KR20150127979A

KR20150127979A - 볼조인트의 볼과 볼시트의 유격검사장치

Info

Publication number: KR20150127979A
Application number: KR1020140054591A
Authority: KR
Inventors: 김진웅
Original assignee: 김진웅
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2015-11-18

Abstract

본 발명은 볼과 볼시트의 유격을 측정하는 검사장치의 작동시에 모터의 회전이 즉시 정지하지 못하여 발생하는 관성 등에 의해 측정오차가 발생하는 것을 최소화 하여 보다 정확한 측정을 신속하게 수행할 수 있도록 한 자동차 등의 조향장치에 사용하는 부품인 볼조인트의 볼과 볼시트의 유격을 측정하는 검사장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 기체(1)의 상부에 서보모타(11)를 장치하고 기체의 하부에 볼조인트(3)를 안치하는 볼조인트(3)고정부와 볼조인트(3)의 볼스터드(33)의 상면에 접촉하는 위치변화측정스케일(18) 및 서보모타(11)연 결합되는 이송스크류의 회전에 의해 승,하강 작동하는 업,다운장치와 업,다운장치(12)와 결합하는 로드셀(16) 및 볼스터드 파지장치(17)로 되는 볼조인트(3)의 볼(34)과 볼시트(35)의 유격검사장치의 업,다운장치(12)와 로드셀(16)사이에 완충장치(2)를 결합하여 볼스터드(33)에 발생하는 초과가압력 및 인장력을 흡수할 수 있도록 하여 로드셀(16) 및 파지장치(17)에 가압력 및 인장력을 전달하도록 하고 초과하는 가압력 및 인장력은 완충장치(2)에서 흡수할 수 있도록 함으로서 볼과 볼시트(35)의 유격을 보다 정확한 가압 및 인장조건 내에서 실시할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

볼조인트의 볼과 볼시트의 유격검사장치{The seat of the ball joint ball and the clearance inspection apparatus}

본 발명은 자동차등의 조향장치에 사용하는 부품인 볼조인트의 볼과 볼시트의 유격을 측정하는 검사장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 볼과 볼시트의 유격을 측정하는 검사장치의 작동시에 모터의 회전이 즉시 정지하지 못하여 발생하는 관성 등에 의해 측정오차가 발생하는 것을 최소화 하여 보다 정확한 측정을 신속하게 수행할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 차량용 볼조인트 장치는, 너클에 결합되어 조향장치에서 주로 사용되며 볼조인트(3)(Ball Joint)는 하우징(housing)(31), 쓰레드시이트(seat)(32), 볼스터드(ball stud)(33)와, 볼(ball)(34) 및 볼시트(35)(ball seat) 더스트 커버(dust cover)(36)로 구성되며, 이러한 각각의 구성 부품을 조립하여 하나의 완제품인 볼조인트(3)를 조립하게 된다.

상기와 같이 되는 볼조인트 장치는, 자동차가 운행함에 따라 볼스터트(33)와 일체로 형성되는 볼(34)이 반복적으로 회전운동 및 요동을 하기 때문에 볼시트(35)와 끊임없이 마찰을 하게 된다.

상기에서와 같이 끊임없이 마찰하는 볼조인트(3)의 볼(34)과 볼시트(35) 사이의 유격이 커지게 되면 기동 및 작동 토크 등이 변하게 되어 차량 성능이 저하될 뿐만 아니라, 차량 주행시 소음이 발생되는 문제점이 있다.

