KR102016145B1 - 조립용 픽업 헤드 - Google Patents

Abstract

대상체 조립 장치에 이동 가능하게 마련되어 대상체를 픽업 및 조립 시키는 어태치 로봇에 설치되는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드는, 어태치 로봇에 고정되는 바디부; 바디부에 형성되는 구멍을 따라서 상하 이동 가능하게 설치되고 내부에 중공이 형성된 샤프트; 샤프트의 하단부에 연통되어 설치되고, 대상체를 픽업할 수 있는 픽업 툴; 샤프트의 상단부에 연결되고, 샤프트의 중공과 연통되는 가압 헤드; 가압 헤드의 적어도 일부를 관통하여 샤프트의 내부와 연통하는 연통 포트; 바디부의 상측에 배치되어 가압 헤드에 하측방향으로 압력을 인가하는 압력 인가 모듈; 바디부에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 가이드 모듈; 및 가이드 모듈에 고정되는 고정자와, 고정자의 내부에서 회전 가능한 회전자를 포함하는 회전 모듈을 포함할 수 있고, 샤프트는 회전자의 내부에 형성된 중공에 삽입 및 고정되어 회전자와 일체로 회전 가능할 수 있다.

Description

조립용 픽업 헤드{PICKUP HEAD FOR ASSEMBLY}

아래의 설명 조립용 픽업 헤드에 관한 것이다.

조립용 픽업 헤드는 조립 장치에서 렌즈, 필터, 필름 또는 글라스 등의 대상체의 픽업 및 조립을 수행하는 장치로서, 대상체와 직접 접촉하여, 대상체를 파지하고 부착을 수행하는 단부이다.

예를 들면, 대상체가 렌즈인 경우, 픽업 헤드의 구동은 렌즈 및 렌즈가 부착되는 렌즈 하우징 사이의 직진도 및 동심도에 큰 영향을 끼칠 수 있기 때문에, 매우 정교한 구동 및 조작이 필요하다.

일반적으로 픽업 헤드는 렌즈의 파지 및 렌즈의 부착 과정에서 상하 방향으로 이동되어야 하는데, 이 경우, 픽업 헤드의 단부가 렌즈에 접촉하여 압력을 가하는 동작이 불가피 하므로 픽업 헤드 또는 픽업 헤드의 단부가 상측 방향으로 완충 될 필요성이 존재하였다.

또한, 렌즈가 방향성을 가진 형상일 경우, 렌즈가 렌즈 하우징에 일정한 방향으로 부착되도록 렌즈를 파지한 상태에서 렌즈를 수평한 방향으로 회전 시키는 필요성이 존재하였다.

따라서, 렌즈의 파지 및 렌즈의 부착을 수행하면서, 렌즈의 파지 및 부착을 수행하는 과정 사이에서 픽업 헤드의 단부가 수평 방향으로 회전할 수 있는 것과 더불어, 조립 정확도를 향상시키기 위해 픽업 헤드의 단부가 높은 직진도 및 동심도를 유지하면서 상측 방향으로 완충 될 수 있는 픽업 헤드의 개발이 필요한 실정이다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

일 실시 예의 목적은 조립용 픽업 헤드를 제공하는 것이다.

대상체 조립 장치에 이동 가능하게 마련되어 대상체를 픽업 및 조립 시키는 어태치 로봇에 설치되는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드는, 어태치 로봇에 고정되는 바디부; 바디부에 형성되는 구멍을 따라서 상하 이동 가능하게 설치되고 내부에 중공이 형성된 샤프트; 샤프트의 하단부에 연통되어 설치되고, 대상체를 픽업할 수 있는 픽업 툴; 샤프트의 상단부에 연결되고, 샤프트의 중공과 연통되는 가압 헤드; 가압 헤드의 적어도 일부를 관통하여 샤프트의 내부와 연통하는 연통 포트; 바디부의 상측에 배치되어 가압 헤드에 하측방향으로 압력을 인가하는 압력 인가 모듈; 바디부에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 가이드 모듈; 및 가이드 모듈에 고정되는 고정자와, 고정자의 내부에서 회전 가능한 회전자를 포함하는 회전 모듈을 포함할 수 있고, 샤프트는 회전자의 내부에 형성된 중공에 삽입 및 고정되어 회전자와 일체로 회전 가능할 수 있다.

상기 바디부는, 상기 샤프트가 회전 및 슬라이딩 가능하도록 지지하는 볼 슬라이더를 구비하는 제 1 베이스; 상기 제 1 베이스에 대해 상측으로 이격되고, 상기 제 1 베이스와 평행한 제 2 베이스; 및 상기 제 1 베이스로부터 상기 제 2 베이스를 지지하는 지지 프레임을 포함할 수 있다.

상기 가이드 모듈은, 상기 고정자에 고정되는 가이드 플레이트; 및 상기 가이드 플레이트로부터 하방으로 연장 설치되고, 상기 제 1 베이스에 형성된 복수 개의 가이드 홀에 각각 삽입되어, 상기 가이드 플레이트가 상기 제 1 베이스에 대하여 수직한 방향으로 이동할 수 있도록 가이드 하는 복수 개의 가이드 핀을 포함할 수 있다.

상기 가압 헤드는, 상기 압력 인가 모듈에 의해 하측 방향으로 압력을 인가 받고, 상기 샤프트 내부의 중공 및 상기 연통 포트를 연통시키는 내부 공간을 구비하는 헤드 하우징; 및 상기 내부 공간에 수용된 상기 샤프트의 상단부를 회전 가능하게 지지하는 헤드 베어링을 포함할 수 있다.

