 가능하게 마련되는 것이 보다 바람직하다.

이때, 상기 익스팬더오일링조립기는 상기 익스팬더링을 상기 피스톤의 해당 링홈에 조립하는 익스팬더링조립기와, 상기 양 사이드링을 각각 상기 익스팬더링 상하부에 조립하는 한 쌍의 사이드링조립기를 갖는 것이 보다 효과적이다.

또한, 상기 익스팬더링조립기의 링공급유닛은 상기 매거진에 상기 익스팬더링들이 수직으로 적재되며; 상기 매거진 하부 영역으로 상기 익스팬더링을 하나씩 낙하시키는 링가압부와, 상기 익스팬더링들의 임의 낙하를 방지하는 이탈방지수단을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 매거진은 상기 익스팬더링들이 둘러싸도록 적재되는 적재부와, 상기 적재부의 하부에 점진적으로 하향 확경된 형상으로 마련되어 상기 익스팬더링이 확경된 상태로 낙하하도록 유도하는 링확경부를 갖는 것이 효과적이다.

그리고 상기 매거진의 일 측에는 상기 익스팬더링의 개방 단부를 이격된 상태로 유지시키는 단부이격유지리브가 수직 방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이때, 상기 이탈방지수단은 상기 링확경부에 마련되는 자석인 것이 효과적이다.

또한 상기 익스팬더링조립기의 링로딩유닛은 상기 로딩플레이트에 상기 링수령위치에서 상기 매거진의 상기 단부이격유리리브에 대응하는 이격유지편이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 로딩플레이트의 적어도 상기 익스팬더링이 접하는 영역에는 상기 익스팬더링의 수평유지 및 이탈을 방지하는 부착자석이 마련되어 있는 것이 효과적이다.

한편, 상기 GDi오일링조립기의 링조립유닛은 상기 그리퍼가 상기 내링을 상기 외링의 내주홈으로 내향 가압시키면서 상기 오일링을 파지하여 확경시키거나, 상기 조립스테이션에 상기 피스톤이 로딩되면 상기 오일링을 파지 해제하며; 상기 링가압수단은 상기 그리퍼가 상기 오일링을 파지 해제할 때 상기 외링을 상기 피스톤의 해당 링홈 측으로 가압하는 것이 보다 바람직하다.

이때, 상기 그리퍼는 상기 오일링의 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 복수로 마련되되, 상기 그리퍼 간의 간격은 상기 각 그리퍼가 상기 내링에 접촉되는 영역에 비해 작게 형성되되; 상기 각 그리퍼가 상기 내링에 접촉되는 영역은 상기 오일링을 평면에서 볼 때 원주방향으로 60°내지 180°범위의 영역인 것이 바람직하다.

여기서 상기 링가압수단은 상기 오일링의 둘레 영역에 일정 간격을 두고 복수로 마련되어 상기 외링을 상기 링홈 측으로 가압하는 방향과 반대 방향으로 왕복하는 가압편과; 상기 가압편을 적어도 한번 왕복 구동시키는 가압편구동기를 갖는 것이 효과적이다.

그리고 상기 GDi오일링조립기의 링조립유닛에 마련되는 위치설정가이드수단은 상기 조립스테이션에 로딩된 피스톤의 링홈의 둘레 영역에 대응하는 골을 갖는 V홈 측단면 및 상기 오일링의 원주 일부분에 대응하는 V홈 평단면을 갖는 가이드블록과, 상기 가이드블록을 상기 피스톤의 링홈 측을 향해 탄성적으로 가압하는 가이드스프링을 갖는 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기 세컨드링조립기와 상기 탑링조립기 중 적어도 어느 하나는 선택적으로 구동 가능한 복수로 마련되는 것이 보다 효과적이다.

본 발명에 따르면, 피스톤링을 피스톤에 신속하고 정확하게 자동으로 조립할 수 있도록 하여 생산성을 현격하게 상승시키면서 인건비를 절감할 수 있는 피스톤링 조립시스템이 제공된다.

또한, 다양한 형식의 엔진에 적용되는 피스톤의 종류에 따라 그에 대응하는 피스톤링을 자동으로 조립할 수 있는 피스톤링 조립시스템이 제공된다.

도 1 및 도 2는 피스톤 사시도(a) 및 피스톤링 조립 영역 확대 단면도(b),
도 3는 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템의 평면도,
도 4는 도 3의 피스톤링 조립시스템의 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템의 주요 피스톤링 조립 영역을 간략하게 나타낸 사시도,
도 6은 도 3 내지 도 5의 익스팬더링조립기의 측단면도,
도 7은 도 6의 익스팬더링 조립 영역을 간략하게 나타낸 사시도,
도 8 내지 도 15는 도 6 및 도 7의 익스팬더링조립기의 작동과정을 나타낸 주요부 측단면도.
도 16은 도 3 내지 도 5의 GDi오일링조립기의 측단면도,
도 17은 도16의 GDi오일링 조립 영역을 간략하게 나타낸 사시도,
도 18 내지 도 25는 도 16 및 도 17의 GDi오일링조립기의 작동과정을 나타낸 주요부 측단면도.
도 26은 도 3 내지 도 5의 일반링조립기의 측단면도,
도 27은 도26의 일반링 조립 영역을 간략하게 나타낸 사시도,
도 28 내지 도 35는 도 26 및 도 27의 일반링조립기의 작동과정을 나타낸 주요부 측단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템에 대해 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템(501)은 피스톤(1)을 공급하는 피스톤공급기(510)와, 피스톤공급기(510)에서 공급된 피스톤(1)의 외주면에 형성되어 있는 링홈(3a,3b,3c)들에 오일링(15)과 세컨드링(17) 및 탑링(19)을 자동으로 조립하는 피스톤링조립기(520)와, 피스톤링조립기(520)에서 피스톤링(10)이 조립 완료된 피스톤(1)을 배출시키는 피스톤배출기(530)와, 피스톤(1)을 피스톤공급기(510)로부터 피스톤링조립기(520)를 거쳐 피스톤배출기(530)로 이동시키는 피스톤이송기(540)를 포함한다.

피스톤공급기(510)는 다수의 피스톤(1)을 적재하여 피스톤이송기(540)로 하나씩 공급하는 공급컨베이어(511)와, 공급컨베이어(511)에서 피스톤이송기(540)를 향해 이동하는 피스톤(1)의 불량유무를 검사하는 조립전검사수단(517)을 가지고 있다.

공급컨베이어(511)는 컨베이어 상에 피스톤(1)들을 적어도 일렬로 적재한 상태에서 후술할 피스톤이송기(540)의 트레이(542)로 피스톤(1)을 하나씩 순차적으로 이송한다. 이때, 컨베이어 상에는 적재된 피스톤(1)들이 상호 접촉되지 않도록 접촉방지수단(513)을 마련하는 것이 바람직하다.

접촉방지수단(513)은 피스톤(1)들 사이를 구획하면서 피스톤(1) 외주면의 손상을 방지하는 탄성부재로 마련되거나, 컨베이어 상에 탄성재질을 이용하여 피스톤(1) 적재부분을 마련하는 형태 등과 같이 다양한 형태로 마련될 수 있다. 물론, 접촉방지수단(513)은 피스톤(1)들의 상호 접촉을 방지할 수 있는 범위에서 전술한 탄성부재 등을 이용하거나 여타 다른 기구적 수단을 이용할 수도 있다.

그리고 컨베이어 상에 피스톤(1)들을 적재 배열하는 형태는 일렬 외에도 2열 적재 형태 등과 같은 복수열 적재형태로도 가능한데, 이처럼 피스톤(1)들을 컨베이어상에 복수열 적재형태로 적재 이송할 경우, 공급컨베이어(511)의 최종단에서 피스톤이송기(540)의 트레이(542)를 향하는 부분에는 복수열로 적재된 피스톤(1)들이 각 열에서 번갈아가면서 하나씩 피스톤이송기(540)의 트레이(542)로 이동하도록 안내하는 피스톤공급가이드수단(515)이 마련되는 것이 바람직하다.

조립전검사수단(517)은 공급컨베이어(511)로부터 피스톤이송기(540)의 트레이(542)에 적재된 피스톤(1)의 외관을 촬영하는 비전카메라(미도시)와, 비전카메라(미도시)에서 촬영된 피스톤(1)의 이미지를 판독하여 피스톤(1)의 외관이나 피스톤(1)의 종류가 제어기(미도시)에 미리 설정 입력된 피스톤(1) 외관의 불량 범위 및 해당 피스톤링(10) 조립공정에 대응하는 피스톤(1) 종류인지 여부를 판독하는 조립전판독기(미도시)를 구비할 수 있다.

조립전검사수단(517)에서 피스톤(1)의 외관불량이나 다른 종류의 피스톤(1)으로 판독되면 피스톤링 조립시스템(501)이 정지되거나 경보음을 발생하여 관리자에게 피스톤링 조립공정의 피스톤(1) 공급 불량 상황을 전달할 수 있다.

여기서 피스톤(1)의 외관 촬영은 피스톤(1) 외주면의 이상 유무 및 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c) 이상 유무 등을 비롯하여 피스톤(1)의 외관에서 발생할 수 있는 불량을 확인하기 위한 것으로서, 피스톤(1) 종류별로 양품인 상태의 피스톤(1) 외관을 촬영하여 그 데이터를 미리 제어기에 저장시킨 상태에서 양품의 이미지와 공급되고 있는 피스톤(1)의 촬영 이미지를 비교하는 형태로 이루어질 수 있다. 또한 피스톤(1)의 종류 역시 각 종류별 피스톤(1)에 표시되어 있는 모델명을 미리 촬영한 데이터를 제어기에 저장시켜서 공급되는 피스톤(1)에 표시된 모델명과 비교하는 형태로 판독할 수 있다.

한편, 피스톤링조립기(520)는 피스톤공급기(510)로부터 피스톤이송기(540)의 트레이(542)에 적재되어 피스톤배출기(530) 측으로 이동하는 피스톤(1)에 피스톤링(10)을 조립한다. 여기서 피스톤링(10)은 전술한 바와 같이 피스톤링(10)의 외주면에 조립되는 오일링(15)과 세컨드링(17) 및 탑링(19)이다. 일반적인 엔진의 피스톤링(10)은 오일링(15)과 세컨드링(17) 및 탑링(19)으로 이루어지며, 이 중 오일링(15)은 그 형태에 따라 다양한 종류가 존재한다. 또한 탑링(19)의 경우 유연기관 엔진용과 무연기관 엔진용으로 구별될 수 있다. 그리고 세컨드링(17)과 탑링(19)은 각각 적어도 하나가 피스톤(1)의 외주면에 조립된다.

이에 따라 피스톤링조립기(520)는 피스톤링(10) 중 오일링(15)을 조립하는 적어도 하나의 오일링조립기(600)와, 피스톤링(10) 중 세컨드링(17)을 조립하는 적어도 하나의 세컨드링조립기(801)와, 피스톤링(10) 중 탑링(19)을 조립하는 적어도 하나의 탑링조립기(800)로 구성될 수 있다.

이러한 피스톤링조립기(520)는 피스톤공급기(510) 측으로부터 피스톤배출기(530) 측을 향해서 오일링조립기(600)와 세컨드링조립기(801) 및 탑링조립기(800) 순으로 배치되는 것이 바람직하다. 이는 피스톤(1)의 외주면 하부로부터 상부를 향해 해당 피스톤링(10)이 차례로 조립되도록 함으로써 앞서 조립된 하측의 피스톤링(10)을 보호하면서 하측의 피스톤링(10)이 상측의 피스톤링(10)을 조립하는 과정을 방해하지 않도록 하기 위함이다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.

