KR102635582B1 - 샤프트 휨 교정기 - Google Patents

샤프트 휨 교정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이송수단(100); 척수단(200); 휨 검출수단(300); 휨 교정수단(400); 제어부(500); 구멍감지수단(600);을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트 휨 교정기에 관한 것으로서, 이에 의하면 교정작업시 샤프트의 구멍으로 가해지는 응력집중을 회피토록 하여 교정작업중 샤프트의 파손이 일어나는 문제를 현저하게 낮춰 불량률을 최소화할 수 있다.

Description

샤프트 휨 교정기{Shaft warp correction device}
본 발명은 샤프트의 휨을 손쉽게 교정할 수 있는 샤프트 휨 교정기에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 차량의 엔진용 캠샤프트는 샤프트에 소정의 간격을 두고, 서로 다른 위치에 다수의 캠이 형성된 것으로서, 이러한 캠샤프트의 회전에 따라 엔진의 밸브가 개폐되면서 엔진이 구동하게 되는 것이다.
상기와 같은 작용을 하는 엔진용 캠샤프트는 경도가 우수한 주물로 제조하고 있는데, 먼저 캠샤프트를 실물보다 큰 주물로 1차 성형한 후, 2차 선삭가공에 의해서 제조하게 되며, 이러한 선삭과정에서 가공여유가 많고 캠샤프트의 센터가공하여 가공하게 되므로 별도로 캠샤프트의 중심을 교정하지 않아도 된다.
그러나 주물의 경우에 성형성과 부품단가의 우수한 장점은 있으나, 실물 보다 큰 주물을 주조하고 선삭가공을 하기 때문에 생산성 및 정밀성이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 주물은 무겁기 때문에 차량의 경량화에 기여할 수 없고, 또 제조원가가 높은 단점이 있다.
상기와 같은 단점들을 해결하기 위하여 최근에는 샤프트와 캠을 별도로 제조하여 조립하고 접합하는 공법으로 캠샤프트를 제조하고 있는데, 구체적으로는 캠은 분말소결 하거나 단조로 제조하고, 샤프트는 파이프 형상으로 제작하여 경량화하고 열처리를 통하여 강성을 확보한다. 이렇게 제작된 캠과 샤프트를 조립 접합하여 캠 샤프트를 제작 완성한다.
상기와 같이 샤프트를 열처리하는 과정에서 캠샤프트의 변형(휨)이 발생하게 되는데, 이러한 캠샤프트의 변형(휨)을 샤프트 휨 교정기를 통해 교정할 수 있다.
도 9는 일반적인 샤프트를 도시한 도면이고, 도 10 내지 도 11은 종래의 샤프트 휨 교정기를 이용해 샤프트를 교정하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 샤프트 교정의 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 참조하여 종래의 샤프트 휨 교정기 및 교정과정에 대해 설명한다.
일반적으로 샤프트(S)에는 캠(미도시)을 고정하기 위한 핀(미도시)이 삽입되는 구멍(H)이 마련되며, 이러한 샤프트(S)는 이송수단(100)에 의해 순차적으로 이동된다.
이때, 이송수단(100)으로 공급되는 샤프트(S)는 교정기 본체의 일단(입구)에 설치된 공급부(미도시)에 의해 정렬된 상태로 공급되는 것이며, 상기 교정기 본체의 타단(출구)에 컨베이어(미도시)를 설치 구성하여 휘어짐 및 크랙이 발생되지 않은 샤프트(S)를 배출한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(S)를 이송하는 이송수단(100)을 기준으로 샤프트(S)의 양측단을 지지할 수 있는 한 쌍의 지지대(280)가 설치되고, 한 쌍의 지지대(280)의 상측으로 샤프트(S)를 회전시키는 구동 및 회전감지장치(290)가 승강가능하게 배치된다.
여기서, 상기 구동 및 회전감지장치(290)는 샤프트(S)에 맞대어져 샤프트(S)를 회전시키는 구동롤러(291)와, 샤프트(S)에 맞대어져 샤프트(S)에 의해 회전되는 종동롤러(291')와, 구동롤러(291)와 종동롤러(291')를 승강시키는 롤러승강유닛(292)과, 구동롤러(291)를 회전시키는 구동모터(293)와, 종동롤러(291')의 회전을 감지하는 엔코더(294)로 구성된다.
상기 지지대(280)에 안착된 구멍(H)을 갖춘 샤프트(S)는 구동 및 회전감지장치(230)에 의해 회전되며, 이렇게 회전되는 과정에 휨 검출수단(300)이 샤프트(S)의 휘어진 상태를 검증할 수 있게 한다.
