KR20220068668A

KR20220068668A - 피스톤 크라운 그루브 연삭장치

Info

Publication number: KR20220068668A
Application number: KR1020200155679A
Authority: KR
Inventors: 황종석; 김중삼; 강동호; 송기주
Original assignee: 주식회사 디.에스.케이; 황종석
Priority date: 2020-11-19
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2022-05-26
Also published as: KR102470290B1

Abstract

본 발명은 피스톤 크라운 그루브 연삭장치를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치는 전기 크롬 도금으로 생성되는 피스톤 크라운의 그루브 도금층의 표면 연삭공정을 자동화하여 작업효율 증대가 도모되도록 하고, 실시간으로 검출되는 그라인드 부하율에 의한 정밀제어로 연삭이 수행됨으로써 숙련공 없이도 표면 연삭공정이 정밀하고 안정되게 수행되도록 하는 한편, 그루브 도금층의 상하면이 동시적으로 표면 연삭되는 장치구성을 제공함으로써 생산성 향상이 도모되도록 한다.

Description

피스톤 크라운 그루브 연삭장치{Grinding machine of piston crown groove electroplating surface}

본 발명은 피스톤 크라운 그루브 연삭장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 전기 크롬 도금으로 생성되는 피스톤 크라운의 그루브 도금층의 표면 연삭공정을 자동화하여 작업효율 증대가 도모되도록 하고, 실시간으로 검출되는 그라인드 부하율에 의한 정밀제어로 연삭이 수행됨으로써 숙련공 없이도 표면 연삭공정이 정밀하고 안정되게 수행되도록 하는 한편, 그루브 도금층의 상하면이 동시적으로 표면 연삭되는 장치구성을 제공함으로써 생산성 향상이 도모되도록 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치에 관한 것이다.

선박엔진의 피스톤 크라운(피스톤 두정부)는 피스톤의 윗면에 해당하며, 엔진 연소실의 일부를 형성하여 고온의 열을 실린더 벽으로 전달하고, 폭발력을 피스톤 하부몸체를 통해 피스톤 핀과 커넥팅로드로 전달하는 역할을 수행한다. 이와 같은 피스톤 크라운의 외주면에는 피스톤 링(압축링, 오일링 등)이 장착되는데, 피스톤 링은 연소가스의 기밀을 유지하고, 연소실 벽의 오일을 긁어내려 오일 소모를 저감시키며, 피스톤의 열을 실린더로 전달하는 기능을 수행하게 된다.

여기서 피스톤 크라운의 외주면에는 피스톤 링이 끼워지는 환형(環形)의 그루브(groove)가 여러 개 형성되는데, 그루브를 둘러싸는 내벽 표면은 내마모성 향상을 위한 표면처리를 할 필요가 있다. 이를 위하여 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1946352호 "선박엔진 피스톤크라운의 수중 고주파 열처리장치", 등록번호 제10-0456731호 "피스톤 크라운 전기도금장치" 등에서와 같이 열처리를 수행하거나 전기 크롬 도금 등을 수행하게 된다. 이를 통해 피스톤 링과의 밀착성을 향상시켜 연소실 내의 기밀을 유지하고, 플러터링(fluttering)에 의한 미연소 가스가 피스톤과 실린더 사이의 간극을 통해 크랭크 케이스로 누출되는 블로바이 현상을 방지하고, 실린더와의 접촉 부분을 좁게 하여 면압을 올리게 한다.

