KR101725338B1 - 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 연료압력조절기 내부의 다이어프램 조립체를 조립하는 장치에 관한 것으로, 턴 테이블 상에서 16단계의 인덱스 구동으로 다이어프램 조립체를 구성하는 여러 부품을 자동 및 수동으로 공급하여 리벳팅, 검사, 코킹, 스프링 테스트 및 코킹 검사를 단계적으로 수행한 후 적합/부적합품을 구분하여 배출할 수 있도록 한 것으로, 다이어프램 조립체를 구성하는 부품인 하부 셀, 다이어프램, 상부 셀을 공급하여 리벳팅을 하고, 리벳팅이 완료된 다이어프램을 반전시켜 스프링과 볼 및 리테이너를 공급한 후, 하부 셀을 코킹하여 배출하도록 턴테이블(100) 위에 방사상으로 복수의 인덱스 지그(110)가 동일한 피치각으로 배치되고, 상기 턴테이블(100) 외측에는 하부 셀 공급기(200), 다이어프램 공급기(300), 상부 셀 공급기(400), 리벳팅기(500), 다이어프램 조립체를 뒤집기 위한 반전기(600), 다이어프램 조립체의 하부 셀에 스프링과 볼 및 리테이너를 공급하는 수동 부품 공급부(700), 하부 셀 코킹기(800), 스프링 작동 검사기(900) 및 배출기(1000)가 순차적으로 설치된다.

Description

연료압력조절기용 다이어프램 조립장치{An Assembling device for diaphragm of fuel regulator}
본 발명은 자동차 연료계통의 부품으로 연료의 흐름을 일정하게 하기 위한 연료압력조절기 내부의 다이어프램 조립체를 조립하는 장치에 관한 것으로, 턴 테이블 상에서 16단계의 인덱스 구동으로 다이어프램 조립체를 구성하는 여러 부품을 자동 및 수동으로 공급하여 리벳팅, 검사, 코킹, 스프링 테스트 및 코킹 검사를 단계적으로 수행한 후 적합/부적합품을 구분하여 배출할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 내연기관의 연료공급장치는 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료탱크에 저장된 연료를 여과하여 일정한 압력으로 공급하는 연료펌프 및 필터와, 일정압력으로 가압된 연료를 공급하는 연료공급관과, 상기 연료공급관으로 공급된 연료를 기관의 연소실로 분사하는 인젝터 등으로 구성되며, 연료공급관으로 공급되는 연료의 압력과 유량을 균일하게 유지될 수 있도록 상기 연료공급관의 일단 또는 연료탱크에 부착된 연료펌프에 연료압력조절기가 장착되어 있다.
본 발명은 다양한 연료공급장치의 부품 중 기관의 연소실 내부로 분사되는 연료의 압력과 유량을 제어하는 연료압력조절기의 내부에 들어가는 다이어프램 조립체를 조립하는 장치에 관한 것이다.
상기 연료압력조절기는 엔진으로 공급되는 연료의 압력을 일정하게 유지시키는 연료압력조절밸브 역할을 하는 것으로, 연료공급관을 통해 공급되는 연료의 압력이 기준치보다 높으면 이때 기준치를 초과하는 압력에 해당되는 유량을 연료탱크로 리턴시켜 항상 연료공급관에 균일한 압력이 유지되도록 하여 적정연료가 엔진에 분사되어 이론공연비를 유지할 수 있도록 한다.
