KR101246771B1

KR101246771B1 - 자동나사조임장치

Info

Publication number: KR101246771B1
Application number: KR1020110021338A
Authority: KR
Inventors: 요시타케 오타; 히로시 타카하시
Original assignee: 오타케 루트 코교 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2013-03-26
Also published as: JP2011224712A; US9079275B2; JP5513964B2; US20110252927A1; HK1157699A1; DE102011002010A1; TW201200286A; DE102011002010B4; CN102218655A; KR20110116971A; TWI441705B; BRPI1101297A2; BRPI1101297B1; CN102218655B

Abstract

이송관의 내벽을 손상시키는 것이 적고, 나사의 자세를 안정시켜 드라이버 비트에 나사를 안정되어 공급하고, 나사의 조임시간을 단축하는 자동 나사조임장치를 제공한다.
본 발명은 공기흡인을 이용한 나사이송기구에 의해 나사를 나사공급기구로부터 나사조임기구로 이송하고, 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 나사를 결합하여 소망하는 나사결합 대상부분에 나사를 조여주는 자동나사조임장치로서, 상기 나사공급기구에는 나사 헤드부가 선두가 되도록 나사를 나사이송기구의 이송관 내로 이송시키는 배출부를 구비하고, 상기 배출부에는 회동암이 설치되며, 상기 회동암의 선단에는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 공급헤드부가 설치되고, 상기 공급헤드부는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 밀접 위치와 드라이버 비트부로부터 멀어지는 퇴피위치로 이동가능하게 설치되고, 상기 밀접위치에서 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 접속되고, 나사 헤드부를 흡인하여 드라이버 비트부에 결합시키도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

자동나사조임장치{AUTOMATIC SCREW TIGHTENING APPARATUS}

본 발명은 대상물의 소정 나사결합 대상 부위에 자동적으로 나사조임기구에 의해 나사를 조여주는 자동나사조임장치에 관한 것이다.

대상물의 소정 나사결합 대상부분에 나사조임기구에 의해 자동적으로 나사를 조여주는 종래기술에 따른 자동나사조임장치는 특허문헌1에 나타난 바와 같이, 나사 공급기구로부터 자동으로 소정의 나사를 1개씩 공급하여 나사조임기구의 선단측에 있는 나사조임헤드로 공급하고, 나사공급기구의 나사조임헤드를 이동함과 동시에 대상물을 가동테이블에 고정하여 대상물의 나사위치를 소정위치로 이동시킴으로써 나사의 조임을 통해 대상물을 조립하여 왔다.

　이때, 피더호스에 의해 나사를 나사조임기구로 송급하지만, 나사의 선단이 호스의 내벽에 쉽게 걸리는 등의 불편함이 있고, 또한 피더호스가 부착된 상태로 나사공급장치가 나사조임헤드로 이동하기 때문에 나사공급장치가 대형이 되고, 이로 인해 나사조임기구의 이동범위를 넓게 하여야 하므로 공간적인 측면에서도 불리하고, 또한 작업자나 대상물에 호스 등이 접촉하는 것과 같이 생각하지도 않는 사고가 발생하기도 한다.

또한 드라이버 비트부와 나사홀더의 틈새에서 공기를 흡인하여 나사를 드라이버 비트부에 결합하여 유지시키도록 구성된 나사조임기구는 특허문헌1 및 본 출원인에 의한 특허문헌2 등에 제안되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특개평8-229752호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허출원 제201029559호

본 발명은 상기의 종래 문제점을 감안한 것으로, 대상물의 소정 나사결합 대상 부분에 나사조임기구로 나사를 자동 장착하는 자동 나사조임장치에 관한 것으로, 자동조립이 부드럽게 이루어지고, 나사조임기구의 선단부에 호스 등이 부속되지 않은 상태에서 부드럽게 상하이동하는 한편, 나사조임기구가 소형임과 더불어 컴팩트하며, 나사조임기구의 이동범위를 좁게 한 자동나사조임장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 1은 공기흡인을 이용한 나사이송기구에 의해 나사를 나사공급기구로부터 나사조임기구로 이송하고, 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 나사를 결합하여 소망하는 나사결합 대상부분에 나사를 조여주는 자동나사조임장치로서, 상기 나사공급기구에는 나사 헤드부가 선두가 되도록 나사를 나사이송기구의 이송관 내로 이송시키는 배출부를 구비하고, 상기 배출부에는 회동암이 설치되며, 상기 회동암의 선단에는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 공급헤드부가 설치되고, 상기 공급헤드부는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 밀접 위치와 드라이버 비트부로부터 멀어지는 퇴피위치로 이동가능하게 설치되고, 상기 밀접위치에서 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 접속되고, 나사 헤드부를 흡인하여 드라이버 비트부에 결합시키도록 된 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 자동나사조임장치에 있어서, 상기 회동암의 선단에는 다른 종류의 나사에 각각 대응하는 복수의 공급헤드부가 설치되고, 소정의 공급헤드부를 선택하여 드라이버 비트부에 밀접시켜 다른 종류의 나사를 공급헤드부에 공급하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은 청구항 1에 기재된 자동나사조임장치에 있어서, 상기 공급헤드부의 만곡관로는 분할가능한 가이드 블록부품으로 구성되고, 상기 가이드블록부품의 이음면에는 나사를 가이드하는 만곡가이드홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 따른 자동나사조임장치의 발명에 의하면, 나사공급기구의 공기흡인을 이용한 나사이송기구에 의해 나사 헤드부를 선두로 하여 이송하기 때문에 이송관의 내벽을 손상함이 적고, 이송관의 도중에 걸림이 없으며, 나사의 자세를 안정시켜 드라이버 비트에 나사를 확실을 결합할 수 있고 나사를 안정되게 공급하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 드라이버 비트에 계합한 나사를 재빠르게 대상부의 나사결합 대상부분에 자동으로 나사결합할 수 있다. 또한, 드라이버 비트의 나사 결합구조가 간단하여 보수도 용이하고, 제작비도 저렴하다.

