KR101551655B1

KR101551655B1 - 나사 체결 장치

Info

Publication number: KR101551655B1
Application number: KR1020150001370A
Authority: KR
Inventors: 임해조; 윤덕원
Original assignee: 바이옵트로 주식회사
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2015-09-08
Also published as: KR20150047460A

Abstract

본 발명의 나사 체결 장치는 대상물에 나사를 체결하는 체결 유니트 및 상기 체결 유니트와 별개로 마련되고, 상기 체결 유니트가 도킹되면 상기 체결 유니트에 상기 나사를 공급하는 공급 유니트를 포함하고, 상기 체결 유니트는 상기 나사가 소모되면 상기 공급 유니트로 이동하고, 상기 나사가 수급되면 상기 대상물로 이동할 수 있다.

Description

나사 체결 장치{SCREW DEVICE}

본 발명은 대상물에 나사를 자동으로 체결시키는 나사 체결 장치에 관한 것이다.

각종 제품의 조립시 거의 모든 경우 나사가 사용된다. 따라서, 나사를 신속하게 제품에 적용시키면 대량 생산에 유리함은 자명하다.

나사를 신속하게 제품에 적용시키기 위해 나사를 공급하는 장치의 필요성이 부각되고 있다.

한국등록특허공보 제0890540호에는 나사를 자동으로 공급하는 장치가 개시되고 있으나, 공급된 나사를 전동 드라이버까지 이송시키는 방안은 개시되지 않고 있다.

한국등록특허공보 제0890540호

본 발명은 비트가 마련된 전동 드라이버로 나사를 신뢰성 있게 공급하고, 전동 드라이버의 자유도를 최대로 보장하는 나사 체결 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 나사 체결 장치는 대상물에 나사를 체결하는 체결 유니트 및 상기 체결 유니트와 별개로 마련되고, 상기 체결 유니트가 도킹되면 상기 체결 유니트에 상기 나사를 공급하는 공급 유니트를 포함하고, 상기 체결 유니트에는 상기 대상물에 상기 나사를 체결시키는 비트부, 일방향으로 연장되고 연장 방향을 따라 상기 나사가 저장되는 저장부, 상기 비트부의 이동 경로에 마련되고 상기 저장부로부터 공급되고 상기 비트부의 이동 경로에 장전된 상기 나사가 자중에 의해 제1 방향으로 유동되는 것을 제한하는 스토퍼부가 마련되며, 상기 저장부의 일단은 상기 비트부의 이동 경로에 연결되고, 상기 저장부의 타단은 상기 도킹부에 도킹되며, 상기 저장부는 상기 나사가 자중에 의해 상기 비트부의 이동 경로를 향하여 이동하도록 상기 비트부의 이동 방향에 기울어져 형성되고, 상기 스토퍼부는 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 상기 나사를 밀어 올리며, 상기 공급 유니트에는 상기 나사가 적재되는 적재부, 상기 저장부에 도킹되고 상기 적재부의 나사를 상기 저장부로 안내하는 안내 경로가 형성된 도킹부, 상기 안내 경로를 개폐시키는 제2 개폐부가 마련되고, 상기 제2 개폐부는 상기 도킹부가 상기 저장부에 도킹되면 상기 안내 경로를 개방시키고, 상기 저장부로 상기 나사의 공급이 완료되면 상기 안내 경로를 폐쇄시킬 수 있다.

본 발명의 나사 체결 장치는 대상물에 나사를 조이는 비트부의 이동 경로에 마련되고, 상기 비트부의 이동 경로에 장전된 상기 나사가 자중에 의해 제1 방향으로 유동되는 것을 제한하는 스토퍼부를 포함하고, 상기 스토퍼부는 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 상기 나사를 밀어 올릴 수 있다.

본 발명의 나사 체결 장치는 대상물에 나사를 체결시키는 체결 유니트와 전동 드라이버에 나사를 공급하는 공급 유니트를 별개로 마련하고 있다. 그리고, 도킹 방식을 도입함으로써 도킹시 나사를 공급하고 도킹 해제시 공급 유니트에 대해 독립적으로 운행 가능한 체결 유니트가 제공될 수 있다.

이에 따르면 체결 유니트의 움직임이 공급 유니트에 의해 제한되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 다양한 형상, 크기의 대상물에 대한 나사 체결 작업을 용이하게 진행할 수 있다.

또한, 자석 대신 기구적인 스토퍼부를 도입함으로써 체결 유니트에 장전된 나사가 중력에 의해 자유 낙하하는 것을 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 또한, 오랜 사용에 따른 스토퍼부의 열화로 나사의 자유 낙하 방지 기능이 저하되는 현상을 신뢰성 있게 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 나사 체결 장치의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 나사 체결 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 나사 체결 장치에 의해 대상물에 체결되는 나사를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 나사 체결 장치를 구성하는 체결 유니트의 저장부 일부를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 나사 체결 장치를 구성하는 공급 유니트의 사시도이다.
도 6은 공급 유니트의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 나사 체결 장치를 구성하는 체결 유니트의 사시도이다.
도 8은 체결 유니트의 측면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 나사 체결 장치의 동작을 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 나사 체결 장치는 체결 유니트(100) 및 공급 유니트(200)를 포함할 수 있다.