상기 휨 검출수단(300)은 휨 검출부와 휨 감지봉으로 구성되며, 휨 감지봉은 스프링에 탄지되게 설치 구성되어 회전되는 샤프트(S)의 외주면에 밀착된 상태를 유지할 수 있게 하며, 이러한 휨 검출수단(300)은 이미 해당분야에서 널리 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 휨 검출수단(300)을 통해 샤프트(S)에 휘어짐이 검출되면, 교정기 본체에 설치된 휨 교정수단(400)이 작동되어 샤프트(S)에 휘어진 부분을 교정할 수 있게 한다.
상기 휨 교정수단(400)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 샤프트(S)가 배치되는 상측에 상, 하, 좌, 우로 이동되게 설치 구성된다.
이러한 휨 교정수단(400)은 샤프트(S)의 길이방향으로 수평왕복이동유닛(430)가 설치되고, 수평왕복이동유닛(430)에는 교정펀치(410)를 상하로 승강시키는 제3승강유닛(420)가 설치되며, 제3승강유닛(420)에는 샤프트(S)를 가압해 교정하는 교정펀치(410)가 설치된다.
한편, 앞서 언급한 이송수단(100), 구동 및 회전감지장치(290), 휨 검출수단(300), 휨 교정수단(400) 등은 제어부(500)에 의해 개별적으로 동작제어되어 샤프트(S)를 투입 및 배출하고, 샤프트(S)의 휨을 검출해 교정한다.
이러한 종래의 교정기를 이용해 샤프트(S)를 교정하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이송수단(100)에 의해 투입된 샤프트(S)는 양단부가 지지대(280) 상에 회전가능하게 배치된다.
이렇게 샤프트(S)가 배치되면 제어부(500)의 제어에 의해 한 쌍의 구동 및 회전감지장치(230)가 하강되면서 샤프트(S)의 양단부 외주면에 구동롤러(291)와 종동롤러(291')가 각각 회전가능하게 맞대어진다.
그리고 샤프트(S)에는 휨 검출수단(300)이 배치되어 샤프트(S)의 휨을 검출할 준비를 하게 된다.
상기와 같이 배치된 상태에서 제어부(500)는 구동모터(293)를 동작제어하게 되고, 구동모터(293)는 구동롤러(291)를 회전시켜 샤프트(S)를 축심을 기준으로 제자리회전을 시키게 되며, 샤프트(S)의 회전에 의해 종동롤러(291')가 회전되고, 종동롤러(291')의 회전을 엔코더(294)가 감지하여 제어부(500)로 출력한다.
또한, 샤프트(S)가 회전하는 과정에 휨 검출수단(300)이 샤프트(S)의 휨을 검출하여 제어부(500)로 출력하게 되고, 검출된 부분은 엔코더(294)를 통해 알 수 있다.
한편, 휨 검출수단(300)에 의한 샤프트(S)의 휨 검출이 완료되면, 제어부(500)는 휨 검출수단(300)에서 측정한 값과 엔코더(294)를 근거로 샤프트(S)를 회전시켜주면서 휨 교정수단(400)를 동작제어하게 된다.
상기 제어부(500)에 동작된 휨 교정수단(400)은 교정펀치(410)가 제3승강유닛(420)에 의해 하강되면서 샤프트(S)를 가압하게 되고, 이로 인해 샤프트(S)는 소성변형되면서 교정된다.
그리고 샤프트(S)의 교정이 완료되면, 이송수단(100)을 통해 외부로 배출된다.
그러나 상기와 같은 종래의 교정기는 아래와 같은 특정한 조건 하에서 심각한 문제가 발생되는데, 이를 도 11 및 도 12를 참조하여 상세하게 설명한다.
앞서 언급한 바와 같이, 샤프트(S)는 캠과의 핀(또는 나사) 결합을 위해 구멍(H)이 형성되어 있는데, 교정펀치(410)의 가압방향(F)과 샤프트(S)의 구멍(H)이 동일 선상에 배치된 상태에서 교정작업을 진행하게 되면, 도 12에 도시된 바와 같이, 샤프트(S)를 기준으로 상측에 배치된 구멍(H)에는 압축응력을 작용하게 되고, 샤프트(S)를 기준으로 하측에 배치된 구멍(H)에는 인장응력이 작용하게 된다.
따라서, 샤프트(S)에 작용하는 응력집중으로 인해 샤프트(S)는 파손이나 균열이 발생하게 되고, 정상적인 운전환경에서도 미세하게 균열이 발생된 샤프트가 불량으로 감지되지 못하고 엔진에 투입되어 고객에게 인도됨으로써 자동차 운행과정에서 샤프트가 파손되는 심각한 문제가 있었다.
