KR20150089799A

KR20150089799A - 볼 조인트 가공장치 및 가공방법

Info

Publication number: KR20150089799A
Application number: KR1020140010813A
Authority: KR
Inventors: 임환국; 최원기
Original assignee: 주식회사 일진
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-08-05

Abstract

볼 조인트 가공장치 및 가공방법이 개시된다. 상하로 이동 가능한 이동 플레이트, 상기 이동 플레이트를 이동시키기 위해 상기 이동 플레이트에 연결된 상하 이동 실린더, 상기 이동 플레이트에 장착되어 회전운동을 발생시키는 회전 모터, 상기 이동 플레이트에 장착되어 볼 조인트와 착탈 가능하게 결합하는 콜릿, 상기 회전 모터의 토크를 측정하기 위해 상기 회전 모터에 결합된 토크메타 및, 상기 볼 조인트를 장착하여 지지할 수 있는 지그장치를 포함하여, 볼 조인트의 초기 토크 부하를 적정 수준으로 저감할 수 있다.

Description

볼 조인트 가공장치 및 가공방법{Device and method for processing ball joint}

본 발명은 볼 조인트 가공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼 조인트를 조립한 다음에 볼 조인트의 초기 토크 부하를 설계 범위내로 적절히 저감시킬 수 있는 볼 조인트 가공장치 및 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 볼 조인트는 볼 자재이음 혹은 볼 스터드라고 불리우는 원형의 돌기와 자유롭게 움직이는 하우징 사이에 스프링 역할을 하는 베어링을 넣은 구조로서, 차량에서는 현가 아암을 연결할 때나 조향장치의 조향기구 등에 적용되고 있다.

도 1에는 종래 기술에 따른 볼 조인트의 한 예가 도시되어 있는 바, 볼 조인트는 하우징(10)과 베어링(20), 캡(30), 볼 스터드(40) 및 더스트 커버(50)를 각각 포함한다.

하우징(10)은 볼 베어링의 강도를 유지하기 위해 통상적으로 금속 재질로 형성되고, 그 상단면과 하단면이 각각 개구되게 형성된다.

베어링(20)은 하우징(10)의 내부에 삽입되어 설치되고, 통상적으로 플라스틱재질로 만들어지며, 그 상부가 개구되게 형성되어, 볼 스터드(40)의 볼이 상부의 개구부를 통해 삽입되어 조립된다.

캡(30)은 베어링(20)의 하부를 지지하기 위해 하우징(10)의 하단면을 폐쇄하도록 하우징(30)에 끼워져 장착된다.

볼 스터드(40)는 그 일단에 베어링(20)의 내부 공간에 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 볼(45)을 포함하고, 그 타단에는 다른 부품과 연결하기 위해 나사산이 형성된다.

더스트 커버(50)는 베어링(20)과 볼(45) 사이로 외부 이물질이 침입하는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 통상적으로 탄력이 우수한 고무 재질로 형성되고, 볼 스터드(40)의 하부와 하우징(10)의 상부를 씌우는 형태로 설치된다.

링 클립(60)은 상기와 같이 설치된 더스트 커버(50)가 볼 스터드(40)로부터이격되어 벌어지거나 분리되는 것을 방지하기 위한 역할을 하는 것으로, 더스트 커버(50)의 상부에 끼우는 형태로 장착된다.

상기와 같은 구조를 가진 종래의 볼 조인트는, 상기 베어링(20)에 볼 스터드(40)를 삽입하여 조립하고, 볼 스터드(40)가 삽입된 베어링(20)을 상기 하우징(10)에 삽입한 다음에 하우징(10)의 외경부를 스웨이징 가공하여 조립하고 있다.

이와 같이 제조된 볼 조인트는, 볼 스터드(40)의 볼(45)이 베어링(20)에 감싸진 상태로 자유롭게 회전할 수 있는 구조를 가져야 하는 데, 볼 스터드(40)나 베어링(20) 혹은 하우징(10)의 제작 공차 혹은 조립 공차로 인해 볼 스터드(40)의 초기 토크 부하가 의도하지 않게 크게 형성될 수 있다.