공급 유니트(200)는 체결 유니트(100)와 별개로 마련되고, 체결 유니트(100)가 도킹되면 체결 유니트(100)에 나사(30)를 공급할 수 있다.

체결 유니트(100)는 대상물(10)에 나사(30)를 체결하는 요소로, 나사(30)를 조이는 전동 드라이버를 포함할 수 있다.

체결 유니트(100)는 대상물(10)에 대한 나사 체결 작업 등으로 인하여 나사(30)가 소모되면 공급 유니트(200)로 이동하고 나사(30)가 수급되면 대상물(10)로 이동할 수 있다. 대상물(10)로 이동한 체결 유니트(100)는 공급 유니트(200)로부터 제공받은 나사(30)를 대상물(10)에 체결시킬 수 있다.

전동 드라이버로 나사(30)를 공급하는 방법으로 전동 드라이버와 나사 적재 수단에 각각 연결된 나사 공급 라인이 마련될 수 있다. 나사 공급 라인에 의하면 나사 적재 수단에 적재된 나사(30)가 모두 소진될 때까지 나사 체결 작업을 수행할 수 있다.

그러나, 전동 드라이버와 나사 적재 수단에 고정된 나사 공급 라인에 의하면 전동 드라이버는 나사 적재 수단을 중심으로 나사 공급 라인의 길이가 허용하는 범위 내에서만 움직일 수 있다. 나사(30)가 신뢰성 있게 나사 적재 수단으로부터 전동 드라이버로 유동되도록 나사 공급 라인은 보통 짧은 길이를 갖는다. 따라서, 나사 공급 라인에 의해 허용되는 전동 드라이버의 작업 범위는 매우 제한적일 수밖에 없다.

또한, 나사 공급 라인의 장력으로 인해 전동 드라이버의 위치가 틀어질 수 있으며, 이로 인해 대상물(10)에 대한 나사 체결 작업이 방해받을 수 있다. 더욱이 나사 공급 라인은 다양한 위치의 전동 드라이버로 나사(30)를 공급하기 위해 휘어지도록 만들어지며 이로 인해 탄성력을 갖게 된다. 이때의 탄성력이 위 장력에 더해짐으로써 전동 드라이버의 위치 제어를 어렵게 만드는 요소가 되고 있다.

결과적으로 나사 공급 라인에 의한 나사(30)의 공급은 전동 드라이버의 이동 범위를 제한하고, 전동 드라이버의 위치 제어를 어렵게 만들고 있다.

본 발명의 체결 유니트(100) 및 공급 유니트(200)는 서로 별개로 마련된다. 그리고 체결 유니트(100)는 나사(30)가 소모되면 공급 유니트(200)로 이동 및 도킹하여 공급 유니트(200)로부터 나사(30)를 수급받을 수 있다. 그리고, 나사(30)가 수급되면 체결 유니트(100)는 공급 유니트(200)와의 도킹을 해제하고 공급 유니트(200)로부터 분리되어 대상물(10)에 대한 나사 체결 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 체결 유니트(100)는 공급 유니트(200) 또는 나사 공급 라인에 의한 제한을 받지 않으므로 이론상 무한대의 범위까지 이동이 가능하다. 또한, 나사 공급 라인의 장력 등을 고려할 필요가 없으므로 체결 유니트(100)를 설계 위치로 용이하게 이동할 수 있다.

도 2는 본 발명의 나사 체결 장치를 나타낸 개략도이다.

체결 유니트(100)가 나사(30)를 수급받기 위해 체결 유니트(100)에 빈번하게 도킹하면 나사 체결 작업 속도가 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위해 체결 유니트(100)에는 복수의 나사(30)가 저장되는 저장부(110)가 마련될 수 있다. 또한, 체결 유니트(100)에는 나사(30)의 소모 상태를 파악하기 위한 나사 감지부(130)가 마련될 수 있다.

일예로 나사 감지부(130)는 저장부(110)에 저장된 나사(30)를 감지할 수 있다. 체결 유니트(100)는 나사 감지부(130)에 의해 나사(30)가 소모된 상태로 감지되면 공급 유니트(200)로 이동할 수 있다. 나사(30)가 소모된 상태는 저장부(110)에 존재하는 나사(30)의 개수가 설정 개수를 만족하지 못하는 상태일 수 있다. 나사 감지부(130)는 광학 센서를 포함할 수 있다.

