KR101550609B1 - 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치 - Google Patents

엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치 Download PDF

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김용태
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현대자동차 주식회사
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Abstract

엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치는 피스톤 조립 라인에서 콘 로드와 피스톤 링들이 조립된 상태로, 엔진 조립라인으로 이송되어 서브 파렛트에 안착되는 다수개의 피스톤 어셈블리; 상기 엔진 조립라인에서 상기 서브 파렛트와 이격된 위치에 배치된 메인 파렛트에 안착되는 실린더 블록; 상기 서브 파렛트와 상기 메인 파렛트의 위치에 대응하여 다관절로 구비된 양측 암이 거동 범위 내에서 이동 가능하게 구비되는 로봇; 상기 로봇의 양측 암 중, 상기 서브 파렛트에 대응하는 하나의 암 선단에 장착되며, 상기 서브 파렛트 상에 안착된 다수개의 피스톤 어셈블리 중, 하나의 피스톤 어셈블리를 클램핑 하여 취출하는 취출유닛; 및 상기 로봇의 양측 암 중, 상기 메인 파렛트에 대응하는 다른 하나의 암 선단에 장착되며, 상기 취출유닛으로부터 취출된 상기 피스톤 어셈블리를 옮겨 받아 클램핑 한 상태로, 상기 실린더 블록의 실린더로 삽입하여 장착하는 압입유닛을 포함한다.

Description

엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치{PISTON ASSEMBLE MOUNTING APPARATUS FOR ENGINE}
본 발명은 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 블록의 실린더 내부에 콘 로드가 조립된 피스톤 어셈블리를 자동으로 장착하도록 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 피스톤은 실린더 내를 왕복하며, 유체 압력에 의해 발생된 운동에너지를 외부로 전달하고, 역으로 가해진 힘을 유체의 압력으로 바꾸도록 기능하는 부품이다.
자동차의 피스톤은 일반적으로 엔진의 실린더 블록에 형성된 실린더 내에 구비된 피스톤으로써, 혼합기의 폭발력을 커넥팅 로드를 통하여 크랭크축에 전달함으로써 동력을 발생시키도록 한다.
이러한 피스톤은 피스톤 조립라인에서 크랭크샤프트와 연결되는 콘 로드와 피스톤의 내, 외주면에 오일링, 압축링 등이 장착된 피스톤 어셈블리로 조립된 상태에서, 엔진 조립라인으로 이송되고, 엔진 조립라인에서 작업자가 직접 피스톤 어셈블리를 하나씩 취출하여 실린더 블록으로 이동시킨 후, 각 실린더에 피스톤 어셈블리를 삽입하여 장착하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 피스톤 어셈블리는 작업자가 수작업을 통해 직접 엔진의 실린더 블록에 조립하게 되는 바, 피스톤 어셈블리를 실린더 블록의 상부에서 실린더의 내부로 삽입 시, 작업자의 실수나 부주의로 인해 피스톤에 회전 가능하게 장착된 콘 로드가 실린더 블록과 충돌되거나 피스톤 링이 실린더의 내주면 사이에 걸리는 현상이 발생되며, 이로 인해, 실린더 블록과 피스톤 어셈블리에 파손 또는 손상이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 수작업에 의한 조립으로 인해, 조립시간이 과다하게 소요되어 엔진 조립라인에서 사이클 타임이 증가됨으로써, 생산성이 저하되는 등의 문제점도 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 조립이 완료된 상태로 이송된 피스톤 어셈블리를 자동으로 취출한 상태로, 실린더 블록의 실린더에 자동으로 장착함으로써, 피스톤 어셈블리와 실린더 블록의 파손 및 손상 발생을 방지하고, 조립라인의 사이클 타임을 줄여 생산성을 향상시키도록 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치는 피스톤 조립 라인에서 콘 로드와 피스톤 링들이 조립된 상태로, 엔진 조립라인으로 이송되어 서브 파렛트에 