1. 대한민국 등록특허 제10-2107980호 2. 대한민국 등록특허 제10-1821922호 3. 대한민국 공개특허 제10-2010-0011071호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 교정작업시 샤프트의 구멍으로 가해지는 응력집중을 회피토록 하여 교정작업중 샤프트의 파손이나 균열이 일어나는 문제를 현저하게 낮춰 불량률을 최소화할 수 있는 샤프트 휨 교정기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
외주면에 구멍이 형성된 샤프트를 교정위치까지 이송하고, 교정이 완료되면 샤프트를 이송해 배출하는 이송수단; 교정위치에 배치되어 샤프트를 고정 및 회전시키면서 샤프트의 회전을 감지하는 척수단); 샤프트에 맞대어져 회전되는 샤프트의 휘어진 부분을 검출하는 휨 검출수단; 상하 및 좌우로 이동가능하게 샤프트의 상방에 배치되어 샤프트의 휘어진 부분을 직선으로 가압해 교정하는 교정펀치를 갖춘 휨 교정수단; 척수단과 휨 검출수단으로부터 샤프트의 회전감지신호와 검출신호를 각각 입력받아 기설정된 값과 상호 비교하여 가압위치를 검출하고, 교정펀치의 가압에 의해 샤프트의 휨이 교정되도록 휨 교정수단을 동작제어하는 제어부;로 구성된 샤프트 휨 교정기에 있어서,
상기 회전되는 샤프트의 구멍을 감지하는 구멍감지수단이 더 보강 구비되고;
상기 제어부는 구멍감지수단으로부터 입력된 감지신호와 기설정된 값을 상호 비교하여 교정펀치의 가압위치에 샤프트의 구멍이 존재하고, 구멍의 축방향이 교정펀치의 가압방향과 같다고 판단하게 되면, 척수단을 동작제어해 교정펀치의 가압방향과 구멍의 축방향이 서로 어긋나도록 샤프트를 회전시켜준 상태에서 교정펀치에 의한 샤프트의 가압교정이 이루어지도록 하는 것;을 특징으로 한다.
본 발명은 교정작업시 샤프트의 구멍으로 가해지는 응력집중을 회피토록 하여 교정작업중 샤프트의 파손이 일어나는 문제를 현저하게 낮춰 불량률을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기를 정면에 본 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기에서 일부를 따로 발췌하여 보인 좌측면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기의 샤프트 교정과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기에서 척수단의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기에서 척수단의 또 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기에서 불량제거수단을 따로 발췌하여 보인 정면도.
도 9는 일반적인 샤프트를 도시한 도면.
도 10 내지 도 11은 종래의 샤프트 휨 교정기를 이용해 샤프트를 교정하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 12는 샤프트 교정의 문제점을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기를 정면에 본 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기에서 일부를 따로 발췌하여 보인 좌측면도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기의 샤프트 교정과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 샤프트 휨 교정기는 이송수단(100)과 척수단(200), 휨 검출수단(300), 휨 교정수단(400), 제어부(500) 및 구멍감지수단(600)으로 구성된 것으로서, 이에 의하면 교정작업시 샤프트(S)의 구멍(H)으로 가해지는 응력집중을 회피토록 하여 교정작업중 샤프트(S)의 파손이 일어나는 문제를 현저하게 낮춰 불량률을 최소화할 수 있는 기술적인 특징이 있다.
상기 이송수단(100)은 제어부(500)에 의해 동작제어되어 구멍(H)을 갖춘 샤프트(S)를 교정위치(CP)까지 이송하고, 교정이 완료된 샤프트(S)를 다음 후속공정으로 이송해주는 공지의 장치로서, 이러한 이송수단(100)은 이미 해당분야(대한민국 등록특허 제10-2107980호 및 제10-1821922호 참조)에서 널리 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 척수단(200)은 고정식 지지대(210)와 아이들링장치(220) 및 구동 및 회전감지장치(230)로 구성되어 한 쌍을 이루는 것으로서, 본 실시 예의 경우 교정위치(CP)에 설치되어 샤프트(S)를 고정 및 회전시키면서 샤프트(S)의 회전을 감지하는 역할을 한다.
상기 고정식 지지대(210)는 샤프트(S)가 이송되는 경로(X축 방향) 즉, 교정위치(CP)를 사이에 두고 설치되며, 좀 더 구체적으로는 이송수단(100)을 사이에 두고 서로 마주보게 Y축 방향으로 배치되어 이송수단(100)으로부터 샤프트(S)를 전달받아 샤프트(S)의 양단부를 떠받쳐 지지하는 역할을 한다.
상기 아이들링장치(220)는 한 쌍의 아이들러(221)와 제1승강유닛(222)으로 구성된 것으로서, 본 실시 예의 경우 고정식 지지대(210)를 사이에 두고 이송수단(100)을 기준으로 상호 대향되게 배치되어 샤프트(S)를 승강시키는 역할을 한다.
필요에 따라 아이들링장치(220)는 고정식 지지대(210) 사이에 배치될 수도 있다.
상기 한 쌍의 아이들러(221)는 고정식 지지대(210)를 기준으로 상호 대향되게 배치되어 샤프트(S)의 단부 외주면에 회전가능하게 맞대어진다.
