KR101673437B1 - 기계 부품 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산 라인에서 생산되는 제품의 치수 및 가공 정밀도를 일정하게 유지할 수 있도록 제품의 치수 및 정밀도를 실시간에 감지하여 가공 기계에 보정된 치수를 제공하여 제품의 불량을 줄일 수 있게 하였을 뿐만 아니라, 실시간 치수측정을 데이터화하여 시간대별, 월별 등 데이터를 분석 할 수 있게 하여 가공 작업시 발생하는 미세변화를 저장 및 분석하여 가공 기계를 보다 정밀하게 제어할 수 있게 한 기계 부품 검사 장치에 관한 것이다.

Description

기계 부품 검사 장치{detecting device of machine part}

본 발명은 기계 부품 검사 장치에 관한 것으로, 상세하게는 생산 라인에서 생산되는 제품의 치수 및 가공 정밀도를 일정하게 유지할 수 있도록 제품의 치수 및 정밀도를 실시간에 감지하여 가공 기계에 보정된 치수를 제공하여 제품의 불량을 줄일 수 있게 한 기계 부품 검사 장치에 관한 것이다.

또한 본 발명은 실시간 치수측정을 데이터화하여 시간대별, 월별 등 데이터를 분석 할 수 있게 하여 가공 작업시 발생하는 미세변화를 저장 및 분석하여 가공 기계를 보다 정밀하게 제어할 수 있게 한 기계 부품 검사 장치에 관한 것이다.

가공기술이 발달함에 따라 다양한 가공 장치나 방법이 사용되고 있고, 이러한 가공 기술로 만들어진 제품은 용도에 따라 다양한 치수 및 정밀도를 유지하여야 한다.

이렇게 가공 기술에서 사용되는 가공 기계는 노후 나 상황 변화에 따라 가공 정밀도가 떨어질 수 있고, 이에 따라 만들어진 기계 부품을 검사하여 기계 부품이 정상적으로 만들어졌는지를 검사하고 있으며, 이러한 검사 장치나 방법과 관련된 기술로는 다양한 것이 있고, 그 예로 특허문헌 내지 3이 있다.

특허문헌 1은 케이싱, 케이싱에 대하여 이동가능하며 부품의 표면과 접촉되는 적어도 1개의 탐지기, 그리고 탐지기의 위치에 대응하는 신호를 제공하는 변환수단을 포함하는 검사헤드수단에 의하며, 탐지기와 부품의 표면 사이에서, 이 표면의 정해진 스캐닝 경로를 따라 검사되는 소정 영역 쪽으로의 제1상호 미끄럼 운동을 얻기 위해 상기 검사헤드와 부품사이의 상호 변위를 제어하는 단계와; 소정의 검사대상 영역에서 탐지기의 제1경로를 검출하는 단계; 및 제1경로에 대응하여 변환수단에 의해 제공된 신호를 검출하는 단계를 포함하여 기계부품의 치수를 검사하는 방법에 있어서, 탐지기와 부품의 표면 사이에서, 이 표면의 스캐닝 경로와 동일한 경로를 따라 검사되는 소정 영역 쪽으로의 제2상호 미끄럼 운동이 제1상호 미끄럼 운동과 반대방향으로 수행되도록 하기 위해 검사헤드와 부품 사이의 또 다른 변위를 제어하는 단계; 제2상호 미끄럼 운동을 하는 동안 검사되는 소정 영역에서의 탐지기의 제2경로를 검출하는 단계; 제2경로에 대응하여 변환수단에 의해 제공된 신호를 검출하는 단계; 및 검사되는 소정 영역에서의 치수에 따른 최종 측정값을 얻기 위해 제1, 제2경로에서 검출된 신호의 값을 처리하는 단계를 포함하는 기계부품의 치수를 검사하는 방법에 관한 것이고,

특허문헌 2는 전자기판을 고속으로 회전시키고 반경 축으로 왕복운동을 할 수 있는 적절한 기계장치와, 단순한 구조의 레이저 거리센서를 사용하여 필요한 좌표에 대해서만 3차원 측정을 하는 장치로, 데이터량을 줄임으로써 간편하고 경제적인 전자기판 검사 장치를 구현할 수 있고, 고속이동의 제어를 위해 필요한 가감속을 피하기 위해 대상 제품을 회전시키고, 2차원 좌표를 결정하기 위해 반경축 방향으로 센서를 이동시키면서, 기판과 일정한 높이에 있는 센서를 이용하여 부품의 각 부분까지의 거리를 측정함으써 3차원 데이터를 얻을 수 있게 한 소형부품의 고속 검사 방법에 관한 것이고,

