KR102082257B1 - 압입부품 자동 조립장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압입부품 자동 조립장치에 관한 것으로, 특히 완성장치를 구성하는 조립체에 부싱이나 핀과 같은 보조부품을 이송하여 압입 조립하는 압입부품 자동 조립장치에 관한 것이다.

Description

압입부품 자동 조립장치{AUTOMATIC ASSEMBLING APPARATUS FOR PRESSING INSERTION COMPONENTS}

본 발명은 압입부품 자동 조립장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 완성장치를 구성하는 조립체에 부싱이나 핀과 같은 보조부품을 이송하여 압입 조립하는 압입부품 자동 조립장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 기계장치는 완제품의 몸체를 구성하는 하우징이나 케이스의 내부에 모터나 기어 어셈블리를 비롯한 각종 주 장치를 조립하며, 이때 조립을 보조하는 보조부품이 이용된다.

보조부품으로는 볼트 조립용 낙부싱(knock busing)을 비롯한 각종 부싱이나 결합용 핀(pin) 등이 있으며, 이와 같은 부싱이나 핀은 각각의 규격별로 해당 위치에 가압 방식으로 압입 조립된다.

예컨대, 차량용 변속기어장치의 경우 하우징이나 케이스 또는 그 내부에 장착되는 부품에 낙부싱을 압입함으로써 낙부싱에 캡볼트가 끼워져 조립이 이루어지도록 하거나 핀 홈에 연결용 핀을 꽂아 부품을 조립한다.

따라서, 작업자가 부싱이나 핀과 같이 그 크기가 비교적 작으면서도 경도가 큰 보조부품을 일일이 힘으로 압입하면 작업 속도가 느리고 쉽게 피로를 느껴 지속적인 작업이 어려워 생산율이 떨어진다.

또한, 같은 종류의 부싱이나 핀이라고 하여도 그 규격이나 사이즈가 서로 다르고 이들은 서로 다른 위치에 압입되어야 하기 때문에 작업자의 부품 선별 및 위치 확인에 어려움이 있고, 심한 경우에는 불량을 유발한다.

이에, 최근에는 각종 부품을 자동으로 조립하는 장치가 개발되고는 있지만, 여전히 보조부품의 압입에 필요한 압입 공정에 전문화된 자동화 설비는 제공되고 있지 않는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-0412877호 대한민국 등록특허 제10-1610688호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 완성장치를 구성하는 조립체에 부싱이나 핀과 같은 보조부품을 이송하여 압입 조립하는 압입부품 자동 조립장치를 제안하기 위한 것이다.

