KR102131016B1

KR102131016B1 - 체결부품 공급장치 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR102131016B1
Application number: KR1020180099353A
Authority: KR
Inventors: 장성원
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아자동차 주식회사
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-07-07
Also published as: KR20200023020A

Abstract

체결부품 공급장치가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 체결부품 공급장치는, 체결 대상물의 체결 부위로 볼트를 공급하기 위한 것으로서, ⅰ)로봇의 암 선단에 장착되는 툴 프레임과, ⅱ)볼트들을 상하 방향으로 세워지게 적층하는 볼트 공급관을 가지며 툴 프레임을 상하 방향으로 관통하여 설치되는 볼트 카트리지와, ⅲ)볼트 공급관의 하단부 양측을 관통하며 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 툴 프레임에 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 핑거부재와, ⅳ)볼트 공급관의 하단 하측에서 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 툴 프레임에 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 그리퍼와, ⅴ)장착 브라켓을 통해 툴 프레임에 설치되며, 그리퍼에 그리핑 되는 볼트의 정 위치를 감지하고 그 감지신호를 제어기로 출력하는 센서와, ⅵ)툴 프레임에 설치되며, 그리퍼로 진동력을 인가하는 진동원을 포함할 수 있다.

Description

체결부품 공급장치 및 그의 제어 방법 {BOLT SUPPLYING APPARATUS AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명의 실시 예는 엔진 및 변속기 등의 자동차 의장부품 조립 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 의장부품의 체결 공정 상에서 볼트 등과 같은 체결부품을 연속적으로 공급하는 체결부품 공급장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 두 개 이상의 부품을 결합하는 결합용 기계요소로는 볼트와 너트를 포함하는 체결부품이 대표적이다. 이와 같은 체결부품은 자동차 제조 분야를 비롯하여 여러 기계 산업 분야에 사용되고 있다.

다종 다양한 제품의 제조공장에는 부품 조립라인이 설치되며, 그 조립라인에는 부품 조립을 위한 볼트 체결공정이 마련된다. 이러한 볼트 체결공정은 예전에는 전동 드라이버를 이용한 작업자의 수작업에 의존하는 경우가 많았으나, 최근에는 자동화 기술의 발전에 따라 자동화된 설비에 의해 수행되는 경우가 통상적이다.

예를 들면, 엔진, 변속기, 서스펜션 등의 자동차 의장부품을 조립하는 조립라인의 경우, 의장부품의 결합 대상 파트를 조립하기 위한 볼트 체결공정에는 파츠 피더(parts feeder)라고 불리우는 부품 공급기가 부품 체결용 볼트를 연속적으로 공급하여 부품의 볼트 체결공에 안착시킨 다음, 볼트 체결기에 의해 볼트를 체결하여 조립을 완성하도록 되어 있다.

상술한 바와 같은 자동화 설비로 이루어진 볼트 공급장치는 통상적으로 공압 또는 자중에 의해 공급되는 볼트를 체결대상 부품의 체결위치(볼트 삽압부)에 안착시킬 수 있다.

예를 들어, 종래 기술의 볼트 공급장치는 관로형 튜브로 이루어진 볼트 이송수단에 볼트를 상하 방향(길이방향)으로 연속 정렬한 상태에서, 스토퍼의 작동으로 볼트를 하나씩 자유 낙하시키며, 체결대상 부품의 볼트 삽입부로 볼트를 삽입할 수 있다. 이와 같은 종래 기술의 볼트 공급장치는 한국등록특허공보 제1380918호(2014.03.27 등록)에 개시된 바 있다.

