KR102158991B1 - 자동순환식 너트탭 제조장치 - Google Patents

Abstract

너트탭의 제조가 불완전한 상태로 반출되는 것을 방지하여 제품의 신뢰도를 개선하기 위하여, 본 발명은 레일을 따라서 소재를 순차적으로 공급시키는 소재공급기; 상기 레일을 따라서 순차적으로 공급되는 소재에 회전되는 전조탭을 이용하여 너트탭이 형성되도록 선택적으로 승강되는 탭핑기; 상기 탭핑기의 승강 상태를 센싱하는 센싱수단; 및 상기 센싱수단에 의해 검출된 상태에 따라 상기 소재공급기로의 전원공급을 스위칭하는 스위칭수단을 포함하는 자동순환식 너트탭 제조장치를 제공한다.

Description

자동순환식 너트탭 제조장치{apparatus for manufacturing nut tap by automatic re-circulation}

본 발명은 너트탭 제조장치에 관한 것으로서, 보다 세부적으로는 너트탭의 제조가 불완전한 상태로 반출되는 것을 방지하여 제품의 신뢰도를 개선하는 자동순환식 너트탭 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 스프링 너트(Spring Nut) 또는 너트 스프링은 자동차 등과 같이 금속 혹은 플라스틱 판넬 조립구조물에 다양한 부재를 설치하여 하는 경우에 조립구조물의 측면부분에 삽입하여 고정시킨 후에 볼트 혹은 나사 등과 부재를 사용하여 암나사부에 체결하도록 하는 육각너트의 대용품으로 많이 사용되는 체결수단이다.

이러한 스프링 너트는 금속판재를 구부려서 판넬의 측면에 삽입하면 탄성력을 지닌 상태로 고정되고, 스프링 너트의 끼움공과 조립구조물의 관통공으로 체결부재를 체결하여 고정하므로 조립이 이루어지도록 하는 구조를 갖는다. 따라서, 이러한 스프링 너트는 자주 분해하거나 조립하여 하는 부품과 플라스틱 간의 결합매개체로서 사용되어 쉽게 파손되는 플라스틱 등과 같은 구조물 자체에 형성된 나사산이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 스프링 너트의 사용예를 나타낸 도면이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 조립구조물(2)에 관통공(4)을 형성하고, 스프링 너트가 삽입될 안착홈(6)을 형성시킨다. 그리고, 상기 안착홈(6)에 스프링 너트(10)의 경사진 입턱(18)을 이용하여 삽입부(16)를 안착홈(6)에 안착시켜 상기 조립 구조물(2)의 관통공(6)과 스프링 너트(10)의 끼움공(12)을 서로 일치시키도록 한다. 이후 체결 부재(8:볼트 또는 나사)를 스프링 너트(10)의 끼움공(12)을 통해서 삽입하고 조립구조물(2)의 관통공(6)을 관통하여 스프링 너트(10)의 반대측 너트탭(14)에 체결한다.

이러한 스프링 너트는 소재를 연속적인 단조 공정, 밴딩 공정, 탭핑 공정을 통해서 제조되는 것이 일반적이며, 상기 탭핑 공정에서 탭 공구가 마모되거나 홀의 직경이 너트탭(14)을 성형하는 과정에서 나사산이 손상되거나 단조 과정에서 관통홀의 직경이 오차를 넘어서는 경우 불량이 발생된다. 이러한 불량 제품을 선별하기 위하여 종래에는 전조탭에 의해 형성되는 너트탭의 내주 사이즈가 축관되는 점을 이용하여 일정한 직경의 플러그 게이지의 삽입 여부에 따라 불량을 자동판별하였다.

이로 인해 불량율을 감소시키는 점에 기여를 하였으나, 순간적인 정전 내지 전압강하와 같은 제조장치로 공급되는 전원의 이상으로 인해 백만여개 중에 1개의 단위로 너트탭이 미완성되는 불량이 발생되는 문제점이 있었다. 이러한 불량은 전술된 플러그 게이지의 삽입여부만으로는 검사되지 않아 그대로 반출 및 사용시 후속 조립공정에서 불량이 발생되었다.