상기 제1승강유닛(222)은 한 쌍의 아이들러(221)를 승강시키는 유압식, 공압식, 기계식의 공지의 리프트기구이다.
일 예로, 이송수단(100)에 의해 교정위치(CP)로 이송된 샤프트(S)는 양단부가 각각 고정식 지지대(210)에 얹혀져 있다가 샤프트(S)의 휨을 검출하기 위해 샤프트(S)를 회전시키고자 할 경우, 제1승강유닛(222)에 의해 아이들러(221)가 상승하게 되고, 이 과정에 샤프트(S)의 양단부는 지지대(20)로부터 이탈되면서 아이들러(221)에 자연스럽게 얹혀진 체로 상승하게 된다. 그리고 샤프트(S)를 교정하고자 할 경우에는 제1승강유닛(222)에 의해 아이들러(221)가 하강하게 되고, 이 과정에 샤프트(S)의 양단부는 아이들러(221)로부터 이탈되어 고정식 지지대(210)에 자연스럽게 얹혀진다.
상기 구동 및 회전감지장치(230)는 구동롤러(231)와 종동롤러(231'), 제2승강유닛(232), 구동모터(233) 및 엔코더(234)로 구성된 것으로서, 본 실시 예의 경우 샤프트(S)의 양단부 하부에 위치하는 아이들링장치(220)의 상부에 배치되어 샤프트(S)를 가압해 고정 및 회전시키면서 샤프트(S)의 회전을 감지하는 역할을 한다.
상기 구동롤러(231)는 한 쌍의 아이들러(221)에 얹혀진 샤프트(S)의 일단부 외주면에 맞대어져 샤프트(S)를 가압해 고정하면서 회전시켜주는 역할을 한다.
상기 종동롤러(231')는 한 쌍의 아이들러(221)에 얹혀진 샤프트(S)의 타단부 외주면에 맞대어져 샤프트(S)를 가압해 고정하면서 샤프트(S)에 의해 회전된다.
상기 제2승강유닛(232)은 구동롤러(231)와 종동롤러(231')를 통상의 방법(리프트, 회전 등)으로 승강시키는 유압식, 공압식, 기계식의 공지의 리프트기구이다.
상기 구동모터(233)는 구동롤러(231)를 회전시켜주는 역할을 하며, 제어부(500)에 의해 동작제어된다.
상기 엔코더(234)는 샤프트(S)에 의해 회전되는 종동롤러(231')의 회전을 감지하여 제어부(500)로 출력하는 역할을 하며, 참고로 제어부(500)는 엔코더(234)로부터 입력받은 감지신호를 매개로 샤프트(S)의 회전각도를 설정할 수 있다.
상기 휨 검출수단(300)은 고정식 지지대(210) 사이에 배치되며, 샤프트(S)의 외주면에 맞대어져 샤프트(S)를 축심(軸心)을 기준으로 회전시키는 과정에 샤프트(S)의 휘어진 부분을 검출해 제어부(500)로 출력하는 역할을 한다.
이러한 휨 검출수단(300)은 공지의 측정센서로, 이미 해당분야(대한민국 등록특허 제10-2107980호, 대한민국 등록특허 제10-1821922호)에서 널리 공지된 기술이기 때문에 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
참고로, 상기 제어부(500)는 엔코더(234)로부터 샤프트(S)의 회전감지신호(회전각도)를 입력받고, 휨 검출수단(300)으로부터 샤프트(S)의 휘어진 부분에 대한 정보를 입력받는다.
따라서, 제어부(500)는 휨 검출수단(300)과 엔코더(234)로부터 입력받은 값을 토대로 샤프트(S)의 휘어진 부분 산출하고, 이를 통해 가압위치를 특정할 수 있다.
상기 휨 교정수단(400)은 교정펀치(410)와 제3승강유닛(420) 및 수평왕복이동유닛(430)로 구성된 일종에 프레스장비로서, 본 실시 예의 경우 상하 및 좌우로 이동되게 휨 검출수단(300)의 상방에 배치되며, 제어부(500)에 의해 동작제어되어 샤프트(S)의 휘어진 부분을 직선으로 가압해 교정하는 역할을 한다.
상기 교정펀치(410)는 샤프트(S)를 수직으로 가압하여 샤프트(S)를 교정하는 역할을 한다.
상기 제3승강유닛(420)은 교정펀치(410)를 승강시키는 유압식, 공압식, 기계식 장비이다.
상기 수평왕복이동유닛(430)은 제3승강유닛(420)을 샤프트(S)의 길이방향을 따라 이동시켜주는 역할을 한다.
필요에 따라 상기 제3승강유닛(420)과 수평왕복이동유닛(430)은 하나의 통합된 구조로 제작될 수 있다.
