KR101067647B1 - 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치에 관한 것으로서, 검사가 이루어지는 회전플레이트에 근접 설치되어 연속으로 이송되어 오는 나사가 검사위치의 정위치에 도달하였을때 다방향에서 미러로 나사의 측면 상(image)을 입사하고, 이를 고정판의 상부 중앙에 설치된 다각형의 미러반사체에 반사시키며, 미러반사체로부터 상방향으로 굴절된 상을 볼록렌즈로서 집속하고, 집속된 상을 그 상부측 카메라에서 촬영하며, 촬영된 신호를 통해 나사의 헤드부 측면측의 크랙의 유무를 하나의 모니터 상에 디스플레이시켜 이를 토대로 양품 혹은 불량품인지를 선별하도록 함으로써, 다수개의 카메라를 설치하여 각부분을 촬영하고 판독하는 기존 검사장치에 비해 설치공간을 줄이는 반면, 각부분을 파노라파 형태로 나누어 판독이 가능토록 하여 신속한 검사로서 나사의 생산성을 높일 수 있는 효과가 제공된다.

나사, 검사, 선별, 카메라, 미러 조정블럭, 미러반사체

Description

정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치{Crack inspection apparatus of head side part for accuracy screw's}

본 발명은 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 정밀나사를 공급, 정렬시켜 각 해당부위를 영상촬영으로서 검사하여 양품과 불량품으로 선별 배출하도록 하도록 한 자동검사시스템에 있어, 나사의 헤드 측면부의 크랙을 다방향으로 모니터링하여 효율적인 크랙검사가 이루어질 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 정밀 부품에 사용되는 나사의 나사산은 직경이 0.5 - 1mm, 1.5 - 3㎜ 크기로 가공되어 사용하고 있고, 이와 같이 가공된 정밀나사의 불량상태 여부는 작업자가 직접 눈으로 나사산(리드부분)의 형상 및 가공형태(헤드의 크랙부분)을 확인하면서 불량 여부를 판단하게 됨에 따라 정밀 나사의 검사 작업에 많은 인력이 소요되어 생산성이 떨어지고 나사 가공 공정에 많은 원가 부담이 되는 단점이 있다.

또한, 정밀 나사의 가공 작업이 정상적으로 수행되었는지 별도의 검사장치가 있어야 하지만, 이들의 검사수단이 구비되지 않아 불량가공이 많은 문제점이 있다.

실질적으로 나사의 리드부를 포함한 헤드부의 크랙부분 유무의 검사는 사용되는 나사로서 결합되는 각 기기부품의 수명에 영향을 주는 부분으로서 세밀한 검사가 이루어져야 하는 필요성이 있다.

통상 소형으로 제작된 정밀나사의 제작은 소정의 직경을 갖는 와이어를 소정길이로 절단함과 동시에 일단을 타격하는 방식으로서 헤드가 성형되고, 이후 나사산을 갖는 리드가 형성으로서 소형 정밀나사를 제작한다.

상기와 같이 제작된 나사는 리드가 정확한 나사산으로 가공, 헤드의 성형된 형상의 규격 및 헤드의 성형시 발생한 크랙부분의 유무에 따른 제품의 양품과 불량품으로 검사가 이루어짐과 동시에 양품과 불량품으로 구분하여 선별하는 장치가 소개된바 있다.

상기와 같은 검사는 자동화 라인에서 이루어지며, 대량의 나사를 호퍼에 공급하고, 호퍼를 통해 볼피더 및 리니어피터를 통과하여 회전되는 회전플레이트상에 등간격으로 배치시켜 이동하면서 검사하도록 되어 있다. 여기서 상기 회전플레이트의 주변으로 설치된 각 검사장비를 통해 상술한 바와 같이 나사의 양품과 불량을 선별할 수 있도록 하고 있다.

보다 신속한 검사가 이루어지기 위해서는 검사대상의 나사의 정확한 규격을 컴퓨터에 세팅시키고, 이를 토대로서 주어진 카메라 및 각종 센서를 이용하여 나사를 검사하도록 되어 있다.

특히 나사의 헤드 부분 성형시 불량은 금속의 순간 균열에 의해 발생한 크랙(Crack)은 향후 나사를 이용한 제품조립에 있어, 제품의 수명에도 관계가 따르기 때문에 크랙검사는 정밀하게 이루어져야 할 필요성을 갖게 된다.

따라서 자동화 검사라인에서는 다수개의 카메라를 각 위치에 맞게 설치하여 이송중인 나사의 정면, 배면, 좌측면, 우측면을 각각 촬영하여 얻어진 영상에서 크랙이 조금이라도 발생한 경우라면 불량으로 처리하도록 하고 있다.