본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템(501)의 피스톤링조립기(520)는 오일링조립기(600)를 제외한 나머지 세컨드링조립기(801) 및 탑링조립기(800)의 구성이 거의 동일하다. 이에 따라 이하에서는 세컨드링조립기(801) 및 탑링조립기(800) 등을 일반링조립기(301)로 통칭하여 설명한다. 한편, 오일링조립기(600)는 전술한 바와 같이 다양한 종류의 오일링(15) 각각의 구조적 특성에 대응하는 구조를 갖는 것으로서, 본 발명에서는 가장 널리 사용되는 익스팬더형 오일링(15) 및 내링(25b)과 외링(25a)을 갖는 형태의 오일링(15)을 조립하기 위한 익스팬더오일링조립기(601) 및 GDi오일링조립기(201)가 본 발명의 피스톤링 조립시스템(501)에 적용된 예에 대해 설명한다. 물론 본 발명에 따르면 오일링조립기(600)는 익스팬더오일링조립기(601) 및 GDi오일링조립기(201) 외에 다른 형태의 오일링조립기(600)가 추가되거나 대체될 수 있다.

이러한 점을 고려하여 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템(501)에 마련된 피스톤링조립기(520)는 피스톤공급기(510)에 인접한 영역으로부터 피스톤배출기(530)를 향하는 방향으로 GDi오일링조립기(201), 익스팬더오일링조립기(601), 세컨드링조립기(801), 탑링조립기(800)가 차례로 배치된 것을 예로 하여 설명한다.

이때, 익스팬더오일링조립기(601)는 익스팬더형 오일링(15)의 구조적 특성에 대응하도록 피스톤(1)의 해당 링홈(3a)에 익스팬더링(15a)을 조립하는 익스팬더링조립기(101)와, 피스톤(1)에 조립된 익스팬더링(15a)의 상하부에 각각 사이드링(15b)을 조립하는 한 쌍의 사이드링조립기(830)로 구성된다. 양 사이드링조립기(830)는 전술한 일반링조립기(301)와 거의 동일한 구성을 갖는 것으로서 일반링조립기(301)에 대한 후술할 설명을 참고한다.

결과적으로 이하 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템(501)의 피스톤링조립기(520)는 GDi오일링조립기(201), 익스팬더링조립기(101), 제1사이드링조립기(831), 제2사이드링조립기(832), 세컨드링조립기(801), 탑링조립기(800) 순으로 마련되는데, 바람직하게는 탑링조립기(800)가 무연기관용 엔진 피스톤(1)의 탑링(19)을 조립하기 위한 제1탑링조립기(810) 및 무연기관용 엔진 피스톤(1)의 탑링(19)을 조립하기 위한 제2탑링조립기(820)로 구비되는 예에 대해서 설명하기로 한다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피스톤링 조립시스템(501)의 피스톤링조립기(520)는 피스톤공급기(510)에 인접한 영역으로부터 피스톤배출기(530)를 향하는 방향으로 GDi오일링조립기(201), 익스팬더링조립기(101), 제1사이드링조립기(831), 제2사이드링조립기(832), 세컨드링조립기(801), 제1탑링조립기(810), 제2탑링조립기(820)가 차례로 배치되어 있다.

이 중 제1사이드링조립기(831), 제2사이드링조립기(832), 세컨드링조립기(801), 제1탑링조립기(810), 제2탑링조립기(820)는 그 구성이 거의 동일한 것으로 전술한 바와 같이, '일반링조립기(301)'로 통칭하고, 이하에서는 도 5와 같이, GDi오일링조립기(201), 익스팬더링조립기(101), 일반링조립기(301) 순으로 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템(501)에 구비된 피스톤링조립기(520)에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, GDi오일링조립기(201)는 도 6 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 피스톤(1)에 오일링(15)을 조립하는 영역을 형성하는 조립스테이션(210)과, 외링(25a)과 내링(25b)으로 이루어진 다수의 오일링(15)들을 적재하며 후술할 링로딩유닛(230)으로 오일링(15)을 하나씩 공급하는 링공급유닛(220)과, 링공급유닛(220)으로부터 전달된 오일링(15)을 조립스테이션(210)으로 이동시키는 링로딩유닛(230)과, 링로딩유닛(230)에 의해 조립스테이션(210)으로 이동한 오일링(15)을 피스톤(1)의 링홈(3a)에 조립시키는 링조립유닛(240)을 포함한다.

조립스테이션(210)에는 피스톤(1) 하부의 링홈(3a)에 오일링(15)을 조립하기 위한 조립공간으로서 피스톤(1)의 외주면이 원활하게 수용될 수 있는 정도의 피스톤로딩홀(211)이 형성되어 있다.

피스톤(1)은 피스톤공급기(510)에서 피스톤이송기(540)의 트레이(542)에 적재 이송되어 자동적으로 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)에 로딩되며, 오일링(15) 조립 후 피스톤로딩홀(211)에서 언로딩될 수 있다. 이때, 피스톤(1)이 로딩되기 전에 피스톤로딩홀(211)에는 링로딩유닛(230)에 의해 오일링(15)이 미리 로딩되어 후술할 그리퍼(241)에 의해 확경된 상태로 대기한다.

또한 이 조립스테이션(210)에는 그리퍼(241)에 의해 확경 및 축경되는 오일링(15)의 위치를 피스톤(1)의 해당 링홈(3a)에 대응하는 위치로 가이드하는 위치설정가이드수단(213)이 마련되어 있다.

이 위치설정가이드수단(213)은 오일링(15)이 확경된 위치를 피스톤(1)의 링홈(3a) 둘레에 정확하게 위치시킴과 동시에, 후술할 링조립유닛(240)의 링가압수단(245)에 의해 오일링(15)이 피스톤(1)의 링홈(3a)으로 조립되는 과정에서 피스톤(1)의 링홈(3a)에 오일링(15)이 정확하게 조립되도록 가이드한다.

이러한 위치설정가이드수단(213)은 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211) 원주방향을 부분적으로 마련되는 구조적으로 고정된 형태의 고정가이드(214)와, 후술할 링조립유닛(240)에 의해 피스톤로딩홀(211)에서 확경 및 축경되는 오일링(15)을 피스톤(1)의 링홈(3a) 측으로 정확하게 탄성적으로 가압하는 탄성가압가이드(215)로 구성될 수 있다.

이 중 탄성가압가이드(215)는 V홈 측단면 및 평단면을 가지고 오일링(15)의 원주 일부분에 대응하는 위치에서 오일링(15)의 탄성적으로 피스톤(1)의 링홈(3a)측으로 가압하는 가이드블록(217)과, 가이드블록(217)으로 탄성적으로 지지하는 가이드스프링(218)으로 구성될 수 있다. 이 탄성가압가이즈는 V홈 측단면에서 내측 골의 위치가 피스톤(1)의 링홈(3a)에 대응하게 외치함으로써, 오일링(15)의 확경 과정에서 오일링(15)과 피스톤(1)의 링홈(3a)에 정확하게 일치하도록 대응키는 한편, 오일링(15)의 축경 과정에서 오일링(15)이 피스톤(1)의 링홈(3a)으로 정확하게 삽입될 수 있도록 탄성적으로 오일링(15)을 가압한다.

링공급유닛(220)은 다수의 오일링(15)을 수직으로 적재하는 매거진(221)을 가지고 있다.

매거진(221)은 외링(25a)과 내링(25b)이 미리 결합되어 있는 오일링(15)들이 적재되는 적재부(222)와, 적재부(222)의 상단에 결합되어 오일링(15)이 적재부(222)에 원활하게 적재되도록 하는 적재유도부(223)를 가지고 있다.

적재부(222)는 복수의 원형 바아가 오일링(15)의 외주면에 접하는 형태로 원주방향으로 상호 이격되어 수직 배치되어 있다. 이 적재부(222)의 상하 양 단부는 적재유도부(223)와 하단가이드캡(224)이 결합된다. 이때 적재유도부(223)와 하단가이드캡(224)의 내주면은 적재부(222)의 원형 바아들이 형성하는 가상의 원형 내주면과 일치한다. 물론 적재부(222)는 복수의 원형 바아가 아닌 단일의 원통부재 등과 같은 다양한 형태로 마련될 수도 있다.

적재유도부(223)는 적재부(222) 상단에 결합되며, 상부 영역 내주면이 하단으로 갈수록 적재부(222)의 내주면과 일치하도록 축소되는 내주면 하향 축경 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이는 오일링(15)이 원활하게 적재부(222)로 적재될 수 있도록 하기 위함이다.

하단가이드캡(224)은 적재부(222)의 하단에 결합되며, 하단부 영역이 후술할 로딩플레이트(231)의 링수령위치에서 로딩플레이트(231)의 상면과 근접한다. 하단가이드캡(224)의 최하단에 위치하는 오일링(15)의 로딩플레이트(231)가 링수령위치에 위치할 때 로딩플레이트(231)로 낙하되며, 낙하된 오일링(15)이 로딩플레이트(231)에 의해 로딩위치로 이동될 때 다음으로 하단가이드캡(224)의 최하단에 위치하게 되는 오일링(15)은 로딩플레이트(231)의 후방 영역 상면의 구조에 의해 낙하하지 못하고 대기하게 된다.

한편, 링로딩유닛(230)은 매거진(221)으로부터 낙하하는 오일링(15)을 수령하여 조립스테이션(210)으로 이동시키는 로딩플레이트(231)와, 로딩플레이트(231)를 구동시키는 플레이트구동기(233)를 가지고 있다.

로딩플레이트(231)는 매거진(221)의 하단가이드캡(224) 하단부에 인접하는 링수령위치와 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)에 위치하는 로딩위치 간을 왕복 이동 가능하게 마련된다.

이 로딩플레이트(231)의 상면은 링공급유닛(220)의 매거진(221)으로부터 낙하하는 오일링(15)을 수령하는 오일링수령면(235)과, 오일링수령면(235)에 낙하된 오일링(15)을 조립스테이션(210)으로 이동시킬 때 매거진(221)의 최하단에 대기하는 오일링(15)의 낙하를 방지하도록 오일링수령면(235) 후방에 단차지게 형성된 오일링대기유지면(236)을 가지고 있다. 오일링대기유지면(236)은 오일링(15)의 오일링수령면(235)에 비해 높은 위치에 단차지게 형성되며 그 상면은 로딩플레이트(231)가 조립스테이션(210) 측으로 이동할 때 매거진(221)의 하단가이드캡(224) 하단부에 인접하는 정도의 높이를 갖는데, 이때, 오일링대기유지면(236)과 매거진(221)의 하단가이드캡(224) 하단부 간의 인접 간격은 오일링(15)의 두께에 비해 작은 간격으로 형성됨으로써 매거진(221)의 하단가이드캡(224) 하단에 대기하는 오일링(15)이 임의로 낙하되지 않게 된다.

또한 로딩플레이트(231)에는 적어도 오일링(15)이 접하는 영역에 부착자석(237)이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이는 매거진(221)으로부터 낙하된 오일링(15)의 수평유지와 로딩플레이트(231) 외부로 이탈되는 것을 방지함과 동시에, 매거진(221)으로부터 오일링(15)이 낙하될 때 로딩플레이트(231)에 정위치로 낙하될 수 있도록 자력에 의한 인력을 작용시키기 위함이다.