특히, 본 발명은 서로 다른 종류 및 규격의 보조부품들을 분별하여 동시에 다수개 이송하고 이들을 정위치에 압입하는 모든 과정이 자동으로 이루어지는 압입부품 자동 조립장치를 제안하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 압입부품 자동 조립장치는 완성장치를 구성하는 조립체에 보조부품을 이송하여 압입 조립함에 있어서, 각각 서로 다른 규격의 보조부품들을 공급하는 다수개의 부품 공급 유닛과; 각각 상기 부품 공급 유닛에 연결 설치되며, 공급된 보조부품을 프로그래밍된 타이밍마다 하나씩 대기시키는 다수개의 이스케이프 유닛과; 각각 서로 다른 보조부품의 이송을 보조하며, 하부에는 보조부품이 형상 맞춤으로 끼워지는 끼움홈이 형성되어 있는 다수개의 이송 가이드와; 상기 이스케이프 유닛부터 상기 조립체가 놓인 작업 테이블 사이에서 작동되며, 상기 이송 가이드를 잡는 그립퍼를 구비한 로봇암과; 상기 로봇암에 의해 상기 이스케이프 유닛으로 이송된 이송 가이드의 끼움홈에 상기 대기 중인 보조부품을 밀어넣어 끼우는 푸셔(pusher); 및 상기 보조부품이 끼워진 이송 가이드가 상기 로봇암에 의해 조립체의 정위치에 배치시, 상기 이송 가이드를 가압하여 상기 보조부품을 조립체에 압입시키는 프레스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 이송 가이드는 서로 다른 규격의 보조부품들을 이송하도록 적어도 상기 보조부품 종류 이상의 개수로 구비되고, 각각 상기 이송 가이드를 일시 보관하도록 상부에 이송 가이드가 끼워지는 포켓부가 구비된 다수개의 가이드 포켓을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부품 공급 유닛은 보조부품들을 수용하는 수용부를 가지는 보울(bowl) 형상으로 이루어지며 상기 보조부품이 이송되는 이송로가 형성되어 있는 보울 피더; 및 일단은 상기 보울 피더의 배출단에 연결 설치되며 타단은 상기 이스케이프 유닛에 연결되어 상기 보조부품을 공급하는 공급 슈트;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이스케이프 유닛은 상기 부품 공급 유닛으로부터 공급되어 안착된 보조부품을 하나씩 일측으로 이송시켜 상기 푸셔가 설치된 위치로 이송시키는 정렬 프레임; 및 상기 정렬 프레임의 일단에 연결되어 상기 부품 공급 유닛의 배출단과 푸셔 사이에서 왕복 이동시키는 정렬 실린더;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 정렬 프레임은 상기 보조부품들 중 하나가 안착되며 바닥에는 상기 푸셔가 통과되는 통공이 형성되어 있는 부품 안착부; 및 정위치에 고정 설치된 상기 푸셔가 관통 장치되며 상기 정렬 프레임의 이동 방향을 따라 길게 형성된 슬롯부;를 포함하여, 상기 로봇암에 그립된 이송 가이드가 정렬 프레임 중 상기 푸셔의 직상부에 대기한 상태에서, 상기 정렬 실린더로 정렬 프레임을 일측으로 이동시켜 상기 보조부품을 이송 가이드의 하부에 배치하면, 상기 푸셔가 부품 안착부의 통공을 관통하여 보조부품을 밀어올려 상기 보조부품을 이송 가이드의 끼움홈에 끼워 넣는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이송 가이드는 상기 보조부품이 끼워지는 상기 끼움홈 및 상기 끼움홈까지 연통된 중공부를 구비한 가이드 몸체와; 상기 가이드 몸체의 중공부에 승하강 가능하도록 끼워지며, 상기 프레스에 의해 눌러져 하강시 상기 끼움홈에 끼워져 있는 보조부품을 타격하는 타격 로드와; 상기 프레스에 의해 눌러진 타격 로드를 원 위치로 복귀시키는 복귀 스프링; 및 상기 가이드 몸체의 상부로 노출된 상기 타격 로드의 상단부에 구비되며, 상기 로봇암에 의해 그립되는 그립부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이송 가이드의 끼움홈 깊이는 상기 보조부품의 일부분만 끼워지도록 상기 보조부품의 높이보다 상대적으로 얕게 형성되고, 상기 이송 가이드의 일측에는 상기 이송 가이드를 세우는 끼움식 스탠드(stand)가 하측 방향으로 연장 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 로봇암은 회전 구동 및 X/Y/Z축을 포함한 3축 이상의 구동이 가능한 로봇암이고, 상기 로봇암의 단부에 구비된 그립퍼는 다수개의 이송 가이드를 동시에 그립할 수 있도록 각각 독립적으로 작동되는 다수개를 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 완성장치를 구성하는 조립체에 부싱이나 핀과 같은 보조부품을 이송하여 압입 조립한다. 특히, 본 발명은 서로 다른 종류 및 규격의 보조부품들을 분별하여 동시에 다수개 이송하고 이들을 정위치에 압입하는 모든 과정이 자동으로 이루어져 생산율은 향상시키고 불량율을 감소시킨다.

도 1a는 본 발명에 따른 압입부품 자동 조립장치를 나타낸 평면도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 압입부품 자동 조립장치를 나타낸 정면도이다.
도 1c는 본 발명에 따른 압입부품 자동 조립장치를 나타낸 측면도이다.
도 2a는 본 발명의 이스케이프 유닛을 나타낸 정면도이다.
도 2b는 본 발명의 이스케이프 유닛을 나타낸 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 이스케이프 유닛을 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 이송 가이드를 나타낸 정단면도이다.
도 4a는 본 발명의 로봇암 그립퍼를 나타낸 평면도이다.
도 4b는 본 발명의 로봇암 그립퍼를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 이송 가이드를 나타낸 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 가이드 포켓을 나타낸 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압입부품 자동 조립장치에 대해 상세히 설명한다.

다만, 이하에서는 본 발명의 '압입부품 자동 조립장치'가 EVT와 같은 차량용 변속기의 압입 조립 공정에 적용되는 것을 예로 들어 설명한다.

또한, 본 발명은 하우징, 케이스 및 주부품과 같은 조립체에 부싱(bushing)이나 핀(pin)과 같은 부속부품을 압입하는 것을 예로 들어 설명한다.

그러나, 본 발명은 변속기 이외에 다른 완성장치의 조립 공정에도 적용되고, 압입 방식 조립부품이라면 부싱이나 핀 이외에도 적용 가능함을 미리 정의한다.

먼저, 도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 압입부품 자동 조립장치를 나타낸 전체 구성도로써, 도 1a는 평면도이고, 도 1b는 정면도이며, 도 1c는 측면도를 각각 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 보조부품(P: P1, P2, P3)을 이송하여 완성장치를 구성하는 조립체(ASS) 위에 배치하고, 해당 조립체(ASS)의 특정 위치에 보조부품(P)을 압입(press fitting)하는 조립 공정을 자동으로 수행하는 것이다.

완성장치는 일 예로 EVT와 같은 차량용 변속기이고, 이를 구성하는 조립체(ASS)는 하우징이나 케이스 혹은 그 내부에 조립된 기어 어셈블리와 같은 주부품이며, 보조부품(P)은 부싱이나 핀 등으로 조립체(ASS)에 압입 조립된다.