공급 유니트(200)에는 복수의 나사(30)가 적재되는 적재부(210), 저장부(110)에 도킹되고 적재부(210)의 나사(30)를 체결 유니트(100)로 안내하는 안내 경로가 형성된 도킹부(230)가 마련될 수 있다. 적재부(210)에 적재된 나사(30)는 도킹부(230)를 거쳐 도킹이 이루어진 체결 유니트(100)의 저장부(110)로 유입될 수 있다.

공급 유니트(200)는 일정 위치에 고정될 수 있으므로 적재부(210)에는 작업자 등에 의해 나사(30)가 용이하게 충전될 수 있다. 따라서, 적재부(210)로부터 제공되는 나사(30)는 이론상 무한대일 수 있다.

적재부(210)는 적재된 나사(30)를 일렬로 정렬시킨 후 도킹부(230)로 이송시킬 수 있다. 공급 유니트(200)에는 체결 유니트(100)의 도킹을 감지하는 제1 감지부(250)가 마련될 수 있다. 공급 유니트(200)는 제1 감지부(250)에서 체결 유니트(100)의 도킹이 감지되면 구동될 수 있다. 구체적으로 공급 유니트(200)의 적재부(210)는 도킹부(230)에 대한 체결 유니트(100)의 저장부(110)의 도킹이 완료된 후 나사(30)를 도킹부(230)로 이송시킬 수 있다. 제1 감지부(250)는 도킹부(230)에서 저장부(110)에 대면하는 단부에 위치할 수 있다.

공급 유니트(200)에는 도킹부(230)에 나사(30)가 존재하는지 감지하는 제2 감지부(270)가 마련될 수 있다. 도킹부(230)에 나사(30)가 존재하지 않는 경우는 적재부(210) 또는 도킹부(230)에 이상이 발생했거나 적재부(210)에 적재된 나사(30)가 없는 경우로 추정될 수 있다. 공급 유니트(200)에는 제2 감지부(270)의 감지 결과가 표시되는 표시부가 마련될 수 있다. 표시부에 의하면 관리자에게 도킹부(230)에 나사(30)가 없는 상태임을 인지시킬 수 있다. 제2 감지부(270)는 도킹부(230)의 다양한 위치에 설치될 수 있다.

제1 감지부(250) 및 제2 감지부(270)는 광학 센서 등을 포함할 수 있다.

체결 유니트(100)의 저장부(110)는 일방향으로 연장될 수 있다. 도킹부(230) 역시 저장부(110)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 이때, 도킹부(230)의 일단은 적재부(210)에 연결되고 타단은 저장부(110)에 도킹될 수 있다. 체결 유니트(100)와 공급 유니트(200)의 도킹시 도킹부(230)와 저장부(110)는 동일한 가상선 α 상에 위치할 수 있다. 이에 따르면 도킹부(230)에 형성되고 적재부(210)의 나사(30)를 체결 유니트(100), 구체적으로 저장부(110)로 안내하는 안내 경로와, 저장부(110)에 형성되고 비트부(170)의 이동 경로(179)로 나사(30)를 안내하는 통로를 서로 맞출 수 있다. 참고로, 도킹부(230)에서 저장부(110)와 도킹되는 단부로부터 일부 구간만 가상선 α를 따라 연장되면 충분하다.

도킹이 이루어진 상태에서 도킹부(230)의 안내 경로와 저장부(110)의 통로가 서로 맞지 않을 수 있는데 이로 인해 도킹부(230)의 나사(30)가 저장부(110)로 이송되는 것이 제한되는 것을 방지할 필요가 있다.

이에 대한 대책으로 저장부(110)에서 도킹부(230)에 도킹되는 단부에 형성된 나사(30)의 통로는 도킹부(230)의 안내 경로보다 넓을 수 있다. 이에 따르면 소위 깔때기 구조가 형성됨으로써 신뢰성 있게 도킹부(230)의 나사(30)가 저장부(110)로 이동될 수 있다. 이에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 나사 체결 장치에 의해 대상물(10)에 체결되는 나사(30)를 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 나사 체결 장치를 구성하는 체결 유니트(100)의 저장부(110) 일부를 나타낸 개략도이다.

나사(30)는 비트부(170)에 구속되는 머리부(33), 머리부(33)의 제1 면(31)으로부터 연장되고 머리부(33)보다 작은 지름을 갖는 몸체부(35)를 포함할 수 있다. 몸체부(35)에는 외주를 따라 나사산이 형성될 수 있다.

저장부(110)에는 몸체부(35)를 사이에 두고 2곳의 제1 면(31) A, B와 접촉되는 제1 가이드(111)가 마련될 수 있다. 이때의 제1 가이드(111)가 일방향으로 연장됨으로써 나사(30)의 통로가 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 가이드(111)는 일방향으로 연장되는 막대에 나사(30)의 몸체부(35)가 수용되고 머리부(33)가 얹혀지는 홈이 막대의 연장 방향을 따라 형성된 것일 수 있다. 또는 서로 대면하는 두개의 막대가 나사(30)의 몸체부(35)가 수용되는 간격으로 배치(이로 인해 몸체부(35)가 수용되는 홀이 형성됨)된 것일 수 있다.