도 1에 연료압력조절기(10)가 도시되어 있는데, 이는 일측에 연료필터를 통한 연료가 유입되는 유입공(11b)이 형성된 하단커버(11d)와 상기 하단커버(11d)의 상측에 결합되는 상단커버(11c)와, 타측 내부에 스프링(11a)에 의하여 일측으로 탄성지지된 다이어프램(13) 조립체로 구성되어 있다. 스프링(11a)의 탄성계수는 연료 설정압력과 같게 세팅된다. 상기 다이어프램(13)의 하부 내측에는 밸브 시트가 일체로 부착된 볼(14)이 스프링(15)으로 탄지된 상태로 리테이너(16)에 의해 이탈이 방지되도록 되어 있고, 그 하부에 시트 밸브(17)가 위치되어 있어 상기 볼(14)과 일체로 부착된 밸브 시트가 시트밸브(17)와 밀착 또는 이격되는 것에 의해 과잉 공급된 연료를 유출부(18)를 통해 연료탱크로 리턴시키는 유출공(19)과 연통되도록 형성된다.
이와 같이 구성된 연료압력조절기의 동작에 대하여 설명하면, 연료필터를 거친 연료는 유입공(11b)을 통하여 연료 압력 조정기(10)의 내측으로 유입되는데, 이때, 연료의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우 다이어프램(13) 조립체가 연료의 압력으로 인하여 일측(도면에서 상측)으로 이동된다. 상기 다이어프램(13) 조립체가 연료의 압력으로 인하여 일측으로 이동됨에 따라 다이어프램(13) 조립체를 일측으로 탄성지지하는 스프링(11a)은 압축된 상태가 된다. 상기 다이어프램(13) 조립체가 일측으로 이동됨에 따라 다이어프램(13)의 하단에 구비된 볼(14; 볼 밸브)이 상부로 이동됨으로 연료의 일부가 상기 시트밸브(17)의 유출부(18)로 이동 후 상기 유출공(19)을 통하여 연료탱크로 리턴되는 것이다.
한편, 상술한 연료압력조절기를 구성하는 다이어프램 조립체는 상단쉘(11), 하단쉘(12), 다이어프램(13), 볼(14), 스프링(15), 리테이너(16)로 구성되는데, 종래에는 이 다이어프램 조립체를 일일이 수작업으로 조립함으로써 생산성이 낮고, 하단쉘의 리벳팅과 코킹 작업의 표준화가 이루어지지 않아 제품의 불량률이 높은 문제점이 있었다.
한국공개특허 제10-2008-0104933호(2008.12.03. 공개) 발명의 명칭; 단순화가 도모된 연료압력 조정기 한국등록실용신안 제20-0434946호(2006.12.22.등록) 고안의 명칭; 연료압력 레귤레이터의 유량 압력세팅장치 한국등록특허 제10-0773382호(2007.10.30.등록) 발명의 명칭; 가이드밸브를 이용한 자동차용 연료 압력 조정기
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 연료압력조절기용 다이어프램 조립체를 구성하는 여러 부품을 기계적으로 자동화하여 조립할 수 있는 다이어프램 조립장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 또 다이어프램 조립체의 조립과 동시에 조립 규격이 정상인 것과 비정상인 것을 구분할 수 있도록 함으로써 조립 완료 후 규격 불량이나 작동 불량인 제품을 선별하는 과정을 거치지 않도록 함으로써 생산성의 향상이 가능한 다이어프램 조립장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연료압력조절기용 다이어프램 조립체를 구성하는 부품인 하부셀, 다이어프램, 상부셀을 공급하여 리벳팅을 하고, 리벳팅이 완료된 다이어프램을 반전시켜 스프링과 리테이너 및 볼을 공급한 후, 하부셀을 코킹하여 배출하도록 턴테이블 위에 방사상으로 지그가 배치되고, 상기 턴테이블 외측에는 하부셀 공급기, 다이어프램 공급기, 상부셀 공급기, 리벳팅기, 반전기, 스프링과 볼 및 리테이너를 공급하는 수동 부품 공급기, 하부 셀 코킹기, 스프링 작동검사기 및 배출기가 순차적으로 설치된 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치를 제공한다.
