KR101104496B1 - 씨엔씨선반제품의 자동측정 및 포장장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 내부의 회전력 전달용 기계부품 중의 하나이며 CNC선반 가공품인 드라이브샤프트(Driveshaft)의 자동측정 및 검사와 자동포장방법에 관한 것으로, 가공된 드라이브샤프트의 부위별 치수 측정 및 불량 선별과 양품의 포장 등 단순 반복작업으로 인한 작업자의 능률저하를 방지하고 근로여건 개선을 통한 생산성 향상을 도모할 수 있는데 그 구성과 동작은 다음과 같다.
CNC자동선반 가공작업으로 완성된 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트의 출하 전 검사와 불량선별 및 포장 등 CNC선반가공 후 후반부 공정의 자동화시스템 구성을 CNC선반가공품공급단(S1), 검사단(S2) 및 포장단(S3) 등 3단계 시스템으로 구성하는데, CNC선반가공품공급단(S1)은 가공된 드라이브샤프트가 공급스토커에 적재되어 CNC선반가공품 로딩장치로 슬라이딩된 후 로딩장치에 의해 검사단으로 이송되고, 검사단(S2)에서는 드라이브샤프트가 원형회전판 가장자리의 고정지그에 고정되어 시계방향으로 회전되면서 순차적으로 내경깊이, 홈깊이, 내경을 측정하고, 측정한 데이터는 중앙CPU에서 미리 설정한 소정의 표준치수와 허용오차와 비교하여 언로드장치를 통하여 불량품은 선별되어 제거되고 양품은 포장단(S3)으로 이송된 다음 자동포장작업이 완료되어 창고적치나 화물차 적재 대기상태가 된다.
Figure R1020080042709
CNC선반, 공급스토커, CNC선반가공품로드장치, 상하반전장치, CNC선반가공품내경깊이측정장치, CNC선반가공품홈깊이측정장치, CNC선반가공품내경측정장치.

Description

씨엔씨선반제품의 자동측정 및 포장장치{A PROCESS OF AUTOMATIC MEASUREMENT AND PACKING FOR CNCTURNERY}
본 발명은 자동차의 회전력 전달용 기계부품 중의 하나로서 CNC선반가공품인 드라이브샤프트(Driveshaft)에 대하여 CNC선반작업 후에 검사와 포장을 자동으로 하기 위한 것으로서, 가공품을 검사, 선별 및 포장을 자동으로 할 수 있는 CNC선반 가공 후 후공정에 대한 자동화 장비 시스템 구성에 관한 것이다.
본원 발명은 CNC선반가공품인 드라이브샤프트에 대한 치수측정, 불량선별 및 포장을 자동으로 할 수 있는 자동화시스템에 관한 것으로, 종래에 있어서 CNC선반가공품에 대하여 수작업으로 CNC선반가공품 부위별 내경과 깊이 및 홈의 크기를 측정하여 불량품을 선별하여 제거하고, 검사 완료된 CNC선반가공품에 대한 포장 또한 수작업으로 이루어짐으로써, 작업속도가 느리고 인력의 낭비 및 안전사고 요인이 잠재하는 문제가 있었다.
이에 해결하고자 하는 과제는 CNC선반작업의 산출물인 드라이브샤프트에 대하여 가공된 치수측정을 통한 검사 및 불량 선별과 검사완료된 가공품에 대한 포장작업까지 자동화시스템을 구성하는 것이다.
