KR101659271B1 - 스플라인 샤프트의 찍힘 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스플라인 샤프트의 찍힘 검사 장치에 관한 것으로서 스플라인 샤프트에 샤프트 홈을 가공할 때 잘못 가공으로 인하여 상기 스플라인 홈에 형성되는 찍힌홈을 검사하는 검사수단을 베이스 플레이트에 설치하고, 그 검사수단으로 인하여 검사된 신호를 화면으로 표시하는 표시부를 상기 검사수단과 연결되게 설치 구성하여 상기 베이스 플레이트의 상부에 좌,우로 이동되는 스플라인 홈의 불량 유/무 체크를 신속하게 할 수 있어 제품의 성능 및 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

스플라인 샤프트의 찍힘 검사 장치 { Inspection device for imprints of the spline shaft }

본 발명은 스플라인 샤프트의 찍힘 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스플라인 샤프트에 샤프트 홈을 가공할 때 잘못 가공으로 인하여 상기 스플라인 홈에 형성되는 찍힌홈을 검사하는 검사수단을 베이스 플레이트에 설치하고, 그 검사수단으로 인하여 검사된 신호를 화면으로 표시하는 표시부를 상기 검사수단과 연결되게 설치 구성하여 상기 베이스 플레이트의 상부에 좌,우로 이동되는 스플라인 홈의 불량 유/무 체크를 신속하게 할 수 있어 제품의 성능 및 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인하여 스플라인 홈에 결합 된 스틸볼이 찍힌홈으로 인하여 마모되는 것을 현저히 줄일 수 있도록 한 스플라인 샤프트의 찍힘 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치에 적용되어지는 컬랩서블 핸들(Collapsible steering post)용 유니버셜조인트는 축방향으로 슬립가능하도록 스플라인 샤프트(Spline shaft)와 스플라인 튜브(Spline tube)로 분활 형성된 슬립조인트(Slip joint)로써 컬럼모듈(Coloum module)과 섀시모듈(Chassis module) 사이에 설치된다.

즉, 회전력을 발생시키는 스티어링휠 및 스티어링컬럼등이 결합된 컬럼모듈과, 차륜을 동작시키는 기어박스 및 서스펜션 등이 결합 된 섀시모듈 사이에 설치되는 것이다.

자동차의 조향장치용 유니버셜조인트는 컬럼모듈에 결합 되어 회전력을 발생시키는 구동요크와, 상기 구동요크의 구동력을 전달받아 섀시모듈로 전달하는 종동요크와, 상기 종동요크와 구동요크 사이에 회전력을 전달함과 동시에 슬립이 가능하도록 구성된 슬립조인트로 구성되어 있다.

한편, 상기 슬립조인트는 구동요크가 연결되는 스플라인 튜브와, 종동요크가 연결되는 스플라인 샤프트로 구분되며, 상기 스플라인 튜브의 내부에는 스플라인 샤프트의 일부가 삽입되어 있다.

또한, 상기 스플라인 샤프트의 외부면과 스플라인 튜브의 내부면에는 회전방향으로 상호 맞물리어 회전이 이루어짐과 동시에 축방향으로 슬립이 이루어지도록 하는 스플라인이 각각 형성되어 있고, 스플라인 샤프트와 스플라인 튜브의 사이에는 스틸볼이 개재된다.

도 10과 도 11은 종래 스플라인 샤프트를 도시한 것으로서, 스플라인 샤프트(1)에는 산(3)과 스플라인 홈(4)으로 이루어지는 스플라인(2)이 형성되어 있으며, 스플라인 샤프트(1)가 끼워지는 스플라인 튜브(5)의 내주면에도 역시 스플라인 홈이 형성되어 있다.

스플라인 샤프트(1)가 스플라인 튜브(5) 내측으로 끼워지면 도 10과 같은 형태가 되고, 스플라인 샤프트(1)와 스플라인 튜브(5)의 사이에 도 11과 같이 다수의 스틸볼(6)이 개재된다.

