KR100750887B1 - 너트런너의 부품 체결 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 회전 동력을 발생시키는 서보모터(servo motor), 서보모터의 회전각도를 감지하는 엔코더(encoder), 서보모터의 회전속도를 낮추어 회전력을 높이는 감속기, 일단이 감속기에 연결되어 회전동력을 전달하는 스핀들(spindle), 감속기와 스핀들 사이에 위치하여 스핀들의 토크(torque)를 감지하는 트랜스듀서(transducer) 및 스핀들의 타단에 연결되고 회전 체결 부품과 직접 결합되는 소켓(socket)을 구비하여, 체결 부품을 회전시켜 체결하는 너트런너(nutrunner)에 있어서, 스핀들의 토크 및 서보모터의 각도가 영점인지 확인하는 영점 확인 단계와 미리 설정된 소정의 토크로 스핀들을 회전시켜 부품을 체결하는 부품 체결 단계 및 소정의 체결 품질 확인 방법을 이용하여 상기 체결된 부품의 체결 품질을 확인하는 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 너트런너의 부품 체결 방법이 제공된다.

개시된 너트런너의 부품 체결 방법에 의하면, 부품의 체결 품질을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 체결 불량을 용이하게 감지할 수 있게 된다.

너트런너, 체결, 토크, 각도, 불량

Description

너트런너의 부품 체결 방법{Methode for fastening parts with nutrunner}

도 1은 본 발명에 사용되는 너트런너의 측면도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법을 나타낸 흐름도,

도 3은 도 2에 도시된 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계의 세부적인 방법을 나타낸 흐름도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법으로 부품을 체결하여 측정된 데이터를 시간에 따른 토크 및 각도로 나타낸 도표,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계의 세부적인 방법을 나타낸 흐름도,

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 영점 확인 단계(S100) 이전에 추가되는 단계를 나타낸 흐름도,

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 너트런너의 토크 변화를 나타낸 그래프,

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법을 나타낸 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...너트런너 110...엔코더

120...서보모터 130...감속기

140...트랜스듀서 150...스핀들

160...소켓 170...체결 부품

180...체결물 190...제어부

본 발명은 부품 체결 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 너트런너(nutrunner)를 이용하여 부품을 체결하는 너트런너의 부품 체결 방법에 관한 것이다.

일반적으로 너트런너는 서보모터(servo motor)를 회전시켜 볼트(bolt)나 너트(nut) 등의 체결 부품을 회전시켜 체결하는 공구이다. 이러한 너트런너는 내부에 토크(torque)를 감지할 수 있는 트랜스듀서(transducer)와 서보모터의 회전 각도를 감지할 수 있는 엔코더(encoder)를 장착하여 정해진 토크와 각도로 부품을 체결할 수 있다. 그러므로, 자동차 조립 라인이나 각종 전기 전자 부품의 조립 라인 등의 자동화 생산 라인에 설치되어 사용된다.

상기 너트런너를 이용하여 부품을 체결하는 방법에는 정해진 토크만큼 체결부품을 회전시켜 체결하는 토크 체결법 및 정해진 각도만큼 체결부품을 회전시켜 체결하는 각도 체결법의 두 가지가 있다.

그런데, 상기와 같은 너트런너는 토크를 감지하는 트랜스듀서와 체결부품 사이에 다단의 아답터 형태인 스핀들 및 체결부품과 직접 결합되는 소켓이 위치하게 되므로 상기 스핀들 및 소켓에서 유격 및 뒤틀림 등이 발생하게 된다.

따라서, 토크 체결법을 이용하여 부품을 체결할 시에 트랜스듀서에서 측정되는 토크는 스핀들 및 소켓의 감쇄 토크와 체결부품에 전달되는 토크의 합이라 할 수 있다.

즉, 너트런너에는 불량이 발생하지 않더라도 스핀들 또는 소켓의 크랙이나 파손에 의하여 너트런너의 토크가 체결부품에 제대로 전달되지 않을 수 있다는 것이다.

또한, 스핀들의 꺽임 등으로 인하여 스핀들의 회전 마찰력이 증가하기도 하는데 이러한 경우 체결이 제대로 이루어지지 않더라도 상기 트랜스듀서에서는 정해진 토크가 감지되게 되므로 체결이 양호한 것으로 인지하게 된다.