바람직하기에 상기 리벳팅기와 반전기 사이에는 리벳팅 높이 측정기가 부가되어 측정된 높이가 정상범위인 경우에만 반전기에서 반전되어 후속 작업으로 진행할 수 있도록 하고, 상기 하부 셀 코킹기와 스프링작동검사기 사이에는 코킹 높이 측정기가 부가되어 규격과 기능이 정상인 것과 비정상인 것을 구분하여 배출할 수 있도록 한다.
본 발명에 의한 다이어프램 조립장치를 사용하게 되면 연료압력조절기용 다이어프램 조립체를 구성하는 여러 부품을 자동 및 일부는 수동으로 공급하면서 순차적으로 조립함과 동시에 조립 규격이 정상인 것과 비정상인 것을 구분하게 되므로 별도의 불량품 선별과정을 거치지 않아도 되며, 그간 수작업에 의존하던 작업을 반자동화 할 수 있으므로 생산성의 향상이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 연료압력조절기의 단면 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 조립장치의 평면 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 턴테이블의 평면 구성도,
도 4는 도 2에 도시된 턴테이블의 정면 구성도,
도 5는 도 4에 도시된 인덱스 지그의 단면도,
도 6은 도 2에 도시된 하부 셀 공급기의 평면 구성도,
도 7은 도 6에 도시된 하부 셀 공급기의 정면 구성도,
도 8은 다이어프램 공급기의 평면 구성도,
도 9는 도 8에 도시된 다이어프램 공급기의 정면 구성도,
도 10은 다이어프램 체크기의 정면 구성도,
도 11은 상부 셀 공급기의 평면 구성도,
도 12는 도 11에 도시된 상부 셀 공급기의 정면 구성도,
도 13은 리벳팅기의 정면 구성도,
도 14는 리벳팅 검사기의 정면 구성도,
도 15는 반전기의 정면 구성도,
도 16은 코킹기의 정면 구성도,
도 17은 코킹 높이 측정기의 정면 구성도,
도 18은 스프링 검사기의 정면 구성도,
도 19는 배출기의 평면 구성도이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
도 2에 본 발명의 실시 예에 의한 다이어프램 조립장치의 전체구성이 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 연료압력조절기용 다이어프램 조립체(이하, 설명의 편의상 D는 다이어프램 자체 또는 다이어프램 조립체를 의미하고, D'는 다이어프램 조립체를 의미함)를 구성하는 부품인 하부셀, 다이어프램, 상부셀을 공급하여 리벳팅을 하고, 리벳팅이 완료된 다이어프램을 반전시켜 스프링과 리테이너 및 볼을 공급한 후, 하부셀을 코킹하여 배출하도록 턴테이블(100) 위에 방사상으로 복수의 인덱스 지그(110)가 배치되고, 상기 턴테이블(100) 외측에는 하부셀 공급기(200), 다이어프램 공급기(300), 상부셀 공급기(400), 리벳팅기(500), 반전기(600), 스프링과 리테이너 및 볼을 공급하는 수동 부품 공급기(700), 하부 셀 코킹기(800), 스프링 작동검사기(900) 및 배출기(1000)가 순차적으로 설치된 구조로 이루어져 있다.
본 실시 예에서, 상기 다이어프램 공급기(300)와 상부셀 공급기(400) 사이에는 다이어프램 유무 검사기(350)가 더 구비되어 있고, 상기 리벳팅기(500)와 반전기 사이에는 리벳팅 높이 측정기(550)가 부가되어 있으며, 상기 하부 셀 코킹기(800)와 스프링작동검사기(900)와 코킹 높이 측정기(850)가 부가되어 있다.
