KR100581697B1 - 진공흡착식 자동 나사체결기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토오크를 일정하게 유지하고, 완충 가능하며, 체결 포인트 변화에 신속하게 대응할 수 있으며, 나사를 최대한 체결 구멍 가까이까지 접근시킬 수 있어서 체결 대상물로서 사용 가능한 물품의 적용범위를 크게 확장시킬 수 있도록 구성되는 자동 나사체결기에 관한 것으로서, 구체적으로는, 체결동작을 3단으로 작동시킬 수 있도록 베이스플에이트 안내봉에 2단 스토퍼가 구비되며, 드라이버 비트가 나사의 머리를 회전압박할 때 완충작용을 주어 무리한 토오크가 가해지는 것을 방지하기 위하여 비트에 연결된 안내파이프의 상단에 스프링이 구비되며, 특정한 보조장치의 도움 없이 체결될 나사를 안내파이프 선단부에 유지시킬 수 있도록 안내파이프 선단부에 진공압력을 가하는 방식을 사용하고, 이에 사용되는 압력은 이물질의 역류를 방지할 수 있도록 나사체결시에는 해제되도록 제어되며, 상위 전동드라이버의 간격에 비해 실제 다축체결되는 나사의 간격을 더 좁게 또는 더 넓게 형성할 수 있고 체결 대상물 나사구멍 배치의 미세한 변경을 수용할 수 있도록 안내파이프에 일반적인 직선형(Straight) 방식 대신 1개 이상의 유니버설조인트(Universal Joint)를 적용하여 구성한, 자동 나사체결기에 관한 것이다.

Description

진공흡착식 자동 나사체결기 {Automatic Screw Fastener of Vacuum Type}

도 1은 일반적인 자동 나사체결기를 나타내는 사시도,

도 2는 일반적인 자동 나사체결기의 체결장치를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명 자동 나사체결기를 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명 진공흡착 자동 나사체결기를 나타내는 단면도,

도 5a 및 b는 본 발명 나사체결기의 나사체결 작동을 나타내는 단면도,

도 6은 본 발명 나사체결기 제어부의 작동기작을 나타내는 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 체결부 110: 전동드라이버

120: 드라이버비트 130: 안내파이프

140: 체결헤드 150: 제1유니버설조인트

160: 연결파이프 170: 제2유니버설조인트

180: 상부베이스플레이트 190: 하부베이스

200: 지지부 210: 공압실린더

220: 지지대 230: 가이드바

240: 제1스토퍼 250: 제2스토퍼

300: 복귀부 310: 지지바

320: 스프링 400: 진공흡착부

410: 진공펌프 420: 진공호스

430: 연결구 500: 제어부

510: 진공흡착센서 520: 마이크로프로세서

본 발명은 조립 대상물에 스크류를 자동으로 체결해주는 자동 나사체결기에 관한 것으로서, 구체적으로는, 나사의 체결되는 토오크를 일정하게 유지할 수 있으며, 완충작용을 통해 안정되게 할 수 있고, 나사체결 포인트의 변화에 용이하고 신속하게 대응할 수 있으며, 체결되는 나사를 최대한 체결 구멍 가까이까지 접근시킬 수 있고, 이에 따라 체결 대상물로서 사용 가능한 물품의 적용범위를 크게 확장시킬 수 있도록 구성되는, 자동 나사체결기에 관한 것이다.

자동 나사체결기는 나사 또는 스크류를 매개로 조립되는 부품의 최종 스크류 체결을 자동으로 수행해주는 장치로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 장치에 동력을 공급하는 전원(W), 장치 각 구성요소의 특성을 제어하는 제어장치(C) 등 전동공구의 기본적인 필수구성요소와 함께, 분배장치에 정렬된 형태로 나사를 공급해주는 피딩장치(10), 피더에 의해 공급된 나사를 특정 체결기의 체결헤드로 분배시켜주는 분배장치(20), 분배된 나사를 체결 대상물의 원하는 장소에 체결해주는 체결장치(30) 및 체결작업이 수행되는 동안 체결 대상물을 고정하여 지지해주는 대상물 고정장치(40) 등을 포함하여 구성되는 것이 일반적이다.

이중 체결장치(30)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전기력을 회전력으로 전환하여 드라이버 비트(32)를 회전시키는 전동드라이버(31), 전동드라이버(31)의 드라이버 비트(32)를 체결작업이 이루어지는 장소까지 안내하는 안내파이프(33), 안내파이프(33)의 말단에서 나사를 수용하여 체결 대상물(U)의 적소에 위치하도록 정착시키는 체결헤드(34), 안내파이프(33)의 일단을 결합, 지지하여 원하는 장소로 이동시키기 위한 1개 이상의 베이스플레이트(35)(36), 베이스플레이트(35)(36)의 일단에 수용되어 그 이동을 안내하는 1개 이상의 안내봉(37) 등을 포함하여 구성된다.

여기서 상기 베이스플레이트는 일반적으로 안내파이프(33)의 상단과 하단을 각각 지지할 수 있도록 2개가 구비되며, 상단과 하단의 베이스플레이트(35)(36)가 안내봉(37)을 따라 동시에 하강하여 드라이버 비트(32)를 나사의 머리 부분까지 안내한 후, 전동드라이버(31)가 회전하여 드라이버 비트(32)를 회전시킴으로써 나사체결이 이루어지는 방식으로 작동된다.

