KR101301682B1 - 자동나사조임장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이송관의 내벽을 손상함이 적고, 나사의 자세를 안정시켜 공급하여 나사의 조임시간을 단축할 수 있는 자동나사조임장치를 제공한다.
본 발명은 소망하는 나사결합 대상부분에 나사를 조여주는 자동나사조임장치로서, 나사공급기구에는 나사이송기구의 이송관 내에서 나사 헤드부를 선두로 하여 이송시키는 배출부가 설치되고, 이 배출부의 선단에는 나사 헤드부 보다 약간 큰 지름의 나사공급구멍을 가진 공급헤드부가 설치되며, 이 공급헤드부는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 밀접 위치와 드라이버 비트부로부터 멀어지는 퇴피위치로 이동 가능하게 설치되며, 상기 밀접 위치에서는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 접속하고, 나사 헤드를 흡인하여 드라이버 비트부에 결합함과 더불어 상기 공급헤드부의 일정 위치에는 상기 드라이버 비트부에 결합된 나사가 수평 이동하여 외부로 이동하도록 길이방향 홈이 외부로 개구되고, 상기 길이방향 홈은 상기 나사공급구멍에 이어져 수평방향으로 나사부만이 진퇴 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동나사조임장치{AUTOMATIC SCREW TIGHTENING APPARATUS}

본 발명은 자동나사조임장치에 관한 것으로, 특히 나사조임기구에 의해 대상물의 소정 나사결합대상부분에 나사를 자동으로 조여주는 자동나사조임장치에 관한 것이다.

　종래의 자동나사조임장치는 나사조임기구에 의해 대상물의 소정의 나사결합 대상부분에 자동적으로 나사를 장착하는 장치로서, 특허문헌 1에 나타난 바와 같이 나사공급기구로부터 자동으로 소정의 나사를 1개씩 공급하여 나사조임기구의 선단측에 있는 나사조임헤드 측으로 공급하고, 나사공급기구의 나사조임헤드를 이동함과 동시에 대상물을 가동 테이블에 고정하여 대상물의 나사결합부분을 소정 위치로 이동시키고, 대상물에 나사를 조여줌으로써 조립하고 있었다.

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 생각지도 않는 사고가 발생하기도 한다.

또한 드라이버 비트부와 나사홀더의 틈새에서 공기를 흡인하여 나사를 드라이버 비트에 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,

나사공급기구로부터 나사조임기구의 압축 공기를 이용한 나사이송기구에 의해 나사를 나사조임기구로 이송하고, 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 나사를 결합한 상태에서 소망하는 나사결합 대상부분에 나사를 조여주는 자동나사조임장치로서,

상기 나사공급기구에는 나사이송기구의 이송관 내에서 나사 헤드부를 선두로 하여 이송시키는 배출부가 설치되고, 이 배출부의 선단에는 나사 헤드부 보다 약간 큰 지름의 나사공급구멍을 가진 공급헤드부가 설치되며, 이 공급헤드부는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 밀접 위치와 드라이버 비트부로부터 멀어지는 퇴피위치로 이동 가능하게 설치되며, 상기 밀접 위치에서는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 접속하고,

나사 헤드부를 흡인하여 드라이버 비트부에 결합함과 더불어, 상기 공급헤드부의 일정 위치에는 상기 드라이버 비트부에 결합된 나사가 수평이동하여 외부로 이동하도록 길이방향 홈이 외부로 개구되고, 상기 길이방향 홈은 상기 나사공급구멍에 이어져 수평방향으로 나사부만이 진퇴 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 자동나사조임장치에 있어서, 상기 공급헤드부의 만곡관로는 분할가능한 가이드블록부품으로 구성되고, 상기 가이드블록부품의 이음면에는 나사를 가이드하는 만곡가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 자동나사조임장치의 발명에 의하면, 나사공급기구 측에서의 압축 공기를 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 한층 더 신뢰성을 얻을 수 있다.