상기와 같은 볼조인트의 유격을 측정하기 위하여 종래에는 특허출원 제2010-65773호 에서와 같이 볼조인트 및 스테빌라이져 링크의 부품의 토르크를 테스트하기 위한 서보모타와 상기 서보모타와 연결되어 서보모타의 실시간 토오크를 측정하고, 측정 데이터를 전송할 수 있도록 하는 통신포트를 구비한 로드센서 및 상기 서보모타를 제어하고 로드센서로부터 출력되는 데이터를 전송받아 처리하는 PC 컨트롤부와 상기 서보모타와 로드센서를 흔들림이 없도록 고정시키도록 하는 클램프부를 포함하는 구성으로 되어 볼조인트 또는 스테빌라이져를 로드센서와 결합시키고, 업다운 유닛을 하단으로 이동시켜 서보모타와 결합하여 PC 컨트롤러를 통하여 검사기준에 부합하는 서보모타의 회전력 및 정격 RPM 신호를 입력하여 서보모타로 전송하고 제어신호를 전송받은 서보모타가 동작을 하게 되면, 로드센서에 장착된 볼조인트 또는 스테빌라이져의 회전정보는 로드센서에 의해 측정되고, 측정된 데이터는 로드센서의 통신포트를 통하여 PC 컨트롤러로 전송되게 되는 것이며 이는 볼조인트를 일정량 가압한 상태에서 회전시켜 그 저항값을 측정하는 것으로 근래에 요구하는 볼조인트의 유격을 검사하는 장치로서는 적합하지 못한 결점이 있었다.

따라서 근래에는 도 1에서와 같이 기체의 상부에 이송스크류(12)를 가지는 서보모타(11)를 장치하고 기체(1)의 하부에 볼조인트(3)를 안치하는 고정부(19)와 볼조인트(3)의 볼스터드(33)의 상면에 접족하게 고정하는 위치변화측정스케일(18)을 장치하며 이송스크류(12)의 회전에 의해 승,하강 작동하는 업,다운장치(12)와 업,다운장치(12)와 결합하는 로드셀(16) 및 볼스터드 파지장치(17)로 구성되어 있다.

상기와 같은 종래 볼조인트(3)의 유격을 검사하는 장치는 먼저 고정구(19)에 볼조인트(3)를 안치하여 볼스터드(33)를 볼스터드 파지장치(17)로 파지하고 서보모타(11)를 구동하여 업다운유닛을 하강시키면 로드셀(16)과 볼스터드 파지장치(17) 또한 하강하며 볼스터드(33)를 가압하게 된다. 이때 볼스터드(33)의 가압토크는 가압력에 의한 반작용으로 로드셀(16)에 그 가압값이 측정된다.

상기 로드셀(16)의 측정값은 서보모타(11)를 전송되어 서보모타(11)의 구동을 제어하게 된다.

따라서 볼스터드(33)를 일정압력으로 가압 또는 인장하여 볼스터드(33)의 위치변화값을 위치변화측정스케일(18)이 감지하므로서 볼조인트(3)의 볼과 볼시트(35)의 유격을 검사할 수 있게 되는 것이다.

상기에서 로드셀(16)은 볼스터드 파지장치(17)가 볼스터드(33) 좀더 정확하게는 볼스터드(33)와 일체로 구성되는 볼을 가압 또는 인장하는 가압 및 인장력을 측정하여 서보모타(11)의 구동을 제한하게 구성된다.

상기와 같이되는 구성되는 볼조인트(3)의 볼과 볼시트(35)의 유격검사장치는 먼저 서보모타(11)를 구동하여 볼스터드(33)를 파지한 파지장치(17)를 하강시킨다.

이때 볼이 볼시트(35)를 가압하는 가압력은 로드셀에 측정되고 그 가압력이 약 200Kg(볼조인트(3)의 적용하중 추정허용압력)로 가압한 상태에서 로드셀(16)의 신호에 의해 서보모타의 회전을 제어하고 위치변화측정스케일(18)을 볼스터드(33)의 상부면에 접촉시켜 그 위치를 0점 셋팅하고 서보모타를 역회전시켜 볼스터드(33)를 파지한 파지장치(17)를 승강시켜 약 200Kg(볼조인트(3)의 적용하중 추정허용인장력)로 인장하면 볼과 볼시트(35)의 사이에 유격이 발생하며 이는 볼스터드(33)의 상부면에 접촉하는 위치변화측정스케일(18)을 에 의해 측정되게 되는 것이다.