사실, 자동 나사체결기와 관련한 많은 기술들을 특허/실용신안 상의 선행기술로서 찾아볼 수 있는데, 예를 들어, 대한민국 특허공개 제1997-0029368호에 보면, 상면에 베이스 플레이트가 장착되고, 베이스 플레이트이 상면에 복수의 컬럼이 서로 인접되도록 장착되며, 컬럼의 상부에 어퍼 플레이트가 장착되는 캐비닛과; 어퍼 플레이트의 상면에 설치되어 스크류를 연속적으로 공급하는 자동 스크류 공급기와 ; 자동 스크류 공급기의 작동에 의해 공급되는 스크류의 방향을 결정하는 스크류 방향결정 수단과; 스크류 방향결정 수단에 의해 공급되는 스크류를 가공물에 체결시키는 복수의 토크 콘트롤 드라이버와; 컬럼의 한쪽에 설치되어 토크 콘트롤 드라이버를 상,하부로 왕복이송시키는 리프팅수단과; 리프팅 수단의 작동에 의해 가공물을 가압하는 프레싱 수단과; 토크 콘트롤 드라이버의 작동에 의해 스크류가 체결되도록 가공물을 일정 각도 회전시키는 체인징 수단을 포함하여 구성되는, 자동 스크류 체결기에 대해 개시된 바 있다.

그러나, 이와 같은 일반적인 자동 나사체결장치에는 나사에 가해지는 토오크(Torque)를 적절히 조정하기 위한 기능이 전혀 부가되어 있지 않고, 이에 따라 나사체결에 가해지는 토오크가 부족하거나 과도할 수 있으며, 그 결과로 나사의 체결이 올바르게 이루어지지 않거나, 과도한 토오크가 적용되는 경우에는 체결 대상물에 파손이 오는 일도 발생할 수 있었다.

체결기의 상하이동 동작을 개선하여 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 기술이 특허/실용신안 상의 선행기술로서 제시되어 있는데, 대한민국 특허공개 제1998-048004호에 보면, 레일에 장착된 고정 브라켓과, 고정 브라켓으로부터 수직 하방으로 연장되는 2개의 수직 프레임 및 이들 수직 프레임을 연결하는 수평 프레임과, 수평 프레임에 설치된 에어 실린더와, 에어 실린더에 의해 상하로 이동하는 리프팅 플레이트와, 베어링을 개재하여 수평 프레임에 설치된 가이드 브라켓을 따라 상하 로 이동하면서 리프팅 플레이트의 수직이동을 안내하는 가이드 로드와, 리프팅 플레이트의 하부에 고정되며, 너트 체결기에 설치된 고정 파이프를 따라 이동할 수 있게 장착된 연결 브라켓으로 구성되는, 가이드 레일을 따라 이동하면서 너트를 체결하는 너트 체결기에 대해 개시된 바 있다.

그러나, 상기 특허/실용신안 상 선행기술은 너트 체결기 상하 이동에 공압을 이용함으로써 취급의 용이성 및 작업성을 향상시키고자 한 것으로서, 구조가 너무 복잡하여 그 효과에 비해 제작비용이 과다하게 소요될 염려가 있거나, 실제 구현 가능성이 의심되거나, 효과 자체가 미미하거나, 최근 로봇 수준으로 높아진 자동 나사체결기의 구조에 적용하기에는 적합하지 않거나 한 등의 문제점을 가지고 있었다.

이와는 다른 방식으로 선행기술 상 일반적인 자동 나사체결기의 문제점들을 극복하고자 한 예도 특허/실용신안 상의 선행기술에서 찾아볼 수 있는데, 예를 들어, 대한민국 실용신안공개 제93-13406호에는, 전동기에 의해 회전하는 구동기어와 구동기어에 치차부가 맞물려 구동기어의 회전에 따라 연동하는 상부클러치와 상부클러치 상방에 설치되어 상부 클러치에 압축력을 가해주는 토오크 조정 스프링과, 상기 토오크 조정 스프링의 압축력을 가변시키는 공압실린더로 구성된 자동 나사체결기구의 다단 토오크 제어장치에 대해 개시된 바 있다.

또한, 대한민국 실용신안공개 제97-25465호에 보면, 가공물에 가압력을 부여하는 프레스의 양 측면에 나사들의 체결에 의해 조립되는 몸체와; 몸체의 전면에 작동홈을 가지도록 형성하고, 중앙에 드라이버 유닛의 비트가 가이드되는 비트 구 멍이 형성되는 분리벽과; 분리벽의 전면에 형성되며, 비트 구멍과 연이어 통하는 가이드 구멍이 형성되고, 전면 양측에 고정핀이 조립되도록 핀 구멍이 각각 형성되는 헤드와; 작동홈에 고정핀을 중심으로 스프링의 탄성력을 부여받아 회전되도록 장착되는 조를 포함하여 구성되는, 자동 스크류 체결기의 스크류 체결유닛에 대해 개시된 바 있다.

또한, 대한민국 실용신안공개 제1998-061391호에는, 스크류 체결기의 체결 홀더에 스크류의 체결 직전에 체결 자세를 정위치시키기 위해 스크류를 잡아주는 정위치 수단을 구비하되, 정위치 수단은 체결 홀더의 하부에 고정핀으로 회동가능하게 결합되는 복수개의 정위치 레버로 이루어지며, 체결 홀더와 정위치 레버의 사이에는 정위치 레버의 동작시 탄성 복원력을 부여하기 위한 제1스프링이 설치되는, 자동 스크류체결기의 스크류 지지장치에 대해 개시된 바 있다.