또한, 공급헤드부에 나사가 수평으로 평행이동 할 수 있는 횡방향 홈을 구비한 것에 의해, 나사조임기구를 상하방향으로 이동시킬 필요가 없고, 공급헤드부는 수평 이동하는 것만으로 공급헤드부의 거동이나 구조를 간단하게 할 수 있으므로 공급 헤드부를 보다 컴팩트하게 할 수 있다.

또한, 드라이버 비트에 결합한 나사를 신속하게 대상부품의 나사결합 대상 부분에 자동으로 나사결합할 수 있다. 또한 나사의 드라이버 비트으로의 결합 구조도 간단해지고, 보수도 용이해져 제작비가 저렴해진다.

청구항 2의 자동나사조임장치의 발명에 의하면, 분할 가능한 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 자동나사조임장치의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 나사 공급 기구의 외관 사시도이다.
도 3은 도 2의 나사 공급 기구의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 나사 배출부, 나사 이송 기구의 윗쪽으로부터의 평면도이다.
도 5는도 4의 부분 우측면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 도 5의 나사배출원반의 동작을 설명하는 확대 사시도이다.
도 7(a) 내지 (d)는 나사배출부, 나사이송기구의 동작을 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배출부·나사조임기구 이동부·대상물 이동부의 전체를 나타내는 사시도이다.
도 9는도 8의 배출부의 부분 사시도이다.
도 10은 배출부의 표면도이다.
도 11은 공급헤드부의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예의 공급헤드부의 가이드블록부품의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예로서, 공급헤드부에서의 나사를 드라이버 비트(BIT)에 결합하는 동작을 설명하는 설명도이다.
도 14는 실시예의 플로차트(flow chart)이다.
도 15는본 실시예에 따른 자동나사공급조작의 스타트 상태를 나타내는 사시도이다.
도 16은 나사의 공급헤드부가 드라이버 비트부의 바로 밑에 위치한 상태를 도시한 사시도이다.
도 17은 나사가 드라이버 비트에 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 18은 나사가 드라이버 비트에 계합되고, 공급헤드부로부터 멀어진 상태를 도시한 사시도이다.
도 19는 드라이버 비트가 하강하여 나사조임작업을 개시한 동작상태를 나타내는 사시도이다.
도 20은 종래의 자동나사조임장치1의 단면도이다.
도 21은 종래의 자동나사조임장치2의 단면도이다.

본 발명은 공급기구로부터 비닐관이나 호스 등과 같은 이송관에 의해 1개씩 나사조임기구로 이송하여 소망하는 나사결합 대상부분에 나사조임하는 것으로, 이송관 내에는 나사의 헤드부를 선두로 하여 이송하도록 하고, 이송된 나사의 헤드부를 나사조임기구의 공기흡인에 의해 드라이버의 드라이버 비트부의 선단에 결합하여 연속하여 자동 나사조임한 것이다.

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

[전체 구성]

본 발명에 따른 나사공급기구를 배치한 자동나사조임장치의 전체 구성을 도 1에 도시하여 설명한다. 더불어 도 1은 나사공급기구(1), 나사이송기구(3), 공급헤드부(331)는 커버를 제외한 상태를 도시한 사시도이다.

본 실시예에서는, 나사공급기구(1)을 나사조임 조립스테이션(4)의 근방 또는 나사조임 조립스테이션(4)에 일체로 배치하고, 이 나사공급기구(1)로부터 나사이송 기구(3)의 이송관(32)에 의해 나사조임 조립스테이션(4)의 공급헤드부(331)로 나사를 이송하며, 공급헤드부(331)와 나사조임기구(5)의 선단 드라이버 비트부(51)를 합치시키고, 공급헤드부(331)는 수평방향으로 직선적으로 이동하며, 나사조임기구(5)의 선단 드라이버 비트부(51)는 나사조임 조립스테이션(4)에 상하이동하도록 설치되고,

