KR101336650B1 - 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치 및 그의 검사 방법 - Google Patents

와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치 및 그의 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 중공부로 한정되는 내주면을 가지는 너트를 이송하며, 중심축을 가지는 원형으로 형성되고 상기 원형의 원주 방향을 따라 가장자리 영역에는 상기 너트에 대응하는 사이즈의 관통부가 형성되는 원판과, 상기 중심축에 연결되어 상기 원판을 회전 구동하도록 형성되는 회동부를 구비하는 이송 유닛; 및 상기 너트의 내주면에 와전류를 유도하여 상기 와전류로 인한 자기장을 검출하는 프로브와, 상기 프로브가 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 배치되어 상기 프로브가 상기 너트의 중공부로 삽입되거나 상기 중공부로부터 이탈되도록 상기 프로브를 구동하도록 형성되는 구동부를 구비하는 프로브 유닛을 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치를 제공한다.

Description

와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치 및 그의 검사 방법{APPARATUS FOR INSPECTING INNER CIRCUMFERENTIAL SURFACE OF NUT USING EDDY CURRENT AND METHOD THEREOF}
본 발명은 와전류를 이용하여 너트의 내주면을 검사하기 위한 장치 및 그 장치를 이용한 내주면 검사 방법에 관한 것이다.
전자 산업의 발전 및 수요 증대에 힘입어 체결요소 부품도 전자제품의 고품질화 트렌드를 뒷받침하기 위해 소형화·정밀화되고 있다. 이러한 전자제품의 고품질화에는 체결요소 부품의 품질 신뢰도 향상도 수반하게 된다. 그에 따라, 체결요소 부품의 검사는 품질관리의 중요한 부분으로 정착되고 있다.
체결요소 부품의 자동화 검사 장비의 하나인 비전 검사 장치는, 체결 요소를 촬영한 이미지를 처리하여 제품의 외관을 검사할 수 있게 구성된 것이다.
이러한 검사 과정에서, 통상적으로 외면의 이미지를 얻으면 되는 나사류와 달리, 너트류는 중공부의 내주면의 나사산에 대한 이미지를 얻어야 하는 점에서 이미지 획득시에 어려움이 있다. 이러한 어려움으로 인해 너트류의 내주면의 나사산에 대한 명확한 이미지를 얻을 수 없어 너트의 신뢰도를 확보하기 어렵다.
일본 공개특허공보 특개2002-202291호(2002.07.19.공개)
본 발명의 목적은, 너트의 내주면에 형성된 나사산에 대한 결함 유무를 간단하고 명확하게 판별할 수 있게 하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치는, 중공부로 한정되는 내주면을 가지는 너트를 이송하며, 중심축을 가지는 원형으로 형성되고 상기 원형의 원주 방향을 따라 가장자리 영역에는 상기 너트에 대응하는 사이즈의 관통부가 형성되는 원판과, 상기 중심축에 연결되어 상기 원판을 회전 구동하도록 형성되는 회동부를 구비하는 이송 유닛; 및 상기 너트의 내주면에 와전류를 유도하여 상기 와전류로 인한 자기장을 검출하는 프로브와, 상기 프로브가 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 배치되어 상기 프로브가 상기 너트의 중공부로 삽입되거나 상기 중공부로부터 이탈되도록 상기 프로브를 구동하도록 형성되는 구동부를 구비하는 프로브 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구동부는, 상기 프로브를 상기 원판의 평면에 대해 수직한 방향으로 이동시키도록 구성되는 수직 구동부를 포함할 수 있다.
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여기서, 상기 원판의 하측에 배치되며, 상기 너트의 이동 궤적에 대응하는 레일을 구비하는 베이스를 더 포함하고, 상기 구동부는, 상기 하우징에 연결되고, 상기 하우징, 및 상기 구동부가 상기 레일을 따라 이동하도록 구동하게 형성되는 레일 구동부가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 원판의 상측 또는 하측에 배치되며, 상기 중심축과 연결되어 상기 회동부에 의해 상기 원판과 동일한 속도로 회전하도록 형성되고, 상기 프로브는 상기 관통부에 대응한 위치에 배치되는 베이스가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 프로브는, 상기 와전류를 인가하고 상기 너트의 내주면에서 유도되는 와전류로 인한 자기장을 감지하는 코일; 및 상기 코일을 감싸도록 형성되는 절연성 캡을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 너트의 위치를 감지하도록 형성되는 위치 센서; 및 상기 위치 센서의 감지 결과에 근거하여, 상기 구동부의 작동을 제어하도록 형성되는 제어부가 더 구비될 수 있다.