아울러, 각도 체결법 이용시에 엔코더에서 측정되는 각도는 스핀들 및 소켓의 감쇄 각도와 체결부품의 회전각도의 합이라 할 수 있다. 게다가, 상기 엔코더와 스핀들 사이에는 감속기가 위치하므로 감속기의 감쇄 각도도 고려가 되어야 한다.

따라서, 스핀들 및 소켓의 크랙 및 마모 등으로 인하여 체결부품의 회전각도와 엔코더에서 측정되는 각도에는 차이가 생기게 된다.

즉, 엔코더에서는 정해진 각도가 측정되므로 체결이 양호한 것으로 판단하게 되지만 실제로 체결부품은 정해진 체결 각도로 회전하지 않는다는 것이다.

상기와 같이 너트런너는 토크를 감지하는 트랜스듀서 및 각도를 측정하는 엔 코더와 체결부품 사이에 다단의 아답터 형태인 스핀들 및 체결부품과 직접 결합되는 소켓이 위치하게 되므로, 스핀들 및 소켓에 발생하게 되는 유격 및 뒤틀림 등으로 인하여 체결불량이 발생하는 것이다.

또한, 볼트나 너트 등의 체결 부품은 나사산에 이물질이 부착되어 있거나, 온도의 급격한 변화 또는 부품 자체의 불량 등에 의하여서도 체결불량이 발생할 수 있다.

자동화 생산 라인에 있어서, 이러한 체결 불량이 발생하게 되면 엄청난 양의 불량품이 생산되게 된다.

그런데, 종래에는 부품의 체결에 있어서 상기와 같은 스핀들 및 소켓에 발생하게 되는 유격 및 뒤틀림 등이 고려되지 않아 체결불량이 발생할 확률이 높다는 문제점이 있다.

그리고, 발생된 체결불량을 감지하기 위해서는 사람이 직접 토크렌치(torque wrench) 등을 이용하여 체결 부품의 토크를 검사하여야 하는데, 이러한 검사 작업은 자동화 공정에 있어서 작업 효율을 현저하게 낮추게 되며 모든 부품의 체결 상태를 검사하는 데에는 너무 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 너트런너를 이용하여 체결된 부품의 체결 품질을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 너트런너의 이상 유무를 별다른 추가 구성 요소 없이도 용이하게 감지할 수 있는 너트런너의 부품 체결 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

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

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 너트런너의 부품 체결 방법은 회전 동력을 발생시키는 서보모터, 상기 서보모터의 회전각도를 감지하는 엔코더, 상기 서보모터의 회전속도를 낮추어 회전력을 높이는 감속기, 일단이 상기 감속기에 연결되어 회전동력을 전달하는 스핀들(spindle), 상기 감속기와 상기 스핀들 사이에 위치하여 상기 스핀들의 토크를 감지하는 트랜스듀서 및 상기 스핀들의 타단에 연결되고 회전 체결 부품과 직접 결합되는 소켓(socket)을 구비하여, 상기 회전 체결 부품을 회전시켜 체결하는 너트런너에 있어서, 상기 스핀들의 토크 및 상기 서보모터의 각도가 영점인지 확인하는 영점 확인 단계; 미리 설정된 소정의 토크로 상기 스핀들을 회전시켜 부품을 체결하는 부품 체결 단계 및 소정의 체결 품질 확인 방법을 이용하여 상기 체결된 부품의 체결 품질을 확인하는 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계를 포함하고, 상기 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계는, 상기 서보모터를 오프하여 상기 스핀들의 비틀림이 복원되도록 하는 서보모터 오프 단계; 상기 스핀들의 비틀림 복원에 의하여 상기 서보모터가 역회전한 각도를 상기 엔코더에서 감지하는 역회전 각도 감지 단계; 상기 감지된 역회전 각도만큼 상기 서보모터를 정회전시키는 재체결 단계; 상기 재체결 단계에서 상기 스핀들에 발생하는 토크인 재체결 토크를 상기 트랜스듀서에서 감지하는 재체결 토크 감지 단계 및 상기 재체 결 토크의 최대값이 소정의 적정 범위 안에 포함되는 경우 상기 너트 런너의 부품 체결을 완료하고, 상기 재체결 토크의 최대값이 소정의 적정 범위 안에 포함되지 않는 경우 점검을 요청하는 판정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체결 품질 확인 및 점검 요청 알림 단계는, 상기 서보모터를 역회전시켜 체결된 부품을 분리하는 부품 분리 단계; 상기 분리 단계에서 상기 스핀들에 발생하는 역회전 토크를 상기 트랜스듀서에서 감지하는 역회전 토크 감지 단계; 상기 역회전 토크의 최대값이 나올 때까지 상기 서보모터가 역회전한 각도를 상기 엔코더에서 감지하는 역회전 각도 감지 단계 및 상기 역회전 토크 및 상기 역회전 각도가 소정의 적정 범위 안에 포함될 경우 부품 체결을 완료하고, 상기 역회전 토크의 최대값 또는 상기 역회전 각도가 소정의 적정 범위 안에 포함되지 않을 경우 점검을 요청하는 판정 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