수평 방향으로 직선 이동하는 공급헤드부(331)와 나사조임 조립스테이션(4)에 설치되어 상하이동하는 나사조임기구(5)의 선단 드라이버 비트부(51)를 합치시킨다. 그리고, 나사조임기구(5)의 드라이버 비트부(51)을 하강시켜 나사 헤드부를 흡인하여 드라이버 비트부(51)에 결합하고, 나사조임기구(5)를 나사조임 조립스테이션(4)의 나사조임기구 이동부(41)에 의해 좌우(X방향)로 이동시킴과 더불어, 대상물 이동부(42)에 의해 카메라나 휴대폰과 같은 대상물(421)을 전후(Y방향)로 이동시키고, 대상물(421)의 나사결합 대상부분(422)과 드라이버 비트부(51)을 일치시켜 나사조임을 완성시키는 소위 자동나사조임로봇이다.

[나사 공급 기구 1]　

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

도 2는 나사공급기구(1)의 외부 프레임을 제외한 상태의 사시도이고, 도 3은 나사수납부(11)을 제외한 분해사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 나사공급기구(1)의 나사수납부(11)에 나사(S)를 수납하고, 수납된 나사(S)는 나사수납부(11)의 전면테두리판(111)에서 돌출된 안내레일(12) 및 안내레일(12)의 선단부(121)에 설치된 정렬나사가이드(122)에 의해 정렬되어 차례차례 전면으로 진행하면서 이동한다.

이 나사정렬기구까지는 공지의 것이고, 본 실시예의 안내 레일(12)은 나사수납부(11) 내에서 나사의 전진을 위한 진동을 부여하고, 안내레일(12) 상에서 여분의 나사(S)를 요동솔(13)에 의해 떨어뜨리며, 낙하한 나사(S)는 측면의 회전 자석 등과 같은 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(32) 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 및 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.

[나사이송기구(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 구동실린더(216)가 신장하여 래크(215)가 상부로 이동하고, 이에 치차(214) 및 나사배출원반(21)이 시계방향으로 약 180°정도로 회동하여 정지한다.

또하, 나사공급기구(1)와 나사배출부(2)의 프레임 하부공간에는 본 발명에 의한 자동나사조임장치의 제어부(6)가 설치되고, 도 3의 도번 61는 제어회로가 형성된 제어기판이다.

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

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 나사(S)의 자중에 의해 나사 유도로(312)로 이동한다.

이 때, 나사(S)가 슈트블록(31)로 낙하하면, 이 낙하한 나사(S)를 센서가 검지하여 제어부(6)에 입력하고, 다음의 나사(S)를 보내는 지령을 기다린다.

그 다음, 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(5)로부터 제어지령장치(미도시)의 지령에 의해 흡인력이 작동하고, 이송관(32)의 선단 배출부(33)에 장착된 공급헤드부(331)로부터 나사(S)가 나사조임기구(5) 측에 흡인되어 이송된다.

　나사(S)의 이송이 완료하면, 나사배출부(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)로부터 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)은 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) 및 드라이버 비트부(51)]

여기서, 이송관(32)의 선단 배출부(33) 및 그 주요구성인 공급헤드부(331)에 대해 도 8 내지 도 13에 따라 설명한다.

먼저, 배출부(33), 나사조임 조립스테이션(4), 나사조임기구(5) 사이의 관계 개요를 도 8에 따라 설명한다.

도 8에 나타난 바와 같이, 배출부(33)의 공급헤드부(331)는 커버(34)에 의해 덮여있고, 공급헤드부(331)는 이송관(32)의 접합부와 함께 직선적으로 수평이동(도 8의 화살표 X)하여 공급헤드부(331)는 나사조임기구(5)의 드라이버 비트부(51) 아래에 위치하며, 드라이버 비트부(51)에는 이송관(32)으로부터 공급된 나사(S)를 흡인력에 의해 결합하고, 나사(S)를 결합한 드라이버 비트부(51)는 나사조임기구 이동부(41)에 의해 소정의 위치로 좌우방향(X방향)으로 수평이동함과 더불어 나사조임 조립스테이션(4)의 대상물 이동부(42)에 의해 대상물(421)이 전후방향(Y방향)으로 이동함에 따라 대상물(421)의 나사결합 대상부분(422)의 상측 위치에 나사(S)를 정확하게 위치시키도록 제어된다. 나사조임기구(드라이버, 5)에 의해 드라이버 비트부(51)가 하강하여 나사(S)를 회전시켜 나사결합 대상부분(422)에 나사결합시킨다.