상기 구멍감지수단(600)은 샤프트(S)의 구멍(H)을 감지해 이를 제어부(500)로 출력하는 역할을 한다.
일 예로, 상기 구멍감지수단(600)은 촬영 영상(정지영상 또는 동영상)을 출력하는 촬영장비일 수도 있고, 음파를 통해 구멍(H)을 식별할 수 있는 초음파감지센서일 수도 있으며, 이 밖에도 공지의 다양한 수단이 적용될 수 있다.
본 실시 예에서는 취급이 용이한 촬영장비를 적용하였고, 이 촬영장비는 샤프트(S)와 직교를 이루는 방향의 하부에 배치되어 샤프트(S)를 촬영해 제어부(500)로 출력하게 된다.
한편, 필요에 따라 본 발명의 촬영장비의 설치위치는 얼마든지 변경될 수 있다.
상기 제어부(500)는 통상의 컨트롤러로서, 구동 및 회전감지장치(230)와 휨 검출수단(300) 및 구멍감지수단(600)으로부터 신호를 입력받아 이송수단(100)과 아이들링장치(220), 구동 및 회전감지장치(230) 및 휨 교정수단(400)을 각각 개별적으로 동작제어하는 역할을 한다.
일 예로, 상기 제어부(500)는 엔코더(234)로부터 샤프트(S)의 회전감지신호(회전각도)를 입력받고, 휨 검출수단(300)으로부터 샤프트(S)의 휘어진 부분에 대한 정보를 입력받아 이를 서로 매칭시켜 샤프트(S)의 휘어진 부분 및 가압위치를 정확히 검출하고, 이를 근거로 샤프트(S)를 회전시킨 다음 휨 교정수단(400)을 매개로 샤프트(S)를 가압해 교정되도록 동작제어하는 역할을 한다.
한편, 상기 제어부(500)는 상기와 같이 휨 교정수단(400)을 매개로 샤프트(S)를 교정하기 전, 구멍감지수단(600)으로부터 감지신호(예:촬영영상)를 입력받아 기설정된 값과 상호 비교하여 교정펀치(410)의 가압위치에 샤프트(S)의 구멍(H)이 존재하고, 구멍(H)의 축방향이 교정펀치(410)의 가압방향과 같은지(동일하거나 일정범위도 포함)에 대한 여부를 판단하게 된다.
만약, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 상기 교정펀치(410)의 가압방향과 샤프트(S)의 구멍(H)에 축방향이 서로 어긋나 있으면 교정펀치(410)를 이용한 교정작업을 진행하게 되지만, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 구멍(H)의 축방향이 교정펀치(410)의 가압방향과 같은 위치에 배치된 것으로 판단되면 구동 및 회전감지장치(230)의 구동모터(233)를 동작제어하여 샤프트(S)를 축심을 기준으로 θ의 각도만큼 회전시켜 교정펀치(410)의 가압방향과 샤프트(S)의 구멍(H)이 서로 어긋나도록 한 다음, 교정펀치(410)에 의한 샤프트(S)의 교정작업이 이루어지도록 제어부(500)가 동작제어한다.
상기와 같이 하는 이유는 교정작업시 샤프트(S)의 구멍(H)으로 가해지는 응력집중을 회피토록 함으로서 교정작업중 샤프트(S)의 파손(크랙)이 일어나는 문제를 현저하게 낮춰 불량률을 최소화하기 위함에 있다.
한편, 구멍(H)의 축방향과 교정펀치(410)의 가압방향이 같은 위치이라는 것에 대한 의미는 정확히 일치되는 것만을 의미하는 것을 아니라 근사치나 유사한 범위까지도 모두 포함하는 것을 의미하며, 그 범위는 작업조건에 따라 임의로 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기에서 척수단의 다른 실시 예를 도시한 도면에 관한 것으로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 실시 예의 척수단(200)은 지지장치(240)와 회전식 지지대(250) 및 구동 및 회전감지장치(260)로 구성되며, 여기서 구동 및 회전감지장치(260)는 앞선 실시 예의 구동 및 회전감지장치(230)와 전반적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 지지장치(240)는 샤프트(S)가 이송되는 경로 즉, 교정위치(CP)에 설치되어 샤프트(S)의 양단부를 지지하는 서포트(241)와, 서포트(241)를 승강시키는 서포트승강유닛(242)으로 구성된다.
상기 회전식 지지대(250)는 서포트(241)를 기준으로 상호 대향되게 배치되어 서로 마주보게 배치되며, 샤프트(S)의 단부에 회전가능하게 맞대어져 샤프트(S)를 지지한다.
일 예로, 이송수단(100)에 의해 교정위치(CP)로 이송된 샤프트(S)는 서포트(241)에 의해 지지되고 있다가 샤프트(S)의 휨을 검출하기 위해 샤프트(S)를 회전시키고자 할 경우, 서포트승강유닛(242)에 의해 서포트(241)가 하강하게 되고, 이 과정에 샤프트(S)의 양단부는 회전식 지지대(250)에 회전가능하게 얹혀진다.