특허문헌 3은 상부에 검사가 수행될 피검사체를 위치시키기 위한 지그가 형성된 본체프레임; 본체 프레임의 상부에 설치되어 피검사체를 공급하는 피검사체 공급수단; 본체 프레임의 상부에 설치되어 피검사체 공급유니트로부터 피검사체를 공급받아 지그로 이동시키는 피검사체 이송수단; 본체 프레임의 지그 일측에 설치되어 피검사체 이송수단에 의해 본체 프레임의 지그에 놓여진 피검사체를 고정하는 고정수단; 고정수단에 의해 고정된 피검사체를 촬영하여 그 이미지화상을 독취하는 비젼 유니트; 본체 프레임의 지그 하측에 설치되어 외부의 제어신호를 인가받아 승강동작하면서, 피검사체의 내부 깊이를 측정하는 깊이측정수단; 비젼 유니트에서 독취한 이미지화상과 깊이측정수단에 의해 측정된 깊이치수 결과가 피검사체의 외관을 검사항목대로 정한 각 스팩(spec)의 범위내에 존재하는지를 모니터링하면서 정보를 분석/관리하기 위한 모니터; 비젼 유니트에서 촬영한 이미지 화상과 깊이측정 유니트에 의해 측정된 깊이측정 데이터를 인가받아 설정된 스팩(spec)과 비교하여 피검사체의 양품/불량품을 판별하는 제어수단; 및 본체 프레임의 타측 상부에 설치되며, 제어수단에서 인가되는 구동제어신호에 의해 구동되어 양품과 불량품을 선별적으로 분리하여 적치시키는 피검사체 배출수단을 포함하는 비접촉식 부품 외관 검사 장치에 관한 것이다.

이러한 종래의 검사 장치나 방법은 만들어진 기계 부품의 치수를 측정하여 부품의 불량 상태를 감지할 수 있기는 하지만, 후 처리 과정이 없어 불량 부품만을 선별할 뿐, 가공 기계를 제어할 수 없는 단점이 있다.

즉, 종래의 검사 장치나 방법은 기계 부품의 검사만 할 수 있고, 실제 생산 라인에서 실시간으로 기계 부품의 가공 오류를 확인하고, 확인된 오류를 수정하여 가공 기계의 구동을 제어할 수 없는 단점이 있다.

1. 대한민국 공개특허 제10-1992-0704091호 2. 대한민국 공개특허 제10-1999-006237호 3. 대한민국 등록실용신안 제20-0332887호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 생산 라인에서 생산되는 기계 부품의 치수 및 가공 정밀도를 일정하게 유지할 수 있도록, 제품의 치수 및 정밀도를 실시간에 감지하여 가공 기계에 보정된 치수를 제공하여 제품의 불량을 줄일 수 있게 한 기계 부품 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 실시간 치수측정을 데이터화하여 시간대별, 월별 등 데이터를 분석 할 수 있게 하여, 가공 작업시 발생하는 미세변화를 저장 및 분석하여 가공 기계를 보다 정밀하게 제어할 수 있게 한 기계 부품 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 기계 부품 검사 장치는 기계부품 생산 라인 상에 설치되어 가공기계에 의해 만들어진 기계 부품을 검사하는 검사 장치로, 이동 중인 기계 부품의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하는 이물질제거수단; 상기 이물질제거수단에 의해 이물질이 제거된 기계 부품을 감지하는 부품감지센서; 상기 부품감지센서에서 부품이 감지되면 작동하여 기계 부품의 외형 및 치수를 감지하는 변형감지기; 장치의 구동을 제어하고, 기 저장된 해당 기계 부품의 기준 값과 변형감지기에서 감지된 실측치를 비교하여 불량 여부를 판단하는 제어수단; 및 감지된 기계 부품의 수치와 형상 및 기준 데이터와 비교한 비교 자료를 디스플레이하는 모니터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이물질제거수단은 다수의 고압 에어분사노즐이 사용될 수 있고, 상기 변형감지기는 레이저변위센서가 사용될 수 있다.