게다가, 상기 영점 확인 단계 이전에, 상기 스핀들의 토크값 및 각도가 영점인지 확인하는 영점 확인 단계; 미리 설정된 소정의 토크값으로 상기 스핀들을 회전시켜 부품을 체결하는 부품 체결 단계; 상기 서보모터를 오프하여 상기 스핀들의 비틀림이 복원되도록 하는 서보모터 오프 단계; 상기 스핀들의 비틀림 복원에 의하여 상기 서보모터가 역회전한 각도를 상기 엔코더에서 감지하는 역회전 각도 감지 단계; 상기 감지된 각도만큼 상기 서보모터를 정회전시키는 재체결 단계; 상기 서보모터를 역회전시켜 체결된 부품을 분리하는 부품 분리 단계; 상기 분리 단계에서 상기 스핀들에서 발생하는 역회전 토크를 상기 트랜스듀서에서 감지하는 역회전 토크 감지 단계; 상기 역회전 토크의 최대값이 나올 때까지 상기 서보모터가 역회전 한 각도를 상기 엔코더에서 감지하는 역회전 각도 감지 단계; 상기 역회전 토크 및 상기 역회전 각도를 소정의 저장매체에 저장하는 판정 단계 및 저장된 상기 서보모터의 역회전 각도 및 상기 스핀들의 역회전 토크를 소정의 방법으로 분석하여 적정범위를 산출하는 적정 범위 산출단계를 더 포함할 수 있다.

아울러, 상기 서보모터는, 상기 서보모터에 입력되는 전류를 감지하여, 상기 전류값이 소정의 적정 범위 안에 포함되는지 판단하여 상기 전류값이 소정의 적정 범위를 벗어날 경우 점검을 요청하는 부하 감지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 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 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 사용되는 너트런너의 측면도이다.

도 1을 참조하면 본 발명에 사용되는 너트런너(100)는 엔코더(110), 서보모터(120), 감속기(130), 트랜스듀서(140), 스핀들(150), 소켓(160)을 포함한다.

상기 서보모터(120)는 회전 동력을 발생시키며, 상기 엔코더(110)는 서보모터(120)의 회전 각도를 감지한다. 또한 상기 감속기(130)는 서보모터(120)에 연결되어 서보모터(120)의 회전 속도를 줄이고 회전력을 증가시킨다.

상기 감속기(130)에는 스핀들(150)의 일단이 연결되어 있어 감속기(130)의 회전에 따라 스핀들(150)도 같이 회전하게 된다. 상기 감속기(130)와 스핀들(150)의 사이에는 스핀들(150)의 토크를 감지할 수 있는 트랜스듀서(140)가 장착되어 있다. 아울러, 상기 스핀들(150)의 타단에는 체결 부품(170)과 직접 결합되는 소켓(160)이 위치하여 체결 부품(170)이 체결물(180)에 체결될 수 있도록 스핀들(150)의 회전력을 체결 부품(170)에 전달한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 3은 도 2에 도시된 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계의 세부적인 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법은 영점 확인 단계(S100), 부품 체결 단계(S200), 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계(S300)를 포함한다.

영점 확인 단계(S100)는 상기 스핀들(150)에 걸리는 토크 및 서보모터(120)의 각도가 영점인지 확인하는 단계이다. 만약 영점이 아닐 경우 스핀들(150) 및 서보모터(120)의 영점을 맞추어주는 과정이 수반된다.