이밖에, 대한민국 실용신안공개 제93-19505호에는, 몸체의 고정축에 나사비트 장치를 슬라이드 이동 가능하게 함과 동시에 전동장치에 의하여 드라이버측의 비트에 회전력을 전달시키어 소정의 나사를 체결하는 자동 나사체결기에 있어서, 상기 고정축에 다수의 Y파이프를 고정시킬 수 있는 Y파이프 고정유니트를 상,하 위치 조절 가능하게 형성하고, 드라이버측에 연결측을 보상스프링에 의하여 탄성력 있게 일정 간격으로 슬라이드 가능하게 형성함과 동시에 드라이버측에 연결축을 상,하 위치 조절 가능하게 형성하여 구성하는, 자동 나사체결장치의 미체결나사 보정장치에 대해 개시된 바도 있다.

그러나, 이와 같은 종래 특허/실용신안 상 나사체결장치들의 경우, 체결을 위해 제공된 나사를 체결작업이 수행될 때 까지 직립하여 안정되게 유지할 수 있거나, 혹은 미체결나사를 보상해 줄 수 있다는 나름대로의 장점은 가지고 있었으나, 공통적으로 최종 분배된 나사가 체결기 헤드의 조우(Jaw) 부분에 물려 머물게 하는 구성을 사용함으로써 실질적으로는 나사가 체결되어야 할 구멍과 먼 곳으로부터 회전진입되는 비트가 나사 머리 부분에 적용됨과 동시에 작업이 시작되는 방식을 사용함으로써 체결 상태가 불량하게 되는 원인이 되었으며, 체결 헤드의 기본적인 부피로 인해 특정 작업환경, 예를 들면 깊게 연장된 홀 속의 체결구멍에 나사를 체결한다거나 하는 등의 작업은 수행할 수 없었고, 결국 기본적으로 토오크를 조정할 수 있는 기능은 갖추지 못하였다고 할 수 있다.

또한, 일반적인 자동 나사체결기의 경우 전동드라이버 중앙 하부로부터 체결파이프를 거쳐 체결헤드에 이르는 구조가 직선형의 일자로 되어 있을 수밖에 없어서, 체결 대상물의 나사 구멍 위치에 미세한 변화가 올 경우에도 대상물을 고정하는 지그의 구조를 변경하거나 심할 경우 전동드라이버의 위치 자체를 다시 수정하는 작업이 필요한 단점이 있었으며, 특히 여러 개의 나사를 동시에 체결하는 다축형의 경우 사용하는 전동드라이버 몸체의 직경에 의한 제약을 극복할 수 없는 한계가 있었다.

본 발명은 이상과 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 극복하고자 한 것으로서, 그 목적은, 체결을 위해 제공된 나사를 체결장업이 수행될 때 까지 안정되게 유지할 수 있으며, 나사 체결시 과도한 토오크가 가해질 염려가 없어서 체결에 불량이 발생하거나 체결 대상물이 파손될 염려가 없고, 체결 대상물에 최대한 근접한 거리에서 전동드라이버의 드라이버 비트 작동을 개시할 수 있어서 체결의 정확성을 크게 향상시킬 수 있으며, 체결 대상물 나사 구멍의 어느 정도 변화는 전체 구조 변화 없이 수용할 수 있고, 다축형의 경우 전동드라이버간 거리에 비해 더 좁은 2개 이상의 나사 동시체결이 가능하며, 체결헤드의 크기에 관계없이 깊은 홀 속에 숨어 있는 나사구멍에의 나사체결이 가능하면서도, 구조가 간단하여 경제성이 있고, 실제 구현도 용이한 자동 나사체결기를 제공하고자 하는 것이다.

이를 위한 본 발명은 드라이버비트(120)에 회전력을 부여하는 전동드라이버(110)와, 나사를 회전 체결시키는 드라이버비트(120)와, 드라이버비트(120)를 내장하여 보호하는 안내파이프(130)와, 체결될 나사를 고정 지지하는 체결헤드(140)와, 회전력을 연결파이프(160)로 꺾임 전달하는 제1유니버설조인트(150), 회전력을 하단의 제2유니버설조인트(170)로 전달하는 연결파이프(160), 회전력을 드라이버비트(120)로 꺾임 전달하는 제2유니버설조인트(170), 제1유니버설조인트(150)의 상단부를 지지함과 동시에 가이드바(230)에 슬라이딩 가능하도록 결합되는 상부베이스플레이트(180), 안내파이프(130)의 일단을 고정 지지하며 가이드바(230)에 슬라이딩 가능하도록 고정되는 하부베이스플레이트(190), 를 포함하여 이루어지는 체결부(100); 상부베이스플레이트(180)를 승하강시키는 공압실린더(210)와, 공압실린더(210)와 가이드바(230)를 고정하여 지지하는 지지대(220)와, 상부베이스플레이트(180)와 하부베이스플레이트(190)가 슬라이딩 가능하도록 결합되며, 제1스토퍼 (240)와 제2스토퍼(250)가 구비되는 가이드바(230)와, 하부베이스플레이트(190)의 하강을 멈추게 하는 제1스토퍼(240)와, 상부베이스플레이트(180)의 하강을 멈추게 하는 제2스토퍼(250)로 이루어지는 지지부(200); 상부베이스플레이트(180)와 하부베이스플레이트(190) 간의 간격을 일정하게 유지하는 지지바(310)와, 지지바(310)를 둘러싸고 연장되는 스프링(320)으로 이루어지는 복귀부(300); 및 진공압력을 생성하는 진공펌프(410)와, 생성된 진공압력을 안내파이프(130)로 전달하는 진공호스(420)와, 진공호스(420)를 안내파이프(130)에 밀봉 연결하는 연결구(430)로 이루어지는 진공흡착부(400)를 포함하여 구성되는 진공흡착 자동 나사체결기를 제공하는 것으로 이루어진다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 나사의 체결되는 토오크를 일정하게 유지할 수 있으며, 완충작용을 통해 안정되게 할 수 있고, 나사체결 포인트의 변화에 용이하고 신속하게 대응할 수 있으며, 체결되는 나사를 최대한 체결 구멍 가까이까지 접근시킬 수 있고, 이에 따라 체결 대상물로서 사용 가능한 물품의 적용범위를 크게 확장시킬 수 있도록 구성되는, 자동 나사체결기에 관한 것으로서, 체결장치에 유니버설조인트 방식이 적용되며, 드라이버 비트의 회전압박 구조에 완충장치가 적용되고, 체결장치에 적용되는 2개의 베이스플레이트가 각각 개별적으로 작동할 수 있도록 구성되며, 진공압력을 이용하여 나사를 체결 부위에 정위치할 수 있도록 구성되고, 진공압력의 적용 여부는 센서를 이용하여 순차적으로 제어할 수 있도록 구성되는 자동 나사체결기에 관한 것이다.