상기 가압 헤드는, 일부가 상기 샤프트의 상단에 결합되고, 길이 방향에 따라 형성된 중공을 구비하는 결합 핀을 더 포함하고, 상기 결합 핀의 상단부의 너비는 상기 헤드 베어링의 내부 직경보다 크게 형성될 수 있다.

상기 압력 인가 모듈은, 압력을 형성하는 실린더; 및 상기 실린더의 내부에 적어도 일부가 수용되어 압력을 인가 받고, 상기 실린더의 하측으로 돌출되는 단부가, 상기 제 2 베이스를 통과하여 상기 헤드 하우징에 접촉하는 플런저를 포함할 수 있다.

상기 샤프트는, 샤프트 바디; 및 상기 샤프트 바디의 하단부 및 픽업 툴 사이를 연결하는 연결 단부를 포함하고, 상기 샤프트 바디는, 상기 회전자 내부에 설치되는 바디 상부; 상기 제 1 베이스에 형성된 중공을 따라 상하 방향으로 이동하는 바디 하부; 및 상기 바디 상부의 상측에 형성되는 체결부를 포함하고, 상기 회전 모듈은, 상기 체결부에 체결되어, 상기 샤프트가 상기 회전자로부터 하측으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 체결 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 체결부는 수나사산이고, 상기 체결 부재는 암나사산을 포함하는 너트일 수 있고, 상기 너트를 체결 방향으로 회전시킬수록, 상기 샤프트는 상기 회전자에 상측으로 삽입되는 방향으로 가압될 수 있다.

상기 샤프트 바디는, 상기 바디 상부 및 상기 바디 하부 사이에 형성되고, 상기 바디 상부로부터 상기 바디 하부로 갈수록 직경이 증가되는 형상의 테이퍼부를 더 포함할 수 있다.

상기 회전자는, 하단부로부터 상측으로 갈수록 직경이 감소되는 형상의 테이퍼부를 포함할 수 있다.

상기 회전자의 테이퍼부와, 상기 샤프트 바디의 테이퍼부의 경사는 동일할 수 있다.

상기 회전 모듈은, 상기 고정자의 하단에 고정되는 보조 바디; 및 상기 보조 바디에 설치되어, 상기 테이퍼부를 회전 가능하게 지지하는 지지 베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 샤프트는, 상기 바디 상부 및 상기 바디 하부 사이에 형성되고, 상기 샤프트 바디로부터 외측으로 돌출되는 날개부; 및 상기 날개부를 상기 회전자의 하단에 고정시키기 위한 고정구를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 픽업 헤드에 의하면, 픽업 툴은 픽업 헤드 내에서 독립적으로 회전, 상하 이동 및 완충이 가능할 수 있다.

일 실시 예에 따른 픽업 헤드에 의하면, 압력 인가 모듈, 가이드 모듈 및 회전 모듈이 샤프트에 따라서 컴팩트하게 설치될 수 있기 때문에, 픽업 헤드의 크기를 소형으로 구성하기에 유리하다.

일 실시 예에 따른 픽업 헤드에 의하면, 실질적으로 대상체 조립 과정에서 픽업 헤드 전체가 상하 방향으로 이동하는 것이 아니라, 픽업 헤드에 대하여 상대적으로 부피 및 무게가 작은 샤프트가 이동 및 회전할 수 있으므로, 약 2㎛ 이내의 높은 직진도 및 동심도 조건을 만족할 수 있음을 시험적으로 확인하였다.

일 실시 예에 따른 압력 인가 모듈에 의하면, 픽업 툴을 통한 대상체의 파지 및 조립 과정에 필요한 압력을 제공하는 것과 동시에 상측으로 완충 될 수 있어서, 대상체의 손상 및 파손 없이 정교한 작업을 수행할 수 있다.

일 실시 예의 따른 픽업 헤드에 의하면, 대상체를 파지한 상태로 회전할 수 있어서, 대상체가 장착될 하우징에 대한 대상체의 회전 상태를 정렬할 수 있다.

일 실시 예의 따른 픽업 헤드에 의하면, 샤프트와 회전자에 형성된 테이퍼부의 접촉과 체결 부재의 체결을 통해서 샤프트를 회전자에 단단히 고정시킬 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 조립 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 사시도이다.
도 2b는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 일부가 투시된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 정면 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 측면 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 샤프트 및 회전 모듈이 분리된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 샤프트 및 회전 모듈의 단면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 샤프트 및 회전 모듈의 단면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 샤프트 및 회전 모듈의 단면도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 조립 장치를 나타내는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 대상체 하우징에 대상체를 부착하는 자동화 공정을 수행하는 조립 장치(3)가 예시적으로 도시되어 있으며, 일 실시 예에 따른 픽업 헤드(1, 도 2a 이하 참조)는, 이와 같은 조립 장치(3) 내에 장착되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 대상체로는, 렌즈, 필터, 글라스(glass) 또는 필름 등이 포함될 수 있다.