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본 발명의 다른 실시예와 관련된 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 방법은, 이송 유닛을 가동하여, 중공부로 한정되는 내주면을 가지는 너트를 곡선형의 제1 궤적을 따라 회전시키며 이송하는 단계; 상기 이송 유닛을 통해 상기 너트를 이송할 때, 구동부를 가동하여 프로브를 상기 제1 궤적에 대응하는 제2 궤적을 따라 상기 너트의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전시키면서 상기 너트의 중공부로 삽입하는 단계; 및 상기 프로브가 상기 너트의 내주면에 유도되는 와전류로 인한 자기장을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이송 유닛을 가동하여, 중공부로 한정되는 내주면을 가지는 너트를 곡선형의 제1 궤적을 따라 회전시키며 이송하는 단계는, 위치 센서가 상기 너트의 위치를 감지하고, 상기 위치 센서의 감지 결과를 수신하는 제어부가 상기 너트가 검사를 위한 정 위치에 위치했는지에 따라 상기 프로브의 삽입 여부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 프로브가 상기 너트의 내주면에 유도되는 와전류로 인한 자기장을 검출하는 단계는, 상기 프로브가 검출하는 자기장에 근거하여, 상기 자기장을 양품 너트의 자기장과 비교하고 배출 유닛을 통해 상기 너트를 양품 또는 불량품으로 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
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상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치 및 방법에 의하면, 너트의 내주면에 형성된 나사산에 대한 결함 유무를 간단하고 명확하게 판별할 수 있다.
또한, 광원과 카메라를 이용하는 비전 검사 장치가 별도로 요구되지 않으므로 경제적이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(100)에 대한 개념적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(200)의 이송 유닛(230), 및 프로브 유닛(250)을 보인 개념도이다.
도 3은 도 2의 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(200)의 이송 유닛(230)과 프로브 유닛(250)의 구성을 구체적으로 보인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(300)의 이송 유닛(330), 및 프로브 유닛(350)을 보인 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(400)의 이송 유닛(430), 및 프로브 유닛(450)을 보인 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 방법에 대한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치 및 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(100)에 대한 개념적인 평면도이다.
본 도면을 참조하면, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(100)는, 공급 유닛(110)과, 정렬 유닛(120)과, 이송 유닛(130)과, 프로브 유닛(150)과, 형상 측정 유닛(160)과, 배출 유닛(170)을 포함할 수 있다.
공급 유닛(110)은 호퍼(hopper) 형태로 형성되어 있으며, 제품(N)을 시간당 일정 양만큼 정렬 유닛(120)에 공급한다. 여기서, 제품(N)은 팬 너트(pan nut)와 같은 너트류가 될 수 있다. 상기 팬 너트(N)의 구체적인 형태는 도 3을 참조하여 설명한다.
다시 도 1을 참조하면, 정렬 유닛(120)은 서로 모여져 있는 제품(N)을 겹치지 않게 낱개 단위로 분리하고 일정한 자세로 정렬시킨다. 구성적인 측면에 있어서, 정렬 유닛(120)은 볼(bowl) 피더(121), 직선 피더(122), 및 스페이서(123)를 포함할 수 있다.
볼 피더(121)는 제품(N)이 모여져 있는 상태에서 진동에 의하여 상호 분리되면서 특정 방향을 따라 안내되도록 구성된다. 볼 피더(121)는 제품(N)을 이송하는 중에 가이드의 형상에 의하여 제품(N)이 특정 자세를 갖도록 유도하거나 특정된 자세를 갖지 않는 제품(N)을 탈락시킨다. 종류에 있어서 볼 피더(121)는 계단형, 원추형, 원통형, 접시형, 단종형 등 알려져 있는 다양한 타입이 적용 가능하다.
볼 피더(121)에 의해 일정 자세로 공급된 제품(N)은 직선피더(122)에 의해 일렬로 이송 유닛(130)에 정렬될 수 있도록 준비된다. 직선피더(122)는 제품(N)의 무게에 의해 자연적으로 이송되어 먼저 진행된 제품(N)에 밀착시킨다. 공급 속도를 증대시키고 상호 간의 간격을 일정하게 유지하기 위해 직선피더(122)에는 공압 노즐과 같은 푸셔(pusher)가 구비될 수 있다. 직선피더(122)의 끝단에는 한꺼번에 제품(N)이 복수 개가 공급되는 것(잼)을 방지하기 위한 기계적 또는 전자적 장치를 포함할 수 있다. 그러한 잼 방지 장치는 스프링에 의해 젖혀질 수 있는 암(arm) 또는 게이트(gate)나 롤러(roller) 등이 채택될 수 있다.