플레이트구동기(233)는 유압 또는 공압 실린더 등을 비롯한 다양한 형태의 직선 왕복 운동 가능한 구동기로 마련될 수 있다. 이 플레이트구동기(233)는 로딩플레이트(231) 상에 오일링(15)이 적재되면 로딩플레이트(231)를 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)의 로딩위치로 이동시키는 한편, 피스톤로딩홀(211)에서 후술할 그리퍼(241)에 오일링(15)이 확경 파지되면 로딩플레이트(231)를 링수령위치로 복귀시킨다.

한편, 링조립유닛(240)은 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)로 전달된 오일링(15)을 파지 및 파지 해제하는 그리퍼(241)와, 그리퍼(241)가 오일링(15)을 파지 해제할 때 오일링(15)을 피스톤(1)의 링홈(3a) 측으로 가압하는 링가압수단(245)을 가지고 있다.

그리퍼(241)는 피스톤로딩홀(211) 상부 영역에 승강 가능하게 설치되며, 피스톤로딩홀(211) 상부 영역에 대기하고 있다가 피스톤로딩홀(211)에 오일링(15)이 전달되면 하강하여 오일링(15)을 파지하여 확경시킨다. 이때, 그리퍼(241)는 오일링(15)의 내링(25b) 내주면 복수 영역을 등간격을 두고 파지하여 확경시킬 수 있도록 복수로 마련된다.

이때, 각 그리퍼(241) 간의 간격은 각 그리퍼가 오일링(15)의 내링(25b)에 접촉되는 영역에 비해 작게 형성되는 것이 바람직한다. 즉, 그리퍼(241)가 내링(25b)에 접촉되는 영역이 최대한 크게 형성되는 것이다. 여기서 각 그리퍼(241)가 상기 내링(25b)에 접촉되는 영역은 오일링(15)을 평면에서 볼 때 원주방향으로 60°내지 180°범위의 영역인 것이 바람직하다. 이는 내링(25b)과 외링(25a)으로 이루어지면서 탄성을 갖는 오일링(15)의 구조적 특성에 의해 내링(25b)이 외링(25a)의 내주홈(25c)으로부터 임의로 이탈되지 못하도록 하기 위함이다.

이러한 그리퍼(241)는 오일링(15)의 파지하여 확경하는 과정에서 내링(25b)을 외링(25a)의 내주홈(25c)으로 내향 가압시킨다.

그리고 그리퍼(241)는 내링(25b)을 가압하면서 오일링(15)을 파지하여 확경시킨 상태에서 피스톤로딩홀(211)로 피스톤(1)이 수용되면 오일링(15)을 파지 해제한 후 대기 위치로 상승한다. 이때, 그리퍼(241)의 외측면은 오일링(15)의 원활한 파지 및 파지 해제를 위해서 하단 영역에 그립유도면(243)을 갖는 것이 바람직하다.

링가압수단(245)은 오일링(15)의 둘레 영역에 일정 간격을 두고 복수로 마련되어 외링(25a)을 링홈(3a) 측으로 가압하는 방향과 반대 방향으로 왕복하는 가압편(246)과, 가압편(246)을 왕복 구동시키는 가압편구동기(247)를 가지고 있다.

가압편(246)들은 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)에서 확경된 오일링(15) 외주 영역에 대기하다가 피스톤(1)이 피스톤로딩홀(211)로 전달되고 그리퍼(241)가 오일링(15)을 파지 해제하는 과정에서 가압편구동기(247)의 구동에 의해 오일링(15)의 외링(25a)을 피스톤(1)의 링홈(3a) 측으로 가압하게 된다. 그러면, 그리퍼(241)에 의해 외링(25a)의 내주홈(25c)에 내향 가압되어 있는 내링(25b)이 외링(25a)으로부터 이탈되지 않는 상태에서 오일링(15)이 피스톤(1)의 링홈(3a)에 안정적으로 조립된다.

가압편구동기(247)는 가압편(246)을 왕복 이동시킬 수 있는 범위에서 유압 또는 공압 실린더 등을 비롯한 다양한 형태의 직선 왕복 운동 가능한 구동기로 마련될 수 있다. 이때, 가압편구동기(247)는 가압편(246)은 복수회 타격하는 형태로 외링(25a)을 피스톤(1)의 링홈(3a) 측으로 가압하는 것이 바람직하다. 그리퍼(241)가 오일링(15)을 파지 해제 하는 과정에서 가압편(246)이 외링(25a)을 타격하듯이 가압하고 오일링(15)의 피스톤(1)의 링홈(3a)에 조립되는 과정에서 가압편(246)이 외링(25a)을 타격하듯이 가압하는 복수회 가압 동작으로 이루어지도록 하는 것이 정확하고 안정적인 오일링(15)의 조립을 구현할 수 있다.

이러한 링가압수단(245)의 오일링(15) 가압 작용과 함께 그리퍼(241)는 상승하면서 오일링(15)을 파지 해제하게 되고 오일링(15)은 링가압수단(245)의 가압 작용 및 자체 탄성복원력에 의해 피스톤(1)의 링홈(3a)으로 정확하게 삽입되는 형태로 조립된다.

이 링가압수단(245)은 오일링(15)의 조립 정확도를 위해서 확경된 오일링(15)의 둘레 영역에 적어도 하나 또는 일정 간격을 두고 복수로 마련될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 GDi오일링조립기(201)를 이용하여 내링(25b)과 외링(25a)으로 이루어진 오일링(15)을 피스톤(1)의 링홈(3a)에 자동으로 조립하는 과정을 도 8 내지 도 15를 참고하여 살펴본다.

매거진(221)에 다수의 오일링(15)들이 수직으로 적재된 상태에서 GDi오일링조립기(201)의 구동이 시작된다.

GDi오일링조립기(201)의 구동이 시작되면, 도 8과 같이, 링로딩유닛(230)의 로딩플레이트(231)가 매거진(221) 하부의 링수령위치에서 오일링수령면(235)이 대기하도록 위치함으로써 도 9와 같이, 매거진(221) 최하부의 오일링(15)이 로딩플레이트(231)의 오일링수령면(235)으로 낙하한다. 이때, 로딩플레이트(231)에 마련된 부착자석(237)의 자력에 의해 오일링(15)은 로딩플레이트(231)에 정확하게 수평이 유지되면서 적재되고 임의로 이탈되지 않는다. 그리고 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)은 빈 공간으로 대기한다.

로딩플레이트(231)의 오일링수령면(235)에 오일링(15)이 적재되면, 도 10과 같이, 링로딩유닛(230)의 플레이트구동기(233)의 구동에 의해 로딩플레이트(231)가 조립스테이션(210) 측의 로딩위치로 이동하여 피스톤로딩홀(211)에 오일링(15)을 위치시킨다. 이때, 로딩플레이트(231)의 후방에 형성된 오일링대기유지면(236)이 매거진(221)의 하단부에 인접하게 위치함으로써, 매거진(221)의 하단에 대기하는 오일링(15)이 임의로 낙하되지 않는다. 매거진(221)의 하단에 대기하는 다음 오일링(15)의 로딩플레이트(231)가 원위치로 복귀하면 자중에 의해 오일링수령면(235)으로 낙하한다.

오일링(15)이 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)에 전달되면, 도 11과 같이, 그리퍼(241)가 하강하여 오일링(15)의 내링(25b)을 외링(25a)의 내주홈(25c) 측으로 가압하면서 오일링(15)을 파지함과 동시에 오일링(15)을 확경시킨다.

오일링(15)이 파지 확경되면서 로딩플레이트(231)는 도 12와 같이, 오일링수령면(235)이 매거진(221)의 하단에 인접하도록 링수령위치로 복귀한다.

그리퍼(241)에 의해 확경되는 오일링(15)은 위치설정가이드수단(213)인 고정가이드(214)와 탄성가압가이드(215)에 의해 그 위치가 미리 정해진 위치 즉 피스톤로딩홀(211)에 수용되는 피스톤(1)의 링홈(3a) 외주에 인접하게 대응하는 위치에 정확하게 위치하게 된다. 이때, 탄성가압가이드(215)의 가이드블록(217)은 그리퍼(241)에 의해 내링(25b)이 내향 가압되어 있는 외링(25a)의 외주를 탄성적으로 가압하면서 오일링(15)의 정확한 위치를 설정한다.

그리퍼(241)가 오일링(15)을 파지 확경한 상태에서 도 13과 같이, 피스톤이송기(540)에 의해서 피스톤로딩홀(211) 내부에 피스톤(1)이 공급 수용된다. 이때 피스톤(1)의 링홈(3a)은 위치설정가이드수단(213)에 의해 정확한 위치에 확경되어 대기하는 오일링(15)의 내주에 정확하게 인접하게 된다.

피스톤(1)이 피스톤로딩홀(211)에 수용되면, 도 14와 같이, 그리퍼(241)는 오일링(15)의 파지 상태를 해제하면서 피스톤로딩홀(211) 상부 영역으로 상승하는 한편, 위치설정가이드수단(213)의 탄성가압가이드(215) 및 링가압수단(245)은 오일링(15)을 링홈(3a) 측으로 가압한다.

이때, 탄성가압가이드(215)는 가이드스프링(218)의 탄성력에 의해 가이드블록(217)이 오일링(15)의 외링(25a)을 피스톤(1)의 링홈(3a) 측으로 가압하게 되며, 링가압수단(245)은 가압편구동기(247)의 구동에 의해 가압편(246)이 오일링(15)의 외링(25a)을 피스톤(1)의 링홈(3a) 측으로 복수회 타격하듯이 가압하게 된다. 이에 의해 내링(25b)과 외링(25a)으로 이루어진 오일링(15)이 피스톤(1)의 링홈(3a)으로 정확하게 조립된다.

오일링(15)의 조립이 완료된 피스톤(1)은 도 15와 같이, 피스톤이송기(540)의 구동에 의해 트레이(542)에 적재된 상태로 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)에서 배출되어 다음의 일반링조립기(301)로 이동된다.

이와 같은 내링(25b)과 외링(25a)을 갖는 형태의 오일링(15) 조립 과정은 자동 반복적으로 연속해서 이루어지는 것으로써 신속 정확하게 피스톤(1)에 오일링(15)을 자동으로 조립할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 GDi오일링조립기(201)는 조립스테이션(210)에서 그리퍼(241)가 내링(25b)과 외링(25a)으로 이루어진 오일링(15)을 확경하는 과정에서 그리퍼(241)의 넓은 면적이 내링(25b)의 내주면 영역에 넓게 접촉되면서 내링(25b)을 외링(25a)의 내주홈(25c) 내부로 내향 가압하면서 오일링(15)을 확경시키기 때문에, 오일링(15)이 확경되는 과정에서 내링(25b)이 부분적으로 외링(25a)의 내주홈(25c)에서 이틸되는 것을 완벽하게 방지할 수 있다.

또한, 오일링(15)의 확경 및 축경되는 과정에서 위치설정가이드수단(213)이 오일링(15)의 위치를 정확하게 유지시키고, 오일링(15)이 축경되는 과정에서 링가압수단(245)이 외링(25a)을 복수회 타격하듯이 피스톤(1)의 링홈(3a) 측으로 가압함으로써 내링(25b)이 외링(25a)의 내주홈(25c)에서 이탈되는 것을 완벽하게 방지하면서 오일링(15)을 피스톤(1)의 링홈(3a)에 정확하고 빠르게 조립할 수 있다.