청구항 2에 따른 자동나사조임장치의 발명에 의하면, 회전암의 선단에는 서로 다른 나사에 각각 대응하는 복수의 공급헤드부를 구비하고, 복수의 서로 다른 나사를 선택하여 빠르게 드라이버 비트에 결합하는 한편, 공급헤드부의 회동 위치를 제어하는 것만으로 대응할 수 있으므로 기구의 구조가 간단해짐과 더불어 보수도 용이해진다.

청구항 3에 따른 자동나사조임장치의 발명에 의하면, 분할가능한 가이드블록부품의 이음면에 나사를 가이드하는 만곡가이드홈을 형성함에 따라, 종래와 같이 관로의 만곡부가 평평하지 않아 단면이 균일한 진원 형상, 또는 필요에 따라 만곡부만 약간 큰 진원 형상으로 자유롭게 설계할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동나사조임장치를 도시한 외관사시도이다.
도 2는 도 1의 나사공급기구를 도시한 외관사시도이다.
도 3은 도 2의 나사공급기구를 도시한 정면도이다.
도 4는 나사이송기구를 상부에서 바라보았을 때 도 2의 나사배출부를 도시한 본 평면도이다.
도 5는 도 4의 부분 우측면도이다.
도 6(a) 및 (b)는 도 5의 나사배출원반의 작동을 설명하는 확대사시도이다.
도 7(a) 내지(d)은 나사배출부, 나사이송기구의 작동을 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배출부를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 8의 저면도이다.
도 10은 도 8의 좌측면도이다.
도 11은 도 8의 부분단면을 나타낸 정면도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 공급헤드부의 가이드블록부품을 도시한 사시도이다.
도 13은 도 12의 가이드블록부품을 도시한 분해사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 나사를 드라이버 비트(BIT)에 결합하는 작동을 설명하는 설명도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 플로차트(flow chart)도이다.
도 16은 본 실시예의 자동나사공급조작의 스타트 상태를 나타내는 사시도이다.
도 17은 도 16의 상태에서 나사의 공급헤드부가 드라이버 비트부의 바로 밑에 위치한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 18은 도 17의 상태에서 드라이버 비트가 하강하여 나사가 드라이버 비트에 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 19는 드라이버 비트가 나사조임작업을 개시한 작동상태를 나타내는 사시도이다.
도 20은 종래예 1에 따른 자동나사조임장치의 단면도,
도 21은 종래예 2에 따른 자동나사조임장치의 단면도이다.

본 발명은 나사공급기구로부터 비닐관이나 호스 등과 같은 이송관에 의해 1개 씩 나사조임기구로 이송하여 소망하는 나사결합 대상부분에 나사를 조여주기 위한 것으로, 이송관 내에는 나사의 머리 부분을 선두로 하여 이송하도록 하고, 이송된 나사의 머리부분을 나사조임기구의 흡인공기에 의해 드라이버의 드라이버 비트부의 선단에 결합시켜 자동적으로 연속하여 나사를 조여주도록 구성된 것이다.

이하에, 본 발명을 실시한 자동나사조임장치의 실시예를 도면에 근거하여 자세하게 설명한다.

[전체 구성]

본 발명의 나사공급기구를 배치한 자동나사조임장치의 전체 구성을 도 1에 나타내어 설명한다.

본 실시예에서는, 2대의 나사공급기구(1)를 배치하고, 이 나사공급기구(1)로부터 나사이송기구(3)의 이송관(32)에 의해 나사를 나사조립스테이션(4)의 수평방향으로 이동가능한 공급헤드부(331)로 이송한다. 나사조임기구(5)는 나사조립스테이션(4)에 상하이동하도록 설치되고, 나사조임기구(5)의 선단 드라이버 비트부(BIT, 51)는 공급헤드부(331)에서 나사와 접촉한다. 그리고, 나사조임기구(5)의 드라이버 비트부(51)을 내려 나사 헤드부를 흡인하여 드라이버 비트부(51)에 결합하고, 나사조임기구(5)를 올림과 동시에 카메라나 휴대폰과 같은 대상물(421)을 전후로 시키며, 대상물(421)의 소정 나사결합 대상부분(422)와 드라이버 비트부(51)를 일치시켜 나사 조임를 완성시키는 소위 로봇이다.