안착되는 다수개의 피스톤 어셈블리; 상기 엔진 조립라인에서 상기 서브 파렛트와 이격된 위치에 배치된 메인 파렛트에 안착되는 실린더 블록; 상기 서브 파렛트와 상기 메인 파렛트의 위치에 대응하여 다관절로 구비된 양측 암이 거동 범위 내에서 이동 가능하게 구비되는 로봇; 상기 로봇의 양측 암 중, 상기 서브 파렛트에 대응하는 하나의 암 선단에 장착되며, 상기 서브 파렛트 상에 안착된 다수개의 피스톤 어셈블리 중, 하나의 피스톤 어셈블리를 클램핑 하여 취출하는 취출유닛; 및 상기 로봇의 양측 암 중, 상기 메인 파렛트에 대응하는 다른 하나의 암 선단에 장착되며, 상기 취출유닛으로부터 취출된 상기 피스톤 어셈블리를 옮겨 받아 클램핑 한 상태로, 상기 실린더 블록의 실린더로 삽입하여 장착하는 압입유닛을 포함하되, 상기 압입유닛은 상기 로봇의 다른 하나의 암 선단에 장착되는 제2 장착 플레이트; 상기 제2 장착 플레이트의 하부에 장착되는 제2 작동 실린더; 상기 제2 작동 실린더의 중심을 기준으로 설정각도로 배치되며, 상기 제2 작동 실린더의 작동 여부에 따라, 상기 취출유닛을 통해 취출된 피스톤 어셈블리의 피스톤 외주면을 클램핑하는 적어도 두 개 이상의 피스톤 클램퍼; 작동로드를 포함하며, 상기 작동로드가 상기 제2 작동 실린더의 중심을 관통한 상태로, 상기 제2 장착 플레이트의 상면에 장착되고, 상기 피스톤 클램퍼를 통해 클램핑 된 피스톤 어셈블리를 상기 실린더 블록의 실린더로 압입하는 압입 실린더; 상기 제2 작동 실린더의 후방에서 상기 제2 장착 플레이트의 양측에 각각 장착되며, 상기 피스톤 클램퍼를 통해 클램핑 된 상기 피스톤 어셈블리의 콘 로드를 선택적으로 고정시키는 콘 로드 클램핑 수단; 및 상기 제2 작동 실린더와 상기 콘 로드 클램핑 수단의 사이에 설치되며, 상기 실린더 블록의 실린더 지름에 따라 상기 피스톤 클램퍼의 언클램핑 작동범위를 제한하는 피스톤 클램퍼 가이드 수단을 포함한다.
상기 취출유닛은 상기 로봇의 하나의 암 선단에 일면이 장착되는 제1 장착 플레이트; 상기 제1 장착 플레이트의 타면 일측에 돌출되게 장착되며, 상기 피스톤 어셈블리의 콘 로드가 삽입되는 가이드 홀이 형성되고, 상면에는 상기 피스톤의 하단이 안착되는 가이더; 상기 제1 장착 플레이트의 타면 타측에 장착되는 제1 작동 실린더; 및 상기 가이더의 하부에서 상기 가이드 홀을 중심으로 양측에 각각 배치되어 상기 제1 작동 실린더와 연결되며, 상기 제1 작동 실린더의 작동 시, 상기 가이드 홀을 향하여 슬라이드 이동되어 상기 가이드 홀의 하부에 위치되는 콘 로드를 클램핑 하는 클램퍼를 포함할 수 있다.
상기 제1 작동 실린더는 상기 가이드 홀을 중심으로 양측에 슬라이딩 로드가 배치되어 상기 클램퍼가 각각 장착되는 2축 핑거 실린더로 이루어질 수 있다.
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상기 제2 작동 실린더는 상기 압입 실린더의 작동로드를 중심으로 90°각도로 이격된 위치에서 각 모서리부에 슬라이딩 로드가 배치되어 상기 피스톤 클램퍼가 각각 장착되는 4축 핑거 실린더로 이루어질 수 있다.
상기 피스톤 클램퍼는 상기 압입 실린더의 작동에 의한 상기 피스톤 어셈블리의 하강 시, 하단에 상기 실린더 블록의 실린더로 일정부분 삽입된 상태로, 상기 피스톤 어셈블리의 피스톤 이동을 가이드 하는 삽입단이 일체로 형성될 수 있다.
상기 압입 실린더는 상부에 장착되는 로드셀과 연결되며, 상기 로드셀을 통해 상기 압입 실린더의 작동로드에 가해지는 하중을 감지하고, 작동압 조절을 통해 하중이 일정하게 유지될 수 있다.
상기 콘 로드 클램핑 수단은 상기 제2 장착 플레이트의 하부 양측에 각각 장착되는 제3 작동 실린더; 및 상기 제3 작동 실린더에 일단이 힌지 장착되며, 상기 제3 작동 실린더의 작동 여부에 따라, 각각의 상기 피스톤 클램퍼를 통해 클램핑된 상기 피스톤 어셈블리의 콘 로드를 향하여 타단이 회전되면서 상기 콘 로드의 하부를 클램핑하는 콘 로드 클램퍼를 포함할 수 있다.
상기 피스톤 클램퍼 가이드 수단은 작동로드를 포함하며, 상기 제2 작동 실린더와 상기 콘 로드 클램핑 수단의 사이에서 상기 제2 장착 플레이트의 하부에 장착되는 제4 작동 실린더; 및 상기 제4 작동 실린더의 작동로드 선단에 장착되며, 상기 각 피스톤 클램퍼의 상부에 배치되어 상기 제4 작동 실린더에 의해 승하강 가능하게 장착되는 클램퍼 가이더를 포함할 수 있다.
