KR101282059B1 - 비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크루 체결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크루를 체결하는 헤드 유니트를 X축 및 Y축으로 이동시킬 수 있는 갠트리를 포함하는 스크루 체결장치에 있어서, X축의 일측에 배치되는 제1 갠트리, 상기 제1 갠트리와 동일 측에 배치되며, X축 베이스 플레이트의 길이가 상기 제1 갠트리보다 긴 제2 갠트리 및 상기 제1 갠트리의 맞은편 X축에 배치되며, X축 베이스 플레이트 길이가 상기 제1 갠트리보다 긴 제3 갠트리를 포함하는 비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크류 체결장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 체결품의 일측 및 타측에 헤드 유니트를 짧은 거리만큼 이동시킬 수 있는 제1 및 제4 갠트리와 긴 거리만큼 이동시킬 수 있는 제2 및 제3 갠트리를 한쌍으로 배치함으로써 스크루 체결시 서로의 충돌이나 간섭없이 작업을 진행함으로써 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크루 체결장치{Apparatus for screwing using asymmetry multi-gantry}

본 발명은 스크루 체결장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자 제품 생산 공정에서 TV 또는 모니터 커버 등의 체결품 조립시 다축 갠트리를 이용하여 상기 체결품에 스크루를 체결할 수 있는 스크루 체결장치에 관한 것이다.

일반적인 스크루 체결장치는 베이스판, 하나 이상의 갠트리, 헤드 유니트, 컨베이어 및 스크루 피더를 포함한다. 상기 갠트리는 베이스 프레임상에 장착되어 헤드 유니트를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 기능을 수행하며, 상기 헤드 유니트는 컨베이어에 의해 이송되는 TV 또는 모니터 커버 등의 체결품의 홀에 공압실린더 또는 서보 모터에 의해 스크루를 체결하는 작업을 수행한다. 스크루 체결장치는 X-Y좌표를 이동하는 2개 이상의 갠트리로 구성되어 갠트리간 작업영역을 전체 또는 절반으로 할당한 후 상기 갠트리 제어에 의하여 헤드 유니트를 스크루 체결위치에 정렬시킨 후 스크루 체결작업을 진행하고 있다.

도 1은 종래 동일 길이의 다축 갠트리를 갖는 스크루 체결장치에서 스크루 체결작업을 수행하는 것을 설명하기 위한 블록 구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래 스크루 체결장치는 X축 및 Y축으로 각각의 헤드 유니트(미도시)를 이송할 수 있는 4개의 갠트리(11,12,13,14)가 배치되어 있으며, 각 갠트리 제어에 따라 체결품의 a,b,c의 스크루 체결위치에 각 헤드 유니트(미도시)를 정렬한 후 스크루 체결작업을 수행할 수 있다. 즉 체결품의 제1 측면에 동일 길이를 갖는 2개의 갠트리(11,12) 및 제2 측면에 동일 길이를 갖는 2개의 갠트리(13,14)를 각각 배치되어 있다. 갠트리 제어에 따라 헤드 유니트가 스크루 체결위치 a,b,c로 이동하여 스크루 체결작업을 수행하는 경우 전체 헤드 유니트가 이동하는 거리는 제1 갠트리(11) 및 제2 갠트리(12)의 헤드 유니트가 각 x/2만큼 이동하여 a,b위치에 스크루를 체결한 후, 제1 갠트리(11)의 헤드 유니트는 다시 소정의 거리만큼 c위치로 이동하여 스크루를 체결하게 된다. 따라서 종래 스크루 체결장치의 다축에 장착된 갠트리들의 길이가 동일할 경우, 다른 갠트리에 부착된 헤드 유니트와 운전영역 제약에 따라 체결품의 중간 영역(50)은 스크루 체결작업이 불가능할 수 있으며, 헤드 유니트의 이동거리 증가에 따라 스크루를 체결하는 작업시간이 증가함으로써 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동일축에 배치된 갠트리 및 맞은편에 배치된 갠트리의 길이를 대칭이 아닌 비대칭으로 다르게 설계함으로써 체결품의 중앙 영역의 스크루 체결 작업을 가능하게 함과 동시에 헤드 유니트의 이동거리를 감소시킴으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크루 체결장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예인 비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크루 체결장치는 스크루를 체결하는 헤드 유니트를 X축 및 Y축으로 이동시킬 수 있는 갠트리를 포함하는 스크루 체결장치에 있어서, X축의 일측에 배치되는 제1 갠트리, 상기 제1 갠트리와 동일 측에 배치되며, X축 베이스 플레이트의 길이가 상기 제1 갠트리보다 긴 제2 갠트리 및 상기 제1 갠트리의 맞은편 X축에 배치되며, X축 베이스 플레이트 길이가 상기 제1 갠트리보다 긴 제3 갠트리를 포함한다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 제3 갠트리와 동일 측에 배치되며, X축 베이스 플레이트의 길이가 상기 제3 갠트리보다 짧은 제4 갠트리를 더 포함하며, 상기 제2 갠트리 및 제3 갠트리의 헤드 유니트에 카메라가 장착되어체결품 상 작업 영역의 스크루 체결홀을 확인할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 제2 갠트리 및 제3 갠트리의 X축 베이스 플레이트의 길이는 가로방향(X축)의 길이(x)가 세로방향의 길이보다 긴 체결품의 x/2보다 더 길며, 동일 축상에서 스크루 체결 작업이 불가능한 영역(G6 또는 G7)의 스크루 체결작업은 맞은편의 배치된 제2 갠트리 또는 제3 갠트리에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 체결품의 일측 및 타측에 헤드 유니트를 짧은 거리만큼 이동시킬 수 있는 제1 및 제4 갠트리와 긴 거리만큼 이동시킬 수 있는 제2 및 제3 갠트리를 한쌍으로 배치함으로써 스크루 체결시 서로의 충돌이나 간섭없이 작업을 진행함으로써 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