즉 볼 스터드(40)의 볼(45)과 베어링(20) 사이에 국부적인 혹은 전체적으로 과도한 밀착으로 인해 초기 토크 부하가 크게 형성될 수 있다.

상기와 같이 볼 조인트의 조립 후에 볼 스터드(40)의 볼(45)과 베어링(20) 사이의 국부적인 혹은 전체적인 밀착 강도 또는 밀착 면적에 따라 결정되는 볼 조인트의 초기 토크 부하를 설계 범위로 적절히 감소시킬 필요가 있다.

볼 조인트의 조립 후에 일정 시간이 경과하면 볼 스터드(40)의 볼(45)을 감싸는 플라스틱 재질의 베어링(20)이 볼(45)의 윤곽에 맞추어서 적절한 형상을 찾아가는 변형이 발생되면서 초기 토크 부하가 자연 저하되지만, 이러한 초기 토크 부하의 자연 저하를 유도하는 데에는 시간이 많이 소요되므로, 볼 조인트를 대량 생산하는 경우에는 초기 토크 부하의 자연 저하 유도가 적합하지 않다.

이에 따라 볼 조인트의 조립 후에 볼 조인트의 초기 토크 부하를 강제적으로 저감시키기 위한 별도의 가공 처리가 행해지고 있었다.

종래의 볼 조인트의 가공방법의 일예로서, 볼 스터드(40)가 조립된 베어링(20)을 하우징(10)에 삽입한 다음에 하우징(10)의 외경부를 스웨이징 가공하여 조립한 볼 조인트를 가열 챔버내에 삽입하여 소정 온도로 가열한 상태에서 볼 스터드(40)의 상부를 도 1에서 화살표로 도시된 바와 같이 요동 운동시키는 동시에 하우징(10)을 화살표로 도시된 바와 같이 회전 운동시키면, 볼 스터드(40)의 볼(45)을 감싸는 베어링(20)이 볼(45)의 외곽 형상에 적합하게 적절히 변형되어, 볼 조인트의 초기 토크 부하가 강제적으로 저감된다.

그러나 종래의 볼 조인트 가공방법은, 볼 조인트를 가열하기 위한 가열 챔버가 필요하고, 그에 따른 에너지 소비가 수반되어 가공단가를 상승시키는 결점이 있었다.

또한 볼 조인트의 초기 회전 토크 부하를 측정하지 않은 상태에서 가공 처리가 행해짐에 따라 볼 조인트의 조립시에 다양한 제작 혹은 조립 공차에 따라 발생하는 다양한 범위를 가지는 초기 토크 부하에 적절히 대응할 수 없으며, 볼 조인트의 가공장비 및 설비가 복잡한 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 볼 조인트의 조립후 볼 조인트의 초기 회전 토크 부하를 설계 범위내로 용이하면서도 정확하게 저감할 수 있고, 볼 조인트 부품들의 다양한 제작 공차나 혹은 조립 공차에 따라 볼 조인트가 다양한 범위의 초기 회전 토크 부하를 가져도, 이에 적절히 대응하여 저감시킬 수 있으며, 구조가 간단하여 제조단가도 저렴하고, 볼 조인트의 가공단가도 줄일 수 있도록 한 볼 조인트의 가공장치 및 가공방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트 가공장치는, 상하로 이동 가능한 이동 플레이트; 상기 이동 플레이트를 이동시키기 위해 상기 이동 플레이트에 연결된 상하 이동 실린더; 상기 이동 플레이트에 장착되어 회전운동을 발생시키는 회전 모터; 상기 이동 플레이트에 장착되어 볼 조인트와 착탈 가능하게 결합하는 콜릿; 상기 회전 모터의 토크를 측정하기 위해 상기 회전 모터에 결합된 토크메타; 및 상기 볼 조인트를 장착하여 지지할 수 있는 지그장치를 포함할 수 있다.