예를 들어, 조립 장치(3)는 복수의 대상체가 수용되어 있는 대상체 트레이(35), 대상체 하우징을 수용 및 이송 시키는 이송 셔틀(39), 대상체 트레이(35)와 이송 셔틀(39) 사이에서 대상체의 파지 및 부착을 수행하는 어태치 로봇(33), 어태치 로봇(33)을 대상체 트레이(35) 및 이송 셔틀(39) 사이에서 이동시키는 어태치 스테이지(31) 및 어태치 로봇(33)의 대상체 파지 상태를 확인하는 대상체 정렬 비전(371)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 픽업 헤드(1)는, 어태치 로봇(33)의 단부에 설치되어, 대상체의 파지 및 조립을 수행할 수 있다. 예를 들어, 픽업 헤드(1)는, 복수개의 대상체들이 배열되어 있는 대상체 트레이(35) 상에서, 하나의 대상체를 파지할 수 있고, 대상체를 파지한 상태에서 어태치 스테이지(31)에 의해 이동하여 파지한 대상체를 이송 셔틀(39) 상의 대상체 하우징에 조립할 수 있다.

이하, 도 2a 내지 도 9에서, 대상체가 렌즈인 경우를 예시적으로 설명하지만, 대상체의 종류는 렌즈에만 한정되지 않으며, 필터, 필름 또는 글라스 등 다양한 조립 요소를 포함할 수 있다.

마찬가지로, 픽업 헤드(1)는 렌즈를 렌즈 하우징에 장착하여 렌즈 모듈의 조립을 수행하는 조립 장치뿐만 아니라 필터, 필름 또는 글라스 등을 포함하는 대상체의 파지 및 부착 공정을 수행할 수 있는 다양한 조립 장치에도 설치될 수 있다는 것이 이해되어야 할 것이다.

도 2a는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 사시도이고, 도 2b는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 일부가 투시된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 블록도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 정면 단면도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 픽업 헤드의 측면 단면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 샤프트 및 회전 모듈이 분리된 모습을 나타내는 단면도이다.

도 2a 내지 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 픽업 헤드(1)는 바디부(11), 샤프트(12), 픽업 툴(13), 가압 헤드(15), 흡착 모듈(18), 압력 인가 모듈(16), 회전 모듈(14), 가이드 모듈(19) 및 제어부(17)를 포함할 수 있다.

바디부(11)는, 픽업 헤드(1)의 몸체를 구성하는 부재일 수 있다. 예를 들어, 바디부(11)는, 조립 장치(3)의 어태치 로봇(33)에 고정되어, 어태치 로봇(33)의 움직임에 따라서 대상체 트레이(35) 및 이송 셔틀(39) 사이에서 이동될 수 있다. 바디부(11)는, 제 1 베이스(111), 제 2 베이스(112) 및 지지 프레임(113)을 포함할 수 있다.

제 1 베이스(111)는, 샤프트(12)가 지면과 수직한 방향으로 관통하도록 수용할 수 있고, 샤프트(12)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 예를 들어, 제 1 베이스(111)는 샤프트(12)가 통과할 수 있는 중공이 형성되어 있을 수 있다.

예를 들어, 제 1 베이스(111)는 샤프트(12)가 통과하는 중공에서 상기 샤프트(12)를 회전 및 상하 슬라이딩 가능하게 지지하는 볼 슬라이더(111b) 및 후술할 가이드 모듈(19)의 가이드 핀(192)을 슬라이딩 가능하게 수용하는 가이드 홀(111a)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 가이드 홀(111a)은 지면과 수직한 방향에 따라 함몰 형성될 수 있다. 예를 들어, 가이드 홀(111a)은 제 1 베이스(111) 상에서 복수 개의 이격된 위치에서 복수 개로 형성되어 있을 수 있다.

제 2 베이스(112)는, 제 1 베이스(111)와 서로 평행하게 마주보도록 상측으로 이격되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 2 베이스(112)는 후술할 압력 인가 모듈(16)의 플런저(164)가 통과할 수 있도록 구멍(1121)이 형성되어 있을 수 있다.

지지 프레임(113)은, 제 1 베이스(111) 및 제 2 베이스(112) 사이에 연결되어, 제 1 베이스(111)에 대해서 제 2 베이스(112)를 지지할 수 있다.

샤프트(12)는, 중공을 구비하고, 일 방향으로 연장된 원통 형상을 가질 수 있다. 샤프트(12)는, 제 1 베이스(111)를 관통할 수 있고, 내부에 원형 단면의 중공이 형성될 수 있다.

예를 들어, 샤프트(12)는 상단부는 연통 포트(182) 및 흡착 구동부(183)에 연통될 수 있고, 하단부는 픽업 툴(13)과 연통될 수 있어서, 흡착 구동부(183)의 공기 흡입을 통해, 픽업 툴(13)을 통한 대상체의 파지가 수행될 수 있다. 이하, 대상체는 "렌즈"인 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.

예를 들어, 샤프트(12)는, 샤프트(12)의 중공형 몸체를 형성하는 샤프트 바디(122) 및 샤프트 바디(122)의 하단부 및 픽업 툴(13)사이를 연결하는 연결 단부(121)를 포함할 수 있다.

연결 단부(121)는 샤프트 바디(122)의 하단부에 고정되도록 설치된 이후, 하측으로 픽업 툴(13)과 결합되어, 샤프트 바디(122) 및 픽업 툴(13) 사이를 연통 시킬 수 있다.

샤프트 바디(122)는 삽입부(122e), 체결부(122a), 바디 상부(122b) 테이퍼부(122c) 및 바디 하부(122d)를 포함할 수 있다.