스페이서(123)는 직선피더(122)에 의하여 이송 유닛(130)에 놓여진 제품(N)이 이송 유닛(130) 상에서 일정한 위치에 놓여 지도록 안내한다. 이송 유닛(130)에 놓여진 제품(N)은 관성 또는 흔들림에 의해 설정된 위치에서 벗어나 있을 수 있으므로, 이를 맞추기 위해 스페이서(123)는 제품(N)이 스페이서(123)에 접촉하는 동안 이송 유닛(130)의 반경 방향으로 이동되도록 구성된다.
도 1에는 이송 유닛(130)의 상면에 제품(N)이 '놓여 지는' 방식으로서 정렬 유닛(120)도 그에 적용될 수 있는 일 예를 보인 것이나, 정렬을 위한 메커니즘은 제품에 따라 다양한 형태가 될 수 있다. 그러한 예로서, 정렬 유닛(120)은 제품(N)이 끼워지는 홈이 일정한 간격으로 외주 측면에 형성된 회전 원판을 포함할 수 있다.
이송 유닛(130)은 일정한 회전 속도를 갖는 원판(131)을 갖는다. 제품(N)은 원판(131)에 놓여지게 되며, 이송되는 동안 제품(N) 단계에 따라 측정(검사)을 받도록 하고 측정이 마쳐진 후 배출되도록 한다. 원판(131)의 구동을 위하여 회동부 및 속도 제어를 위한 감속 장치 등이 포함될 수 있다. 원판(131)은 제품(N)을 상면에 배치하고 원판(131)의 저면에서도 측정이 가능하도록 투명 글라스 형태로 형성될 수도 있다. 이외에도 원판(131)은 외주의 측면에 제품(N)이 끼워질 수 있는 관통부(133, 도 2 참조)가 일정 간격으로 형성된 타입으로도 형성될 수 있다. 이런한 타입의 이송 유닛(130)은 도 2, 도 4, 및 도 5를 참조하여 후술한다.
제품 감지 유닛(140)은 이송 유닛(130)에 옮겨진 제품(N)을 감지한다. 제품 감지 유닛(140)은 제품(N)이 제품 감지 유닛(140)을 지나쳐서 검사 영역으로 향하는지 감지하여 위치 및 제품 간의 간격에 관한 정보를 테이터 처리부에 전송한다. 제품(N)의 감지를 위하여 광센서, 근접센서 등이 사용될 수 있다. 이외에도 제품 감지 유닛(140)은 엔코더 형태로 구현될 수 있다.
프로브 유닛(150)은 제품(N)이 검사 영역 내의 설정된 위치(범위)에 왔을 때 제품(N)의 내주면(IS), 구체적으로 팬 너트(N)의 내주면(IS, 이상 도 3)에 대한 정보를 얻을 수 있게 구성된다. 얻어진 내주면(IS) 정보는 나사산의 결손이나 결함 또는 크랙의 존재 등을 평가하는데 활용된다. 프로브 유닛(150)의 상세한 구성 및 작용에 대하여는 도 2 및 도 3을 참조로 하여 후술한다.
다시 도 1을 참조하면, 형상 측정 유닛(160)은 제품(N)의 헤드 규격, 몸체의 직경, 몸체의 길이 등 다양한 크기적 요소를 측정할 수 있게 구성된다. 형상 측정 유닛(160)은 제품(N)의 일측에 배치되는 광원(백라이트)과, 광원의 반대쪽에 배치되는 카메라를 갖춤으로써 제품(N)의 실루엣을 검사할 수 있게 구성될 수 있다.
배출 유닛(170)은 검사가 완료되었거나 재검사가 필요한(측정되지 않은) 제품(N)을 분류하여 배출시킨다. 배출 유닛(170)은 적어도 하나의 양품 배출 유닛(171, 172), 불량품 배출 유닛(173), 재검사품 배출 유닛(174)을 포함할 수 있다. 정확한 배출을 위하여 배출 유닛(170)은 공압으로 제품(N)을 이동시키는 공압 노즐을 포함할 수 있다.
이외에도 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(100)는 각 전자 부품들을 제어하거나 감지 또는 측정된 결과를 받는 데이터 처리부와, 검사 상태를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다. 데이터 처리부는 양품과 불량품, 및 재검사품을 구별하기 위한 알고리즘이 포함된 소프트웨어를 내장하고, 또한 사용자의 비전 검사 장치(100)에 대한 조작 또는 알림을 용이하게 하기 위한 시각적 사용자 인터페이스(graphic user interface: GUI)를 갖출 수 있다.
다음으로, 상술한 이송 유닛(130) 및 프로브 유닛(150)의 작동 방식을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(200)의 이송 유닛(230), 및 프로브 유닛(250)을 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 이송 유닛(230)은 원판(231), 및 회동부(235)를 포함할 수 있고, 원판(231)의 하측에는 베이스(280)가 배치된다.