부품 체결 단계(S200)는 미리 설정된 토크 또는 각도로 부품을 체결하는 단계이다. 여기서, 미리 설정된 토크 또는 각도는 부품이 올바르게 체결될 수 있도록 체결 부품(180)별로 정해진 토크 또는 각도를 뜻한다. 즉, 상기 너트런너(100)는 트랜스듀서(140)에서 미리 설정된 토크가 감지될 때까지 스핀들(150)을 회전시키거나 또는 상기 엔코더(110)에서 미리 설정된 각도가 감지될 때까지 스핀들(150)을 회전시켜 부품을 체결하게 된다.

그런데, 부품체결시에는 너트런너(100) 자체에서 비틀림이 발생하게 되며, 또한 너트런너(100)에서 발생하는 비틀림의 양은 너트런너(100)에 걸리는 토크의 크기에 따라 달라진다.

따라서, 정확한 각도로 부품을 체결하기 위해서는 토크에 따른 너트런너(100)의 비틀림양에 따라 적절한 각도로 보상해주어야 한다. 이와 같이 보상되는 각도는 스핀들(150)을 고정한 상태에서 너트런너(100)를 작동하여 토크의 변화값과 각도 변화값을 측정함으로써 알 수 있다.

예를 들면, 부품을 500°의 각도로 체결하여야 할 경우, 엔코더(100)를 통하여 500°의 각도가 감지되었다 하더라도, 너트런너(100)에 비틀림이 발생하기 때문에 실제 부품은 500°보다 덜 회전하게 되므로 정확하게 체결되지 않는다.

이때, 너트런너(100)에 걸리는 토크값은 10N·m 이고 비틀림 각도는 3°라고 하면 너트런너(100)가 비틀린 각도인 3°만큼 너트런너(100)를 더 회전시킴으로써 정확하게 체결할 수 있는 것이다. 결과적으로, 너트런너(100)는 503°를 회전한 것이고, 체결되는 부품은 500°를 회전하게 되는 것이다.

체결 품질 확인 및 점검 요청 단계(S300)는 서보모터 오프 단계(S310), 역회전 각도 감지 단계(S311), 재체결 단계(S312), 재체결 토크 감지(S313) 및 판정 단 계(S314)를 포함한다.

상기 서보모터 오프 단계(S310)는 서보모터(120)를 오프하여 스핀들(150)의 비틀림이 복원되도록 하는 단계이다. 부품이 체결 완료되면 체결 부품(170)은 더 이상 회전하지 않으므로 스핀들(150)도 회전을 멈추게 된다.

그러나, 서보모터(120)는 감속기(130)를 통하여 스핀들(150)의 타단에 계속 회전력을 가하고 있는 상태이므로 스핀들(150)에는 비틀림이 발생하게 된다. 이때, 서보모터(120)를 오프하면 스핀들(150)의 비틀림이 복원되면서 서보모터(120)가 스핀들(150)이 비틀린 각도만큼 역회전하게 된다.

서보모터(120)와 스핀들(150) 사이에는 감속기(130)가 위치하고 있으므로, 감속기(130)의 감속비에 따라 서보 모터(120)와 스핀들(150)의 회전 각도에 차이가 있음은 물론이다.

상기 역회전 각도 감지 단계(S311)는 상기 스핀들(150)의 비틀림 복원에 의하여 서보모터(120)가 역회전한 각도를 엔코더(110)에서 감지하는 단계이다.

일반적으로, 엔코더(110)는 둘레에 다수의 통공이 형성된 원판이 수광부와 발광부 사이에서 회전할 때, 발광부의 빛이 상기 통공을 통과하여 수광부로 들어오거나 원판에 의해 차단되는 것을 이용하여 원판의 회전을 감지할 수 있는 장치이다.

상기와 같은 엔코더(110)의 원판을 서보모터(120)에 연결하여 같이 회전하도록 하면 서보모터(120)의 회전을 감지할 수 있는 것이다.

상기 재체결 단계(S312)는 상기 엔코더(110)로부터 감지된 서보모터(120)의 역회전 각도만큼 다시 서보모터(120)를 정회전시켜 부품을 다시 체결하는 단계이다. 즉, 재체결 단계(S312)는 스핀들(150)에서 발생되는 토크를 이용하여 정해진 토크로 부품을 체결하는 것이 아니라, 스핀들(150)이 비틀린 각도만큼 다시 회전시켜 부품을 체결하는 것이다.