도 3 및 도 4에는 턴테이블(100)의 구성이 도시되어 있는데, 이 턴테이블(100)은 다이어프램 조립체를 구성하는 부품을 각 공정의 인덱스 지그 센터에 정확히 공급하기 위한 회전장치로, 턴테이블(100)의 상면 외곽으로는 다이어프램 조립체를 구성하는 부품이 안착되는 16개의 인덱스 지그(110)가 동일한 피치거리로 방사상으로 배치되어 있고, 상기 턴테이블(100)은 구동모터(120)와 감속기(130)에 의해 일방향(도면상으로는 시계방항)으로 단계적으로 16개의 인덱스 지그로 분할된 각도(피치거리) 만큼씩 회전하도록 되어 있으며, 이러한 회전동작은 센서(140)에 의해 정확하게 감지되어 다이어프램 조립장치를 구성하는 다른 구성부의 동작과 연계되도록 되어 있다.
도 5에는 상기 턴테이블(100) 상에 방사상으로 배치된 인덱스 지그(110)가 도시되어 있는데, 이 인덱스 지그(110)는 안착대(112) 상부에 형성된 원형 홈(114) 내측의 기준 핀(116) 위에 다이어프램 조립체를 구성하는 부품을 안착시켜 공정별 작업이 이루어지도록 하는 역할을 하는바, 항상 청결한 상태를 유지하여야 하며, 이물질이 있으면 조립 및 측정시 불량의 원인이 된다.
상기 기준 핀(116)은 세트 스크루(118)에 의하여 상,하 높이 조절이 가능하도록 되어 있다.
도 6 및 도 7에는 하부셀 공급기(200)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 진동식 부품 공급기(210)와 에어실린더 방식의 피더(220)에 의해 자동으로 하부셀을 턴테이블의 지그상에 공급하는 역할을 한다.
도면 중 부호 212는 부품 공급기(210) 측에 연결된 가이드이고, 부호 222는 에어 척(Air chuck)이다.
도 8 및 도 9에는 다이어프램 공급기(300)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 매거진(310)에 적층되어 있는 얇은 다이어프램(D)을 한 장씩 분리하여 턴테이블(100) 위의 인덱스 지그(110)에 자동으로 공급하는 장치로, 진공흡인패드(320)를 갖는 로봇(330)의 왕복운동에 의해 자동 공급되며, 상기 매거진(310)은 복수로 배치되어 있어 도시 안 된 회전실린더에 의해 매거진(310)이 공급 위치로 교대로 전환되도록 되어 있어 다이어프램의 소진시 장치가 정지되는 일이 발생되지 않도록 되어 있고, 상기 매거진(310)에 적층된 다이어프램(D)은 가이드 실린더(340) 및 업다운 서보(350)에 의해 1피치씩 상승되도록 되어 있다.
도 10에는 다이어프램 유무 검사기(350)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 인덱스 지그(110)에 공급된 다이어프램(D)의 두께를 측정하여 공급된 다이어프램의 장 수를 확인하는 장치로, 리니어 센서(352)와 에어 실린더(354)로 구성되어 있다.
도 11 및 도 12에는 상부셀 공급기(400)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 진동식 부품 공급기(410)와 에어 실린더 방식의 피더(420)를 이용하여 자동으로 상부셀을 턴 테이블(100) 상의 인덱스 지그(110)에 공급하도록 되어 있다.
도 13에는 리벳팅기(500)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 공급된 하부셀, 다이어프램 및 상부 셀을 일체가 되도록 리벳팅하는 장치로, 상부 측의 리벳팅 머신(510)과, 하부 측의 클램프 유닛(도시 생략됨)으로 구성되어 있는바, 상기 리벳팅 머신(510)은 리벳팅의 형상에 맞는 스핀들(512)을 모터(514)로 회전시켜 세팅된 높이만큼 하강하여 리벳팅하게 된다.
도면 중 부호 516,518은 리벳팅기의 승하강 높이를 감지하기 위한 센서이다.
상기 리벳팅기(500)의 후단에는 에어 블로우 흡입기(520)가 설치되어 리벳팅 후 발생된 이물질을 제거한다.