상기 이동 플레이트를 장착하여 지지할 수 있는 베이스 플레이트 구조물을 더 포함하고; 상기 베이스 플레이트 구조물에 상기 이동 플레이트가 LM 가이드 레일 및 LM 가이드 블록을 매개로 안내 이동되게 설치될 수 있다.

상기 지그장치는, 상기 볼 조인트를 고정되게 장착시킬 수 있는 지그 패드; 상기 볼 조인트의 볼 스터드를 끼워서 지지할 수 있는 지그; 상기 지그를 회동 운동시키기 위해 상기 지그에 연결된 회동 실린더; 및 상기 지그 패드를 전후로 이동시키는 전후 이동 실린더를 포함할 수 있다.

상기 지그장치는, 상기 지그 패드가 고정되게 장착되는 LM 가이드 플레이트; 및 상기 LM 가이드 플레이트가 안내 이동되게 결합되는 LM 가이드 레일을 포함할 수 있다.

상기 지그는 상기 볼 조인트의 볼 스터드를 끼워서 지지할 수 있는 U자 형상의 지지홈을 구비할 수 있다.

상기 토크메타를 통해 측정한 상기 볼 조인트의 토크 부하에 따라 상기 회전 모터의 회전 속도와 회전수를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 토크메타를 통해 측정한 상기 볼 조인트의 토크 부하에 상응하는 상기 회전 모터의 회전수와 구동 시간을 미리 설정한 맵 데이터에 근거하여 상기 회전 모터의 제어신호를 연산하고, 연산된 제어신호를 상기 회전모터에 인가하여 상기 회전 모터의 구동을 제어할 수 있다.

상기 맵 데이터는 다수개의 특정 토크 범위와, 각 특정 토크 범위에 상응하는 상기 회전 모터의 회전수 및 구동 시간을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 볼 조인트 가공방법은, 볼 조인트를 지그장치에 장착하는 단계; 상기 지그장치에 장착된 볼 조인트를 회전 모터와 연결하는 단계; 및 상기 회전 모터로 상기 볼 조인트의 볼 스터드를 강제로 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 회전 모터로 상기 볼 스터드를 회전시킬 때에 상기 회전 모터를 통해 상기 볼 조인트에 가해지는 토크 부하를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 측정된 토크 부하에 따라 상기 회전 모터의 회전수를 제어할 수 있다.

상기 측정된 토크 부하에 상응하는 상기 회전 모터의 회전수를 미리 설정한 맵 데이터에 근거하여 제어할 수 있다.

상기 맵 데이터는 다수개의 토크 부하 범위와, 각 토크 부하 범위에 상응하는 상기 회전 모터의 회전수로 구성될 수 있다.

상기 회전 모터를 구동하여 상기 볼 조인트의 토크 부하를 감소시킨 이후에 상기 토크 부하가 설계 범위내에 들어 올 때까지 반복적으로 상기 토크 부하의 측정 및 상기 회전 모터의 구동이 행해질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트 가공장치 및 가공방법에 의하면, 볼 조인트의 조립후 볼 조인트 부품들의 다양한 제작 공차나 조립 공차로 인해 볼 조인트의 초기 회전 토크 부하가 다양한 범위로 산포되어 있어도 볼 조인트의 초기 회전 토크 부하를 측정하여 다양하게 산포된 볼 조인트의 초기 회전 토크 부하를 설계 범위내로 빠른 시간내에 용이하면서 정확하게 저감할 수 있다.

볼 조인트의 초기 회전 토크 부하의 산포에 따라 구동 모터의 회전수를 가변시켜 볼 조인트를 정밀하게 가공할 수 있으므로, 볼 조인트의 초기 회전 토크 부하의 산포에 적절히 대응할 수 있다.

상온에서 볼 조인트를 가공할 수 있으므로, 별도의 가열 챔버와 그 관련 장치들이 불필요해져 구조가 간단하고, 제작이 용이하며, 에너지 소비가 적고, 생산성도 향상시킬 수 있으며, 가공 단가도 저감할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 볼 조인트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 볼 조인트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트 가공장치의 정면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트 가공장치의 지그장치의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에 적용되는 볼 조인트(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(110)과 베어링(120), 캡(130), 볼 스터드(140), 더스트 커버(150), 및 링 클립(160)을 각각 포함할 수 있다.