재체결 토크 감지 단계(S313)는 상기 재체결 단계(S412)에서 스핀들(150)에 발생하는 토크인 재체결 토크를 상기 트랜스듀서(140)를 이용하여 감지하는 단계이다. 상기 트랜스듀서(140)는 감지된 재체결 토크를 제어부(190)로 입력하게 된다.

판정 단계(S314)는 상기 트랜스듀서(140)로부터 입력된 재체결 토크의 최대값이 소정의 적정 범위 안에 포함되는지 제어부(190)에서 판정하는 단계이다. 상기 제어부(190)에서는 재체결 토크의 최대값이 적정 범위 안에 포함되는 경우 상기 너트런너(100)의 부품 체결을 완료하고, 상기 재체결 토크의 최대값이 적정 범위 안에 포함되지 않는 경우 점검을 요청하게 된다.

상기 소정의 적정 범위는 체결 부품(170)이 올바르게 체결되었을 경우의 토크 범위를 뜻하는 것이며, 토크 범위는 체결 부품(170)별로 정해진 고유의 범위이다. 예를 들면, M16규격의 볼트는 1000kg·cm의 토크로 조이게 되는데 약 10%의 오차 범위를 적정 범위라 할 수 있다. 이러한 적정 범위는 각 부품의 재질이나 사용 환경 등에 따라 달라지는 것은 물론이다.

상기 부품 체결 단계(S200)에서 체결 불량이 발생할 경우에는 부품 체결 단계(S200)에서의 체결 토크와 재체결 토크는 서로 일치하지 않으므로 체결 불량을 감지할 수 있는 것이다.

즉, 체결부품(170)에 이상이 생기거나 소켓(160)에 균열이 발생하는 등의 문제로 인하여 체결 불량이 발생하면 상기 재체결 토크의 최대값은 적정 범위를 벗어나게 되므로, 상기 제어부(190)에서는 경고음을 내거나 경고등을 발광하여 체결 이상을 작업자 등에게 알릴 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법으로 부품을 체결하여 측정된 데이터를 시간에 따른 토크 및 각도로 나타낸 도표이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법은 이미 체결된 부품을 다시 체결하는 것이므로 토크가 변화하더라도 각도에는 변화가 없어야 한다. 그러나, 도 4를 참조하면 실제 부품 체결시에는 스핀들(150) 및 소켓(160) 등의 비틀림에 의하여 각도가 변화하고 있음을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 너트런너의 부품 체결 방법은 상기와 같은 스핀들(150) 및 소켓(160) 등의 비틀림을 고려하여 부품을 체결하게 되므로 매우 정확하게 부품을 체결할 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계의 세부적인 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계의 또 다른 실시예는 부품 분리 단계(S320), 역회전 토크 감지 단계(S321), 역회전 각도 감지 단계(S322) 및 판정 단계(S323)를 포함한다.

부품 분리 단계(S320)는 체결된 부품이 풀리기 직전까지 서보모터(120)를 역회전시키는 단계이다.

일반적으로 체결된 부품을 풀기 위한 역회전 토크는 체결시 토크의 60% 내지 70%이다. 그리고, 상기 부품 분리 단계(S35)에서 필요한 토크는 풀림이 발생하기 직전의 최대 토크이므로 체결시 토크의 50%정도인 것이 바람직하다.

역회전 토크 감지 단계(S321)는 상기 부품 분리 단계(S320)에서 스핀들(150)에 발생하는 토크인 역회전 토크를 트랜스듀서(140)에서 감지하여 상기 제어부(190)로 입력하는 단계이다.

역회전 각도 감지 단계(S322)는 상기 역회전 토크의 최대값이 나올 때까지 서보모터(120)가 역회전한 각도를 엔코더(110)에서 감지하여 상기 제어부(190)로 입력하는 단계이다.

판정 단계(S323)는 입력된 상기 역회전 토크의 최대값과 상기 역회전 각도가 소정의 적정 범위 안에 포함되는지 제어부(190)에서 판정하는 단계이다.

상기 역회전 토크의 최대값 및 상기 역회전 각도가 소정의 적정 범위 안에 포함될 경우에 제어부(190)는 너트런너(100)의 부품 체결을 완료하게 된다.