도 14에는 리벳팅 검사기(550)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 리벳팅 높이를 측정하는 장치로, 에어 실린더(552)와 리니어 센서(554)로 구성되어 있어 턴테이블(100) 위의 인덱스 지그(110) 위에 안치된 다이어프램조립체의 리벳팅 높이를 측정하여 양품과 불량품을 가려내게 된다.
도 15에는 반전기(600)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 상술한 리벳팅 검사기(550)에서 리벳팅 된 제품을 검사 후 적합품을 반전시켜서 후속하는 조립작업을 실시할 수 있도록 하는 것으로, 로터리실린더(610)에 의해 죠오(620)가 반전동작을 하여 적합품을 반전시켜 다시 인덱스 지그(110) 위에 안치시키고, 부적합품은 반전을 하지 않고 푸셔(650)를 이용하여 부적합품 박스(660)로 반출시키도록 되어 있다.
도면 중 부호 630은 승강실린더, 부호 640은 진퇴작동 실린더로 다이어프램의 반전을 위하여 상승하고, 다이어프램의 반출을 위하여 진퇴작동을 하게 된다.
상기 수동 부품 공급부(700)에서는 코킹기(800)의 전단에 설치되어 작업자가 스프링과 볼 및 리테이너를 차례대로 하부셀에 삽입하게 된다.
도 16에는 코킹기(800)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 리벳팅 된 제품에 스프링, 볼, 및 리테이너를 삽입 후, 하부셀을 일정한 하중으로 코킹하는 장치로, 코킹용 펀치(810)가 유압실린더(820)에 의해 하강하면서 코킹작업이 이루어지게 되며, 로드셀(830)의 압력을 받아 코킹 높이 및 하중을 제어한다.
도 17에는 코킹 높이 측정기(850)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 상기 코킹기(800)에서 코킹 작업이 종료된 다이어프램 조립체의 코킹높이를 측정할 수 있도록 에어 실린더(860)와 리니어 센서(870)로 구성되어 있어 턴테이블(100) 위의 인덱스 지그(110) 위에 안치된 다이어프램조립체의 코킹 높이를 측정하여 양품과 불량품을 가려내게 된다.
도 18에는 스프링 작동 검사기(900)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 상기 코킹기(800)에서 코킹 작업이 종료된 후, 볼 밸브의 동작상태를 에어 압력으로 측정하는 장치로, 다이어프램 조립체에 밀착된 상태로 에어를 공급하여 다이어프램 조립체(D') 내의 볼이 스프링에 의해 반발하면서 에어 압력이 소정 범위를 유지하는 지의 여부를 측정하는 에어 압력 측정기(910)와 상기 에어 압력 측정기(910)를 업/다운시키는 에어 실린더(920)로 구성되어 있다.
본 실시 예에서는 상기 스프링 작동 검사기(900)가 에어 압력 측정기로 구성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 방식의 측정기를 적용할 수도 있음은 물론이다.
또한, 상기 스프링 작동 검사기의 후단에는 다이어프램 조립체의 평탄도를 검사하기 위한 평탄도 검사기를 추가로 배치할 수도 있다.
도 19에는 배출기(1000)의 구성이 도시되어 있는데, 이는 조립작업이 완료된 제품을 반출하는 장치로, 로더(1100)는 생산된 제품을 인덱스 지그에서 반출 슈트(1200) 위치로 이송하여 준다(적합품), 한편, 상기 코킹 높이 측정기(850)와 스프링 작동 검사기(900)에서 부적합품으로 판명된 제품은 상기 슈트(1200)의 상단부 측에 형성된 NG슈트(1300)가 실린더(1400)의 수축동작에 의해 하방으로 개방되어 NG 박스(1500,1600)에 부적합품을 반출하게 되는데, 부적합원인 2종류로 분류하여 상기 실린더(1400)의 수축정도를 달리하여 반출하도록 되어 있다.