원판(231)은 중심축(237)을 중심으로 하여 회전한다. 또한, 원판(231)은 원주 방향을 따라 가장자리 영역에 관통부(233)가 형성된다. 이 관통부(233)는 팬 너트(N)가 걸린채로 이동할 수 있도록, 팬 너트(N)의 몸체(NB)보다 크고 팬 너트(N)의 헤드(NH)보다 작은 사이즈로 형성된다.
원판(231)은 5㎜ 이하, 구체적으로는 2㎜ 이하의 두께로 형성된다. 팬 너트(N)는 원판(231)을 통해 이송되는 동안, 프로브(253)를 이용한 내주면(IS) 검사 이외에 외형 검사 등을 거친다(도 1 참조). 이때, 원판(231)의 두께가 두터우면 원판(231)과 맞닿는 팬 너트(N)의 몸체(NB) 면적이 넓어져 외형 검사가 현실적으로 어려운 영역이 발생한다. 이에 따라, 원판(231)의 두께를 최소한으로 함으로써 외형 검사가 가능한 면적을 최대한으로 넓힐 수 있다.
회동부(235)는 중심축(237)에 연결되어 원판(231)을 회전 구동하도록 형성된다. 본 실시예에서 팬 너트(N)의 내주면(IS) 검사는 고정되어 있는 프로브(253)를 통해 이루어진다. 따라서, 프로브(253)가 팬 너트(N)의 중공부(CH)로 삽입되고 다시 이탈되는 동안 원판(231)은 정지되도록 구성된다. 이에 따라, 회동부(235)는 회전과 정지를 용이하게 반복할 수 있는 순간 제어형 전기 모터 등을 사용할 수 있다.
베이스(280)는 원판(231)의 하측에 배치되고, 프로브 유닛(250)과 구동 결정부(290)가 설치될 수 있다. 베이스(280)는 후술할 제4 실시예의 베이스(480)와 달리 중심축(237)에 연결되도록 구성되지 않는다. 따라서, 베이스(280)는 회동부(235)에 의해 회동하지 않는다.
프로브 유닛(250)은 원판(231)의 관통부(233)에 걸려있는 팬 너트(N)의 위치에 대응하여 베이스(280)에 배치된다. 구동 결정부(290)는 위치 센서(291)를 포함하며, 위치 센서(291, 도 3 참조)가 프로브 유닛(250)이 검사할 팬 너트(N)의 위치를 감지할 수 있도록 프로브 유닛(250)의 주변에 배치된다.
여기서, 프로브 유닛(250)은 프로브(253)를 원판(231)의 평면에 대해 수직한 방향으로 이동시키도록 구성되는 수직 구동부(255a)를 포함한다.
이하, 본 실시예에 따른 이송 유닛(230)과 프로브 유닛(250)의 작동 방식을 설명한다.
먼저, 팬 너트(N)는 원판(231)의 일측으로 공급되어 원판(231)의 관통부(233)에 걸리게 된다. 이후, 회동부(235)가 회전 구동하여 회동부(235)에 연결된 중심축(237)이 회전하며, 중심축(237)에 연결된 원판(231)도 함께 회전하게 된다. 원판(231)이 회전함에 따라 관통부(233)에 걸린 팬 너트(N)도 원주 방향을 따라 이송된다. 팬 너트(N)가 검사 영역에 도달하면, 회동부(235)가 정지하여 원판(231)에 걸린 팬 너트(N)도 검사 영역에 정지한다. 이때, 위치 센서(291)는 팬 너트(N)의 위치를 감지한다. 팬 너트(N)가 검사를 위한 정 위치에 위치하지 않는 경우, 위치 센서(291)는 이 위치 데이터를 구동 결정부(290)의 제어부(295)로 송신하고 제어부(295, 이상 도 3 참조)는 회동부(235)를 가동시켜 다음 팬 너트(N)를 검사하도록 한다. 또한, 정 위치에 위치하지 않은 팬 너트(N)는 이후 재검사품으로 분류되어 재검사품 배출 유닛(174)을 통해 배출된다.
반면, 팬 너트(N)가 검사를 위한 정 위치에 위치하는 경우, 위치 센서(291)는 이 위치 데이터를 제어부(295)로 송신하고 제어부(295)는 프로브 유닛(250)의 수직 구동부(255a)를 가동시킨다. 수직 구동부(255a)가 가동되면, 프로브(253)가 하우징(251)에서 상승하여 팬 너트(N)의 중공부(CH)로 삽입된다. 이때, 프로브(253)는 전류를 인가함과 동시에, 팬 너트(N)의 내주면(IS)에서 유도되는 자기장을 검출한다(도 3 참조). 프로브(253)는 검출된 자기장을 전기 신호로 변환하여 이 신호를 본 도면에 도시되지 않은 별도의 판별 장치로 송신하고, 판별 장치는 이 신호를 양품 팬 너트(N)의 신호 데이터 값과 비교한다. 이러한 비교 과정후, 팬 너트(N)는 데이터 값이 정상 범위 내에 들어오면 양품으로, 정상 범위를 벗어나면 불량품으로 구분된다. 이후, 팬 너트(N)는 양품 배출 유닛(171,172)과 불량품 배출 유닛(173, 이상 도 1)으로 구분되어 배출된다.