상기 변형감지기는 직교로봇에 의해 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하다,

상기 변형감지기의 후단에는 변형감지기에서 감지하고, 제어수단에서 불량으로 판단된 기계부품을 배출시키기 위한 불량품배출수단을 더 구비하되, 상기 불량품배출수단은 경시지게 설치된 배출가이드와, 불량품을 밀어내는 이젝트실린더로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기계 부품 검사 장치는 변형감지기에 의해 제품의 치수 및 정밀도를 실시간에 감지하고, 제어수단에 구비된 제어프로그램에 의해 감지된 정보를 비교하여 불량품이 발생하였을 경우, 가공 기계에 보정된 치수를 제공할 수 있게 함에 따라 제품의 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 실시간 치수측정을 데이터화하여 시간대별, 월별 등 데이터를 분석 할 수 있게 하여, 가공 작업시 발생하는 미세변화를 저장 및 분석하여 가공 기계를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 기계 부품 검사 장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 기계 부품 검사 장치의 정면도
도 3은 본 발명에 따른 기계 부품 검사 장치의 측면도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 가공 공정에서 생산되는 기계 부품의 치수 및 정밀도를 실측하여 보정된 치수를 가공 기계에 제공함으로써 실시간으로 가공 공정을 제어할 수 있어 보다 정밀한 기계 부품을 제작할 수 있고, 불량률을 최소화 할 수 있다.

이하에서는 검사되는 대상물을 "기계 부품" 또는 "완제품"으로 설명하되, 이들은 동일한 것임을 전제로 한다.

이러한 본 발명에 따른 기계 부품 검사 장치는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 기계부품 생산 라인 상에 설치되어 가공기계에 의해 만들어진 기계 부품을 검사하는 검사 장치로, 이동 중인 기계 부품의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하는 이물질제거수단(10); 상기 이물질제거수단에 의해 이물질이 제거된 기계 부품을 감지하는 부품감지센서(S2); 상기 부품감지센서에서 부품이 감지되면 작동하여 기계 부품의 외형 및 치수를 감지하는 변형감지기(20); 장치의 구동을 제어하고, 기 저장된 해당 기계 부품의 기준 값과 변형감지기에서 감지된 실측치를 비교하여 불량 여부를 판단하는 제어수단(30); 및 감지된 기계 부품의 수치와 형상 및 기준 데이터와 비교한 비교 자료를 디스플레이하는 모니터(40)를 포함한다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 기계 부품 검사 장치는 이송컨베이어가 통과하는 중간에 지지대를 설치하고, 이 지지대 상에 설치될 수 있으며, 이는 기계 가공 라인 상에 설치되되, 바람직하게는 기계 가공 라인의 완제품 배출구 측에 설치하여 배출되는 완제품을 검사하고, 검사된 완제품을 현장에서 실시간으로 검사한 후, 실측된 완제품에 오류가 발생하였을 때 바로 가공 기계에 이 오류 정보를 전달하여 가공 기계의 설정을 조절하여 기계 부품을 정밀하게 가공할 수 있게 하는 것이다.

상기 이물질제거수단(10)은 검사 개상이 되는 기계 부품에 이물질이 묻어 있을 경우 이 이물질에 의해 측정된 치수나 정밀도에 오류가 발생할 수 있으므로, 기계 부품에 묻어 있는 이물질을 제거하기 위한 수단이다.

즉, 통상의 기계 부품을 제조 공정에서 절삭유나, 절삭된 금속 미분 등이 묻어 있을 수 있고, 이러한 이물질들은 상기 변형감지기(20)에서 기계 부품을 감지할 때 치수나 정밀도를 오인하게 되는 원인이 될 수 있다.

이에 따라 검사 대상물인 기계 부품이 상기 이물질제거수단(10)을 통과하게 하여 이물질이 제거된 상태에서 순수한 기계 부품의 치수와 정밀도를 감지할 수 있게 하는 것이다.

상기 이물질제거수단(10)은 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 이동 중인 기계 부품으로부터 이물질을 쉽게 제거할 수 있도록 다수의 통기구가 형성된 고압 에어분사노즐을 사용하는 것이다.

