KR20160053232A - 캠 샤프트의 불량 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캠 샤프트를 미리 정한 방향으로 이송 지그를 통해 이송하는 동안 비전 방식을 통해 캠 샤프트에 형성한 오일 구멍과 저널의 불량 여부를 판단할 수 있게 구성함으로써, 구조가 간단하면서도 자동으로 오일 구멍과 저널의 불량 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라 짧은 시간에 대량으로 불량 여부를 판단할 수 있어 인건비를 줄이면서도 작업 효율을 높일 수 있게 한 캠 샤프트의 불량 검사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 카메라와 영상 검사를 위한 소프트웨어를 포함한 카메라를 이용한 비전 시스템을 통해 이러한 캠 샤프트에 가공한 오일 구멍과 저널의 불량 여부를 촬영하여 바로 판단할 수 있게 구성함으로써, 구조가 간단하면서도 불량 여부를 신속하고 정확하게 판단할 수 있게 한 캠 샤프트의 불량 검사장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

Description

캠 샤프트의 불량 검사장치{APPARATUS FOR DETECTING DEFECTIVE CAMSHAFT}

본 발명은 캠 샤프트의 불량 검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 작업자가 하나씩 전수 검사를 하던 캠 샤프트의 오일 구멍의 불량과 저널 부분의 불량 여부를 자동으로 검사할 수 있게 구성함으로써, 검사의 자동화로 작업 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 작업자의 피로 정도를 줄여 집중도를 높일 수 있게 한 것이다.

일반적으로 2행정 또는 4행정의 사이클 기관에는 밸브를 여닫기 위해 캠이 붙어 있는 캠 샤프트를 구성한다. 특히, 캠 샤프트는 크랭크 샤프트의 2분의 1의 회전 속도로 회전하며, 어느 한 쪽에 배전기나 연료 펌프를 구동하는 기어나 캠을 갖춰 함께 구동하게 구성한다. 이러한 캠 샤프트는 캠 표면의 곡선이 약간만 변화해도 각 밸브의 개폐 시기나 리프트가 달라져 기관의 성능에 영향을 미치므로 장시간 사용해도 휘지 않도록 주철을 제작한다. 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 이러한 캠 샤프트 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1은 회전 구동 가능한 기본 캠 샤프트, 상기 기본 캠 샤프트에 장착하여 기본 캠 샤프트의 종 방향으로 변위될 수 있고, 상이한 캠 프로파일을 가진 2개 이상의 캠을 구비한 하나 이상의 캠 팩을 포함하는 하나 이상의 슬라이딩 부품, 및 하나 이상의 슬라이딩 부품을 캠 프로파일의 상이한 시프팅 위치로 변위시키는 시프팅 장치를 구비한 캠 샤프트에 관한 것이다.

특허문헌 2는 인테이크 캠 샤프트에 관한 것으로, 샤프트의 외주면 상에 길이 방향을 따라 삽입고정되는 다수의 캠 중 각각의 캠이 샤프트의 중심축으로부터 소정의 각도로 회전되어 고정됨으로써 연소실 내의 유체를 순환시키는 스월 형성을 위한 인테이크 캠 샤프트에 관한 것이다.

특허문헌 3은 캠 샤프트용 분할형 엔드피스 제조방법에 관한 것으로, 환봉 형태의 소재를 통해 제조하는 엔드 피스를 두 개의 부재로 분할하여 재료비 및 가공비를 절감하고, 각각의 부재는 부위별 특성에 맞는 재질로 제조하여 재료선정의 자유도를 높일 수 있는 캠 샤프트용 분할형 엔드 피스 제조방법에 관한 것이다

하지만, 이처럼 제작한 캠 샤프트는 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 캠 샤프트는 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는 데 이때 저널 부분을 통해 회전 지지를 한다. 이에, 캠 샤프트에 길이 방향으로 오일을 공급할 수 있게 오일 통로를 형성하고, 실제 캠 샤프트를 회전 지지하는 저널 부분에 오일 구멍을 형성하여 회전할 때 발생한 열을 식혀주고 윤활 작용을 하게 한다.

(2) 이때, 이러한 오일 구멍은 캠 샤프트의 전체적인 형상을 제작한 다음 후가공 방식으로 형성한다. 이에, 오일 구멍을 가공하면 오일 구멍의 입구 부분이 원래 미리 정한 형태대로 가공이 되지 않거나 오일 구멍을 가공하면서 생긴 버가 오일 구멍을 막는 경우가 발생한다.