여기서, 상기 배출부(33)의 구성을 도 9 내지 도 13에 따라 자세하게 설명한다.

도 9와 같이, 배출부(33)는 나사조임 조립스테이션(4)의 적소에 고정부재(43)에 의해 고정된다. 배출부(33)는 주로 고정부재(43)에 고정되는 기초부(332), 그 선단이 이동가능한 공급헤드부(331), 공급헤드부(331)를 좌우방향으로 직선 이동시키는 이동부재인 실린더부재(333) 등으로 구성된다.

공급헤드부(331), 기초부(332), 실린더부재(333) 사이의 관계를, 도 10을 참조하여 설명하면, 기초부(332)에는 실린더부재(333)가 장착되고, 후퇴가능한 한 쌍의 피스톤봉(3331)의 이동단부에는 공급헤드부(331)가 장착되며, 실린더부재(333)에는 한 쌍의 공압관(3332)이 접속되고, 제어장치에서의 지령에 의해 솔레노이드밸브(미도시)가 가동하여 도 10의 점선이 나타나는 위치로 이동한다.

공급헤드부(331)는 도 10의 공급헤드부(331)의 단면도인 그림 11에 나타난 바와 같이, U자 모양의 가이드구멍(3312)을 가진 가이드블록(3311)으로 구성되고, 가이드블록(3311)의 표면부 일단(33111)에는 이송관(32)가 접속부재(3315)를 통해 접속되며, 그 타단(33112)에는 드라이버 비트부(51)에 대응하는 나사인도구멍(3313)이 설치되고, 나사인도구멍(3313)의 근방에는 나사유무 검출센서(3314)가 설치되어 있다.

[가이드블록］

공급헤드부(331)의 상부 중심부 근방에 있는 나사인도구멍(3313)의 축선방향과 공급헤드부(331)에 접속된 이송관(32)의 축선방향은 거의 반대 방향(180도)이므로, 공급헤드부(331) 내에는 관로를 만곡하여야 하며, 통상의 관을 굽히는 것만으로는 관의 만곡부가 다소 평평하게 되므로 나사(S)의 걸림이 많았다.

이에, 도 12에 나타난 바와 같이 본 실시예에서는 관로의 형상을 자유롭게 설계하여 구성할 수 있도록 가이드블록(3311)을 이용한다. 이 가이드블록(3311)은 좌우 2개의 가이드블록부품(3311a, 3311b)으로 분할 가능하고, 이들 2개의 부품(3311a, 3311b)을 블록결합구멍(3316)에 볼트(3317)을 삽입하여 결합한다. 이들을 분해한 일측의 가이드블록부품(3311a 또는 3311b)은 도 12(b) 및 도 12(c)에 도시된 형상이고, 그 내부에는 좌우로 대면하는 나사 인도구멍(3313)과 U자 모양 가이드구멍(3312)의 만곡 가이드홈(33122, 나사 안내관로)이 형성되어 있다.

이와 같이 다른 한쪽의 가이드블록부품(3311a, 3311b)은 한쪽편의 이음면(33121)에 만곡하는 통로인 만곡가이드홈(33122, 나사안내관로)을 자유로운 형상으로 형성할 수 있으므로, 관로의 만곡부가 평평하지 않고, 단면이 균일한 진원 형상 또는 필요에 따라 만곡부만 약간 큰 진원 형상으로 자유롭게 설계할 수 있다.