상기와 같이되는 종래 볼조인트(3)의 볼과 볼시트(35)의 유격검사장치 로드셀(16)의 측정값에 의해 서보모타를 제어하여 가압력 및 인장력을 제어하게 되는데 회전하는 서보모타(11)는 회전관성력에 의해 로드셀(16)에서 제어신호를 인지하여도 즉시 정지하지 못하게되므로 정지신호위치를 초과하여 정지하게 되며 이때 가압 및 인장상태에서의 측정값은 기아급수적으로 배가된다.

즉 볼이 약 200Kg 가압 또는 인장된 상태에서 서보모타(11)가 정지위치를 초과하여 정지하게 되면 그 초과량은 소폭이라 하더라도 가압 또는 인장된 상태에서 발생하는 부가량은 기아급수적으로 배가되므로 가압 및 인장력이 초과된 상태에서 측정하게 되므로 볼과 볼시트(35)의 유격에 의한 볼조인트(3)의 불량유무의 판단에서 그 편차가 크게 발생하는 문제점이 있었다.

또한 상기의 볼조인트(3)의 볼과 볼시트(35)의 유격검사장치는 서보모타(11)를 저속회전하여 회전관성력을 최소화 하므로서 로드셀(16)의 제어신호에 즉시대응하여 정지하도록 하여 보다 정확한 측정을 할 수는 있으나 이는 과도한 측정시간을 요구하게 되므로 생산성이 떨어지는 문제점이 발생하게 되는 문제점이 있다.

특허출원 제2010-65773호

본 발명은 상기와 같은 종래의 결점을 개선코자 안출한 것으로서 로드셀(16)과 업,다운장치(12) 사이에 완충장치(2)를 개입시켜 서보모타(11)의 회전관성력에 의해 초과하는 가압력 및 인장력을 완충장치(2)가 흡수할 수 있도록 하므로서 볼에 적용되는 가압 및 인장력을 균일화 할 수 있도록 하여 볼 과 볼시트(35)의 유격을 보다 정확한 가압 및 인장조건 내에서 실시할 수 있도록 하는 볼조인트(3)의 볼과 볼시트(35)의 유격검사장치를 제안함에 본 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기체(1)의 상부에 서보모타(11)를 장치하고 기체의 하부에 볼조인트(3)를 안치하는 볼조인트(3)고정부와 볼조인트(3)의 볼스터드(33)의 상면에 접촉하는 위치변화측정스케일(18) 및 서보모타(11)연 결합되는 이송스크류의 회전에 의해 승,하강 작동하는 업,다운장치와 업,다운장치(12)와 결합하는 로드셀(16) 및 볼스터드 파지장치(17)로 되는 볼조인트(3)의 볼(34)과 볼시트(35)의 유격검사장치에 있어서:

업,다운장치(12)와 로드셀(16)사이에 압축스프링으로 구성되는 완충장치(2)를 개입시켜 서보모타의 회전에 의한 가압력 및 인장력을 완충장치(2)를 통하여 로드셀(16) 및 파자장치에 전달하도록 하고 초과하는 가압력 및 인장력은 완충장치(2)에서 흡수할 수 있도록 하여 상기의 목적을 달성할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이되는 본 발명은 로드셀(16) 및 파지장치(17)에 가압력 및 인장력을 전달하도록 하고 초과하는 가압력 및 인장력은 완충장치(2)에서 흡수 할수 있도록 하므로서 볼과 볼시트(35)의 유격을 보다 정확한 가압 및 인장조건 내에서 실시할 수 있으므로 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있어 볼조인트(3)의 불량유무를 보다 정확하게 할 수 있으므로 볼조인트(3)의 품질을 향상 할 수 있는 이점이 있다.

또한 서보모타(11)의 고속 회전에 의한 신속한 검사를 실시할 수 있으므로 생산성이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 종래 볼조인트의 볼과 볼시트(35)의 유격검사장치의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 볼조인트의 볼과 볼시트(35)의 유격검사장치의 구성을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 볼조인트의 볼과 볼시트(35)의 유격검사장치의 구성을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 요부인 완충장치(2)를 나타낸 분해사시도.
도 5의 (가)와 (나)는 본 발명의 요부인 완충장치(2)를 나타낸 작동예시도.
도 6은 업,다운장치에 본 발명의 완충장치(2)를 결합한 실시예를 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 구성을 나타낸 정면도.
도 8는 본 발명의 피측정물인 볼조인트의 구성을 나타낸 일부 단면예시도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도2와 도 3및 도 7에 본 발명의 유격검사장치의 구성이 도시되어 있다.