(3) 이 때문에, 캠 샤프트에 오일 구멍을 가공한 다음에는 작업자가 모든 캠 샤프트에 대하여 전수 검사를 하여 오일 구멍의 형상과 버 등이 깨끗하게 제거하였는지 검사한다.

(4) 이에, 작업자는 저널 부분에 미세하게 뚫린 오일 구멍을 집중해서 관찰하여 그 불량 여부를 판단해야 하므로 단순 작업의 반복으로 피로 정도가 많이 쌓인다.

(5) 이는 작업자가 오일 구멍을 검사하는 데 집중도가 떨어지게 되어 오일 구멍의 불량을 정확하게 검출하지 못하고, 이는 캠 샤프트의 불량으로 이어질 우려가 있다.

(6) 또한, 작업자가 직접 오일 구멍의 불량 여부를 판단해야 하므로 항상 미리 정한 인원이 계속해서 불량 검사를 해야 하므로 인건비 상승과 더불어 불량 요인 또한 높아진다.

(7) 그리고, 오일 구멍은 저널에 드릴 등으로 뚫어서 형성하는 데, 이때 너무 강한 힘으로 드릴 작업을 하다 보면 저널이 휘는 현상이 발생한다. 이는 저널을 회전 지지하는 베어링 부분의 편마모 등을 유발하는 요인으로 작용한다.

(8) 이에 캠 샤프트에 형성한 오일 구멍의 불량과 저널의 불량 여부를 자동으로 판단할 수 있게 자동화하여 인건비를 줄이면서도 불량 여부를 정확하고 신속하게 판단할 수 있는 장비의 개발이 요구되었다.

한국등록특허 제1288649호 (등록일 : 2013.07.16) 한국등록특허 제1321181호 (등록일 : 2013.10.16) 한국등록특허 제1415820호 (등록일 : 2014.06.30)

본 발명은 이러한 점을 고려하여 발명한 것으로, 캠 샤프트를 미리 정한 방향으로 이송 지그를 통해 이송하는 동안 비전 방식을 통해 캠 샤프트에 형성한 오일 구멍과 저널의 불량 여부를 판단할 수 있게 구성함으로써, 구조가 간단하면서도 자동으로 오일 구멍과 저널의 불량 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라 짧은 시간에 대량으로 불량 여부를 판단할 수 있어 인건비를 줄이면서도 작업 효율을 높일 수 있게 한 캠 샤프트의 불량 검사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 카메라와 영상 검사를 위한 소프트웨어를 포함한 카메라를 이용한 비전 시스템을 통해 이러한 캠 샤프트에 가공한 오일 구멍과 저널의 불량 여부를 촬영하여 바로 판단할 수 있게 구성함으로써, 구조가 간단하면서도 불량 여부를 신속하고 정확하게 판단할 수 있게 한 캠 샤프트의 불량 검사장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캠 샤프트의 불량 검사장치는, 캠 샤프트(S)의 불량을 검사하는 검사장치에 있어서, 미리 정한 크기를 가진 작업대(100); 상기 작업대(100) 위에서 미리 정한 방향으로 캠 샤프트(S)를 차례로 이송할 수 있도록 미리 정한 간격만큼 떨어지게 설치한 여러 개의 이송 지그(200a~200e); 상기 두 번째 이송 지그(200b) 위치에 장착하여 여기에 탑재한 캠 샤프트(S)를 비전 체크 하여 오일 구멍(O)의 불량을 체크하는 체크 수단(300); 상기 세 번째 이송 지그(200c) 위치에 장착하여 여기에 탑재한 캠 샤프트(S)의 저널(J)에 대한 치수를 측정하는 측정기(400); 상기 체크 수단(300)과 측정기(400)에서 검출한 불량 부분에 대하여 마킹 처리하도록 네 번째 이송 지그(200d) 위치에 장착한 마킹 장치(500); 및 상기 이송 지그(200a~200e)를 미리 정한 간격만큼 차례로 이송 제어하고, 상기 체크 수단(300)과 측정기(400)에서 검출한 데이터를 바탕으로 불량 부분에 체크한 다음, 그 결과를 마킹 장치(500)에 제공하여 마킹 하게 제어하는 제어기(600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 체크 수단(300)은 카메라를 이용한 비전 시스템(Vision System)인 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 체크 수단(300)은 캠 샤프트(S)의 오일 구멍(O)의 형상과 모양 그리고 치수 중에서 적어도 하나를 측정하여 불량을 판단하고, 상기 측정기(400)는 캠 샤프트(S)의 저널(J)의 형상과 모양 그리고 치수 중에서 적어도 하나를 측정하여 불량을 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 캠 샤프트의 불량 검사장치는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 캠 샤프트의 저널에 형성한 오일 구멍의 불량 여부를 기존과 같이 작업자가 직접 전수조사를 하지 않고 자동으로 오일 구멍과 저널에 대한 불량 여부를 검사할 수 있다.