한편, 익스팬더오일링조립기(601) 역시, 도 16 내지 도 25에 도시한 바와 같이, 피스톤(1)에 익스팬더링(15a)을 조립하는 영역을 형성하는 조립스테이션(110)과, 다수의 익스팬더링(15a)을 적재하며 후술할 링로딩유닛(130)으로 익스팬더링(15a)을 하나씩 공급하는 링공급유닛(120)과, 링공급유닛(120)으로부터 전달된 익스팬더링(15a)을 조립스테이션(110)으로 이동시키는 링로딩유닛(130)과, 링로딩유닛(130)에 의해 조립스테이션(110)으로 이동한 익스팬더링(15a)을 피스톤(1)의 링홈(3a)에 조립시키는 링조립유닛(140)을 포함한다.

조립스테이션(110)에는 피스톤(1) 하부의 링홈(3a)에 익스팬더링(15a)을 조립하기 위한 조립공간으로서 피스톤(1)의 외주면이 원활하게 수용될 수 있는 정도의 피스톤로딩홀(111)이 형성되어 있다.

피스톤(1)은 피스톤공급기(510)에서 피스톤이송기(540)의 트레이(542)에 적재 이송되어 자동적으로 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111)에 로딩되며, 익스팬더링(15a) 조립 후 피스톤로딩홀(111)에서 언로딩될 수 있다. 이때, 피스톤(1)이 로딩되기 전에 피스톤로딩홀(111)에는 링로딩유닛(130)에 의해 익스팬더링(15a)이 미리 로딩되어 후술할 그리퍼(141)에 의해 확경된 상태로 대기한다.

또한 이 조립스테이션(110)에는 그리퍼(141)에 의해 확경 및 축경되는 익스팬더링(15a)의 위치를 피스톤(1)의 해당 링홈(3a)에 대응하는 위치로 가이드하는 위치설정가이드수단(113)이 마련되어 있다.

이 위치설정가이드수단(113)은 익스팬더링(15a)이 확경된 위치를 피스톤(1)의 링홈(3a) 둘레에 정확하게 위치시킴과 동시에, 후술할 링조립유닛(140)의 링가압수단(145)에 의해 익스팬더링(15a)이 피스톤(1)의 링홈(3a)으로 조립되는 과정에서 피스톤(1)의 링홈(3a)에 익스팬더링(15a)이 정확하게 조립되도록 가이드한다.

링공급유닛(120)은 다수의 익스팬더링(15a)을 수직으로 적재하는 매거진(121)과, 매거진(121) 하부 영역으로 익스팬더링(15a)을 하나씩 낙하시키는 링가압부(126)와, 매거진(121)에 적재된 익스팬더링(15a)들이 임의로 낙하되는 것을 방지하는 이탈방지수단(129)을 가지고 있다.

매거진(121)은 익스팬더링(15a)들이 적재되는 적재부(122)와, 적재부(122)의 상단에 결합되어 익스팬더링(15a)이 적재부(122)에 원활하게 적재되도록 하는 적재유도부(123)와, 적재부(122)의 하부에 마련되어 익스팬더링(15a)이 확경된 상태로 낙하하도록 유도하는 링확경부(124)와, 익스팬더링(15a)의 개방 단부를 이격된 상태로 유지시키는 단부이격유지리브(125)로 구성된다.

적재부(122)는 복수의 원형 바아가 익스팬더링(15a)의 내주면에 접하는 형태로 원주방향으로 상호 이격되어 수직 배치되어 있다. 이 적재부(122)의 상하 양 단부는 적재유도부(123)와 링확경부(124)와 결합된다. 이때 적재유도부(123)와 링확경부(124)의 상단 외주면은 적재부(122)의 원형 바아들이 형성하는 가상의 원형 외주면과 일치한다. 물론 적재부(122)는 복수의 원형 바아가 아닌 단일의 원통부재 등과 같은 다양한 형태로 마련될 수도 있다.

적재유도부(123)는 적재부(122) 상단에 결합되며, 상부 영역 외주면이 상단으로 갈수록 축소되는 상향 축경 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이는 익스팬더링(15a)이 원활하게 적재부(122)로 적재될 수 있도록 하기 위함이다.

링확경부(124)는 적재부(122)의 하단에 결합되며, 하부 영역 외주면이 하단으로 갈수록 점진적으로 확대되는 하향 확경 구조를 가지고 있다. 이러한 하향 확경 구조는 익스팬더링(15a)이 확경된 상태로 낙하하도록 유도한다.

한편, 단부이격유지리브(125)는 매거진(121)의 일 측에서 수직방향을 따라 외향 돌출된 형태로 마련되어 익스팬더링(15a)의 개방 단부를 이격된 상태로 유지시킨다. 이에 의해 매거진(121)에 적재된 익스팬더링(15a)들은 개방 단부가 모두 한 방향을 향하는 상태에서 단부이격유지리브(125)에 의해 이격된 상태로 매거진(121)에 수직방향으로 정렬 적재됨으로써, 익스팬더링(15a)의 개방 단부가 구조적 특성에 의해 겹쳐지는 것을 방지한 상태로 매거진(121)에 적재될 수 있다.

링가압부(126)는 매거진(121)의 적재부(122)를 둘러싸면서 수직 방향으로 승강 가능한 가압부재(127)와, 가압부재(127)를 하향 가압하는 가압유닛(128)으로 구성된다.

가압부재(127)는 매거진(121)의 적재부(122)에 적재된 익스팬더링(15a)들 중 최상부 익스팬더링(15a)과 접하도록 익스팬더링(15a)들 상부 영역에서 승강하며, 가압유닛(128)은 가압부재(127)를 익스팬더링(15a)의 두께에 대응하는 하강 폭으로 하향 가압한다. 이에 의해 매거진(121)의 최하단부에 위치하는 익스팬더링(15a)은 가압유닛(128)의 구동에 의해 하나씩 매거진(121) 하부로 낙하하여 후술할 링로딩유닛(130)의 로딩플레이트(131)로 전달된다.

여기서 가압부재(127)의 구조는 익스팬더링(15a)의 안정적으로 하향 가압할 수 있는 범위에서 다양한 구조를 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 원통형으로 마련되어 익스팬더링(15a)의 상부 수평면을 균일하게 하향 가압할 수 있도록 한다.

이탈방지수단(129)은 장치의 구동 및 링가압부(126)의 구동 과정에서 발생할 수 있는 진동 등에 의해 매거진(121)의 하단부 영역에 적재된 익스팬더링(15a)이 임의로 낙하하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 매거진(121)의 링확경부(124)에 자석을 포함시키는 형태로 마련될 수 있다.

이때, 자석으로 마련되는 이탈방지수단(129)은 링확경부(124) 하단 둘레에 자석을 원주방향을 따라 매입시키는 형태일 수 있는데, 링 형상을 갖는 단일의 자석 또는 복수의 자석을 간격을 두고 매입시키는 형태일 수 있다. 물론, 링확경부(124) 자체를 자석으로 마련하는 형태일 수도 있다.

이러한 자석형태의 이탈방지수단(129)은 매거진(121)의 링확경부(124) 하단부에 위치하는 익스팬더링(15a)이 링가압부(126)의 하향 가압작용에 의해 낙하한 후, 다음의 익스팬더링(15a)이 자석의 자력에 의해 낙하되지 않고 매거진(121)의 링확경부(124)에 부착된 상태로 대기할 수 있도록 유지시킨다. 이에 의해 익스팬더링(15a)의 임의 낙하를 방지할 수 있다.

이러한 이탈방지수단(129)은 자석 외에도 익스팬더링(15a)의 임의로 낙하할 수 없는 정도의 유지력을 발휘하면서 링가압부(126)의 가압력에 의해서는 익스팬더링(15a)이 낙하할 수 있는 범위의 마찰력을 제공하는 고무 등의 수지 재질로 마련된 별도의 부재를 적절히 이용할 수 있음은 물론이다.

한편, 링로딩유닛(130)은 매거진(121)으로부터 낙하하는 익스팬더링(15a)을 수령하여 조립스테이션(110)으로 이동시키는 로딩플레이트(131)와, 로딩플레이트(131)를 구동시키는 플레이트구동기(133)를 가지고 있다.

로딩플레이트(131)는 매거진(121)의 링확경부(124) 하단부에 인접하는 링수령위치와 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111)에 위치하는 로딩위치 간을 왕복 이동 가능하게 마련된다.

그리고 로딩플레이트(131)에는 링수령위치에서 매거진(121)의 단부이격유지리브에 대응하게 위치하는 이격유지편(135)이 돌출되어 있다. 이 이격유지편(135)은 매거진(121)의 링확경부(124)에서 확경된 상태로 낙하하는 익스팬더링(15a)이 탄성 복원력에 의해서 개방 단부 양측이 겹쳐지는 것을 방지한다. 따라서 로딩플레이트(131)가 링수령위치에 위치할 때 이격유지편(135)의 상단은 링확경부(124) 하단과 단부이격유지리브 하단에 근접하게 위치하는 것이 바람직하다. 이에 의해 익스팬더링(15a)의 탄성적으로 축경되어 개방 단부 양측이 겹쳐질 수 있는 시간적 여유를 제거할 수 있고, 익스팬더링(15a)이 로딩플레이트(131)에 낙하되면 그 개방측 양단부 사이에 이미 이격유지편(135)이 개재되도록 할 수 있다. 따라서 익스팬더링(15a)은 개방 단부가 이격된 상태로 로딩플레이트(131) 상에 적재된다.

또한 로딩플레이트(131)에는 적어도 익스팬더링(15a)이 접하는 영역에 부착자석(137)이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이는 매거진(121)으로부터 낙하된 익스팬더링(15a)의 수평유지와 로딩플레이트(131) 외부로 이탈되는 것을 방지함과 동시에, 매거진(121)으로부터 익스팬더링(15a)이 낙하될 때 로딩플레이트(131)에 정위치로 낙하될 수 있도록 자력에 의한 인력을 작용시키기 위함이다.

플레이트구동기(133)는 유압 또는 공압 실린더 등을 비롯한 다양한 형태의 직선 왕복 운동 가능한 구동기로 마련될 수 있다. 이 플레이트구동기(133)는 로딩플레이트(131) 상에 익스팬더링(15a)이 적재되면 로딩플레이트(131)를 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111)의 로딩위치로 이동시키는 한편, 피스톤로딩홀(111)에서 후술할 그리퍼(141)에 익스팬더링(15a)이 확경 파지되면 로딩플레이트(131)를 링수령위치로 복귀시킨다.

한편, 링조립유닛(140)은 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111)로 전달된 익스팬더링(15a)을 파지 및 파지 해제하는 그리퍼(141)와, 그리퍼(141)가 익스팬더링(15a)을 파지 해제할 때 익스팬더링(15a)을 피스톤(1)의 링홈(3a)으로 가압하는 링가압수단(145)을 가지고 있다.

그리퍼(141)는 피스톤로딩홀(111) 상부 영역에 승강 가능하게 설치되며, 피스톤로딩홀(111) 상부 영역에 대기하고 있다가 피스톤로딩홀(111)에 익스팬더링(15a)이 전달되면 하강하여 익스팬더링(15a)을 파지하여 확경시킨다. 이때, 그리퍼(141)는 익스팬더링(15a)의 내주면 복수 영역을 등간격을 두고 파지하여 확경시킬 수 있도록 복수로 마련된다.

그리고 그리퍼(141)는 익스팬더링(15a)을 파지하여 확경시킨 상태에서 피스톤로딩홀(111)로 피스톤(1)이 수용되면 익스팬더링(15a)을 파지 해제한 후 대기 위치로 상승한다.

이때, 그리퍼(141)의 외측면은 익스팬더링(15a)의 원활한 파지 및 파지 해제를 위해서 하단 영역에 그립유도면(143)을 갖는 것이 바람직하다.

