KR101980860B1 - 스프링 핀 선별장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원뿔대형 회전플레이트의 광투과성 재질의 부품 안착 블록에 스프링 핀을 안착하여 플레이트가 회전되는 동안에 비전 카메라를 통해 스프링 핀의 가공 상태 이미지를 획득하여 자동으로 양품을 선별하기 위한 스프링 핀 선별장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 스프링 핀 선별 장치는, 부품 공급 유닛으로부터 눕혀진 상태로 정렬되어 이송된 스프링 핀을 선별하는 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별 장치는, 부품 공급 유닛의 하방에서 회전하는 원뿔대형 회전 플레이트; 원뿔대형 회전플레이트 상에 부착되는 광투과성 재질의 부품 안착 블록; 부품 안착 블록상에 위치하는 스프링 핀의 상면의 불량 여부를 검사하는 제1 비전 검사 수단; 부품 안착 블록상에 위치하는 스프링 핀의 측면의 불량 여부를 검사하는 제2 비전 검사 수단; 양품인 스프링 핀을 이송하는 양품 이송용 에어건; 및 불량인 스프링 핀을 이송하는 불량품 이송용 에어건을 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

Description

스프링 핀 선별장치{A SPRING PIN SEPARATING APPARATUS}

본 발명은 스프링 핀 선별장치에 관한 것으로, 특히 원뿔대형 회전플레이트의 광투과성 재질의 부품 안착 블록에 스프링 핀을 안착하여 플레이트가 회전되는 동안에 비전 카메라를 통해 스프링 핀의 가공 상태 이미지를 획득하여 자동으로 양품을 선별하기 위한 스프링 핀 선별장치에 관한 것이다.

스프링 핀(spring pin)은 탄성이 있는 얇은 강판을 원통 모양으로 둥글게 말아서 핀의 반지름 방향으로 스프링 작용이 발생하게 한 핀으로 한 겹 또는 다중 겹으로 가공된 부품이다. 이 부품은 주로 기계장치의 상대위치 고정부품으로 사용된다.

이러한 스프링 핀은 프레스 가공에 의해 제조되며, 가공 중 소재 공급 및 소재 가공위치 불량 등의 이유로 홈 간격, 내경, 외경 등이 기준을 벗어난 불량품이 발생한다. 또한 소재의 절단면이 매끄럽지 못한 경우, 이물질이 포함되어 가공됨으로써 불량품이 발생할 수 있다.

스프링 핀 선별 검사에 있어, 작업자 육안검사의 경우 불량기준에 대한 주관적 인지와 판단을 근거로 하기 때문에 작업자의 상태에 따라 양품 선별 오류가 발생할 가능성이 존재한다.

또한, 자동차 등의 부속품으로 사용되는 스프링 핀의 경우, 전수검사를 해야 하며, 전수검사를 했더라도 양품으로 판정된 부품 중 하나라도 불량품이 존재한다면 조립된 완성품의 동작 및 안정성에 치명적인 문제가 발생할 수 있다.

이에 실시간 검사가 가능한 컴퓨터 비전(Computer Vision)시스템을 활용한 검사시스템이 부품 선별작업에 활용되고 있으며, 그 중 머신비전(Machine vision)이 검사공정의 핵심이 된다.

머신비전은 전기적, 광학적, 비접촉 방식의 기술로 영상데이터를 획득하고, 이를 처리 분석하여 양품을 선별하는 기술로 최근 들어 국내에서도 부품 검사 분야에 활발히 적용되고 있다.

스프링 핀의 경우, 스프링 핀의 상부에서 영상데이터를 획득하여 스프링 핀의 내경, 외경, 가공 홈의 너비, 이물질 유무 등을 판별하여야 한다.

특히, 스프링 핀과 같이 길이가 다양한 형태의 부품의 경우, 부품의 길이가 짧은 경우에는 부품을 수직으로 세워서 이송하면서 부품의 상면 영상데이터를 획득하는 것이 용이하나, 길이가 긴 부품의 경우, 부품을 수직으로 세워서 이동하면 부품이 넘어질 우려가 있다. 따라서 부품을 눕혀서 이동하는 것과 양품 판별된 부품과 불량 부품을 에어건 등을 이용하여 용이하게 선별하는 것이 가능해야 한다.