이상에서, 팬 너트(N)의 내주면(IS)에 대한 상태 정보를 획득하기 위한 프로브 유닛(150)의 구체적 구성 및 작동 방식에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(200)의 이송 유닛(230)과 프로브 유닛(250)의 구성을 구체적으로 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 먼저 팬 너트(N)는, 헤드(NH)와, 몸체(NB)를 포함한다. 헤드(NH)는 통상 몸체(NB)보다 큰 폭을 가진다. 몸체(NB)의 헤드(NH) 쪽 단부는 막히나, 반대쪽 단부는 중공부(CH)를 외부에 연통시키도록 개방된 형태이다. 중공부(CH)의 실린더형의 내주면(IS)에는 나사산이 형성된다. 팬 너트(N)는 헤드(NH)가 원판(231)의 관통부(233)에 걸려있는 채로 이송된다.
이러한 팬 너트(N)의 내주면(IS)에 대한 검사를 위한 프로브 유닛(250)은, 하우징(251)과, 프로브(253)와, 구동부(255)를 포함할 수 있다.
하우징(251)은 프로브(253)가 설치되는 구성이다. 구체적으로, 하우징(251)은 프로브(253)가 이동하는 방향을 가이드하도록 형성된다. 하우징(251)은 프로브(253)가 팬 너트(N)의 중공부(CH)를 향해 삽입될 수 있도록, 팬 너트(N)의 중공부(CH)에 대응하여 정렬되게 배치된다. 이와 달리, 프로브(253)를 곡선형으로 구성함으로써 하우징(251)이 원판(231)의 일측에 배치되도록 변형될 수도 있다.
하우징(251)은 내부에서 프로브(253)가 왕복하여 활주하도록 구성되므로 마찰이 적은 물질로 구성될 수 있다. 이에 더하여, 하우징(251)의 내면에는 윤활제 등이 도포될 수 있다.
프로브(253)는 하우징(251)에 설치되어 팬 너트(N)의 중공부(CH)로 삽입되거나 중공부(CH)로부터 이탈되도록 구성된다. 프로브(253)는, 코일(257)과, 이 코일(257)을 감싸도록 형성되는 절연성 캡(259)을 포함할 수 있다.
프로브(253)의 코일(257)은 팬 너트(N)의 내주면(IS)에 와전류를 인가하고 이로 인해 팬 너트(N)의 내주면(IS)에서 유도되는 와전류로 인한 자기장을 감지할 수 있도록 구성된다.
절연성 캡(259)은 프로브(253)의 코일(257)을 감싸도록 구성된다. 절연성 캡(259)은 코일(257)이 팬 너트(N)의 내주면(IS) 또는 상단면(IH)에 접촉하지 않도록 한다.
구동부(255)는 하우징(251)에 배치되어 프로브(253)가 팬 너트(N)의 중공부(CH)로 삽입되거나 중공부(CH)로부터 이탈되도록 프로브(253)를 구동하는 구성이다. 따라서, 프로브(253)가 직선 방향으로 왕복할 수 있도록 리니어 모터 등이 사용될 수 있다. 다만, 회전형 모터에 톱니바퀴를 부착하는 방식으로 사용될 수도 있다. 구동부(255)는, 수직 구동부(255a), 및 레일 구동부(255b)를 포함할 수 있고, 이에 대해서는 도 4와 관련하여 후술한다.
본 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(200)는, 구동 결정부(290)를 더 포함하고, 이 구동 결정부(290)는 위치 센서(291)와, 제어부(295)를 포함할 수 있다.
위치 센서(291)는 팬 너트(N)의 위치를 감지하고, 이에 대한 데이터를 제어부(295)로 전송한다. 위치 센서(291)는 광센서, 근접센서 등이 사용될 수 있다. 제어부(295)는 위치 센서(291)의 감지 결과에 근거하여 구동부(255)의 작동을 제어한다.
이하, 본 실시예에 따른 이송 유닛(230)과 프로브 유닛(250)의 작동 방식을 설명한다.