그런데, 전기 크롬 도금으로 생성되는 피스톤 크라운의 그루브 도금층은 외주면 둘레를 따라 원형 라인으로 형성됨에 따라 도금 두께가 불균일할 경우 피스톤 링과의 밀착성이 떨어지므로, 표면 연삭을 수행할 필요가 있었으나, 종래에는 표면 연삭이 작업자에 의해 수동으로 수행되어 작업효율이 떨어졌고, 도금 두께의 정밀 조정에는 숙련된 기술이 필요하였다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1946352호 "선박엔진 피스톤크라운의 수중 고주파 열처리장치" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0456731호 "피스톤 크라운 전기도금장치" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2041475호 "씨엔씨 연삭기 및 이를 이용한 연삭휠 영점세팅방법" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1868575호 "연마 휠 드레싱 장치 및 방법" 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0104575호 "평면 연삭 방법 및 평면 연삭 장치"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 피스톤 크라운 회전유도유닛, 연삭유닛, 드레싱유닛, 컨트롤러를 구비하는 장치구성을 통해 전기 크롬 도금으로 생성되는 피스톤 크라운의 그루브 도금층의 표면 연삭공정을 자동화함으로써 작업효율이 증대될 수 있도록 하는 새로운 형태의 피스톤 크라운 그루브 연삭장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 연삭유닛의 z축 이동동작을 유도하는 z축 서보모터의 부하율인 그라인드 부하율이 실시간 검출되고, 그라인드 부하율에 연동되어 연삭유닛과 드레싱유닛이 정밀제어되면서 연삭이 수행됨으로써 숙련공 없이도 표면 연삭공정이 정밀하고 안정되게 수행될 수 있는 새로운 형태의 피스톤 크라운 그루브 연삭장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 피스톤 크라운의 좌우측에 각각 연삭유닛이 배치되고, 연삭유닛의 연마석이 일측에서는 상향 배치되는 한편 타측에서는 하향 배치되는 구성을 제공함으로써 그루브 도금층의 상하면이 동시적으로 표면 연삭되어 생산성 향상이 도모될 수 있는 새로운 형태의 피스톤 크라운 그루브 연삭장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 외주면 둘레를 따라 하나 이상의 그루브(groove)(3)가 요입형성되고, 상기 그루브(3)를 둘러싸는 내벽의 표면이 크롬 도금되어 그루브 도금층(4)이 형성되는 피스톤 크라운(2)이 장착되고, 상기 피스톤 크라운(2)의 그루브 도금층(4)에 대한 표면 연삭을 수행하여 도금 두께의 정밀 조정이 가능해지도록 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치(1)에 있어서, 설치면에 놓여지는 본체프레임(100); 상기 본체프레임(100)의 하부에 설치되고, 초기세팅모드에서 상기 피스톤 크라운(2)을 설정높이로 고정시키는 한편 연삭모드에서 상기 피스톤 크라운(2)을 회전시키는 피스톤 크라운 회전유도유닛(200); 상기 본체프레임(100)의 상부에 다축 이동가능하게 설치되고, 상기 피스톤 크라운 회전유도유닛(200)에 고정된 상기 피스톤 크라운(2)의 그루브(3) 내측에서 상기 그루브 도금층(4)의 상하측 표면을 연삭하게 되며, 자동 연삭모드와 수동 연삭모드로 동작하는 연삭유닛(300); 상기 본체프레임(100)의 일측에 설치되고, 상기 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하게 되며, 자동 드레싱모드와 수동 드레싱모드로 동작하는 자동 드레싱모드에서 드레싱유닛(400); 상기 피스톤 크라운 회전유도유닛(200), 연삭유닛(300), 드레싱유닛(400)의 동작을 제어하는 컨트롤러(500);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치에서 상기 연삭유닛(300)은 상기 본체프레임(100)의 상부 좌우측에 각각 배치되고, 일측 연삭유닛(300)에 구비되는 연삭휠(320)에는 상부면 가장자리 둘레를 따라 상향 돌출배치되는 복수의 연마석(321)이 형성되는 한편, 타측 연삭유닛(300)에 구비되는 연삭휠(320)에는 하부면 가장자리 둘레를 따라 하향 돌출배치되는 복수의 연마석(321)이 형성되어 그루브 도금층(4)의 상하면에 대한 표면 연삭을 동시 수행하게 될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치에서 상기 연삭유닛(300)은, 상기 본체프레임(100)에 설치되고, x축 이동동작, z축 이동동작, z축 회전동작을 수행하는 연삭휠 이동 액추에이터(310); 상기 연삭휠 이동 액추에이터(310)에 연결되어 xz축 상의 위치가 제어되고, 연마석(321)이 가장자리 부위에 돌출형성되어 상기 그루브 도금층(4)의 상하측 표면에 접촉하게 되며, 상기 연삭휠 이동 액추에이터(310)의 z축 회전동작에 의해 회전하면서 상기 그루브 도금층(4)의 상하측 표면을 연삭하는 연삭휠(320);을 포함하는 구성으로 이루어지되,

상기 연삭휠 이동 액추에이터(310)는, 위치조절판(311a)에 고정된 구동모터(311b)의 구동풀리에 벨트(311c)로 연결되는 스핀들 본체(311d)를 가지고, 상기 스핀들 본체(311d)의 하부에 상기 연삭휠(320)이 연결되면서 상기 연삭휠(320)의 회전을 유도하는 연삭스핀들 모듈(311); 상기 위치조절판(311a)이 고정되는 z축 이동프레임(312d)의 저면에 z축 이동너트(312c)와 z축 이동블록(312f)이 결합되고, 상기 z축 이동너트(312c)가 삽입되는 z축 볼스크류(312b)와 z축 이동블록(312f)이 끼워지는 z축 LM가이드(312e)가 수직배치되며, 상기 z축 볼스크류(312b)와 연결된 z축 서보모터(312a)의 회전시 상기 z축 이동프레임(312d)의 상하방향 정밀 이동을 유도하게 되는 z축 이송모듈(312); 상기 z축 볼스크류(312b), z축 LM가이드(312e), z축 서보모터(312a)가 고정되는 x축 이동프레임(313d)의 저면에 x축 이동너트(313c)와 x축 이동블록(313f)이 결합되고, 상기 x축 이동너트(313c)가 삽입되는 x축 볼스크류(313b)와 x축 이동블록(313f)이 끼워지는 x축 LM가이드(313e)가 상기 본체프레임(100)에 고정되어 수평배치되며, 상기 본체프레임(100)에 고정된 x축 서보모터(313a)가 상기 x축 볼스크류(313b)와 연결되어 상기 x축 서보모터(313a)의 회전시 상기 x축 이동프레임(313d)의 측방향 정밀 이동을 유도하게 되는 x축 이송모듈(313);을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치에서 상기 드레싱유닛(400)은, 상기 본체프레임(100)의 x축 방향 끝단부위에 배치되고, 상하방향 정밀 이동동작과 전후방향 왕복 운동동작을 수행하는 드레싱툴 이동 액추에이터(410); 상기 드레싱툴 이동 액추에이터(410)에 연결되어 z축 상의 위치가 제어되고, 다이아몬드 드레서가 수직배치되어 상기 연삭유닛(300)에 구비되는 연마석(321) 표면에 접촉하게 되며, 상기 드레싱툴 이동 액추에이터(410)에 의해 상하방향 정밀 이동된 상태에서 전후방향 왕복운동을 수행하는 프로세스를 반복하면서 드레싱을 수행하는 드레싱 툴(420);을 포함하는 구성으로 이루어지되,