삽입부(122e)는, 샤프트 바디(122)의 상단부로서, 후술할 가압 헤드(15)에 회전 가능하게 삽입되어 가압 헤드(15)의 내부 공간(152)과 연통될 수 있다.

체결부(122a)는, 삽입부(122e) 및 바디 상부(122b) 사이에 나사산이 형성된 부분일 수 있다. 예를 들어, 체결부(122a)는, 후술할 회전 모듈(14)의 체결 부재(143)와 나사 결합될 수 있다.

바디 상부(122b)는, 회전 모듈(14)의 내부를 통과하는 부분으로서, 회전 모듈(14)의 회전자(142)에 의해 둘레의 외면이 접촉되어 회전될 수 있다.

테이퍼부(122c)는, 바디 상부(122b)의 및 바디 하부(122d) 사이에 형성되어, 하측 방향으로 갈수록 둘레의 직경이 증가하는 형상을 갖는 부분일 수 있다.

예를 들어, 테이퍼부(122c)의 적어도 일부는 고정자(141)의 하측에 접촉될 수 있고, 이를 통해 샤프트(12)가 회전 모듈(14)로부터 일정 간격 이상으로 상측으로 이동되는 것이 방지될 수 있다.

바디 하부(122d)는, 바디 상부(122b)의 하측 부분으로서, 제 1 베이스(111)의 중공을 통과할 수 있다. 예를 들어, 바디 하부(122d)는 제 1 베이스(111)의 중공에 설치된 볼 슬라이더(111b)에 의해, 둘레의 외면이 접촉되어 지지될 수 있다.

픽업 툴(13)은, 샤프트(12)의 하단부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 픽업 툴(13)의 내부에 중공이 형성되어 샤프트(12)의 중공과 연통될 수 있다. 예를 들어, 픽업 툴(13)은 연결 단부(121)의 하단부에 고정되어, 샤프트(12)에 대해서 회전하지 않도록 고정될 수 있다.

가압 헤드(15)는, 제 1 베이스(111) 및 제 2 베이스(112) 사이에서 돌출된 샤프트(12)의 상단부, 즉 삽입부(122e)를 수용할 수 있고, 샤프트(12) 및 흡착 모듈(18) 사이를 연통 시킬 수 있으며, 후술할 압력 인가 모듈(16)로부터 힘 또는 압력을 인가 받을 수 있다.

예를 들어, 가압 헤드(15)는, 헤드 하우징(151), 내부 공간(152), 헤드 베어링(154) 및 결합 핀(153)을 포함할 수 있다.

헤드 하우징(151)은, 상측으로 압력 인가 모듈(16)의 플런저(164)에 접촉하고, 하측으로 샤프트(12)의 삽입부(122e)와 연통되고, 측면으로는 흡착 모듈(18)의 연통 포트(182)와 연통될 수 있다.

예를 들어, 헤드 하우징(151)은, 압력 인가 모듈(16)로부터 하측으로 힘 또는 압력을 인가 받을 수 있다.

예를 들어, 헤드 하우징(151)은, 샤프트(12) 및 연통 포트(182) 사이의 매개체로 기능하여, 헤드 하우징(151)의 내부 공간(152)을 통하여, 샤프트(12)의 중공 및 연통 포트(182)가 서로 연통될 수 있다.

내부 공간(152)은, 헤드 하우징(151)의 내부에 형성되는 공간일 수 있다. 예를 들어, 내부 공간(152)은, 상측으로는 폐쇄되어 있고, 하측 및 측면 방향으로 개방되어 있을 수 있다. 예를 들어, 내부 공간(152)에는 하측으로부터 샤프트(12)의 삽입부(122e)가 삽입될 수 있고, 측 방향으로부터 연통 포트(182)의 단부가 삽입될 수 있다.

헤드 베어링(154)은 내부 공간(152)의 하측에 설치되어, 샤프트(12)의 삽입부(122e)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

결합 핀(153)은, 내부 공간(152)으로 삽입된 삽입부(122e)의 상단부의 중공에 일부가 삽입되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 결합 핀(153)은, 길이 방향을 따라서 중공이 형성될 수 있다.

예를 들어, 결합 핀(153)의 부분 중, 삽입부(122e)에 삽입되지 않은 상단부의 너비는, 헤드 베어링(154)의 내부 직경보다 크도록 단차가 형성될 수 있다. 결합 핀(153)에 의하면, 샤프트(12)가 헤드 베어링(154)으로부터 하측 방향으로 분리되는 것을 방지할 수 있다.

위의 구조에 의하면, 가이드 하우징(151)의 내부 공간(152)은 연통 포트(182) 및 샤프트(12)의 중공을 제외하고, 밀폐될 수 있고, 결과적으로, 연통 포트(182)는 샤프트(12) 및 픽업 툴(13)의 중공과 연통될 수 있다.

흡착 모듈(18)은 샤프트(12) 및 픽업 툴(13)의 중공에서의 공기 흡착을 조절하여 픽업 툴(13)을 통한 렌즈의 파지를 수행할 수 있다.

예를 들어, 흡착 모듈(18)은, 연통 포트(182) 및 흡착 구동부(183)를 포함할 수 있다.

연통 포트(182)는, 일단이 가압 헤드(15)의 내부 공간(152)에 삽입되어, 샤프트(12) 및 픽업 툴(13)에 연통될 수 있다. 예를 들어, 연통 포트(182)는 내부를 관통하는 연통 홀(181)을 포함할 수 있다.