즉 가로의 길이가 세로의 길이보다 더 긴 체결품의 가로방향의 가장자리에 위치한 스크루 체결영역은 길이가 긴 제2 및 제3 갠트리를 주요 작업영역으로 설정하고, 세로방향의 가장자리에 위치한 스크루 체결영역은 길이가 짧은 제1 및 제4 갠트리를 주요 작업영역으로 설정함으로써 동시에 스크루 체결작업을 수행할 수 있으며 스크루 체결시 헤드 유니트의 이동거리를 최소화하여 스크루 체결작업에 소용되는 작업시간을 감소시킬 수 있다.

또한 동일측에 배치된 2개의 갠트리간의 이동에 따른 헤드 유니트 충돌로 인한 작업 불가 영역은 맞은편에 배치된 긴 갠트리를 이동시켜 작업을 수행할 수 있음으로 체결품의 전 영역에 대한 스크루 체결 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 동일 길이의 다축 갠트리를 갖는 스크루 체결장치에서 스크루 체결작업을 수행하는 것을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크루 체결장치에 배치되는 갠트리의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 X축 및 Y축에 4개의 갠트리가 배치되어 있는 스크루 체결장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일측 및 타측에 배치된 길이가 다른 한쌍의 갠트리의 주요 작업 영역을 설명하기 위한 도면이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크루 체결장치에 배치되는 갠트리의 구성을 도시한 것이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 스크루 체결장치에 장착되는 갠트리(100)는 체결품의 스크루 체결홀에 스크루를 삽입하기 위한 헤드 유니트(150), 상기 헤드 유니트를 X축 방향으로 이송시키기 위한 X축 이송부 및 Y축 방향으로 이송시키기 위한 Y축 이송부를 포함한다.

상기 헤드 유니트(150)는 체결품상의 스크루 체결홀의 위치를 확인하기 위한 카메라(130), 상기 카메라(130)에 의한 스크루 체결홀의 위치확인 후 상기 체결홀에 스크루를 삽입하기 위하여 스크루를 투입하는 스크루 투입부(120) 및 투입된 스크루를 회전시켜 스크루를 체결하는 스크루 드라이버(110)를 포함한다.

X축 이송부는 상기 헤드 유니트(150)를 X축 방향으로 이동시키는 기능을 수행하며, X축 베이스 플레이트(131), 상기 X축 베이스 플레이트 상의 일측부에 고정되어 헤드 유니트(150)의 이송을 가이드 하는 제1 가이드 레일(132) 및 헤드 유니트(150)를 이송하기 위한 동력을 제공하는 제1 구동모터(133)를 포함한다.