상기 드레싱툴 이동 액추에이터(410)는, 수직배치되는 서보모터와 볼스크류를 포함하는 구성으로 이루어져 상기 드레싱 툴(420)의 상하방향 정밀 이동을 유도하게 되는 드레싱툴용 서보기구모듈; 상기 드레싱툴용 서보기구모듈에 연결되고, 상기 드레싱 툴(420)을 전후방향으로 왕복운동시키는 전후진 에어실린더;를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치에서 상기 컨트롤러(500)는, 상기 연삭유닛(300)의 z축 이동동작을 유도하는 z축 서보모터(312a)의 부하율인 그라인드 부하율을 검출하고, 그라인드 부하율에 맞추어 상기 연삭유닛(300)의 z축 이동동작을 제어하면서 상기 그루브 도금층(4)에 대한 표면 연삭이 수행되도록 하는 연삭유닛 제어기(510); 상기 드레싱유닛(400)의 상하방향 정밀 이동동작을 유도하는 서보모터의 부하율인 드레싱 부하율을 검출하고, 드레싱 부하율에 맞추어 상기 드레싱유닛(400)의 상하방향 정밀 이동동작을 제어하면서 드레싱이 자동 수행되도록 하는 드레싱유닛 제어기(520);를 포함하는 구성으로 이루어지고,

상기 연삭유닛 제어기(510)는, 자동 연삭모드에서 그라인드 부하율을 실시간 검출하는 그라인드 부하율 검출모듈(511); 자동 연삭모드의 수행이 가능한 그라인드 부하율 최저값인 최소 운전부하율, 상기 연삭유닛(300)의 구성요소가 손상될 수 있는 그라인드 부하율인 위험 운전부하율이 설정되어 저장되는 부하율 설정치 메모리(512); 상기 그라인드 부하율 검출모듈(511)에서 실시간 검출되는 그라인드 부하율의 변동에 맞추어 상기 z축 서보모터(312a)의 상하방향 정밀 이동을 제어하면서 정밀한 표면 연삭이 수행되도록 하는 서보모터 연삭제어모듈(513); 자동 연삭모드에서 상기 피스톤 크라운 회전유도유닛(200)에 의한 상기 피스톤 크라운(2)의 최초 1회 회전시 검출되는 그라인드 부하율 최소값이 최소 운전부하율 미만이거나 자동 연삭모드 진행중 그라인드 부하율이 최소 운전부하율 미만일 경우에는 상기 연삭유닛(300)이 x축 이동동작으로 상기 드레싱유닛(400)으로 이동하여 상기 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하도록 하는 연삭유닛 드레싱 제어모듈(514); 상기 그라인드 부하율 검출모듈(511)에서 검출된 그라인드 부하율이 위험 운전부하율 이상일 경우에는 상기 연삭유닛(300)의 구동을 비상정지시키는 연삭유닛 비상정지 제어모듈(515);을 포함하는 구성으로 이루어지고,