흡착 구동부(183)는, 연통 포트(182)의 타단에 연결되어, 공기를 흡입하는 방식으로 픽업 툴(13)을 통한 렌즈의 파지를 수행할 수 있다. 반대로, 공기의 흡입을 해제함으로써, 렌즈의 파지가 해제할 수 있다.

압력 인가 모듈(16)은, 제 2 베이스(112)에 설치되어, 가압 헤드(15)에 하측 방향으로, 압력을 인가할 수 있다. 압력 인가 모듈(16)은 실린더(161), 플런저(164), 공압 포트(162) 및 압력 구동부(163)를 포함할 수 있다.

실린더(161)는, 제 2 베이스(112)의 상측에 설치될 수 있다. 예를 들어, 실린더(161)는, 압력 구동부(163)에 연결되어, 내부에 수용되는 플런저(164)에 하측 방향으로 압력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 실린더(161)는 공기압으로 동작할 수 있다. 하지만, 실린더(161)의 작동 방식은 공압 뿐만이 아니라 유압 또는 전기에너지를 통해서 작동될 수도 있음은 물론이다.

플런저(164)는, 실린더(161)의 내부에 상단부를 포함한 일부분이 수용되고, 실린더(161)의 하측 방향으로 돌출될 수 있다. 예를 들어, 실린더(161)의 하측으로 돌출된 플런저(164)의 하단부는 제 2 베이스(112)에 형성된 구멍(1121)을 통과하여, 헤드 하우징(151)의 상측면에 접촉할 수 있다.

공압 포트(162)는, 실린더(161)의 일측에 형성되어, 실린더(161)의 내부에 공기를 안내할 수 있는 포트이다.

압력 구동부(163)는, 실린더(161)의 내부에 공압을 형성하기 위해, 공압 포트(162)에 연결되어 실린더(161)의 내부에 공기를 주입할 수 있다.

압력 인가 모듈(16)에 의하면, 픽업 툴(13)이 렌즈를 대상체 하우징(이하, 대상체 하우징은 "렌즈 하우징"인 경우를 예시적으로 설명하기로 함)에 장착하는 과정, 즉, 어태치 로봇(33)이 지면에 대하여 수직한 방향에 따라 하강하는 과정에서, 압력 인가 모듈(16)은 가압 헤드(15)를 하측 방향으로 가압함으로써, 결과적으로 픽업 툴(13)이 렌즈를 가압하여 렌즈를 안정적으로 흡착할 수 있고, 또한, 픽업 툴(13)이 흡착된 렌즈를 렌즈 하우징을 향해 가압함으로써, 렌즈 하우징에 렌즈를 안정적으로 그리고 정교하게 장착 시킬 수 있다.

또한, 작용-반작용 원리에 의해서, 압력 인가 모듈(16)에서 공급되는 압력의 크기 이상으로 픽업 툴(13)이 렌즈를 가압하는 경우, 픽업 툴(13) 및 샤프트(12)가 상측으로 이동하는 것과 동시에 부드럽게 완충될 수 있으므로, 렌즈 및 렌즈 하우징이 파손되는 상황을 방지할 수 있다. 예를 들어, 압력 인가 모듈(16)에서 공급되는 압력을 조절함으로써, 픽업 툴(13)의 상하 방향의 강성을 조절할 수 있다.

회전 모듈(14)은, 샤프트(12)의 둘레에 설치되어, 샤프트(12) 및 픽업 툴(13)을 회전시킬 수 있다. 회전 모듈(14)은, 샤프트(12)의 바디 상부(122b)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 회전 모듈(14)은 샤프트(12)가 상하 방향으로 이동할 경우, 함께 이동할 수 있다.

예를 들어, 회전 모듈(14)은, 고정자(141), 회전자(142), 체결 부재(143), 회전 구동부(144) 및 회전 감지 센서(145)를 포함할 수 있다.

고정자(141), 가이드 모듈(19)에 고정되고, 내부에 샤프트(12)를 수용할 수 있다.

회전자(142)는, 고정자(141)의 내부에 설치되고, 고정자(141)에 대해 회전할 수 있도록 설치될 수 있다. 회전자(142)는 샤프트(12)를 파지하여 회전시킬 수 있다.

예를 들어, 회전자(142)에 형성되는 중공에 샤프트(12)의 바디 상부(122b)가 하측으로부터 상측 방향으로 삽입되어 고정될 수 있고, 바디 상부(122b)가 삽입된 이후 샤프트(12)는 회전자(142)와 일체로 회전될 수 있다.

예를 들어, 회전자(142)는, 중공의 하측으로부터 상측으로 갈수록 직경이 감소되는 형상의 테이퍼부(142a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회전자(142)의 테이퍼부(142a)는, 샤프트 바디(122)의 테이퍼부(122c)와 접촉하도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 회전자(142)의 테이퍼부(142a)와 샤프트 바디(122)의 테이퍼부(122c)의 경사는 동일하게 형성되어, 서로의 테이퍼부(142a, 122c)가 형합되어 외면이 면접촉 되도록 배치될 수 있다.