그리고, 공급헤드부(331)의 만곡관로 부분은 분할가능한 가이드블록부품(3311a, 3311b)로 구성되고, 2개의 가이드블록부품(3311a, 3311b)의 이음면(33121)에는 나사(S)를 부드럽게 가이드하는 만곡가이드홈(33122)을 형성한다.

또한, 공급헤드부(331)의 나사인도구멍(3313)에 연장되어 만곡가이드홈(33122)과 직교하는 방향으로 나사부만이 통과가능한 길이방향 홈(3318)이 도 12(b) 및 도 12(c)에 도시되어 있다. 나사(S) 및 드라이버 비트(511)가 공급헤드부(331)의 외측으로 개방되도록 외부와 통하는 개구부(3318a)가 형성되고, 드라이버 비트부(51)에 결합된 나사(S)가 길이방향 홈(3318) 내에서 평행이동하여 가이드 블록(3311) 및 공급헤드부(331)의 외측으로 이동가능하도록 되어있다.

즉, 배출부(33)의 공급헤드부(331)로의 가이드구멍(3312, 나사공급구멍)의 내경(도 12의 X1)은 나사 헤드부(S1) 보다 약간 크게 형성되고, 나사부(S2)만이 통과하는 길이방향 홈(3318)의 폭(도 12의 X2)은 나사 헤드부(S1) 보다 좁고, 나사부(S2) 보다는 약간 넓게 형성되어 있다.

［공급헤드부］

이 동작을 도 13에 따라 보다 상세하게 설명한다.

도 13(a)과 같이, 제어장치(6)으로부터 나사조임 명령이 이루어지면, 공급헤드부(331)의 나사인도구멍(3313)이 실린더부재(333)에 의해 전진하여 드라이버 비트부(51)의 바로 아래로 이동하고, 드라이버 비트(511)의 선단이 정확하게 나사인도구멍(3313)의 바로 위에 위치하도록 작동한다.

실린더부재(333)에는 미도시된 한 쌍의 전진용 및 후퇴용 센서가 설치되고, 공급헤드부(331)가 전진함을 확인하면, 나사이송기구(3)으로부터 이송관(32)을 통해 나사(S)가 헤드부(S1)를 선두로 하여 이송함과 동시에 나사(S)는 가이드블록(3311)의 가이드구멍(3312)으로 이송되어 가이드구멍(3312)의 출구측 나사인도구멍(3313)으로 안내되고, 드라이버 비트부(51)의 나사홀더(512, 보호통)의 흡인에 의해 드라이버 비트(511)의 선단에 나사 헤드부(S1)가 결합된다.

도 13(b)는 도 13(a)의 b-b선에 따른 단면도로서, 드라이버 비트(511)의 선단에 나사 헤드부(S1)가 결합됨을 나사유무 검출센서(3313)로 확인하면, 실린더부재(333)가 후퇴하여 나사인도구멍(3313)도 후퇴한다.

도 13(c)에서 나사인도구멍(3313)이 후퇴하면, 드라이버 비트(511)에서 나사(S)는 이동하지 않지만, 나사부(S2)에 대응하는 길이방향 홈(3318)을 통해 상대적으로 이동하여 개구부(3318a)의 외측에 위치한다.

도 13(c) 내지 도 13(d)에 걸쳐 나사조임 조립스테이션(4)에서는 소정의 위치 정보에 의해 설정된 프로그램에 근거하여 나사조임기구 이동부(41)과 대상물 이동부(42)가 이동하고, 나사결합 대상부분(422)과 나사조임기구(5, 드라이버)의 드라이버 비트(511, BIT)의 위치를 일치시키며, 나사조임기구(5, 드라이버)를 하강시킨 후에 드라이버 비트(511, BIT)를 회전시킴으로써 나사결합 대상부분(422)에 나사(S)를 나사결합시킨다.

나사(S)의 결합을 종료하면, 도 13(e)에 도시된 바와 같이 나사조임기구(5, 드라이버)는 통상의 대기 위치로 돌아오고, 일련의 작업을 완료한다.

