KR101700263B1 - 피스톤 핀 구멍을 형성하는 방법 및 피스톤 핀 구멍 천공 시스템 - Google Patents

Abstract

피스톤 핀 구멍 천공 시스템 및 피스톤 핀 구멍 천공 시스템으로 피스톤 핀 구멍을 형성하는 방법은 슬라이드 부재에 의해 지지된 고정부에 피스톤을 고정시키는 것을 포함한다. 그 다음에, 절삭 부재를 제1 축을 중심으로 회전시키고 상기 고정부와 함께 슬라이드 부재를 제1 축을 따라서 절삭 부재쪽으로 이동시키고 피스톤을 절삭 부재와 절삭되도록 접촉시킨다. 또한, 상기 고정부를 상기 제1 축을 가로질러서 각각 뻗어 있는 제2 축 및 제3 축을 따라서 이동시키고, 절삭 부재로 피스톤에 원하는 핀 구멍 형상을 기계가공한다.

Description

피스톤 핀 구멍을 형성하는 방법 및 피스톤 핀 구멍 천공 시스템{METHOD OF FORMING PISTON PIN HOLES AND BORING SYSTEM THEREFOR}

본 발명은 대체로 피스톤에 관한 것이고, 보다 상세하게는 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법 및 피스톤 핀 구멍 천공 시스템에 관한 것이다.

피스톤은 피스톤 핀을 수용하도록 구성된 정반대쪽에 있는 핀 구멍을 가지고 있다. 피스톤 핀은 커넥팅 로드에 결합되어 크랭크축의 회전 운동을 실린더 보어 내에서의 피스톤의 왕복 직선 운동으로 전환시킨다. 피스톤 핀은, 필요에 따라, 핀 구멍 및/또는 커넥팅 로드의 보어 내에서 상대 운동을 할 수 있도록 구성될 수 있다. 이와 관계없이, 피스톤 핀과 핀 구멍 사이, 또는 피스톤 핀과 커넥팅 로드 보어 사이, 또는 피스톤 핀과 핀 구멍 사이 및 피스톤 핀과 커넥팅 로드 보어 사이의 마찰 마모를 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서, 피스톤 조립체에 긴 유효 수명을 제공하기 위해서 각각의 보어가 정밀하게 형성되는 것이 중요하다.

통상적으로, 피스톤의 핀 보어는, 절삭 공구를 피스톤의 핀 보스를 통하여 직선으로 이동시키면서 피스톤을 고정된 위치에 유지시키는 것에 의해서 형성된다. 대체로, 핀 구멍은 별도의 작업시간에 별개의 작업으로 형성되거나, 피스톤의 양 측에 배치된 별개의 절삭 공구를 사용함으로써 동시에 형성된다. 절삭 공구는 회전하도록 구성되어 있으며 피스톤의 중심의 길이방향의 축을 가로지르는 축을 따라서 직선으로 이동하도록 구성되어 있다.

본 발명은 개선된 피스톤 핀 구멍 천공 시스템 및 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 실시형태에 따른 피스톤 핀 구멍 천공 시스템은 제1 축을 중심으로 회전가능한 절삭 부재와 상기 제1 축을 따라서 상기 절삭 부재로부터 이격되어 있는 슬라이드 부재를 포함하고 있다. 상기 슬라이드 부재는 상기 제1 축을 따라서 상기 절삭 부재에 가까워지게 또는 상기 절삭 부재로부터 멀어지게 이동가능하다. 또한, 고정부가 상기 슬라이드 부재에 의해 지지되어 있으며 피스톤을 고정된 관계로 수용하도록 구성되어 있다. 상기 고정부는 상기 제1 축을 가로질러서 뻗어 있는 제2 축 및 상기 제2 축과 상이하며 상기 제1 축을 가로질러서 뻗어 있는 제3 축을 따라서 이동가능하다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 피스톤을 고정부에 고정시키는 단계를 포함하고 있다. 그 다음에, 절삭 부재를 제1 축을 중심으로 회전시키고 피스톤을 상기 절삭부재와 절삭가능한 접촉상태로 되도록 상기 고정부를 상기 제1 축을 따라서 이동시킨다. 또한, 상기 고정부를 상기 제1 축을 가로질러서 뻗어 있는 제2 축 및 상기 제2 축과 상이하며 상기 제1 축을 가로질러서 뻗어 있는 제3 축을 따라서 이동시킨다.