상기 클램퍼 가이더는 상기 각 피스톤 클램퍼와 접촉되는 내측에 상부에서 하부를 향하여 다단으로 단차진 단턱이 형성되며, 상기 제4 작동 실린더의 어 상기 피스톤 클램퍼의 이동범위를 규제할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에 의하면, 조립이 완료된 상태로 이송된 피스톤 어셈블리를 자동으로 취출한 상태로, 실린더 블록의 실린더에 자동으로 장착함으로써, 피스톤 어셈블리와 실린더 블록의 파손 및 손상 발생을 방지하고, 조립라인의 사이클 타임을 줄여 상품성 및 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 기종별로 상이한 크기를 갖는 피스톤 어셈블리와 실린더 블록의 실린더 내경에 관계없이 공용으로 적용이 가능하여 제작비용을 절감하는 효과도 있다.
또한, 피스톤 어셈블리를 실린더 블록의 실린더에 정확하고 신속하게 자동으로 장착함으로써, 수작업에 따른 작업자의 노무 비용 등의 제조비용을 절감하면서 인력소모를 최소화하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에 적용되는 취출유닛의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에 적용되는 압입유닛의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에 적용되는 피스톤 클램퍼 가이드 수단의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에서 실린더의 직경별 피스톤 클램퍼 가이드 수단의 작동 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치의 단계별 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에서 피스톤 어셈블리가 실린더에 삽입되는 단계를 나타낸 작동 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 다른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에 적용되는 취출유닛의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 다른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에 적용되는 압입유닛의 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치(100)는 조립이 완료된 상태로 이송된 피스톤 어셈블리(P)를 자동으로 취출한 상태로, 실린더 블록(C)의 실린더(21)에 자동으로 장착함으로써, 피스톤 어셈블리(P)와 실린더 블록(C)의 파손 및 손상 발생을 방지하고, 조립라인의 사이클 타임을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있도록 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치(100)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 피스톤 어셈블리(P), 실린더 블록(C), 로봇(110), 취출유닛(120), 및 압입유닛(130)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 피스톤 어셈블리(P)는 피스톤 조립 라인에서 피스톤(11)에 콘 로드(13)와 피스톤 링(15)들이 조립된 상태로, 엔진 조립라인으로 이송되어 다수개가 서브 파렛트(10)에 안착된다.
상기 실린더 블록(C)은 상기 엔진 조립라인에서 상기 서브 파렛트(10)와 이격된 위치에 배치된 메인 파렛트(20)에 안착된다.
그리고 상기 로봇(110)은 상기 서브 파렛트(10)와 상기 메인 파렛트(20)의 위치에 대응하여 다관절로 구비된 양측 암(111, 113)이 거동 범위 내에서 이동 가능하게 구비된다.
이러한 로봇(110)은 미도시된 로봇 컨트롤러에 의해 양측 암(111, 113)이 자유롭게 이동 가능하게 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 취출유닛(120)은 상기 로봇(110)의 양측 암 중, 상기 서브 파렛트(10)에 대응하는 하나의 암(111) 선단에 장착되며, 상기 서브 파렛트(10) 상에 안착된 다수개의 피스톤 어셈블리(P) 중, 하나의 피스톤 어셈블리(P)를 클램핑 하여 취출하게 된다.
여기서, 상기 취출유닛(120)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 제1 장착 플레이트(121), 가이더(123), 제1 작동 실린더(127), 및 클램퍼(129)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 제1 장착 플레이트(121)는 상기 로봇(110)의 하나의 암(111) 선단에 일면이 장착된다.
이러한 제1 장착 플레이트(121)의 타면 일측에는 상기 가이더(123)가 돌출되게 장착되며, 상기 피스톤 어셈블리(P)의 콘 로드(13)가 삽입되는 가이드 홀(125)이 형성되고, 상면에는 상기 피스톤(11)의 하단이 안착된다.
여기서, 상기 가이드 홀(125)은 상기 가이더(123)의 선단이 개구된 슬롯 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 작동 실린더(127)는 상기 제1 장착 플레이트(121)의 타면 타측에 장착된다.
그리고 상기 클램퍼(129)는 상기 가이더(123)의 하부에서 상기 가이드 홀(125)을 중심으로 양측에 각각 배치되어 상기 제1 작동 실린더(127)와 연결되며, 상기 제1 작동 실린더(127)의 작동 시, 상기 가이드 홀(125)을 향하여 슬라이드 이동되어 상기 가이드 홀(125)의 하부에 위치되는 콘 로드(13)를 클램핑 하게 된다.