예를 들어, 대한민국특허 제1296826호 "머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별장치"에서는 이송 유닛에 의해 와셔취부볼트를 검사 영역으로 수직으로 이송할 수 있도록 와셔취부볼트에 헤드가 구성되어 있으며, 대한민국특허 제1399006호 "대상물 표면 비전 검사 장치"는 검사 대상물이 별도의 지지대 없이 정렬 유닛을 통해 공급되는 경우는 검사 대상물의 구조가 수직상태로 안정적으로 이송할 수 있다.

대한민국특허 제1376272호 “대상물 비전 검사 장치 및 방법”에서는 대상물을 공급하도록 형성되는 공급 유닛에 있어 공급된 대상물을 자중에 의해 미끄러뜨려 이송한다.

그러나, 도10에 도시된 바와 같은 형태를 갖는 스프링 핀의 경우, 헤드가 없어 상기 기술처럼 지지대를 이용할 수 없으며, 길이가 일정하지 않아 수직으로 세워서 이송시킬 수도 없으며, 스프링 핀을 미끄럼 방식으로 이송하는 경우에도 스프링 핀의 내경, 외경, 가공 홈의 너비, 이물질 유무 등에 대한 고속 검사에 한계가 있다.

본 발명의 목적은 스프링 핀의 상면 영상 데이터를 기반으로 스프링 핀의 내경, 외경, 홈 너비를 측정하고 잔여 이물질 여부 등의 가공 상태에 따라 양품의 스프링 핀을 선별할 수 있는 스프링 핀의 상면 비전 검사 수단을 이용하는 스프링 핀 선별장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 스프링 핀 상면 영상을 획득하기 위하여 스프링 핀을 눕힌 상태에서 정렬하여 공급하여, 원뿔대형 회전 플레이트 상의 부품 안착 블록의 요 홈에 안착시켜, 회전 플레이트의 일 측면에서 스프링 핀의 상면 영상을 획득하기 위한 비전 검사 수단을 이용하는 스프링 핀 선별 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 획득된 영상 데이터에서 스프링 핀과 안착 블록의 명확한 구분을 위해, 광투과성 재질을 사용한 부품 안착 블록을 포함하는 스프링 핀 선별 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 누인 상태로 스프링 핀의 상면 및 측면 영상을 획득해야하는 다양한 크기의 스프링 핀에 적용하기 위해 부품 안착 블록을 탈 부착식으로 구성한 스프링 핀 선별 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 부품 안착 블록이 부착된 회전플레이트를 원뿔대형으로 기울어지게 회전하도록 구성하여, 부품 안착 블록이 수평인 검사위치에 비전 검사 수단을 배치하고, 부품 안착 블록이 경사지는 위치에 스프링 핀 선별용 에어건을 배치하는 것을 포함하는 스프링 핀 선별 장치를 제공하는 것이다.

부품 공급 유닛으로부터 눕혀진 상태로 정렬되어 이송된 스프링 핀을 선별하는 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별 장치는, 부품 공급 유닛의 하방에서 회전하는 원뿔대형 회전 플레이트; 원뿔대형 회전플레이트 상에 부착되는 광투과성 재질의 부품 안착 블록; 부품 안착 블록상에 위치하는 스프링 핀의 상면의 불량 여부를 검사하는 제1 비전 검사 수단; 부품 안착 블록상에 위치하는 스프링 핀의 측면의 불량 여부를 검사하는 제2 비전 검사 수단; 양품인 스프링 핀을 이송하는 양품 이송용 에어건; 및 불량인 스프링 핀을 이송하는 불량품 이송용 에어건을 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치는 세워서 검사할 수 없거나 부품 이송시 균형을 유지하기 어려운 부품의 상면 영상을 획득하기 위하여 부품을 눕혀서 이송시켜 고속으로 부품을 선별할 수 있다.

본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치는 스프링 핀의 가공상태 중 가공 홈 너비, 이물질의 존재, 내경 및 외경을 측정하여 부품의 가공 상태의 불량 여부를 자동으로 검사할 수 있다.

본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치는 광투과성 재질의 부품 안착 블록상에 부품을 눕혀서 부품 상면 영상을 획득함으로써 부품과 안착 블록의 구분된 영상을 획득할 수 있다.