특히, 자동차 조립공정에 사용되는 스프링너트의 불량이 발생되는 경우 연속적인 전체 공정이 중단되어 생산성이 현저히 저하되고, 이로 인해 다수의 클레임이 발생될 뿐만 아니라 수작업을 요하는 전수검사를 요구받고 스프링너트 제조기업의 신뢰성을 의심받는 심각한 문제점이 있었다.

등록특허 제10-0893014호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 너트탭의 제조가 불완전한 상태로 반출되는 것을 방지하여 제품의 신뢰도를 개선하는 자동순환식 너트탭 제조장치에 관한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 레일을 따라서 소재를 순차적으로 공급시키는 소재공급기; 상기 레일을 따라서 순차적으로 공급되는 소재에 회전되는 전조탭을 이용하여 너트탭이 형성되도록 선택적으로 승강되는 탭핑기; 상기 탭핑기의 승강 상태를 센싱하는 센싱수단; 및 상기 센싱수단에 의해 검출된 상태에 따라 상기 소재공급기로의 전원공급을 스위칭하는 스위칭수단을 포함하는 자동순환식 너트탭 제조장치를 제공한다.

여기서, 상기 센싱수단은 상기 탭핑기의 상측 및 하측 설정지점에 각각 배치되어 기설정된 승강지점에 도달여부를 센싱하는 상측 및 하측 리미트 스위치를 포함하며, 상기 스위칭수단은 상기 상측 리미트 스위치에 센싱신호가 감지되면 상기 소재공급기로 전원공급을 차단하며, 상기 하측 리미트 스위치에 센싱신호가 감지되면 상기 소재공급기로 전원을 공급함이 바람직하다.

이때, 상기 하측 설정지점은 상기 탭핑기의 승강상태 중 하사점에 대응되는 지점으로 설정됨이 바람직하다.

이때, 상기 센싱수단은 승강되는 상기 탭핑기에 하단부가 힌지 연결된 회동로드와, 상기 회동로드의 좌우방향 이동을 안내하도록 상기 탭핑기의 상부를 지지하는 고정프레임에 형성된 가이드 캠홈부를 포함하여, 상기 탭핑기가 상승됨에 따라 상기 회동로드의 상단부가 상기 상측 리미트 스위치를 가압하도록 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 스위칭수단은 상기 상측 리미트 스위치에 센싱신호가 감지되면 가동로드가 푸싱되도록 작동되는 제1실린더와, 상기 하측 리미트 스위치에 센싱신호가 감지되면 가동로드가 푸싱되도록 작동되는 제2실린더와, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 작동상태에 따라 상기 소재공급기로의 전원공급을 개폐하는 스위칭부를 포함함이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 순간적인 정전 내지 전압강하와 같은 전원이상이 발생되더라도 상기 탭핑기가 하사점에 정확히 도달되지 않고 상승되면 상기 소재공급기에 의한 다음 소재의 공급이 중단되므로 기존 소재에 대한 전조탭핑과정이 자동 재순환되어 재작업될 수 있다.

둘째, 상기 탭핑기가 하사점에 정확히 도달되지 않은 상태에서는 기존 소재로 상기 탭핑기가 자동 재순환되어 하강하면서 전조탭이 회전되면서 홀로 재삽입되어 하사점에 도달할 때까지 반복되므로 미완성 너트탭의 발생이 근원적으로 방지될 수 있다.

셋째, 상사점 부근의 설정된 지점에 도달여부를 검출하기 위한 상측 리미트 스위치는 협소한 공간에도 불구하고 회동로드 및 가이드캠홈부의 조합을 통해 상기 소재공급기로의 전원 재공급을 위한 동작이 안정적이고 정확이 수행될 수 있다.

도 1은 종래의 스프링 너트의 사용예를 나타낸 도면.
도 2는 스프링 너트의 제조 공정도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치의 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치의 작동원리를 나타낸 블럭도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치에 적용되는 탭핑기의 승강상태를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치를 상세히 설명한다.

도 2는 스프링 너트의 제조 공정도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 스프링 너트의 제조 과정을 살펴보면, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 플레이트 형태의 스프링 너트(10) 형성을 위한 소재에 펀칭 공정을 통해서 홀을 가공한다. 일반적으로 상부판에 형성되는 관통공의 직경(R1)이 너트부를 형성하는 상부판의 관통공(R2)의 직경보다 크게 가공된다.