바람직한 실시예와 최적 모드의 아래의 상세한 설명, 첨부된 청구항 및 도면과 함께 고려하면 본 발명의 상기 실시형태, 특징 및 장점과 본 발명의 다른 실시형태, 특징 및 장점을 용이하게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 가지 바람직한 실시형태에 따라 제작된 피스톤 핀 구멍 천공 시스템의 사시도이다.

도면을 보다 상세히 참고하면, 도 1은 한 가지 바람직한 실시예에 따라 제작된 피스톤 핀 구멍 천공 시스템(10)을 나타내고 있다. 피스톤 핀 구멍 천공 시스템(10)은 차량 내연기관(도시되어 있지 않음)용 피스톤(13)에 원형 또는 비원형의 임의의 형상의 피스톤 핀 구멍(12)를 형성하도록 작동가능하다. 컨트롤 시스템(14)을 통하여 제어된 피드백하에서 원하는 형상이 정확하게 형성될 수 있다. 피스톤 핀 구멍 천공 시스템(10)은 절삭 부재(16), 슬라이드 부재(18), 그리고 고정부(20)를 포함하고 있다. 절삭 부재(16)는 제1 축(22)을 중심으로 회전할 수 있고, 슬라이드 부재(18)는, 화살표 Ax로 표시되어 있는 바와 같이, 제1 축(22)을 따라서 절삭 부재(16)에 가까워지게 이동하거나 절삭 부재(16)로부터 멀어지게 이동할 수 있다. 고정부(20)는 슬라이드 부재(18)에 의해 지지되어 있으며, 화살표 Ay로 표시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 축(22)에 대해 직교하거나 대체로 직교하여 뻗어 있는 제2 축(24)을 따라서 슬라이드 부재(18)에 대해 이동할 수 있고, 또한 화살표 Az로 표시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 축(22)에 대해 직교하거나 대체로 직교하여 뻗어 있고, 그리고 바람직하게는 제2 축(24)에 대해 직교하거나 대체로 직교하여 뻗어 있는 제3 축(26)을 따라서 슬라이드 부재(18)에 대해 이동할 수 있다. 상기 고정부(20)는 피스톤(13)을 고정된 관계로 수용하도록 구성되어 있으므로, 피스톤(13)은 고정부(20)와 함께 그리고 슬라이드 부재(18)와도 함께 이동할 수 있다. 그러므로, 피스톤(13)은 제1축(22), 제2 축(24) 및 제3 축(26)을 따라서 절삭 부재(16)에 대해 이동할 수 있고, 이로 인해 핀 구멍(12)이, 원하는 대로, 임의의 적절한 기하학적 형상으로 형성될 수 있다.

절삭 부재(16)는 임의의 적절한 구성의 절삭 톱니부(cutting teeth)나 연삭면(grinding surface)을 가진 절삭 공구로서 제공될 수 있다. 절삭 부재(16)는 한 개의 핀 구멍(12)을 형성하거나 한 번의 작업으로 측방향으로 이격된 핀 보스(25, 27)에 한 쌍의 핀 구멍(12)을 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 이와 같이, 한 쌍의 정반대쪽에 있는 상태 및/또는 측방향으로 이격된 상태의 핀 구멍(12)은 한 번의 작업으로 형성될 수 있다. 따라서, 절삭 부재(16)는 측방향으로 이격된 양쪽의 핀 보스(25, 27)를 관통하여 뻗어 있기에 충분한 길이를 가지도록 제공되는 것이 바람직하다. 절삭 부재(16)는, 제1 축(22)을 중심으로 회전할 수 있지만, 핀 구멍 형성 프로세스 동안에 제1 축(22) 상의 고정된 위치에 유지될 수 있다.