그런데, 종래 기술에서는 볼트 이송수단을 통해 볼트를 체결대상 부품의 볼트 삽입부로 낙하시킬 때, 볼트 공급장치의 위치 산포, 체결대상 부품의 위치 산포 및 볼트 이송수단의 공급자세 불량 등에 의해 볼트가 볼트 삽입부 주변에 불완전하게 안착되면서 체결대상 부품의 조립 생산성을 저하시키는 동시에 조립 품질을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 체결 대상물의 체결 부위에 대해 체결부품이 불완전하게 안착되는 것을 간단한 구성으로 방지할 수 있도록 한 체결부품 공급장치 및 그의 제어 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치는, 체결 대상물의 체결 부위로 볼트를 공급하기 위한 것으로서, ⅰ)로봇의 암 선단에 장착되는 툴 프레임과, ⅱ)볼트들을 상하 방향으로 세워지게 적층하는 볼트 공급관을 가지며 상기 툴 프레임을 상하 방향으로 관통하여 설치되는 볼트 카트리지와, ⅲ)상기 볼트 공급관의 하단부 양측을 관통하며 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 상기 툴 프레임에 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 핑거부재와, ⅳ)상기 볼트 공급관의 하단 하측에서 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 상기 툴 프레임에 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 그리퍼와, ⅴ)장착 브라켓을 통해 상기 툴 프레임에 설치되며, 상기 그리퍼에 그리핑 되는 볼트의 정 위치를 감지하고 그 감지신호를 제어기로 출력하는 센서와, ⅵ)상기 툴 프레임에 설치되며, 상기 그리퍼로 진동력을 인가하는 진동원을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치에 있어서, 상기 볼트 카트리지는 상기 볼트들을 자유낙하 가능하게 수용하는 볼트 공급경로를 상기 볼트 공급관에 상하 방향으로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치에 있어서, 상기 볼트 카트리지는 상기 볼트 공급관이 끼워지는 고정 브라켓을 통해 상기 툴 프레임에 고정되게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치에 있어서, 상기 한 쌍의 그리퍼는 상기 볼트의 헤드부를 지지하는 제1 부분과, 상기 볼트의 나사부를 지지하는 제2 부분으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치에 있어서, 상기 센서는 상기 장착 브라켓의 설정된 위치에 고정되며, 상기 그리퍼에 형성된 관통 홀을 통해 상기 볼트의 헤드부를 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치에 있어서, 상기 진동원은 초음파 진동자를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치에 있어서, 상기 툴 프레임에는 상기 핑거부재 및 그리퍼를 작동시키기 위한 액추에이터가 설치될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치의 제어 방법은, 체결 대상물의 체결 부위로 볼트를 공급하는 상술한 바와 같은 체결부품 공급장치를 제어하는 것으로서, (a) 액추에이터에 제어 신호를 인가하여 핑거부재를 통해 상기 볼트 카트리지의 볼트 공급경로를 개방하는 과정과, (b) 상기 액추에이터에 제어 신호를 인가하여 상기 볼트 공급경로를 통해 자유 낙하한 볼트를 그리퍼를 통해 그리핑 하는 과정과, (c) 센서로부터 감지신호를 획득하여 상기 볼트가 상기 그리퍼에 정 위치하고 있지 않은 것으로 판단되면, 툴 프레임을 통해 상기 그리퍼에 진동력을 인가하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치의 제어 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서 상기 센서는 상기 그리퍼의 관통 홀을 통해 상기 볼트의 헤드부를 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치의 제어 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 상기 센서로부터 획득한 감지신호를 분석하여 감지 값이 기준 값을 만족하지 않으면, 상기 볼트가 체결 부위에 불완전하게 안착된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치의 제어 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 진동원에 제어 신호를 인가하여 상기 진동원에서 발생되는 진동력을 상기 툴 프레임을 통해 상기 그리퍼에 인가할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치의 제어 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 상기 로봇 제어기로 제어신호를 인가하여 상기 로봇의 암을 반복적으로 흔들어 상기 툴 프레임을 통해 상기 그리퍼에 진동력을 인가할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 체결 대상물의 체결 부위에 대해 볼트가 불완전하게 안착되는 것을 방지할 수 있으므로, 체결 대상물의 조립 생산성을 향상시킬 수 있고, 체결 대상물의 조립 품질을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치를 도시한 정면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치를 도시한 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치의 작동 및 제어 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치의 작동 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치를 도시한 정면 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치를 도시한 단면 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치(100)는 자동차 조립라인에서 엔진, 변속기, 서스펜션 등과 같은 자동차 의장부품을 조립하거나 그 조립된 의장부품을 차체에 조립하는 공정에 적용될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치(100)는 상기에서와 같은 조립공정에서 의장부품의 조립 대상 부품 또는 차체와 의장부품을 볼트 등의 체결부품으로 체결하기 위해, 그 체결부품을 설정된 체결 부위로 공급하기 위한 것이다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치(100)는 체결부품들을 상하 방향으로 적층(정렬)하고, 자중에 의해서 체결부품들을 체결 부위로 자유 낙하시키며 공급할 수 있다.

이하에서는 상기한 바와 같이 서로 체결될 의장부품의 조립 대상 부품 및 차체와 의장부품을 체결 대상물(1)이라고 하며, 그 체결 대상물(1)의 체결 부위는 볼트홀로 정의할 수 있다. 그리고, 이하에서는 상기한 체결부품으로서, 헤드부(3)와 나사부(5)를 가진 볼트(2)를 예로 하여 설명하기로 한다.