나사(30)의 머리부(33) 직경을 Lh라 하고, 몸체부(35)의 직경을 Lb, 제1 가이드(111)에 형성된 홈의 폭 또는 두 막대 간의 간격 L1이라 할 때, Lh > L1 > Lb일 수 있다.

이때, 도킹부(230)에 도킹되는 저장부(110) 단부에 마련된 통로의 크기가 L2(홈의 폭 또는 두 막대 간의 간격)라 할 때, Lh > L2 > L1 > Lb일 수 있다.

도킹부(230)에 형성된 나사(30)의 안내 경로 역시 저장부(110)와 동일하게 형성될 수 있으며, 저장부(110)에 형성된 통로의 크기 L1과 동일한 크기를 가질 수 있다. 이에 따르면 도킹부(230)와 저장부(110)가 정확하게 일치하지 않고 L1과 L2의 차이 범위 내에서 틀어지게 도킹이 이루어지더라도 신뢰성 있게 도킹부(230)의 나사(30)가 저장부(110)로 유입될 수 있다.

다시 도 2로 돌아가서 저장부(110)에는 제1 가이드(111)로부터 나사(30)가 이탈되는 것이 방지되도록 머리부(33)의 제2 면(32)을 덮는 제1 덮개(113)가 마련될 수 있다. 머리부(33)의 제2 면(32)은 머리부(33)에서 몸체부(35)가 연결된 제1 면(31)의 반대면일 수 있다. 제2 면(32)에는 전동 드라이버의 비트(171)에 맞물리는 일자홈 또는 십자홈이 마련될 수 있다.

제1 덮개(113)와 제1 가이드(111)의 간격 L3는 나사(30)의 머리부(33)의 두께 W보다 크며, 나사(30)의 머리부(33)의 직경 Lh 및 나사(30) 전체의 길이 Lt(머리부(33)의 단부로부터 몸체부(35) 단부까지의 거리)보다 작은 것이 좋다. 제1 덮개(113)와 제1 가이드(111)의 간격은 저장부(110)에 저장된 나사(30)의 규격에 따라 변동될 수 있다. 이를 위해 제1 덮개(113)와 제1 가이드(111)를 연결하고 제1 덮개(113)와 제1 가이드(111)의 간격을 조절하는 제1 간격 조절부(180)가 추가로 마련될 수 있다.

도킹부(230)에는 몸체부(35)를 사이에 두고 2곳의 상기 제1 면(31)과 접촉되는 제2 가이드(231), 나사(30)가 제2 가이드(231)로부터 이탈되는 것이 방지되도록 머리부(33)의 제2 면(32)을 덮는 제2 덮개(233)가 마련될 수 있다. 또한, 나사(30)의 규격에 따라 제2 덮개(233)와 제2 가이드(231)의 간격을 조절하는 제2 간격 조절부(280)가 마련될 수 있다.

체결 유니트(100)에는 저장부(110)에 마련된 나사(30)의 통로를 개폐시키는 제1 개폐부가 마련될 수 있다. 제1 개폐부는 공급 유니트(200)로부터 나사(30)가 수급되면 나사(30)의 통로를 폐쇄시킬 수 있다. 저장부(110)에 마련된 나사(30)의 통로는 대상물(10)에 나사(30)를 체결시키는 체결 유니트(100)의 비트부(170)가 이동하는 이동 경로(179)에 연결될 수 있다. 따라서, 나사(30)의 수급시 저장부(110)에 마련된 나사(30)의 통로를 폐쇄하지 않으면 수급된 나사(30)가 비트부(170)의 이동 경로(179)로 쏟아져 들어갈 수 있다. 이를 방지하기 위해 공급 유니트(200)로부터 나사(30)가 수급될 때에는 저장부(110)의 통로를 폐쇄시키는 것이 좋다. 제1 개폐부는 저장부(110)에 마련된 제1 가이드(111)의 연장 방향 상으로 설정 위치를 막음으로써 나사(30)의 통로를 폐쇄시킬 수 있다. 제1 개폐부는 후술되는 제3 개폐부(140)와 일체로 형성될 수 있다.

일예로 제1 개폐부는 핀 실린더일 수 있다. 이때 핀 실린더는 제1 가이드(111)에 형성된 홈 또는 홀을 제1 가이드(111) 연장 방향의 수직 방향으로 관통할 수 있다. 해당 홈 또는 홀에는 나사(30)의 몸체부(35)가 수용되므로 홈 또는 홀을 관통한 핀 실린더는 몸체부(35)를 저지함으로써 나사(30)의 유동을 제한한다. 저장부(110)에 나사(30)가 일렬로 정렬된 경우 나사(30)의 머리부(33)와 몸체부(35)의 직경 차이로 인하여 서로 인접한 나사(30)의 몸체부(35)는 도면과 같이 이격된 상태가 유지된다. 핀 실린더는 이와 같이 서로 이격된 몸체부(35)와 몸체부(35)의 사이에 위치하는 것으로 나사(30)의 통로를 폐쇄시킬 수 있다. 공급 유니트(200)로부터 나사(30)의 수급이 완료되면 핀 실린더, 구체적으로 핀 실린더의 피스톤 로드에 연결된 핀은 홈 또는 홀로부터 이탈함으로써 나사(30)의 통로를 개방시킬 수 있다. 참고로, 핀 실린더는 공압 또는 유압으로 구동될 수 있다.