한편, 상기와 같은 크랙검사를 정확히 실시하기 위해 설치되는 카메라는 적어도 4대의 카메라 설치를 필요로 하는바 장비가 고가이고, 검사라인에서의 카메라 설치는 기타 검사가 이루어지기 전에 설치되어야 하나 각 검사장비 배치에 따른 설치공간이 협소해질 수밖에 없어 전반적으로 검사장치의 부피가 커지는 문제점이 있었다.

가령, 검사장치의 전반적인 부피가 커짐에 따라 각 설치되는 4대의 카메라는 각 나사의 면에서 촬영된 형태를 각 제공되는 모니터에 디스플레이시켜 정상적인 제품과 불량품을 선별하는 시간 또한 그만큼 오래 걸리는 단점이 있다.

또한, 상기와 같은 디스플레이 제공방식에 따라 촬영된 각 부분을 간단하게 식별, 판단하기가 어려워 검사 장치의 숙련된 관리자라 할지라도 취급상에 어려움이 따르는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 정밀나사를 공급, 정렬시켜 각 해당부위를 영상촬영으로서 검사하여 양품과 불량품으로 선별 배출하도록 하도록 한 자동검사시스템에 있어, 나사의 헤드 측면부의 크랙을 다방향으로 모니터링하여 효율적인 크랙검사가 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 호퍼로부터 가공된 정밀나사를 공급받아 볼(bowl) 피더로서 정렬 및 이송하고, 볼(bowl) 피더와 연계 설치된 리니어(linear) 피더를 통해 직성으로 이솔한 후 회전되는 회전플레이트 위에 안치하여 나사의 헤드부 측면을 촬영하여 크랙을 검사하도록 한 크랙검사장치에 있어서,

상기 크랙 검사장치는 상기 회전플레이트의 원주방향에 수직으로 근접 설치되는 지주와; 상기 지주로부터 횡으로 연결되는 지지플레이트와; 상기 지지플레이트의 저면으로부터 설치되어 회전플레이트상의 나사의 헤드 측면부에 대한 상(image)을 다방향으로 반사시키고, 상방향으로 상을 굴절시키는 반사수단과; 상기 반사수단이 설치된 상부로부터 상기 지주로부터 연결되는 지지대에 설치되어 반사수단을 통해 얻어진 다수개의 상(image)을 담기 위한 볼록렌즈와; 상기 볼록렌즈 의 상부에 설치되어 나사의 헤드 측면부 상을 촬영하는 카메라와; 상기 카메라와 대응되는 회전플레이트의 하부에 설치되어 조명을 제공하기 위한 램프;를 포함하여 구성된 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치가 제공된다.

본 발명에 따른 나사의 헤드 측면부 크랙검사장치는 검사가 이루어지는 회전플레이트에 근접 설치되어 연속으로 이송되어 오는 나사가 검사위치의 정위치에 도달하였을때 다방향에서 미러로 나사의 측면 상(image)을 입사하고, 이를 고정판의 상부 중앙에 설치된 다각형의 미러반사체에 반사시키며, 미러반사체로부터 상방향으로 굴절된 상을 볼록렌즈로서 집속하고, 집속된 상을 그 상부측 카메라에서 촬영하며, 촬영된 신호를 통해 나사의 헤드 측면부측의 크랙의 유무를 하나의 모니터 상에 디스플레이시켜 이를 토대로 양품 혹은 불량품인지를 선별하도록 함으로써, 다수개의 카메라를 설치하여 각부분을 촬영하고 판독하는 기존 검사장치에 비해 설치공간을 줄이는 반면, 각부분을 파노라파 형태로 나누어 판독이 가능토록 하여 신속한 검사로서 나사의 생산성을 높일 수 있는 효과가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명인 정밀나사 자동검사 및 선별시스템을 개략적으로 도 시한 평면도, 도 2는 본 발명에 따른 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치의 주요부분인 반사수단을 도시한 사시도, 도 3은 도 2에서의 조정블럭과 미러반사체를 확대하여 도시한 사시도, 도 4는 도 2에서 반사수단을 도시한 평면도, 도 5는 본 발명에 따른 반사수단을 통해 나사 헤드 측면부의 검사상태를 예시한 측단면도, 도 6은 본 발명에 따른 크랙검사장치를 이용하여 양품의 나사 측면을 디스플레이된 상을 보여주는 정면도, 도 7은 본 발명에 따른 크랙검사장치를 이용하여 불량품의 나사 측면을 디스플레이 한 상을 보여주는 정면도이다.