구체적으로, 본 발명은 조립 대상물의 안착으로부터 전동드라이버 비트의 체결동작까지를 3단으로 작동시킬 수 있도록 베이스플에이트 안내봉에 2단 스토퍼가 구비되며, 드라이버 비트가 나사의 머리를 회전압박할 때 완충작용을 주어 무리한 토오크가 가해지는 것을 방지하기 위하여 비트에 연결된 안내파이프의 상단에 스프링이 구비되며, 특정한 보조장치의 도움 없이 체결될 나사를 안내파이프 선단부에 유지시킬 수 있도록 안내파이프 선단부에 진공압력을 가하는 방식을 사용하고, 이에 사용되는 압력은 이물질의 역류를 방지할 수 있도록 나사체결시에는 해제되도록 제어되며, 상위 전동드라이버의 간격에 비해 실제 다축체결되는 나사의 간격을 더 좁게 또는 더 넓게 형성할 수 있고 체결 대상물 나사구멍 배치의 미세한 변경을 수용할 수 있도록 안내파이프에 일반적인 직선형(Straight) 방식 대신 1개 이상의 유니버설조인트(Universal Joint)를 적용하여 구성한, 자동 나사체결기에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙 에 입각하여 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 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물들과 변형예들이 가능함을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명 각 구성요소의 구체적인 재질이나 크기, 적용되는 분배기의 종류, 단일 또는 다축 방식의 채용 여부 등 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 것들은 생략되었는 바, 이와 같은 생략에 의해 본 발명의 범위가 축소되지 않음은 당 업자에게 있어 자명한 일이라 할 수 있다.

도 3은 본 발명 자동 나사체결기를 나타내는 사시도이며, 도 4는 본 발명 진공흡착 자동 나사체결기를 나타내는 단면도이고, 도 5a 및 b는 본 발명 나사체결기의 나사체결 작동을 나타내는 단면도이며, 도 6은 본 발명 나사체결기 제어부의 작동기작을 나타내는 블록도이다.

도 3-도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 나사체결기는, 분배기로(D)부터 안내된 나사를 체결 대상물(O)의 체결구멍(H)에 자동으로 체결하는 자동 나사체결기에 있어서, 전기력을 이용하여 회전축(111)을 회전시킴으로써 드라이버비트(120)에 회전력을 부여하는 전동드라이버(110)와, 전동드라이버(110)에 연결되어 회전함으로써 나사를 회전 체결시키는 것으로서, 제2유니버설조인트(170) 하단에 결합되며 안내파이프(130) 내부로 연장되어 내장되는 드라이버비트(120)와, 드 라이버비트(120)를 내장하여 보호하고 나사체결 부위까지 안내하는 것으로서 그 상단부가 하부베이스플레이트(190) 하면에 고정되는 안내파이프(130)와, 2개 이상의 조(Jaw)(143)를 구비하여 체결될 나사를 그 말단이 체결 대상물의 체결구멍에 인접하고 머리가 드라이버비트(120)에 인접하도록 고정 지지하는 체결헤드(140)와, 전동드라이버(110)의 직하단에서 전동드라이버의 돌출된 회전축(111)의 회전력을 연결파이프(160)로 꺾임 전달하는 제1유니버설조인트(150), 제1유니버설조인트(150)를 통하여 전달된 회전력을 하단의 제2유니버설조인트(170)로 전달하는 연결파이프(160), 연결파이프(160)로부터 전달된 회전력을 그 하단에 고정되며 안내파이프(130)에 내장되는 드라이버비트(120)로 꺾임 전달하는 제2유니버설조인트(170), 일측에서 제1유니버설조인트(150)의 상단부를 베어링지지하여 회전가능하도록 지지함과 동시에 타측은 가이드바(230)에 상하로 슬라이딩 가능하도록 결합되는 상부베이스플레이트(180), 일측에서 안내파이프(130)의 일단을 고정 지지하며 타측은 가이드바(230)에 슬라이딩 가능하도록 고정되는 하부베이스플레이트(190)를 포함하여 이루어지는 체결부(100); 상부베이스플레이트(180)에 연결된 피스톤로드(참조부호 미도시)의 전후진을 이용하여 상부베이스플레이트(180)를 승하강시키는 공압실린더(210)와, 공압실린더(210)와 가이드바(230)를 고정하여 움직이지 않도록 지지하는 지지대(220)와, 상부베이스플레이트(180)와 하부베이스플레이트(190)가 슬라이딩 가능하도록 결합되며, 하단에는 제1스토퍼(240)가 구비되고 상단에는 제2스토퍼(250)가 구비되는 가이드바(230)와, 가이드바(230)의 하단에 돌출 고정되어 하부베이스플레이트(190)의 더 이상의 하강을 멈추게 하는 제1스토퍼(240)와, 가이드바 (230)의 상단에 돌출 고정되어 상부베이스플레이트(180)의 더 이상의 하강을 멈추게 하는 제2스토퍼(250)로 이루어지는 지지부(200); 상부베이스플레이트(180)와 하부베이스플레이트(190) 간의 간격을 일정하게 유지하기 위한 것으로서, 1측 이상은 슬라이딩 가능하도록 양 베이스플레이트(180)(190)에 고정되는 지지바(310)와, 지지바(310)를 둘러싸고 연장되는 스프링(320)으로 이루어지는 복귀부(300); 및 진공압력을 생성하는 진공펌프(410)와, 진공펌프(410)에서 생성된 진공압력을 안내파이프(130)로 전달하는 진공호스(420)와, 진공호스(420)를 안내파이프(130)에 밀봉 연결하기 위한 것으로서 안내파이프(130)의 상단부 일측에 사선으로 연통되어 결합되는 연결구(430)로 이루어지는 진공흡착부(400)를 포함하여 구성된다.