상기 드레싱유닛 제어기(520)는, 상기 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하게 되는 최소 운전부하율과 턴테이블 회전수 기준치 중에서 선택된 어느 하나가 설정되어 저장되는 드레싱 실행정보 메모리(521); 상기 그라인드 부하율 검출모듈(511)에 의해 검출되는 현재 그라인드 부하율이 최소 운전부하율 이하이거나, 상기 컨트롤러(500)에 구비되는 턴테이블 회전수 카운터에 의해 검출되는 현재 턴테이블 회전수가 턴테이블 회전수 기준치에 도달할 경우 상기 드레싱유닛(400)으로 이동한 상기 연삭유닛(300)에 대한 자동 드레싱모드를 수행하여 상기 드레싱유닛(400)에 구비되는 드레싱툴용 서보기구모듈와 전후진 에어실린더를 동작시키게 되는 드레싱 운전제어모듈(522);을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 피스톤 크라운 그루브 연삭장치에 의하면, 전기 크롬 도금으로 생성되는 피스톤 크라운의 그루브 도금층의 표면 연삭공정을 자동화하여 작업효율 증대가 도모되고, 실시간으로 검출되는 그라인드 부하율에 의한 정밀제어로 연삭이 수행되면서 숙련공 없이도 표면 연삭공정이 정밀하고 안정되게 수행되는 한편, 그루브 도금층의 상하면이 동시적으로 표면 연삭되면서 생산성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 피스톤 크라운의 그루브 도금층을 보여주기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치의 주요부 구성 블록도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치의 정면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치의 측면도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치의 평면도;
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연삭유닛의 구성을 보여주기 위한 도면;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연삭유닛에 의해 표면 연마되는 그루브 도금층을 보여주기 위한 도면;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러의 구성 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치(1)는 피스톤 크라운(2)을 장착한 다음, 피스톤 크라운(2)의 그루브 도금층(4)에 대한 표면 연삭을 수행하여 도금 두께의 정밀 조정이 가능해지도록 하는 장치이다. 피스톤 크라운(2)은 도 1에서와 같이 외주면 둘레를 따라 복수의 그루브(groove)(3)가 요입형성되고, 그루브(3)를 둘러싸는 내벽의 표면이 전기 크롬 도금되어 그루브 도금층(4)이 형성된 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치(1)는 도 2 내지 도 5에서와 같이 본체프레임(100), 피스톤 크라운 회전유도유닛(200), 연삭유닛(300), 드레싱유닛(400), 컨트롤러(500)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

본체프레임(100)은 설치면에 놓여지는 것으로, 피스톤 크라운 회전유도유닛(200), 연삭유닛(300), 드레싱유닛(400), 컨트롤러(500)가 고정설치된다.

피스톤 크라운 회전유도유닛(200)은 본체프레임(100)의 하부에 설치되는 것으로, 초기세팅모드에서 피스톤 크라운(2)을 설정높이로 고정시키는 한편 연삭모드에서 피스톤 크라운(2)을 회전시키게 된다. 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 회전유도유닛(200)은 도 3에서와 같이 턴테이블(210), 모터-감속기(220)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

턴테이블(210)은 복수의 고정용 조(211)가 원형 라인으로 배치되는 것으로, 각 고정용 조(211)가 피스톤 크라운(2)의 외주면 하단에 밀착되면서 피스톤 크라운(2)을 고정시키게 된다.

모터-감속기(220)는 본체프레임(100)의 하단부위에 고정되어 턴테이블(210)의 중심축에 연결되는 것으로, 턴테이블(210)을 회전시키게 된다. 이와 같은 모터-감속기(220)는 구동모터(221), 감속기(222), 커플러(223)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

연삭유닛(300)은 본체프레임(100)의 상부에 다축 이동가능하게 설치되는 것으로, 피스톤 크라운 회전유도유닛(200)에 고정된 피스톤 크라운(2)의 그루브(3) 내측에서 상기 그루브 도금층(4)의 상하측 표면을 연삭하게 된다. 이와 같은 연삭유닛(300)은 그라인드 부하율의 검출과 그라인드 부하율에 맞추어진 정밀제어로 구현되는 자동 연삭모드, 작업자의 직접적인 스위치 조작에 의한 수동 연삭모드로 동작하게 된다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 연삭유닛(300)은 도 3에서와 같이 본체프레임(100)의 상부 좌우측에 각각 배치되는데, 일측 연삭유닛(300)에 구비되는 연삭휠(320)에는 상부면 가장자리 둘레를 따라 상향 돌출배치되는 복수의 연마석(321)이 형성되고, 타측 연삭유닛(300)에 구비되는 연삭휠(320)에는 하부면 가장자리 둘레를 따라 하향 돌출배치되는 복수의 연마석(321)이 형성된다. 이에 따라 그루브 도금층(4)의 상하면에 대한 표면 연삭을 동시 수행하게 된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 연삭유닛(300)은 연삭휠 이동 액추에이터(310)와 연삭휠(320)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

연삭휠 이동 액추에이터(310)는 본체프레임(100)에 설치되는 것으로, x축 이동동작, z축 이동동작, z축 회전동작을 수행하게 된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 연삭휠 이동 액추에이터(310)는 도 6과 도 7에서와 같이 연삭스핀들 모듈(311), z축 이송모듈(312), x축 이송모듈(313)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

연삭스핀들 모듈(311)은 위치조절판(311a)에 고정된 구동모터(311b)의 구동풀리에 벨트(311c)로 연결되는 스핀들 본체(311d)를 가지고, 스핀들 본체(311d)의 하부에 연삭휠(320)이 연결되면서 연삭휠(320)의 회전을 유도하게 된다. 스핀들 본체(311d)는 z축 이송모듈(312)의 z축 이동프레임(312d)에 고정된다. 여기서 위치조절판(311a)은 설정길이의 장공(長孔:slot hole)(3111)을 x축 방향으로 형성하고, 장공(3111)으로 삽입되는 고정볼트(311f)에 의해 z축 이송모듈(312)의 z축 이동프레임(312d)에 고정되는 구조를 가짐에 따라, z축 이동프레임(312d)에 대한 위치조절판(311a)의 고정위치 조절이 가능해지게 된다. 이와 같은 위치조절판(311a)의 고정위치 조절을 통해 벨트(311c)의 장력을 조절할 수 있게 된다.