본 발명은, 호퍼(10)로부터 가공된 정밀나사를 공급받아 볼(bowl) 피더(20)로서 정렬 및 이송하고, 볼(bowl) 피더와 연계 설치된 리니어(linear) 피더(30)를 통해 회전되는 회전플레이트(1)상에 안치된 나사의 헤드 측면부을 촬영하여 크랙을 검사하도록 한 크랙검사장치(100)에 있어서,

상기 크랙 검사장치(100)는, 상기 회전플레이트(1)의 원주방향에 수직으로 근접 설치되는 지주(110)와; 상기 지주(110)로부터 횡으로 연결되어 지지플레이트(120)와; 상기 지지플레이트(120)의 저면으로부터 설치되어 회전플레이트(1)상의 나사 헤드 측면부에 대한 상(image)을 다방향으로 반사시키고, 상방향으로 상을 굴절시키는 반사수단(130)과; 상기 반사수단(130)이 설치된 상부로부터 상기 지주(110)로부터 연결되는 지지대(111)에 설치되어 반사수단을 통해 얻어진 다수개의 상(image)을 담기 위한 볼록렌즈(140)와; 상기 볼록렌즈(140)의 상부에 설치되어 나사의 헤드 측면부 상을 촬영하는 카메라(150)와; 상기 카메라(150)와 대응되는 회전플레이트(1)의 하부에 설치되어 조명을 제공하기 위한 램프(160);를 포함하여 구성된다.

상기 회전플레이트(1)는 유리판으로 그 하부에는 구동모터측과 연결 설치되어 회전가능하게 설치된다.

상기 지지플레이트(120)의 일측에는 장공(121)이 형성되고, 상기 장공(121)을 통해 체결나사(S)로서 지주(110)로부터 고정 설치되어 상,하 높이조절가능하게 설치된다.

상기 반사수단(130)은, 방사선상으로 가이드공(131a)이 다수개 배열 형성되고, 각 가이드공(131a)의 양측에 체결공(131b)이 형성된 고정판(131)과, 상기 고정판(131)의 가이드공(131a)으로 슬라이딩 조절되어 체결부재(S)로서 고정 설치되도록 상부 양측에 슬라이드 장공(132a)이 마련되고, 전면 하측에는 피사체의 상을 반사시키기 위한 미러(M)가 부착 설치된 다수개의 조정블럭(132)과, 상기 고정판(131)의 상부 중심선상에 설치되어 조정블럭(132)상의 미러(M)로부터 맺힌 상을 상부로 반사시키도록 상부는 좁고 하부는 넓어지는 다각 뿔 형상의 미러반사체(133)로 구성된다.

상기 조정블럭(132)은 다수개의 가이드공(131a) 중 적어도 4개 이상 상호 대응되게 설치됨이 바람직하며, 실시되는 나사의 검사대상에 따라 8개 모두 설치될 수도 있다.

상기 미러반사체(133)는 항상 8각으로 형성되어 상기 조정블럭이 설치된 개수에 상호 대응되게 해당하는 반사면을 제공할 수 있도록 한 것이다.

도면중 미설명부호 40은 회전플레이트측에 설치되는 정렬가이드부이고, 부호 50은 투입간격 감지부이다.

이와 같이 구성된 본 발명인 크랙검사장치에 대한 작동을 설명하면 다음과 같다.

가공처리되어 있는 소형 정밀나사는 대용량 호퍼(10)에 공급하고, 호퍼(10)를 통한 볼(bowl) 피더(20)에서는 주지된 바와 같은 진동정렬방식으로서 일차적인 정렬을 실시하여 볼(bowl) 피더(20)의 배출구측에 연이어 설치된 리니어(linear) 피더(30)를 통해 공급되도록 한다.

이때 나사의 헤드 부분은 저면이 이송되는 것으로, 일렬로 점차적인 이송이 이루어지며, 구동모터의 회전동력으로서 회전하는 회전플레이트(1)의 상면에 헤드 저면이 안착된 상태로 투입된다.

상기와 같이 투입된 나사는 회전플레이트(1)의 회전과 함께 정렬 가이드부(40)에서 이차적인 정렬이 이루어지면서 이송된다.

상기와 같이 나사의 이차적인 정렬은 원판 상의 회전플레이트(1)의 가장자리로부터 이송되며, 이때 투입간격 감지부(50)에서는 연속으로 이송되는 나사의 간격을 설정 값에 맞게 간격을 유지하고 있는지를 감지한다.