본 발명에서 상기 체결부(100)의 전동드라이버(110)는 그 회전축(111)이 일부 돌출되어 상부베이스플레이트(150)의 일측에 고정되는데, 상부베이스플레이트(150)의 일측에 홀(참조부호 미도시)을 구성하고 돌출된 회전축(111)이 이 홀을 관통하여 베어링 고정되는 방식으로 회전 가능하게 결합되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 전동드라이버(110)는 일반적으로 나사의 자동체결에 사용될 수 있는 것이면 어느 종류의 것을 사용해도 관계없다.

상기 드라이버비트(120)는 상기 제1유니버설조인트(150), 연결파이프(160) 및 제2유니버설조인트(160)를 통하여 순차적으로 전달된 회전력을 이용하여 나사의 머리를 압박 체결시키는 것으로서, 안내파이프(130)에 수용될 수 있고 상부베이스플레이트(180)의 하강에 따라 안내파이프(130)의 선단부 밖으로 돌출될 수 있는 크기이면 어느 것을 사용하여도 관계없다.

본 발명에서 하부베이스플레이트(190) 하단에 고정되며 드라이버비트(120)를 내장하는 상기 안내파이프(130)는, 드라이버비트(120)를 내장하여 안내하는 역할과 함께, 진공흡착부(400)에서 제공된 진공압력을 이용하여 체결될 나사를 체결대상물의 체결구멍에 인접한 위치에서 파이프 선단부에 일부 돌출된 상태로 붙잡아두는 역할을 하게 되며, 하부베이스플레이트(190)의 하강에 따라 체결헤드(140)의 조(143)를 일부 개방하면서 체결 대상물의 체결구멍에 나사가 위치할 수 있도록 해주는 역할도 하게 되는데, 특히 체결 대상물의 체결구멍이 체결헤드(140)의 조(143)가 닿을 수 없는 깊은 홀 속에 위치할 경우에, 하부베이스플레이트(190)의 하강에 따라 체결헤드(140)의 조(143)를 완전 개방 및 관통하면서 더 돌출하여 체결 대상물의 체결구멍에 나사가 위치할 수 있도록 해주는 역할도 하게 된다.

상기 체결헤드(140)는, 체결 대상물의 체결구멍이 깊은 홀 속에 존재하거나 하지 않은 일반적인 나사체결시, 나사분배장치로부터 공급된 나사를 체결 대상물 체결구멍에 직립하여 대응할 수 있도록 지지하여 주는 장치로서, 분배기(D)로부터 전달된 나사를 유입시키는 분배기호스(142)가 원통형 몸체(141)에 사선으로 연통되어 결합되고, 2개 이상의 조(143)가 몸체 하단에 구비되어 구성된다.

이때, 분배기호스(142)를 통하여 몸체(141) 내부로 유입된 나사는 역원추형 내부 공간(미도시)에서 머리가 위로 가고 나선 부분이 아래로 향하도록 정렬되어 2개 이상의 조(143)에 맞물린 상태로 지지된다.

상기 제1유니버설조인트(150)는 전동드라이버(110)의 돌출된 회전축(111)에 결합되어 그 회전력을 다음 구성요소에 꺾임 전달해주기 위한 것으로서 그 하단에 는 나사체결시 발생하는 과잉 토오크를 일부 수용하여 완충시키기 위한 완충장치(151)가 구비된다.

여기서, 완충장치(151)은 제1유니버설조인트(150) 하단과 일체형으로 결합된 바(152)와 이를 둘러싸고 연장된 스프링(153)으로 구성된다.

본 발명에서 상기 연결파이프(160)는 그 상단부가 완충장치(151)와 슬라이딩 가능하게 결합되고 그 하단부가 제2유니버설조인트(170)와 고정 결합된다.