z축 이송모듈(312)은 위치조절판(311a)이 고정되는 z축 이동프레임(312d)의 저면에 z축 이동너트(312c)와 z축 이동블록(312f)이 결합되고, z축 이동너트(312c)가 삽입되는 z축 볼스크류(312b)와 z축 이동블록(312f)이 끼워지는 z축 LM가이드(312e)가 수직배치되며, z축 볼스크류(312b)와 연결된 z축 서보모터(312a)의 회전시 z축 이동프레임(312d)의 상하방향 정밀 이동이 유도되는 구조를 가진다.

x축 이송모듈(313)은 z축 볼스크류(312b), z축 LM가이드(312e), z축 서보모터(312a)가 고정되는 x축 이동프레임(313d)의 저면에 x축 이동너트(313c)와 x축 이동블록(313f)이 결합되고, x축 이동너트(313c)가 삽입되는 x축 볼스크류(313b)와 x축 이동블록(313f)이 끼워지는 x축 LM가이드(313e)가 상기 본체프레임(100)에 고정되어 수평배치되며, 본체프레임(100)에 고정된 x축 서보모터(313a)가 x축 볼스크류(313b)와 연결되어 x축 서보모터(313a)의 회전시 x축 이동프레임(313d)의 측방향 정밀 이동이 유도되는 구조를 가진다.

연삭휠(320)은 연삭휠 이동 액추에이터(310)에 연결되어 xz축 상의 위치가 제어되는 것으로, 연마석(321)이 가장자리 부위에 돌출형성되어 그루브 도금층(4)의 상하측 표면에 접촉하게 된다. 그루브 도금층(4)은 도 8에서와 같이 그루브(3)를 따라 원형 라인으로 형성되는데, 전기 크롬 도금에 의해 최초 형성되는 그루브 도금층(4)는 원주방향 위치별 두께가 균일하지 않으므로, 연삭휠(320)의 연마석(321)으로 연삭하여 두께를 균일하게 보정하게 된다. 연삭휠(320)은 연삭휠 이동 액추에이터(310)를 구성하는 연삭스핀들 모듈(311)의 z축 회전동작에 의해 회전하면서 연삭을 수행하게 된다.

드레싱유닛(400)은 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 드레싱유닛(400)은 본체프레임(100)의 x축방향 양단부위에 각각 설치되고, 드레싱 부하율의 검출과 드레싱 부하율에 맞추어진 정밀제어로 구현되는 자동 드레싱모드, 작업자의 직접적인 스위치 조작에 의한 수동 드레싱모드로 동작하게 된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 드레싱유닛(400)은 도 2에서와 같이 드레싱툴 이동 액추에이터(410)와 드레싱 툴(420)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

드레싱툴 이동 액추에이터(410)는 본체프레임(100)의 x축 방향 끝단부위에 배치되고, 상하방향 정밀 이동동작과 전후방향 왕복 운동동작을 수행하게 된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 드레싱툴 이동 액추에이터(410)는 드레싱툴용 서보기구모듈과 전후진 에어실린더를 포함하는 구성으로 이루어진다.

드레싱툴용 서보기구모듈은 수직배치되는 서보모터와 볼스크류를 포함하는 구성으로 이루어져 드레싱 툴(420)의 상하방향 정밀 이동을 유도하게 된다. 전후진 에어실린더는 드레싱툴용 서보기구모듈에 연결되는 것으로, 드레싱 툴(420)을 전후방향으로 왕복운동시키면서 드레싱 공정이 수행되도록 한다.

드레싱 툴(420)은 드레싱툴 이동 액추에이터(410)에 연결되어 z축 상의 위치가 제어되는 것으로, 다이아몬드 드레서가 수직배치되어 연삭유닛(300)에 구비되는 연마석(321) 표면에 접촉하게 되며, 드레싱툴 이동 액추에이터(410)에 의해 상하방향 정밀 이동된 상태에서 전후방향 왕복운동을 수행하는 프로세스를 반복하면서 드레싱을 수행하게 된다.

컨트롤러(500)는 피스톤 크라운 회전유도유닛(200), 연삭유닛(300), 드레싱유닛(400)의 동작을 제어하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(500)는 도 9에서와 같이 연삭유닛 제어기(510)와 드레싱유닛 제어기(520)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

연삭유닛 제어기(510)는 연삭유닛(300)의 z축 이동동작을 유도하는 z축 서보모터(312a)의 부하율인 그라인드 부하율을 검출하고, 그라인드 부하율에 맞추어 연삭유닛(300)의 z축 이동동작을 제어하면서 그루브 도금층(4)에 대한 표면 연삭이 수행되도록 한다. 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 연삭유닛 제어기(510)는 그라인드 부하율 검출모듈(511), 부하율 설정치 메모리(512), 서보모터 연삭제어모듈(513), 연삭유닛 드레싱 제어모듈(514), 연삭유닛 비상정지 제어모듈(515)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

그라인드 부하율 검출모듈(511)은 자동 연삭모드에서 그라인드 부하율을 실시간 검출하는 모듈이다.