그런데, 도 13(a) 및 도 13(b)에 도시된 바와 같이 나사조임기구(5, 드라이버)의 선단 드라이버 비트부(51)의 구조는 상술한 특허문헌1 또는 공지의 구조로서, 드라이버 비트부(51)에서는 드라이버 비트(511)와 나사홀더(512)의 틈새로부터 공기를 흡인하여 나사를 드라이버 비트(511)에 걸린 상태를 유지하도록 한다.

이러한 공기의 흡인은 도 1에 도시된 바와 같이 나사조임기구(5)의 본체부(52)의 상단부에는 본 발명에 의해 제어가능한 흡인장치(도시하지 않음)에 접속된 흡인관(53)이 연결 접속되어 있다.

또한, 나사조임기구(5, 드라이버)와 드라이버 기초부(54)는 제어장치(6)에 의해 제어되는 상하이동기구(55)에 의해 소정 위치로 상하이동하도록 구성된다. 더불어 상승위치 검출센서(551) 및 하강위치 검출센서(552)는 드라이버 기초부(54)의 이동 범위를 규제하는 상한용 및 하한용의 센서이다.

또한, 나사조임기구(5, 드라이버)와 드라이버 기초부(54)는 나사조임 조립 스테이션(4)의 나사조임기구 이동부(41)에 의해서 좌우로 이동가능하게 구성되어 정지위치는 미리 지정된 펄스수에 의해 소정 위치에서 정지하도록 제어된다.

［동작의 개요］

이상 설명한 본 실시예의 동작을 도 14의 플로차트(flow chart) 및 도 15 내지 도 19의 각 상태의 사시도에 따라 설명한다.

먼저, 도 15는 본 자동나사조임장치의 대기상태로서, 공급헤드부(331)는 후퇴하고, 나사조임기구(5, 드라이버)는 공급헤드부(331)와 대상물 이동부(42)의 중간 위치에 대기하고 있다.

여기서, 도 14의 S1단계에서는, 조립로봇의 상위 장치로부터 나사공급지령이 보내져 왔을 때 또는 수동으로 나사공급지령을 보내는 조작 버튼(62)을 누르면 자동나사공급 조작이 스타트하고, 스텝(S2)에서는 실린더부재(333)가 가동하여 피스톤봉(3331)이 전진하며, 이에 도 16에 도시된 바와 같이 공급헤드부(331)가 수평방향(좌우 X방향)으로 직진함으로써 나사인도구멍(3313)의 바로 위에 드라이버 비트(511)가 정확하게 위치할 수 있도록 이동한다.

　한편, S3단계에서 슈트블록(31)에 장착된 나사인출확인센서(16)에 의해 낙하한 나사(S)의 유무를 검출하여 공급해야 할 나사(S)가 준비되어 있는 상태이면(Yes), S4단계로 진행한다. 반대로, S3단계에서 나사(S)가 준비되어 있지 않은 상태이면, 나사배출원반(21)이 180°로 회동하고, 나사(S)를 이동접수구(311)으로부터 나사유도로(312)로 유도하여 슈트블록(31)으로 나사를 낙하시킨다.

이 S3단계에서 나사(S)가 있으면, 먼저 나사조임기구(5, 드라이버)로의 흡인을 개시하여 나사(S)의 수용을 준비한다.

S4단계로 진행하여 나사압송작업을 개시하고, 압축공기를 압축공기도입구(313)으로부터 분출하여 나사(S)를 이송관(32)으로부터 배출부(33)에 압송하고, 나사(S)의 헤드부(S1)를 선두로 하여 공급헤드부(331)의 출구측 나사인도구멍(3313)까지 순간적으로 이동시킨다.

여기서, S6단계로 진행되고, 도 17에 도시된 바와 같이 나사인도구멍(3313)에서 나사(S)가 드라이버 비트(511)에 결합된 것인지 아닌지를 나사유무 검출센서(3314)로 검출하고, 드라이버 비트(511)에 나사(S)가 결합되어 있으면(Yes), 다음의 S7단계로 진행되어 나사이송기구(3)의 압송을 정지한다. 결합되어 있지 않으면(No), S5단계로 돌아와 나사(S)의 압송을 계속한다.