[나사공급기구(1)]　

여기서, 먼저 나사공급기구(1)을 도 2 내지 도 6에 따라 설명한다.

도 2는 나사 공급 기구(1)의 외측 프레임을 제외한 상태의 사시도로, 도 3은 그 정면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 나사공급기구(1)의 나사수납부(11)에 나사(S)를 수납하고, 수납된 나사(S)는 나사수납부(11)의 전면테두리판(111)으로부터 돌출하는 안내레일(12) 및 안내레일(12)의 선단부(121)에 설치된 정렬나사가이드(122)에 의해 정렬되어 차례차례 전면으로 진행하면서 이동한다.

　이 나사정렬기구까지의 기구는 공지의 것이고, 본 실시예의 안내 레일(12)은 나사수납부(11) 내에서 나사를 전진시키는 진동을 부여하여 안내레일(12) 상에서 여분의 나사(S)를 요동솔(13)에 의해 떨어뜨리고, 낙하한 나사(S)는 측면의 회전 자석 등의 급상부(14)에 의해 다시 안내레일(12)로 유도된다. 요동솔(13)은 솔회동기구(131)에 의해 좌우로 회동한다. 이러한 솔회동기구(131) 및 급상부(14)는 나사수납부(11)의 전면에 배치되는 구동 모터(15), 도르래 또는 링크전동기구에 의해 구동된다.

[나사 배출부(2)]

그리고, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이 정렬나사가이드(122)의 상부에는 나사정렬커버(123)가 설치되고, 다음 공정에서 나사이동수단(3)의 이송관(31) 내에서 나사(S)의 진행방향에서 헤드부(S1)가 선두가 되도록 유도하는 나사배출부(2)가 배치되어 있다. 이 정렬나사가이드(122)의 가이드 선단면(1221)에 접하도록 도 4의 평면도, 도 5의 좌측면도에 나타난 바와 같이 나사배출부(2)가 설치되어 있다.

나사배출부(2)는 후술하는 나사이송기구(3)으로의 준비 공정으로서, 나사이송기구(3)의 일부를 구성한다. 이 나사배출부(2)의 주요 구성은 좌우로 정역회전하여 정렬나사가이드(122) 상의 나사(S)를 1 개씩 꺼내는 나사배출원반(21, 도 6 참조)이고, 이 나사배출원반(21)은 회동축(212)을 중심으로 좌우로 회동하고, 나사배출원반(21)의 회동면(211)이 나사공급기구(1)의 정렬나사가이드(122)의 나사진행방향과 직각으로 설치되며, 나사배출원반(21)의 회동면(211)에는 나사 수취홈(213)이 설치되고, 이 나사 수취홈(213)은 정렬나사가이드(122)로부터 공급되는 나사(S)의 자세와 합치하며, 나사 수취홈(213)은 나사(S)의 나사부(S2) 직경 보다 약간 큰 폭의 홈이다.

또한, 나사배출원반(21)에서 정렬나사가이드(122)가 설치된 면의 반대면에는 구동용 치차(214)가 장착되어 있다. 이 치차(214)는 상하 요동하는 래크(215)에 서로 맞물리고, 래크(215)는 구동실린더(216)에 의해 제어지령장치(미도시)에 의해 그 상하 이동이 유압적으로 제어되어 나사배출원반(21)을 정역회전시킨다.

[나사 이송 기구 3]

다음, 이 나사이송기구(3)의 작동을 설명하고, 나사이송기구(3)의 일부를 구성하는 상기 나사배출원반(21)의 구성과 함께 그 작동을 도면 7(a)~(d)에 따라 설명한다.

도 7(a)에 나타난 바와 같이, 나사배출원반(21)의 나사수취홈(213)에 나사가 걸려 수납되고, 나사배출원반(21)이 도면에서 시계방향으로 회전하였을 때 나사가 탈락하지 않도록 측면나사가이드(124, 도 4 참조)가 나사공급기구(1) 측에 설치되고, 나사 헤드부 측에는 나사배출원반(21)의 외주면을 따라 상부 나사가이드(125)가 설치되어 있다. 도 7(a)에는 나사배출원반(21)이 나사를 걸어 대기 및 정지하여 있다.

그 다음에, 도 7(b)에 나타난 바와 같이, 제어지령장치(미도시)의 회전지령에 의해 구동 실린더(216)가 신장하여 래크(215)가 상부로 이동하고, 이에 치차(214) 및 나사배출원반(21)이 시계방향으로 약 135°정도로 회동하여 정지한다.

　여기서, 나사배출부(2)에 인접하여, 나사공급기구(1)에는 나사이송기구(3)의 슈트블록(31)이 고정적으로 설치되고, 이 슈트블록(31)의 관접속부(315)에는 이송관(32)이 접속되며, 이송관(32)은 나사조임기구(5)에 연결된다.