이와 같이 스플라인 홈(4)의 내측에 결합 된 스틸볼(6)로 인하여 스플라인 샤프트(1)와 스플라인 튜브(5)의 직선 운동 및 회전되는 토크의 전달을 용이하게 할 수 있는 것이다.

그러나 종래에는 스플라인 샤프트(1)에 6개 또는 9개로 형성되는 스플라인 홈(4)의 내주면을 육안으로만 검사하기 때문에 스플라인 홈(4)을 가공하는 도중에 잘못 가공하여 미세하게 형성된 찍힌홈(7)을 발견하지 못하는 문제점이 발생하게 되었다.

따라서, 스플라인 홈(4)에 미세하게 형성된 찍힌홈(7)으로 인하여 상기 스플라인 홈(4)에 구름 이동되는 스틸볼(6)이 찍힌홈(7)과 지속적으로 부딪쳐 스틸볼(6)의 마모가 현저히 증가 되어 조향 장치의 회전 토크를 전달하지 못할 뿐만 아니라 내구성이 저하되는 문제점이 발생하고 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 좌,우로 이동되도록 스플라인 샤프트가 설치되는 베이스 플레이트 상부면에는 중앙홀이 구비된 설치판을 형성하고, 그 중앙홀을 통과하는 스플라인 홈에 밀착되어 상기 스플라인 홈을 가공 시 잘못 가공하여 형성된 찍힌홈을 검사하는 검사부가 구비된 검사수단을 상기 설치판에 방사형으로 설치 구성하여 스플라인 샤프트에 미세하게 형성된 찍힌홈의 검사를 용이하게 할 수 있어 제품의 신뢰성 및 제품의 품질을 향상시킬 수 있으면서 제품의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 상기 검사부는 장착홀을 따라 내,외측 방향으로 이동함에 따라서 검사바디가 검사 신호를 표시부로 발송하게 때문에 스플라인 홈이 휘어진 것을 감지할 수 있고, 상기 장착홈의 끝단에 구비된 장착단에 의해 중앙홀로 돌출되는 검사부의 돌출 위치를 지정하여 스플라인 홈의 깊이를 측정할 수 있도록 한 스플라인 샤프트의 찍힘 검사 장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은,

스플라인 샤프트의 좌,우 이동을 허용하는 중앙홀이 구비된 설치판이 수직으로 설치되는 베이스 프레이트와;

베이스 플레이트의 상부면에 설치 구성되어 스플라인 샤프트를 좌,우로 이동시키는 이동수단과;

이동수단에 결합 되는 다수의 스플라인 홈이 구비된 스플라인 샤프트와;

중앙홀을 통과하는 스플라인 홈에 밀착되어 상기 스플라인 홈 내부에 형성된 찍힌홈을 검사할 수 있도록 설치판에 장방형으로 설치되는 검사부가 구비된 검사수단;으로 구성한 것을 특징으로 한다.

본원 발명에 의하면, 좌,우로 이동되도록 스플라인 샤프트가 설치되는 베이스 플레이트 상부면에는 중앙홀이 구비된 설치판을 형성하고, 그 중앙홀을 통과하는 스플라인 홈에 밀착되어 상기 스플라인 홈을 가공 시 잘못 가공하여 형성된 찍힌홈을 검사하는 검사부가 구비된 검사수단을 상기 설치판에 설치 구성하여 스플라인 샤프트에 미세하게 형성된 찍힌홈의 검사를 용이하게 할 수 있어 제품의 신뢰성 및 제품의 품질을 향상시킬 수 있으면서 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

그리고 검사부는 장착홀을 따라 내,외측 방향으로 이동함에 따라서 검사바디가 검사 신호를 표시부로 발송하게 때문에 스플라인 홈이 휘어진 것을 감지할 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