하우징(110)은 볼 베어링의 강도를 유지하기 위해 통상적으로 금속 재질로 형성되고, 그 상단면과 하단면이 각각 개구되게 형성된다.

베어링(120)은 하우징(110)의 내부에 삽입되어 설치되고, 통상적으로 플라스틱재질로 만들어지며, 그 상부가 개구되게 형성되어, 볼 스터드(140)의 볼이 상부의 개구부를 통해 삽입되어 조립된다.

캡(130)은 베어링(120)의 하부를 지지하기 위해 하우징(110)의 하단면을 폐쇄하도록 하우징(130)에 끼워져 장착된다.

볼 스터드(140)는 그 일단에 베어링(120)의 내부 공간에 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 볼(145)을 포함하고, 그 타단에는 다른 부품과 연결하기 위해 나사산이 형성된다.

더스트 커버(150)는 베어링(120)과 볼(145) 사이로 외부 이물질이 침입하는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 통상적으로 탄력이 우수한 고무 재질로 형성되고, 볼 스터드(140)의 하부와 하우징(110)의 상부를 씌우는 형태로 설치된다.

링 클립(160)은 상기와 같이 설치된 더스트 커버(150)가 볼 스터드(140)로부터이격되어 벌어지거나 분리되는 것을 방지하기 위한 역할을 하는 것으로, 더스트 커버(150)의 상부에 끼우는 형태로 장착된다.

상기와 같은 구조를 가지는 볼 조인트(100)는, 베어링(120)에 볼 스터드(140)를 삽입하여 조립하고, 볼 스터드(140)가 삽입된 베어링(120)을 상기 하우징(110)에 삽입한 다음에 하우징(110)의 외경부를 스웨이징 가공하여 조립할 수 있다.

이와 같이 조립된 볼 조인트(100)는 그 부품들의 제작 공차나 조립 공차로 인해 볼 스터드(140)의 초기 회전 토크 부하가 다양한 범위로 산포될 수 있다.

볼 조인트(100)의 초기 회전 토크 부하를 설계 범위내로 적절히 저감시켜 볼 조인트의 초기 작동이 원활하게 할 필요가 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트 가공장치는, 높이 방향으로 상하로 연장된 베이스 플레이트 구조물(200)을 포함할 수 있다.

상기 베이스 플레이트 구조물(200)의 전면에는 높이 방향으로 상하로 연장된 LM 가이드 레일(210)이 장착될 수 있다.

상기 LM 가이드 레일(210)에는 LM 가이드 블록(212)이 레일을 따라 안내 이동 가능하도록 결합될 수 있다.

상기 LM 가이드 블록(212)에는 이동 플레이트(220)가 결합되어, LM 가이드 블록(212)을 매개로 상기 이동 플레이트(220)가 LM 가이드 레일(210)을 따라 상하로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

상기 이동 플레이트(220)를 상하로 이동시키기 위한 이동수단으로서, 이동 플레이트(220)의 상부에는 상하 이동 실린더(230)가 상기 베이스 플레이트 구조물(200)에 고정되게 설치될 수 있다.

상기 상하 이동 실린더(230)는 적절한 이동력을 발생시킬 수 있다면, 유압실린더로 혹은 공압실린더 등으로 구성할 수 있다.

상기 상하 이동 실린더(230)에서 발생한 이동력을 상기 이동 플레이트(220)에 전달하기 위해 상하 이동 실린더(230)는 조인트(232)를 매개로 이동 플레이트(220)와 연결될 수 있다.

상기 조인트(232)는 볼 조인트 등으로 구성하고, 볼 조인트의 한쪽 선단부는 상기 실린더(230)에 연결하고, 볼 조인트의 다른쪽 선단부는 상기 이동 플레이트(220)에 연결하여, 실린더(230)에서 발생한 이동력을 조인트(232)를 통해 이동 플레이트(220)에 전달하여, 이동 플레이트(220)가 실린더(230)를 통해 전달받은 이동력으로 LM 가이드 레일(210)을 따라 상하로 이동할 수 있다.