링가압수단(145)은 피스톤로딩홀(111)의 둘레 영역에서 확경된 익스팬더링(15a) 외주 영역에 대기하다가 피스톤(1)이 피스톤로딩홀(111)로 전달되고 그리퍼(141)가 익스팬더링(15a)을 파지 해제하는 과정에서 익스팬더링(15a)을 피스톤(1)의 링홈(3a) 측으로 가압하게 된다. 이러한 링가압수단(145)의 익스팬더링(15a) 가압 작용과 함께 그리퍼(141)는 상승하면서 익스팬더링(15a)을 파지 해제하게 되고 익스팬더링(15a)은 링가압수단(145)의 가압 작용 및 자체 탄성복원력에 의해 피스톤(1)의 링홈(3a)으로 정확하게 삽입되는 형태로 조립된다.

이 링가압수단(145)은 익스팬더링(15a)의 조립 정확도를 위해서 확경된 익스팬더링(15a)의 둘레 영역에 적어도 하나 또는 일정 간격을 두고 복수로 마련될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 익스팬더오일링조립기(601)를 이용하여 피스톤(1)에 익스팬더링(15a)을 자동으로 조립하는 과정을 도 18 내지 도 25를 참고하여 살펴본다.

매거진(121)에 다수의 익스팬더링(15a)들이 수직으로 적재된 상태에서 익스팬더오일링조립기(601)의 구동이 시작된다.

이때, 매거진(121)의 최하부의 익스팬더링(15a)은 도 18과 같이, 링확경부(124)에 자석으로 마련된 이탈방지수단(129)의 자력에 의해서 링확경부(124) 하단을 벗어나지 않는 상태를 유지하고 있게 된다. 그리고 익스팬더링(15a)의 개방 단부는 단부이경유지리브에 의해 이격되어 있다. 또한, 링확경부(124) 하부에는 링로딩유닛(130)의 로딩플레이트(131)가 링수령위치에서 대기하고 있고, 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111)은 빈 공간으로 대기한다.

익스팬더오일링조립기(601)의 구동이 시작되면, 링가압부(126)의 가압유닛(128)이 구동됨으로써 가압부재(127)가 익스팬더링(15a) 하나의 두께에 대응하는 하강폭으로 하강하면서 매거진(121)에 적재된 익스팬더링(15a)들을 하향 가압한다.

그러면, 도 19와 같이, 매거진(121)의 링확경부(124) 최하단에 확경된 상태로 대기 중이던 익스팬더링(15a)이 낙하하면서 로딩플레이트(131)에 적재된다. 이때, 로딩플레이트(131)에 낙하된 익스팬더링(15a)의 개방측 양 단부 사이에는 전술한 바와 같이 로딩플레이트(131)의 이격유지편(135)이 개재됨으로써 익스팬더링(15a)의 개방측 양단부가 겹치지 않고 로딩플레이트(131)에 적재된다. 또한, 로딩플레이트(131)에 마련된 부착자석(137)의 자력에 의해 익스팬더링(15a)은 로딩플레이트(131)에 정확하게 수평이 유지되면서 적재되고 임의로 이탈되지 않는다.

로딩플레이트(131)에 익스팬더링(15a)이 적재되면, 도 20과 같이, 링로딩유닛(130)의 플레이트구동기(133)의 구동에 의해 로딩플레이트(131)가 조립스테이션(110) 측의 로딩위치로 이동하여 피스톤로딩홀(111)에 익스팬더링(15a)을 위치시킨다.

익스팬더링(15a)이 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111)에 전달되면, 도 21과 같이, 그리퍼(141)가 하강하여 익스팬더링(15a)을 파지하면서 확경시킴과 동시에, 로딩플레이트(131)는 도 22와 같이, 링수령위치인 매거진(121) 하부 영역으로 복귀한다. 이때, 확경되는 익스팬더링(15a)은 위치설정가이드수단(113)에 의해 그 위치가 미리 정해진 위치 즉 피스톤로딩홀(111)에 수용되는 피스톤(1)의 링홈(3a) 외주에 인접하게 대응하는 위치에 정확하게 위치하게 된다.

그리퍼(141)가 익스팬더링(15a)을 파지 확경한 상태에서 도 23과 같이, 피스톤이송수단(542)에 의해서 피스톤로딩홀(111) 내부에 피스톤(1)이 공급 수용된다. 이때 피스톤(1)의 링홈(3a)은 위치설정가이드수단(113)에 의해 정확한 위치에 확경되어 대기하는 익스팬더링(15a)의 내주에 정확하게 인접하게 된다.

피스톤(1)이 피스톤로딩홀(111)에 수용되면, 그리퍼(141)는 도 24와 같이, 익스팬더링(15a)의 파지 상태를 해제하면서 피스톤로딩홀(111) 상부 영역으로 상승하는 한편, 링가압수단(145)은 익스팬더링(15a)을 링홈(3a) 측으로 가압한다.

그러면 익스팬더링(15a)의 자체 탄성복원력과 링가압수단(145)의 가압 작용 및 위치설정가이드수단(113)의 가이드 구조에 의해 익스팬더링(15a)이 피스톤(1)의 링홈(3a)으로 정확하게 조립된다.

익스팬더링(15a)의 조립이 완료된 피스톤(1)은 도 25와 같이, 피스톤이송기(540)의 구동에 의해 트레이(542)에 적재되어 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111)에서 배출된 후 제1사이드링조립기(831) 측으로 이동하게 된다.

이와 같은 익스팬더형 익스팬더링(15a)의 조립 과정은 자동 반복적으로 연속해서 이루어지는 것으로써 신속 정확하게 피스톤(1)에 익스팬더링(15a)을 자동으로 조립할 수 있다.

특히, 익스팬더오일링조립기(601)는 링공급유닛(120)의 매거진(121) 하부 영역 구조 및 링로딩유닛(130)의 로딩플레이트(131)의 구조에 의해 익스팬더링(15a)의 구조적 특성에 따른 문제점인 개방 단부 양측이 맞물리는 것을 완벽하게 방지하면서 익스팬더형 익스팬더링(15a)을 피스톤(1)의 해당 링홈(3a)에 정확하게 조립할 수 있다.

한편, 일반링조립기(301)는 전술한 바와 같이, 오일링조립기(600) 다음에 배치되는 제1사이드링조립기(831), 제2사이드링조립기(832), 세컨드링조립기(801), 제1탑링조립기(810), 제2탑링조립기(820)이며 이들 일반링조립기(301)는 그 구성이 거의 동일하다. 이하에서는 설명의 편의상 제1사이드링(15b), 제2사이드링(15b), 세컨드링(17), 제1탑링(19), 제2탑링(19)을 '일반링(10')'으로 통칭한다.

이러한 일반링조립기(301) 역시, 도 26 내지 도 35에 도시한 바와 같이, 피스톤(1)에 일반링(10')을 조립하기 위한 영역을 형성하는 조립스테이션(310)과, 다수의 일반링(10')들을 적재하며 후술할 링로딩유닛(330)으로 일반링(10')을 하나씩 공급하는 링공급유닛(320)과, 링공급유닛(320)으로부터 전달된 일반링(10')을 조립스테이션(310)으로 이동시키는 링로딩유닛(330)과, 링로딩유닛(330)에 의해 조립스테이션(310)으로 이동한 일반링(10')을 피스톤(1)의 해당 링홈(3a,3b,3c(GDi오일링의 경우 3c 제외))에 조립시키는 링조립유닛(340)을 포함한다.

조립스테이션(310)에는 피스톤(1) 해당 링홈(3a,3b,3c)에 일반링(10')을 조립하기 위한 조립공간으로서 피스톤(1)의 외주면이 원활하게 수용될 수 있는 정도의 피스톤로딩홀(311)이 형성되어 있다.

피스톤(1)은 피스톤공급기(510)에서 피스톤이송기(540)의 트레이(542)에 적재 이송되어 자동적으로 조립스테이션(310)의 피스톤로딩홀(311)에 로딩되며, 일반링(10') 조립 후 피스톤로딩홀(311)에서 언로딩될 수 있다. 이때, 피스톤(1)이 로딩되기 전에 피스톤로딩홀(311)에는 링로딩유닛(330)에 의해 일반링(10')이 미리 로딩되어 후술할 그리퍼(341)에 의해 확경된 상태로 대기한다.

또한 이 조립스테이션(310)에는 그리퍼(341)에 의해 확경 및 축경되는 일반링(10')의 위치를 피스톤(1)의 해당 링홈(3a,3b,3c)에 대응하는 위치로 가이드하는 위치설정가이드수단(313)이 마련되어 있다.

위치설정가이드수단(313)은 일반링(10')의 확경된 위치를 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c) 둘레에 정확하게 위치시킴과 동시에, 후술할 링조립유닛(340)의 링가이드유닛(345)에 의해 일반링(10')이 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c)으로 조립되는 과정에서 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c)에 일반링(10')이 정확하게 조립되도록 가이드한다.

링공급유닛(320)은 다수의 일반링(10')을 수직으로 적재하는 매거진(321)을 갖는다.

매거진(321)은 일반링(10')들이 적재되는 적재부(322)와, 적재부(322)의 상단에 결합되어 일반링(10')이 적재부(322)에 원활하게 적재되도록 하는 적재유도부(323)를 가지고 있다.

적재부(322)는 복수의 원형 바아가 일반링(10')의 외주면에 접하는 형태로 원주방향으로 상호 이격되어 수직 배치되어 있다. 이 적재부(322)의 상하 양 단부는 적재유도부(323)와 하단가이드캡(324)이 결합된다. 이때 적재유도부(323)와 하단가이드캡(324)의 내주면은 적재부(322)의 원형 바아들이 형성하는 가상의 원형 내주면과 일치한다. 물론 적재부(322)는 복수의 원형 바아가 아닌 단일의 원통부재 등과 같은 다양한 형태로 마련될 수도 있다.

적재유도부(323)는 적재부(322) 상단에 결합되며, 상부 영역 내주면이 하단으로 갈수록 적재부(322)의 내주면과 일치하도록 축소되는 내주면 하향 축경 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이는 일반링(10')이 원활하게 적재부(322)로 적재될 수 있도록 하기 위함이다.

하단가이드캡(324)은 적재부(322)의 하단에 결합되며, 하단부 영역이 후술할 로딩플레이트(331)의 링수령위치에서 로딩플레이트(331)의 상면과 근접한다. 하단가이드캡(324)의 최하단에 위치하는 일반링(10')의 로딩플레이트(331)가 링수령위치에 위치할 때 로딩플레이트(331)로 낙하되며, 낙하된 일반링(10')이 로딩플레이트(331)에 의해 로딩위치로 이동될 때 다음으로 하단가이드캡(324)의 최하단에 위치하게 되는 일반링(10')은 로딩플레이트(331)의 후방 영역 상면의 구조에 의해 낙하하지 못하고 대기하게 된다.

한편, 링로딩유닛(330)은 매거진(321)으로부터 낙하하는 일반링(10')을 수령하여 조립스테이션(310)으로 이동시키는 로딩플레이트(331)와, 로딩플레이트(331)를 구동시키는 플레이트구동기(333)를 가지고 있다.

로딩플레이트(331)는 매거진(321)의 하단가이드캡(324) 하단부에 인접하는 링수령위치와 조립스테이션(310)의 피스톤로딩홀(311)에 위치하는 로딩위치 간을 왕복 이동 가능하게 마련된다.