또한, 장착홈의 끝단에 구비된 장착단에 의해 중앙홀로 돌출되는 검사부의 돌출 위치를 지정하여 스플라인 홈의 깊이를 측정할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 샤프트 포인트 검사 장치의 정면도.
도 2는 본 발명의 샤프트 포인트 검사 장치의 평면도.
도 3과 도 4는 본 발명의 샤프트 포인트 검사 장치에 설치되는 검사 수단을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 스플라인 샤프트를 고정하는 고정척의 작동 상태를 도시한 부분확대 단면도.
도 6과 도 7은 본 발명의 샤프트 포인트 검사 장치에 설치된 스플라인 샤프트를 작동 상태를 도시한 도면.
도 8과 도 9는 본 발명의 검사수단에 의해 샤프트 홈에 구비된 파지홈을 검사하는 것을 도시한 도면.
도 10은 종래의 스플라인 샤프트를 도시한 도면.
도 11은 종래의 스플라인 샤프트와 스플라인 튜브가 결합 된 상태를 도시한 단면도.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 설명에 앞서 종래 기술과 동일한 구성 요소에 관하여 동일한 도면 부호를 표기하여 중복되는 도면 부호의 설명은 생략하기로 한다.

상기 도면에 의하면 본 발명은,

다수의 스플라인 홈(4)이 형성된 스플라인 샤프트(1)에서 스플라인 홈(4)의 정상여부를 검사하는 스플라인 샤프트의 찍힘 검사 장치에 있어서,

베이스 플레이트(10)와;

베이스 플레이트(10)의 상부에 수직으로 설치되고, 검사대상인 스플라인 샤프트(1)가 통과하는 중앙홀(103)이 구비된 설치판(100)과;

베이스 플레이트(10)의 상부면에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 스플라인 샤프트(1)의 양끝단을 파지한 상태로 구동하여 스플라인 샤프트(1)를 중앙홀(103)로 통과시키는 이동수단(30)과;

중앙홀(103)을 통과하는 스플라인 홈(4) 각각에 밀착되어 스플라인 홈(4) 표면에 형성된 찍힌홈(7)의 유무를 검사하는 다수의 검사부(123)가 설치판(100)에 방사상으로 설치되어 있는 검사수단(110);으로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 이동수단(30)은,

베이스 플레이트(10)의 일측면에 설치된 모터(42)의 작동에 따라 상기 베이스 플레이트(10)의 상부면에 좌,우로 이동되게 설치되는 이동 플레이트(40)와;

이동 플레이트(40)의 상부면 양측에 각각 수직 방향으로 설치되는 제1 설치대(50) 및 제2 설치대(51)와;

이동 플레이트(40)의 상부면에 설치된 모터(60)에 의해 좌,우로 이동되면서 스플라인 샤프트(1)의 일단을 고정할 수 있도록 제1 설치대(50)에 결합 되는 제1 고정척(90)과;

제1 고정척(90)과 마주하면서 스플라인 샤프트(1)의 타단을 고정시킬 수 있도록 제2 설치대(51)의 상부에 설치되는 제2 고정척(91);으로 구성한다.

스플라인 샤프트(1)에 구비된 스플라인 홈(4)에 찍힌홈(7)의 유무를 검사하는 검사장치는 도 1과 같이 베이스 플레이트(10)와, 상기 스플라인 샤프트(1)를 좌,우로 이동시킬 수 있도록 베이스 플레이트(10)의 상부면에 설치되는 이동수단(30)과, 상기 이동수단(30)에 의해 좌,우로 이동되는 스플라인 홈(4)을 검사하는 검사수단(110)으로 구성한다.

베이스 플레이트(10)의 상단 일측에 고정대(20)가 수직으로 설치된다.

상기 검사수단(110)은 고정대(20)의 상부에 수직으로 설치되는 설치판(100)에 방사상으로 설치되는 데, 설치판(100)은 도 3과 같이 하부가 개구된 '

' 모양으로 형성되는 고정대(20)에 결합 되는 것이다.

그리고, 검사대상이 되는 스플라인 샤프트(1)가 초기에 설치판(100)의 중앙홀(103) 전방에 위치하도록 받쳐주고, 검사가 끝난 스플라인 샤프트(1)를 작업자가 회수할 수 있도록 받쳐주는 받침수단이 구비되는데,

받침수단은 베이스 플레이트(10)의 상부면 중앙에 제2 실린더로드(131)가 구비된 실린더(130)를 세워 설치하고, 스플라인 샤프트(1)가 수평으로 놓여지는 받침부(132)를 실린더로드(130)의 끝단에 수평하게 형성한다.