상기 이동 플레이트(220)의 상부에는 회전 운동을 발생시키는 회전 모터(240)가 설치될 수 있다.

상기 회전 모터(240)는 서보 모터로 구성할 수 있다.

상기 회전 모터(240)는 도시되지 않은 컨트롤러의 입력단에 연결되어, 상기 컨트롤러에서 인가한 제어신호에 따라 소정 회전속도로 소정 시간 동안에 작동될 수 있다.

상기 회전 모터(240)의 구동축에는 회전 모터(240)의 토크를 측정할 수 있는 토크 메타(250)가 결합될 수 있다.

상기 토크 메타(250)는 회전 모터(240)의 구동시에 회전 모터(240)의 토크를 감지하여 상기 컨트롤러에 입력할 수 있다.

상기 컨트롤러는 토크 메타(250)를 통해 입력된 토크 신호에 따라 적절한 제어 신호를 연산하여 상기 회전 모터(240)의 구동 제어신호를 발생시켜 회전 모터(240)에 인가할 수 있다.

상기 토크 메타(250)의 메타축(252)을 베어링(254)으로 적절히 회전 가능하게 지지시키고, 상기 메타축(252)을 회전 모터(240)의 구동축에 커플링(256)을 통해 연결할 수 있다.

상기 토크 메타(250)는 상부 조인트 축(258)과 일체로 회전되게 결합될 수 있고, 상기 상부 조인트 축(258)은 베어링(254)을 매개로 적절히 회전되게 지지될 수 있다.

상기 상부 조인트 축(254)에는 하부 조인트 축(259)이 축 방향으로 결합 및 분리될 수 있도록 연결될 수 있다.

상기 하부 조인트 축(259)의 외주에는 척(260)이 결합되고, 상기 척(260)에는 콜릿(262)의 일부가 삽입되어 결합될 수 있다.

상기 콜릿(262)은 도 5에 도시된 시험대상 볼 조인트(100)의 볼 스터드(140)와 결합하여, 볼 스터드(140)를 회전시킬 수 있다.

상기 콜릿(262)은 상기 이동 플레이트(220)에 베어링(254)을 매개로 회전 가능하게 지지될 수 있다.

상기 베이스 플레이트 구조물(200)의 하부에는 시험대상 볼 조인트(100)를 장착하여 지지시킬 수 있는 지그장치(270)가 설치될 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 지그장치(270)는 높이 방향으로 상부에 위치한 상부 플레이트(271a)와, 이 상부 플레이트(271a)에 상하로 소정 간격을 두고 결합된 하부 플레이트(271b)를 각각 포함할 수 있다.

상기 상부 플레이트(271a)에는 그 길이 방향으로 LM 가이드 레일(272a)이 설치될 수 있고, 상기 LM 가이드 레일(272)에는 LM 가이드 플레이트(272b)가 안내 이동되게 설치될 수 있다.

상기 LM 가이드 플레이트(272b)의 한쪽 부위에는 지그 패드(273)가 고정되게 장착되고, 상기 지그 패드(273)에는 시험대상 볼 조인트(100)가 커플링(277)을 매개로 고정되게 장착될 수 있다.

상기 볼 조인트(100)는 그 볼 스터드(140)가 상부를 향하도록 설치될 수 있다.

상기 LM 가이드 플레이트(272b)에는 지그대(274a)가 고정되게 장착되고, 상기 지그대(274a)의 상부에는 지그(274b)가 힌지핀 혹은 힌지 볼트를 매개로 회전 가능하게 설치될 수 있다.

상기 지그(274b)의 한쪽 선단부에는 상기 볼 스터드(140)를 끼워서 지지할 수 있는 대체로 U자 형상의 지지홈(274c)이 형성될 수 있다.

상기 지그(274b)를 상기 힌지 볼트를 매개로 상하 방향으로 회전시키기 위해 상기 지그(274b)의 다른쪽 선단부에는 회동 실린더(275)가 연결될 수 있다.