(2) 특히, 이처럼 자동으로 오일 구멍과 저널에 대한 불량을 검사할 수 있으므로 인건비를 줄일 수 있을 뿐만 작업자의 집중도를 높여 불량률을 줄일 수 있어 캠 샤프트에 대한 품질을 높일 수 있다.

(3) 또한, 이처럼 자동으로 불량 여부를 판단하므로 여러 개의 캠 샤프트에 대하여 차례로 불량 여부를 판단할 수 있어 신속하고 정확하게 오일 구멍과 저널에 대한 불량을 판단할 수 있어 작업 효율을 높일 수 있다.

(4) 불량 여부를 판단하고자 하는 캠 샤프트의 부위를 이미지 형태로 촬영하여 이를 바탕으로 오일 구멍과 저널에 대한 불량을 판단하므로 정확한 판단이 이루어질 뿐만 아니라 신속한 불량 판단을 할 수 있다.

도 1은 통상의 캠 샤프트 구조를 보여주기 위한 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 캠 샤프트의 불량 검사장치의 구성 보여주기 위한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 캠 샤프트의 불량 검사장치의 구성을 보여주기 위한 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 캠 샤프트의 불량 검사장치의 전체 구성을 보여주기 위한 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다

(구성)

본 발명에 따른 캠 샤프트의 불량 검사장치는, 도 2 내지 도 4와 같이, 작업대(100) 위에서 이송 지그(200a~200e)를 이용하여 차례로 여러 개의 캠 샤프트(S)를 이송시켜 주고, 이송 중간에 비전 체크 하여 오일 구멍(O)의 불량을 체크하는 체크 수단(300)과 치수를 측정하는 측정기(400)로 오일 구멍(O)과 저널(J)의 불량 여부를 검출하여 마킹 장치(500)로 마킹하게 제어기(600)로 제어하게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 캠 샤프트(S)는, 도 1과 같이, 도시하지 않은 실린더 헤드에 회전지지할 수 있게 장착하는 저널(J) 부분에 오일 구멍(O)을 형성한 통상의 기술로 제작한 것을 말한다.

작업대(100)는, 도 2 및 도 3과 같이, 후술할 각 이송 지그(200a~200e)를 지지하여 불량 검사 작업이 수월하게 이루어질 수 있도록 지지하기 위한 통상의 기술로 제작한 다이이다.

이송 지그(200a~200e)는, 도 2 및 도 3과 같이, 작업대(100) 위에서 미리 정한 간격을 두고 미리 정한 방향으로 움직일 수 있게 장착한다. 도면에서는 각 이송 지그(200a~200e)가 같은 간격을 두고 화살표와 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하도록 구성한 예를 보여준다.

이러한 이송 지그(200a~200e)는 통상의 기술로 제작한 것을 사용할 수 있으며, 예시적으로 컨베이어 시스템을 이용하여 각 지그 위에 탑재한 캠 샤프트(S)가 각 작업 구역으로 이송할 수 있게 구성한다.

한편, 상기 첫 번째에 위치한 이송 지그(200a)는 불량 검사를 위해 캠 샤프트(S)를 탑재하기 위한 것이고, 마지막에 위치한 이송 지그(200e)는 불량 검사를 끝낸 캠 샤프트(S)를 언로딩하기 위한 지그 위치이다. 그리고, 나머지 이송 지그(200b~200d)의 위치에는 각각 후술할 체크 수단(300)과 측정기(400) 그리고 마킹 장치(500)를 통해 각 공정을 수행할 수 있게 한다.

이처럼 이루어진 이송 지그(200a~200e)는, 도 4와 같이, 제어기(600)의 제어를 받아 동작한다. 또한, 각 이송 지그(200a~200e)는 도 3과 같이 쌍으로 구성하여 캠 샤프트(S)의 양단을 지지하게 구성할 수도 있다.