　도 7(b)의 나사배출원반(21)의 정지상태에서는, 나사(S)는 헤드부(S1)을 기울여 내린 자세로 이송기구(3)의 이동접수구(311)에 위치하고, 그 다음에, 도 7(c)에 나타난 바와 같이 나사의 자중에 의해 나사 유도로(312)로 이동한다.

그 다음에, 헤드부(S1)을 선두로 하여 나사유도로(312)로 유도되는 나사(S)는, 제어지령장치(미도시)의 지령에 의해 슈트블록(31)에 설치된 압축공기 도입구(313)로 압축공기가 공급됨에 따라 나사유도로(312)의 나사(S) 상류 측에 위치하는 노즐(314)에서 압축공기가 분출됨과 동시에 이송관(32)에도 나사조임기구(4)로부터 제어지령장치(미도시)의 지령에 의해 흡인력이 작동하고, 이송관(32)의 선단 배출부(33)에 장착된 공급헤드부(331)에서 나사(S)가 나사조임기구(5) 측에 흡인되어 이송된다. 또한 압축공기 도입구(313)에 공급되는 압축공기로는, 구동 실린더(216)가 수축할 때 솔레노이드밸브(미도시)의 잔가스를 이용함에 따라 동작 효율을 높임과 더불어 구성을 간단하게 할 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 공기이송기구는, 상술한 압축공기가 보조적인 것으로 필요에 따라 추가하면 좋으며, 주체는 어디까지나 후술하는 바와 같이 나사조임기구의 공기 흡인에 의한 나사이송기구로서, 드라이버 비트(551)의 선단부(612)에서 드라이버 비트(551)와 나사홀더(보호통, 512) 사이의 틈새에서 공기를 흡인하도록 흡인장치 및 흡인관(53)의 흡인작용에 의해 행해진다. 따라서, 나사의 공기이송이 가능한 경우에는, 예컨대 이송관(32)이 짧은 경우에, 외부와 소통하는 것만으로도 충분하고, 이에 압축공기를 공급할 필요는 없다.

　나사(S)의 이송이 완료하면, 나사 배출부(2)는 다음의 나사(S)를 받을 수 있도록 도 7(d)에 나타난 바와 같이 나사배출원반(21)은 반시계방향으로 회동하여 도 7(a)에 나타나는 상태로 돌아오며, 정렬나사가이드(122)에서 앞의 나사를 나사배출원반(21)의 나사수취홈(213)에 걸어 수납시켜 대기한다.

이리하여, 나사(S)는 헤드부(S1)을 선두로 하여 이송관(32) 내로 이동됨으로써 나사조임기구(5)로 송급된다. 덧붙여 이송관(32)는 유연성이 있어 내경 변화가 생기지 않는 합성수지제의 긴 투명한 관을 사용하고, 내벽에 나사가 걸리지 않는 소재를 사용하고 있으며, 물론 사용 대상나사(S)에 따라 그 내경을 바꿀수 있다.

[배출부(33)와 드라이버 비트부(51)]

여기서, 이송관(32)의 선단 배출부(33) 및 그 주요구성인 공급헤드부(331)에 대해 도 8 내지 도 11에 따라 설명하고, 이 공급헤드부(331)에 나사조임기구(5)의 드라이버 비트부(51)가 정상적으로 밀접하면 나사(S)는 나사조임기구(5) 측에 흡인 및 이송되는 것을 자세히 설명한다.

　도 8은 배출부(33)의 전체 평면도이고, 도 9는 저면도이다. 공급헤드부(331)은 서로 다른 길이를 가진 다른 종류의 나사에 대응하도록 2개의 공급헤드부(331a, 331b)로 구성되고, 이 공급헤드부(331)은 회동암(332)의 선단부에 설치되며, 회동암(332)은 기초부(337)에 설치된 회동축(333, 회전축심 x1)을 중심으로 회동하도록 구성되고, 회동축(333, 도 9 참조)에는 피구동풀리(3331)가 설치되며, 피구동풀리(3331)에는 벨트(334)를 통해 스텝모터(335)의 구동풀리(3351)가 연결된다. 회동축(333)은 스텝모터(335) 및 구동풀리(3351)에 의해 제어된 위치, 즉 도 8의 퇴피위치와 도면 16, 도면 17의 나사조임기구(5)의 선단 드라이버 비트(511)에 밀접하는 밀접 위치에 위치하도록 제어되어 정지된다.

　한편, 도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이 공급헤드부(331)의 상부 중심 근방에는 나사인도공(3311)이 설치되어 있고, 그 하부는 연결관(336)의 일측에 접속하며, 연결관(336)의 타단은 나사공급포트(338)의 접속부(3381)에 접속되는 한편, 이 접속부(3381)는 나사이송기구(3)의 이송관(32)에 접속되어 있다.

이 나사공급포트(338)은 상술한 회동암(332)과 기초부(337)에 설치된 회전축(333)을 동축으로 하여 연결되고, 나사공급포트(338)는 회동암(332)의 회동에 따라 회동한다. 이와 같이, 접속부(3381)는 각 나사공급기구(1)에 개별적으로 대응하면서 나사공급기구(1)의 복수의 이송관(32)에 각각 접속된다.