여기서, 상기 제1 작동 실린더(127)는 상기 가이드 홀(125)을 중심으로 양측에 슬라이딩 로드(128)가 배치되어 상기 클램퍼(129)가 각각 장착되는 2축 핑거 실린더로 이루어질 수 있다.
이러한 핑거 실린더는 작동압의 공급 여부에 따라 중심을 기준으로 슬라이딩 로드가 중심의 외측을 향하여 벌어지거나, 중심을 향하여 모아지도록 슬라이드 이동되는 것으로서, 이는 널리 알려진 공지기술에 해당하므로, 이하 그 구성 및 작동에 대한 상세한 설명은 생략한다.
즉, 이와 같이 구성되는 상기 취출유닛(120)은 상기 로봇(110)의 거동에 의해 하나의 암(111)이 상기 서브 파렛트(10) 측으로 이동하면, 서브 파렛트(10)의 상부에 눕혀진 상태로 안착된 피스톤 어셈블리(P)의 콘 로드(13)를 가이더(123)의 가이드 홀(125)에 삽입하여 가이더(123)의 상부에 피스톤(11)이 위치되도록 한 상태에서, 제1 작동 실린더(127)가 클램퍼(129)를 작동시켜 콘 로드(13)를 클램핑 함으로써, 클램핑을 완료하게 된다.
그런 후, 상기 취출유닛(120)은 로봇(110)의 작동에 의해 피스톤 어셈블리(P)를 클램핑한 상태로 취출하고, 피스톤 어셈블리(P)의 피스톤(13)이 상부를 향하도록 하여 작동을 완료하게 된다.
그리고 상기 압입유닛(130)은 상기 로봇의 양측 암 중, 상기 메인 파렛트(20)에 대응하는 다른 하나의 암(113) 선단에 장착되며, 상기 취출유닛(120)으로부터 취출된 상기 피스톤 어셈블리(P)를 옮겨 받아 클램핑 한 상태로, 상기 실린더 블록(C)의 실린더(21)로 삽입하여 장착하게 된다.
이러한 압입유닛(130)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 제2 장착 플레이트(131), 제2 작동 실린더(133), 피스톤 클램퍼(135), 압입 실린더(137), 콘 로드 클램핑 수단(140), 및 피스톤 클램퍼 가이드 수단(150)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 제2 장착 플레이트(131)는 상기 로봇(110)의 다른 하나의 암(113) 선단에 장착되고, 이러한 제2 장착 플레이트(131)의 하부에는 제2 작동 실린더(133)가 장착된다.
상기 피스톤 클램퍼(135)는 적어도 두 개 이상으로 구성되어 상기 제2 작동 실린더(133)의 중심을 기준으로 설정각도로 배치되며, 상기 제2 작동 실린더(133)의 작동 여부에 따라, 상기 취출유닛(120)을 통해 취출된 피스톤 어셈블리(P)의 피스톤(11) 외주면을 클램핑하게 된다.
그리고 상기 압입 실린더(137)는 작동로드(R)를 포함하며, 상기 작동로드(R)가 상기 제2 작동 실린더(133)의 중심을 관통한 상태로, 상기 제2 장착 플레이트(131)의 상면에 장착되고, 상기 피스톤 클램퍼(135)를 통해 클램핑 된 피스톤 어셈블리(P)의 피스톤(11) 상면을 가압하여 상기 실린더 블록(C)의 실린더(21)로 압입하게 된다.
이러한 압입 실린더(137)는 상부에 장착되는 로드셀(139)과 연결되며, 상기 로드셀(139)을 통해 상기 압입 실린더(137)의 작동로드(R)에 가해지는 하중을 감지하고, 작동압 조절을 통해 작동로드(R)의 하중이 일정하게 유지될 수 있다.
여기서, 상기 제2 작동 실린더(133)는 상기 압입 실린더(137)의 작동로드(R)를 중심으로 90°각도로 이격된 위치에서 각 모서리부에 슬라이딩 로드(134)가 배치되어 상기 피스톤 클램퍼(135)가 각각 장착되는 4축 핑거 실린더로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 상기 피스톤 클램퍼(135)는 사각 형상의 상기 제2 작동 실린더(133)의 둘레를 따라, 90°각도로 이격된 각 모서리부에 하나씩 장착되어 4개로 구성될 수 있다.
이러한 제2 작동 실린더(133)는 전술한 제1 작동 실린더(127)와 동일하게 작동압 공급 여부에 따라 슬라이딩 로드(134)가 제2 작동 실린더(133)의 중심을 향하여 모아지거나, 중심의 외측을 향하여 벌어지도록 각각 슬라이드 이동되는 것으로서, 이는 널리 알려진 공지기술에 해당하므로, 이하 그 구성 및 작동에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 피스톤 클램퍼(135)는 상기 압입 실린더(137)의 작동에 의한 상기 피스톤 어셈블리(P)의 하강 시, 하단에 상기 실린더 블록(C)의 실린더(21)로 일정부분 삽입된 상태로, 상기 피스톤 어셈블리(P)의 피스톤(11) 이동을 가이드 하는 삽입단(136)이 일체로 형성될 수 있다.