즉 본 발명은 기체(1)의 상부에 서보모타(11)를 장치하고 기체(1)의 하단에 볼조인트(3)를 안치하는 고정부가 장치된다.

또한 서보모타(11)는 이송스크류(12)와 결합되며 이송스크류(12)는 업,다운장치(12)와 나사결합하여 이송스크류(12)의 회전에 의해 업,다운장치(12)는 승,하강 작동한다.

또한 기체(1)의 중단부에는 기체(1)와 슬라이딩되어 승,하강 작동하는 장치판(14)이 구성되며 장치판(14)은 업,다운장치(13)와 결합되어 업,다운장치(12)와 연동하여 승하강 작동하며 장치판(14)의 전면에는 파지장치(17)가 결합되며 파지장치(17)는 장치판(14)으로 부터 슬라이딩되어 승,하강되게 구성된다.

또한 고정부의 상부위치의 장치판(14)에 실린더에 의해 전후진 작동하는 파지구(171)가 장치되며 상기 파지구(171)는 도 7에서와 같이 좌우대칭형으로 되어 양측의 파지구(171)가 전후진 작동하며 볼스터드(33)를 환형홈(331)을 가압하여 고정하거나 고정을 해제한다.

한편 업,다운장치(12)의 하단에는 장치판(14)과는 별도로 완충장치(2)가 결합되고 완충장치(2)의 하단에는 로드셀(16)이 결합되며 양측 파지장치(17)의 사이에 위치변화측정스케일(18)이 장치되어 있다.

상기의 완충장치(2)는 도 4에서와 같이 로드셀중심축(161)이 업,다운장치(12)의 고정판(5)을 관통하여 장치하며 고정판(15)의 상부와 하부에서 상,하부스프링(21)(22)을 로드셀중심축(161)에 끼워 고정한 구성이다.

상기에서 로드셀중심축(161)은 고정판(15)에 부싱(23)을 개입시켜 결합하므로서 고정판(15)으로 부터 로드셀중심축(161)이 승,하강 작동하게 되며 상부스프링의 외측에 지지판(24)로 막음하여 스프링을 고정한 구성이다.

상기와 같이된 본 발명의 작용을 보면 먼저 도 3에서와 같이 볼조인트(3)의 볼스터드(33)가 상향되게 고정부에 볼조이트를 안착하고 도 7에서와 같이 양측의 파지부를 전진시켜 볼스터드(33)를 가압하여 고정한다.

이어서 서보모타(11)를 구동하여 서보모타(11)와 결합된 이송스크류(12)를 구동하면 이송스크류(12)와 나사결합된 업,다운장치(12)가 하강하게 되며 완충장치(2)의 하부스프링(22)이 압축됨과 동시에 로드셀(16)과 장치판(14) 및 장치판(14)에 고정된 파지장치(17) 또한 하강하므로 파지부가 볼스터드(33)를 눌러 가압하므로서 볼스터드(33)와 일체로 형성되는 볼(34)은 볼시트(35)를 가압밀착하게 된다.

상기에서 로드셀(16)은 파지부의 압축가압량을 측정하게 되며 가압력이 일정수치에 도달하게 되면 서보모타(11)에 신호하여 서보모타(11)를 제어하게 된다.

이를 다시 설명하면 서보모타(11)를 회전하여 볼조인트(3)의 적용하중 추정 허용가압력인 200Kg의 가압력이 볼스터드(33)에 가해 지도록 서보모타는 회전하여 업,다운장치(12)를 하강시킨다.

상기에서 200Kg의 가압력은 로드셀(16)에서 측정되며 200Kg의 가압력이 초과하게 되면 로드셀(16)의 신호에 의해 서보모타는 정지한다.