또한, 도 10의 좌측면도 및 도 11의 정면도에 나타난 바와 같이 기초부(337) 자체는 구동 실린더(339)에 의해 상하요동하고, 이들 부재에는 작동 제어가 가능하게 각종 센서가 설치되어 있다. 우선, 공급헤드부(331)의 나사인도공(3311) 내에는 나사의 이송 여부를 검지하는 나사유무검출센서(3312)가 설치되고, 나사인도공(3311)의 통로 근방에는 드라이버 비트부(51)의 드라이버 비트 유무 검출센서(3313)가 설치된다. 회전축(333)의 근방에는 스텝모터(335)의 회동 원점을 검출하여 항상 올바른 위치에 정지하기 위한 원점 검출센서(3352)가 설치되고, 기초부(337)를 상하동시키는 구동실린더(339)의 상단부에는 상승 검출센서(3391)가 설치되며, 그 하단부에는 하강 검출센서(3392)가 설치되어 있다.

여기서, 공급헤드부(331)의 상부 중심 근방의 나사인도공(3311)의 축방향과 공급헤드부(331)의 하부에 접속된 연결관(336)의 축방향은 거의 직각(90°)이므로 공급헤드부(331) 내에는 관로를 직각으로 변경하는 구성을 마련하지 않으면 안되지만, 통상의 관을 굽힌 것만으로는 관의 만곡부가 아무래도 다소 평평하게 되므로 나사(S)가 걸리는 것이 많았다.

거기서, 도 12 및 도 13에 나타난 바와 같이 본 실시예에서는 통로의 형상을 자유롭게 설계하여 구성할 수 있도록 가이드블록(3314)을 이용하고 있다. 이 가이드블록(3314)은 좌우 2개의 가이드블록부품(3314a, 3314b)으로 분할가능하고, 도 12에 나타난 바와 같이 이들 2개의 부품(3314a, 3314b)을 블록결합구멍(3316)에 볼트(3317)를 삽입하여 결합한다. 이들을 분해한 후의 가이드블록부품(3314a, 3314b)이 도 13에 도시된 형상이고, 가이드블록부품(3314a, 3314b)의 내부에는 나사인도공(3311)과 연결관(336)을 연결하는 만곡가이드홈(3315, 나사안내관로)이 설치되어 있다.

　이와 같이 다른 한쪽의 가이드블록부품(3314a, 3314b)에 한쪽편의 이음면(3318)에 만곡하는 통로인 만곡가이드홈(3315, 나사안내관로)을 자유로운 형상으로 형성할 수 있으므로, 통로의 만곡부가 평평하지 않고, 단면이 균일한 진원 형상, 또는 필요에 따라 만곡부만 약간 큰 진원 형상으로 자유롭게 설계할 수 있다.

　물론, 공급헤드부(331)에서 만곡관로를 가이드블록(3314)으로 설명하였지만, 나사공급포토(338)의 만곡관로 또한 나사가이드블록(3382)에 의해 동일하게 구성된다. 나사가이드블록(3382)은 좌우의 2개의 가이드블록부품(3382a, 3382b)으로 분할가능하고, 그 내부에는 가이드블록(3314)과 동일하게 만곡가이드홈(3315)이 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 가이드블록부품(3382a, 3382b)은 나사의 종류에 대응하는 수만큼 공급헤드부(331)에 연결된다.

이와 같이, 공급헤드부(331)의 만곡하는 관로부분은 분할가능한 가이드블록부품(3314a, 3314b)로 구성되고, 2개의 가이드블록부품(3314a, 3314b)의 이음면(3318)에는 나사를 부드럽게 가이드하는 만곡가이드홈을 형성한다.

그런데, 도 14(a) 및 도 14(b)에 도시된 바와 같이 나사조임기구(5, 드라이버)의 선단 드라이버 비트부(51)의 구조는 상술한 특허문헌1의 선행기술 또는 공지의 구조로서, 드라이버 비트부(51)에서는 드라이버 비트(511)와 나사 홀더(512) 사이의 틈새로부터 공기를 흡인하여 나사를 드라이버 비트(511)에 결합하여 유지하도록 구성한다.

이러한 공기 흡인을 위해 도 1에 나타난 바와 같이 나사조임기구(5)에서 본체부(52)의 상단부에는 본 시스템에 의해 제어 가능한 흡인장치(도시하지 않음)에 접속되는 흡인관(53)이 연결되어 접속된다.

또한, 나사조임기구(5, 드라이버)와 그 드라이버 기초부(54)는 제어장치(도시하지 않음)에 의해 제어되는 상하이동기구(55), 상승위치 검출센서(미도시) 및 하강위치 검출센서(미도시)에 의해서 소정 위치로 상하요동하도록 구성된다.