부하율 설정치 메모리(512)는 자동 연삭모드의 수행이 가능한 그라인드 부하율 최저값인 최소 운전부하율, 연삭유닛(300)의 구성요소(연삭휠, 연마석 등)가 손상될 수 있는 그라인드 부하율인 위험 운전부하율이 설정되어 저장되는 것이다.

서보모터 연삭제어모듈(513)은 그라인드 부하율 검출모듈(511)에서 실시간 검출되는 그라인드 부하율의 변동에 맞추어 z축 서보모터(312a)의 상하방향 정밀 이동을 제어하면서 정밀한 표면 연삭이 수행되도록 하는 모듈이다.

연삭유닛 드레싱 제어모듈(514)은 자동 연삭모드에서 피스톤 크라운 회전유도유닛(200)에 의한 피스톤 크라운(2)의 최초 1회 회전시 검출되는 그라인드 부하율 최소값이 최소 운전부하율 미만이거나 자동 연삭모드 진행중 그라인드 부하율이 최소 운전부하율 미만일 경우에는 연삭유닛(300)이 x축 이동동작으로 드레싱유닛(400)으로 이동하여 상기 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하도록 하는 모듈이다.

연삭유닛 비상정지 제어모듈(515)은 그라인드 부하율 검출모듈(511)에서 검출된 그라인드 부하율이 위험 운전부하율 이상일 경우에는 연삭유닛(300)의 구동을 비상정지시키는 모듈이다.

드레싱유닛 제어기(520)는 드레싱유닛(400)의 상하방향 정밀 이동동작을 유도하는 서보모터의 부하율인 드레싱 부하율을 검출하고, 드레싱 부하율에 맞추어 드레싱유닛(400)의 상하방향 정밀 이동동작을 제어하면서 드레싱이 자동 수행되도록 한다. 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 드레싱유닛 제어기(520)는 드레싱 실행정보 메모리(521)와 드레싱 운전제어모듈(522)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

드레싱 실행정보 메모리(521)는 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하게 되는 최소 운전부하율과 턴테이블 회전수 기준치 중에서 선택된 어느 하나가 설정되어 저장되는 것이다.

드레싱 운전제어모듈(522)은 그라인드 부하율 검출모듈(511)에 의해 검출되는 현재 그라인드 부하율이 최소 운전부하율 이하이거나, 컨트롤러(500)에 구비되는 턴테이블 회전수 카운터에 의해 검출되는 현재 턴테이블 회전수가 턴테이블 회전수 기준치에 도달할 경우 드레싱유닛(400)으로 이동한 연삭유닛(300)에 대한 자동 드레싱모드를 수행하여 드레싱유닛(400)에 구비되는 드레싱툴용 서보기구모듈와 전후진 에어실린더를 동작시키게 되는 모듈이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치(1)는 피스톤 크라운 회전유도유닛(200), 연삭유닛(300), 드레싱유닛(400), 컨트롤러(500)를 구비하는 장치구성을 통해 전기 크롬 도금으로 생성되는 피스톤 크라운(2)의 그루브 도금층(4)의 표면 연삭공정을 자동화하므로, 작업효율이 증대된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치(1)는 연삭유닛(300)의 z축 이동동작을 유도하는 z축 서보모터(312a)의 부하율인 그라인드 부하율이 실시간 검출되고, 그라인드 부하율에 연동되어 연삭유닛(300)과 드레싱유닛(400)이 정밀제어되면서 연삭이 수행되므로, 숙련공 없이도 표면 연삭공정이 정밀하고 안정되게 수행될 수 있게 된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치(1)는 피스톤 크라운(2)의 좌우측에 각각 연삭유닛(300)이 배치되고, 연삭유닛(300)의 연마석(321)이 일측에서는 상향 배치되는 한편 타측에서는 하향 배치되는 구성을 제공하므로, 그루브 도금층(4)의 상하면이 동시적으로 표면 연삭되어 생산성 향상이 도모될 수 있게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 크라운 그루브 연삭장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 피스톤 크라운 그루브 연삭장치
2 : 피스톤 크라운
3 : 그루브
4 : 그루브 도금층
100 : 본체프레임
200 : 피스톤 크라운 회전유도유닛
210 : 턴테이블
211 : 고정용 조
220 : 모터-감속기
221 : 구동모터
222 : 감속기
223 : 커플러
300 : 연삭유닛
310 : 연삭휠 이동 액추에이터
311 : 연삭스핀들 모듈
311a : 위치조절판
3111 : 장공
311b : 구동모터
311c : 벨트
311d : 스핀들 본체
311f : 고정볼트
312 : z축 이송모듈
312a : z축 서보모터
312b : z축 볼스크류
312c : z축 이동너트
312d : z축 이동프레임
312e : z축 LM가이드
312f : z축 이동블록
313 : x축 이송모듈
313a : x축 서보모터
313b : x축 볼스크류
313c : x축 이동너트
313d : x축 이동프레임
313e : x축 LM가이드
313f : x축 이동블록
320 : 연삭휠
321 : 연마석
400 : 드레싱유닛
410 : 드레싱툴 이동 액추에이터
420 : 드레싱 툴
500 : 컨트롤러
510 : 연삭유닛 제어기
511 : 그라인드 부하율 검출모듈
512 : 부하율 설정치 메모리
513 : 서보모터 연삭제어모듈
514 : 연삭유닛 드레싱 제어모듈
515 : 연삭유닛 비상정지 제어모듈
520 : 드레싱유닛 제어기
521 : 드레싱 실행정보 메모리
522 : 드레싱 운전제어모듈