슬라이드 부재(18)는 제1 축(22)을 따라서 절삭 부재(16)로부터 이격되어 있다. 슬라이드 부재(18)는 베이스(28)에 의해 지지되어 있으며, 핀 구멍 절삭 프로세스를 개시하고 완료하기 위해 제1 축(22)을 따라서 절삭 부재(16)쪽으로 향하거나 절삭 부재(16)로부터 멀어지게 향하는 대체로 똑바른 직선 경로를 따라서 베이스(28)에 대해 이동하도록 구성되어 있다. 피스톤(13)이 제1 축(22)을 따라서 절삭 부재(16)와의 최초 절삭가능한 맞닿음 상태로 전진이동할 때 피스톤(13) 및 고정부(20)는 슬라이드 부재(18)에 대해 고정된 상태로 유지될 수 있다. 슬라이드 부재(18)는 측방향으로 이격된 핀 보스(25, 27)의 한 쪽 또는 양 쪽 모두가 절삭 부재(16)와 절삭가능한 접촉 상태로 되게 하기 위해서 제1 축(22)을 따라서 충분히 이동된다. 따라서, 하나의 절삭 부재(16)에 의해 한 번의 절삭 작업으로 한 쪽 또는 양 쪽의 핀 구멍(12)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 절삭 부재(16)가 원하는 절삭 위치로 이동되면, 절삭 부재(16)는 핀 보스(25, 27)의 한 쪽 또는 양 쪽을 관통하여 뻗는다.

슬라이드 부재(18)가 제1 축(22)을 따라서 원하는 위치로 전진하고, 피스톤 핀 보스(25, 27)의 한 쪽 또는 양 쪽이 절삭 부재(16)와 절삭가능하게 맞닿은 상태에서, 고정부(20)는, 피스톤(13)을 고정부 상에 지지하고 있는 상태로, 동시에 및/또는 별도로 제2 축(24) 및 제3 축(26)을 따라서 이동된다. 피스톤(13)이 고정부(20)와 함께 병진이동하는 동안, 슬라이드 부재(18)는 고정된 위치에 유지될 수 있다. 또한, 고정부(20)를 제2 축(24) 및 제3 축(26)을 따라서 이동시키는 동안, 절삭 부재(16)는 제1 축(22)을 중심으로 원하는 rpm 으로 계속하여 회전하고, 상기 rpm은 필요에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 고정부(20)가 제1 축(22)을 가로질러서 뻗어 있는 제2 축(24) 및 제3 축(26)을 따라서 이동할 때, 절삭 부재(16)의 한 부분은 피스톤(13)과 절삭가능한 접촉상태로 되고 동시에 절삭 부재(16)의 다른 부분은 피스톤(13)과 절삭가능한 접촉상태로부터 벗어나 있다. 피스톤(13)이 고정부(20)와 함께 제2 축(24) 및 제3 축(26)을 따라서 이동함에 따라, 피스톤(13)과 절삭가능한 접촉상태로 있거나 피스톤(13)과 절삭가능한 접촉상태로부터 벗어나 있는 절삭 부재(16)의 상기 부분들은 계속적으로 바뀐다.

고정부(20)와 고정부에 부착된 피스톤(13)을 제2 축(24) 및/또는 제3 축(26)을 따라서 이동시키는 동안, 컨트롤 시스템(14)을 통하여 기계가공의 정밀한 컨트롤이 이루어질 수 있다. 고정부(20)가 제2 축(24) 및/또는 제3 축(26)을 따라서 이동할 때, 핀 구멍(12)의 정확한 기하학적 형상이 기계가공되는 것을 보장하기 위해서 리니어 모터 컨트롤 시스템(14)을 통하여 폐쇄 루프 피드백의 계속적인 모니터링이 수행될 수 있다.