또한, 나사조임기구(5, 드라이버)와 그 드라이버 기초부(54)는 나사조립스테이션(4)의 나사조임기구 이동부(41)에 의해 좌우 이동가능하게 구성되고, 소정 위치에 정지하기 위한 위치센서(도시하지 않음)가 설치되어 있다.

　[동작의 개요]

　이상에서 설명한 본 실시예의 동작을, 도 15의 플로차트(flow chart) 및 도 16 내지 도 19의 각 상태의 사시도에 따라 설명한다.

　먼저, S1단계에서 나사공급지령을 보내는 조작버튼을 눌러 자동나사공급조작을 스타트하면, S2단계에서 나사공급기구(1)의 정렬나사가이드(122)에서의 나사의 유무를 선단의 나사공급 위치(유무)센서(16, 도면 6 참조)에 의해 검지하고, 공급해야 할 나사가 준비됨을 검출하면(Yes), S3단계로 진행하고, 배출부(33)의 구동실린더(339)가 가동하여 기초부(337)가 수직방향(Z축)으로 하강한다. 반대로, S2단계에서 나사가 없으면(No), 나사공급기구(1)의 정렬나사가이드(122)로 나사를 공급시키고, 나사수납부(11)에 나사가 없으면, 경고램프(도시하지 않음) 등으로 경고한다. 이러한 S3단계의 상태를 나타내는 것이 도 16의 사시도이다.

　다음, S4단계로 진행되면, 선단부에 두 개의 공급헤드부(331a, 331b)를 가진 회동암(332)이 기초부(337)의 회전축(333)을 중심으로 회동하고, 선택된 공급헤드부(331, 331a, 331b 중에서 어느 하나)를 나사조임기구(5, 드라이버)의 드라이버 비트부(51)의 바로 밑에 위치시켜 정지한다. 이 S4단계의 상태를 나타내는 것이 도면 17의 사시도 및 도면 14(a)의 상태이다.

　회동암(332)의 회동이 끝남과 동시에, 또는 회동 작동과 동시에 S4단계에서 나사조임기구(5)와 드라이버 기초부(54)가 상하이동기구(55)에 의해서 하강한다.

　그리고, S5단계에서는 나사조임기구(5)가 상하이동기구(55)에 의해 하강하여 선단의 드라이버 비트부(51)가 제어장치에 의해 선택된 공급헤드부(331a, 도 19에서 전방의 공급헤드부, 필요에 따라 331b일 수도 있다)에 밀착되고, S6단계에서는 나사 인도공(3311)과 드라이버 비트(511)의 축심이 일치함을 드라이버 비트 유무 검출센서(3313)로 확인하고, 여기서 일치하고 있으면(Yes) S7단계로 진행한다. 반대로, 일치하지 않으면(No) S5단계로 돌아와 나사조임기구(5)의 하강 동작을 계속한다.

S7단계에서는 도 14(b)에 나타난 바와 같이 나사조임기구(5) 측의 흡인장치의 흡인밸브가 열려, 흡인관(53)에서 흡인이 개시되고, 드라이버 비트(511)와 나사홀더(512) 사이의 틈새로 공기가 빨려 들여가도록 작용함과 동시에 압축공기 도입구(313)로 압축공기를 공급함으로써, 재빠르게 나사를 드라이버 비트(511)에 달라붙도록 결합시킨다. 여기서, S8단계에서는 나사를 빨아올릴 수 있고, 완전하게 나사가 공급헤드부(331)에 없음을 검출하면, S9단계로 진행되어 나사조임기구(5)가 상승한다. 반대로 공급헤드부(331)에 나사가 남아 있으면(No), 재차 S7단계로 돌아와 나사를 드라이버 비트(511)에 결합시키는 동작을 실시한다. S7단계에서의 나사가 드라이버 비트(511)에 결합되는 동작 상태를 나타내는 것이 도 18의 사시도이다.

　S9단계로 진행하여, 도 14(c)에 나타난 바와 같이, 나사조임기구(5)가 드라이버 기초부(54)와 함께 상승하고, S10단계에서 상승검출센서(3391)로 상승 위치를 검출하여 상승의 완료가 검출되면 정지한다. 반대로, 상승위치까지 도달하지 않았으면(No), S9단계로 돌아와 상승을 계속한다.

나사조임기구(5)의 상승을 완료하면, 회전암(332)의 퇴피동작을 S11단계 이하의 공정으로 계속하고, 나사조임기구(5)의 나사조임동작을 S21 이하의 공정으로 계속한다.

회전암(332)의 퇴피 동작은, S11단계에서 나사이송기구(3)로의 공기압송을 정지하고, S12단계에서 회전암(332)을 역방향으로 회동시켜 공급헤드부(331)를 원래의 퇴피위치로 이동시키며, S13단계에서 구동 실린더(339)를 가동시켜 기초부(337)를 상승시킴으로써 회전암(332)을 원래의 위치로 이동시켜 나사이송 동작을 종료하고(S14), 다음의 나사공급지령을 기다린다.