따라서, 실린더(130)가 작동함에 따라서 받침부(132)가 상,하로 이동되면서 제1 고정척(90)과 제2 고정척(91) 사이로 스플라인 샤프트(1)를 공급할 수 있는 것이다.

즉, 초기 상태일때 도 1 과 같이 받침부(132)가 상승한 상태로 존재하므로, 작업자는 검사대상이 되는 스플라인 샤프트(1)를 받침부(132) 위에 올려놓은 후 검사를 시작하게되며, 검사가 시작되어 제 1 고정척(90)과 제 2 고정척(91)이 스플라인 샤프트(1)를 양측에서 파지하게되면 실린더(130)의 하강 작동에 의해 받침부(132)가 하강하고, 스플라인 샤프트(1)가 중앙홀(103)을 통고하였다가 검사 종료 후 다시 후퇴하여 원위치로 복귀하면 다시 받침부(132)가 상승하여 스플라인 샤프트(1)를 받쳐주게 되므로 검사 종료된 스플라인 샤프트(1)를 작업자가 취출할 수 있게되는 것이다.

이때, 상기 이동 플레이트(40)에는 이도올(41)을 좌,우로 길게 형성하여 이동 플레이트(40)가 가이드부(11)를 따라 좌,우로 이동되도록 한다.

한편, 도면상의 좌,우로 이동되면서 스플라인 샤프트(1)를 중앙홀(103)로 통과시켜 검사수단(110)에 의해 찍힌홈(7)을 검사하도록 작동하는 이동수단(30)을 베이스 플레이트(10)의 상부면에 설치한다.

상기 이동수단(30)은 베이스 플레이트(10)의 상부면에 가이드부(11)를 도 2와 같이 양측으로 길게 형성하고, 가이드부(11)와 대응되는 결합부(40a)가 적어도 2개 이상 하부에 형성된 이동 플레이트(40)를 베이스 플레이트(10)의 상부면에 설치한다.

상기 가이드부(11)의 상부면에 위치하도록 베이스 플레이트(10)에 설치된 이동 플레이트(40)는 도 2와 같이 모터(42)에 의해 작동하면서 검사수단(110)이 설치되는 설치판(100)의 중앙홀(103)로 스플라인 샤프트(1)를 이동시키는 것이다.

상기 스플라인 샤프트(1)를 수평으로 결합할 수 있도록 이동 플레이트(40)의 상부면에는 제1 고정척(90)과 제2 고정척(91)을 중앙홀(103)과 동일한 수평 선상에 위치하도록 결합한다.

상기 제1 고정척(90)과 제2 고정척(91)이 설치판(100)의 중앙홀(103)과 동일한 수평 선상에 위치하도록 이동 플레이트(40)의 상부면 양측에는 제1 고정척(90)이 설치되는 제1 설치대(50)와 제2 고정척(91)이 설치되는 제2 설치대(51)를 수직으로 세워 결합한다.

상기 제1 설치대(50)에 결합 되는 제1 고정척(90)은 도 5의 (a), (b)와 같이 모터(60)의 회전력을 전달받아 좌,우측 방향으로 회전 이동되는 이동봉(80)을 따라 좌,우측 방향으로 이동되면서 상기 제1 고정척(90)이 스플라인 샤프트(1)의 일단을 고정 결합한다.

이동봉(80)이 좌,우측 방향으로 회전 이동시킬 수 있도록 모터(60)에 구비된 구동 스플라켓(70)과 체인(72)으로 연결되는 회전 스플라켓(71)을 제1 설치대(50)의 외면에 결합하고, 그 회전 스플라켓(71)에 관통되게 도 2와 같이 이동봉(80)을 설치한다.

그리고 이동봉(80)의 끝단에는 제1 고정척(90)이 결합 된 연결부를 베어링 결합하므로서, 모터(60)의 회전력을 전달받아 회전 이동되는 이동봉(80)에 의해 제1 고정척(90)이 좌,우 방향으로 이동되는 것이다.