먼저, 팬 너트(N)가 검사를 할 수 있는 정 위치에 위치하면, 이에 대한 데이터가 위치 센서(291)에 의해 제어부(295)로 전송되고, 제어부(295)는 구동부(255)를 작동시켜 프로브(253)가 팬 너트(N)의 중공부(CH)로 삽입되도록 한다. 이때, 프로브(253)의 코일(257)에는 전류가 인가되고, 이 전류에 의해 코일(257) 내에 자기장이 형성된다. 이러한 상태로 코일(257)이 팬 너트(N)의 중공부(CH)로 근접하면 전자 유도의 원리에 의해 팬 너트(N)의 내주면(IS)에 와전류가 유도된다. 이러한 와전류는 다시 유도 자기장을 형성하고 이 유도 자기장은 코일(257)에 의해 감지된다.
이 경우, 팬 너트(N)의 내주면(IS)에 크랙과 같은 결함(CR)이 있다면, 유도 자기장은 양품 팬 너트(N)의 자기장과 차이가 발생하므로 두 개의 자기장을 비교하여 내주면(IS)의 결함(CR) 유무를 판단할 수 있다. 따라서, 카메라를 이용하는 비전 검사 장치보다 정확한 결과를 획득할 수 있다.
코일(257)이 팬 너트(N)의 중공부(CH)로 삽입될 때, 코일(257)이 팬 너트(N)의 내주면(IS) 또는 상단면(IH)에 접촉하면 팬 너트(N)에 유도된 와전류가 코일(257)에 대전되고, 이로 인해 정확한 자기장의 값을 검출할 수 없다. 따라서, 코일(257)을 절연성 캡(259)으로 감싸도록 구성하여 이러한 현상을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 현상을 방지하기 위해, 프로브(253)는 팬 너트(N)의 상단면(IH)에 닿지 않는 깊이까지 삽입된다.
상술한 것과 같이 팬 너트(N)가 정 위치에 위치하지 않고 검사를 할 수 없는 위치에 위치하면, 위치 센서(291)가 이 데이터를 제어부(295)로 전송하고, 제어부(295)는 구동부(255)의 작동을 중지시켜 팬 너트(N)의 내주면(IS)을 검사할 수 없도록 한다.
다음으로, 상술한 제2 실시예를 변형한 제3 실시예를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(300)의 이송 유닛(330), 및 프로브 유닛(350)을 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 베이스(380), 및 구동부(355)는 상술한 제2 실시예와 달리 구성된다.
베이스(380)는 상술한 제2 실시예의 베이스(280)과 같이 중심축(237)에 연결되지 않는다. 따라서, 베이스(380)는 회동부(335)에 의해 회동하지 않는다.
베이스(380)는 원판(331)의 원주방향을 따라 이동하는 팬 너트(N)의 이동 궤적에 대응하는 레일(381)을 포함할 수 있다. 레일(381)은 구동부(355)가 이동하는 이동로 역할을 한다. 이 레일(381)에는 구동부(355)와 하우징(351)이 이동할 수 있도록 배치된다.
구동부(355)는 상술한 수직 구동부(355a) 이외에, 레일 구동부(355b)를 더 포함할 수 있다. 레일 구동부(355b)는 프로브(353)와 하우징(351)이 베이스(380)의 레일(381)을 따라 이동할 수 있도록 구동한다. 레일 구동부(355b)로는 회전형 전기 모터 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 이송 유닛(330)과 프로브 유닛(350)의 작동 방식을 설명한다.
본 실시예에 따른 프로브 유닛(350)과 이송 유닛(330)은 대체적으로 제2 실시예에 따른 프로브 유닛(250), 및 이송 유닛(230)과 동일한 작동 방식을 갖는다. 다만, 본 실시예에서는 프로브 유닛(350)이 레일 구동부(355b)를 구동하여 베이스(380)의 레일(381)을 따라 이동할 수 있다. 따라서, 팬 너트(N)가 원판(331)의 원주 방향을 따라 이송되어 검사 영역에 도달하여도, 제2 실시예와 달리 회동부(335)가 멈추지 않고, 대신에 프로브 유닛(350)이 이동하게 된다.
구체적으로, 팬 너트(N)가 P1 위치에 도달하면, 먼저 프로브 유닛(350) 주변에 배치된 위치 센서(391)가 팬 너트(N)의 위치를 감지한다. 위치 센서(391)는 이 위치 데이터를 제어부(395)로 송신하고 제어부(395)는 프로브 유닛(350)의 수직 구동부(355a)를 가동시켜 프로브(353)가 팬 너트(N)의 중공부(CH)로 삽입된다. 프로브(353)의 삽입 과정은 제2 실시예와 달리, 원판(331)의 회전과 함께 이루어진다.