체결이 헐거울 경우나, 너트 런너(100)가 헛도는 등의 경우에는 상기 역회전 토크의 최대값이 적정 범위보다 낮게 감지되며, 체결 부분에 이물질이 묻어있거나 부정확한 방향으로 억지 끼움이 되도록 체결되는 등의 경우에는 상기 역회전 토크의 최대값이 적정 범위보다 높게 감지되므로 제어부(190)에서는 역회전 토크의 최대값을 적정 범위의 토크와 비교함으로써 체결 이상 유무를 판단하게 된다.

또한, 소켓(160)과 체결 부품(170)이 올바르게 결합되어 있지 않거나 소켓(160)에 균열이 발생하는 등의 이상이 생겼을 경우에는 상기 역회전 각도가 적정 범위를 벗어나게 되므로 체결 이상 유무를 알 수 있다.

따라서, 체결에 이상이 있을 경우에는 제어부(190)에서는 경고음을 발생하거나 경고등을 발광하여 작업자에게 점검을 요청할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 영점 확인 단계(S100) 이전에 추가되는 단계를 나타낸 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 너트런너의 토크 변화를 나타낸 그래프이다.

도 6 및 도 7을 참조하면 본 발명의 너트런너의 부품 체결 방법은 영점 확인 단계(S10), 부품 체결 단계(S15), 서보모터 오프 단계(S20), 역회전 각도 감지 단계(S25), 재체결 단계(S30), 부품 분리 단계(S35), 역회전 토크 감지 단계(S40), 역회전 각도 감지 단계(S45), 판정 단계(S50), 적정 범위 산출 단계(S55)를 더 포함한다.

먼저 영점 확인 단계(S10)에 대하여 살펴보면, 상기 영점 확인 단계(S10)는 스핀들(150)에 걸리는 토크 및 서보모터(120)의 각도가 영점인지 확인하는 단계이다. 만약 영점이 아닐 경우 스핀들(150) 및 서보모터(120)의 영점을 맞추어주는 과정이 수반된다.

부품 체결 단계(S15)는 미리 설정된 토크로 부품을 체결하는 단계이다. 여기서, 미리 설정된 토크는 부품이 올바르게 체결될 수 있도록 체결 부품(180)별로 정해진 토크를 뜻하며, 상기 너트런너(100)는 트랜스듀서(140)에서 미리 설정된 토크가 감지될 때까지 스핀들(150)을 회전시키게 된다.

서보모터 오프 단계(S20)는 서보모터(120)를 오프하여 상기 스핀들(150)의 비틀림이 복원되도록 하는 단계이다.

역회전 각도 감지 단계(S25)는 스핀들(150)의 비틀림 복원에 의하여 상기 서보모터(120)가 역회전할 때, 역회전한 각도를 엔코더(110)에서 감지하는 단계이다.

재체결 단계(S30)는 상기 엔코더(110)에서 감지된 역회전 각도만큼 서보모터(120)를 정회전시켜 체결 부품(170)을 다시 체결하는 단계이다.

부품 분리 단계(S35)는 상기 서보모터(120)를 다시 역회전시켜 체결된 부품을 분리하는 단계이다.

역회전 토크 감지 단계(S40)는 상기 부품 분리 단계(S35)에서 스핀들(150)에 발생하는 역회전 토크를 트랜스듀서(140)에서 감지하여 제어부(190)로 입력하는 단계이다.

상기와 같은 역회전 토크 감지 단계(S40)에서 역회전 토크의 이상을 감지함으로써, 소켓(160)의 파손이나 크랙 등을 감지할 수 있는 것이다.

역회전 각도 감지 단계(S45)는 상기 역회전 토크 감지 단계(S40)에서 감지된 역회전 토크의 최대값이 나올 때까지 상기 서보모터(120)가 역회전한 각도를 엔코더(110)에서 감지하여 제어부(190)로 입력하는 단계이다.

판정 단계(S50)는 상기 역회전 토크 감지 단계(S40)에서 감지된 역회전 토크의 최대값 및 상기 역회전 각도 감지 단계(S45)에서 감지된 역회전 각도를 제어부(190)를 통하여 소정의 저장 매체에 저장하는 단계이다. 이때, 초기에는 체결 부품(170)이 정확하게 체결되었는지 육안 및 토크 렌치 등을 이용하여 확인하고, 체결 부품(170)이 정확하게 체결되었다면 체결된 토크값 및 역회전 각도를 저장하여, 차 후에 이루어지는 체결에서 기준값으로 사용하게 된다.