상기 변형감지기(20)는 완성된 기계 부품의 치수와 표면의 정밀도를 검사하기 위한 수단으로 다양한 종류의 검사 장치가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 검사 대상 기계 부품을 손상시키지 않고 검사할 수 있는 레이저변위센서를 사용하는 것이다.

레이저변위센서는 조사 대상 기계 부품에 조사된 레이저를 수광하여 기계 부품의 치수와 표면 상태를 검사하는 수단으로, 구조물의 변형이나, 3차원 형상 측정에 사용되고 있는 것 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 변형감지기(20)에 의해 감지된 기계 부품의 정보는 제어수단(30)에 전달되고, 제어수단에 구비된 프로그램을 통해 분석하여 감지된 기계 부품의 치수 및 정밀도를 기 설정된 치수 및 정밀도와 대비하고, 대비된 결과에 오류가 있을 경우, 이를 작업 공정을 관리하는 관리자나 관리 시스템에 알린다.

물론, 상기 제어수단(30)은 기계 부품의 실측치가 기 설정된 기준치를 벗어났을 경우, 이 벗어난 치수 정보를 가공 기계에 전달하여 수치 및 정밀도 보정을 위해 가공 기계의 제어부를 제어한다.

이러한 과정은 상기한 모니터(40)를 통해 디스플레이되어 작업 관리자가 실시간에 육안으로 확인 할 수 있다.

또한, 상기 변형감지기(20)에서 감지된 기계 부품의 실측치가 기 설정된 기준치를 벗어날 경우, 상기한 바와 같이 모니터를 통해 이를 디스플레이하고, 관리시스템 및 가공 기계에 전달할 수 있게 하였고, 이를 위해 제어수단(30)에는 통신모듈(30c)을 더 구비하고 있다.

또한, 기계 부품의 실측치가 기 설정된 기준치를 벗어날 경우, 이를 작업자에게 알릴 수 있어야 하며 이를 위해 장치의 일측에는 경광등이나 스피커 등의 경보수단(70)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기와 같이 구성된 검사 장치에 있어서, 변형감지기(20)가 검사 대상 기계 부품을 검사하기 위해서는 기계 부품이 변형감지기(20)의 위치로 이동되었는지 여부를 감지하고, 기계 부품이 감지되면 소정시간 동안 이송컨베이어가 멈추어야 한다.

이를 위해 상기 변형감지기(20)의 일측에는 부품감지센서(S2)를 설치하여 검사 대상 기계 부품이 변형감지기가 설치된 위치로 이동되었는지를 감지한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 기계 부품 검사 장치는 전술한 바와 같이 기계 가공 라인 상의 일부에 설치될 수 있으나, 가공 라인과 별도로 설치될 수 있다.

이렇게 가공 라인과 별로도 검사 라인을 설치할 경우, 이송컨베이어(100)에 검사 대상 기계 부품이 공급되었는지 여부를 감지할 수 있어야 한다.

이를 위해 본 발명의 검사 장치의 전단 일측에는 이송컨베이어(100)에 공급된 검사 대상 기계 부품을 감지할 수 있도록 공급감지센서(S1)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기한 센서들(S1, S2)들은 기계 부품을 인식할 수 있는 다양한 센서 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

또한 상기 변형감지기(20)는 직교로봇(50)에 의해 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

상기 직교로봇(50)은 상기 변형감지기(20)를 이동시키기 위한 수단으로 변형감지기(20)를 상하로 승강시킬 수 있는 장치이면 족하다. 즉, 상기 직교로봇(50)은 변형감지기(20)를 상하로 승강 작동 시킬 수 있는 LM가이드나 유압장치 등으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 검사 장치는 불량으로 인식된 기계 부품을 배출하기 위한 수단을 더 구비 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 변형감지기의 후단에 불량으로 판단된 기계부품을 배출시키기 위한 불량품배출수단(60)을 더 구비하고 있다.

상기 불량품배출수단(60)은 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 구조가 단순하여 제작이 용이하고 고장을 일으키지 않는 것이 바람직하고, 이러한 불량품배출수단(60)의 바람직한 예는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 경시지게 설치된 배출가이드(60g)와, 불량품을 밀어내는 이젝트실린더(60c)로 이루어진 것이다.