차량용 변속기어장치의 경우 위와 같은 조립체(ASS)에 낙부싱을 압입함으로써 낙부싱의 중공부에 캡볼트를 끼워 조립이 이루어지도록 하거나 핀홀에 연결용 핀을 꽂아 부품을 조립할 수 있게 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 압입부품 자동 조립장치는 부품 공급 유닛(100), 이스케이프 유닛(200), 이송 가이드(300), 로봇암(400), 푸셔(500) 및 프레스(600)를 포함하며, 바람직하게는 가이드 포켓(700)을 더 포함한다.

일 예로 보조부품(P)은 3개의 부품 공급 유닛(100: 110-1, 100-2, 100-3)을 통해 각각 서로 다른 보조부품(P)을 공급한다. 조립체(ASS)는 2개의 작업대(WT: WT-1, WT-2) 위로 각각 이송되어 놓이는 하우징 및/또는 케이스 등이며, 그에 대응하여 프레스(600: 600-1, 600-2)도 각각 작업대(WT) 위에 놓인 2개로 구성된다.

여기서, 부품 공급 유닛(100)에 보관되어 있는 보조부품(P)이 이스케이프 유닛(200)으로 공급되면 이스케이프 유닛(200)은 이를 하나씩 투입되고, 투입된 보조부품(P)은 푸셔(500)에 의해 이송 가이드(300)에 끼워진다.

또한, 보조부품(P)은 이송 가이드(300)에 끼워진 상태에서 로봇암(400)에 의해 이송 가이드(300)와 함께 이송되어 작업대(WT) 위에 놓인 조립체(ASS) 위에 대기하고, 그 상태에서 프레스(600)가 하강하여 이송 가이드(300)를 눌러 보조부품(P)을 조립체(ASS)에 압입시킨다.

따라서, 본 발명은 조립체(ASS)에 부싱이나 핀과 같은 보조부품(P)을 압입 조립한다. 특히, 후술하는 바와 같이 서로 다른 종류 및 규격의 보조부품(P)들을 분별하여 동시에 다수개 이송하고 이들을 정위치에 압입한다.

좀더 구체적으로, 상기 부품 공급 유닛(100)은 낙부싱이나 핀과 같은 보조부품(P)들을 다량으로 적재하였다가 공급하는 것으로, 보조부품(P)이 여러 종류이며 한 종류 내에도 여려 규격이 있는 것을 고려하여 다수개 구비된다.

상기 부품 공급 유닛(100)은 일 예로 보울 피더(110) 및 공급 슈트(120)를 포함하여 구성되어, 보조부품(P)은 하나의 세트인 보울 피더(110) 및 공급 슈트(120)를 통해 부품 공급 유닛(100)을 통해 공급된다.

도 1a 및 도 1b에는 부품 공급 유닛(100)이 3개인 것을 예로 들었는데, 제1 부품 공급 유닛(110-1)은 직경이 5mm인 핀을 공급하고, 제2 부품 공급 유닛(110-2)은 직경이 14mm이고 중공부를 갖는 환형 부싱을 공급하며, 제3 부품 공급 유닛(110-3)은 직경이 11mm인 다른 규격의 부싱을 공급한다.

도 1c와 같이, 보울 피더(110)는 보조부품(P)들을 수용하는 수용부를 가지는 보울(bowl) 형상으로 이루어지며 보조부품(P)이 이송되는 이송로가 형성되어 있다. 이송로는 통상 내측벽을 따라 나선(sprial) 방향을 따라 연속되어 진동시 바닥에 수용된 부품들이 이송로를 따라 상승하여 공급 슈트(120)로 배출된다.

공급 슈트(120)의 일단은 보울 피더(110)의 배출단에 연결 설치되며 타단은 이스케이프 유닛(200)에 연결되어 보조부품(P)을 공급한다. 이러한 공급 슈트(120)는 일 예로 관 형상으로 이루어질 수 있으며 보울 피더(110)에서 공급 슈트(120)로 공급되는 보조부품(P)은 이송 중 정자세로 정렬된다.

다음, 도 2a 내지 도 2c는 이스케이프 유닛을 도시한 것으로, 도 2a는 정면도이고, 도 2b는 평면도이며, 도 2c는 측면도를 도시한 것이다.

이스케이프 유닛(escape unit, 200)은 부품 공급 유닛(100)으로부터 공급된 보조부품(P)을 이송 가이드(300)에 장착 및 탑재시키는 것으로, 공급된 보조부품(P)을 미리 프로그래밍된 타이밍마다 하나씩 공급 대기시킨다.

또한, 이스케이프 유닛(200)은 다수개의 부품 공급 유닛(100)의 배출단에 각각 연결됨에 따라 부품 공급 유닛(100)과 동일한 개수(예: 3개)로 구성되며, 각각의 이스케이프 유닛(200)을 통해 서로 다른 보조부품(P: P1, P2, P3)을 공급한다.