따라서, 혁신적인 핀 구멍 형성 방법에 의해 핀 구멍(12)을 형성하는데 있어서 혁신적인 피스톤 핀 구멍 천공 시스템(10)이 유용하다. 상기 방법은 피스톤(13)을 고정부(20)에 고정시키는 단계; 절삭 부재(16)를 제1 축(22)을 중심으로 회전시키는 단계; 그리고 피스톤(13)을 절삭 부재(16)와 절삭가능한 접촉상태로 되도록 고정부(20)를 제1 축(22)을 따라서 이동시키는 단계;를 포함하고 있고, 상기 절삭 부재는 원하는 핀 구멍 직경보다 작은 외측 직경을 가진 상태로 제공된다. 고정부(20)를 제1 축(22)을 따라서 이동시키는 동안, 상기 방법은 절삭 부재(16)를 제1 축(22)을 따라 병진운동하지 않도록 고정시키는 것을 고려하고 있다. 그 다음에, 절삭 부재(16)가 핀 보스(25, 27) 중의 한 쪽을 완전히 관통하여 뻗어 있거나 핀 보스(25, 27)의 양 쪽을 완전히 관통하여 뻗어 있는 상태로, 피스톤(13)을 절삭 부재(16)와 원하는 실질적으로 고정된 축방향의 관계로 위치결정한 후에, 상기 방법은, 동시에 및/또는 별개로, 고정부(20)를 제1 축(22)을 가로질러서 뻗어 있는 제2 축(24)과, 제1 축(22)을 가로질러서 뻗어 있는 제3 축(26)을 따라서 이동시킴으로써 계속된다. 고정부(20)를 제2 축(24) 및 제3 축(26)을 따라서 이동시키는 동안, 상기 방법은 절삭 부재(16)의 한 부분을 피스톤과 절삭가능한 접촉상태로 이동시키면서 동시에 절삭 부재(16)의 다른 부분을 피스톤과 절삭가능한 접촉상태로부터 벗어나게 유지시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 폐쇄 루프 컨트롤 시스템(14)로부터의 제어된 피드백에 따라 고정부(20)의 제2 축(24) 및 제3 축(26)을 따라서 이루어지는 이동을 컨트롤하는 것을 고려하고 있다.

상기 방법은, 고정부(20)를 슬라이드 부재(18) 상에 지지되게 하여 고정부(20)를 슬라이드 부재(18)와 함께 제1 축(22)을 따라서 절삭 부재(16)에 가까워지게 또는 절삭 부재(16)로부터 멀어지게 이동하도록 고정부(20)를 구성하는 것을 더 포함하고 있다. 또한, 상기 방법은 고정부(20)를 슬라이드 부재(18) 및 절삭 부재(16)에 대해 제2 축(24) 및 제3 축(26)을 따라서 제어된 이동상태로 이동하도록 구성하는 것을 포함하고 있다. 따라서, 고정부(20)가 제2 축(24) 및/또는 제3 축(26)을 따라서 이동하는 동안 슬라이드 부재(18)는 고정상태로 유지될 수 있고, 절삭 부재(26)는 제1 축(22)을 중심으로 회전하는 것이 아니라 고정된 상태로 있을 수 있다. 피스톤(13)은 고정부(20)에 고정된 상태로 있기 때문에 고정부와 함께 이동한다.

상기 방법은 고정부(20)를 제1 축(22)을 따라서 이동시키면서 절삭 부재(16)를 피스톤(13)의 측방향으로 이격된 핀 보스와 절삭가능한 접촉상태로 되게 하는 것을 더 포함하고 있다. 따라서, 핀 구멍(12)의 한 쪽 또는 양 쪽은 한 번의 기계가공 작업으로 형성될 수 있다. 당연히, 상기 방법은, 필요에 따라, 한 개의 핀 보스에 한 개의 핀 구멍(12)을 형성하고, 그 다음에, 피스톤(13)을 자신의 길이방향의 중심축을 중심으로 회전시켜서 반대쪽 핀 보스에 다른 핀 구멍(12)을 형성하는 것도 고려하고 있다.

명백히, 상기의 개시내용에 기초하여 본 발명의 다양한 변형 및 수정이 가능하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 기술영역 내에서, 본 발명은 상기한 것과 달리 실시될 수 있다.