여기서, 상기 소정의 저장 매체는 플래시 메모리(Flash Memory) 또는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)일 수 있다.

적정 범위 산출 단계(S55)는 상기 판정 단계(S50)에서 저장된 상기 서보모터(120)의 역회전 각도 및 스핀들(150)의 역회전 토크의 변화를 제어부(190)에서 분석함으로써 적정범위를 산출하는 단계이다.

상기 판정단계(S50)에서 저장된 토크값 및 역회전 각도를 산출된 적정범위와 연속적으로 비교함으로써, 토크값 및 역회전 각도가 적정 범위를 벗어나는 시기를 미리 예측할 수 있으므로, 부품의 마모 등으로 인한 체결 불량을 미리 감지할 수 있게 된다.

아울러, 상기 서보모터(120)는, 상기 서보모터(120)에 입력되는 전류를 감지하여, 상기 제어부(190)로 감지된 전류값을 입력하는 부하 감지부(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제어부(190)는 입력된 전류값이 소정의 적정 범위 안에 포함되는지 판단하여 상기 전류값이 소정의 적정 범위를 벗어날 경우 작업자에게 점검을 요청하는 경고음 등을 발생시킬 수 있다.

상기와 같이 제어부(190)를 통하여 서보모터(120)에 입력되는 전류값을 감지하여 비교함으로써, 체결 부품(170) 또는 너트런너(100)에 이상이 생겨 서보모터(120)에 과부하가 걸리거나 또는 서보모터(120)가 헛도는 현상을 용이하게 감지할 수 있으므로, 체결 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

아울러 상기에서 설명한 바와 같이 너트런너(100)에는 제어부(190)가 더 포함되는 것이 바람직하다. 상기 제어부(190)는 엔코더(110)로부터 회전 각도를 입력받을 수 있으며, 또한 트랜스듀서(140)로부터 스핀들(150)의 토크를 입력받을 수 있고, 입력된 상기 회전 각도 및 토크를 적정 범위의 값과 비교하여 판정할 수 있다.

게다가, 상기 제어부(190)는 입력받은 회전각도 및 토크에 따라 서보모터(120)를 제어할 수 있으며, 서보모터(120)에 포함된 부하감지부(미도시)로부터 서보모터(120)에 입력되는 전류값을 입력받아 적정범위의 전류값과 비교하여 판정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참조하면 본 발명의 제 4 실시예에 따른 너트런너의 부품 체결 방법은 상기에서 설명했던 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예를 모두 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예를 필요에 따라 각각 구현할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 본 발명의 제 4 실시예에서는 제 3 실시예인 S10 내지 S55를 마스터링이라 명명하고, 상기 마스터링을 선택하여 구현할 수 있도록 마스터링 선택 단계(S5)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 제 1 실시예(S310 내지 S314) 및 제 2 실시예(S320 내지 S323)도 선택하여 구현할 수 있도록 체결 품질 확인 방법 선택 단계(S305)를 더 포함할 수 있 다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 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.

본 발명의 너트런너의 부품 체결 방법에 따르면, 부품의 체결 품질을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 너트런너의 이상 유무를 용이하게 감지할 수 있다. 따라서, 자동화 생산 라인 등에서 체결 불량에 의하여 대량의 불량품이 생산되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 체결 데이터를 지속적으로 저장하고, 기저장된 체결 데이터의 변화를 분석하여 너트런너에 이상이 생기는 시점을 예측하는 것이 가능하므로, 유지보수가 매우 용이하다.