구체적으로, 팬 너트(N)가 P1 위치에 도달하면, 제2 실시예와 달리 프로브 유닛(350)에 연결된 레일 구동부(355b)가 가동되고, 팬 너트(N)가 이송되는 이동 궤적을 따라 프로브 유닛(350)도 원주 방향으로 함께 이동하게 된다. 프로브 유닛(350)이 P1 위치에서 P2 위치로 이동하는 동안, 수직 구동부(355a)가 함께 구동되어 프로브(353)는 원주 방향으로 이동하는 동시에 팬 너트(N)의 중공부(CH)를 향한 상승 운동도 병행하게 된다.
프로브 유닛(350)이 P2 위치로 이동하는 동안 너트(N)의 내주면(IS)의 자기장이 검출되면, 프로브 유닛(350)이 P2 위치에 도달하기 전 프로브(353)는 너트(N)의 중공부(CH)로부터 이탈되도록 하강한다. 이후, 프로브 유닛(350)은 P2 위치에서 다시 P1 위치로 원주 방향을 따라 이동하게 된다. 프로브 유닛(350)이 P1 위치에 도착하면, 위치 센서(391)가 다음 팬 너트(N)의 위치를 감지하고, 이후 상술한 과정을 반복하게 된다. 이러한 작동 방식에 의하면, 원판(331)이 멈추지 않고 계속하여 회전하므로, 팬 너트(N)의 내주면(IS) 검사를 위해 이송 과정을 멈출 필요가 없어 검사를 신속하게 할 수 있다. 이후의 과정은 제2 실시예에서와 같다.
다음으로, 상술한 제2 실시예 및 제3 실시예를 변형한 제4 실시예를 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치(400)의 이송 유닛(430), 및 프로브 유닛(450)을 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 베이스(480), 및 프로브 유닛(450)은 상술한 제2 실시예와 달리 구성된다.
베이스(480)는 원판(431)의 중심축(437)과 연결되어 회동부(435)에 의해 원판(431)과 동일한 속도로 회전하도록 형성된다. 또한, 복수의 프로브 유닛(450)이 베이스(480)에서 원판(431)의 관통부(433)에 대응한 위치에 배치된다.
이러한 구성에 의하면, 팬 너트(N)가 관통부(433)에 걸쳐질 때 팬 너트(N)의 중공부(CH)가 대응하는 프로브 유닛(450)을 향해 자연스레 배치되므로, 제2 실시예, 및 제3 실시예에서와 같이 위치 센서(291,391)를 필요로 하지 않는다. 또한, 팬 너트(N)의 내주면(IS) 검사가 다수의 프로브 유닛(450)을 통해 순차적으로 또는 동시에 이루어지므로 검사 시간을 단축할 수 있다. 이러한 과정은 제3 실시예에서와 같이 팬 너트(N)가 이송되는 동안 이루어지므로 내주면(IS) 검사를 위해 회동부(435)를 정지시킬 필요가 없다.
이하, 본 실시예에 따른 이송 유닛(430)과 프로브 유닛(450)의 작동 방식을 설명한다.
본 실시예에 따른 프로브 유닛(450)과 이송 유닛(430)은 대체적으로 제2 실시예에 따른 프로브 유닛(250), 및 이송 유닛(230)과 동일한 작동 방식을 갖는다. 구체적으로, 팬 너트(N)가 관통부(433)에 걸쳐지면 팬 너트(N)의 중공부(CH)가 자연스레 베이스(480)에 배치된 프로브 유닛(450)을 향하게 된다. 프로브 유닛(450)의 프로브(453)는 위치 센서(291,391)가 팬 너트(N)의 위치를 감지하는 과정 없이, 팬 너트(N)가 이송되는 동안 팬 너트(N)의 중공부(CH)를 왕복 이동한다. 이후의 과정은 상술한 실시예와 동일하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 방법에 대한 순서도이다.
본 도면(및 도 2 내지 도 5)를 참조하면, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 방법은, 이송 유닛(230)을 가동하여 팬 너트(N)를 곡선형의 제1 궤적을 따라 회전하며 이송하는 것으로 시작된다(S1).
팬 너트(N)가 이송 유닛(230)을 통해 이송되어 검사 영역에 도달하면, 위치 센서(291)가 팬 너트(N)의 위치를 감지한다(S3). 이때, 팬 너트(N)가 검사 가능한 위치에 있는지 여부가 판단된다(S5). 팬 너트(N)가 정 위치에 도달하지 않는다면, 팬 너트(N)는 다시 이송 유닛(230)을 통해 이송된다.
팬 너트(N)가 정 위치에 도달하면, 프로브(253)가 제1 궤적에 대응하는 제2 궤적을 따라 너트의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전하면서 너트의 중공부(CH)로 삽입된다(S7). 프로브(253)가 삽입되어 와전류에 의한 자기장이 프로브(253)를 통해 검출되면, 이 자기장을 양품 팬 너트(N)의 자기장과 비교한다(S9).