본 발명의 보호범위가 상기한 바와 같이, 의장부품의 조립 대상 부품 및 차체와 의장부품을 볼트로서 체결하는 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 구조물을 볼트를 통해 체결하는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

통상적으로 자동차 조립 공정에서는 차체의 이송방향을 T 방향, 차폭 방향을 L 방향, 차체의 높이방향을 H 방향이라고 한다. 그러나 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 LTH 방향을 기준으로 하지 않고, 체결부품 공급장치(100)를 상하 방향으로 세워 놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 구성요소들을 설명한다.

이에 상측을 향하는 부분을 상단부, 상부, 상단 및 상면으로 명명하고, 하측을 향하는 부분을 하단부, 하부, 하단 및 하면으로 명명하기로 한다. 더 나아가, 하기에서의 "단(일측 단 또는 다른 일측 단)"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(일측 단부 또는 다른 일측 단부)으로 정의될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치(100)는 체결 대상물(1)의 체결 부위에 대해 체결부품이 불완전하게 안착되는 것을 간단한 구성으로 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 체결부품 공급장치(100)는 기본적으로, 툴 프레임(10), 볼트 카트리지(20), 핑거부재(30), 그리퍼(40), 센서(60), 그리고 진동원(70)을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 툴 프레임(10)은 로봇(7)의 암 선단에 장착되는 프레임으로 구비된다. 상기 툴 프레임(10)은 로봇(7)의 암 선단에 구비된 툴 체인저(도면에 도시되지 않음)를 통해 그 암 선단 측에 고정되거나 그 암 선단 측으로부터 분리될 수 있다.

상기 툴 프레임(10)은 이하에서 설명될 각종 구성 요소들을 장착하기 위한 것으로서, 하나의 프레임 또는 둘 이상으로 구획 및 상호 결합된 프레임으로 구비될 수 있다.

이러한 툴 프레임(10)은 각종 브라켓, 지지블록, 플레이트, 하우징, 커버, 칼라 등과 같은 부속 요소들을 구비할 수도 있다. 상기한 부속 요소들은 이하에서 설명될 각종 구성 요소들을 툴 프레임(10)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 툴 프레임(10)으로 통칭한다.

여기서, 상기한 바와 같은 로봇(7)은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 핸들링 로봇으로 구비된다. 상기 로봇(7)은 로봇 제어기(도면에 도시되지 않음)에 의해 설정된 티칭 경로를 따라 동작하며, 로봇 제어기에 의해 설정된 토크로 로봇 동작하는 다 관절 로봇으로 구비될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 볼트 카트리지(20)는 체결부품으로서의 볼트(2)들을 체결 대상물(1)의 체결 부위(예를 들면, 볼트 삽입 홀)로 피딩하기 위한 것이다.

상기 볼트 카트리지(20)는 볼트(2)들을 상하 방향으로 세워지게 적층한 상태로 공급하는 볼트 공급관(21)을 가지며, 툴 프레임(10)을 상하 방향으로 관통하여 설치된다. 상기 볼트 공급관(21)은 볼트(2)들을 자유낙하 가능하게 수용하는 볼트 공급경로(23)를 상하 방향으로 형성하고 있다.

여기서, 상기 볼트 카트리지(20)는 볼트 공급관(21)이 끼워지는 고정 브라켓(25)을 통해 툴 프레임(10)에 고정되게 설치되는 바, 그 고정 브라켓(25)은 볼트 공급관(21)이 상하 방향으로 끼워진 상태에서, 툴 프레임(10)의 상면에 공지 기술의 체결수단을 통해 고정된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 핑거부재(30)는 볼트 카트리지(20)의 볼트 공급관(21)에 상하 방향으로 세워져 적층된 볼트(2)들이 그 볼트 공급관(21)의 볼트 공급경로(23)를 통해 자유 낙하하는 것을 선택적으로 저지하기 위한 것이다.

이러한 핑거부재(30)는 볼트 공급관(21)의 볼트 공급경로(23)에 상하 방향으로 적층된 볼트(2)들 중 최 하측에 위치하는 볼트(2)의 헤드부(3)를 구속(지지)하며 그 최 하측 볼트(2)의 자유 낙하를 저지할 수 있다. 또한, 상기 핑거부재(30)는 최 하측 볼트(2)의 헤드부(3)에 대한 구속(지지)을 해제하며 그 최 하측 볼트(2)의 자유 낙하를 허용할 수 있다.