게다가, 본 발명은 별도의 장비가 불필요하므로 비용이 저렴하고, 종래의 너트런너에도 적용이 가능하다는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 회전 동력을 발생시키는 서보모터(servo motor), 상기 서보모터의 회전각도를 감지하는 엔코더(encoder), 상기 서보모터의 회전속도를 낮추어 회전력을 높이는 감속기, 일단이 상기 감속기에 연결되어 회전동력을 전달하는 스핀들(spindle), 상기 감속기와 상기 스핀들 사이에 위치하여 상기 스핀들의 토크(torque)를 감지하는 트랜스듀서(transducer) 및 상기 스핀들의 타단에 연결되고 회전 체결 부품과 직접 결합되는 소켓(socket)을 구비하여, 상기 회전 체결 부품을 회전시켜 체결하는 너트런너(nutrunner)에 있어서,

   상기 스핀들의 토크 및 상기 서보모터의 각도가 영점인지 확인하는 영점 확인 단계;

   미리 설정된 소정의 토크로 상기 스핀들을 회전시켜 부품을 체결하는 부품 체결 단계 및

   소정의 체결 품질 확인 방법을 이용하여 상기 체결된 부품의 체결 품질을 확인하는 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계를 포함하고,

   상기 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계는,

   상기 서보모터를 오프하여 상기 스핀들의 비틀림이 복원되도록 하는 서보모터 오프 단계;

   상기 스핀들의 비틀림 복원에 의하여 상기 서보모터가 역회전한 각도를 상기 엔코더에서 감지하는 역회전 각도 감지 단계;

   상기 감지된 역회전 각도만큼 상기 서보모터를 정회전시키는 재체결 단계;

   상기 재체결 단계에서 상기 스핀들에 발생하는 토크인 재체결 토크를 상기 트랜스듀서에서 감지하는 재체결 토크 감지 단계 및

   상기 재체결 토크의 최대값이 소정의 적정 범위 안에 포함되는 경우 상기 너트런너의 부품 체결을 완료하고, 상기 재체결 토크의 최대값이 소정의 적정 범위 안에 포함되지 않는 경우 점검을 요청하는 판정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 너트런너의 부품 체결 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 체결 품질 확인 및 점검 요청 단계는,

   상기 서보모터를 역회전시켜 체결된 부품을 분리하는 부품 분리 단계;

   상기 분리 단계에서 상기 스핀들에 발생하는 역회전 토크를 상기 트랜스듀서에서 감지하는 역회전 토크 감지 단계;

   상기 역회전 토크의 최대값이 나올 때까지 상기 서보모터가 역회전한 각도를 상기 엔코더에서 감지하는 역회전 각도 감지 단계; 및

   상기 역회전 토크의 최대값 및 상기 역회전 각도가 소정의 적정 범위 안에 포함될 경우 부품 체결을 완료하고, 상기 역회전 토크의 최대값 또는 상기 역회전 각도가 소정의 적정 범위 안에 포함되지 않을 경우 점검을 요청하는 판정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 너트런너의 부품 체결 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 영점 확인 단계 이전에,

   상기 스핀들의 토크값 및 각도가 영점인지 확인하는 영점 확인 단계;

   미리 설정된 소정의 토크값으로 상기 스핀들을 회전시켜 부품을 체결하는 부품 체결 단계;

   상기 서보모터를 오프하여 상기 스핀들의 비틀림이 복원되도록 하는 서보모터 오프 단계;

   상기 스핀들의 비틀림 복원에 의하여 상기 서보모터가 역회전한 각도를 상기 엔코더에서 감지하는 역회전 각도 감지 단계;

   상기 감지된 각도만큼 상기 서보모터를 정회전시키는 재체결 단계;

   상기 서보모터를 역회전시켜 체결된 부품을 분리하는 부품 분리 단계;

   상기 분리 단계에서 상기 스핀들에서 발생하는 역회전 토크를 상기 트랜스듀서에서 감지하는 역회전 토크 감지 단계;

   상기 역회전 토크의 최대값이 나올 때까지 상기 서보모터가 역회전한 각도를 상기 엔코더에서 감지하는 역회전 각도 감지 단계;

   상기 역회전 토크 및 상기 역회전 각도를 소정의 저장매체에 저장하는 판정 단계 및

   저장된 상기 서보모터의 역회전 각도 및 상기 스핀들의 역회전 토크를 소정의 방법으로 분석하여 적정범위를 산출하는 적정 범위 산출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 너트런너의 부품 체결 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 서보모터는, 상기 서보모터에 입력되는 전류를 감지하여, 상기 전류값이 소정의 적정 범위 안에 포함되는지 판단하여 상기 전류값이 소정의 적정 범위를 벗어날 경우 점검을 요청하는 부하 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 너트런너의 부품 체결 방법.

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