Claims

외주면 둘레를 따라 하나 이상의 그루브(groove)(3)가 요입형성되고, 상기 그루브(3)를 둘러싸는 내벽의 표면이 크롬 도금되어 그루브 도금층(4)이 형성되는 피스톤 크라운(2)이 장착되고, 상기 피스톤 크라운(2)의 그루브 도금층(4)에 대한 표면 연삭을 수행하여 도금 두께의 정밀 조정이 가능해지도록 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치(1)에 있어서,
설치면에 놓여지는 본체프레임(100);
상기 본체프레임(100)의 하부에 설치되고, 초기세팅모드에서 상기 피스톤 크라운(2)을 설정높이로 고정시키는 한편 연삭모드에서 상기 피스톤 크라운(2)을 회전시키는 피스톤 크라운 회전유도유닛(200);
상기 본체프레임(100)의 상부에 다축 이동가능하게 설치되고, 상기 피스톤 크라운 회전유도유닛(200)에 고정된 상기 피스톤 크라운(2)의 그루브(3) 내측에서 상기 그루브 도금층(4)의 상하측 표면을 연삭하게 되며, 자동 연삭모드와 수동 연삭모드로 동작하는 연삭유닛(300);
상기 본체프레임(100)의 일측에 설치되고, 상기 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하게 되며, 자동 드레싱모드와 수동 드레싱모드로 동작하는 자동 드레싱모드에서 드레싱유닛(400);
상기 피스톤 크라운 회전유도유닛(200), 연삭유닛(300), 드레싱유닛(400)의 동작을 제어하는 컨트롤러(500);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치.
제 1항에 있어서,
상기 연삭유닛(300)은 상기 본체프레임(100)의 상부 좌우측에 각각 배치되고, 일측 연삭유닛(300)에 구비되는 연삭휠(320)에는 상부면 가장자리 둘레를 따라 상향 돌출배치되는 복수의 연마석(321)이 형성되는 한편, 타측 연삭유닛(300)에 구비되는 연삭휠(320)에는 하부면 가장자리 둘레를 따라 하향 돌출배치되는 복수의 연마석(321)이 형성되어 그루브 도금층(4)의 상하면에 대한 표면 연삭을 동시 수행하게 되는 것을 특징으로 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치.
제 1항에 있어서,
상기 연삭유닛(300)은,
상기 본체프레임(100)에 설치되고, x축 이동동작, z축 이동동작, z축 회전동작을 수행하는 연삭휠 이동 액추에이터(310);
상기 연삭휠 이동 액추에이터(310)에 연결되어 xz축 상의 위치가 제어되고, 연마석(321)이 가장자리 부위에 돌출형성되어 상기 그루브 도금층(4)의 상하측 표면에 접촉하게 되며, 상기 연삭휠 이동 액추에이터(310)의 z축 회전동작에 의해 회전하면서 상기 그루브 도금층(4)의 상하측 표면을 연삭하는 연삭휠(320);을 포함하는 구성으로 이루어지되,
상기 연삭휠 이동 액추에이터(310)는,
위치조절판(311a)에 고정된 구동모터(311b)의 구동풀리에 벨트(311c)로 연결되는 스핀들 본체(311d)를 가지고, 상기 스핀들 본체(311d)의 하부에 상기 연삭휠(320)이 연결되면서 상기 연삭휠(320)의 회전을 유도하는 연삭스핀들 모듈(311);
상기 위치조절판(311a)이 고정되는 z축 이동프레임(312d)의 저면에 z축 이동너트(312c)와 z축 이동블록(312f)이 결합되고, 상기 z축 이동너트(312c)가 삽입되는 z축 볼스크류(312b)와 z축 이동블록(312f)이 끼워지는 z축 LM가이드(312e)가 수직배치되며, 상기 z축 볼스크류(312b)와 연결된 z축 서보모터(312a)의 회전시 상기 z축 이동프레임(312d)의 상하방향 정밀 이동을 유도하게 되는 z축 이송모듈(312);
상기 z축 볼스크류(312b), z축 LM가이드(312e), z축 서보모터(312a)가 고정되는 x축 이동프레임(313d)의 저면에 x축 이동너트(313c)와 x축 이동블록(313f)이 결합되고, 상기 x축 이동너트(313c)가 삽입되는 x축 볼스크류(313b)와 x축 이동블록(313f)이 끼워지는 x축 LM가이드(313e)가 상기 본체프레임(100)에 고정되어 수평배치되며, 상기 본체프레임(100)에 고정된 x축 서보모터(313a)가 상기 x축 볼스크류(313b)와 연결되어 상기 x축 서보모터(313a)의 회전시 상기 x축 이동프레임(313d)의 측방향 정밀 이동을 유도하게 되는 x축 이송모듈(313);을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치.