상기 핑거부재(30)는 한 쌍으로 구비되는 바, 볼트 공급관(21)의 하단부 양측을 관통하며 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 툴 프레임(10)에 이동 가능하게 설치된다.

상기 핑거부재(30)는 볼트 공급관(21)의 하단 부에 대응하여 툴 프레임(10)에 고정된 장착 블록에 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.

더 나아가, 상기 핑거부재(30)는 볼트 공급관(21)의 하단 부 양측에 구비된 윈도우(29)를 통해 볼트 공급경로(23)에서 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 그리퍼(40)는 볼트 공급관(21)으로부터 공급된 볼트(2) 즉, 상기한 바와 같은 최 하측의 볼트(2)가 체결 대상물(1)의 체결 부위로 자유 낙하하는 것을 선택적으로 저지하기 위한 것이다.

이러한 그리퍼(40)는 볼트 공급관(21)의 볼트 공급경로(23)로부터 자유 낙하하며 인출된 볼트(2)를 그리핑 하면서 체결 대상물(1)의 체결 부위 측에 위치시킬 수 있다. 그리고, 상기 그리퍼(40)는 볼트(2)의 그리핑을 해제하면서 그 볼트(2)를 체결 대상물(1)의 체결 부위로 자유 낙하시키며 삽입할 수 있다.

상기 그리퍼(40)는 한 쌍으로 구비되는 바, 볼트 공급관(21)의 하단 하측에서 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 툴 프레임(10)에 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 그리퍼(40)는 툴 프레임(10)에 고정된 장착 블록에 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다. 그리고 상기 한 쌍의 그리퍼(40)는 볼트(2)의 헤드부(3)를 지지하는 제1 부분(41)과, 제1 부분(41)과 일체로 연결되며 볼트(2)의 나사부(5)를 지지하는 제2 부분(42)으로 이루어진다.

한편, 상기한 바와 같은 핑거부재(30) 및 그리퍼(40)는 액추에이터(50)에 의해 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 바, 액추에이터(50)는 공압 또는 유압에 의해 전후진 작동력을 발생시키는 작동 실린더를 포함할 수 있다. 이러한 액추에이터(50)는 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 작동 실린더 구조로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구조의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 센서(60)는 그리퍼(40)에 그리핑 되는 볼트(2)의 정 위치 즉, 체결 대상물(1)의 체결 부위 측에 대한 볼트(2)의 정 위치를 감지하고 그 감지신호를 제어기(90)로 출력한다.

상기 센서(60)는 장착 브라켓(61)을 통해 툴 프레임(10)에 설치되는 바, 그 장착 브라켓(61)의 설정된 위치에 고정되며, 그리퍼(40)에 형성된 관통 홀(45)을 통해 볼트(2)의 헤드부(3)를 감지한다. 이러한 센서(60)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 위치 센서 혹은 근접 센서로 구비된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 진동원(70)은 제어기(90)로부터 제어 신호를 인가받아 진동을 발생시키며 그 진동력을 툴 프레임(10)을 통해 그리퍼(40)에 인가하는 것으로서, 툴 프레임(10)에 설치된다.

나아가, 상기 진동원(70)은 위에서 언급한 바 있는 장착 블록에 설치될 수 있다. 이러한 진동원(70)은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 초음파 진동자를 포함할 수 있다.

도면에서 미 설명된 도면 참조부호 91은 볼트 공급관(21)을 통해 핑거부재(30) 측으로 진입하는 볼트(2)를 감지하는 공지 기술의 위치 센서 혹은 근접 센서를 나타낸다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치(100)의 작동 및 제어 방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치의 작동 및 제어 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치의 작동 상태도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 로봇(7)의 로봇 동작으로 툴 프레임(10)을 체결 대상물(1)의 볼트 홀(1a) 측으로 이동시킨다. 이 때, 볼트 카트리지(20)의 볼트 공급관(21) 내부에는 볼트(2)들이 볼트 공급경로(23)를 따라 상하 방향으로 세워져 적층된 상태에 있다.

그리고, 그리퍼(40)는 볼트 공급관(21)의 볼트 공급경로(23)로부터 자유 낙하하며 인출된 볼트(2)를 그리핑 하고, 핑거부재(30)는 볼트 공급경로(23)에서 최 하측에 위치하는 볼트(2)의 헤드부(3)를 구속(지지)하고 있다(S11).