상기한 바와 같이 변형감지기(20)에서 감지된 기계 부품의 치수나 정밀도를 제어수단에서 판단하여 정상일 경우에는 이송컨베이어의 구동에 의해 자동이로 이송되고, 불량으로 판단되면 상기 불량품배출수단(60)이 작동하여 불량 기계 부품을 따로 배출시키는 것이다.

즉, 제어수단이 불량품배출수단(60)을 구성하는 이젝트실린더(60c)를 구동시키는 구동수단(미도시)에 구동 명령을 전송하여 구동수단이 구동되면 이젝트실린더의 로드가 신장하여 불량 기계 부품을 배출가이드측으로 밀어 배출시키는 것이다.

또한 상기 변형감지기(20)에서 감지된 정보를 제어수단(30)에서 분석한 불량 기계 부품의 정보에 따른 가공 기계의 수치 및 정밀도 보정 신호는 하나의 불량 기계 부품이 감지되었을 때 작동될 수 있으나, 검사 과정에서의 오류나 이물질이 남아 있는 기계 부품의 검사에 의해 발생할 수 있는 오류 등을 고려하여, 소정 횟수 이상 반복하여 기계 부품의 불량이 감지되었을 때만 가공 기계에 보정 신호를 전송하게 하는 것이 바람직하다.

10: 이물질제거수단
20: 변형감지기
30: 제어수단
40: 모니터
50: 직교로봇
50c: 통신모듈
60: 불량품배출수단
60g: 배출가이드 60c: 이젝트실린더
70: 경보수단
S1: 공급감지센서
S2: 부품감지센서

Claims (6)

1. 기계부품 생산 라인 상에 설치되어 가공기계에 의해 만들어진 기계 부품을 검사하는 검사 장치로, 다수의 고압 에어분사노즐로 이루어져, 이송컨베이어에 의해 이동 중인 기계 부품의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하는 이물질제거수단(10); 상기 이물질제거수단에 의해 이물질이 제거된 기계 부품을 감지하는 부품감지센서(S2); 상기 부품감지센서에서 부품이 감지되면 작동하여 기계 부품의 외형 및 치수를 감지하는 레이저변위센서로 이루어진 변형감지기(20); 장치의 구동을 제어하고, 기 저장된 해당 기계 부품의 기준 값과 변형감지기에서 감지된 실측치를 비교하여 불량 여부를 판단하는 제어프로그램을 구비한 제어수단(30); 및 감지된 기계 부품의 수치와 형상 및 기준 데이터와 비교한 비교 자료를 디스플레이하는 모니터(40)를 포함하는 기계 부품 검사 장치에 있어서,
   상기 기계 부품 검사 장치는 배출되는 완제품을 검사하고, 검사된 완제품을 현장에서 실시간으로 검사한 후, 실측된 완제품에 오류가 발생하였을 때 바로 가공 기계에 이 오류 정보를 전달하여 가공 기계의 설정을 조절하여 기계 부품을 정밀하게 가공할 수 있도록 기계 가공 라인의 완제품 배출구 측에 구비된 이송컨베이어(100)가 통과하는 중간에 지지대를 설치하고, 이 지지대 상에 설치되며,
   상기 변형감지기(20)는 LM가이드 또는 유압장치로 이루어진 직교로봇(50)에 의해 이동가능하게 설치되고,
   상기 이송컨베이어(100)를 통해 배출되는 기계 부품이 부품검사장치로 입력되는 지를 감지하기 위한 공급감지센서(S1)를 설치하여 구동이 시작되고,
   상기 제어수단(30)은 기계 부품의 실측치가 기 설정된 기준치를 벗어났을 경우, 이 벗어난 치수 정보를 가공 기계에 전달하여 수치 및 정밀도 보정을 위해 가공 기계의 제어부를 제어하며,
   경사지게 설치된 배출가이드(60g)와, 상기 제어수단에서 불량품을 인지하면 구동수단의 구동에 의해 신장되어 불량품을 배출가이드측으로 밀어내는 이젝트실린더(60c)로 구성되어 불량으로 판단된 기계부품을 배출시키기 위한 불량품배출수단(60)과;
   기계 부품의 실측치가 기 설정된 기준치를 벗어날 경우, 이를 작업자에게 알리는 경광등이나 스피커로 이루어진 경보수단(70)를 구비한 것을 특징으로 하는 기계 부품 검사 장치.
   
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