상기에서와 같이 볼과 볼시트(35)가 가압된 상태에서 볼스터드(33)의 상면에 접촉하는 위치변화측정스케일(18)의 위치를 영점셋팅하고 서보모타를 역회전하여 파지부의 인장력이 약200키로가 되도록 승강시켜 볼스터드(33)를 당겨주게 되면 볼과 볼시트(35)사이의 유격은 벌어지게 되고 이는 볼스터드(33)가 상승하게 되며 볼스터드(33)의 상면에 접촉하는 위치변화측정스케일(18)에서 그 위치 변화량(가압된 상태에서의 위치와 인장된 상태에서의 위치)을 측정하므로서 볼조인트(3)의 갑압 및 인장상태에서 볼과 볼시트(35)의 유격을 측정할 수 있게 되는 것이다.

상기에 있어서 완충장치(2)는 도 6에서와 같이 로드셀(16)과 업,다운장치(12)사이에 결합하여 도 5의(나)에서와 같이 가압력 및 인장력이 발생하면 상,하부스프링(21)(22)이 가압되게 된다.

이를 다시 설명하면 서보모타(11)의 회전에 의해 업,다운장치(12)가 하강하면 그 가압력은 완충장치(2)의 하부스프링(22)을 통하여 로드셀(16) 및 파지장치(17)에 전달되어 파지장치(17)가 볼스터드를 가압하게 되는 것이며 업,다운장치(12)가 승강하여 볼스터드를 인장시에는 완충장치(2)의 상부스프링(21)이 압축되며 그 인장력이 로드셀(16) 및 파지구(171)로 전달되어 진다.

따라서 상,하부스프링(21)(22)은 로드셀(16)의 측정값을 초과하여 발생하는 가압력 및 인장력을 흡수하게 되는 것이며 보다 상세하게는 볼스터드(33)에 발생하는 초과가압력 및 인장력을 나누어 흡수하므로서 로드셀(16)의 측정값을 초과하여 발생하는 가압력 및 인장력에 의해 발생하는 측정오차를 최소화 할수 있게 되는 것이다.

상기에 실시예에 있어서 완충장치는 상,하부스프링(21)(22)으로 구성하는 것을 실시예로 설명하였으나 상기의 상,하부스프링(21)(22)은 신축력을 가진 우레탄블록등으로 대체될 수도 있으므로 본 발명에 있어서 완충장치는 상기 실시예에 한정하지 않는다.

1 : 기체 11 : 서보모타
12 : 이송스크류 13 : 업,다운장치
14 : 장치판 15 : 고정판
16 : 로드셀 161 : 로드셀중심축
17 : 파지장치 171 : 파지구
18 : 위치변화측정스케일 19 : 고정구
2 : 완충장치 21 : 상부스프링
22 : 하부스프링 23 : 부싱
24 : 지지판 25 : 고정볼트

Claims

기체(1)의 상부에 서보모타(11)를 장치하고 기체의 하부에 볼조인트(3)를 안치하는 볼조인트(3)고정부와 볼조인트(3)의 볼스터드(33)의 상면에 접촉하는 위치변화측정스케일(18) 및 서보모타(11)연 결합되는 이송스크류의 회전에 의해 승,하강 작동하는 업,다운장치와 업,다운장치(12)와 결합하는 로드셀(16) 및 볼스터드 파지장치(17)로 되는 볼조인트(3)의 볼(34)과 볼시트(35)의 유격검사장치에 있어서:
업,다운장치(12)와 로드셀(16)사이에 완충장치(2)를 결합하여 볼스터드(33)에 발생하는 초과가압력 및 인장력을 흡수할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 볼조인트의 볼과 볼시트의 유격검사장치.
제 1항에 있어서
완충장치(2)는 로드셀중심축(161)을 업,다운장치(12)의 고정판(5)에 부싱(23)을 개입시켜 관통되게 장치하며 고정판(15)의 상부와 하부에서 상,하부스프링(21)(22)을 로드셀중심축(161)에 끼워 상부스프링(21)의 위에서 지지판(24)과 로드셀중심축(161)을 고정한 것을 특징으로 하는 볼조인트의 볼과 볼시트의 유격검사장치.