이러한 삽입단(136)은 상기 실린더(21)의 상부에 배치되는 상기 피스톤 클램퍼(135)의 하단에 일체로 형성되어 상기 제2 작동 실린더(133)의 작동에 의해 각각의 피스톤 클램퍼(135)가 벌어질 경우, 상기 실린더(21)의 내경에 맞게 위치됨으로써, 피스톤 어셈블리(P)가 실린더(21)로 원활하게 삽입되도록 가이드 하게 된다.
본 실시예에서, 상기 콘 로드 클램핑 수단(140)은 상기 제2 작동 실린더(133)의 후방에서 상기 제2 장착 플레이트(131)의 양측에 각각 장착되며, 상기 피스톤 클램퍼(135)를 통해 클램핑 된 상기 피스톤 어셈블리(P)의 콘 로드(13)를 선택적으로 고정시키게 된다.
이러한 콘 로드 클램핑 수단(140)은 상기 제2 장착 플레이트(131)의 하부 양측에 각각 장착되는 제3 작동 실린더(141)와, 상기 제3 작동 실린더(141)에 일단이 힌지 장착되며, 상기 제3 작동 실린더(141)의 작동 여부에 따라, 각각의 상기 피스톤 클램퍼(135)를 통해 클램핑된 상기 피스톤 어셈블리(P)의 콘 로드(13)를 향하여 타단이 회전되면서 상기 콘 로드(13)의 하부를 클램핑하는 콘 로드 클램퍼(143)를 포함하여 구성된다.
즉, 이와 같이 구성되는 상기 콘 로드 클램핑 수단(140)은 각각의 상기 피스톤 클램퍼(135)를 통해 피스톤 어셈블리(P)의 피스톤(11)이 클램핑되면, 피스톤(11)의 하부에 위치되는 콘 로드(13)가 로봇(110)의 다른 암(113) 거동 시에 피스톤(11)을 중심으로 회전되면서 이동되는 것을 방지하도록 콘 로드()를 클램핑 한다.
이러한 콘 로드 클램핑 수단(140)은 제3 작동 실린더(141)의 작동에 의해 상기 압입유닛(130)의 양측을 향하여 벌어진 상태에서 콘 로드(13)를 향하여 회전되는 콘 로드 클램퍼(143)를 이용해 콘 로드(13)의 하부를 클램핑 함으로써, 콘 로드(13)의 이동을 규제하게 되는 것이다.
그리고 상기 피스톤 클램퍼 가이드 수단(150)은 상기 제2 작동 실린더(133)와 상기 콘 로드 클램핑 수단(140)의 사이에 설치되며, 상기 실린더 블록(C)의 실린더(21) 지름에 따라 상기 피스톤 클램퍼(135)의 언클램핑 작동범위를 제한하게 된다.
이러한, 피스톤 클램퍼 가이드 수단(150)은 작동로드를 포함하며, 상기 제2 작동 실린더(133)와 상기 콘 로드 클램핑 수단(140)의 사이에서 상기 제2 장착 플레이트(131)의 하부에 장착되는 제4 작동 실린더(151)와, 상기 제4 작동 실린더(151)의 작동로드 선단에 장착되며, 상기 각 피스톤 클램퍼(135)의 상부에 배치되어 상기 제4 작동 실린더(151)에 의해 승하강 가능하게 장착되는 클램퍼 가이더(153)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 클램퍼 가이더(153)는 상기 각 피스톤 클램퍼(135)와 접촉되는 내측에 상부에서 하부를 향하여 다단으로 단차진 단턱(155)이 형성되며, 상기 제4 작동 실린더(151)의 어 상기 피스톤 클램퍼(135)의 이동범위를 규제할 수 있다.
이러한 단턱(155)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 피스톤 클램퍼(135)를 향하여 가장 돌출되는 제1 단턱(155a)과, 상기 제1 단턱(155a)으로부터 상기 피스톤 클램퍼(135)의 외측을 향하여 단차진 제2 단턱(155b)과, 상기 제2 단턱(155b)으로부터 상기 피스톤 클램퍼(135)의 외측을 향하여 단차진 제3 단턱(155c)으로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 피스톤 클램퍼 가이드 수단(150)의 작동을 첨부한 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에서 실린더의 직경별 피스톤 클램퍼 가이드 수단의 작동 개념도이다.