CNC선반가공품인 드라이브샤프트의 자동측정 및 포장장치의 구성에 있어서 3단계의 주요부문으로 대별되는 CNC선반가공품공급단(S1), 검사단(S2) 및 포장단(S3)으로 구성하는데,
CNC선반가공품(15b)을 CNC선반으로부터 수집, 정렬 후 검사단(S2)으로 보내주기 위한 공급스토커(10)를 구비하며, 공급스토커(10)에는 다수개의 스토커라인(10a)을 형성하여 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트가 스토커라인(10a)을 따라 일렬로 배열되어 로딩장치(11) 방향으로 순차적으로 이동을 하고,
CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트가 스토커라인(10a)에 배열된 상태에서 로케이션에어실린더(10b)의 작용으로 CNC선반가공품(15b)이 검사단(S2) 방향으로 한 개씩 순차적으로 라인피더(10d)로 이송되며, 로딩장치(11)는 두 기의 에어핑거로 드라이브샤프트를 교차하여 픽업하여 검사단(S2)으로 이송하며,
이송된 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트는 원형회전판(13) 모서리부에 설치되어있는 고정지그(13a)에 안착되어 시계방향으로 이동되면서 내경깊이측정장치(12c)에서 드라이브샤프트내경깊이(32)를 측정하고 측정 후에 다시 시계방향으로 이동되면서 홈깊이측정장치(12d)에서 드라이브샤프트홈깊이(33)를 측정하며, 측정 후 시계방향으로 다시 이동하여 마지막으로 내경측정장치(12e)에서 드라이브샤프트내경(31)을 측정 후 다시 시계방향으로 이동하여 언로딩장치(14)의 에어핑거에 픽업되어 불량품은 선별되고 완제품은 언로딩장치(14) 동작에 의해 컨베이어벨트A(15)의 위로 놓여져 포장단(S3)으로 이송하며,
이송되어오는 드라이브샤프트를 인력을 사용하여 순차적으로 포장박스이송대차A(16a)위의 포장박스(16)에 소정의 수량만큼 적재를 한 후, 컨베이어벨트B(15a),이송대차이송장치(16d), 상하이송레일(23a), 좌우이송레일(23b)을 따라 전후이송레일(17b)까지 이동하여 포장박스이송대차A(16a) 위의 포장박스(16)를 전후이송레일(17b) 위의 포장박스이송대차B(16b)를 이용하여 포장박스운반장치(16c) 위에 소정의 높이까지 순차적으로 적재한다.
본원발명인 CNC선반가공품의 자동측정 및 포장장치를 도 3의 드라이브샤프트 제조에 적용하여 얻어지는 효과에 있어서,
기술적 측면으로는 제품의 포장 공정에서 이송 자동제어 시스템 구축으로 시설장비의 효율적 운용이 가능하며, 시설장비의 안정성 증대와 시설에 대한 관리의 최적화 달성으로 전체설비 운영의 편리성이 강화되며, 제조관련 자료의 저장 및 보고서 작성의 용이성 확보와 자동제어를 통한 산업재해 발생 방지기능의 확보등으로 공장 전체적인 자동화시스템 구축이 공고해지는 효과가 있고,
인력관리와 생산성 측면에서는 작업 환경개선으로 근로자의 근로만족도가 증가되며, CNC선반가공품인 드라이브샤프트의 일일 생산량이 기존에 9,600ea에서 본원발명을 적용한 후 12,000ea까지 증가되고, 3인 1조의 소요인력을 1인 1조로도 가능하게 되어 인력감축 및 작업안전도의 향상으로 인한 작업환경의 질적 개선이 이루어져 신규인력 유입 증가와 노동의 질적 향상에 의한 제품의 불량률 감소효과를 가져와 생산효율성이 대폭 향상되는 효과가 있다.
본원발명인 CNC선반가공품인 드라이브샤프트의 자동측정 및 포장시스템은 드라이브샤프트 외의 다른 가공품에 대해서도 약간의 설비 수정 및 보완으로 적용이 가능하므로 CNC선반 작업을 하는 타사의 경우에도 적용하여 충분히 상기와 유사한 효과를 볼 수 있는 것이다.
본원발명인 CNC선반가공품(15b)의 자동측정 및 포장장치는 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트(Driveshaft)에 대한 후공정 자동화시스템으로서 3단계의 주요 부문으로 대별되는데, 첫번째는 CNC선반가공품공급단(S1)으로서 이 단계에서는 CNC선반에서 가공된 드라이브샤프트를 수집 및 정렬하고 다음 단계인 검사단(S2)으로 이송하는 역할을 한다. 검사단(S2)에서는 CNC선반가공품공급단(S1)에서 공급받은 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트의 주요 품질관리항목에 대하여 가공된 치수의 측정 및 데이터수집 외에 관리치를 벗어날 경우 불량품으로 판정하여 양품만 추출하는 역할을 하며, 마지막 단계인 포장단(S3)에서는 검사단(S2)의 품질검사를 통과한 CNC선반가공품(15b)을 공급받아 창고적치나 화물차량에 적재를 위한 포장작업을 자동으로 수행하게 된다.