한편, 설치판(100)에는 검사수단(110)이 설치되는 복수개로 형성되면서 끝단에는 장착단(102)이 내향 돌출 형성된 장착홈(101)을 방사상으로 형성하는 데, 상기 장착홈(101)은 스플라인 샤프트(1)에 구비된 스플라인 홈(4)의 갯수에 대응하도록 6개 또는 9개 형성한다.

상기 장착홈(101)에 장착단(102)을 내측으로 돌출 형성하여 검사부(123)의 위치를 장착단(102)이 결정할 수 있는 것이다.

즉, 도 3 과 같이 스플라인 홈(4)이 6개인 스플라인 샤프트를 검사하기 위해서는 장착홈(101)을 6개 형성하는 것이고, 도 4와 같이 스플라인 홈(4)이 9개인 스플라인 샤프트를 검사하기 위해서는 장착홈(101)을 9개 형성한다.

이와 같이 설치판(100)에 형성된 장착홈(101)의 내부에는 장착부(111)를 이용하여 검사수단(110)을 고정 결합한다.

상기 검사수단(110)은 도 8과 같이 설치판(100)에 구비된 장착홈(101)의 내부에 길이 방향으로 길게 형성된 검사바디(120)를 장착부(111)로 결합하고, 검사바디(120)의 끝단에는 접촉부(121a)가 구비된 탄력부(121)를 형성한다.

그리고 접촉부(121a)와 접촉되게 장착홈(101)의 내부에는 이동부(122)를 결합하고, 상기 이동부(122)의 끝단에는 중앙홀(103)을 통과하는 스플라인 샤프트(1)의 스플라인 홈(4)에 밀착되는 볼 형상의 검사부(123)를 형성한다.

즉, 검사부(123)는 탄력부(121)의 탄성력에 의해 중앙홀(103)을 통과하는 스플라인 홈(4)의 내주면에 밀착되는 것이며, 스플라인 홈(4)을 가공 시 잘못 가동된 찍힌홈(7) 부분을 통과할 때에는 검사부(123)가 미세하게 튀면서 이동부(122)가 외측으로 밀려나게되어 찍힌홈(7) 부분을 검사할 수 있게되는 것이다.

따라서, 스플라인 홈(4)에 구비된 찍힌홈(7)을 도 9와 같이 통과시 검사부(123)가 도 8과 같이 장착홈(101)을 따라 장착홈(101)의 내부에서 내,외측 방향으로 이동되는 것이며, 이와 같이 장착홈(101)을 따라 검사부(123)가 내,외측 방향으로 이동되는 것과 동시에 검사바디(120)에서 감지신호를 발생하는 것이다.

이와 같이 검사바디(120)에서 발생 되는 감지신호는 검사바디(120)와 연결된 제어부(140)로 공급되고, 그 제어부(140)는 입력되는 감지신호를 이용하여 스플라인 샤프트(1)의 찍힌홈(7)과 비틀림 상태를 판단하는 것이다.

스플라인 홈(4)이 정상일 경우 도 3(b)의 P0 구간과 같이 감지신호는 수평한 상태를 유지하게되지만, 스플라인 홈(4)에 찍힌홈(7)이 존재하게되면 그 찍힌홈(7) 부분에서 검사부(123)가 외측으로 튀면서 검사바디(120)에서는 펄스와 같은 감지신호를 출력하게되고, 제어부(140)는 도 3(b)의 P1 과 같이 감지신호가 순간적으로 튀는 펄스형태일때 스플라인 홈(4)에 찍힌홈(7)이 존재하는 것으로 판단하여 경보신호를 출력하는 것이다.

또한, 본 발명에서는 스플라인 샤프트(1)의 비틀림상태를 감지할 수 있다.

스플라인 샤프트(1)가 비틀어지게되면 중앙홀(103)을 스플라인 샤프트(1)가 통과할 때 검사부(123)가 스플라인 홈(4)의 가장자리 부분과 접촉하게되면서 이동부(122)가 뒤로 밀리게되고, 이에따라 검사바디(120)에서 출력되는 감지신호는 도 3(b)의 P2부분과 같이 점진적으로 기울기가 상승하게 되며, 상기 제어부(140)는 감지신호의 기울기가 점진적으로 상승하는 형태일때 스플라인 샤프트(1)가 비틀림 상태인 것으로 판단하여 경보신호를 출력하는 것이다.