그리고 샤프트(S)를 교정하고자 할 경우에는 서포트승강유닛(242)에 의해 서포트(241)가 상승하게 되고, 이 과정에 회전식 지지대(250)에 얹혀져 있던 샤프트(S)는 서포트(241)에 얹혀지면서 상승된다.
도 7은 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기에서 척수단의 또 다른 실시 예를 도시한 도면으로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 실시 예의 척수단(200)은 교정위치(CP)로 이송된 샤프트(S)를 이송수단(100)이 지지한다는 점과, 구동 및 회전감지장치(270)의 구조 및 작동방식이 앞선 실시 예와는 상이하다.
그럼 구동 및 회전감지장치(270)에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 구동 및 회전감지장치(270)는 구동스핀들(271)과 종동스핀들(271'), 이동블록(272), 이동실린더(273), 구동모터(274) 및 엔코더(275)로 구성된 것으로서, 본 실시 예의 경우 이송수단(100)을 사이에 두고 상호 대향되게 설치되어 교정위치(CP)로 이송된 샤프트(S)를 고정 및 회전시키면서 샤프트(S)의 회전을 감지하는 역할을 한다.
상기 구동스핀들(271)과 종동스핀들(271')은 원추형상의 부재로, 본 실시 예의 경우 이송수단(100)을 사이에 두고 상호 대향되게 배치되어 샤프트(S)의 양단을 가압해 고정한다.
이러한 구동스핀들(271)과 종동스핀들(271')은 샤프트(S)의 길이방향으로 왕복이동하는 이동블록(272)에 각각 회전가능하게 설치된다.
그리고 상기 이동블록(272)은 이동실린더(273)에 의해 왕복이동되며, 이에 의해 구동스핀들(271)과 종동스핀들(271')은 샤프트(S)의 양단에 각각 밀착하거나 샤프트(S)의 양단으로부터 이격된다.
그리고 상기 구동스핀들(271)은 구동모터(274)에 의해 회전되어 샤프트(S)를 회전시키게 되며, 종동스핀들(271')은 샤프트(S)에 밀착된 상태에서 샤프트(S)와 함께 회전한다.
한편, 상기 종동스핀들(271')의 회전은 엔코더(275)가 감지하여 제어부(500)로 출력하게 된다.
상기와 같은 구조 및 작동은 이미 해당분야(대한민국 등록특허 제10-2107980호, 대한민국 등록특허 제10-1821922호)에서 널리 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 기재된 해당공보를 참조해 주기 바란다.
한편, 샤프트(S)를 교정하는 과정에 샤프트(S)가 파손되는 경우가 종종 있으며, 이러한 파손을 주변소음으로 인해 작업자가 인지한다는 것이 쉽지 않다.
특히 이렇게 샤프트의 불량이 감지되지 못하고 엔진에 투입되어 고객에게 인도될 경우 자동차 운행과정에서 샤프트가 파손되는 심각한 문제를 야기할 수 있다.
이에 본 실시 예에서는 교정펀치(410)에 음향방출센서(700)를 더 보강 구비하여 상기와 같은 문제를 해소하였다는 점에 주목해 주기 바란다.
상기 음향방출센서(700:Acoustic Emission Sensors)는 교정펀치(410)에 설치되어 샤프트(S)의 균열 발생시 균열 발생음을 감지하여 음향신호를 제어부(500)로 출력하는 역할을 한다.
그리고 상기 제어부(500)는 음향방출센서(700)로부터 음향신호를 전달받아 이를 기설된 값과 상호 비교하여 샤프트(S)의 균열 여부를 판단하게 된다.
이와 같이 음향방출센서(700) 및 제어부(500)를 이용해 샤프트(S)의 파손을 감지해 걸러낼 수 있기 때문에 제품에 대한 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 실시 예와 같이 샤프트(S)의 파손시 발생되는 균열 음을 이용해 샤프트(S)의 불량을 검출해 낼 수도 있고, 이와 더불어서 휨 검출수단(300)에서 검출한 값이 제어부(500)에 기설정된 값을 초과할 경우에는 교정작업을 거치지 않고 제어부(500)는 제품불량으로 판단할 수도 있다.
한편, 공정이 진행되고 있는 과정에 상기와 같이 불량 판정을 받은 샤프트(S)가 발생한 경우 작업자가 샤프트(S)를 잡고 밖으로 인출할 수도 있으나, 자칫 기계장비에 손이 끼일 수 있다는 점에서 안정상에 문제가 있다.