자세한 각 부문별 구성 및 동작은 다음과 같다.
CNC선반가공품공급단(S1); CNC선반에서 가공된 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트를 수집하고 정렬한 후 검사단(S2)으로 공급하기 위한 CNC선반가공품공급단(S10)의 구성에 있어서, CNC선반가공품(15b)을 임시로 보관 후 검사단(S2)으로 보내주기 위한 공급스토커(10)를 구비하는데, 공급스토커(10)에는 다수개의 스토커라인(10a)을 구비하여 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트가 스토커라인(10a)을 따라서 일렬로 배열되어 로딩장치(11) 방향으로 순차적으로 이동을 한다. 이때 스토커라인은 로딩장치(11) 방향으로 소정의 기울기로 경사지고 진동모터에 의한 진동이송으로 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트의 이동이 로딩장치(11) 방향으로 진동과 중력에 의하여 원할하게 진행된다.
CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트가 CNC선반가공품공급단(S1)에서 검사단(S2)측으로 이송되는 과정은, 드라이브샤프트들이 스토커라인(10a)에 배열된 상태에서 로케이션에어실린더(10b)의 작용으로 CNC선반가공품(15b)이 검사단(S2) 방향으로 한 개씩 순차적으로 라인피더(10d)로 이송되며, 이송된 드라이브샤프트를 센서(10c)가 감지하여 라인피더(10d)를 기동하고 라인피더(10d) 동작으로 라인피더의 이송라인을 통과한 후, 로딩장치(11)에 설치되어있는 두 기의 에어핑거로 드라이브샤프트를 교차하여 픽업하고 로딩장치(11)의 180°교차회전 동작에 의해 CNC선반가공품(15b)이 검사단(S2)으로 이송된다.
검사단(S2); 내경깊이측정장치(12c)와 홈깊이측정장치(12d) 및 내경측정장치(12e)에는 디지털게이지(12h) 및 인디케이터(12i)가 장착되어 있어서 순차적으로 유입되는 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트의 각 부위별 치수 즉 내경깊이, 홈깊이 및 내경을 측정한 후 중앙CPU에 미리 설정한 기준치수 및 허용오차 등과 비교하여 허용치를 벗어나는 경우, 중앙CPU는 언로딩장치(14)를 기동하여 오차를 벗어나는 드라이브샤프트을 측면부로 이탈시키고 오차를 벗어나지 않는 드라이브샤프트만 컨베이어벨트(15)를 통하여 다음 단계인 포장단(S3)으로 이송한다.
로딩장치(11)의 동작으로 검사단(S2)으로 이송된 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트는 원형회전판(13) 모서리부의 환형라인을 따라 일정 간격을 유지하면서 다수개가 설치되어있는 고정지그(13a)에 드라이브샤프트홈깊이(33) 방향인 머리부분이 안착되어 장치받침대(20)위의 설치된 회전모터(22)의 동력으로 시계방향으로 이동되면서 상하반전장치(12a)에 이르면,
상하반전장치(12a)의 에어핑거(12b)와 원형회전판(13) 하부의 에어실린더(21)와 에어실리더봉(21a)의 작용으로 CNC선반가공품(15a)인 드라이브샤프트의 상하부위가 180°반전 교차회전된 후 고정지그(13a)에 고정되어 시계방향으로 이동되면서, 내경깊이측정장치(12c)에서 드라이브샤프트내경깊이(32)를 측정하고, 측정 후에 다시 시계방향으로 이동되면서 홈깊이측정장치(12d)에서 드라이브샤프트홈깊이(33)를 측정하며 측정 후 시계방향으로 다시 이동하여 마지막으로 내경측정장치(12e)에서 드라이브샤프트내경(31)을 측정 후 시계방향으로 이동한 후 원위치반전장치(12f)로 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트의 머리 부분이 지면으로 향하도록 원위치 후, 고정지그(13a)에 고정되어 시계방향으로 이동하면서 언로딩장치(14)의 에어핑거에 픽업되어 불량품은 선별되고 완제품은 언로딩장치(14)의 180°교차회전 동작에 의해 컨베이어벨트A(15)의 위로 놓여져 포장단(S3)으로 이송된다.