이러한 감지는 나사의 간격 차이에서 이루어지는데, 가령 설정치에 맞지 않게 이송되는 나사는 그 순번을 체크하며, 이러한 순번은 통상적인 엔코더로서 마이콤(도면에서 생략함)에 전달하여 검사대상의 유무를 일차적으로 판독할 수 있게 한다. 이는 미검사대상인 경우 미분류 배출대상으로 회수처리되도록 할 수 있다.

한편, 간격 설정치 범위에 맞게 이송되는 나사는 크랙검사장치(100)를 통해 다중방향으로 나사를 촬영하고, 촬영된 신호를 마이콤으로 보내 영상모드 구비되는 모니터에 디스플레이하며, 여기서 마이콤에서 설정된 검사치에서 벗어나는가를 판별하여 나사의 헤드 측면부가 양품인지, 불량품인지를 판별한다.

상기 크랙검사장치를 구성하는 지주(110)에 횡방향으로 상,하 조절가능하게 설치된 지지플레이트(120)측 반사수단(130)은 다음과 같이 나사의 헤드 측면부를 입사하여 상방향으로 반사시킨다.

상기 반사수단(130)을 구성하는 고정판(131)의 가이드공(131a)에 각 슬라이딩 조정가능하게 설치된 조정블럭(132)은 상부 양측에 장공(132a)이 형성되고, 체결부재(S)는 상기 장공(132a)을 통해 가이드공(131a) 양측에 형성된 체결공(131b)에 고정 설치되는 구조로서, 조정블럭(132)의 전후 슬라이딩시켜 조정함으로써, 피사체인 나사의 크기에 따른 헤드 측면부에 대한 입사각을 각각 조정하여 유효적절하게 세팅할 수 있다.

또한, 상기 조정블럭(132)은 적어도 4방향 에서 상호 대응되게 설치되도록 하여 적어도 나사 헤드부 측면에 대한 전면, 배면, 좌,우측면에서 나타나는 상(image)을 구할 수 있거나, 도시된 바와 같이 8개 모두 설치함으로써 좀더 세밀하게 검사할 수 있도록 할 수 있다.

상기와 같은 조정블럭(132)은 그 전면에 미러(M)가 소정의 각도로 설치되어 회전플레이트(1)상에 나사가 안착되어 이송되는 상태에서 상기 고정판(131)의 중심선상 하부에 위치되는 순간 각 조정블럭(132)의 미러(M)는 도 5에 도시된 화살표방향과 같이, 입사각으로서 피사체인 나사의 헤드 측면부 상(image)를 입사하고, 상기 미러(M)로부터 반사되는 상은 고정판(131)의 상부 중앙에 설치된 다각형 미러반 사체(133)의 각 미러 면에 반사시키며, 상기 미러반사체(133)는 다각뿔 형상으로서 미러 면에 맺힌 상을 상방향으로 굴절시켜 준다.

상기와 같은 상태는 지주(110)로부터 지지대(111)에 의해 연결 설치된 볼록렌즈(140)에 나사의 헤드 측면부 상을 맺게 하고, 여기서 측면 상은 상기 조정블럭(132)의 설치에 따라 그 방향은 8각으로 상(image)을 모으게 되며, 상기 볼록렌즈(140)의 상부에 설치된 카메라(150)를 통해 촬영이 이루어진다. 이때 상기 회전플레이트(1)의 저면에 이격 설치된 램프(160)는 조명을 주어 나사의 촬영에 따른 상이 명확하게 디스플레이 될 수 있는 조건을 만들어 준다.

도 6은 상기 카메라(150)를 통해 촬영된 나사의 헤드 측면부를 모니터에서 디스플레이 한 도면으로서 헤드 측면부가 정상적으로 양품에 해당하고, 첨부된 도 7은 나사의 헤드 측면부 중 지시된 "A"부분은 헤드 측면부상에 크랙이 발생하였을 나타내는 것으로서, 불량품에 해당하는 나사로 판독하게 된다.

결국, 상기와 같이 검사된 나사제품이 양품일 경우에는 다음 검사대상으로 이동시 검사되고, 불량품일 경우에는 검사에서 제외된 상태로 이송되어 후처리된다.

한편, 상기와 같이 크랙검사장치(100)를 통과하여 이송되는 나사는 그 일측에 설치된 측면검사부, 헤드 저면검사부를 거쳐 양품 혹은 불량품으로 판정되며, 리젝트(Reject)를 통과하는 단계를 거치며, 최종적으로 양품, 불량품, 미분류로 선별처리된다.