이 로딩플레이트(331)의 상면은 링공급유닛(320)의 매거진(321)으로부터 낙하하는 일반링(10')을 수령하는 링수령면(335)과, 링수령면(335)에 낙하된 일반링(10')을 조립스테이션(310)으로 이동시킬 때 매거진(321)의 최하단에 대기하는 일반링(10')의 낙하를 방지하도록 링수령면(335) 후방에 단차지게 형성된 링대기유지면(336)을 가지고 있다. 링대기유지면(336)은 일반링(10')의 링수령면(335)에 비해 높은 위치에 단차지게 형성되며 그 상면은 로딩플레이트(331)가 조립스테이션(310) 측으로 이동할 때 매거진(321)의 하단가이드캡(324) 하단부에 인접하는 정도의 높이를 갖는데, 이때, 링대기유지면(336)과 매거진(321)의 하단가이드캡(324) 하단부 간의 인접 간격은 일반링(10')의 두께에 비해 작은 간격으로 형성됨으로써 매거진(321)의 하단가이드캡(324) 하단에 대기하는 일반링(10')이 임의로 낙하되지 않게 된다.

또한 로딩플레이트(331)에는 적어도 일반링(10')이 접하는 영역에 부착자석(337)이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이는 매거진(321)으로부터 낙하된 일반링(10')의 수평유지와 로딩플레이트(331) 외부로 이탈되는 것을 방지함과 동시에, 매거진(321)으로부터 일반링(10')이 낙하될 때 로딩플레이트(331)에 정위치로 낙하될 수 있도록 자력에 의한 인력을 작용시키기 위함이다.

플레이트구동기(333)는 유압 또는 공압 실린더 등을 비롯한 다양한 형태의 직선 왕복 운동 가능한 구동기로 마련될 수 있다. 이 플레이트구동기(333)는 로딩플레이트(331) 상에 일반링(10')이 적재되면 로딩플레이트(331)를 조립스테이션(310)의 피스톤로딩홀(311)의 로딩위치로 이동시키는 한편, 피스톤로딩홀(311)에서 후술할 그리퍼(341)에 일반링(10')이 확경 파지되면 로딩플레이트(331)를 링수령위치로 복귀시킨다.

한편, 링조립유닛(340)은 조립스테이션(310)의 피스톤로딩홀(311)로 전달된 일반링(10')을 파지 및 파지 해제하는 그리퍼(341)와, 그리퍼(341)가 일반링(10')을 파지 해제할 때 일반링(10')을 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c) 측으로 정확하게 가이드하는 링가이드유닛(345)을 가지고 있다.

그리퍼(341)는 피스톤로딩홀(311) 상부 영역에 승강 가능하게 설치되며, 피스톤로딩홀(311) 상부 영역에 대기하고 있다가 피스톤로딩홀(311)에 일반링(10')이 전달되면 하강하여 일반링(10')을 파지하여 확경시킨다. 이때, 그리퍼(341)는 일반링(10')의 내주면 복수 영역을 등간격을 두고 파지하여 확경시킬 수 있도록 복수로 마련된다.

그리고 그리퍼(341)는 일반링(10')을 파지하여 확경시킨 상태에서 피스톤로딩홀(311)로 피스톤(1)이 수용되면 일반링(10')을 파지 해제한 후 대기 위치로 상승한다. 그리퍼(341)의 외측면은 일반링(10')의 원활한 파지 및 파지 해제를 위해서 하단 영역에 그립유도면(343)을 갖는 것이 바람직하다.

링가이드유닛(345)은 일반링(10')의 둘레 영역에 일정 간격을 두고 복수로 마련되어 일반링(10')을 링홈(3a,3b,3c) 측으로 안내하는 방향과 반대 방향으로 왕복하는 가이드편(346)과, 가이드편(346)을 왕복 구동시키는 가이드편구동기(347)를 가지고 있다.

가이드편(346)들은 조립스테이션(310)의 피스톤로딩홀(311)에서 확경된 일반링(10') 외주 영역에 대기하다가 피스톤(1)이 피스톤로딩홀(311)로 전달되고 그리퍼(341)가 일반링(10')을 파지 해제하는 과정에서 가이드편구동기(347)의 구동에 의해 일반링(10')을 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c) 측으로 안내하는 위치로 이동한다. 그러면, 그리퍼(341)로부터 파지 해제된 일반링(10')이 탄성적으로 축경되면서 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c)에 정확하고 안정적으로 조립된다.

가이드편구동기(347)는 가이드편(346)을 왕복 이동시킬 수 있는 범위에서 유압 또는 공압 실린더 등을 비롯한 다양한 형태의 직선 왕복 운동 가능한 구동기로 마련될 수 있다.

이 링가이드유닛(345)은 일반링(10')의 조립 정확도를 위해서 확경된 일반링(10')의 둘레 영역에 적어도 하나 또는 일정 간격을 두고 복수로 마련될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 일반링조립기(301)를 이용하여 일반링을 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c)에 자동으로 조립하는 과정을 도 28 내지 도 35를 참고하여 살펴본다.

매거진(321)에 다수의 일반링들이 수직으로 적재된 상태에서 일반링조립기(301)의 구동이 시작된다.

일반링조립기(301)의 구동이 시작되면, 링로딩유닛(330)의 로딩플레이트(331)가 도 28과 같이, 매거진(321) 하부의 링수령위치에서 링수령면(335)이 대기하도록 위치함으로써, 도 29와 같이, 매거진(321) 최하부의 일반링이 로딩플레이트(331)의 링수령면(335)으로 낙하한다. 이때, 로딩플레이트(331)에 마련된 부착자석(337)의 자력에 의해 일반링은 로딩플레이트(331)에 정확하게 수평이 유지되면서 적재되고 임의로 이탈되지 않는다. 그리고 조립스테이션(310)의 피스톤로딩홀(311)은 빈 공간으로 대기한다.

로딩플레이트(331)의 링수령면(335)에 일반링이 적재되면, 도 30과 같이, 링로딩유닛(330)의 플레이트구동기(333)의 구동에 의해 로딩플레이트(331)가 조립스테이션(310) 측의 로딩위치로 이동하여 피스톤로딩홀(311)에 일반링을 위치시킨다. 이때, 로딩플레이트(331)의 후방에 형성된 링대기유지면(336)이 매거진(321)의 하단부에 인접하게 위치함으로써, 매거진(321)의 하단에 대기하는 일반링이 임의로 낙하되지 않는다. 매거진(321)의 하단에 대기하는 다음 일반링의 로딩플레이트(331)가 원위치로 복귀하면 자중에 의해 링수령면(335)으로 낙하한다.

일반링이 조립스테이션(310)의 피스톤로딩홀(311)에 전달되면, 도 31과 같이, 그리퍼(341)가 하강하여 일반링의 내주면을 파지하여 일반링을 확경시킨다.

일반링이 파지 확경되면서 도 32와 같이, 로딩플레이트(331)는 링수령면(335)이 매거진(321)의 하단에 인접하도록 링수령위치로 복귀한다.

그리퍼(341)에 의해 확경되는 일반링은 위치설정가이드수단(313) 및 링가이드수단(345)에 의해 그 위치가 미리 정해진 위치 즉 피스톤로딩홀(311)에 수용되는 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c) 외주에 인접하게 대응하는 위치에 정확하게 위치하여 조립된다.

그리퍼(341)가 일반링을 파지 확경한 상태에서 도 33과 같이, 피스톤이송기(540)의 구동에 의해 트레이(542)에 적재된 피스톤(1)이 피스톤로딩홀(311) 내부에 공급 수용된다. 이때 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c)은 위치설정가이드수단(313)에 의해 정확한 위치에 확경되어 대기하는 일반링의 내주에 정확하게 인접하게 된다.

피스톤(1)이 피스톤로딩홀(311)에 수용되면, 그리퍼(341)는 도 34와 같이, 일반링의 파지 상태를 해제하면서 피스톤로딩홀(311) 상부 영역으로 상승하는 한편, 위치설정가이드수단(313) 및 링가이드유닛(345)은 일반링을 링홈(3a,3b,3c) 측으로 가이드한다.

이때, 링가이드유닛(345)은 가이드편구동기(347)의 구동에 의해 가이드편(346)이 일반링(10')을 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c) 측으로 정확하게 안내하게 된다. 이에 의해 일반링이 피스톤(1)의 링홈(3a,3b,3c)으로 정확하게 조립된다.

일반링의 조립이 완료된 피스톤(1)은 도 35와 같이, 피스톤이송기(540)의 구동에 의해 트레이(542)에 적재된 상태에서 조립스테이션(310)의 피스톤로딩홀(311)로부터 배출되어 다음의 일반링조립기(301) 또는 피스톤배출기(530)로 이동된다.

이와 같은 일반링 조립 과정은 자동 반복적으로 연속해서 이루어지는 것으로써 신속 정확하게 피스톤(1)에 일반링을 자동으로 조립할 수 있다.

한편, 피스톤배출기(530)는 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤링조립기(520)로부터 피스톤링(10)이 조립된 피스톤(1)들을 전달받아 배출방향으로 적재 이동시키는 배출컨베이어(531)와, 피스톤이송기(540)로부터 배출컨베이어(531)를 향해 이동하는 피스톤(1)의 피스톤링(10) 조립 불량 유무를 검사하는 조립후검사수단(537)을 가지고 있다.

배출컨베이어(531)는 피스톤링조립기(520)로부터 연속적으로 전달되는 피스톤링(10)이 조립된 피스톤(1)들을 컨베이어 상에 적어도 일렬로 적재하여 배출방향으로 이송한다. 이때, 컨베이어 상에는 적재된 피스톤(1)들이 상호 접촉되지 않도록 접촉방지수단(533)을 마련하는 것이 바람직하다. 이 접촉방지수단(533)은 전술한 피스톤공급기(510)의 공급컨베이어(511)에 마련되는 것과 동일하다.

그리고 배출컨베이어(531) 상에 피스톤(1)들을 적재 이송하는 배열 형태 역시 일렬 외에도 2열 적재 형태 등과 같은 복수열 적재 이송 형태로도 가능하며, 피스톤(1)들을 컨베이어상에 복수열 적재형태로 적재 이송할 경우, 피스톤링조립기(520)로부터 배출컨베이어(531)를 향하는 배출컨베이어(531)의 피스톤(1) 유입측에는 피스톤이송기(540)의 트레이(542)로부터 피스톤(1)들이 배출컨베이어(531) 상의 각 열로 번갈아가면서 이동하도록 안내하는 피스톤배출가이드수단(535)이 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 조립후검사수단(537)은 피스톤링조립기(520)에서 배출컨베이어(531)를 향하는 피스톤이송기(540)의 트레이(542)에 적재된 피스톤(1)에 피스톤링(10)들이 조립되어 있는 상태를 촬영하는 비전카메라(미도시)와, 비전카메라(미도시)에서 촬영된 피스톤링(10)의 조립 상태 이미지를 판독하여 미리 저장되어 있는 양품 상태의 이미지와 비교하여 피스톤링(10)의 조립 불량 유무를 판독하는 조립후판독기(미도시)를 구비할 수 있다.

조립후검사수단(537)에서 피스톤링 조립 불량이 판독되면 경보음을 발생하여 관리자에게 피스톤링 조립 불량 상황을 전달할 수 있다.

여기서 양품 상태의 이미지는 피스톤(1)의 종류별로 해당 피스톤링(10)이 정상적으로 조립되어 있는 상태의 피스톤(1)을 촬영하여 그 데이터를 미리 제어기에 저장시킨 상태이다. 이 양품의 이미지와 피스톤링조립기(520)에서 피스톤배출기(530)를 향하는 피스톤(1)의 촬영 이미지를 비교하여 피스톤링(10)의 조립 불량 유무를 판독할 수 있다.