　그 다음 S8단계로 진행되면, 도 18에 도시된 바와 같이 실린더부재(333)가 가동하여 피스톤봉(3331) 및 공급헤드부(331)가 후퇴하고, 이에 공급헤드부(331)가 대기위치로 들어가며, 나사(S)를 결합한 드라이버 비트(511)가 공급헤드부(331)의 외측에 노출된다.

S9단계에서는 공급헤드부(331)가 대기위치에 격납된 것을 센서(도시하지 않음)로 검지하면, S10단계에서 나사이송작업이 종료함과 동시에 드라이버 비트부(51)의 준비도 완료한다.

그리고, S21단계로 진행되어, 나사조임기구 이동부(41)에 의해 나사조임기구(5, 드라이버)를 소정의 위치로 이동시키는 나사조임 동작공정으로 이행한다.

나사조임 동작공정은 스텝 S9에서 연속하고, S21단계에서 나사조임기구(5)는 나사조임 조립스테이션(4)의 나사조임기구 이동부(41)에 의해 좌우로 이동(X방향)(본 실시예에서는 우측으로 이동)하고, 제어장치에 의해 설정된 소정 위치에서 정지한다. S22단계는 S21단계와 동시에 진행됨이 바람직하고, 나사조임 조립스테이션(4)의 대상물 이동부(42)에 고정된 카메라, 휴대 전화, 그 외 여러가지 기기의 나사조임 대상물(421)도 대상물 이동부(42)에 의해 전후로 이동(Y방향)하며, 나사결합 대상부분(442)와 드라이버 비트(511)의 수직 위치가 일치하도록 이동한다.

S23단계에서 나사결합 대상부분(422)과 드라이버 비트(511)의 수직위치가 일치하지 않으면(No) S22단계로 돌아와, 수직위치가 일치한 것을 검출하면, S24단계서 나사조임기구(5)는 상하이동기구(55)의 가동에 의해 나사가 결합된 드라이버 비트(511)을 설정 위치에 세팅하고, S25단계에서 드라이버 비트(511)을 회전시켜 나사조임작업을 개시한다.

S26단계에서는, 드라이버 비트(511)를 회전시켜 나사조임작업을 개시하고, 이러한 동작 상태를 나타낸 것이 도 19의 사시도이다.

다음 S26단계에서 드라이버 비트(511)의 회전이 정지함을 검출하면, S27단계에서 나사조임작업을 종료함과 동시에 드라이버 비트부(51)으로의 흡인을 정지한다. 반대로, 드라이버 비트(511)의 회전이 계속하고 있으면 S25단계로 돌아온다.

그리고, S28단계로 진행되어, 나사조임 조립스테이션(4)의 나사조임기구 이동부(41)에 의해 나사조임기구(5)는 좌우로 이동(본 실시예에서는 좌측으로 이동)하여 대상물(421)의 제어장치에 의해 설정된 소정 위치로 이동하고, 나사조임작업을 종료한다(S29단계).

　이후, 상술한 자동나사조임작업의 S1 내지 S29를 반복하여 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.

한편, 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.

(2) 또한, 공급헤드로 나사가 수평에 평행이동할 수 있는 길이방향 홈을 구비한 것에 의해, 공급헤드는 수평이동하는 것만으로 공급헤드부(331)의 거동이나 구조를 간단하게 할 수 있으므로, 드라이버 비트(511)에 결합된 나사를 신속하게 대상부의 나사결합 대상부분(422)에 자동적으로 나사결합할 수 있고, 또한 공급헤드부(331)을 컴팩트하게 할 수 있다. 특히, 공급헤드부(331)에 의해 드라이버 비트(511)에 나사 헤드부(S1)를 결합시킴에 따라 드라이버 비트(511)를 상하 이동(Z축방향)시킬 필요가 없고, 단지 수평방향(좌우)으로 직선적으로 이동시키면 매우 신속하게 나사(S)를 드라이버 비트(511)에 결합할 수 있어 조립부품의 갯수가 대폭 줄어든다.