Y축 이송부는 상기 헤드 유니트(150)를 Y축 방향으로 이송시키는 기능을 수행하며, Y축 베이스 플레이트(141), Y축 베이스 플레이트 상의 양측부에 고정되어 상기 X축 베이스 플레이트(131)의 이송을 가이드 하는 제2 가이드 레일(142) 및 상기 X축 베이스 플레이트(131)를 이송하기 위한 동력을 제공하는 제2 구동모터(143)를 포함한다.

또한 도시하지는 않았으나, 미리 설정된 스크루 체결홀에 대한 정보에 따라 상기 헤드 유니트(150)를 X축 및 Y축으로 이동시키기 위한 제1 구동모터 및 제2 구동모터(143)를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 카메라로부터 입력된 스크루 체결홀의 위치정보를 획득하여 헤드 유니트의 스크루 드라이버가 스크루 체결홀상에 정확히 위치하는지 판단하여 정렬되도록 위치보정 기능을 수행할 수 있다. 여기서 스크루 체결장치에 적용되는 헤드 유니트를 이송하는 갠트리는 이에 한정되지 않으며, 헤드 유니트를 이송하기 위한 다양한 이송수단을 갖는 갠트리가 스크루 체결장치에 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 X축 및 Y축에 4개의 갠트리가 배치되어 있는 스크루 체결장치의 사시도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 스크루 체결장치(1000)는 가로방향(X축)의 길이가 세로방향(Y축)의 길이보다 긴 체결품의 가로방향의 일측에 제1 갠트리(100) 및 상기 제1 갠트리(100)의 제1 X축 베이스 플레이트(131)보다 길이가 더 긴 제2 X축 베이스 플레이트(231)를 갖는 제2 갠트리(200)가 배치되어 있으며, 제1 갠트리(100) 맞은편 가로방향의 타측에 제1 갠트리(100)보다 길이가 더 긴 제3 X축 베이스 플레이트(331)를 갖는 제3 갠트리(300) 및 제3 갠트리보다 길이가 더 짧은 제4 X축 베이스 플레이트(431)를 갖는 제4 갠트리(400)를 포함한다.

즉 스크루 체결장치(1000)는 체결품의 일측 동일 축상에 서로 다른 길이의 X축 베이스 플레이트를 갖는 비대칭적인 갠트리를 배치함과 동시에 맞은 편인 타측 동일 축상에도 X축 베이스 플레이트의 길이가 다른 비대칭적인 갠트리가 배치될 수 있다. 여기서 비대칭의 의미는 일측의 동일 축상에서 다른 길이의 X축 베이스 플레이트를 갖는 갠트리가 배치됨과 동시에 타측 맞은편에도 다른 길이의 X축 베이스 플레이트를 갖는 갠트리가 배치됨을 의미한다. 한편 체결품(60)의 스크루 체결홀의 위치를 확인하는 카메라는 서로 마주보고 있는 X축 베이스 플레이트가 긴 제2 갠트리(200) 및 제3 갠트리(300)에 설치됨으로써 체결품상의 모든 작업영역을 감시할 수 있으며, 스크루 드라이버 및 카메라가 체결품의 중앙으로 서로 마주보게 배치되어 있어 좁은 공간에서의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

스크루 체결장치(1000)가 체결품(60)상의 정해진 위치에 스크루를 체결하는 방법을 설명한다. 먼저 컨베이어(70)에 의하여 체결품(60)이 스크루 체결장치(1000) 아래에 위치하면, 스크루 체결장치(1000)는 헤드 유니트의 카메라를 이용하여 체결품의 위치가 얼마나 틀어졌는지 판단하여 위치보정을 수행한다. 이후 제어부는 상기 위치보정된 이송정보를 이용하여 제1 구동모터 및 제2 구동모터를 제어함으로써 각각의 갠트리의 헤드 유니트는 스크루 체결홀 상으로 이동하게 된다. 이후 제어부는 스크루를 체결홀에 삽입한 후 스크루 드라이버를 제어하여 체결품(60)의 스크루 체결홀에 스크루를 체결하게 된다. 여기서 스크루 체결장치(1000)의 갠트리 4개가 배치되어 있음을 설명하였으나 체결품의 일측상에 서로 다른 길이의 X축 베이스 플레이트를 갖는 한쌍(2개)의 갠트리가 기본적으로 설치되며, 맞은편 타측에는 대응하는 상대편 갠트리와 길이가 다른 X축 베이스 플레이트를 갖는 갠트리 하나만이 배치되어 스크루 체결작업을 수행할 수 있다. 일측에 제1 갠트리(100)가 배치되는 경우, 동일축상에는 제2 갠트리가 배치되며, 체결품상의 스크루 체결홀의 위치에 따라 제1 갠트리 맞은편 타측에는 제3 갠트리만 배치되거나, 제2 갠트리 맞은편 타측에는 제4 갠트리만이 배치될 수 있다.