한편, 나사조임동작은 S10단계에서 계속되고, S21단계에서 나사조임기구(5)는, 나사조립스테이션(4)의 나사조임기구 이동부(41)에 의해 좌우로 이동(본 실시예에서는 우측으로 이동)하고, 제어장치에 의해 설정된 소정 위치에서 정지한다. S22단계는 나사조립스테이션(4)의 대상물 이동부(42)에 고정된 카메라나 휴대 전화나 그 외 여러가지 기기의 나사조임 대상물(421)이 대상물 이동부(42)에 의해 전후로 이동하며, 나사결합 대상부위(422)와 드라이버 비트(511)의 수직 위치가 일치하도록 이동시킨다. 이러한 S22단계는 S21단계와 동시에 진행되어도 무방하다.

S23단계에서 나사결합 대상부분(422)과 드라이버 비트(511)의 수직위치가 일치하지 않으면(No) S22단계로 돌아오고, 수직위치가 일치함을 검출하면 S24단계에서 상하이동기구(55)는 나사조임기구(5)에 의해 가동하여 하강위치 검출센서(552)와 협동하여 나사를 결합한 드라이버 비트(511)를 설정 위치에 세트하며, S25단계에서 드라이버 비트(511)를 회전시켜 나사조임작업을 개시한다.

도 19의 사시도는　S13단계에서 구동실린더(339)를 가동시켜 기초부(337)을 상승시킴으로써 회전암(339)을 원래 위치로 퇴피한 상태와, S25단계의 드라이버 비트(511)를 회전시켜 나사조임작업을 개시한 동작 상태를 나타낸다.

다음, S26단계에서 드라이버 비트(511)의 회전이 정지됨을 검출하면, S27단계에서 나사조임작업을 종료함과 동시에 드라이버 비트부(51)에서의 흡인이 정지된다. 반대로, 드라이버 비트(511)의 회전이 계속되면 S25단계로 돌아온다.

　그리고, S27단계 이후의 S28단계에서, 나사조립스테이션(4)의 나사조임기구 이동부(41)에 의해 나사조임기구(5)는 좌우로 이동(본 실시예에서는 좌측으로 이동)하고, 대상물(421)은 제어장치에 의해 설정된 소정 위치로 이동하여 나사조임작업이 종료된다(S29).

이후는, 상술한 자동나사조임작업의 S1 내지 S29단계를 반복하고, 이에 대상물의 소정 개소를 조립한다.

여기서, 나사의 공기이송에 의한 이송기구에 대해 도 20 또는 도 21에 나타난 종래의 압축 공기에 의한 압송의 불편함을 본 발명의 실시예에 따른 흡인장치의 흡인의 작용과 대비하여 자세하게 설명한다.

도 20(c)의 공기류로 나타나듯이 Y자로(h)와 선단부의 홀더(c1) 사이에 압송공기에 의한 교란이 생기고, 이에 나사의 걸림이나 반전이 많이 발생한다. 이는 압송에 의해 이송되는 공기가 경로의 출구로부터 모두 배출되는 것은 아니고, 여분의 공기가 Y자로(h)와 홀더(c1) 사이에서 반전하여 교란 상태가 되기 때문에 나사의 회전력이 발생하여 짧은 나사 또는 가벼운 나사는 나사의 회전이 일어나기 쉬워지기 때문이다.

또한 도 21(a)에 나타난 바와 같이 나사의 반전을 방지하기 위한 방법의 하나로서 Y자로(h)부근에 나사의 반전을 방지하기 위한 나사반전방지기구(i)가 설치된 구조도 제안되고 있지만, 도 21(b)에 나타난 바와 같이 이러한 구조의 나사공급드라이버유닛에서는 나사의 길이가 나사머리의 지름에 대해 2배 이상이거나 사이즈가 큰 나사(무거운 나사)의 경우 각 나사반송관로가 적절한 내경을 가진 상태에서는 안정된 공급이 가능하지만, 나사의 길이가 나사머리의 지름에 대해 2배 정도 이하이거나 사이즈가 작은 나사(가벼운 나사)인 경우 Y자로(h)와 홀더(c1) 사이에서걸림이나 반전이 현저하게 증가한다.

따라서, 본 발명의 실시예는, 나사의 반송을 압송에서 흡인으로 변경함으로써 Y자로(h)와 홀더(c1)에 발생하는 상술한 바와 같은 공기의 교란현상을 해소할 수 있다.

무엇보다도 압송의 경우, 교란을 억제하는 방법으로 교란이 발생하지 않도록 공기량을 조절하는 방법이 있지만, 실제로는 각 나사의 사이즈나 형상의 불균일, 공급되는 공기의 온도나 노점의 불균일 등, 조정하기 위한 변수들이 너무 많기 때문에 공기량의 적절한 조정이 극히 어렵다.

　반면에, 본 발명에 의해 흡인에 의해 나사를 이송하는 경우는 흡인을 위한 흡인장치의 배기량을 통해 드라이버로 흘러드는 공기의 양이 결정되는 한편, 이는 여분의 공기가 없음을 의미한다. 이에, 공기의 교란상태가 발생하지 않는다. 이 때문에 안정적인 자세로 나사의 반송이 가능해진다.