이에 본 실시 예의 경우 불량 판정을 받은 샤프트(S)가 발생한 경우 이를 자동으로 배출해주는 불량제거수단(800)을 더 보강 구비하여 상기와 같은 문제를 해소하였다는 점에 주목해 주기 바란다.
도 8은 본 발명에 따른 샤프트 휨 교정기에서 불량제거수단을 따로 발췌하여 보인 정면도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 불량제거수단(800)은 리프터(810)와 거치대(820)로 구성된 것으로서, 본 실시 예의 경우 이송수단(100)에 설치되며, 제어부(500)에 의해 동작제어되어 불량 판정을 받은 샤프트(S)를 자동으로 배출하는 역할을 한다.
상기 리프터(810)는 승강로드(811)와 로드승강유닛(812)로 구성된다.
상기 승강로드(811)는 샤프트(S)가 이송되는 방향의 직각방향으로 상호 이격되게 배치되어 불량 샤프트(S')의 양단부를 각각 지지하는 역할을 한다.
상기 로드승강유닛(812)은 승강로드(811)를 승강시키는 유압식, 공압식, 기계식의 공지의 리프트기구이다.
상기 거치대(820)는 선반(821)과 힌지플레이트(822)로 구성된다.
상기 선반(821)은 이송수단(100)의 상부에 경사지게 배치되어 리프터(810)를 매개로 승강 및 투입된 불량 샤프트(S')를 보관하는 역할을 한다.
상기 힌지플레이트(822)는 선반(821)의 선단부에 회동가능하게 설치되어 불량 샤프트(S')가 상승되는 과정에 접혔다가 불량 샤프트(S')가 하강할 때에는 불량 샤프트(S')가 얹혀져 안착될 수 있게 자연스럽게 펼쳐진다.
참고로, 상기 선반(821)에는 돌기(821a)가 일체로 형성되고, 힌지플레이트(822)에는 돌기(821a)를 향해 연장되어 돌기(821a)에 걸림되는 걸림부(822a)가 일체로 형성된다.
일 예로, 상기 힌지플레이트(822)는 걸림부(822a)가 선반(821)의 돌기(821a)에 걸린 상태로 수평으로 펼쳐 있다가 불량 샤프트(S')가 펼쳐진 힌지플레이트(822)를 통과하는 과정에 힌지플레이트(822)는 자연스럽게 축 회전되면서 가 접히게 되고, 불량 샤프트(S')가 완전히 통과하게 되면 비로소 힌지플레이트(822)는 축 회전되어 펼쳐진 상태를 유지하게 된다.
반대로 불량 샤프트(S')가 하강하는 경우 힌지플레이트(822)를 통과하는 과정에 힌지플레이트(822)는 접혀지지 않기 때문에 불량 샤프트(S')는 힌지플레이트(822)의 상단에 얹혀지게 되고, 이렇게 얹혀진 불량 샤프트(S')는 힌지플레이트(822)의 경사도에 따라 선반(821)으로 자연스럽게 유도된다.
본 발명은 상기와 같이 불량 샤프트(S')의 발생시 가동을 중단하지 않고도 불량제거수단(800)을 통해 안전하게 수거하여 폐기할 수 있다는 점에서 작업이 편리하고, 작업자가 직접 불량 샤프트(S') 제거작업을 진행하지 않아도 되기 때문에 안정상의 문제를 크게 개선할 수 있는 이점이 있다.
계속해서, 본 발명은 상기와 같은 구성에 샤프트(S)의 중간을 떠받쳐 지지하는 보조지지수단(900)이 더 보강 구비된다.
상기 보조지지수단(900)은 지지다이(910)와 지지다이승강유닛(920)으로 구성되는데, 여기서 지지다이(910)는 샤프트(S)의 중간을 떠받쳐 지지하는 역할을 하고, 지지다이승강유닛(920)은 지지다이(910)를 승강시키는 역할을 한다.