즉, 상기와 같이 구성되는 피스톤 클램퍼 가이드 수단(150)은 실린더(21)의 내경이 가장 클 경우, 도 5의 (S1)과 같이, 제4 작동 실린더(151)가 클램퍼 가이더(153)를 하강시켜 제3 단턱(155c)이 피스톤 클램퍼(135)의 외측에 위치되도록 작동한다.
이러한 상태에서, 제2 작동 실린더(133)가 작동하면, 각각의 피스톤 클램퍼(135)가 제3 단턱(155c)에 접촉됨으로써, 실린더(21)의 내경에 맞게 삽입단(136)이 위치된다.
반면, 실린더(21)의 내경이 전술한 도 (S1)보다는 작을 경우, 도 5의 (S2)와 같이, 제4 작동 실린더(151)가 하강하여 제2 단턱(155b)이 피스톤 클램퍼(135)의 외측에 위치되도록 한다.
그리고 실린더(21)의 내경이 더 작아지게 되면, 도 5의 (S3)과 같이, 제4 작동 실린더(151)가 더 하강하여 제1 단턱(155a)이 피스톤 클램퍼(135)의 외측에 위치되도록 한다.
즉, 상기 제1 단턱(155a)은 상기 실린더(21)의 내경이 가장 작을 경우에 상기 피스톤 클램퍼(135)의 외측과 접촉된다.
그리고 상기 제2 단턱(155b)과 제3 단턱(155c)은 상기 실린더(21)의 내경 크기에 따라 상기 피스톤 클램퍼(135)의 외측과 각각 접촉된 상태를 유지하게 된다.
이에 따라, 상기 제1, 제2, 제3 단턱(155a, 155b, 155c)은 상기 제2 작동 실린더(133)의 작동에 의해 벌어지는 각 피스톤 클램퍼(135)의 이동범위를 규제하게 된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치의 단계별 작동 상태도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치에서 피스톤 어셈블리가 실린더에 삽입되는 단계를 나타낸 작동 상태도이다.
먼저, 상기 취출유닛(120)은, 도 6의 (S10)과 같이, 서브 파렛트(10)에 적재된 피스톤 어셈블리(P)로 로봇(110)의 거동에 의해 하나의 암(111)이 이동하면, 피스톤 어셈블리(P)의 콘 로드(13)를 가이더(123)의 가이드 홀(125)에 삽입하여 가이더(123)의 상부에 피스톤(11)이 위치되도록 한다.
이러한 상태에서, 제1 작동 실린더(127)가 클램퍼(129)를 작동시켜 콘 로드(13)를 클램핑 함으로써, 피스톤 어셈블리(P)의 클램핑을 완료한 후, 로봇(110)의 작동에 의해 피스톤 어셈블리(P)를 클램핑한 상태로 취출한다.
그런 후, 상기 로봇(110)은, 도 6의 (S20)과 같이, 피스톤 어셈블리(P)의 피스톤(13)이 상부를 향하도록 상기 취출유닛(120)을 이동시킨다.
이러한 상태에서, 도 6의 (S30)과 같이, 로봇(110)의 거동에 의해 각 암(111, 113)이 이동하여 상기 압입유닛(130)을 취출유닛(120)의 상부에 위치시킨 후, 피스톤 어셈블리(P)의 피스톤(11) 상부에서 제2 작동 실린더(133)의 작동을 통해 각 피스톤 클램퍼(135)를 언클램핑 시키게 된다.
그런 후, 로봇(110)의 다른 암(113)에 의해 압입유닛(130)이, 도 6의 (S40)과 같이, 피스톤 어셈블리(P)를 향하여 이동되어 각 피스톤 클램퍼(135)가 피스톤(11)의 외측을 클램핑하면, 취출유닛(120)의 클램퍼(129)가 언클램핑 되면서 로봇(110)의 작동에 의해 상기 취출유닛(120)이 다시 서브 파렛트(10) 측으로 이동된다.
그러면, 상기 콘 로드 클램핑 수단(140)은, 도 6의 (S50)과 같이, 제3 작동 실린더(141)의 작동을 통해 콘 로드 클램퍼(143)를 회전시킴으로써, 피스톤 어셈블리(P)의 콘 로드(13)를 클램핑하여 로봇(110)의 이동 시, 콘 로드(13)의 이동을 규제하게 된다.
그런 후, 로봇(110)의 이동에 의해 메인 파렛트(20)의 상부에서 실린더 블록(C)의 실린더(21)에 피스톤 어셈블리(P)가 정위치되면, 도 6의 (S60)과 같이, 제3 작동 실린더(141)의 작동에 의해 콘 로드 클램퍼(143)의 클램핑이 해제된다.