다음으로 도 2의 (b)에 도시된 밴딩 성형공정을 통해서 상부판(11)과 하부판(12)의 겹판 형태로 절곡되고, 펀칭공정을 통해서 하부 관통공에 돌출부(13)가 형성된다.

다음으로, 도 2의(c)에 도시된 탭 공구(2)를 이용한 탭핑 공정을 통해서 상기 돌출부(13)의 내측면에 도 2의 (d)에 도시된 너트탭(14)이 형성된다.

이 과정에서 상기 탭 공정을 탭 공구로서 전조탭을 사용하여 가공하게 되면, 도 2의 (b)에 도시된 돌출부의 내경(R2)보다 너트산의 내경(R3)이 작게 된다.

이하 본 발명에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치에 대해 상세히 살펴보면, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치의 작동원리를 나타낸 블럭도이다.

도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치는 레일(102)을 따라서 스프링 너트 등과 같은 소재를 하나씩 연속적이며 순차적으로 공급시키는 소재공급기(100)와, 상기 레일(102)을 따라서 순차적으로 공급되는 소재에 회전되는 전조탭을 이용하여 너트탭이 형성되도록 선택적으로 승강되는 탭핑기(300)와, 상기 탭핑기(300)를 통해서 형성된 너트부의 정상 유무를 검출하는 너트 검사기(400)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 소재는 스프링 너트에 국한하지는 않으며 너트탭 형성이 필요한 다양한 구조의 부재를 포함한다. 그리고, 상기 너트 검사기는 너트탭의 산의 내경(도 2의 R3)보다는 크고 골 직경(도 2의 R5)보다는 작은 플러그 게이지의 삽입여부를 통해서 너트탭의 불량형성 유무가 추가적이고 보조적으로 검사될 수 있다.

또한, 종래의 탭핑기(300)는 절삭 탭을 이용하여 너트부를 성형하였지만, 본 발명에서는 전조탭을 이용하여 탭핑공정을 진행한다. 따라서, 하부판의 관통홀의 직경은 이러한 점을 전제로 하여 종래의 절삭 탭을 이용하는 공정과는 달리 다른 크기로 가공되어야 한다(일반적으로 직경이 더 크게 가공되어야 함).

이러한 점을 제외하고는 종래의 스프링 너트의 제조장치와 유사하므로 유압 또는 공압을 이용하여 소재를 하나씩 가압 이송하는 소재공급기(100)와 성형부(200)에 대한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치는 상기 탭핑기의 승강 상태를 센싱하는 센싱수단(350)과, 상기 센싱수단(350)에 의해 검출된 승강 상태에 따라 상기 소재공급기(100)로의 전원공급을 스위칭하는 스위칭수단(370)을 더 포함한다.

상세히, 상기 센싱수단(350)은 상기 탭핑기(300)의 상측 및 하측 설정지점에 각각 배치되어 기설정된 승강지점에 도달여부를 센싱하는 상측 및 하측 리미트 스위치(351,352)를 포함한다. 이때, 상기 기설정된 승강지점 중 상측 설정지점은 상사점으로부터 10~25% 하측의 지점으로 설정되고, 하측 설정지점은 상기 탭핑기(300)가 최고 하단으로 하강된 지점인 하사점에 대응되는 지점으로 설정됨이 바람직하다.

이를 통해, 상기 스위칭수단(370)은 상기 상측 리미트 스위치(351)에 센싱신호가 감지되면 상기 소재공급기(100)로 전원공급을 차단하며, 상기 탭핑기(300)가 하사점에 정확히 도달하여야만 상기 하측 리미트 스위치(352)에 센싱신호가 감지되어 상기 소재공급기(100)로 전원을 공급하여 소재의 순차 공급을 수행한다.

즉, 순간적인 정전 내지 전압강하와 같은 제조장치로 공급되는 전원의 이상으로 인해 상기 탭핑기(300)가 하사점에 정확히 도달되지 않고 다시 상승되는 경우에는 상기 소재공급기(100)로의 전원공급이 차단된 상태가 유지되므로 다음 소재의 공급이 중단된다.

이러한 상태에서 기존 소재로 상기 탭핑기(300)가 다시 회전되면서 하강하는 방식으로 자동순환하여 하사점에 도달할 때까지 너트탭을 형성을 재작업할 수 있다. 이때, 상기 탭핑기(300)는 회전되는 전조탭(310)을 사용하므로 상기 스프링 너트에 형성된 홀의 위치를 찾아 들어가면서 너트탭을 원활히 형성할 수 있다.