포장단(S3)에서는 검사가 완료된 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트를 포장박스 내에 소정의 수량을 장입하고 , 장입된 포장박스를 소정의 높이만큼 적재하여 창고 내 반입이나 화물차 적재 대기상태로 한다.
검사단(S2)에서 컨베이어벨트A(15)를 통해 이송되어오는 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트를 인력을 사용하여 순차적으로 포장박스이송대차A(16a)위의 포장박스(16)에 소정의 수량만큼 적재를 한 후, 컨베이어벨트B(15a)를 이용하여 포장박스이송대차A(16a)를 후반부 끝부위까지 이동한 후, 포장단장치프레임(17)에 구비된 이송대차이송장치(16d) 위로 견인된다.
포장박스이송대차A(16a)는 이송대차이송장치(16d)에 의하여 상하이송서보모터(24)의 동작으로 상하이송레일(23a)을 따라 포장단장치프레임(17) 상부의 좌우이송에어실린더(17a)까지 이동한 후 다시 좌우이송에어실린더(17a)의 동작으로 좌우이송레일(23b)을 따라 우측의 전후이송레일(17b)까지 이동하여 포장박스이송대차A(16a) 위의 포장박스(16)를 전후이송레일(17b) 위의 포장박스이송대차B(16b)에 적재하는데 이때 이송대차이송장치(16d)는 다시 원래의 위치로 복귀한다.
포장박스이송대차B(16b)에 적재된 포장박스(16)은 대차전후진서보모터(18)의 기동으로 전후이송레일(17b)을 따라 전면방향으로 이동되어 포장박스운반장치(16c) 위에 순차적으로 적재되어 소정의 높이에 이르면 보관 창고로 운반하여 보관 및 출하의 공정 과정을 거치게 된다.
도 1은 CNC선반 작업 후의 후공정인 CNC선반가공품의 자동측정 및 포장시스템 평면도.
도 2는 CNC선반 작업 후의 후공정인 CNC선반가공품의 자동측정 및 포장시스템의 입면도.
도 3은 드라이브샤프트(15b)의 측 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
S1 : CNC선반가공품공급단 S2 : 검사단
S3 : 포장단 10 : 공급스토커
10a : 스토커라인 10b : 로케이션에어실린더
10c : 센서 10d : 라인피더
11 : 로딩장치 12a : 상하반전장치
12b : 에어핑거 12c : 내경깊이측정장치
12d : 홈깊이측정장치 12e : 내경측정장치
12f : 원위치반전장치 12h : 디지털게이지
12i : 인디케이터 13 : 원형회전판
13a : 고정지그 14 : 언로딩장치
15 : 컨베이어벨트A 15a : 컨베이어벨트B
15b : CNC선반가공품 16 : 포장박스
16a : 포장박스이송대차A 16b : 포장박스이송대차B
16c : 포장박스운반장치 16d : 이송대차이송장치
17 : 포장단장치프레임 17a : 좌우이송에어실린더
17b : 전후이송레일 18 : 대차전후진서보모터
20 : 장치받침대 21 : 에어실린더
21a :에어실린더봉 22 : 회전모터
23a : 상하이송레일 23b : 좌우이송레일
24 : 상하이송서보모터 31 : 드라이브샤프트내경
32 : 드라이브샤프트내경깊이 33 : 드라이브샤프트홈깊이

Claims (3)

  1. 드라이브샤프트내경(31) 및 드라이브샤프트내경깊이(32)와 드라이브샤프트홈깊이(33)를 갖는 구조의 드라이브샤프트를 가공하는 CNC선반가공 공정의 후공정인 검사 및 포장을 자동 혹은 반자동으로 하는 CNC선반가공품인 드라이브샤프트의 자동측정 및 포장장치에 있어서,
    CNC선반가공품공급단(S1), 검사단(S2) 및 포장단(S3)으로 구성되고,
    CNC선반가공품(15b)을 CNC선반으로부터 수집, 정렬 후 검사단(S2)으로 보내주기 위한 공급스토커(10)를 구비하며, 공급스토커(10)에는 다수개의 스토커라인(10a)이 형성되어있어서 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트가 스토커라인(10a)을 따라 일렬로 배열되어 로딩장치(11) 방향으로 순차적으로 이동을 하고,