이러한 이스케이프 유닛(200)은 일 예로 정렬 프레임(210) 및 상기 정렬 프레임(210)을 가동시키는 정렬 실린더(220)를 포함한다. 따라서, 부품 공급 유닛(100)에서 투입된 보조부품(P)이 안착되어 있는 정렬 프레임(210)은 정렬 실린더(220)에 의해 이동되고, 보조부품(P)은 이송 가이드(300)로 투입되는 위치에 대기하게 된다.

도 2a를 통해 좀더 상세히 알 수 있는 같이, 정렬 프레임(210)은 부품 공급 유닛(100)(정확히는 공급 슈트(120))으로부터 공급되어 안착된 보조부품(P)을 하나씩 일측으로 이송시켜 푸셔(500)가 설치된 위치로 이송시킨다. 푸셔(500)는 후술하는 바와 같이 정렬 프레임(210)에 교차 설치되어 있다.

정렬 실린더(220)는 정렬 프레임(210)을 부품 공급 유닛(100)의 배출단과 푸셔(500) 사이에서 왕복 이동시킨다. 즉, 정렬 실린더(220)는 정렬 프레임(210)이 부품 공급 유닛(100)으로부터 보조부품(P)을 공급받는 위치부터 그 공급된 보조부품(P)을 이송 가이드(300)로 넘겨주는 위치로 이동시킨다.

작업 테이블 상에 수평 방향으로 설치된 정렬 실린더(220)는 그 실린더 로드(222)가 정렬 프레임(210)의 일측부에 연결되어 있다. 따라서, 실린더 몸체(221)의 작동으로 실린더 로드(222)가 인입/인출되면 정렬 프레임(210)이 수평으로 왕복 이동된다.

또한, 정렬 프레임(210)의 전후방에 이격 설치된 스토퍼(ST)에 의해 정위치에서 적정 이동을 가능하게 하고, 제1 센서(S1)로 이동을 감지하거나 보조부품(P)의 장착 상태 등을 감지한다.

이때, 정렬 프레임(210)은 보조부품(P)들 중 1개가 안착되며 바닥에는 푸셔(500)가 통과되는 통공이 형성되어 있는 부품 안착부(221) 및 작업 테이블에 고정된 푸셔(500)가 관통 설치되며 정렬 프레임(210)의 이동 방향을 따라 길게 형성된 슬롯부(222)를 포함한다.

후술하지만 푸셔(500)는 이송 가이드(300)가 대기하는 위치의 직하부에 고정 설치된다. 또한, 부품 공급 유닛(100)의 공급 슈트(120)는 배출단이 부품 안착부(221)에 연결됨에 따라 공급 슈트(120)의 하류측에 다수개 적층되어 대기중인 보조부품(P)들 중 최하단의 1개만 정렬 프레임(210)의 부품 안착부(221)에 놓인다.

따라서, 로봇암(400)에 그립된 이송 가이드(300)가 정렬 프레임(210) 중 푸셔(500)의 직상부에 대기한 상태에서 정렬 실린더(220)로 정렬 프레임(210)을 일측으로 이동시키면 부품 안착부(221)에 놓인 보조부품(P)이 이송 가이드(300)의 하부에 배치된다.

위와 같이 보조부품(P)이 공급 위치로 이송된 상태에서, 푸셔(500)가 상측으로 작동되면 푸셔(500)가 부품 안착부(221)의 통공을 관통하여 보조부품(P)을 밀어올려 이송 가이드(300)의 끼움홈(311)에 끼워지고, 이송 가이드(300)는 보조부품(P)과 함께 로봇암(400)에 의해 압입 위치로 이동된다.

이송 가이드(300)는 로봇암(400)에 의해 이송 가능한 단품으로 로봇암(400)의 그립퍼(420)로 잡기 쉬우면서도 후술하는 프레스(600)로 가압이 쉽도록, 일 예로 정(chisel)이나 펜(pen)과 같이 외관상 비교적 가늘고 긴 형상을 갖는다.

이러한 이송 가이드(300)는 각각 서로 다른 보조부품(P)의 이송을 보조하도록 다양한 규격의 것으로 다수개 구비되며, 하부에는 보조부품(P)이 형상 맞춤으로 끼워지는 끼움홈(311)이 형성되어 있다.

도 3의 (a) 내지 (c)에는 본 발명에 적용 가능한 다양한 이송 가이드(300)가 일 실시예로써 도시되어 있다. 도 3의 (a)는 직경이 14mm이거나 11mm인 부싱용이고, 도 3의 (b)는 직경이 5mm인 핀용이다.

도 3의 (a)를 대표적인 예로 들어 설명하면, 이송 가이드(300)는 가이드 몸체(310), 타격 로드(320), 복귀 스프링(330) 및 그립부(340)를 포함한다. 그 중 가이드 몸체(310)는 기둥 형상으로 이루어져 있으며, 보조부품(P)이 끼워지는 끼움홈(311) 및 상기 끼움홈(311)까지 연통된 중공부를 포함한다.

이때, 끼움홈(311)은 이송 가이드(300)의 가이드 몸체(310) 하부 저면에 홈(groove)을 판 형상으로 이루어지며, 바람직하게 그 홈의 내벽면에는 내측으로 탄성 돌출된 고정 돌기(311a)가 돌출되어 있다. 따라서, 이송 중 끼움홈(311)에 끼워진 보조부품(P)의 낙하를 방지한다.