즉, 상기 그리퍼(40)는 액추에이터(50)에 의해 서로 가까워지는 방향으로 이동되며 볼트(2)를 그리핑 하고, 핑거부재(30)는 액추에이터(50)에 의해 서로 가까워지는 방향으로 이동되며 볼트(2)의 헤드부(3)를 구속하고 있다.

이 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 그리퍼(40)에 그리핑 된 볼트(2)의 헤드부(3)를 센서(60)를 통해 감지하고, 그 감지신호를 제어기(90)로 출력한다(S12). 상기 제어기(90)는 센서(60)로부터 획득한 감지신호를 분석하여 감지 값이 기준 값을 만족하면, 볼트(2)의 나사부(5)가 체결 대상물(1)의 볼트 홀(1a)에 정 위치하며 안착된 것으로 판단한다(S13).

이에, 상기 제어기(90)는 액추에이터(50)에 제어 신호를 인가하여 그리퍼(40)를 서로 멀어지는 방향으로 이동시키며, 볼트(2)에 대한 그리핑을 해제한다(S14). 그러면, 상기 볼트(2)는 그리퍼(40)로부터 자유 낙하하며 체결 대상물(1)의 볼트 홀(1a)에 삽입된다(S15).

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 액추에이터(50)를 통해 그리퍼(40)를 서로 가까워지는 방향으로 이동시킨다. 이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 핑거부재(30)를 액추에이터(50)를 통해 서로 멀어지는 방향으로 이동시키고, 볼트 공급경로(23)를 개방하며 그 볼트 공급경로(23)에서 최 하측에 위치하는 볼트(2)를 그리퍼(40)로 자유 낙하시킨다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는 핑거부재(30)를 액추에이터(50)를 통해 서로 가까워지는 방향으로 이동시키며, 볼트 공급경로(23)의 최 하측에 위치하는 볼트(2)의 헤드부(3)를 구속한다.

한편, 상기 S13 과정에서, 상기 제어기(90)는 센서(60)로부터 획득한 감지신호를 분석하여 감지 값이 기준 값을 만족하지 않으면, 도 6에 도시된 바와 같이, 볼트(2)의 나사부(5)가 체결 대상물(1)의 볼트 홀(1a)에 정 위치하지 않고, 불완전하게 안착된 것으로 판단한다.

그러면, 상기 제어기(90)는 그리퍼(40)를 통해 볼트(2)를 그리핑 하고 있는 상태에서, 진동원(70)에 제어 신호를 인가하여 그 진동원(70)을 통해 진동을 발생시키며, 그 진동력을 툴 프레임(10)을 통해 그리퍼(40)에 인가한다(S16).

이에, 본 발명의 실시 예에서는 그리퍼(40)에 그리핑 된 볼트(2)를 툴 프레임(10)을 통해 그리퍼(40)에 인가되는 진동력으로 흔든다. 이로 인해 본 발명의 실시 예에서는 상기 그리퍼(40)에 그리핑 된 볼트(2)의 나사부(5)를 체결 대상물(1)의 볼트 홀(1a)에 정 위치시킬 수 있다.

다른 한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기에서와 같이 볼트(2)의 나사부(5)가 체결 대상물(1)의 볼트 홀(1a)에 정 위치하지 않고 불완전하게 안착된 경우, 진동원(70)을 통해 진동력을 발생시키지 않고, 로봇 제어기(도면에 도시되지 않음)로 제어신호를 인가하여 로봇(7)의 암을 반복적으로 미세하게 흔들어 진동력을 툴 프레임(10)을 통해 그리퍼(40)에 인가할 수도 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 체결부품 공급장치 및 그의 제어 방법에 의하면, 체결 대상물(1)의 체결 부위에 대해 볼트(2)가 불완전하게 안착되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 체결 대상물(1)의 조립 생산성을 향상시킬 수 있으며, 체결 대상물(1)의 조립 품질을 향상시킬 수 있고, 볼트(2)의 재 삽입하는데 따른 재 작업 시간을 단축할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 체결 대상물 1a: 볼트 홀
2: 볼트 3: 헤드부
5: 나사부 7: 로봇
10: 툴 프레임 20: 볼트 카트리지
21: 볼트 공급관 23: 볼트 공급경로
25: 고정 브라켓 29: 윈도우
30: 핑거부재 40: 그리퍼
41: 제1 부분 42: 제2 부분
45: 관통 홀 50: 액추에이터
60: 센서 61: 장착 브라켓
70: 진동원 90: 제어기