본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치는 회전 플레이트(20)를 원뿔대의 모서리 각도만큼 경사지도록 회전시켜 부품 안착 블록의 수평위치(검사위치)에서 상면 영상을 획득하고, 부품 안착 블록이 경사지는 위치에서 부품을 선별하도록 하여 작은 에어건 기압으로도 스프린 핀을 용이하게 선별하는데 적용할 수 있다.

본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치는 탈부착형 부품 안착 블록을 사용하여 다른 외경을 갖는 스프링 핀이나 부품에 대한 선별 검사에 용이하게 적용할 수 있다.

본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치는 부품의 길이가 길어서 세워서 공급하기 어려운 형태의 부품 선별 검사에 용이하게 적용할 수 있다.

도1은 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치의 사시도이다.
도2는 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치의 상면도이다.
도3은 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치의 정면도이다.
도4은 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치의 측면도이다.
도5는 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치 중 부품 이송을 위한 원뿔대형 회전 플레이트의 사시도이다.
도6은 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치 중 부품 이송을 위한 원뿔대형 회전 플레이트의 측면도이다.
도7은 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치 중 부품 이송을 위한 원뿔대형 회전 플레이트의 수치를 포함한 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치 중 부품 이송을 위한 원뿔대형 회전 플레이트에 포함되는 광투과성 재질의 부품 안착 블록의 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치 중 부품 이송을 위한 원뿔대형 회전 플레이트에 포함되는 광투과성 재질의 부품 안착 블록의 정면도이다.
도10의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따르는 부품 선별 장치에서 검사 및 선별되는 스프링 핀의 형태를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명에 따르는 부품 선별 장치에 대해 도1 내지 도10을 참고로 설명한다.

본 발명은 부품의 공급, 불량 여부 판정, 양품과 불량품 분류에 이르기까지 자동으로 이루어지는 부품 선별 장치에 관한 것으로, 부품 선별 장치는 원뿔대형 회전 플레이트(20)와 비전 검사 수단을 포함하며, 원뿔대형 회전 플레이트(20)의 상부면에는 광투과성 재질의 부품 안착 블록(40)이 부착되고, 원뿔대형 회전 플레이트(20)가 수평을 기준으로 7.5도 기울어져서 회전함에 따라, 제1 및 제2 비전 검사 수단(31a, 32a)을 사용하여 부품 안착 블록(40) 상의 요 홈에 놓인 부품에 대한 상면 및 측면의 정확한 영상을 획득하고 이를 기반으로 하여 양품 판정 및 분류를 하는 것이 특징이다.

부품의 상면 영상을 획득하는 이유는 도10에 도시된 바와 같은 형태를 갖는 스프링 핀의 외경(R), 내경(r) 및 홈 너비(d)를 측정하여 부품 가공상태의 양품 판정을 할 수 있으며 이물질 존재 여부도 부품의 상면으로부터 획득된 영상으로부터 확인할 수 있기 때문이다. 가공된 부품의 외경, 내경 및 홈 너비 등을 비전 검사 수단을 활용하여 측정함으로써 부품의 가공상태를 정밀하게 고속으로 판별할 수 있다.

부품을 눕혀서 이송시키는 이유는 길이가 길거나 부품 구조상 헤드가 없는 경우에는 부품 이송시 수직으로 세워서 이송시키기가 어렵기 때문이다.

부품을 눕혀서 측면에서 부품의 상면 영상을 획득하는 경우, 부품 안착 블록과의 접촉면으로 인해 부품 상면 영상에 대한 영상처리가 어려워진다. 따라서 광투과성 재질의 부품 안착 블록을 활용함으로써, 획득된 상면 영상에서 부품과 안착 블록을 구분되도록 하는 것이 특징이다.

광투과성 재질의 부품 안착 블록은 탈부착이 가능하도록 구성하여, 직경(외경)이 다른 스프링 핀 부품이나 세장형(elongated) 부품을 눕혀서 이송시켜서 상면 및 측면 영상을 획득하는 비전 검사 수단에 용이하게 적용 가능하도록 하는 것이 특징이다.

회전플레이트를 원뿔대형으로 구성한 이유는 부품 선별시 에어건의 적은 공기량에도 부품이 쉽게 이송될 수 있도록 회전플레이트에 경사(θ)를 주기 위한 것이다.