상기 회동 실린더(275)는 상기 LM 가이드 플레이트(272b)와 상부 플레이트(271a) 및 하부 플레이트(271b)에 각각 관통해서 형성된 조립홀을 통해 삽입되어 상하로 배치되게 설치될 수 있다.

상기 LM 가이드 플레이트(272b)의 다른쪽 선단부에는 전후 이동 실린더(276)가 연결되어, 전후 이동 실린더(276)의 작동에 따라 LM 가이드 플레이트(272b)가 LM 가이드 레일(272a)을 따라 이동하게 된다.

상기 전후 이동 실린더(276)는 LM 가이드 플레이트(272b)를 전후로 이동시켜 시험대상 볼 조인트의 위치를 설정하게 된다.

상기와 같이 구성된 볼 조인트 가공장치를 매개로 볼 조인트를 가공하는 방법은, 조립된 볼 조인트(100)를 그 볼 스터드(140)가 상부를 향하도록 상기 지그 패드(273)에 안착시켜 커플링(277)을 매개로 고정한다.

다음으로 상기 상하 이동 실린더(230)를 작동시켜 이동 플레이트(220)가 LM 가이드 블록(212)과 LM 가이드 레일(210)을 매개로 하부로 안내 이동되게 하고, 이동 플레이트(220)의 이동에 따라 상기 콜릿(262)이 볼 조인트의 볼 스터드(140) 쪽으로 이동하여 볼 스터드(140)를 물어 잡아 결합시킨다.

이어서 상기 컨트롤러를 통해 상기 회전 모터(240)에 작동 신호를 인가하여 회전 모터(240)를 구동시킨다.

상기 회전 모터(240)의 구동에 따라 상기 콜릿(262)이 볼 스터드(140)를 물어 잡은 상태로 회전하면, 상기 토크메타(250)는 상기 회전 모터(240)를 통해 볼 조인트에 가해지는 토크를 측정하여 상기 컨트롤러에 입력하게 된다.

상기 컨트롤러는 입력된 토크 신호를 매개로 볼 조인트의 초기 토크 부하를 감지하고, 감지된 토크 부하를 근거로 회전 모터(240)의 회전수를 결정하여 회전 모터(240)를 구동한다.

시험대상 볼 조인트는 그 부품들의 제작 공차와 조립 공차에 따라 초기 토크 부하가 다양하게 산포될 수 있는 바, 예를 들면 20 ~ 100Kgf.cm의 토크 산포를 가질 수 있다.

상기와 같이 다양한 산포를 가지는 초기 토크 부하를 설계 범위, 예를 들면 5 ~ 15Kgf.cm의 범위내로 감소시켜야 한다.

상기 컨트롤러는 상기 토크메타(250)를 통해 감지한 초기 토크 부하에 따라 상기 회전 모터(240)의 회전수를 결정하여 회전 모터(240)의 구동을 제어한다.

상기 회전 모터(240)의 회전수를 결정하는 방법으로서는, 초기 토크 부하의 범위에 따라 회전 모터(240)의 최적의 회전수를 미리 실험을 통해 설정한 다음에 이 설정 값을 컨트롤러에 맵 데이터로 미리 입력해둘 수 있다.

상기 컨트롤러는 감지한 초기 부하 토크에 상응하는 제어 신호를 맵 데이터를 근거로 연산하여 상기 회전 모터(240)에 인가함으로써, 회전 모터(240)의 회전 수를 제어할 수 있다.

예를 들면, 20 ~ 100Kgf.cm의 토크 산포 범위를 제1토크 산포 범위(20 ~ 30Kgf.cm)와, 제2토크 산포 범위(31 ~ 40Kgf.cm), 제3토크 산포 범위(41 ~ 50Kgf.cm), 제4 토크 산포 범위(51 ~ 75Kgf.cm) 및 제5토크 산포 범위(76 ~ 100Kgf.cm)로 각각 구분하고, 각 토크 산포 범위에 대해 상기 회전 모터(240)의 최적의 회전수를 미리 실험을 통해 설정하여 맵 데이터를 구성한 다음에, 상기 토크메타(250)를 통해 감지한 초기 토크 부하가 특정 토크 산포 범위에 해당될 때에, 그 특정 토크 산포 범위에 대응하는 회전 모터(240)의 최적의 회전수를 맵 데이터로부터 얻어서 제어신호를 연산한 후에 상기 회전 모터(240)에 인가하는 방식으로 행해질 수 있다.