Claims

체결 대상물의 체결 부위로 볼트를 공급하기 위한 체결부품 공급장치로서,
로봇의 암 선단에 장착되는 툴 프레임;
볼트들을 상하 방향으로 세워지게 적층하는 볼트 공급관을 가지며 상기 툴 프레임을 상하 방향으로 관통하여 설치되는 볼트 카트리지;
상기 볼트 공급관의 하단부 양측을 관통하며 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 상기 툴 프레임에 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 핑거부재;
상기 볼트 공급관의 하단 하측에서 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 상기 툴 프레임에 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 그리퍼;
장착 브라켓을 통해 상기 툴 프레임에 설치되며, 상기 그리퍼에 그리핑 되는 볼트의 정 위치를 감지하고 그 감지신호를 제어기로 출력하는 센서; 및
상기 툴 프레임에 설치되며, 상기 그리퍼로 진동력을 인가하는 진동원;을 포함하고,
상기 센서는 상기 장착 브라켓의 설정된 위치에 고정되며, 상기 그리퍼에 형성된 관통 홀을 통해 상기 볼트의 헤드부를 감지하고,
상기 진동원은 초음파 진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결부품 공급장치.
제1 항에 있어서,
상기 볼트 카트리지는,
상기 볼트들을 자유낙하 가능하게 수용하는 볼트 공급경로를 상기 볼트 공급관에 상하 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 체결부품 공급장치.
제2 항에 있어서,
상기 볼트 카트리지는,
상기 볼트 공급관이 끼워지는 고정 브라켓을 통해 상기 툴 프레임에 고정되게 설치되는 것을 특징으로 하는 체결부품 공급장치.
제1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 그리퍼는,
상기 볼트의 헤드부를 지지하는 제1 부분과, 상기 볼트의 나사부를 지지하는 제2 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체결부품 공급장치.
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 툴 프레임에는,
상기 핑거부재 및 그리퍼를 작동시키기 위한 액추에이터가 설치되는 것을 특징으로 하는 체결부품 공급장치.
체결 대상물의 체결 부위로 볼트를 공급하는 청구항 1의 체결부품 공급장치를 제어하는 체결부품 공급장치의 제어 방법으로서,
(a) 액추에이터에 제어 신호를 인가하여 핑거부재를 통해 볼트 카트리지의 볼트 공급경로를 개방하는 과정;
(b) 상기 액추에이터에 제어 신호를 인가하여 상기 볼트 공급경로를 통해 자유 낙하한 볼트를 그리퍼를 통해 그리핑 하는 과정; 및
(c) 센서가 상기 그리퍼에 형성된 관통 홀을 통해 상기 볼트의 헤드부를 감지하고, 상기 센서로부터 감지신호를 획득하여 상기 볼트가 상기 그리퍼에 정 위치하고 있지 않은 것으로 판단되면, 진동원으로서의 초음파 진동자에 제어 신호를 인가하여 상기 초음파 진동자에서 발생되는 진동력을 툴 프레임을 통해 상기 그리퍼에 인가하는 과정;
을 포함하는 체결부품 공급장치의 제어 방법.
삭제
제8 항에 있어서,
상기 (c) 과정에서는,
상기 센서로부터 획득한 감지신호를 분석하여 감지 값이 기준 값을 만족하지 않으면, 상기 볼트가 체결 부위에 불완전하게 안착된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 체결부품 공급장치의 제어 방법.
삭제
체결 대상물의 체결 부위로 볼트를 공급하는 체결부품 공급장치를 제어하는 체결부품 공급장치의 제어 방법으로서,
(a) 액추에이터에 제어 신호를 인가하여 핑거부재를 통해 볼트 카트리지의 볼트 공급경로를 개방하는 과정;
(b) 상기 액추에이터에 제어 신호를 인가하여 상기 볼트 공급경로를 통해 자유 낙하한 볼트를 그리퍼를 통해 그리핑 하는 과정; 및
(c) 센서가 상기 그리퍼에 형성된 관통 홀을 통해 상기 볼트의 헤드부를 감지하고, 상기 센서로부터 감지신호를 획득하여 상기 볼트가 상기 그리퍼에 정 위치하고 있지 않은 것으로 판단되면, 로봇의 암에 장착된 툴 프레임을 통해 상기 그리퍼에 진동력을 인가하는 과정;을 포함하고,
상기 (c) 과정에서는 로봇 제어기로 제어신호를 인가하여 상기 로봇의 암을 반복적으로 흔들어 툴 프레임을 통해 상기 그리퍼에 진동력을 인가하는 것을 특징으로 하는 체결부품 공급장치의 제어 방법.