도면 중 부호 1700은 적합품이 적재되는 박스이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 다이어프램 조립장치는 턴 테이블 상에서 16단계의 인덱스 구동으로 다이어프램 조립체를 구성하는 여러 부품이 자동 및 일부 수동으로 공급되어 리벳팅, 검사, 코킹, 코킹 검사 및 스프링 작동 테스트 등을 단계적으로 거친 후 적합/부적합품을 구분하여 배출하게 됨으로써 다이어프램 조립체의 생산성 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.
100 : 턴테이블
110 : 인덱스 지그
200 : 하부 셀 공급기
300 : 다이어프램 공급기
350 : 다이어프램 검사기
400 : 상부 셀 공급기
500 : 리벳팅기
550 : 리벳팅 검사기
600 : 반전기
700 : 수동 부품 공급부
800 : 하부 셀 코킹기
850 : 코킹 높이 측정기
900 : 스프링 작동 검사기
1000 : 배출기

Claims (7)

  1. 연료압력조절기용 다이어프램 조립체를 구성하는 부품인 하부 셀, 다이어프램, 상부 셀을 공급하여 리벳팅을 하고, 리벳팅이 완료된 다이어프램을 반전시켜 스프링과 볼 및 리테이너를 공급한 후, 하부 셀을 코킹하여 배출하도록 턴테이블 (100)위에 방사상으로 복수의 인덱스 지그(110)가 동일한 피치각으로 배치되고, 상기 턴테이블(100) 외측에는 하부 셀 공급기(200), 다이어프램 공급기(300), 상부 셀 공급기(400), 리벳팅기(500), 다이어프램 조립체를 뒤집기 위한 반전기(600), 다이어프램 조립체의 하부 셀에 스프링과 볼 및 리테이너를 공급하는 수동 부품 공급부(700), 하부 셀 코킹기(800), 스프링 작동 검사기(900) 및 배출기(1000)가 순차적으로 설치된 것을 특징으로 하는 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리벳팅기(500)와 반전기(600) 사이에는 리벳팅 높이 측정기(550)가 부가되는 것을 특징으로 하는 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 셀 코킹기(800)와 스프링 작동 검사기(900) 사이에는 코킹 높이 측정기(850)가 부가되는 것을 특징으로 하는 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인덱스 지그(110)는 안착대(112) 상부에 형성된 원형 홈(114) 내측에 다이어프램 조립체를 구성하는 부품이 안착되는 기준 핀(116)이 세트 스크루(118)에 의해 상,하 높이조절가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이어프램 공급기(300)는 매거진(310)에 적층되어 있는 얇은 다이어프램(D)을 한 장씩 분리하여 턴테이블(100) 위의 인덱스 지그(110)에 자동으로 공급하도록 진공흡인패드(320)를 갖는 로봇(330)의 왕복운동에 의해 자동 공급되고, 상기 매거진(310)에 적층된 다이어프램(D)은 가이드 실린더(340) 및 업다운 서보(350)에 의해 1피치씩 상승되도록 된 것을 특징으로 하는 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 반전기(600)는 로터리실린더(610)에 의해 죠오(620)가 반전동작을 하여 적합품을 반전시켜 다시 인덱스 지그(110) 위에 안치시키고, 부적합품은 반전을 하지 않고 푸셔(650)를 이용하여 부적합품 박스(660)로 반출시키도록 된 것을 특징으로 하는 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치.
  7. 청구항 3항에 있어서,
    상기 배출기(1000)는 조립작업이 완료된 다이어프램 조립체를 로더(1100)가 배출하되, 상기 코킹 높이 측정기(850)나 스프링 작동 검사기(900)에서 부적합품으로 판명된 제품은 슈트(1200)의 상단부 측에 형성된 NG 슈트(1300)가 실린더(1400)의 수축동작에 의해 하방으로 개방되어 NG 박스(1500,1600)에 부적합품을 반출하도록 된 것을 특징으로 하는 연료압력조절기용 다이어프램 조립장치.
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