공급 유니트(200)에는 도킹부(230)에 형성된 안내 경로를 개폐시키는 제2 개폐부(290)가 마련될 수 있다. 제2 개폐부(290)는 도킹부(230)가 체결 유니트(100)에 도킹되면 안내 경로를 개방시키고, 체결 유니트(100)로 나사(30)의 공급이 완료되면 안내 경로를 폐쇄시킬 수 있다. 즉, 제2 개폐부(290)에 의하면 체결 유니트(100)가 도킹되지 않은 환경에서 도킹부(230)의 나사(30)가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 제2 개폐부(290)는 일예로 앞에서 살펴본 핀 실린더일 수 있다. 이때의 핀 실린더는 제2 가이드(231)에 형성됨 홈 또는 홀을 제2 가이드(231) 연장 방향의 수직 방향으로 관통할 수 있다. 이를 통해 나사(30)의 몸체부(35)가 유동되는 것을 저지할 수 있고, 나사(30)의 안내 경로를 폐쇄시킬 수 있다.

체결 유니트(100)에는 대상물(10)에 나사(30)를 체결시키는 비트부(170), 일방향으로 연장되고 연장 방향을 따라 나사(30)가 저장되는 저장부(110)가 마련될 수 있다.

이때, 저장부(110)의 일단은 비트부(170)의 이동 경로(179)에 연결되고, 저장부(110)의 타단은 공급 유니트(200)에 도킹될 수 있다. 또한 저장부(110)는 나사(30)가 자중에 의해 비트부(170)의 이동 경로(179)를 향하여 이동하도록 비트부(170)의 이동 방향에 기울어져 형성될 수 있다. 도면에는 저장부(110)에서 비트부(170)의 이동 경로(179)에 연결된 단부보다 도킹부(230)에 도킹되는 단부가 높게 위치하는 경우가 개시된다. 이에 따르면 도킹부(230)로부터 수급된 나사(30)가 자중(중력)에 의해 미끄러져 비트부(170)의 이동 경로(179)를 향하여 이동하게 된다.

저장부(110)에 저장되는 나사(30)의 개수는 저장부(110)의 길이에 비례한다. 그러나 저장부(110)의 길이가 너무 길면 인접한 다른 기구와 간섭될 수 있으므로 저장부(110)는 사업 정책에 따라 적절한 길이로 형성되는 것이 좋다.

체결 유니트(100)는 스토퍼부(190)를 더 포함할 수 있다.

스토퍼부(190)는 대상물(10)에 나사(30)를 조이는 비트부(170)의 이동 경로(179)에 마련될 수 있다. 그리고 비트부(170)의 이동 경로(179)에 장전된 나사(30)가 자중에 의해 제1 방향 ①로 유동되는 것을 제한할 수 있다. 본 발명의 스토퍼부(190)는 제1 방향의 반대인 제2 방향 ②로 나사(30)를 밀어 올릴 수 있다.

비트부(170)의 이동 경로(179)에 장전된 나사(30)가 자중에 의해 움직이는 것을 제한하는 수단으로 자석이 이용될 수 있다. 그러나 자석은 장기간 사용으로 열화되고 자석마다 특성이 다르므로 나사(30)의 움직임을 제한하는 기능을 신뢰성 있게 수행하기 힘들다. 또한, 자석에 붙은 나사(30)가 비트부(170)의 이동 경로(179) 내에서 설계된 자세를 유지하기는 대단히 어렵다. 이에 따라 몸체부(35)의 연장 방향과 비트(171)의 이동 방향을 정확하게 일치시키기 어려우므로, 비트부(170)가 나사 머리부(33)에 형성된 일자홈 또는 십자홈 등에 맞물리는 못하는 경우가 발생한다.

스토퍼부(190)는 자력이 아닌 기구적 접촉을 통해 나사(30)를 지지할 수 있으며 나사(30)의 자세를 설계한 대로 유지시킬 수 있다. 기구적 접촉을 통해 나사(30)를 지지하기 위해 스토퍼부(190)는 자석과 같이 나사(30)를 잡아당기는 대신 제2 방향으로 나사(30)를 밀어 올릴 수 있다.

나사(30)를 밀어 올리는 다양한 방안이 있을 수 있다. 일예로 스토퍼부(190)는 여닫이 구조로 형성될 수 있다.