도 3의 (a)에는 1개의 부싱용 이송 가이드(300)만을 도시하였다. 그러나, 위에서 설명한 바와 같이 부싱(P1, P2)은 직경이 14mm인 부싱(P1)과 직경이 11mm인 부싱(P2)이 있으며, 이들을 위한 이송 가이드(300)가 별도로 구비된다.

따라서, 실제로는 2개 이상의 부싱용 이송 가이드(300)가 구비될 수 있으며, 다수의 부싱용 이송 가이드(300)들은 부싱(P1, P2)들간 직경 차이에 따라 서로 간에 끼움홈(311)의 내경에만 차이가 있다.

한편, 타격 로드(320)는 가이드 몸체(310)의 중공부에 승하강 가능하도록 끼워지며, 프레스(600)에 의해 눌러져 하강시 끼움홈(311)에 끼워져 있는 보조부품(P)을 타격한다. 따라서, 타격 로드(320)는 프레스(600)의 가압력을 보조부품(P)에 전달하는 역할을 한다.

후술하는 바와 같이 프레스(600)에 의해 타격 로드(320)가 하강하여 끼움홈(311)에 끼워져 있던 보조부품(P)이 하측으로 강하게 빠져 나가는 과정은 이송 가이드(300)를 조립체(ASS) 위로 이송 상태에서 보조부품(P)을 조립체(ASS)에 압입되는 동안 이루어진다.

도 3의 (b)와 같은 핀용 이송 가이드(300)는 보조부품(P)들 중 핀(P3)을 이송하기 위한 것으로, 부싱(P1, P2)에 비해 핀(P3)의 직경이 작기 때문에 타격 로드(320)의 하단이 끼움홈(311') 내부까지 들어가서 핀을 타격하도록 단부가 더 연장되어 있다는 점에서만 차이가 있다.

복귀 스프링(330)은 이상과 같이 프레스(600)에 의해 눌러진 타격 로드(320)를 원 위치로 복귀시키는 것으로, 일 예로 도시된 바와 같이 가이드 몸체(310) 상단과 그립부(340) 하단 사이에 끼워진 코일 스프링이 적용될 수 있다.

그립부(340)는 로봇암(400)에 구비된 그립퍼(420)로 이송 가이드(300)를 잡을 때 사용되는 부분으로, 일 예로 가이드 몸체(310)의 상측으로 일정 길이 노출된 타격 로드(320)의 상단부에 구비되며, 일 예로 타격 로드(320)보다는 직경이 크고 그립홈이 형성되어 있다.

다만, 위에서는 설명을 생략하였지만, 이송 가이드(300)의 끼움홈(311, 311') 깊이는 보조부품(P)의 일부분만 끼워지도록 보조부품(P)의 높이보다 상대적으로 얕게 형성되어 있어서 이송 가이드(300)에 끼워진 보조부품(P)의 일부(즉, 하측 일부)는 외부도 돌출되는 것이 바람직하다.

보조부품(P)이 이송 가이드(300)의 하단으로부터 일정 길이 돌출되면 조립체(ASS)의 조립 위치에 형성된 홈에 그 노출된 보조부품(P)의 일부분이 끼워져 삽입을 안내하고, 또한 로봇암(400)이 이송 가이드(300)를 조립체(ASS)에 꽂아 놓더라도 단독으로 서 있을 수 있어서 다음 압입 작업을 준비할 수 있게 한다.

같은 취지로 이송 가이드(300)의 일측에는 끼움식 스탠드(stand)가 하측 방향으로 연장 형성되어 있는 것이 바람직한데, 이러한 끼움식 스탠드는 조립체(ASS)에 형성된 홈에 끼워져 역시 이송 가이드(300)의 삽입을 안내하고 해당 이송 가이드(300)를 단독으로 세우는 역할을 한다.

예컨대, 도 3의 (a)와 같이 중공부가 있는 부싱(P1, P2)의 경우에는 가이드 몸체(310) 하단 저면의 끼움홈(311) 중심부에서 보조부품(P)의 중공부를 통과하여 하측으로 연장된 끼워지는 끼움식 스탠드(313)를 구비한다.

반면, 도 3의 (b)와 같이 중공부가 없는 핀(P3)의 경우에는 가이드 몸체(310) 하부 측면에 별도로 끼움식 스탠드(313')를 구비하고, 해당 끼움식 스탠드(313')가 가이드 몸체(310)보다 더 하측으로 연장되도록 구성한다.

로봇암(400)은 이스케이프 유닛(200)부터 조립체(ASS)가 놓인 작업대(WT: WT-1, WT-2) 사이에 설치됨에 따라 이스케이프 유닛(200)으로부터 보조부품(P)을 공급받아 작업대(WT: WT-1, WT-2)에 투입한다. 이러한 공급 및 투입은 이송 가이드(300)를 통해 이루어진다.