1: 스플라인 샤프트, 2: 스플라인,
3: 산, 4: 스플라인 홈,
5: 스플라인 튜브, 6: 스틸볼,
7: 찍힌홈, 10: 베이스 플레이트,
11: 가이드부, 20: 고정대,
30: 이동수단, 40: 이동 플레이트,
40a: 결합부, 41: 이동홀,
42: 모터, 50: 제1 설치대,
51: 제2 설치대, 60: 모터,
70: 구동 스플라켓, 71: 회전 스플라켓,
72: 체인, 80: 이동봉,
90: 제1 고정척, 91: 제2 고정척,
100: 설치판, 101: 장착홈,
102: 장착단, 103: 중앙홀,
110: 검사수단, 111: 장착부,
120: 검사바디, 121: 탄력부,
121a: 접촉부, 122: 이동부,
123: 검사부, 130: 실린더,
131: 제2 실린더로드, 132: 받침부,
140: 제어부,

Claims (6)

1. 스플라인 샤프트(1)의 좌,우 이동을 허용하는 중앙홀(103)이 구비된 설치판(100)이 수직으로 설치되는 베이스 프레이트(10)와;
   베이스 플레이트(10)의 상부면에 설치 구성되어 스플라인 샤프트(1)를 좌,우로 이동시키는 이동수단(30)과;
   이동수단(30)에 결합 되는 다수의 스플라인 홈(4)이 구비된 스플라인 샤프트(1)와;
   중앙홀(103)을 통과하는 스플라인 홈(4)에 밀착되어 상기 스플라인 홈(4)을 가공할 때 잘못 가공하여 스플라인 홈(4) 내부에 형성된 찍힌홈(7)을 검사할 수 있도록 설치판(100)에 방사상으로 설치되는 검사부(123)가 구비된 검사수단(110);으로 구성하고,
   상기 검사수단(110)은, 중앙홀(103)과 연통되도록 설치판(100)에 방사상으로 형성되고, 끝단에 장착단(102)이 내향 돌출되게 형성된 장착홈(101)과;
   장착단(102)에 걸려지도록 장착홈(101)에 설치되고, 그 끝단에는 중앙홀(103)을 통과하는 스플라인 홈(4)에 밀착되는 볼 형태의 검사부(123)가 형성되는 이동부(122)와;
   끝단에 형성된 탄성부(121)가 이동부(122)의 외측에 접촉되도록 장착홈(101)에 끼워져 설치되고, 스플라인 샤프트(1)가 중앙홀(103)을 통과할 때 스플라인 홈(4)의 가공상태에 따른 이동부(122)의 움직임을 감지하여 제어부(140)로 감지신호를 출력하는 검사바디(120)와;
   검사바디(120)에서 출력되는 감지신호를 이용하여 찍힌홈(7) 또는 비틀림 상태를 감지하여 알람 출력하는 제어부(140)와;
   검사바디(120)에서 출력되는 감지신호를 화면 출력하는 표시부(150);로 구성하며,
   검사대상이 되는 스플라인 샤프트(1)가 초기에 설치판(100)의 중앙홀(103) 전방에 위치하도록 받쳐주고, 검사가 끝난 스플라인 샤프트(1)를 작업자가 회수할 수 있도록 받쳐주는 받침수단을 더 구성하되,
   받침수단은 베이스 플레이트(10)의 상부면 중앙에 제2 실린더로드(131)가 구비된 실린더(130)를 세워 설치하고, 스플라인 샤프트(1)가 수평으로 놓여지는 받침부(132)를 제2 실린더로드(131)의 끝단에 수평하게 형성하고,
   상기 제어부(140)는 감지신호가 순간적으로 튀는 펄스형태일때 스플라인 홈(4)에 찍힌홈(7)이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 스플라인 샤프트의 찍힘 검사 장치.
   
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