이하 종래 일축상에 동일 길이의 X축 베이스 플레이트를 갖는 갠트리 2개가 배치되는 경우, 체결품의 중앙영역의 스크루 체결 작업불가 영역이 발생하는 문제점 및 이에 따른 헤드 유니트의 이송거리가 길어짐에 따라 작업시간이 길어지는 문제점을 해결하기 위한 주요 작업영역이 설정된 비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크루 체결장치의 일실시예에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일측 및 타측에 배치된 길이가 다른 한쌍의 갠트리의 주요 작업 영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 스크루 체결장치(1000)에 배치된 각각의 갠트리(100, 200, 300, 400)와 대응되는 각각 소정의 주요 작업영역(G1, G2, G3, G4)에서 동시에 스크루 체결작업을 진행할 수 있으며, 종래 작업 불가 영역이었던 체결품의 중앙 영역(G5)도 제2 및 제3 갠트리가 제1 및 제4 갠트리의 이동과 연관되어 스크루 체결작업을 수행할 수 있다. 즉 작업 구간이 먼 것은 X축 베이스 플레이트의 길이가 긴 제2 갠트리(200) 및 제3 갠트리(300)에 연결된 헤드 유니트를 중앙으로 이동하여 G2 및 G3 영역의 스크루 체결작업을 진행하고, 동시에 작업 구간이 짧은 것은 X축 베이스 플레이트의 길이가 짧은 제1 갠트리(100) 및 제 4 갠트리(400)의 헤드 유니트를 Y축 방향으로 이동하여 G1 및 G4 영역의 스크루 체결작업을 진행할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 갠트리(100) X축 베이스 플레이트의 길이(D2)와 제4 갠트리(400)의 X축 베이스 플레이트의 길이(D2)가 동일하고, 제2 갠트리(200)의 X축 베이스 플레이트의 길이(D1)와 제3 갠트리(300)의 X축 베이스 플레이트의 길이(D1)가 동일한 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정하지 않으며, 스크류 체결장치(100)에 3개의 갠트리가 배치될 경우, 제1 갠트리(100)를 기준으로 X축상의 일측에는 제1 갠트리와 서로 다른 길이를 갖는 갠트리가 배치될 수 있으며, 맞은편 타측에도 제1 갠트리와 서로 다른 길이를 갖는 갠트리가 배치될 수 있다. 한편 스크류 체결장치(1000)에 4개의 갠트리가 배치될 경우, 상기 3개의 갠트리를 포함하고 맞은편 타측에 배치된 갠트리와 또 다른 길이를 갖는 갠트리가 배치될 수 있다.

예를 들어 설명하면, 먼저 a, b의 위치에 스크루를 체결하기 위해서는 종래에는 동일축상에 배치된 2개의 갠트리가 각각 이동하여 작업을 수행하였으나, 본 발명의 비대칭 다축 갠트리가 배치되어 있는 스크루 체결장치(1000)에서는 제2 갠트리의 작업영역에 a,b가 포함되어 있음으로 제2 갠트리 하나만이 먼저 a위치로 이동하여 작업을 수행한 후, 계속적으로 b위치로 이동하여 작업을 진행할 수 있음으로 종래보다 작업을 효율적으로 수행할 수 있다. 한편 c위치에 스크루를 체결하기 위해서는 종래는 a위치의 작업을 끝낸 갠트리가 다시 c위치로 이동하여 작업을 진행하여 작업시간이 많이 소요되었으나, 본 발명의 스크루 체결장치(1000)에서는 a, b 위치에 작업을 수행함에 있어서는 제2 갠트리만이 이동하므로, 제1 갠트리는 제2 갠트리가 a,b 작업을 수행하는 시간동안 c위치로 이동하여 작업을 진행하므로 작업시간을 단축할 수 있다. 즉 본 발명의 스크루 체결장치(1000)는 제2 갠트리(200)는 중앙영역(G5)의 a,b의 위치에 작업함과 동시에 제1 갠트리는(100) 세로방향(Y축)의 가장자리에 위치한 c 위치에 작업을 수행함으로써 갠트리간의 충돌을 회피한 상태에서 헤드 유니트의 이동거리 및 작업시간적인 면에서 효율적이므로 생산성을 향상시킬 수 있다.