예를 들면 상기 토크메타(250)로 측정한 볼 조인트의 초기 토크 부하가 제1토크 산포 범위(20 ~ 30Kgf.cm)에 있을 때에 회전 모터(240)를 1,500RPM의 회전 속도로 30 회전수로 작동시킬 수 있고, 볼 조인트의 초기 토크 부하가 제2토크 산포 범위(31 ~ 40Kgf.cm)에 있을 때에는 회전 모터(240)를 1,500RPM의 회전 속도로 40 회전수로 작동시킬 수 있으며, 제3토크 산포 범위(41 ~ 50Kgf.cm)에 있을 때에는 회전 모터(240)를 1,500RPM의 회전 속도로 50 회전수로 작동시킬 수 있으며, 제4 토크 산포 범위(51 ~ 75Kgf.cm) 및 제5토크 산포 범위(76 ~ 100Kgf.cm)에 있을 때에는 회전 모터(240)를 1,500RPM의 회전 속도로 62 회전수로 작동시킬 수 있다.

즉 상기 토크메타(250)로 측정한 볼 조인트의 초기 토크 부하의 산포에 따라 회전 모터(240)의 회전 속도를 일정하게 한 상태에서 회전수, 즉 회전 모터(240)의 구동 시간을 가변시켜 볼 조인트를 가공할 수 있다.

상기와 같이 회전 모터(240)를 구동하여 볼 조인트(100)의 볼 스터드(140)를 강제로 회전시키면, 볼 스터드(140)의 볼(145)이 베어링(120)에 감싸인 상태로 회전하면서 베어링의 내주면과 마찰을 발생시키고, 이와 더불어 베어링(120)이 볼 스터드의 볼(145)의 외곽 형상에 맞추어서 변형되어, 볼 스터드의 볼(145)과 베어링(120) 사이의 마찰 강도 및 마찰 면적이 저하되면서 볼 조인트의 초기 토크 부하가 설계 범위 내로 적절히 감소되게 된다.

상기와 같이 1단계로 회전 모터(240)를 소정 회전 속도와 회전수로 구동하여 볼 조인트의 볼 스터드를 강제로 회전시켜 볼 조인트(100)의 초기 토크 부하를 감소시킨 다음에 2단계로 다시 회전 모터(240)를 구동하면서 토크메타(250)를 통해 볼 조인트의 토크 부하를 2차적으로 측정하고, 측정된 2차 토크 부하가 설계 범위내에 있으면, 회전 모터(240)의 구동을 정지하여 볼 조인트의 가공을 종료하는 반면에 측정된 2차 토크 부하가 설계 범위를 벗어나 있으면 다시 상기와 같은 공정을 거쳐서 볼 조인트를 재가공할 수 있으며, 이러한 재가공은 볼 조인트의 토크 부하가 설계 범위 내로 들어올 때까지 반복적으로 행해질 수 있다.

상기와 같이 볼 조인트를 조립한 이후에 회전 모터를 매개로 볼 조인트의 볼 스터드를 회전시켜 베어링과 마찰을 강제적으로 일으켜 볼 조인트인의 초기 토크 부하를 설계 범위내로 적절히 감소시킬 수 있으므로, 볼 조인트의 작동 신뢰성이 향상될 수 있고, 가공장치의 구조가 간단하여 저렴하게 구성할 수 있으며, 볼 조인트가 대량 생산될 경우에도 생산 라인에 간단하게 설치하여 적용할 수 있어서 가공시간의 단축과 더불어 가공단가를 저하시킬 수 있으며, 볼 조인트의 다양한 제작 및 조립 산포에 효과적으로 대응할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 볼 조인트
140: 볼 스터드
200: 베이스 플레이트 구조물
210: LM 가이드 레일
220: 이동 플레이트
230: 상하 이동 실린더
240: 회전 모터
250: 토크 메타
260: 척
262: 콜릿
270: 지그장치