이를 위해 로봇암(400)은 작동기(410) 및 그립퍼(420)를 포함하는데, 일 예로 작동기(410)는 회동 링크 및 모터 등으로 구성된 관절형 로봇으로 구성되어 바닥에 고정 설치되며, 그립퍼(420)는 작동기(410)의 단부에 구비된다.

즉, 로봇암(400)은 이스케이프 유닛(200)과 작업대(WT: WT-1, WT-2) 사이에서 왕복 이동하면서도 이송 가이드(300)를 그립(grip)하여 보조부품(P)의 이송 및 투입이 가능하도록 회전 구동 및 X/Y/Z축을 포함한 3축 이상의 구동기를 포함한다.

도 4a 및 도 4b는 로봇암(400)의 그립퍼(420)를 나타낸 것으로, 도 4a는 평면도이고, 도 4b는 측면도이다. 도시된 바와 같이 그립퍼(420)는 다수개의 이송 가이드(300)를 동시에 그립할 수 있도록 각각 독립적으로 작동되는 다수개로 구비된다.

예컨대, 도시된 바와 같이 2개의 그립퍼(420)를 좌우 나란히 구비하거나 그 외 도시는 생략하였지만 3개 이상의 그립퍼를 구비할 수도 있으며, 각각의 그립퍼(420)는 동시에 이송 가이드(300)를 그립하거나 순차로 그립할 수 있다.

이러한 그립퍼(420)는 각각 이송 가이드(300)의 상단부에 구비된 그립부(340)를 그립하도록 좌우로 벌어지거나 오므려지는 집게(421, 422)를 포함하며, 집게(421, 422) 실린더(423)나 그 외 모터 등의 액츄에이터에 의해 작동된다.

푸셔(pusher, 500)는 로봇암(400)에 의해 이스케이프 유닛(200) 위로 이송된 이송 가이드(300)의 끼움홈(311)에 이스케이프 유닛(200)에 대기 중인 보조부품(P)을 밀어넣어 끼우는 것으로, 일 예로 에어 실린더로 구성된다.

도 2a 및 도 2b도 다시 돌아가, 푸셔(500)는 작업 테이블에 수직하게 세워져 설치되며, 위에서 설명한 바와 같이 설치 위치는 이스케이프 유닛(200)에 안착된 보조부품(P)이 배출 대기하는 위치이며, 그와 동시에 대기 중인 이송 가이드(300)의 직하부이다.

또한, 푸셔(500)는 고정 설치된 상태인 반면 이스케이프 유닛(200)의 정렬 프레임(210)의 전후 방향으로 왕복이동하므로, 푸셔(500)는 정렬 프레임(210)의 이동을 방해하지 않도록 정렬 프레임(210)의 이동 방향을 따라 길게 형성된 슬롯부(222)를 관통하여 설치된다.

따라서, 정렬 프레임(210)이 이동하여 보조부품(P)을 이송 가이드(300)의 직하부에 위치시킨 상태에서 푸셔(500)의 에어 실린더(510)에 연결 설치된 승강 로드(520)가 상승하면, 승강 로드(520)가 보조부품(P)을 밀어올려 이송 가이드(300)의 끼움홈(311)에 밀어넣게 된다.

푸셔(500)의 하단에 구비된 도그(521)는 푸셔(500)의 작동 상태를 감시하기 위한 것으로, 에어 실린더(510)의 하측으로 노출되도록 승강 로드의 하단부에 구비된다. 그 측부에 설치된 센서(S2)는 승강 로드(520)의 작동 여부 및 정위치 여부 등을 감시한다.

프레스(600)는 작업대(WT)의 상부에 설치되어 이송 가이드(300)를 가압하는 것으로, 보조부품(P)이 끼워진 이송 가이드(300)가 로봇암(400)에 의해 조립체(ASS)의 정위치에 배치시, 이송 가이드(300)를 가압하여 보조부품(P)을 조립체(ASS)에 압입시킨다.

이를 위해 프레스(600)는 도 1b에서 살펴본 바와 같이, 상하 방향으로 길게 배치된 가압 로드(610)와, 가압 로드(610)를 승하강시키는 가압 모터(620) 및 상기 가압 로드(610)의 하단부에 구비된 가압 패드(630)를 포함한다.

프레스(600)는 2개의 작업대(WT: WT-1, WT-2) 위에 놓이는 하우징 및 케이스를 각각 작업할 수 있도록 2개의 프레스(600)가 구비되며, 이들의 구조는 조립체(ASS)별 이송 가이드(300)의 압입 위치 차이에 따른 가압 패드(630)의 저면 형상이 서로 다를 수 있다.

도 5와 같이, 로봇암(400)이 조립체(ASS)의 특정 위치에 형성된 홈에 이송 가이드(300)를 꽂아 세워놓은 후 프레스(600)가 하강 작동하면 이송 가이드(300)의 최상단부 즉, 그립부(340)가 눌러지게 된다.