여기서, 연결파이프(160)의 상단부가 완충장치(151)와 슬라이딩 가능하게 결합되는 것은, 나사 압박시 발생하는 토오크를 슬라이딩되며 완충장치(151)의 스프링(153)을 압축시키는 방식으로 완충시키기 위한 구조라고 할 수 있다.

상기 제2유니버설조인트(170)는 회전축(111), 제1유니버설조인트(150) 및 연결파이프(160)를 통하여 순차적으로 전달된 회전력을 드라이버비트(120)로 전달하는데, 상기 제1유니버설조인트(150)와 함께 이와 같이 2번의 꺾임전달이 가능하게 됨으로써, 본 발명의 체결장치는 전동드라이버(110)의 회전축의 중심과 정확히 일치하지 않는 체결 대상물의 체결구멍에 대해서도 체결 작업이 가능해 졌으며, 특히 여러 개의 전동드라이버를 사용하는 다축 자동 나사체결기에 적용할 경우 전동드라이버의 축간 거리에 비해 더 좁은 간격으로 배치되는 2개 이상의 체결구멍에 대해서도 안정된 나사 체결작업을 수행할 수 있게 되었다.

본 발명에서 상기 상부베이스플레이트(180)에는 3개의 홀(참조부호 미도시)이 구성되는데, 그중 전동드라이버(110)측 홀은 전동드라이버(110)의 돌출된 축을 수용하여 베어링 지지하는 데에 사용되며, 그 타측의 홀은 가이드바(23)의 상단부 를 수용하여 슬라이딩 가능하도록 결합되는 데에 사용되고, 중앙부의 홀은 스프링(312)에 의한 완충작용이 가능하도록 복귀부(300)의 지지바(310) 상단을 수용하여 고정한다.

상기 하부베이스플레이트(190) 역시 3개의 홀(참조부호 미도시)이 구성되는데, 그중 전동드라이버(110)측 홀은 안내파이프(130)의 상단부를 수용하여 고정하고, 그 타측의 홀은 가이드바(230)의 중단부를 수용하여 슬라이딩 가능하도록 결합되는 데에 사용되며, 중앙부의 홀은 스프링(320)에 의한 완충작용이 가능하도록 복귀부(300)의 지지바(310)의 하단을 수용하여 고정한다.

본 발명에서 상기 지지부(200)의 공압실린더(210)로는 양 베이스플레이트(180)(190)를 승하강시킬 수 있는 충분한 공기압을 제공할 수 있는 것이면 어느 것을 사용해도 관계없다.

지지대(220)는 가이드바(230)를 기계적으로 지지해주고 나아가 가이드바(230)에 끼워져 승하강하는 양 베이스플레이트(180)(190) 및 양 베이스플레이트(180)(190)에 연결된 구성요소들을 지지해주기 위한 것으로서, 이들을 단단히 지지하여 고정함으로써 기계적 오차를 발생시키지 않도록 작업대(미도시) 등에 고정된다.

양 베이스플레이트(180)(190)의 승하강을 안내하는 레일 역할을 하는 가이드바(230)에는 각각 하부베이스플레이트(190)와 상부베이스플레이트(180)의 더 이상의 하강을 멈추게 하기 위한 제1스토퍼(240)와 제2스토퍼(250)가 각각 구비되는데, 여기서, 제1스토퍼(240)와 제2스토퍼(250)는 가이드바(230) 상에서의 위치 조정이 가능하도록 나사조임 등의 방식으로 고정되는 링 형태의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제1스토퍼와 제2스토퍼의 간격은 복귀부(300) 스프링(320)에 의해 유지되는 양 베이스플레이트(180)(190) 간의 간격에 비해 더 좁게 구비되는데, 이는, 도 5a 및 b에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 양 베이스플레이트(180)(190)가 동시에 스토퍼에 의해 정지하는 일반적인 형식 대신 하부베이스플레이트(190)가 먼저 제1스토퍼(240)에 의해 더 이상의 하강이 정지된 후 상부베이스플레이트(180)가 완충장치(151) 스프링(153)과 복귀장치 스프링(320)에 의해 완충되면서 약간 더 하강하여 드라이버비트(120)를 이용 나사를 압박, 회전 체결하도록 하는, 3단체결 방식을 사용하였기 때문이다.

본 발명에서 양 베이스플레이트(180)(190) 간의 간격을 일정하게 유지하기 위한 복귀장치(300)는 상기한 바와 같이 완충장치(151)와 함께 나사체결시 완충작용을 겸하는 것으로서, 체결작업시 혹은 체결작업후 복귀시 양 플레이트의 간격이 너무 좁아지거나 너무 넓어지는 것을 스프링(320)의 인장력 및 탄성을 이용하여 방지하는 역할을 한다.

본 발명에서 상기 진공흡착부(400)의 진공펌프(410)는 진공압력을 생성하여 진공호스(420)를 통하여 안내파이프(130) 선단부에 나사를 유지할 수 있는 진공압을 생성할 수 있는 것이면 어느 것을 사용해도 관계없다.

상기 진공호스(420) 역시 진공펌프(410)에서 제공된 진공압력을 제공할 수 있고 압력이 누출되지 않도록 밀폐할 수 있으며 내구성이 있는 것이면 어느 것을 사용해도 관계없다.

본 발명에서 상기 연결구(430)는 진공호스(420)의 말단을 밀봉하여 안내파이프(130)에 연결해주기 위한 것으로서, 진공압의 누수를 방지하기 위한 패킹(미도시)이 내장되어 구성된다.