회전자(142)의 테이퍼부(142a) 및 샤프트 바디(122)의 테이퍼부(122c)에 의하면, 렌즈 조립 과정 중, 픽업 툴(13)을 비롯한 샤프트(12)에 상측 방향에 따른 압력 또는 힘이 인가되었을 때, 회전자(142)의 테이퍼부(142a) 및 샤프트 바디(122)의 테이퍼부(122c)가 서로 접촉되어 간섭됨에 따라, 샤프트(12)가 회전 모듈(14)로부터 상측으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

체결 부재(143)는, 샤프트(12)의 바디 상부(122b)의 상측 부분에 위치한 체결부(122a)에 나사 결합될 수 있는 너트일 수 있다. 다시 말하면, 체결부(122a)는 수나사산을 구비할 수 있고, 체결 부재(143)는 암나사산을 구비할 수 있다.

예를 들어, 체결 부재(143)는 샤프트(12)에 결합된 이후, 하측으로 회전자(142)의 상단부와 접촉될 수 있고, 회전자(142)가 회전할 경우, 회전자(142)와 같이 회전될 수 있다. 예를 들어, 체결 부재(143)의 일 부분은, 고정자(141)에 형성된 중공 내부에 위치하도록 설치될 수 있다.

체결부(122a) 및 체결 부재(143)에 의하면, 샤프트(12)의 바디 상부(122b)가 회전자(142)를 상측으로 삽입 및 통과하여 설치된 이후, 체결 부재(143)를 체결 방향으로 회전시킴에 따라, 샤프트(12)를 상측으로 삽입되는 방향으로 가압 또는 이동시킬 수 있다. 그 결과, 샤프트(12)의 바디 상부(122b)가 회전자(142)에 대해 상측으로 이동됨에 따라 각각의 하측에 형성된 회전자(142)의 테이퍼부(142a) 및 샤프트 바디(122)의 테이퍼부(122c)가 서로 접촉하여 간섭될 수 있다.

결과적으로, 체결 부재(143)의 회전을 통해서, 샤프트(12)를 회전 모듈(14)의 상하 방향으로부터 안정적으로 고정시킬 수 있고, 또한, 샤프트(12)의 외면과 회전자(142)의 내부 표면이 타이트하게 밀착되도록 가압함으로써 회전력의 전달 과정에서 발생하는 손실을 감소시킬 수 있다.

회전 구동부(144)는, 회전자(142)와 연결되어, 회전자(142)를 고정자(141)에 대해 회전시킬 수 있다.

회전 감지 센서(145)는, 고정자(141) 및 회전자(142) 사이에 설치되어, 고정자(141)의 회전 각도 및 위상을 계측할 수 있다.

회전 모듈(14)에 의하면, 렌즈가 일정한 방향성을 가지도록 형성된 경우, 특히, 원형의 일측 테두리부를 일(一)자로 커팅한 D-컷 형상의 렌즈를 렌즈 하우징에 부착하는 경우, 렌즈가 일정한 방향성을 가지면서 렌즈 하우징에 부착되도록 할 수 있다.

예를 들어, 픽업 툴(13)에 의해 파지된 렌즈는, 픽업 툴(13)이 이동하는 과정에서 조립 장치(3)의 대상체 정렬 비전(371)에 의해 하측에서 촬영될 수 있고, 이 후, 렌즈가 렌즈 하우징에 대해 적합한 방향으로 부착되도록 회전 모듈(14)은 샤프트(12) 및 픽업 툴(13)을 회전 시킬 수 있다.

가이드 모듈(19)은, 회전 모듈(14)에 고정적으로 설치되고, 바디부(11)에 대해 상하 방향으로 슬라이딩 될 수 있다.

예를 들어, 가이드 모듈(19)은, 가이드 플레이트(191) 및 가이드 핀(192)을 포함할 수 있다.

가이드 플레이트(191)는, 고정자(141)의 하측에 고정되는 플레이트형 부재일 수 있다. 가이드 플레이트(191)에는 중공이 형성되어 있어서, 상기 중공으로 하측의 제 1 베이스(111)를 통과하는 샤프트(12)를 수용할 수 있다.

예를 들어, 가이드 플레이트(191)는 픽업 툴(13)을 비롯한 샤프트(12)가 상항 방향에 따라 움직일 경우, 제 1 베이스(111)에 대해 수직한 방향으로 움직일 수 있다.

가이드 핀(192)은, 가이드 플레이트(191)의 하측으로 수직하게 돌출 형성된 기둥형 부재일 수 있다. 예를 들어, 가이드 핀(192)은 서로 이격된 복수 개로 형성될 수 있다.

예를 들어, 복수 개의 가이드 핀(192)은, 제 1 베이스(111)상에 함몰 형성된 복수 개의 가이드 홀(111a)에 슬라이딩 가능하도록 삽입될 수 있다.

가이드 모듈(19)에 의하면, 렌즈의 조립을 수행하면서, 픽업 툴(13)을 비롯한 샤프트(12), 가압 헤드(15), 회전 모듈(14) 및 가이드 플레이트(191)가 바디부(11)에 대해 상하 방향으로 이동하는 경우, 가이드 플레이트(191)에 수직한 방향으로 돌출된 가이드 핀(192)이 제 2 베이스(112)의 가이드 홀(111a)에 의해 수평 방향으로 지지될 수 있으므로, 픽업 툴(13)의 상하 운동 방향의 직진성을 유지시킬 수 있다.

예를 들어, 가이드 핀(192) 및 가이드 홀(111a)이 복수 개로 형성되어 결합되는 경우, 회전자(142)의 회전에 의한 반작용에 의해, 고정자(141)가 바디부(11)에 대해 회전하는 것을 방지할 수 있음으로써, 고정자(141) 및 가이드 플레이트(191)를 바디부(11)에 대해 상하 방향으로만 이동하도록 가이드할 수 있다.