체크 수단(300)은, 도 2 및 도 3과 같이, 두 번째 이송 지그(200b) 위치에 장착한다. 그리고, 체크 수단(300)은 이 이송 지그(200b) 위치에 이송된 캠 샤프트(S)를 비전 체크한다. 여기서, 비전 체크는 카메라의 영상이나 카메라로 촬영한 이미지와 같은 형태로 대상물에 대한 정보를 얻고 이렇게 얻은 정보를 소프트웨어적으로 분석할 수 있는 통상의 기술을 말한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 체크 수단(300)은 카메라를 이용한 비전 시스템(Vision System)을 이용하는 것이 바람직하다. 카메라를 이용한 비전 시스템은 카메라로 대상물을 촬영하고 이를 디지털 방식으로 분석하고 인식하여 불량 등을 판단할 수 있는 통상의 기술을 말한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 체크 수단(300)은, 도 4와 같이, 제어기(600)의 제어를 받아 두 번째 이송 지그(200b)에 탑재한 캠 샤프트(S)를 촬영하고, 그 영상을 제어기(600)로 전송하여 오일 구멍(O)의 불량 여부를 판단하는 기초 자료로 삼을 수 있게 한다.

측정기(400)는, 도 2 및 도 3과 같이, 세 번째 이송 지그(200c) 위치에 장착하여 이 이송 지그(200c)에 탑재한 캠 샤프트(S)에 형성한 저널(J)에 대한 불량을 측정한다.

이런 측정기(400)는, 도 4와 같이, 제어기(600)의 제어를 받아 동작하며, 측정한 결과 또한 제어기(600)를 통해 제어한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 상기 측정기(400)는 상술한 체크 수단(300)과 마찬가지로 카메라를 이용한 비전 시스템을 이용할 수 있다.

마킹 장치(500)는, 도 2 및 도 3과 같이, 불량이 있는 위치를 표시하기 위한 통상의 기술로 제작한 장치이다.

이런 마킹 장치(500)는, 도 4와 같이, 제어기(600)의 제어를 받아 상술한 체크 수단(300)에서 검출한 결과로 형상이나 모양 그리고 치수 등의 이상이 있는 오일 구멍(O)과, 측정기(400)에서 측정한 결과 치수와 형상 등에 이상이 있는 저널(J)에 대하여 마킹 처리한다.

이때의 마킹은 레이저로 불량 부분을 마킹하거나 레이저 바코드 등으로 마킹하거나 잉크로 불량 부분을 표시하여 마킹할 수도 있고, 이를 작업자가 확인할 수 있게 통상의 기술을 이용한다.

제어기(600)는, 도 4와 같이, 상술한 바와 같이, 이송 지그(200a~200e), 체크 수단(300), 측정기(400), 그리고 마킹 장치(500)를 제어한다. 특히, 제어기(600)의 제어로 불량 여부가 끝난 캠 샤프트(S)는 마지막 이송 지그(200e)에서 언로딩 준비를 한다.

이상과 같이 본 발명은 자동으로 저널과 오일 구멍의 불량 여부를 판단할 수 있게 하고, 특히 카메라를 이용한 버전 시스템으로 이런 불량 여부를 판단할 수 있게 구성함으로써, 구조가 간단하면서도 캠 샤프트의 불량 여부를 신속하고 정확하게 판단할 수 있다.

100 : 작업대
200a~200e : 이송 지그
300 : 체크 수단
400 : 측정기
500 : 마킹 장치
600 : 제어기

Claims (3)

1. 캠 샤프트(S)의 불량을 검사하는 검사장치에 있어서,
   미리 정한 크기를 가진 작업대(100);
   상기 작업대(100) 위에서 미리 정한 방향으로 캠 샤프트(S)를 차례로 이송할 수 있도록 미리 정한 간격만큼 떨어지게 설치한 여러 개의 이송 지그(200a~200e);
   상기 두 번째 이송 지그(200b) 위치에 장착하여 여기에 탑재한 캠 샤프트(S)를 비전 체크 하여 오일 구멍(O)의 불량을 체크하는 체크 수단(300);
   상기 세 번째 이송 지그(200c) 위치에 장착하여 여기에 탑재한 캠 샤프트(S)의 저널(J)에 대한 치수를 측정하는 측정기(400);
   상기 체크 수단(300)과 측정기(400)에서 검출한 불량 부분에 대하여 마킹 처리하도록 네 번째 이송 지그(200d) 위치에 장착한 마킹 장치(500); 및
   상기 이송 지그(200a~200e)를 미리 정한 간격만큼 차례로 이송 제어하고, 상기 체크 수단(300)과 측정기(400)에서 검출한 데이터를 바탕으로 불량 부분에 체크한 다음, 그 결과를 마킹 장치(500)에 제공하여 마킹 하게 제어하는 제어기(600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트의 불량 검사장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 체크 수단(300)은 카메라를 이용한 비전 시스템(Vision System)인 것을 특징으로 하는 캠 샤프트의 불량 검사장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 측정기(400)는, 캠 샤프트(S)의 오일 구멍(O)의 형상과 모양 그리고 치수 중에서 적어도 하나를 측정하여 불량을 판단하는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트의 불량 검사장치.

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