한편, 이상과 같이 구성되는 본 발명의 진공흡착 자동 나사체결기에는 전동드라이버(110)와 마이크로프로세서(520)에 전기적으로 연결되고, 전동드라이버(110) 가동 여부를 판단하여 가동/비가동 신호를 마이크로프로세서(520)로 송신하는 진공흡착센서(510)와, 진공흡착센서(510) 및 진공펌프(410)와 전기적으로 연결되어, 진공흡착센서(510)로부터 전동드라이버(110) 비가동신호가 전달될 경우 진공펌프(410)를 On으로 제어하고, 진공흡착센서(510)로부터 전동드라이버(110) 가동신호가 전달될 경우 전동드라이버(110) 진공펌프(410)를 Off로 제어하는 마이크로프로세서(520)로 이루어지는 제어부(500)가 더 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 제어부(500)는 드라이버비트(120)가 나사를 회전압박함으로써 실제 체결작업이 이루어지는 동안에는 필요없는 진공압력을 해제하기 위한 것으로서, 도 6에 나타낸 바와 같이 작동하며, 주 목적은 전동드라이버(110) 비작동시 진공펌프를 Off로 제어하기 위한 것이다.

사실, 체결 대상물의 종류에 따라 체결작업시 다양한 종류의 이물질이 발생할 수 있는데, 이렇게 발생한 이물질이 진공압력에 의해 진공펌프(410) 내로 역류함으로써 고장의 원인이 되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 진공흡착 자동 나사체결기는 그 기술적 사 상이 훼손되지 않는 범위에서, 그리고 본 발명을 바탕으로 당 업자에게 자명한 범위에서 다양하게 변형 및 구체화될 수 있음을 인지해야 한다.

이상과 같이 본 발명이 완성됨으로써, 드라이버비트(120)에 회전력을 부여하는 전동드라이버(110)와, 나사를 회전 체결시키는 드라이버비트(120)와, 드라이버비트(120)를 내장하여 보호하는 안내파이프(130)와, 체결될 나사를 고정 지지하는 체결헤드(140)와, 회전력을 연결파이프(160)로 꺾임 전달하는 제1유니버설조인트(150), 회전력을 하단의 제2유니버설조인트(170)로 전달하는 연결파이프(160), 회전력을 드라이버비트(120)로 꺾임 전달하는 제2유니버설조인트(170), 제1유니버설조인트(150)의 상단부를 지지함과 동시에 가이드바(230)에 슬라이딩 가능하도록 결합되는 상부베이스플레이트(180), 안내파이프(130)의 일단을 고정 지지하며 가이드바(230)에 슬라이딩 가능하도록 고정되는 하부베이스플레이트(190), 를 포함하여 이루어지는 체결부(100); 상부베이스플레이트(180)를 승하강시키는 공압실린더(210)와, 공압실린더(210)와 가이드바(230)를 고정하여 지지하는 지지대(220)와, 상부베이스플레이트(180)와 하부베이스플레이트(190)가 슬라이딩 가능하도록 결합되며, 제1스토퍼(240)와 제2스토퍼(250)가 구비되는 가이드바(230)와, 하부베이스플레이트(190)의 하강을 멈추게 하는 제1스토퍼(240)와, 상부베이스플레이트(180)의 하강을 멈추게 하는 제2스토퍼(250)로 이루어지는 지지부(200); 상부베이스플레이트(180)와 하부베이스플레이트(190) 간의 간격을 일정하게 유지하는 지지바(310) 와, 지지바(310)를 둘러싸고 연장되는 스프링(320)으로 이루어지는 복귀부(300); 및 진공압력을 생성하는 진공펌프(410)와, 생성된 진공압력을 안내파이프(130)로 전달하는 진공호스(420)와, 진공호스(420)를 안내파이프(130)에 밀봉 연결하는 연결구(430)로 이루어지는 진공흡착부(400)를 포함하여 구성되는 진공흡착 자동 나사체결기가 제공될 수 있게 되었다.

본 발명이 완성됨으로써, 체결을 위해 제공된 나사를 체결장업이 수행될 때 까지 안정되게 유지할 수 있으며, 나사 체결시 과도한 토오크가 가해질 염려가 없어서 체결에 불량이 발생하거나 체결 대상물이 파손될 염려가 없고, 체결 대상물에 최대한 근접한 거리에서 전동드라이버의 드라이버 비트 작동을 개시할 수 있어서 체결의 정확성을 크게 향상시킬 수 있으며, 체결 대상물 나사 구멍의 어느 정도 변화는 전체 구조 변화 없이 수용할 수 있고, 다축형의 경우 전동드라이버간 거리에 비해 더 좁은 2개 이상의 나사 동시체결이 가능하며, 체결헤드의 크기에 관계없이 깊은 홀 속에 숨어 있는 나사구멍에의 나사체결이 가능하면서도, 구조가 간단하여 경제성이 있고, 실제 구현도 용이한 자동 나사체결기가 제공될 수 있게 된 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (6)