한편, 피스톤이송기(540)는 도 3 및 도 4 등에 도시된 바와 같이, 피스톤(1)을 피스톤공급기(510) 측으로부터 피스톤링조립기(520)를 거쳐 피스톤배출기(530) 측으로 이동시키는 트레이유닛(541)과, 피스톤(1)을 피스톤공급기(510)의 공급컨베이어(511)에서 후술할 트레이유닛(541)의 트레이(542)로 이동시키는 피스톤픽업유닛(547)과, 피스톤링(10)이 조립 완료된 피스톤(1)을 트레이(542)로부터 피스톤배출기(530)의 배출컨베이어(531)로 이동시키는 피스톤픽업해제유닛(548)을 포함한다.

트레이유닛(541)은 각 피스톤링조립기(520)의 조립스테이션(110,210,310) 하부 영역에 마련되며, 피스톤(1)이 하나씩 적재되는 트레이(542)와, 트레이(542)를 피스톤링조립기(520)의 배열 방향으로 왕복 이동시키면서 조립스테이션(110,210,310)의 피스톤로딩홀(111,211,311)에 로딩되는 위치와 언로딩되는 위치로 승강 가능하게 지지하는 트레이지지부(543)와, 트레이지지부(543)를 왕복 이동시키는 트레이왕복이동기(545) 및 트레이(542)를 승강시키는 트레이승강기(546)를 가지고 있다.

트레이(542)는 피스톤링조립기(520)의 수보다 많은 복수로 마련되어 있으며, 피스톤링조립기(520)의 배열방향에 대응하는 방향으로 트레이지지부(543) 상에 승강 가능하게 구비된다. 이들 트레이(542)들의 간격은 피스톤링조립기(520)들의 간격에 대응하거나 피스톤링조립기(520)들의 간격에 대해 1/2 간격을 갖는 것이 바람직하다.

이들 트레이(542)는 적재된 피스톤(1)을 피스톤링조립기(520)의 피스톤로딩홀(111,211,311)에 하부에 이동시킨 후 빈 트레이(542) 상태로 이전 위치로 복귀하여 다음의 피스톤(1)을 적재하거나 이전 피스톤링조립기(520)의 피스톤로딩홀(111,211,311) 하부에 대기하는 피스톤(1)을 상승시켜서 피스톤로딩홀(111,211,311)에 로딩시키는 동작을 반복하게 된다.

예컨대 전술한 피스톤링조립기(520)가 익스팬더링조립기(101), 제1사이드링조립기(831), 제2사이드링조립기(832), 세컨드링조립기(801), 탑링조립기(800) 5개의 피스톤링조립기(520)로 마련될 경우 트레이(542)는 적어도 6개의 트레이(542)가 피스톤조립기들의 하부에 일렬로 배열되어 트레이(542)들 간격만큼 배열 방향 양측으로 왕복이동하게 된다.

그러면 6개의 트레이(542)들 중 배열 방향 일측 끝단에 위치하는 트레이(542)는 피스톤공급기(510)로부터 피스톤(1)을 공급받는 위치와 익스팬더링조립기(101)의 조립스테이션(110)에 대응하는 위치로 왕복이동하게 되고, 6개의 트레이(542)들 중 배열 방향 타측 끝단에 위치하는 트레이(542)는 탑링조립기(800)의 조립스테이션(310)에 대응하는 위치와 피스톤배출기(530)로 피스톤(1)을 배출하기 위한 위치로 왕복이동하게 된다. 그리고 나머지 4개의 트레이(542)는 각각 인접하는 양 피스톤조립기의 조립스테이션(110,210,310)에 대응하는 위치로 왕복이동하게 된다.

여기서 트레이(542) 수는 피스톤링조립기(520)의 수에 비해 1개가 많은 것으로 설명하고 있지만, 트레이(542)는 피스톤링조립기(520)의 수에 비해 2개 이상 다수개가 많게 구비되는 형태로도 가능하다. 예컨대, 피스톤(1)의 공급 및 이송과 배출 과정에서 발생하는 불량 및 이상 운전에 대응할 수 있는 여유 시간을 갖도록 하기 위해 피스톤링조립기(520) 등의 간격에 대해 트레이(542)들의 간격을 1/2로 하면 트레이(542)의 수는 적어도 피스톤조립기의 수에 2를 곱한 수와 이 수에 양 끝단 트레의 왕복 이동을 고려한 1개의 트레이(542)를 더 포함하는 수로 마련된다. 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템(501)에서 피스톤링조립기(520)의 수는 7개이고, 트레이(542) 수는 적어도 7 x 2 + 1 = 15개 이상인 것이 바람직하다.

트레이지지부(543)는 전술한 바와 같이 트레이(542)를 승각 가능하게 지지하면서 트레이(542)들의 간격에 대응하는 만큼 트레이(542) 및 피스톤링조립기(520) 배열 방향으로 반복적으로 왕복 이동함으로 트레이(542)들을 그들의 이격 간격에 대응하는 만큼씩 반복적으로 왕복 이동시킨다.

트레이왕복이동기(545)는 유,공압 실린더 또는 정역스텝모터와 기어 등의 구성을 위용하여 트레이지지부(543)를 트레이(542) 및 피스톤링조립기(520) 배열방향으로 왕복 이동시킨다.

그리고 트레이승강기(546) 유,공압 실린더 또는 정역스텝모터와 기어 등의 구성을 이용하여 트레이(542)를 반복적으로 승강시킨다.

한편, 피스톤픽업유닛(547)은 피스톤공급기(510)의 공급컨베이어(511)에 적재되어 피스톤이송기(540) 측에 인접한 공급컨베이어(511) 최종단으로 이동한 피스톤(1)을 피스톤이송기(540)의 트레이(542)로 전달한다. 이 피스톤픽업유닛(547)은 피스톤(1)을 트레이(542) 측으로 가압하는 형태로 피스톤(1)을 트레이(542)로 이동시키는 형태로 마련되는 것이 바람직하다. 물론, 피스톤픽업유닛(547)은 피스톤(1)을 파지하여 트레이(542)로 이동시키는 형태 등 다양한 형태일 수 있으나, 구성의 간소화 및 피스톤(1) 낙하 등에 의한 파손을 고려할 때, 피스톤픽업유닛(547)은 피스톤(1)을 가압하여 트레이(542)로 이동시키는 것이 가장 바람직하다.

피스톤픽업해제유닛(548) 역시, 피스톤픽업유닛(547)과 마찬가지로 피스톤링조립기(520)를 거쳐 피스톤링(10)이 조립된 피스톤(1)이 피스톤배출기(530) 측에 인접하게 이동하면, 피스톤(1)을 가압하여 피스톤배출기(530)의 배출컨베이어(531)로 이동시키는 형태를 갖는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 피스톤링 조립시스템(501)을 이용하여 피스톤(1)에 피스톤링(10)을 자동으로 조립하는 과정을 도 3 내지 도 35를 참고하여 살펴본다.

여기서, 피스톤링조립기(520)는 전술한 바와 같이, GDi오일링조립기(201), 익스팬더링조립기(101), 제1사이드링조립기(831), 제2사이드링조립기(832), 세컨드링조립기(801), 제1탑링조립기(810), 제2탑링조립기(820)가 차례로 배치되어 있는 예로 설명한다.

이때, 피스톤(1)의 종류가 GDi오일링이 조립되어야 하는 종류이고 무연 엔진에 사용되는 피스톤(1)일 경우, 익스팬더링조립기(101), 제1사이드링조립기(831), 제2사이드링조립기(832) 및 제2탑링조립기(820)는 구동되지 않는다.

반면에, 피스톤(1)의 종류가 익스팬더형 오일링(15)이 조립되어야 하는 종류이고 무연 엔진에 사용되는 피스톤(1)일 경우, GDi오일링조립기(201) 및 제2탑링조립기(820)는 구동되지 않는다.

또한, 피스톤(1)의 종류가 유연 엔진에 사용되는 종류일 경우, 제1탑링조립기(810)는 구동되지 않는다.

이와 같은 피스톤(1) 종류에 따른 피스톤링조립기(520)들의 구동선택은 도시하기 않은 제어기에서 선택할 수 있다.

피스톤링 조립시스템(501)의 구동이 시작되면, 피스톤공급기(510)의 공급컨베이어(511) 상에 적재된 피스톤(1)들은 공급컨베이어(511) 최종단부 영역에서 그에 피스톤픽업유닛(547)의 구동에 의해 인접하게 대기하는 트레이(542)로 이동된다.

피스톤(1)이 트레이(542)에 적재되면, 트레이유닛(541)의 구동에 의해 트레이(542)가 GDi오일링조립기(201) 측으로 이동한다. 이때, 공급컨베이어(511) 최종단부 영역과 GDi오일링조립기(201) 사이 영역에 조립전검사수단(517)을 배치하여 피스톤(1)의 외관이나 종류에 대한 이상유무를 검사한다. 공급컨베이어(511) 최종단부 영역에 인접한 트레이(542) 위치와 조립전검사수단(517) 간의 간격은 트레이(542)들의 간격 또는 트레이(542)들 2개의 간격일 수 있다.

피스톤(1)을 적재한 트레이(542)는 조립전검사수단(517) 하부 영역으로 피스톤(1)을 이동시킨 후 빈 트레이(542)로 다시 공급컨베이어(511) 최종단부 영역에 인접한 위치로 이동하여 다음 피스톤(1)을 전달받을 수 있도록 상승한다. 이때, 조립전검사수단(517) 하측에 다음의 빈 트레이(542)가 대기하다가 역시 상승하면서 조립전검사수단(517)에 피스톤(1)을 로딩시킨다.

조립전검사수단(517)에 로딩된 피스톤(1)의 불량유무 검사가 완료되고 양품으로 판독되면, 트레이(542)는 피스톤(1)을 적재한 상태로 하강한 후 다음 GDi오일링조립기(201)의 조립스테이션(210) 하측으로 피스톤(1)을 이동시킨다. 이때, 이전 트레이(542)에는 피스톤공급기(510)로부터 전술한 바와 같이, 다음 피스톤(1)이 적재되어 조립전검사수단(517) 하측으로 이동한다. 피스톤공급기(510)로부터 조립전검사수단(517) 및 GDi오일링조립기(201)로 피스톤(1)이 이동되는 과정은 전술한 바와 같은 과정을 반복하게 된다. 즉 트레이(542)의 왕복이동 및 승강 작용의 반복에 따라 피스톤공급기(510)로부터 피스톤(1)들이 하나씩 조립전검사수단(517)을 거쳐 피스톤링조립기(520)를 향해 연속적으로 이동하는 것이다.

한편, GDi오일링조립기(201)의 조립스테이션(210) 하측으로 이동된 피스톤(1)은 전술한 바와 같은 트레이(542)의 상승 작용시 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)에 로딩되며, 트레이(542)의 하강 작용시 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211) 하부로 언로딩된다.

그리고 GDi오일링조립기(201)가 구동 선택된 경우, 피스톤(1)이 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)에 로딩되면 전술한 바와 같은 GDi오일링조립기(201)의 구동에 의해 피스톤(1)의 하부 링홈(3c)에 GDi오일링(15)이 조립된다.

반면에, GDi오일링조립기(201)가 구동 선택되지 않은 경우, 피스톤(1)이 조립스테이션(210)의 피스톤로딩홀(211)에 로딩되어도 GDi오일링조립기(201)는 구동정지 상태이므로 피스톤(1)의 하부 링홈(3c)에 GDi오일링(15)이 조립되지 않는다.