구체적으로 스토퍼부(190)에는 비트부(170)의 이동 경로(179)에 수직한 축(199)을 중심으로 회전하는 도어(191), 도어(191)를 회전시키는 회전부(193)가 마련될 수 있다. 도어(191)는 회전부(193)에 의한 회전으로 비트부(170)의 이동 경로(179)로 진입하고, 비트부(170)가 제1 방향으로 이동하면 반대로 회전하여 비트부(170)의 이동 경로(179)로부터 이탈할 수 있다. 회전부(193)는 모터, 스프링, 무게추 등 다양하게 구성될 수 있다.

도 2에는 비트부(170)의 이동 경로(179)를 사이에 두고 서로 대면하는 좌측의 제1 스토퍼부와 우측의 제2 스토퍼부가 마련되고 있다. 각 스토퍼부(190)에는 비트부(170)의 이동 경로(179)에 수직한 축(199)을 중심으로 회전하는 도어(191)가 마련되고 있으며, 각 도어(191)는 머리부(33)의 제1 면(31)을 지지할 수 있다. 도면에는 나사 머리부(33)의 제1 면(31) 중 적어도 A 지점을 지지하는 좌측의 제1 스토퍼부, 적어도 B 지점을 지지하는 우측의 제2 스토퍼부가 개시되고 있다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 비트(171)의 축 방향을 기준으로 동일한 측방향에 저장부(110)와 스토퍼부(190)가 형성되는 것으로 나타내었다. 실제로는 저장부(110)와 스토퍼부(190)는 비트(171)의 축 방향을 기준으로 서로 다른 측 방향에 마련될 수 있다. 제1 스토퍼부의 도어와 제2 스토퍼부의 도어가 이동 경로(179)를 폐쇄하도록 회전된 경우 비트(171)의 축 방향 상으로 2개의 도어는 서로 연합하여 나사 몸체부(35)의 단면 형상을 형성할 수 있다. 이에 따르면 나사의 자세를 설계대로 유지시킬 수 있다. 구체적으로 각 도어의 단부에는 나사 몸체부(35)의 단면 형상 일부와 매칭되는 홈이 형성될 수 있다.

제2 스토퍼부에 대해 살펴본다. 이하의 설명은 제1 스토퍼부에도 적용됨은 당연하다.

제2 스토퍼부는 비트부(170)의 이동 경로(179)에 수직한 축(199)을 중심으로 회전하며, 일단에는 도어(191)가 마련되고, 타단에는 회전부(193)로 무게추가 마련되고 있다. 이때, 도어(191)는 위 축(199)을 중심으로 한 회전에 의해 비트부(170)의 이동 경로(179)의 적어도 일부를 개폐시킬 수 있다. 도 2에는 도어(191)가 이동 경로(179)의 일부를 폐쇄시키고 있는 상태가 개시되고 있다. 제2 스토퍼부는 무게추에 의해 비트부(170)가 제1 방향으로 하강하면서 압력을 가하지 않는다면 시계 방향으로 회전된 상태(도 2의 상태)를 유지한다. 이때, 무게추의 무게를 나사(30)의 장중보다 크게 형성함으로써 비트부(170)의 이동 경로(179)에 장전된 나사(30)가 자중에 의해 제1 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

제2 스토퍼부의 회전 반경 범위는 β일 수 있으며, β는 90도일 수 있다.

비트부(170)가 하강하면 비트부(170)로부터 가해진 힘에 의해 도어(191)가 반시계 방향으로 회전하게 되고 이에 따라 무게추 역시 반시계 방향으로 회전한다. 이때, 제2 스토퍼부는 수직으로 세워지면서 도어(191)는 비트부(170)의 이동 경로(179)로부터 완전하게 이탈될 수 있다. 이 상태는 비트부(170)에 의해 가해진 힘이 완전히 사라지기 전까지 지속된다. 도면에서는 비트부(170)와의 접촉이 해제되는 시점이 비트부(170)에 의해 가해진 힘이 사라지는 시점이 될 것이다. 비트부(170)에 의해 가해진 힘이 사라지면 무게추는 중력에 의해 시계 방향으로 회전하고 도어(191)는 다시 비트부(170)의 이동 경로(179)로 진입하여 새롭게 장전된 나사(30)가 낙하하는 것을 방지한다.

스토퍼부(190)가 수직으로 세워진 상태에서 비트부(170)의 힘이 해제될 때 시계 방향으로 회전하도록 무게추의 무게 중심은 비트부(170)의 연장선을 기준으로 일측에 치우쳐 형성될 수 있다.

비트부(170)에는 비트(171), 흡입부(173)가 마련될 수 있다.

비트(171)는 비트부(170)의 이동 경로(179)에 장전된 나사(30)에 물린 상태로 나사(30)와 함께 회전하고 제1 방향으로 이동할 수 있다. 비트부(170)는 비트(171)를 회전시키는 모터(175), 모터(175)와 비트(171)를 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동시키는 실린더(177)를 더 포함할 수 있다.