회전플레이트 자체를 원뿔대의 모서리 경사(θ)만큼 기울여 회전시킴으로써, 상면 검사 위치("B")에서 제1 비전 검사 수단에 의한 상면 영상 획득시 부품의 수평을 유지시켜 부품의 정확한 상면 영상을 얻을 수 있도록 하는 것이 특징이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시 예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치(100)는 일렬로 정렬된 부품을 순차적으로 이송하는 부품 공급 유닛(10), 순차적으로 공급되는 부품이 하나씩 순차적으로 부품 안착 블록 상에 공급되어 검사 위치까지 이동하도록 기울어져 회전하는 원뿔대형 회전 플레이트(20), 부품 상면을 측면에서 검사하는 제 1 비전 검사 수단(31a)과, 원뿔대형 회전 플레이트(20)를 일정한 속도로 회전시키기 위한 회전구동 모터부(60)를 포함한다..

바람직하게는 본 발명에 따르는 원뿔대형 회전 플레이트(20)와 비전 검사 수단에는 부품의 길이 및 부품의 측면 가공 상태 중 하나 이상을 검사하는 제 2 비전 검사수단(32a)을 추가로 포함할 수 있다.

부품 공급 유닛(10)은 제조 공정을 거친 부품을 저장하는 호퍼, 호퍼로부터 엘리베이터에 의해 이송된 부품을 일정한 방향과 위치로 정렬하는 볼피더(bowl feeder), 볼피더에서 부품을 일렬로 정렬하여 순차적으로 이송하는 리니어 피더(linear feeder)를 포함할 수 있다(도시되지 않음).

본 발명에 따르는 스프링 핀 선별장치(100)는 다음과 같은 순서로 동작한다.

먼저, 부품 공급 유닛(10)으로부터 순차적으로 공급된 부품은 상면 영상 획득을 위한 원뿔대형 회전 플레이트(20)의 부품 안착 블록(40) 위에 도8 및 도9에 도시된 바와 같은 형태로 배치되고, 부품 존재 유무를 감지하는 감지센서(광센서,도시되지 않음)의 신호에 의해 제1 및 제2 비전 검사 수단(31a, 32a)이 동작한다.

부품 안착 블록(40)의 일 측면에 설치되어 있는 감지 센서가 부품의 존재 여부를 감지하면, 제1 비전 검사 수단(31a)은 검사 위치("B")에서 부품의 상면 영상 데이터를 획득하고, 동시에 제2 비전 검사 수단(32a)은 부품의 측면 영상 데이터를 획득한다.

부품의 길이 및 가공 상태에 대한 측면 영상 데이터 및 부품의 내경(r), 외경(R), 너비(d) 및 가공 상태에 대한 상면 영상 데이터는 선별 장치(100)에 연결되어 구성되는 제어부(도시되지 않음)로 전송되어 부품의 불량 여부를 판단한다.

제1 비전 검사 수단(31a)의 맞은 편에는 우수한 그림자 영상을 얻을 수 있도록 부품을 조명하는 제1 백라이트 조명부(31b)가 구성되고, 제2 비전 검사 수단(32a)의 맞은 편에는 부품의 우수한 그림자 영상을 획득하도록 부품을 조명하는 제2 백라이트 조명부(32b)가 포함된다.

바람직하게는, 제1 및 제2 비전 검사 수단(31a, 32a)은 머신 비전 카메라일 수 있다.

도5에 도시된 바와 같은 반시계 방향으로 회전하는 원뿔대형 회전 플레이트(20)에는 그 상면에 광투과성 재질의 부품 안착 블록(40)이 부착된다.

도6에 도시된 바와 같이, 원뿔대형 회전 플레이트(20)는 원뿔대 모서리(도7의 "A")의 기울기와 동일한 기울기로 수평축을 기준으로 기울어져서 회전하도록 조립되기 때문에, 검사 위치(B)에서 부품 안착 블록(40)은 수평 상태가 되며, 따라서 부품 안착 블록에 놓인 스프링 핀의 정확한 상면 영상 데이터가 제1 비전 검사 수단(31a)에 의해 얻어지고, 스프링 핀의 정확한 측면 영상 데이터가 제2 비전 검사 수단(32a)에 의해 얻어질 수 있다.