본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에 있어서 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100: 이송수단 110: 거치대 120: 이송대
200: 척수단 210: 고정식 지지대 220: 아이들링장치
221: 아이들러 222: 제1승강유닛
230,260,270: 구동 및 회전감지장치 231: 구동롤러
231': 종동롤러 232: 제2승강유닛 233: 구동모터
234: 엔코더 240: 지지장치 241: 서포트
242: 서포트승강유닛 250: 회전식 지지대 271: 구동스핀들
271': 종동스핀들 272: 이동블록 273: 이동실린더
274: 구동모터 275: 엔코더 300: 휨 검출수단
400: 휨 교정수단 410: 교정펀치 420: 제3승강유닛
430: 수평왕복이동유닛 500: 제어부 600: 구멍감지수단
700: 음향방출센서 800: 불량제거수단 810: 리프터
811: 승강로드 812: 로드승강유닛 820: 거치대
821: 선반 821a: 돌기 822: 힌지플레이트
822a: 걸림부 900: 보조지지수단 910: 지지다이
920: 지지다이승강유닛

Claims (4)

  1. 외주면에 구멍(H)이 형성된 샤프트(S)를 교정위치(CP)까지 이송하고, 교정이 완료되면 샤프트(S)를 이송해 배출하는 이송수단(100); 교정위치(CP)에 배치되어 샤프트(S)를 고정 및 회전시키면서 샤프트(S)의 회전을 감지하는 척수단(200); 샤프트(S)에 맞대어져 회전되는 샤프트(S)의 휘어진 부분을 검출하는 휨 검출수단(300); 상하 및 좌우로 이동가능하게 샤프트(S)의 상방에 배치되어 샤프트(S)의 휘어진 부분을 직선으로 가압해 교정하는 교정펀치(410)를 갖춘 휨 교정수단(400); 척수단(200)과 휨 검출수단(300)으로부터 샤프트(S)의 회전감지신호와 검출신호를 각각 입력받아 기설정된 값과 상호 비교하여 가압위치를 검출하고, 교정펀치(410)의 가압에 의해 샤프트(S)의 휨이 교정되도록 휨 교정수단(400)을 동작제어하는 제어부(500);로 구성된 샤프트 휨 교정기에 있어서,
    상기 회전되는 샤프트(S)의 구멍(H)을 감지하는 구멍감지수단(600)이 더 보강 구비되고;
    상기 제어부(500)는 구멍감지수단(600)으로부터 입력된 감지신호와 기설정된 값을 상호 비교하여 교정펀치(410)의 가압위치에 샤프트(S)의 구멍(H)이 존재하고, 구멍(H)의 축방향이 교정펀치(S)의 가압방향과 같다고 판단하게 되면, 척수단(200)을 동작제어해 교정펀치(410)의 가압방향과 구멍(H)의 축방향이 서로 어긋나도록 샤프트(S)를 회전시켜준 상태에서 교정펀치(410)에 의한 샤프트(S)의 가압교정이 이루어지도록 하는 것;을 특징으로 하는 샤프트 휨 교정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 척수단(200)은,
    교정위치(CP)에 배치되어 샤프트(S)의 양단부를 지지하는 고정식 지지대(210)와,
    샤프트(S)의 양단부에 회전가능하게 맞대어지는 아이들러(221), 아이들러(221)를 매개로 샤프트(S)를 승강시키는 제1승강유닛(222)으로 구성된 아이들링장치(220)와,
    샤프트(S)의 일단부 외주면에 맞대어져 샤프트(S)를 회전시키는 구동롤러(231), 샤프트(S)의 타단부 외주면에 맞대어져 샤프트(S)에 의해 회전되는 종동롤러(231'), 아이들러(221)와 함께 샤프트(S)를 가압할 수 있게 구동롤러(231)와 종동롤러(231')를 승강시키는 제2승강유닛(232), 구동롤러(231)를 회전시키는 구동모터(233), 종동롤러(231')의 회전을 감지하는 엔코더(234)로 이루어진 구동 및 회전감지장치(230)로 구성된 것;을 특징으로 하는 샤프트 휨 교정기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 척수단(200)은,
    교정위치(CP)에 배치되어 샤프트(S)의 양단부를 지지하는 제1서포트(241), 제1서포트(241)를 승강시키는 서포트승강유닛(242)으로 구성된 지지장치(240)와,
    샤프트(S)의 양단부를 지지하면서 회전가능하게 맞대어지는 회전식 지지대(250)와,
    샤프트(S)의 일단부 외주면에 맞대어져 샤프트(S)를 회전시키는 구동롤러(261), 샤프트(S)의 타단부 외주면에 맞대어져 샤프트(S)에 의해 회전되는 종동롤러(261'), 아이들러(221)와 함께 샤프트(S)를 가압할 수 있게 구동롤러(261)와 종동롤러(261')를 승강시키는 제2승강유닛(262), 구동롤러(261)를 회전시키는 구동모터(263), 종동롤러(261')의 회전을 감지하는 엔코더(264)로 이루어진 구동 및 회전감지장치(260)로 구성된 것;을 특징으로 하는 샤프트 휨 교정기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 척수단(200)은,
    샤프트(S)의 일단을 가압하도록 맞대어져 샤프트(S)를 회전시키는 구동스핀들(271), 샤프트(S)의 타단을 가압하도록 맞대어져 샤프트(S)에 의해 회전되는 종동스핀들(271'), 구동스핀들(271) 및 종동스핀들(271')을 왕복 이동시키는 이동블록(272), 이동블록(272)을 왕복이동시키는 이동실린더(273), 구동스핀들(271)을 회전시키는 구동모터(274), 종동스핀들(271')의 회전을 감지하는 엔코더(275)로 이루어진 구동 및 회전감지장치(270)로 구성된 것;을 특징으로 하는 샤프트 휨 교정기.
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