흡입부(173)는 비트(171)가 수용되는 파이프 형상으로 형성되며, 공기를 흡입할 수 있다. 흡입부(173)는 공기의 흡입을 통해 비트(171)를 향하는 방향으로 나사(30)를 잡아당길 수 있다. 공기의 흡입을 통해 비트(171)를 신뢰성 있게 비트(171) 쪽으로 잡아당기기 위해 흡입부(173)의 단부는 비트(171)의 단부보다 제1 방향으로 더 돌출되도록 형성될 수 있다.

나사(30)가 저장되고 비트부(170)의 이동 경로(179)로 나사(30)를 공급하는 저장부(110)에는 제3 개폐부(140) 및 제4 개폐부(150)가 마련될 수 있다. 제3 개폐부(140) 및 제4 개폐부(150)는 저장부(110)에 형성된 나사(30)의 통로를 개폐시킬 수 있다.

제3 개폐부(140)와 제4 개폐부(150) 사이에 한 개의 나사(30)가 위치하도록 제3 개폐부(140) 및 제4 개폐부(150)는 나사(30)가 유입되는 통로를 서로 교번하여 개폐시킬 수 있다.

일예로 제3 개폐부(140)-제4 개폐부(150)-비트부(170)의 이동 경로(179) 순으로 배치되는 경우를 가정한다. 제3 개폐부(140)가 저장부(110)의 나사(30) 통로를 개방하고 제4 개폐부(150)가 저장부(110)의 나사(30) 통로를 폐쇄하면 나사(30)는 제4 개폐부(150)까지 이동한다. 이때, 제3 개폐부(140)로 통로를 폐쇄하고 제4 개폐부(150)로 통로를 개방하면 제3 개폐부(140)와 제4 개폐부(150) 사이에 위치하는 한 개의 나사(30)만 비트부(170)의 이동 경로(179)로 진입하게 된다. 이상의 과정을 반복함으로써 나사(30)를 한 개씩 비트부(170)의 이동 경로(179)에 장전시킬 수 있다. 이를 위해 제3 개폐부(140)와 제4 개폐부(150) 간의 간격은 나사(30) 한 개가 배치될 수 있는 거리일 수 있다. 일예로 제3 개폐부(140)와 제4 개폐부(150) 간의 간격은 나사 머리부(33)의 직경 Lh와 동일할 수 있다. 제3 개폐부(140)와 제4 개폐부(150)는 핀 실린더를 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 나사 체결 장치를 구성하는 공급 유니트(200)의 사시도이고, 도 6은 공급 유니트(200)의 측면도이다. 도 7은 본 발명의 나사 체결 장치를 구성하는 체결 유니트(100)의 사시도이고, 도 8은 체결 유니트(100)의 측면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 공급 유니트(200)를 살펴보면 제1 감지부(250)와 제2 감지부(270)가 일체로 형성되고 있으며, 도킹부(230)의 단부에 제2 개폐부(290)가 마련되고 있다. 제2 개폐부(290)로 핀 실린더가 개시되고 있으며, 이때의 핀 실린더는 도 2와 달리 나사(30)의 제1 면(31)에 평행한 방향으로 이동하도록 배치되고 있다.

그리고, 제2 가이드(231)와 제2 덮개(233)가 마련되고 있다. 또한 제2 가이드(231)와 제2 덮개(233)의 간격을 조절하는 제2 간격 조절부(280)가 마련되고 있다.

도 7 및 도 8에 도시된 체결 유니트(100)를 살펴보면 제1 가이드(111), 제1 덮개(113), 제1 가이드(111)와 제1 덮개(113) 간의 간격을 조절하는 제1 간격 조절부(180)가 마련되고 있다.

또한, 제3 개폐부(140)와 제4 개폐부(150)가 개시되고 있다.

내부에 비트부(170)의 이동 경로(179)가 형성된 조 홀더(jaw holder)에 비트부(170)의 일단이 삽입되고, 저장부(110)가 연결되고 있다. 조 홀더는 육면체로 이루어져 있으며, 스토퍼부(190)가 설치되는 축(199)이 마련되고 있다. 그리고 서로 대면하는 2개의 면에 스토퍼부(190)가 마련되고 있다. 그리고 스토퍼부(190)가 마련되지 않은 면에 저장부(110)가 연결되고 있다.

이상에서 살펴본 나사 체결 장치는 대상물(10)에 나사(30)를 체결하는 체결 유니트(100) 및 체결 유니트(100)와 별개로 마련되고 체결 유니트(100)가 도킹되면 체결 유니트(100)에 나사(30)를 공급하는 공급 유니트(200)를 포함한다.

그리고, 체결 유니트(100)에는 대상물(10)에 나사(30)를 체결시키는 비트부(170), 일방향으로 연장되고 연장 방향을 따라 나사(30)가 저장되는 저장부(110), 저장부(110)로부터 공급되고 비트부(170)의 이동 경로(179)에 장전된 상기 나사(30)가 자중에 의해 제1 방향으로 유동되는 것을 제한하는 스토퍼부(190)가 마련되고 있다. 이때의 스토퍼부(190)는 비트부(170)의 이동 경로(179)에 마련된다.