본 발명의 실시예에 따른 자동나사조임장치는 이상과 같은 구성 및 작용에 의해 다음과 같은 이점을 가진다.

(1) 나사공급기구의 공기흡인을 이용한 나사이송기구(3)에 의해 나사 헤드부(S1)를 선두로 하여 이송하기 때문에 이송관(32)의 내벽을 손상함이 적고, 이송관(32)의 도중에 걸림이 없으며, 나사(S)의 자세를 안정시켜 드라이버 비트에 나사를 확실을 결합할 수 있고 나사를 안정되게 공급하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

　또한, 드라이버 비트(511)에 결합된 나사를 빠르게 대상부의 나사결합 대상부위(422)에 자동으로 나사결합할 수 있다.

(2) 회전암(332)의 선단에는 서로 다른 나사에 각각 대응하는 복수의 공급헤드부(331)를 구비하고, 복수의 서로 다른 나사를 선택하여 빠르게 드라이버 비트에 결합하는 한편, 공급헤드부의 회동 위치를 제어하는 것만으로 대응할 수 있으므로 기구의 구조가 간단해짐과 더불어 보수도 용이해진다.

　더불어 본 발명의 특징을 해치는 것이 아니면, 상술한 실시예로 한정되지 않는 것은 물론이다. 예를 들면, 본 실시예에서는, 공급 헤드부를 2개로 하였지만, 드라이버 비트부(51)을 대응할 수 있는 것이면, 3개 이상을 회전암(332)에 설치하는 것도 가능하다.

S: 나사 S1: 나사 헤드부
S2: 나사부 1: 나사공급기구
11: 나사 수납부 111: 전면 테두리판
12: 안내 레일 121: 선단부
122: 정렬 나사 가이드 1221: 가이드 선단면
123: 나사 정렬 커버 124: 측면 나사가이드
125: 상부 나사가이드 13: 요동솔
131: 솔회동기구 14: 나사 급상부
15: 구동모터 16: 나사공급 위치(유무)센서
2: 나사배출부 21: 나사배출원반
211: 회동면 212: 회동축
213: 나사 수취홈 214: 톱니바퀴
215: 락 216: 구동실린더
3: 나사이송기구 31: 슈트블록
311: 이동접수구 312: 나사 유도로
313: 압축공기 도입구 314: 노즐
315: 관접속부 32: 이송관
33: 배출부 331, 331a, 331b: 공급헤드부
3311: 나사 인도공 3312: 나사유무 검출센서
3313: 드라이버 비트 유무 검출센서
3314: 가이드블록 3314a, 3314b: 가이드 블록부품
3315: 만곡 가이드홈 3316: 블록 결합구멍
3317: 볼트 3318: 이음면
332: 회동암 3321: 선단부
333: 회동축 3331: 피구동 풀리
334: 벨트 335: 스텝모터
3351: 구동 풀리 3352: 원점 검출센서
336: 연결관 337: 기초부
338: 나사 공급포트 3381: 접속부
3382: 가이드 블록 3382a, 3382b: 가이드 블록부품
339: 구동 실린더 3391: 상승 검출센서
3392: 하강 검출센서 4: 나사조립스테이션
41: 나사조임기구 이동부 42: 대상물 이동부
421: 대상물 422: 나사결합 대상부위
5: 나사조임기구(드라이버) 51: 드라이버 비트부
511: 드라이버 비트(BIT) 512: 나사홀더(보호통)
52: 나사조임기구의 본체부 521: 상단부
53: 흡인관 54: 드라이버 기초부
55: 상하이동기구 551: 상승위치 검출센서
552: 하강위치 검출센서

Claims

공기흡인을 이용한 나사이송기구에 의해 나사를 나사공급기구로부터 나사조임기구로 이송하고, 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 나사를 결합하여 소망하는 나사결합 대상부분에 나사를 조여주는 자동나사조임장치에 있어서,
상기 나사공급기구에는 나사 헤드부가 선두가 되도록 나사를 나사이송기구의 이송관 내로 이송시키는 배출부를 구비하고,
상기 배출부에는 회동암이 설치되며, 상기 회동암의 선단에는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 공급헤드부가 설치되고,
상기 공급헤드부는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 밀접 위치와 드라이버 비트부로부터 멀어지는 퇴피위치로 이동가능하게 설치되고,
상기 밀접위치에서 나사가 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부가 접속되고, 나사 헤드부를 흡인하여 드라이버 비트부에 결합시키도록 구성되고,
상기 공급헤드부의 만곡관로는 분할가능한 가이드 블록부품으로 구성되고, 상기 가이드블록부품의 이음면에는 나사를 가이드하는 만곡가이드홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동나사조임장치.
제1항에 있어서,
상기 회동암의 선단에는 다른 종류의 나사에 각각 대응하는 복수의 공급헤드부가 설치되고, 소정의 공급헤드부를 선택하여 드라이버 비트부에 밀접시켜 다른 종류의 나사를 공급헤드부에 공급하는 것을 특징으로 하는 자동나사조임 장치.
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