    스토커라인(10a)은 로딩장치(11) 방향으로 소정의 기울기로 경사져 진동모터에 의한 진동이송으로 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트의 이동이 로딩장치(11) 방향으로 이루어지며,
    CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트가 스토커라인(10a)에 배열된 상태에서 로케이션에어실린더(10b)의 작용으로 CNC선반가공품(15b)이 검사단(S2) 방향으로 한 개씩 순차적으로 라인피더(10d)로 이송되며, 이송된 드라이브샤프트를 센서(10c)가 감지하여 라인피더(10d)를 기동하고, 라인피더(10d) 동작으로 라인피더의 이송라인을 통과한 후, 로딩장치(11)에 설치되어있는 두 개의 에어핑거로 드라이브샤프트를 교차하여 픽업하고, 로딩장치(11)의 180°교차회전 동작에 의해 드라이브샤프트를 검사단(S2)으로 이송되며,
    로딩장치(11)의 동작으로 검사단(S2)으로 이송된 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트는 원형회전판(13) 모서리부의 환형라인을 따라 일정 간격을 유지하면서 다수개가 설치되어있는 고정지그(13a)에 드라이브샤프트홈깊이(33) 방향인 머리부분이 안착된 후, 장치받침대(20)위의 설치된 회전모터(22)의 동력으로 원형회전판(13)이 시계방향으로 이동되면서 상하반전장치(12a)에 이르면,
    상하반전장치(12a)의 에어핑거(12b)와 원형회전판(13) 하부의 에어실린더(21)와 에어실린더봉(21a)의 작용으로 CNC선반가공품(15b)인 드라이브샤프트의 상하부위가 180°반전되어 교차회전된 후 고정지그(13a)에 고정되어 시계방향으로 이동하면서, 내경깊이측정장치(12c)에서 드라이브샤프트내경깊이(32)를 측정하고 측정 후에 다시 시계방향으로 이동되면서 홈깊이측정장치(12d)에서 드라이브샤프트홈깊이(33)를 측정하며, 측정 후 시계방향으로 다시 이동하여 마지막으로 내경측정장치(12e)에서 드라이브샤프트내경(31)을 측정 후 다시 시계방향으로 이동하여 원위치반전장치(12f)로 드라이브샤프트의 드라이브샤프트홈깊이(33) 방향인 머리부분이 지면으로 향하도록 원위치 후, 고정지그(13a)에 고정되어 시계방향으로 이동하면서 언로딩장치(14)의 에어핑거에 픽업되어 불량품은 선별되고 완제품은 언로딩장치(14)의 180°교차회전 동작에 의해 컨베이어벨트A(15)의 위로 놓여져 포장단(S3)으로 이송되며,
    이송되어오는 드라이브샤프트를 인력을 사용하여 순차적으로 포장박스이송대차A(16a)위의 포장박스(16)에 소정의 수량만큼 적재를 한 후, 컨베이어벨트B(15a)를 이용하여 포장박스이송대차A(16a)를 후반부 끝부위까지 이동한 후,
    이송대차이송장치(16d)에 의하여 상하이송서보모터(24)의 동작으로 상하이송레일(23a)을 따라 포장단장치프레임(17) 상부의 좌우이송에어실린더(17a)까지 이동하고, 다시 좌우이송에어실린더(17a)의 동작으로 좌우이송레일(23b)을 따라 전후이송레일(17b)까지 이동하여 포장박스이송대차A(16a) 위의 포장박스(16)를 전후이송레일(17b) 위의 포장박스이송대차B(16b)에 적재하며 이송대차이송장치(16d)는 다시 원래의 위치로 복귀시키고,
    대차전후진서보모터(18)가 기동하여 포장박스이송대차B(16b)가 전후이송레일(17b)을 따라 이동되어 포장박스운반장치(16c) 위에 포장박스(16)를 소정의 높이까지 순차적으로 적재하는 씨엔씨선반제품의 자동측정 및 포장장치.
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