제 1항에 있어서,
상기 드레싱유닛(400)은,
상기 본체프레임(100)의 x축 방향 끝단부위에 배치되고, 상하방향 정밀 이동동작과 전후방향 왕복 운동동작을 수행하는 드레싱툴 이동 액추에이터(410);
상기 드레싱툴 이동 액추에이터(410)에 연결되어 z축 상의 위치가 제어되고, 다이아몬드 드레서가 수직배치되어 상기 연삭유닛(300)에 구비되는 연마석(321) 표면에 접촉하게 되며, 상기 드레싱툴 이동 액추에이터(410)에 의해 상하방향 정밀 이동된 상태에서 전후방향 왕복운동을 수행하는 프로세스를 반복하면서 드레싱을 수행하는 드레싱 툴(420);을 포함하는 구성으로 이루어지되,
상기 드레싱툴 이동 액추에이터(410)는,
수직배치되는 서보모터와 볼스크류를 포함하는 구성으로 이루어져 상기 드레싱 툴(420)의 상하방향 정밀 이동을 유도하게 되는 드레싱툴용 서보기구모듈;
상기 드레싱툴용 서보기구모듈에 연결되고, 상기 드레싱 툴(420)을 전후방향으로 왕복운동시키는 전후진 에어실린더;를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러(500)는,
상기 연삭유닛(300)의 z축 이동동작을 유도하는 z축 서보모터(312a)의 부하율인 그라인드 부하율을 검출하고, 그라인드 부하율에 맞추어 상기 연삭유닛(300)의 z축 이동동작을 제어하면서 상기 그루브 도금층(4)에 대한 표면 연삭이 수행되도록 하는 연삭유닛 제어기(510);
상기 드레싱유닛(400)의 상하방향 정밀 이동동작을 유도하는 서보모터의 부하율인 드레싱 부하율을 검출하고, 드레싱 부하율에 맞추어 상기 드레싱유닛(400)의 상하방향 정밀 이동동작을 제어하면서 드레싱이 자동 수행되도록 하는 드레싱유닛 제어기(520);를 포함하는 구성으로 이루어지고,
상기 연삭유닛 제어기(510)는,
자동 연삭모드에서 그라인드 부하율을 실시간 검출하는 그라인드 부하율 검출모듈(511);
자동 연삭모드의 수행이 가능한 그라인드 부하율 최저값인 최소 운전부하율, 상기 연삭유닛(300)의 구성요소가 손상될 수 있는 그라인드 부하율인 위험 운전부하율이 설정되어 저장되는 부하율 설정치 메모리(512);
상기 그라인드 부하율 검출모듈(511)에서 실시간 검출되는 그라인드 부하율의 변동에 맞추어 상기 z축 서보모터(312a)의 상하방향 정밀 이동을 제어하면서 정밀한 표면 연삭이 수행되도록 하는 서보모터 연삭제어모듈(513);
자동 연삭모드에서 상기 피스톤 크라운 회전유도유닛(200)에 의한 상기 피스톤 크라운(2)의 최초 1회 회전시 검출되는 그라인드 부하율 최소값이 최소 운전부하율 미만이거나 자동 연삭모드 진행중 그라인드 부하율이 최소 운전부하율 미만일 경우에는 상기 연삭유닛(300)이 x축 이동동작으로 상기 드레싱유닛(400)으로 이동하여 상기 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하도록 하는 연삭유닛 드레싱 제어모듈(514);
상기 그라인드 부하율 검출모듈(511)에서 검출된 그라인드 부하율이 위험 운전부하율 이상일 경우에는 상기 연삭유닛(300)의 구동을 비상정지시키는 연삭유닛 비상정지 제어모듈(515);을 포함하는 구성으로 이루어지고,
상기 드레싱유닛 제어기(520)는,
상기 연삭유닛(300)에 대한 드레싱을 수행하게 되는 최소 운전부하율과 턴테이블 회전수 기준치 중에서 선택된 어느 하나가 설정되어 저장되는 드레싱 실행정보 메모리(521);
상기 그라인드 부하율 검출모듈(511)에 의해 검출되는 현재 그라인드 부하율이 최소 운전부하율 이하이거나, 상기 컨트롤러(500)에 구비되는 턴테이블 회전수 카운터에 의해 검출되는 현재 턴테이블 회전수가 턴테이블 회전수 기준치에 도달할 경우 상기 드레싱유닛(400)으로 이동한 상기 연삭유닛(300)에 대한 자동 드레싱모드를 수행하여 상기 드레싱유닛(400)에 구비되는 드레싱툴용 서보기구모듈와 전후진 에어실린더를 동작시키게 되는 드레싱 운전제어모듈(522);을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 크라운 그루브 연삭장치.