Claims

상하로 이동 가능한 이동 플레이트;
상기 이동 플레이트를 이동시키기 위해 상기 이동 플레이트에 연결된 상하 이동 실린더;
상기 이동 플레이트에 장착되어 회전운동을 발생시키는 회전 모터;
상기 이동 플레이트에 장착되어 볼 조인트와 착탈 가능하게 결합하는 콜릿;
상기 회전 모터의 토크를 측정하기 위해 상기 회전 모터에 결합된 토크메타; 및
상기 볼 조인트를 장착하여 지지할 수 있는 지그장치;
를 포함하는 볼 조인트 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 이동 플레이트를 장착하여 지지할 수 있는 베이스 플레이트 구조물을 더 포함하고;
상기 베이스 플레이트 구조물에 상기 이동 플레이트가 LM 가이드 레일 및 LM 가이드 블록을 매개로 안내 이동되게 설치된 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 지그장치는,
상기 볼 조인트를 고정되게 장착시킬 수 있는 지그 패드;
상기 볼 조인트의 볼 스터드를 끼워서 지지할 수 있는 지그;
상기 지그를 회동 운동시키기 위해 상기 지그에 연결된 회동 실린더; 및
상기 지그 패드를 전후로 이동시키는 전후 이동 실린더;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공장치.
제3항에 있어서,
상기 지그장치는,
상기 지그 패드가 고정되게 장착되는 LM 가이드 플레이트; 및
상기 LM 가이드 플레이트가 안내 이동되게 결합되는 LM 가이드 레일;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공장치.
제3항에 있어서,
상기 지그는 상기 볼 조인트의 볼 스터드를 끼워서 지지할 수 있는 U자 형상의 지지홈을 구비한 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 토크메타를 통해 측정한 상기 볼 조인트의 토크 부하에 따라 상기 회전 모터의 회전 속도와 회전수를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공장치.
제6항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 토크메타를 통해 측정한 상기 볼 조인트의 토크 부하에 상응하는 상기 회전 모터의 회전수와 구동 시간을 미리 설정한 맵 데이터에 근거하여 상기 회전 모터의 제어신호를 연산하고, 연산된 제어신호를 상기 회전모터에 인가하여 상기 회전 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공장치.
제7항에 있어서,
상기 맵 데이터는 다수개의 특정 토크 범위와, 각 특정 토크 범위에 상응하는 상기 회전 모터의 회전수 및 구동 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공장치.
볼 조인트를 지그장치에 장착하는 단계;
상기 지그장치에 장착된 볼 조인트를 회전 모터와 연결하는 단계; 및
상기 회전 모터로 상기 볼 조인트의 볼 스터드를 강제로 회전시키는 단계;
를 포함하는 볼 조인트 가공방법.
제9항에 있어서,
상기 회전 모터로 상기 볼 스터드를 회전시킬 때에 상기 회전 모터를 통해 상기 볼 조인트에 가해지는 토크 부하를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공방법.
제10항에 있어서,
상기 측정된 토크 부하에 따라 상기 회전 모터의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공방법.
제10항에 있어서,
상기 측정된 토크 부하에 상응하는 상기 회전 모터의 회전수를 미리 설정한 맵 데이터에 근거하여 제어하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공방법.
제12항에 있어서,
상기 맵 데이터는 다수개의 토크 부하 범위와, 각 토크 부하 범위에 상응하는 상기 회전 모터의 회전수로 구성된 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 모터를 구동하여 상기 볼 조인트의 토크 부하를 감소시킨 이후에 상기 토크 부하가 설계 범위내에 들어 올 때까지 반복적으로 상기 토크 부하의 측정 및 상기 회전 모터의 구동이 행해지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 가공방법.