이러한 상태에서, 상기 압입유닛(130)은, 도 6의 (S70)과 같이, 실린더(21)를 향하여 하강된 후, 제2 작동 실린더(133)의 작동에 의해 각각의 피스톤 클램퍼(135)가 언클램핑 된다.
이 때, 각각의 피스톤 클램퍼(135)는 피스톤 클램퍼 가이드 수단(150)에 의해 언클램핑 이동범위가 실린더(21)의 내경에 맞게 규제된다.
이러한 상태에서, 상기 압입유닛(130)은, 도 7의 (S100)과 같이, 압입 실린더(137)의 작동로드(R)가 하강되면서, 상기 피스톤 어셈블리(P)의 피스톤(11) 상면을 가압하여, 도 7의 (S200)과 같이, 실린더(21)의 내부로 피스톤 어셈블리(P)를 삽입하게 된다.
여기서, 상기 로드셀(139)은 상기 압입 실린더(137)의 작동로드(R)에 가해지는 하중을 감지하고, 작동압 조절을 통해 작동로드(R)의 하중이 일정하게 유지하게 된다.
실린더(21) 내부로 상기 피스톤 어셈블리(P)의 삽입이 완료되면, 상기 압입 실린더(137)는 작동로드(R)를 상승시키게 되고, 상기 압입유닛(130)은 로봇(110)의 거동에 의해 다시 도 6의 (S30)과 같이, 피스톤 어셈블리(P)의 취출이 완료되어 이동된 취출유닛(120)의 상부로 이동되어 전술한 바와 같은 과정을 반복 수행하여 실린더 블록(C)에 형성된 각각의 실린더(21)에 피스톤 어셈블리(P)의 장착을 완료하게 된다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치(100)에 의하면, 조립이 완료된 상태로 이송된 피스톤 어셈블리(P)를 자동으로 취출한 상태로, 실린더 블록(C)의 실린더(21)에 자동으로 장착함으로써, 피스톤 어셈블리(P)와 실린더 블록(C)의 파손 및 손상 발생을 방지하고, 조립라인의 사이클 타임을 줄여 상품성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기종별로 상이한 크기를 갖는 피스톤 어셈블리(P)와 실린더 블록(C)의 실린더(21) 내경에 관계없이 공용으로 적용이 가능하여 제작비용을 절감할 수 있다.
또한, 피스톤 어셈블리(P)를 실린더 블록(C)의 실린더(21)에 정확하고 신속하게 자동으로 장착함으로써, 수작업에 따른 작업자의 노무 비용 등의 제조비용을 절감하면서 인력소모를 최소화할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
C : 실린더 블록 P : 피스톤 어셈블리
10 : 서브 파렛트 11 : 피스톤
13 : 콘 로드 15 : 피스톤 링
20 : 메인 파렛트 21 : 실린더
100 : 피스톤 어셈블리 장착장치 110 : 로봇
111, 113 : 암 120 : 취출유닛
121 : 제1 장착 플레이트 123 : 가이더
125 : 가이드 홀 127 : 제1 작동 실린더
128 : 슬라이딩 로드 129 : 클램퍼
130 : 압입유닛 131 : 제2 장착 플레이트
133 : 제2 작동 실린더 134 : 슬라이딩 로드
135 : 피스톤 클램퍼 136 : 삽입단
137 : 압입 실린더 139 : 로드셀
140 : 콘 로드 클램핑 수단 141 : 제3 작동 실린더
143 : 콘 로드 클램퍼 150 : 피스톤 클램퍼 가이드 수단
151 : 제4 작동 실린더 153 : 클램퍼 가이더

Claims (10)

  1. 피스톤 조립 라인에서 콘 로드와 피스톤 링들이 조립된 상태로, 엔진 조립라인으로 이송되어 서브 파렛트에 안착되는 다수개의 피스톤 어셈블리;
    상기 엔진 조립라인에서 상기 서브 파렛트와 이격된 위치에 배치된 메인 파렛트에 안착되는 실린더 블록;
    상기 서브 파렛트와 상기 메인 파렛트의 위치에 대응하여 다관절로 구비된 양측 암이 거동 범위 내에서 이동 가능하게 구비되는 로봇;
    상기 로봇의 양측 암 중, 상기 서브 파렛트에 대응하는 하나의 암 선단에 장착되며, 상기 서브 파렛트 상에 안착된 다수개의 피스톤 어셈블리 중, 하나의 피스톤 어셈블리를 클램핑 하여 취출하는 취출유닛; 및
    상기 로봇의 양측 암 중, 상기 메인 파렛트에 대응하는 다른 하나의 암 선단에 장착되며, 상기 취출유닛으로부터 취출된 상기 피스톤 어셈블리를 옮겨 받아 클램핑 한 상태로, 상기 실린더 블록의 실린더로 삽입하여 장착하는 압입유닛;을 포함하되,
    상기 압입유닛은
    상기 로봇의 다른 하나의 암 선단에 장착되는 제2 장착 플레이트;
    상기 제2 장착 플레이트의 하부에 장착되는 제2 작동 실린더;