여기서 맞은편에 배치된 갠트리와 충돌이 일어날 수 있는 F1 영역의 작업에 있어서도 제3 갠트리(300)는 X축의 중앙(또는 좌측)에서부터 작업을 수행하고, 이와 동시에 제1 갠트리(100)는 Y축의 중앙(또는 상단)에서부터 작업을 수행하므로 양 갠트리간의 충돌을 방지할 수 있으며, F2 영역도 마찬가지이다. 한편 본 발명의 스크루 체결장치(1000)에서 동일 축상에 제1 갠트리(100) 및 제2 갠트리(200)가 배치되므로 G6 영역은 제1 및 제2 갠트리로는 작업이 불가능하나, 맞은편에 제1 갠트리와 비대칭을 갖는 제3 갠트리(300)가 배치되어 있음으로 제3 갠트리를 이용하여 G6 영역까지 이동하여 스크루 체결 작업을 수행할 수 있으며, G7영역도 이와 대응되므로 상세한 설명은 생략하도록 한다. 또한 긴 X축 베이스 플레이트를 갖는 제2 갠트리(200) 및 제3 갠트리(300)의 헤드 유니트에 카메라를 장착함으로써 제2 갠트리(200)는 G2, G4 및 G5, G7 작업영역상의 스크루 체결홀의 위치를 확인할 수 있으며, 제3 갠트리(300)는 G1,G3, G5, G6 작업영역상의 스크루 체결홀의 위치를 확인함으로써 전체 작업 영역을 감시할 수 있다.

따라서 스크루 체결장치(1000)는 좁은 작업공간에서 다수의 갠트리가 동시에 작업할 경우 발생되는 인접 갠트리간의 충돌을 방지하기 위하여 종래 대칭적인 갠트리의 배치를 비대칭적으로 배치함으로써 좁은 작업공간에서 충돌을 최소화하기 위한 주요 작업 영역을 설정함으로써 스크루 체결 작업 시간을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100:제1 갠트리 110:스크루 드라이버
120:스크루 투입부 130:카메라
131,231,331,431:X축 베이스 플레이트
141,241,341,441:Y축 베이스 플레이트
132, 232, 332, 132:가이드 레일 133,143:구동모터
150:헤드 유니트 200:제2 갠트리
300:제3 갠트리 400:제4 갠트리
1000:스크루 체결장치

Claims (3)

1. 스크루를 체결하는 헤드 유니트를 X축 및 Y축으로 이동시킬 수 있는 갠트리를 포함하는 스크루 체결장치에 있어서,
   X축의 일측에 배치되는 제1 갠트리,
   상기 제1 갠트리와 동일 측에 배치되며, X축 베이스 플레이트의 길이가 상기 제1 갠트리보다 긴 제2 갠트리 및
   상기 제1 갠트리의 맞은편 X축에 배치되며, X축 베이스 플레이트 길이가 상기 제1 갠트리보다 긴 제3 갠트리를 포함하는 비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크류 체결장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3 갠트리와 동일 측에 배치되며, X축 베이스 플레이트의 길이가 상기 제3 갠트리보다 짧은 제4 갠트리를 더 포함하며, 상기 제2 갠트리 및 제3 갠트리의 헤드 유니트에 카메라가 장착되어 체결품 상 작업 영역의 스크루 체결홀을 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크루 체결장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 갠트리 및 제3 갠트리의 X축 베이스 플레이트의 길이는 가로방향(X축)의 길이(x)가 세로방향의 길이보다 긴 체결품의 x/2보다 더 길며, 동일 축상에서 스크루 체결 작업이 불가능한 영역(G6 또는 G7)의 스크루 체결작업은 맞은편의 배치된 제2 갠트리 또는 제3 갠트리에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭 다축 갠트리를 이용한 스크루 체결장치.

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