이와 같은 재작업을 통해 탭핑기(300)가 하사점까지 도달되어야만 비로소 상기 소재공급기(100)로 전원을 공급하여, 다음 소재가 레일(102)을 따라 하나씩 순차적으로 가압 이송되어 상기 탭핑기(300) 하측으로 진입되어 다음 작업이 반복된다. 즉, 상기 탭핑기(300)가 하사점까지 도달하지 않고 상승되는 경우 너트탭 형성이 미완성되는 것이므로 새로운 소재의 공급을 중단하고 기존 소재에 대한 너트탭 형성을 하사점에 도달될 때까지 재작업이 반복된 후에 비로소 다음 소재의 공급을 재개한다.

이를 통해, 종래에 백만개 중에 1개의 단위로 너트탭이 미완성되는 불량 발생이 근원적으로 방지될 수 있다. 따라서, 불량으로 인해 자동차 조립공정 전체가 중단되는 점도 방지되어 생산성이 현저히 향상될 수 있으며, 스프링 너트 등의 제조기업의 생산성 및 신뢰성도 현저히 개선될 수 있다.

한편, 상기 스위칭수단(370)은 집적회로로 이루어진 마이컴 제어부로 구비될 수도 있으나, 경제적인 장치를 제공하기 위하여 각 상기 리미트 스위치(351,352)의 센싱신호에 따라 작동하는 작동부와, 상기 작동부의 작동을 통해 상기 소재공급기(100)로의 전원공급을 개폐하는 스위칭수단(370)를 포함함이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 상기 작동부는 제1실린더(371)와 제2실린더(372)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1실린더(371)는 상기 상측 리미트 스위치(351)에 센싱신호가 감지되면 가동로드가 푸싱되도록 작동되며, 상기 제2실린더(372)는 상기 하측 리미트 스위치(352)에 센싱신호가 감지되면 가동로드가 푸싱되도록 작동된다.

이때, 상기 제1실린더(371)와 제2실린더(372)는 도시된 바와 같이 병렬로 평행하게 배치될 수도 있으나, 이에 국한하지 않고 상호 직교되는 방향으로 배치될 수도 있다. 물론, 이러한 가동로드의 전후 이동을 통한 가압력의 제공이 이루어질 수 있다면, 상기 각 실린더 장치는 솔레노이드 장치 등으로 대체될 수도 있다.

그리고, 상기 스위칭부(377)는 상기 제1실린더(371) 및 상기 제2실린더(372)의 작동상태에 따라 상기 소재공급기(100)로의 전원공급을 개폐함으로써 공급된 소재의 후속이송을 보류하고 재작업 여부를 결정한다.

한편, 하사점을 검출하는 하측 리미트 스위치(352)는 승강되는 상기 탭핑기(300)에 가압 접촉되도록 배치하기 용이하지만, 상사점 부근의 일지점에 도달여부를 검출하기 위한 상측 리미트 스위치(351)는 승강되는 피치가 짧은 탭핑기(300)의 측부에 배치될 안정적인 공간을 확보하기 어렵다. 따라서, 상기 상측 리미트 스위치(351)의 설치를 위한 새로운 구조의 도출이 요망되었다.

이하, 상기 상측 리미트 스위치의 설치를 위한 구조를 설명한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 자동순환식 너트탭 제조장치에 적용되는 탭핑기의 승강상태를 나타낸 도면이다.

도 5a에서 보는 바와 같이, 상기 센싱수단은 회동로드(320) 및 가이드캠홈부(311)를 포함한다. 여기서, 상기 회동로드(320)의 하단부는 승강되는 상기 탭핑기(300)의 일측 힌지점(315a)에 연결된다. 이때, 상기 탭핑기(300)의 하부 중앙부에는 전조탭(310)이 회전되도록 설치된다.

또한, 상기 가이드캠홈부(311)는 상기 회동로드(320)의 좌우방향 회동을 안내하도록 상기 탭핑기(300)의 상부를 지지하는 고정프레임(301)의 외벽면에 오목한 홈 형태로 형성된다. 그리고, 상기 회동로드(320) 상부 후면측에 일체로 돌출된 가이드봉(321)은 상기 가이드캠홈부(311)에 내삽되어 상기 탭핑기(300)가 승강됨에 따라 상기 회동로드(320)는 좌우로 교번하여 회동될 수 있다.