    상기 제2 작동 실린더의 중심을 기준으로 설정각도로 배치되며, 상기 제2 작동 실린더의 작동 여부에 따라, 상기 취출유닛을 통해 취출된 피스톤 어셈블리의 피스톤 외주면을 클램핑하는 적어도 두 개 이상의 피스톤 클램퍼;
    작동로드를 포함하며, 상기 작동로드가 상기 제2 작동 실린더의 중심을 관통한 상태로, 상기 제2 장착 플레이트의 상면에 장착되고, 상기 피스톤 클램퍼를 통해 클램핑 된 피스톤 어셈블리를 상기 실린더 블록의 실린더로 압입하는 압입 실린더;
    상기 제2 작동 실린더의 후방에서 상기 제2 장착 플레이트의 양측에 각각 장착되며, 상기 피스톤 클램퍼를 통해 클램핑 된 상기 피스톤 어셈블리의 콘 로드를 선택적으로 고정시키는 콘 로드 클램핑 수단; 및
    상기 제2 작동 실린더와 상기 콘 로드 클램핑 수단의 사이에 설치되며, 상기 실린더 블록의 실린더 지름에 따라 상기 피스톤 클램퍼의 언클램핑 작동범위를 제한하는 피스톤 클램퍼 가이드 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 취출유닛은
    상기 로봇의 하나의 암 선단에 일면이 장착되는 제1 장착 플레이트;
    상기 제1 장착 플레이트의 타면 일측에 돌출되게 장착되며, 상기 피스톤 어셈블리의 콘 로드가 삽입되는 가이드 홀이 형성되고, 상면에는 상기 피스톤의 하단이 안착되는 가이더;
    상기 제1 장착 플레이트의 타면 타측에 장착되는 제1 작동 실린더; 및
    상기 가이더의 하부에서 상기 가이드 홀을 중심으로 양측에 각각 배치되어 상기 제1 작동 실린더와 연결되며, 상기 제1 작동 실린더의 작동 시, 상기 가이드 홀을 향하여 슬라이드 이동되어 상기 가이드 홀의 하부에 위치되는 콘 로드를 클램핑 하는 클램퍼;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 작동 실린더는
    상기 가이드 홀을 중심으로 양측에 슬라이딩 로드가 배치되어 상기 클램퍼가 각각 장착되는 2축 핑거 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 작동 실린더는
    상기 압입 실린더의 작동로드를 중심으로 90°각도로 이격된 위치에서 각 모서리부에 슬라이딩 로드가 배치되어 상기 피스톤 클램퍼가 각각 장착되는 4축 핑거 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤 클램퍼는
    상기 압입 실린더의 작동에 의한 상기 피스톤 어셈블리의 하강 시, 하단에 상기 실린더 블록의 실린더로 일정부분 삽입된 상태로, 상기 피스톤 어셈블리의 피스톤 이동을 가이드 하는 삽입단이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압입 실린더는
    상부에 장착되는 로드셀과 연결되며, 상기 로드셀을 통해 상기 압입 실린더의 작동로드에 가해지는 하중을 감지하고, 작동압 조절을 통해 하중이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 콘 로드 클램핑 수단은
    상기 제2 장착 플레이트의 하부 양측에 각각 장착되는 제3 작동 실린더; 및
    상기 제3 작동 실린더에 일단이 힌지 장착되며, 상기 제3 작동 실린더의 작동 여부에 따라, 각각의 상기 피스톤 클램퍼를 통해 클램핑 된 상기 피스톤 어셈블리의 콘 로드를 향하여 타단이 회전되면서 상기 콘 로드의 하부를 클램핑 하는 콘 로드 클램퍼;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤 클램퍼 가이드 수단은
    작동로드를 포함하며, 상기 제2 작동 실린더와 상기 콘 로드 클램핑 수단의 사이에서 상기 제2 장착 플레이트의 하부에 장착되는 제4 작동 실린더; 및
    상기 제4 작동 실린더의 작동로드 선단에 장착되며, 상기 각 피스톤 클램퍼의 상부에 배치되어 상기 제4 작동 실린더에 의해 승하강 가능하게 장착되는 클램퍼 가이더;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 클램퍼 가이더는
    상기 각 피스톤 클램퍼와 접촉되는 내측에 상부에서 하부를 향하여 다단으로 단차진 단턱이 형성되며, 상기 제4 작동 실린더의 어 상기 피스톤 클램퍼의 이동범위를 규제하는 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤 어셈블리 장착장치.
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