또한, 가이드 몸체(310)는 조립체(ASS) 위에 지지된 상태에서 그립부(340)의 저부에 일체로 연결된 타격 로드(320)가 가이드 몸체(310)의 중공부를 따라 하강하여, 가이드 몸체(310)의 하단부에 끼워진 보조부품(P)을 조립체(ASS)의 홈 내에 압입하여 조립이 이루어지게 된다.

이때, 작업대(WT)의 양측부에는 서로 이격 설치된 레일(도 1a의 'RA' 참조)이 설치되어 있어서 기어 어셈블리 등이 내부에 장착된 하우징이나 케이스와 같은 조립체(ASS)가 공정 순서에 따라 순차로 투입되면, 로봇암(400)은 압입 위치에 이송 가이드(300)를 꽂아두고 복귀한다.

또한, 조립체(ASS) 위에 이송 가이드(300)를 놓아두고 원위치로 복귀한 로봇암(400)은 또 다른 이송 가이드(300)에 보조부품(P)을 끼워 위와 같은 과정의 다음 압입 공정을 준비하며, 이러한 조립 공정은 반복된다.

한편, 도 6과 같이 위에서 설명을 생략한 가이드 포켓(700)은 압입 조립 공정 중 이송 가이드(300)를 일시 보관하는 것으로, 바람직하게는 부품 공급 유닛(100)의 인접 부분에 설치된다.

가이드 포켓(700)에 보관되는 이송 가이드(300)는 바람직하게 이스케이프 유닛(200)으로부터 보조부품(P)을 공급받아 보조부품(P)이 끼워져 있는 것으로, 로봇암(400)은 다른 보조부품(P)이 조립체(ASS)에 압입되는 동안 가이드 포켓(700)에 있는 이송 가이드(300)를 그립하여 다음 압입을 대기하게 한다.

물론, 가이드 포켓(700)에 끼워져 있는 이송 가이드(300)는 보조부품(P)이 아직 끼워져 있지 않은 것일 수도 있으며, 이 경우 로봇암(400)은 가이드 포켓(700)에 있는 이송 가이드(300)를 그립하여 이스케이프 유닛(200)으로 이동하고 보조부품(P)을 공급받는다.

이를 위해, 가이드 포켓(700)은 포켓부(710)를 포함한다. 포켓부(710)는 이송 가이드(300)를 일시 보관하도록 상부에 이송 가이드(300)가 끼워지는 포켓(pocket) 형상으로 이루어지며, 서로 다른 규격의 보조부품(P)들을 이송하도록 적어도 보조부품(P)의 종류 이상의 개수(다수개) 구비된다.

일 예로 도시한 바와 같이, 가이드 포켓(700)은 이송 가이드(300)의 외경에 대응하는 포켓 홈(711)이 형성되어 있는 포켓부(710) 및 다수개의 포켓부(710)들이 일정 간격으로 설치되는 설치대(720)를 포함하여 구성된다.

또한, 바람직하게는 포켓부(710)의 측부에서 상기 포켓부(710)의 상단부보다 높은 위치에서 센싱을 하는 제3 센서(S3)를 포함할 수 있다. 제3 센서(S3)는 물체 감지 센서로 포켓부에 이송 가이드(300)가 끼워져 있는지 확인한다.

다만, 도면에서는 하나의 설치대(720) 위에 5개의 포켓부(710)가 구비되어 있는 것을 예로 들었다. 보조부품(P)은 직경이 5mm인 핀, 직경이 14mm인 부싱 및 직경이 11mm인 부싱을 포함하여 3종류(혹은 규격)임에도 5개의 포켓부(710)를 구비한 이유는 조립에 필요한 부품수는 부품별로 다를 수 있기 때문이다.

이에, 도면을 기준으로 좌측부터 가장 적게 사용되는 직경이 5mm인 핀은 1개의 포켓부가 할당되고, 직경이 14mm인 부싱 및 직경이 11mm인 부싱은 각각 2개의 포켓부가 할당되나, 포켓부(710)의 개수는 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

100: 부품 공급 유닛
110: 보울 피더
120: 공급 슈트
200: 이스케이프 유닛
210: 정렬 프레임
220: 정렬 실린더
300: 이송 가이드
310: 가이드 몸체
320: 타격 로드
330: 복귀 스프링
340: 그립부
400: 로봇암
410: 작동기
420: 그립퍼(gripper)
500: 푸셔
600: 프레스
700: 가이드 포켓

Claims (8)