이와 같이, 드라이버 비트에 결합한 나사를 신속하게 대상부의 나사결합 대상부분에 자동적으로 나사결합할 수 있다. 또한, 나사의 드라이버 비트로의 결합 구조가 단순화되어 보수가 용이하고, 제작비도 저렴해진다.

(3) 공급헤드부(331)는 분할 가능한 가이드블록부품의 이음면에 나사를 가이드하는 만곡 가이드홈을 형성함에 따라, 종래와 같이 관로의 만곡부가 평평하지 않게 되어, 단면이 균일한 진원 형상 또는 필요에 따라 만곡부만 약간 큰 진원 형상으로 자유롭게 설계할 수 있다.

더불어 본 발명의 특징을 해치지 아니하면, 상술한 실시예로 한정되지 않는 것은 물론이다. 예를 들면, 본 실시예에서는 공급헤드부(331)를 1개로 하였지만, 드라이버 비트부(51)에 대응할 수 있는 구성이면 2개 이상이라고 해도 좋은 것은 물론이며, 또한 공급헤드부(331)는 실린더부재(333)에 의해 좌우방향(X방향)으로 직선적으로 이동시켰지만, 전후방향(Y방향)이라도 좋고, 요점은 나사의 결합 시에 나사조임기구(5, 드라이버)의 상하방향(Z방향)의 이동이 요구되지 않으면 좋다.

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: 공급헤드부 3311: 가이드블록
33111: 표면부의 일단 3311a, 3311b: 가이드블록부품
3312: 가이드구멍 33121: 이음면
33122: 만곡가이드홈 33112: 면부의 타단
3313: 나사인도구멍 3314: 나사유무 검출센서
3315: 접속부재 3316: 블록결합구멍
3317: 볼트 3318: 길이방향 홈
3318a: 개구부 3319: BIT유무 검출센서
332: 기초부 333: 실린더부재
3331: 피스톤봉 3332: 유압관
34: 커버
4: 나사조임 조립스테이션 41:나사조임기구 이동부
42: 대상물 이동부 421: 대상물
422: 나사결합 대상부분 43: 배출부의 고정부재
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
6: 제어부 61: 제어기판
62: 조작버튼

Claims (2)

1. 나사공급기구로부터 나사조임기구의 압축 공기를 이용한 나사이송기구에 의해 나사를 나사조임기구로 이송하고, 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 나사를 결합한 상태에서 소망하는 나사결합 대상부분에 나사를 조여주는 자동나사조임장치로서,
   상기 나사공급기구에는 나사이송기구의 이송관 내에서 나사 헤드부를 선두로 하여 이송시키는 배출부가 설치되고, 이 배출부의 선단에는 나사 헤드부보다 큰 지름의 나사공급구멍을 가진 공급헤드부가 설치되며, 이 공급헤드부는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 밀접하는 밀접 위치와 드라이버 비트부로부터 멀어지는 퇴피위치로 이동 가능하게 설치되며, 상기 밀접 위치에서는 나사조임기구의 선단 드라이버 비트부에 접속하고,
   나사 헤드부를 흡인하여 드라이버 비트부에 결합함과 더불어, 상기 공급헤드부의 일정 위치에는 상기 드라이버 비트부에 결합된 나사가 수평 이동하여 외부로 이동하도록 홈이 외부로 개구되고, 상기 홈은 상기 나사공급구멍에 이어져 수평방향으로 나사부만이 진퇴 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동나사조임장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공급헤드부에는 분할가능한 가이드 블록부품으로 구성되는 만곡관로가 구비되며, 상기 가이드 블록부품의 이음면에는 나사를 가이드하는 만곡가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동나사조임장치.

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