원뿔대형 회전 플레이트(20)의 상면에 각각 부착되는 부품 안착 블록(40)은 부품 공급 유닛(10)으로부터 가이드되어 공급된 부품이 미끄러져 안착될 수 있도록 요 홈이 상면에 구성되어 있다, 또한, 부품 안착 블록(40)은 광투과성 재질로 구성되며, 바람직하게는 유리로 구성될 수 있다.

본 발명의 부품 선별 장치에서 검사 및 선별되는 부품은 스프링 핀으로, 그 재질은 강(steel)이다.

원뿔대형 회전 플레이트(20)의 원뿔대 모서리("A")의 기울기(θ)는 검사 결과 양품 또는 불량품으로 구분된 부품이 적은 분출 압력의 에어 건에 의해서도 부품 안착 블록(40)으로부터 용이하게 배출될 수 있도록 하는 각도로, 부품 안착 블록(40)과, 검사 및 분류될 부품의 재질에 따라 용이한 배출을 위해 다른 각도로 제작될 수도 있다.

부품의 상면 영상을 획득하기 위한 제1 비전 검사 수단(31a)은 원뿔대형 회전 플레이트(20)가 회전하는 동안 부품 안착 블록(40)이 수평축에 대해 평행한 위치인 검사위치를 향하도록 배치되며, 반대편에는 불량품 이송용 에어건(52)이 설치되어 불량품이 선별되도록 한다. 불량품 선별 전에 양품을 선별하기 위하여 양품 이송용 에어건(51)이 불량품 이송용 에어건(52) 전단에 설치된다.

본 발명에서는 선별장치의 오작동으로 인해 불량인 부품이 양품에 섞이는 현상를 방지하기 위해, 불량으로 판정된 부품은 원뿔대형 회전 플레이트(20)의 경사가 가장 급한 위치에서 불량품 이송용 에어건(52)이 항상 작동하도록 하여 그대로 불량처리하고, 양품은 회전 플레이트가 검사 위치("B")로부터 180도 회전하기 전의 위치에서 양품 이송용 에어건(51)으로 불어서 낙하되는 부품을 받을 수 있도록 하여 양품 처리한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사항을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 부품 공급 유닛
20 : 원뿔대형 회전 플레이트
31a : 제1 비전 검사수단
31b : 제1 백라이트 조명부
32a : 제2 비전 검사수단
32b : 제2 백라이트 조명부
40 : 부품 안착 블록
51 : 양품 이송용 에어건
52 : 불량품 이송용 에어건
60 : 회전구동 모터부
100 : 스프링 핀 선별장치

Claims (5)

1. 부품 공급 유닛으로부터 눕혀진 상태로 정렬되어 이송된 스프링 핀을 선별하는 스프링 핀 선별 장치에 있어서,
   상기 부품 공급 유닛의 하방에서, 원뿔대의 모서리(A)의 각도(θ)와 동일한 각도(θ)만큼 수평축에 대해 기울어져서 회전하도록 조립되어, 검사 위치(B)에서 부품 안착 블록은 수평 상태가 되는 원뿔대형 회전 플레이트;
   상기 원뿔대형 회전플레이트 상에 부착되는 광투과성 재질의 부품 안착 블록;
   검사 위치(B)에서 상기 부품 안착 블록상에 위치하는 스프링 핀의 상면의 불량 여부를 검사하는 제1 비전 검사 수단;
   검사 위치(B)에서 상기 부품 안착 블록상에 위치하는 스프링 핀의 측면의 불량 여부를 검사하는 제2 비전 검사 수단;
   양품인 스프링 핀을 이송하는 양품 이송용 에어건; 및
   불량인 스프링 핀을 이송하는 불량품 이송용 에어건을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 핀 선별 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 비전 검사 수단은 회전 플레이트 상의 부품 안착 블록이 수평인 위치(검사 위치, B)에서 수평으로 이격되어 상기 스프링 핀의 상면을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 스프링 핀 선별 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 불량품 이송용 에어건은 검사 위치의 맞은 편에 설치되는 것을 특징으로 하는 스프링 핀 선별 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 광투과성 재질의 부품 안착 블록은 탈부착이 가능하고, 상면이 부품이 안착될 수 있도록 요 홈이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스프링 핀 선별 장치.
   

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