제어부(17)는, 픽업 헤드(1)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(17)는, 흡착 구동부(183), 회전 구동부(144) 및 압력 구동부(163)를 제어할 수 있다.

제어부(17)는 흡착 구동부(183)를 구동하여 연통 포트(182), 샤프트(12) 및 픽업 툴(13)을 따라서 연통되는 내부 중공의 경로를 따라서 공기를 흡입하여, 픽업 툴(13)의 단부에 렌즈가 흡착되게 할 수 있다.

예를 들어, 제어부(17)는, 회전 구동부(144)를 구동하여, 샤프트(12)를 회전시킬 수 있다.

예를 들어, 제어부(17)는 회전 감지 센서(145)를 통해 샤프트(12) 및 픽업 툴(13)의 회전 각도 및 회전 위상을 측정할 수 있다. 이를 통해, 제어부(17)는, 렌즈의 조립 과정에서 렌즈의 방향성을 정렬하기 위해, 샤프트(12) 및 픽업 툴(13)을 특정 각도만큼만 회전시킬 수 있다.

예를 들어, 제어부(17)는, 압력 구동부(163)를 구동하여, 실린더(161)를 통해 플런저(164)를 일정한 압력으로 하측으로 밀어낼 수 있다.

도 7은 일 실시 예에 따른 샤프트 및 회전 모듈의 단면도이다.

도 7을 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 샤프트(12) 및 회전 모듈(14)의 구성과 다른 샤프트(22) 및 회전 모듈(24)의 구성을 포함하는 픽업 헤드(2)를 확인할 수 있다.

예를 들어, 샤프트(22)는, 샤프트(22)의 바디 상부(222)의 하측에서 샤프트(22)로부터 외측으로 돌출되어 회전 모듈(24)의 회전자(242)의 하단에 고정되는 날개부(223) 및 상기 날개부(223)를 회전자(242)의 하단에 고정시키기 위한 나사 또는 볼트와 같은 고정구(224)를 포함할 수 있다.

위의 구조에 의하면, 체결 부재(243), 날개부(223) 및 고정구(224)를 통해 회전 모듈(24) 내에 삽입된 샤프트(22)를 단단히 고정시킬 수 있다.

예를 들어, 픽업 헤드(2)는 도 1 내지 도 6에 도시된 회전자(142)의 테이퍼부(142c) 및 샤프트(12)의 테이퍼부(122c)에 해당하는 구성을 포함하지 않을 수 있다.

도 8은 일 실시 예에 따른 샤프트 및 회전 모듈의 단면도이다.

도 8을 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 샤프트(12) 및 회전 모듈(14)의 구성과 다른 샤프트(42) 및 회전 모듈(44)의 구성을 포함하는 픽업 헤드(4)를 확인할 수 있다.

예를 들어, 도 8에 도시된 픽업 헤드(4)는 도 1 내지 도 6에 도시된 픽업 헤드(1)와 달리 회전 모듈(44)의 회전자(442)에는 테이퍼부가 형성되어 있지 않고, 샤프트(42)에만 테이퍼부(422c)가 형성된 구성을 포함할 수 있다.

도 9는 일 실시 예에 따른 샤프트 및 회전 모듈의 단면도이다

도 9를 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 샤프트(12) 및 회전 모듈(14)의 구성과 다른 샤프트(52) 및 회전 모듈(54)의 구성을 포함하는 픽업 헤드(5)를 확인할 수 있다.

예를 들어, 회전 모듈(54)은, 고정자(541), 고정자(541)에 대해 회전하여 샤프트(52)를 회전 시키는 회전자(542), 샤프트(52)의 상측에 나사 결합되어 샤프트(52)를 상측 방향으로 가압하는 체결 부재(543), 보조 바디(544), 고정구(545) 및 지지 베어링(546)을 포함할 수 있다.

보조 바디(544)는 일단이 고정자(541)의 하단에 고정되고, 타단이 샤프트(52)의 테이퍼부(422c)를 향해 돌출 또는 절곡되는 형상의 부재일 수 있다. 예를 들어, 보조 바디(544)의 일단 및 타단 사이에는 동일한 축에 따라 연통되는 중공이 형성될 수 있다.

고정구(445)는 보조 바디(544) 및 고정자(541)를 관통하여 체결하는 나사 또는 볼트와 같은 체결 부재일 수 있다.

지지 베어링(546)은 보조 바디(544)의 돌출된 타단에 설치되어 샤프트(52)의 테이퍼부(522c)의 둘레를 회전 가능하게 지지하는 베어링일 수 있다.

위의 구조에 의하면, 체결 부재(543) 및 지지 베어링(546)을 통해 회전 모듈(54) 내에 삽입된 샤프트(52)를 상하측 방향으로 견고하게 고정할 수 있고, 샤프트(52)의 외면과 회전자(542)의 내면 사이의 면 접촉을 타이트하게 밀착시킬 수 있으므로, 회전력의 전달이 효과적으로 수행될 수 있다.