1. 완성장치를 구성하는 조립체(ASS)에 보조부품(P)을 이송하여 압입 조립하는 압입부품 자동 조립장치에 있어서,
   각각 서로 다른 규격의 보조부품(P)들을 공급하는 다수개의 부품 공급 유닛(100)과;
   각각 상기 부품 공급 유닛(100)에 연결 설치되며, 공급된 보조부품(P)을 프로그래밍된 타이밍마다 하나씩 대기시키는 다수개의 이스케이프 유닛(200)과;
   각각 서로 다른 보조부품(P)의 이송을 보조하며, 하부에는 보조부품(P)이 형상 맞춤으로 끼워지는 끼움홈(311)이 형성되어 있는 다수개의 이송 가이드(300)와;
   상기 이스케이프 유닛(200)부터 상기 조립체(ASS)가 놓인 작업대(WT) 사이에서 작동되며, 상기 이송 가이드(300)를 잡는 그립퍼(420)를 구비한 로봇암(400)과;
   상기 로봇암(400)에 의해 상기 이스케이프 유닛(200)으로 이송된 이송 가이드(300)의 끼움홈(311)에 상기 대기 중인 보조부품(P)을 밀어넣어 끼우는 푸셔(pusher)(500); 및
   상기 보조부품(P)이 끼워진 이송 가이드(300)가 상기 로봇암(400)에 의해 조립체(ASS)의 정위치에 배치시, 상기 이송 가이드(300)를 가압하여 상기 보조부품(P)을 조립체(ASS)에 압입시키는 프레스(600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 압입부품 자동 조립장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이송 가이드(300)는 서로 다른 규격의 보조부품(P)들을 이송하도록 적어도 상기 보조부품(P) 종류 이상의 개수로 구비되고,
   각각 상기 이송 가이드(300)를 일시 보관하도록 상부에 이송 가이드(300)가 끼워지는 포켓부(710)가 구비된 다수개의 가이드 포켓(700)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압입부품 자동 조립장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부품 공급 유닛(100)은,
   보조부품(P)들을 수용하는 수용부를 가지는 보울(bowl) 형상으로 이루어지며 상기 보조부품(P)이 이송되는 이송로가 형성되어 있는 보울 피더(110); 및
   일단은 상기 보울 피더(110)의 배출단에 연결 설치되며 타단은 상기 이스케이프 유닛(200)에 연결되어 상기 보조부품(P)을 공급하는 공급 슈트(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 압입부품 자동 조립장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 이스케이프 유닛(200)은,
   상기 부품 공급 유닛(100)으로부터 공급되어 안착된 보조부품(P)을 하나씩 일측으로 이송시켜 상기 푸셔(500)가 설치된 위치로 이송시키는 정렬 프레임(210); 및
   상기 정렬 프레임(210)의 일단에 연결되어 상기 부품 공급 유닛(100)의 배출단과 푸셔(500) 사이에서 왕복 이동시키는 정렬 실린더(220);를 포함하는 것을 특징으로 하는 압입부품 자동 조립장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 정렬 프레임(210)은,
   상기 보조부품(P)들 중 하나가 안착되며 바닥에는 상기 푸셔(500)가 통과되는 통공이 형성되어 있는 부품 안착부(221); 및 정위치에 고정 설치된 상기 푸셔(500)가 관통 장치되며 상기 정렬 프레임(210)의 이동 방향을 따라 길게 형성된 슬롯부(222);를 포함하여,
   상기 로봇암(400)에 그립된 이송 가이드(300)가 정렬 프레임(210) 중 상기 푸셔(500)의 직상부에 대기한 상태에서, 상기 정렬 실린더(220)로 정렬 프레임(210)을 일측으로 이동시켜 상기 보조부품(P)을 이송 가이드(300)의 하부에 배치하면, 상기 푸셔(500)가 부품 안착부(221)의 통공을 관통하여 보조부품(P)을 밀어올려 상기 보조부품(P)을 이송 가이드(300)의 끼움홈(311)에 끼워 넣도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압입부품 자동 조립장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 이송 가이드(300)는,
   상기 보조부품(P)이 끼워지는 상기 끼움홈(311) 및 상기 끼움홈(311)까지 연통된 중공부를 구비한 가이드 몸체(310)와;
   상기 가이드 몸체(310)의 중공부에 승하강 가능하도록 끼워지며, 상기 프레스(600)에 의해 눌러져 하강시 상기 끼움홈(311)에 끼워져 있는 보조부품(P)을 타격하는 타격 로드(320)와;
   상기 프레스(600)에 의해 눌러진 타격 로드(320)를 원 위치로 복귀시키는 복귀 스프링(330); 및
   상기 가이드 몸체(310)의 상부로 노출된 상기 타격 로드(320)의 상단부에 구비되며, 상기 로봇암(400)에 의해 그립되는 그립부(340);를 포함하는 것을 특징으로 하는 압입부품 자동 조립장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 이송 가이드(300)의 끼움홈(311) 깊이는 상기 보조부품(P)의 일부분만 끼워지도록 상기 보조부품(P)의 높이보다 상대적으로 얕게 형성되고,
   상기 이송 가이드(300)의 일측에는 상기 이송 가이드(300)를 세우는 끼움식 스탠드(stand)(313, 313')가 하측 방향으로 연장 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압입부품 자동 조립장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 로봇암(400)은,
   회전 구동 및 X/Y/Z축을 포함한 3축 이상의 구동이 가능한 로봇암(400)이고,
   상기 로봇암(400)의 단부에 구비된 그립퍼(420)는 다수개의 이송 가이드(300)를 동시에 그립할 수 있도록 각각 독립적으로 작동되는 다수개를 포함하는 것을 특징으로 하는 압입부품 자동 조립장치.
   

Images