Claims (13)

1. 피스톤의 한 쌍의 이격된 핀 보스에 핀 구멍을 천공하는 시스템으로서,
   제1 축을 중심으로 회전가능하고 상기 제1 축을 따라서 이동하지 않고 고정되어 있는 절삭 부재로서, 이격된 핀 보스에 핀 구멍을 동시에 천공하기에 충분한 길이를 가지는 절삭 부재;
   상기 제1 축을 따라서 상기 절삭 부재로부터 이격되어 있으며, 상기 제1 축을 따라서 상기 절삭 부재에 가까워지게 또는 상기 절삭 부재로부터 멀어지게 직선으로 이동가능한 슬라이드 부재;
   상기 슬라이드 부재에 위치되어 피스톤을 고정되게 유지하는 고정 부재로서, 상기 제1 축을 가로질러서 뻗어 있는 제2 축, 및 상기 제1 축과 상기 제2 축의 모두를 가로질러서 뻗어 있는 제3 축을 따라서 이동가능한 고정 부재; 및
   상기 고정 부재 및 상기 슬라이드 부재와 작동가능하게 연통되는 폐쇄 루프 리니어 모터 컨트롤 시스템을 포함하고 있고,
   상기 폐쇄 루프 리니어 모터 컨트롤 시스템은 상기 절삭 부재를 핀 구멍을 통해 피스톤에 삽입하기 위해 상기 슬라이드 부재를 상기 제1 축을 따라서 상기 절삭 부재에 가까워지게 이동시키도록 프로그램되어 있고, 상기 폐쇄 루프 리니어 모터 컨트롤 시스템은 핀 구멍 모두를 동시에 천공하기 위해 상기 고정 부재를 상기 제2 축 및 상기 제3 축을 따라서 소정의 경로를 통해 이동시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤의 한 쌍의 이격된 핀 보스에 핀 구멍을 천공하는 시스템.
2. 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법으로서,
   슬라이드 부재에 지지되어 있는 고정부로서, 슬라이드 부재는 고정부를 제1 수평 방향으로 이동시키도록 구성되고 고정부는 평평한 상부면을 가지는 고정부를 준비하는 단계;
   평평한 연소면을 가지는 피스톤 바디를 상기 고정부에 고정시키되 연소면이 상기 고정부의 평평한 상부면을 향하는 단계;
   절삭 부재를 상기 제1 수평 방향과 평행하게 뻗어 있는 제1 축을 중심으로 회전시키는 단계;
   상기 피스톤 바디를 회전 절삭부재와 절삭가능한 접촉상태로 되도록 하기 위해 상기 슬라이드 부재와 함께 상기 고정부를 상기 제1 수평 방향으로 이동시키는 단계; 및
   상기 피스톤 바디에 핀 구멍을 기계가공하기 위해, 상기 피스톤이 고정되어 있는 상기 고정부를 수평으로 뻗어 있고 상기 제1 수평 방향에 직각으로 뻗어 있는 제2 수평 방향으로 이동시키고, 또한 상기 피스톤이 고정되어 있는 상기 고정부를 상기 제1 수평 방향 및 상기 제2 수평 방향에 직각으로 뻗어 있는 수직 방향으로 이동시키는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 피스톤 바디의 핀 보스에 핀 구멍을 기계가공하기 위해 상기 고정부를 상기 제1 수평 방향으로 이동시키는 단계 동안에 상기 절삭 부재를 상기 피스톤 바디의 측방향으로 이격된 핀 보스와 절삭가능한 접촉상태로 되게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 절삭 부재를 상기 제1 수평 방향으로 이동하지 않도록 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법.
5. 제2항에 있어서, 폐쇄 루프 컨트롤 시스템으로부터의 피드백에 따라 상기 고정부를 상기 제1 수평 방향 및 상기 제2 수평 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 절삭 부재는 원하는 핀 구멍 직경보다 작은 외측 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 절삭 부재의 한 부분을 피스톤 바디와 절삭가능한 접촉상태로 이동시키면서 동시에 상기 절삭 부재의 다른 부분을 피스톤 바디와 절삭가능한 접촉상태로부터 벗어나게 유지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤에 핀 구멍을 형성하는 방법.
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