한편, 트레이(542)의 왕복 이동 및 승강 작용에 의해 GDi오일링조립기(201) 측에 위치한 피스톤(1)은 익스팬더링조립기(101)의 조립스테이션(110) 하측으로 이동한다. 이때, GDi오일링조립기(201)의 조립스테이션(110) 하측에 다음 피스톤(1)이 이동 대기하며, 조립전검사수단(517) 하측에는 다다음 피스톤(1)이 이동 대기한다.

익스팬더링조립기(101)의 조립스테이션(110) 하측으로 이동한 피스톤(1)은 트레이(542)의 상승 작용시 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111)에 로딩되며, 트레이(542)의 하강 작용시 조립스테이션(110)의 피스톤로딩홀(111) 하부로 언로딩된다.

이때, GDi오일링조립기(201)가 구동 선택된 경우, 익스팬더링조립기(101)는 구동하지 않게 되고, GDi오일링조립기(201)가 구동 선택되지 않고 익스팬더링조립기(101)의 구동이 선택된 경우, 익스팬더링조립기(101)의 조립스테이션(110)에 로딩된 피스톤(1)의 하부 링홈(3c)에는 전술한 바와 같은 익스팬더링조립기(101)의 구동에 의해 익스팬더링(15a)이 조립된다.

한편, 익스팬더링조립기(101)의 조립스테이션(110)에서 언로딩된 피스톤(1)은 순차적으로 제1사이드링조립기(831)와 제2사이드링조립기(832) 및 제1탑링조립기(810)와 제2탑링조립기(820)를 거치면서 전술한 바와 같은 트레이(542)의 왕복 이동 및 승강 작용에 의해 해당 피스톤링조립기(520)의 조립스테이션(110,210,310)에 로딩되어 해당 피스톤링(10)이 조립된 후 다음 언로딩된다.

이때, 제1탑링조립기(810)와 제2탑링조립기(820)는 전술한 바와 같이 선택적으로 어느 하나는 구동되며 다른 하나는 구동되지 않는다.

제1사이드링(15b)과 제2사이드링(15b) 및 제1탑링(19)과 제2탑링(19)의 조립 과정은 전술한 일반링조립기(301)의 피스톤링(10) 조립 과정을 참고한다.

한편, 피스톤링조립기(520)에서 피스톤링(10)이 조립 완료된 피스톤(1)은 전술한 바와 같은 트레이(542)의 왕복 및 승강 작용에 의해 제2탑링조립기(820)와 피스톤배출기(530) 사이에 배치된 조립후검사수단(537)으로 이동 대기하였다가 로딩되어 피스톤링 조립 불량 유무를 검사받는다. 이때, 불량으로 판독되면 경고음 등의 방법으로 관리자에게 알려 불량품을 제거할 수 있다.

피스톤링(10)이 정상적으로 조립된 양품의 피스톤(1)은 피스톤배출기(530)의 배출컨베이어(531) 인접영역으로 이동한 후 피스톤픽업해제유닛(548)에 의해서 배출컨베이어(531)로 배출된다.

이러한 과정으로 피스톤(1)들은 피스톤공급기(510)로부터 피스톤링조립기(520)를 거쳐 피스톤배출기(530)로 자동적으로 이동되며, 피스톤링조립기(520)에서 피스톤(1)의 해당 링홈(3a,3b,3c)에 해당 피스톤링(10)이 신속하고 정확하게 자동으로 조립된다. 이에 의해, 생산성이 현격하게 상승된다.

또한 피스톤링 조립시스템(501)을 전체적으로 관리하는 관리자 외에 각각의 피스톤링 조립을 위한 인력을 고려하지 않게 됨으로써, 인건비를 현격하게 절감할 수 있다.

특히, 다양한 형식의 엔진에 적용되는 피스톤(1)의 종류에 따라 그에 대응하는 피스톤링(10)을 자동으로 조립할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 피스톤링을 피스톤에 신속하고 정확하게 자동으로 조립할 수 있도록 하여 생산성을 현격하게 상승시키면서 인건비를 절감할 수 있는 피스톤링 조립시스템이 제공된다.

1 : 피스톤 3 : 링홈
10 : 피스톤링 15 : 오일링
110,210,310 : 조립스테이션 120,220,320 : 링공급유닛
121,221,321 : 매거진 130,230,330 : 링로딩유닛
140,240,340 : 링조립유닛 510 : 피스톤공급기
520 : 피스톤링조립기 530 : 피스톤배출기
540 : 피스톤이송기

Claims

피스톤링 조립시스템에 있어서,
피스톤을 공급하는 피스톤공급기;
상기 피스톤공급기로부터 공급된 피스톤이 로딩 및 언로딩되는 조립스테이션과, 피스톤링들을 적재하여 하나씩 낙하시키는 링공급유닛과, 상기 링공급유닛으로부터 낙하된 피스톤링을 수령하여 상기 조립스테이션에 로딩시키는 링로딩유닛, 상기 조립스테이션에 로딩된 피스톤링을 상기 피스톤의 링홈에 조립하는 링조립유닛을 갖는 적어도 하나의 피스톤링조립기;
상기 피스톤링조립기에서 상기 피스톤링이 조립 완료된 피스톤을 배출시키는 피스톤배출기;
상기 피스톤을 상기 피스톤공급기로부터 상기 피스톤링조립기를 거쳐 상기 피스톤배출기로 이동시키는 한편, 상기 피스톤링이 로딩되면 상기 피스톤을 상기 조립스테이션에 로딩시키고, 상기 피스톤링이 조립된 피스톤을 언로딩시키는 피스톤이송기;를 포함하고,
상기 링조립유닛은 상기 조립스테이션에서 상기 피스톤링을 파지하여 확경시키거나 파지 확경된 피스톤링을 파지 해제하는 그리퍼와, 상기 그리퍼가 상기 피스톤링을 파지 해제할 때 상기 피스톤의 해당 링홈으로 가압하는 링가압수단과, 상기 확경 및 축경되는 피스톤링의 위치를 상기 해당 링홈에 대응하는 위치로 가이드하는 위치설정가이드수단을 구비하고,
상기 위치설정가이드수단은 상기 조립스테이션에 로딩된 피스톤의 링홈의 둘레 영역에 대응하는 골을 갖는 V홈 측단면 및 오일링의 원주 일부분에 대응하는 V홈 평단면을 갖는 가이드블록과, 상기 가이드블록을 상기 피스톤의 링홈 측을 향해 탄성적으로 가압하는 가이드스프링을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제1항에 있어서,
상기 링공급유닛은 상기 다수의 피스톤링을 수직으로 적재하는 매거진을 포함하고;
상기 링로딩유닛은 상기 매거진의 하부에 인접한 링수령위치와 상기 조립스테이션으로 이동한 로딩위치 간을 왕복 이동하는 로딩플레이트와, 상기 로딩플레이트를 왕복 이동시키는 플레이트구동기를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
삭제
제2항에 있어서,
상기 피스톤공급기는 피스톤을 연속적으로 상기 피스톤이송기로 공급하는 공급컨베이어와, 상기 공급컨베이어로부터 상기 피스톤이송기를 향하는 피스톤의 불량유무를 검사하는 조립전검사수단을 가지며;
상기 피스톤배출기는 상기 피스톤링조립기로부터 피스톤링이 조립된 피스톤을 상기 피스톤이송기로부터 전달받아 배출하는 배출컨베이어와, 상기 피스톤이송기로부터 상기 배출컨베이어를 향하는 피스톤의 피스톤링 조립 불량 유무를 검사하는 조립후검사수단을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤링조립기는 상기 피스톤에 상기 피스톤링 중 오일링을 조립하는 오일링조립기와, 상기 피스톤에 상기 피스톤링 중 세컨드링을 조립하는 세컨드링조립기와, 상기 피스톤에 상기 피스톤링 중 탑링을 조립하는 탑링조립기로 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제5항에 있어서,
상기 피스톤링조립기는 상기 피스톤공급기 측으로부터 상기 피스톤배출기 측을 향해서 상기 오일링조립기와 상기 세컨드링조립기 및 상기 탑링조립기 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제6항에 있어서,
상기 오일링조립기는 선택적으로 구동 가능한 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제7항에 있어서,
상기 오일링조립기는 적어도
한 쌍의 사이드링과, 상기 양 사이드링 사이에 개재되는 익스팬더링을 상기 피스톤의 해당 링홈에 조립하는 익스팬더오일링조립기;
외링과 상기 외링의 내주홈에 수용되는 내링을 갖는 가솔린 직분사 방식(GDi) 엔진 피스톤용 오일링을 상기 피스톤의 해당 링홈에 조립하는 GDi오일링조립기;
가 선택적으로 구동 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제8항에 있어서,
상기 익스팬더오일링조립기는
상기 익스팬더링을 상기 피스톤의 해당 링홈에 조립하는 익스팬더링조립기와,
상기 양 사이드링을 각각 상기 익스팬더링 상하부에 조립하는 한 쌍의 사이드링조립기를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제9항에 있어서,
상기 익스팬더링조립기의 링공급유닛은
상기 매거진에 상기 익스팬더링들이 수직으로 적재되며;
상기 매거진 하부 영역으로 상기 익스팬더링을 하나씩 낙하시키는 링가압부와,
상기 익스팬더링들의 임의 낙하를 방지하는 이탈방지수단을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제10항에 있어서,
상기 매거진은
상기 익스팬더링들이 둘러싸도록 적재되는 적재부와,
상기 적재부의 하부에 점진적으로 하향 확경된 형상으로 마련되어 상기 익스팬더링이 확경된 상태로 낙하하도록 유도하는 링확경부를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제11항에 있어서,
상기 매거진의 일 측에는 상기 익스팬더링의 개방 단부를 이격된 상태로 유지시키는 단부이격유지리브가 수직 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제12항에 있어서,
상기 이탈방지수단은 상기 링확경부에 마련되는 자석인 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제13항에 있어서,
상기 익스팬더링조립기의 링로딩유닛은 상기 로딩플레이트에 상기 링수령위치에서 상기 매거진의 상기 단부이격유지리브에 대응하는 이격유지편이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제14항에 있어서,
상기 로딩플레이트의 적어도 상기 익스팬더링이 접하는 영역에는 상기 익스팬더링의 수평유지 및 이탈을 방지하는 부착자석이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제8항에 있어서,
상기 GDi오일링조립기의 링조립유닛은
상기 그리퍼가 상기 내링을 상기 외링의 내주홈으로 내향 가압시키면서 상기 오일링을 파지하여 확경시키거나, 상기 조립스테이션에 상기 피스톤이 로딩되면 상기 오일링을 파지 해제하며;
상기 링가압수단은 상기 그리퍼가 상기 오일링을 파지 해제할 때 상기 외링을 상기 피스톤의 해당 링홈 측으로 가압하는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제16항에 있어서,
상기 그리퍼는 상기 오일링의 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 복수로 마련되되, 상기 그리퍼 간의 간격은 상기 각 그리퍼가 상기 내링에 접촉되는 영역에 비해 작게 형성되되;
상기 각 그리퍼가 상기 내링에 접촉되는 영역은 상기 오일링을 평면에서 볼 때 원주방향으로 60°내지 180°범위의 영역인 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
제16항에 있어서,
상기 링가압수단은
상기 오일링의 둘레 영역에 일정 간격을 두고 복수로 마련되어 상기 외링을 상기 링홈 측으로 가압하는 방향과 반대 방향으로 왕복하는 가압편과;
상기 가압편을 적어도 한번 왕복 구동시키는 가압편구동기를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.
삭제
제6항에 있어서,
상기 세컨드링조립기와 상기 탑링조립기 중 적어도 어느 하나는 선택적으로 구동 가능한 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립시스템.