저장부(110)의 일단은 비트부(170)의 이동 경로(179)에 연결되고, 저장부(110)의 타단은 도킹부(230)에 도킹된다.

저장부(110)는 나사(30)가 자중에 의해 비트부(170)의 이동 경로(179)를 향하여 이동하도록 비트부(170)의 이동 방향에 기울어져 형성된다.

스토퍼부(190)는 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 나사(30)를 밀어 올리는 것으로 비트부(170)의 이동 경로(179)에 장전된 나사(30)가 자중에 낙하하는 것을 방지한다.

공급 유니트(200)에는 나사(30)가 적재되는 적재부(210), 저장부(110)에 도킹되고 적재부(210)의 나사(30)를 저장부(110)로 안내하는 안내 경로가 형성된 도킹부(230), 안내 경로를 개폐시키는 제2 개폐부(290)가 마련된다.

제2 개폐부(290)는 도킹부(230)가 저장부(110)에 도킹되면 안내 경로를 개방시키고, 저장부(110)로 나사(30)의 공급이 완료되면 안내 경로를 폐쇄시킨다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100...체결 유니트 110...저장부
111...제1 가이드 113...제1 덮개
130...나사 감지부 140...제3 개폐부
150...제4 개폐부 170...비트부
171...비트 173...흡입부
175...모터 177...실린더
179...비트부의 이동 경로 180...제1 간격 조절부
190...스토퍼부 191...도어
193...회전부 199...축
200...공급 유니트 210...적재부
230...도킹부 231...제2 가이드
233...제2 덮개 250...제1 감지부
270...제2 감지부 280...제2 간격 조절부
290...제2 개폐부

Claims

삭제
대상물에 나사를 조이는 비트부의 이동 경로에 마련되고, 상기 비트부의 이동 경로에 장전된 상기 나사가 자중에 의해 제1 방향으로 유동되는 것을 제한하는 스토퍼부;를 포함하고,
상기 스토퍼부는 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 상기 나사를 밀어 올리며,
상기 스토퍼부에는 상기 비트부의 이동 경로에 수직한 축을 중심으로 회전하는 도어, 상기 도어를 회전시키는 회전부가 마련되고,
상기 도어는 상기 회전부에 의한 회전으로 상기 비트부의 이동 경로로 진입하고 상기 비트부가 상기 제1 방향으로 이동하면 반대로 회전하여 상기 비트부의 이동 경로로부터 이탈하는 나사 체결 장치.
삭제
삭제
제2항에 있어서,
상기 스토퍼부는 상기 비트부의 이동 경로에 수직한 축을 중심으로 회전하고,
상기 스토퍼부의 일단에는 상기 회전에 의해 상기 비트부의 이동 경로의 적어도 일부를 개폐하는 도어가 마련되고, 상기 스토퍼부의 타단에는 상기 도어를 회전시키는 무게추가 마련되는 나사 체결 장치.
제2항에 있어서,
상기 나사는 비트에 구속되는 머리부, 상기 머리부의 제1 면으로부터 연장되고 상기 머리부보다 작은 지름을 갖는 몸체부를 포함하고,
상기 스토퍼부는 서로 대면하는 제1 스토퍼부와 제2 스토퍼부를 포함하며,
상기 각 스토퍼부에는 상기 비트부의 이동 경로에 수직한 축을 중심으로 회전하는 상기 도어가 각각 마련되며,
상기 각 도어는 상기 머리부의 제1 면을 지지하는 나사 체결 장치.
제2항에 있어서,
상기 비트부에는 상기 비트부의 이동 경로에 장전된 상기 나사에 물린 상태로 상기 나사와 함께 회전하고 상기 제1 방향으로 이동하는 비트, 상기 비트가 수용되는 파이프 형상으로 형성되며 공기를 흡입하고 상기 공기의 흡입에 의해 상기 비트를 향하는 방향으로 상기 나사를 잡아당기는 흡입부가 마련되고,
상기 흡입부의 단부는 상기 비트의 단부보다 상기 제1 방향으로 더 돌출되도록 형성되는 나사 체결 장치.
제2항에 있어서,
상기 나사가 저장되고, 상기 비트부의 이동 경로로 상기 나사를 공급하는 저장부;를 포함하고,
상기 저장부에는 상기 비트부의 이동 경로로 상기 나사가 유입되는 통로를 개폐시키는 제3 개폐부 및 제4 개폐부가 마련되고,
상기 제3 개폐부와 상기 제4 개폐부 사이에 한 개의 상기 나사가 위치하도록, 상기 제3 개폐부 및 상기 제4 개폐부는 상기 나사가 유입되는 통로를 서로 교번하여 개폐시키는 나사 체결 장치.