1. 체결 대상물(O)의 체결구멍(H)에 나사를 자동으로 체결하는 자동 나사체결기에 있어서,

   전기력을 이용하여 회전축(111)을 회전시킴으로써 드라이버비트(120)에 회전력을 부여하는 전동드라이버(110)와, 전동드라이버(110)에 연결되어 회전함으로써 나사를 회전 체결시키는 것으로서, 제2유니버설조인트(170) 하단에 결합되며 안내파이프(130) 내부로 연장되어 내장되는 드라이버비트(120)와, 드라이버비트(120)를 내장하여 보호하고 나사체결 부위까지 안내하는 것으로서 그 상단부가 하부베이스플레이트(190) 하면에 고정되는 안내파이프(130)와, 2개 이상의 조(Jaw)(143)를 구비하여 체결될 나사를 그 말단이 체결 대상물의 체결구멍에 인접하고 머리가 드라이버비트(120)에 인접하도록 고정 지지하는 체결헤드(140)와, 전동드라이버(110)의 직하단에서 전동드라이버의 돌출된 회전축(111)의 회전력을 연결파이프(160)로 꺾임 전달하는 제1유니버설조인트(150), 제1유니버설조인트(150)를 통하여 전달된 회전력을 하단의 제2유니버설조인트(170)로 전달하는 연결파이프(160), 연결파이프(160)로부터 전달된 회전력을 그 하단에 고정되며 안내파이프(130)에 내장되는 드라이버비트(120)로 꺾임 전달하는 제2유니버설조인트(170), 일측에서 제1유니버설조인트(150)의 상단부를 베어링지지하여 회전가능하도록 지지함과 동시에 타측은 가이드바(230)에 상하로 슬라이딩 가능하도록 결합되는 상부베이스플레이트(180), 일측에서 안내파이프(130)의 일단을 고정 지지하며 타측은 가이드바(230)에 슬라이 딩 가능하도록 고정되는 하부베이스플레이트(190)를 포함하여 이루어지는 체결부(100);

   상부베이스플레이트(180)에 연결된 피스톤로드(참조부호 미도시)의 전후진을 이용하여 상부베이스플레이트(180)를 승하강시키는 공압실린더(210)와, 공압실린더(210)와 가이드바(230)를 고정하여 움직이지 않도록 지지하는 지지대(220)와, 상부베이스플레이트(180)와 하부베이스플레이트(190)가 슬라이딩 가능하도록 결합되며, 하단에는 제1스토퍼(240)가 구비되고 상단에는 제2스토퍼(250)가 구비되는 가이드바(230)와, 가이드바(230)의 하단에 돌출 고정되어 하부베이스플레이트(190)의 더 이상의 하강을 멈추게 하는 제1스토퍼(240)와, 가이드바(230)의 상단에 돌출 고정되어 상부베이스플레이트(180)의 더 이상의 하강을 멈추게 하는 제2스토퍼(250)로 이루어지는 지지부(200);

   상부베이스플레이트(180)와 하부베이스플레이트(190) 간의 간격을 일정하게 유지하기 위한 것으로서, 1측 이상은 슬라이딩 가능하도록 양 베이스플레이트(180)(190)에 고정되는 지지바(310)와, 지지바(310)를 둘러싸고 연장되는 스프링(320)으로 이루어지는 복귀부(300); 및

   진공압력을 생성하는 진공펌프(410)와, 진공펌프(410)에서 생성된 진공압력을 안내파이프(130)로 전달하는 진공호스(420)와, 진공호스(420)를 안내파이프(130)에 밀봉 연결하기 위한 것으로서 안내파이프(130)의 상단부 일측에 사선으로 연통되어 결합되는 연결구(430)로 이루어지는 진공흡착부(400)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는,

   진공흡착 자동 나사체결기.
2. 제 1항에 있어서,

   전동드라이버(110)와 마이크로프로세서(520)에 전기적으로 연결되고, 전동드라이버(110) 가동 여부를 판단하여 가동/비가동 신호를 마이크로프로세서(520)로 송신하는 진공흡착센서(510)와, 진공흡착센서(510) 및 진공펌프(410)와 전기적으로 연결되어, 진공흡착센서(510)로부터 전동드라이버(110) 비가동신호가 전달될 경우 진공펌프(410)를 On으로 제어하고, 진공흡착센서(510)로부터 전동드라이버(110) 가동신호가 전달될 경우 전동드라이버(110) 진공펌프(410)를 Off로 제어하는 마이크로프로세서(520)로 이루어지는 제어부(500)가 더 구성됨을 특징으로 하는,

   진공흡착 자동 나사체결기.
3. 제1항 또는 제 2항에 있어서,

   안내파이프(130)는, 하부베이스플레이트(190)의 하강에 따라 체결헤드(140)의 조(143)를 완전 개방 및 관통하면서 더 돌출됨을 특징으로 하는,

   진공흡착 자동 나사체결기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   제1유니버설조인트(150)의 하단에는 나사체결시 발생하는 과잉 토오크를 일부 수용하여 완충시키기 위한 것으로서, 제1유니버설조인트(150) 하단과 일체형으로 결합된 바(152)와 이를 둘러싸고 연장된 스프링(153)으로 구성되는 완충장치(151)가 구비됨을 특징으로 하는,

   진공흡착 자동 나사체결기.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   연결파이프(160)는 그 상단부가 완충장치(151)와 슬라이딩 가능하게 결합되고 그 하단부가 제2유니버설조인트(170)와 고정 결합되어 구성됨을 특징으로 하는,

   진공흡착 자동 나사체결기.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   제1스토퍼(240)와 제2스토퍼(250)의 간격은 복귀부(300) 스프링(320)에 의해 유지되는 양 베이스플레이트(180)(190) 간의 간격에 비해 더 좁게 구성됨을 특징으로 하는,

   진공흡착 자동 나사체결기.

Images