이러한 비교 과정을 거쳐, 팬 너트(N)의 내주면(IS)이 적합한 것으로 판단되면(S11), 이러한 팬 너트(N)는 양품으로 분류되어 양품 배출 유닛(171,172)을 통해 배출된다(S13). 또한, 팬 너트(N)의 내주면(IS)이 부적합한 것으로 판단되면, 불량품으로 분류되어 불량품 배출 유닛(173)을 통해 배출된다(S15).
상기와 같은 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치 및 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
100: 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치
110,210,310,410: 공급 유닛 120,220,320,420: 정렬 유닛
130,230,330,430: 이송 유닛 131,231,331,431: 원판
140: 제품 감지 유닛 150,250,350,450: 프로브 유닛
160: 형상 측정 유닛 170: 배출 유닛
171,172: 양품 배출 유닛 173: 불량품 배출 유닛
174: 재검사품 배출 유닛 233,333,433: 관통부
235,335,435: 회동부 237,337,437: 중심축
251,351,451: 하우징 253,353,453: 프로브
255,355,455: 구동부 255a,355a,455a: 수직 구동부
257: 코일 259: 절연성 캡
280,380,480: 베이스 290,390,490: 구동 결정부
291,391: 위치 센서 295,395: 제어부
355b: 레일 구동부 381: 레일

Claims (11)

  1. 중공부로 한정되는 내주면을 가지는 너트를 이송하며, 중심축을 가지는 원형으로 형성되고 상기 원형의 원주 방향을 따라 가장자리 영역에는 상기 너트에 대응하는 사이즈의 관통부가 형성되는 원판과, 상기 중심축에 연결되어 상기 원판을 회전 구동하도록 형성되는 회동부를 구비하는 이송 유닛; 및
    상기 너트의 내주면에 와전류를 유도하여 상기 와전류로 인한 자기장을 검출하는 프로브와, 상기 프로브가 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 배치되어 상기 프로브가 상기 너트의 중공부로 삽입되거나 상기 중공부로부터 이탈되도록 상기 프로브를 구동하도록 형성되는 구동부를 구비하는 프로브 유닛을 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 프로브를 상기 원판의 평면에 대해 수직한 방향으로 이동시키도록 구성되는 수직 구동부를 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원판의 하측에 배치되며, 상기 너트의 이동 궤적에 대응하는 레일을 구비하는 베이스를 더 포함하고,
    상기 구동부는, 상기 하우징에 연결되고, 상기 하우징, 및 상기 구동부가 상기 레일을 따라 이동하도록 구동하게 형성되는 레일 구동부를 더 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 원판의 상측 또는 하측에 배치되며, 상기 중심축과 연결되어 상기 회동부에 의해 상기 원판과 동일한 속도로 회전하도록 형성되고, 상기 프로브는 상기 관통부에 대응한 위치에 배치되는 베이스를 더 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로브는,
    상기 와전류를 인가하고 상기 너트의 내주면에서 유도되는 와전류로 인한 자기장을 감지하는 코일; 및
    상기 코일을 감싸도록 형성되는 절연성 캡을 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 너트의 위치를 감지하도록 형성되는 위치 센서; 및
    상기 위치 센서의 감지 결과에 근거하여, 상기 구동부의 작동을 제어하도록 형성되는 제어부를 더 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 장치.
  8. 이송 유닛을 가동하여, 중공부로 한정되는 내주면을 가지는 너트를 곡선형의 제1 궤적을 따라 회전시키며 이송하는 단계;
    상기 이송 유닛을 통해 상기 너트를 이송할 때, 구동부를 가동하여 프로브를 상기 제1 궤적에 대응하는 제2 궤적을 따라 상기 너트의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전시키면서 상기 너트의 중공부로 삽입하는 단계; 및
    상기 프로브가 상기 너트의 내주면에 유도되는 와전류로 인한 자기장을 검출하는 단계를 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    이송 유닛을 가동하여, 중공부로 한정되는 내주면을 가지는 너트를 곡선형의 제1 궤적을 따라 회전시키며 이송하는 단계는,
    위치 센서가 상기 너트의 위치를 감지하고, 상기 위치 센서의 감지 결과를 수신하는 제어부가 상기 너트가 검사를 위한 정 위치에 위치했는지에 따라 상기 프로브의 삽입 여부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 프로브가 상기 너트의 내주면에 유도되는 와전류로 인한 자기장을 검출하는 단계는,
    상기 프로브가 검출하는 자기장에 근거하여, 상기 자기장을 양품 너트의 자기장과 비교하고 배출 유닛을 통해 상기 너트를 양품 또는 불량품으로 분류하는 단계를 더 포함하는, 와전류를 이용한 너트 내주면 검사 방법.
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