예를 들어, 픽업 헤드(5)는 도 1 내지 도 6에 도시된 회전자(142)의 테이퍼부(142c) 및 샤프트(12)의 테이퍼부(122c)에 해당하는 구성을 포함하지 않을 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

1. 대상체 조립 장치에 이동 가능하게 마련되어 대상체를 픽업 및 조립 시키는 어태치 로봇에 설치되는 픽업 헤드에 있어서,
   상기 어태치 로봇에 고정되는 바디부;
   상기 바디부에 형성되는 구멍을 따라서 상하 이동 가능하게 설치되고 내부에 중공이 형성된 샤프트;
   상기 샤프트의 하단부에 연통되어 설치되고, 대상체를 픽업할 수 있는 픽업 툴;
   상기 샤프트의 상단부에 연결되고, 상기 샤프트의 중공과 연통되는 가압 헤드;
   상기 가압 헤드의 적어도 일부를 관통하여 상기 샤프트의 내부와 연통하는 연통 포트;
   상기 바디부의 상측에 배치되어 상기 가압 헤드에 하측방향으로 압력을 인가하는 압력 인가 모듈;
   상기 바디부에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 가이드 모듈; 및
   상기 가이드 모듈에 고정되는 고정자와, 상기 고정자의 내부에서 회전 가능한 회전자를 포함하는 회전 모듈을 포함하고,
   상기 샤프트는 상기 회전자의 내부에 형성된 중공에 삽입 및 고정되어 상기 회전자와 일체로 회전 가능한 픽업 헤드.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바디부는,
   상기 샤프트가 회전 및 슬라이딩 가능하도록 지지하는 볼 슬라이더를 구비하는 제 1 베이스;
   상기 제 1 베이스에 대해 상측으로 이격되고, 상기 제 1 베이스와 평행한 제 2 베이스; 및
   상기 제 1 베이스로부터 상기 제 2 베이스를 지지하는 지지 프레임을 포함하는 픽업 헤드.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 가이드 모듈은,
   상기 고정자에 고정되는 가이드 플레이트; 및
   상기 가이드 플레이트로부터 하방으로 연장 설치되고, 상기 제 1 베이스에 형성된 복수 개의 가이드 홀에 각각 삽입되어, 상기 가이드 플레이트가 상기 제 1 베이스에 대하여 수직한 방향으로 이동할 수 있도록 가이드 하는 복수 개의 가이드 핀을 포함하는 픽업 헤드.
   
4. 제 3 항에 있어서
   상기 가압 헤드는,
   상기 압력 인가 모듈에 의해 하측 방향으로 압력을 인가 받고, 상기 샤프트 내부의 중공 및 상기 연통 포트를 연통시키는 내부 공간을 구비하는 헤드 하우징; 및
   상기 내부 공간에 수용된 상기 샤프트의 상단부를 회전 가능하게 지지하는 헤드 베어링을 포함하는 픽업 헤드.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가압 헤드는,
   일부가 상기 샤프트의 상단에 결합되고, 길이 방향에 따라 형성된 중공을 구비하는 결합 핀을 더 포함하고,
   상기 결합 핀의 상단부의 너비는 상기 헤드 베어링의 내부 직경보다 크게 형성되는 픽업 헤드.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 압력 인가 모듈은,
   압력을 형성하는 실린더; 및
   상기 실린더의 내부에 적어도 일부가 수용되어 압력을 인가 받고, 상기 실린더의 하측으로 돌출되는 단부가 상기 제 2 베이스를 통과하여 상기 헤드 하우징에 접촉하는 플런저를 포함하는 픽업 헤드.
   
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 샤프트는,
   샤프트 바디; 및
   상기 샤프트 바디의 하단부 및 픽업 툴 사이를 연결하는 연결 단부를 포함하고,
   상기 샤프트 바디는,
   상기 회전자 내부에 설치되는 바디 상부;
   상기 제 1 베이스에 형성된 중공을 따라 상하 방향으로 이동하는 바디 하부; 및
   상기 바디 상부의 상측에 형성되는 체결부를 포함하고,
   상기 회전 모듈은,
   상기 체결부에 체결되어, 상기 샤프트가 상기 회전자로부터 하측으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 체결 부재를 더 포함하는 픽업 헤드.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 체결부는 수나사산이고, 상기 체결 부재는 암나사산을 포함하는 너트이고,
   상기 너트를 체결 방향으로 회전시킬수록, 상기 샤프트는 상기 회전자에 상측으로 삽입되는 방향으로 가압되는 것을 특징으로 하는 픽업 헤드.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 샤프트 바디는,
   상기 바디 상부 및 상기 바디 하부 사이에 형성되고, 상기 바디 상부로부터 상기 바디 하부로 갈수록 직경이 증가되는 형상의 테이퍼부를 더 포함하는 픽업 헤드.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 회전자는, 하단부로부터 상측으로 갈수록 직경이 감소되는 형상의 테이퍼부를 포함하는 픽업 헤드.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전자의 테이퍼부와, 상기 샤프트 바디의 테이퍼부의 경사는 동일한 것을 특징으로 하는 픽업 헤드.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전 모듈은,
    상기 고정자의 하단에 고정되는 보조 바디; 및
    상기 보조 바디에 설치되어, 상기 테이퍼부를 회전 가능하게 지지하는 지지 베어링을 더 포함하는 픽업 헤드.
    
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 샤프트는,
    상기 바디 상부 및 상기 바디 하부 사이에 형성되고, 상기 샤프트 바디로부터 외측으로 돌출되는 날개부; 및
    상기 날개부를 상기 회전자의 하단에 고정시키기 위한 고정구를 더 포함하는 픽업 헤드.
    

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