상기와 같이 이루어지는 나사의 검사는 연속으로 회전되는 회전플레이트 상 에서 각 검사부분을 통해 양품인지 또는 불량품인지를 신속하게 판독하여 불량처리되거나, 양품처리되도록 함에 있어, 미러의 입사각과 미러반사체의 반사각을 이용한 나사의 측면 상을 한번에 모아 촬영하여 이를 판독하여 양품과 불량품 또는 미분류품으로 선별하는 검사장치가 이루어짐으로써, 다수개의 카메라 장치를 이용하여 전,후 및 좌우측면에서 촬영하는 기존의 방식에 비해 검사속도와 검사 정확도를 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에서는 나사를 기준으로 검사하도록 한 것이지만, 인쇄회로기판상에 설치되는 반도체 및 기타 소형 전자부품 등을 정렬 및 검사하는 용도로도 충분히 활용할 수 있기 때문에 나사에 한정하지 않고 전기·전자부품 등의 신속한 검사를 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명인 정밀나사 자동검사 및 선별시스템을 개략적으로 도시한 평면도,

도 2는 본 발명에 따른 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치의 주요부분인 반사수단을 도시한 사시도,

도 3은 도 2에서의 조정블럭과 미러반사체를 확대하여 도시한 사시도,

도 4는 도 2에서 반사수단을 도시한 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 반사수단을 통해 나사 헤드 측면부의 검사상태를 예시한 측단면도,

도 6은 본 발명에 따른 크랙검사장치를 이용하여 양품의 나사 측면을 디스플레이된 상을 보여주는 정면도,

도 7은 본 발명에 따른 크랙검사장치를 이용하여 불량품의 나사 측면을 디스플레이된 상을 보여주는 정면도.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ◎

100: 크랙검사장치 110: 지주

120: 지지플레이트 130: 반사수단

131: 고정판 131a: 가이드공

132:조정블럭 133:미러반사체

140: 볼록렌즈 150: 카메라

160: 램프 M: 미러

Claims (5)

1. 호퍼(10)로부터 가공된 정밀나사를 공급받아 볼(bowl) 피더(20)로서 정렬 및 이송하고, 볼(bowl) 피더와 연계 설치된 리니어(linear) 피더(30)를 통해 회전되는 회전플레이트(1)상에 안치된 나사의 헤드 측면부를 촬영하여 크랙을 검사하도록 한 크랙검사장치(100)에 있어서,

   상기 크랙 검사장치(100)는 상기 회전플레이트(1)의 원주방향에 수직으로 근접 설치되는 지주(110)와; 상기 지주(110)로부터 횡으로 연결되어 지지플레이트(120)와; 상기 지지플레이트(120)의 저면으로부터 설치되어 회전플레이트(1)상의 나사 헤드 측면부에 대한 상(image)을 다방향으로 반사시키고, 상방향으로 상을 굴절시키는 반사수단(130)과; 상기 반사수단(130)이 설치된 상부로부터 상기 지주(110)로부터 연결되는 지지대(111)에 설치되어 반사수단을 통해 얻어진 다수개의 상(image)을 담기 위한 볼록렌즈(140)와; 상기 볼록렌즈(140)의 상부에 설치되어 나사의 헤드 측면부 상을 촬영하는 카메라(150)와; 상기 카메라(150)와 대응되는 회전플레이트(1)의 하부에 설치되어 조명을 제공하기 위한 램프(160);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지플레이트(120)의 일측에는 장공(121)이 형성되고, 상기 장공(121)을 통해 체결나사(S)로서 지주(110)로부터 고정 설치되어 상,하 높이조절가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장 치.
3. 제1항에 있어서, 상기 반사수단(130)은, 방사선상으로 가이드공(131a)이 다수개 배열 형성되고, 각 가이드공(131a)의 양측에 체결공(131b)이 형성된 고정판(131)과, 상기 고정판(131)의 가이드공(131a)으로 슬라이딩 조절되어 체결부재(S)로서 고정 설치되도록 상부 양측에 슬라이드 장공(132a)이 마련되고, 전면 하측에는 피사체의 상을 반사시키기 위한 미러(M)가 부착 설치된 다수개의 조정블럭(132)과, 상기 고정판(131)의 상부 중심선상에 설치되어 조정블럭(132)상의 미러(M)로부터 맺힌 상을 상부로 반사시키도록 상부는 좁고 하부는 넓어지는 다각 뿔 형상의 미러반사체(133)로 구성된 것을 특징으로 하는 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 조정블럭(132)은 다수개의 가이드공(131a) 중 적어도 4개 이상 상호 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 미러반사체(133)는 8각으로 형성된 것을 특징으로 하는 정밀나사용 헤드 측면부의 크랙검사장치.

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