즉, 상기 가이드봉(321)이 상기 가이드캠홈부(311)를 따라 안내됨에 따라, 상기 회동로드(320)의 상단부는 승강되다가 상기 탭핑기(300)의 상사점 부근에서 상기 상측 리미트 스위치(351)를 가압하여 센싱신호가 감지되도록 한다.

상세히, 상기 가이드캠홈부(311)의 형상은 대략 상면부 및 하면부가 경사진 평행사변형 내지 삼각형 형태로 형성되어, 상기 가이드봉(321)이 상기 가이드캠홈부(311)에 삽입되어 이동이 안내된다. 따라서, 상기 가이드봉(321)이 경사진 상면부홈을 따라 이동시 상기 회동로드(320)는 좌측으로 회동되면서 선택적으로 상기 상측 리미트 스위치(351)를 가압 접촉한다. 이때, 상기 회동로드(320)의 안정적인 좌우이동을 보장하기 위하여 중앙부 양측에 각각 좌우측으로 탄발복원력을 제공하는 탄성스프링이 연결될 수 있으며, 상기 상측 리미트 스위치(351)에 가압 접촉되는 상기 회동로드(320)의 상단부는 부드러운 가압을 위해 경사면으로 형성됨이 바람직하다.

따라서, 상기 탭핑기(300)가 상승되어 상사점 부근에서 상기 회동로드(320)의 상단부가 상기 상측 리미트 스위치(351)를 안적적으로 가압한다. 이를 통해, 전술된 스위칭수단(370)은 상기 상측 리미트 스위치(351)에 센싱신호가 감지되면 상기 소재공급기(100)로 전원공급을 안정적으로 차단하여 스프링너트(10)와 같은 소재의 공급을 중단할 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

10: 스프링 너트 100: 소재공급기
300: 탭핑기 350: 센싱수단
351: 상층 리미트 스위치 352: 하측 리미트 스위치
370: 스위칭수단

Claims (5)

1. 레일을 따라서 소재를 순차적으로 공급시키는 소재공급기;
   상기 레일을 따라서 순차적으로 공급되는 소재에 회전되는 전조탭을 이용하여 너트탭이 형성되도록 선택적으로 승강되는 탭핑기;
   상기 탭핑기의 승강 상태를 센싱하는 센싱수단; 및
   상기 센싱수단에 의해 검출된 상태에 따라 상기 소재공급기로의 전원공급을 스위칭하는 스위칭수단을 포함하는 자동순환식 너트탭 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 센싱수단은 상기 탭핑기의 상측 및 하측 설정지점에 각각 배치되어 기설정된 승강지점에 도달여부를 센싱하는 상측 및 하측 리미트 스위치를 포함하며,
   상기 스위칭수단은 상기 상측 리미트 스위치에 센싱신호가 감지되면 상기 소재공급기로 전원공급을 차단하며, 상기 하측 리미트 스위치에 센싱신호가 감지되면 상기 소재공급기로 전원을 공급함을 특징으로 하는 자동순환식 너트탭 제조장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 하측 설정지점은 상기 탭핑기의 승강상태 중 하사점에 대응되는 지점으로 설정됨을 특징으로 하는 자동순환식 너트탭 제조장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 센싱수단은
   승강되는 상기 탭핑기에 하단부가 힌지 연결된 회동로드와,
   상기 회동로드의 좌우방향 이동을 안내하도록 상기 탭핑기의 상부를 지지하는 고정프레임에 형성된 가이드캠홈부를 포함하여,
   상기 탭핑기가 상승됨에 따라 상기 회동로드의 상단부가 상기 상측 리미트 스위치를 가압하도록 구비됨을 특징으로 하는 자동순환식 너트탭 제조장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 스위칭수단은
   상기 상측 리미트 스위치에 센싱신호가 감지되면 가동로드가 푸싱되도록 작동되는 제1실린더와,
   상기 하측 리미트 스위치에 센싱신호가 감지되면 가동로드가 푸싱되도록 작동되는 제2실린더와,
   상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 작동상태에 따라 상기 소재공급기로의 전원공급을 개폐하는 스위칭부를 포함함을 특징으로 하는 자동순환식 너트탭 제조장치.

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