KR102251957B1 - 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템 - Google Patents

Abstract

워크와 검사 부재의 수평 불일치에 대해 탭 유닛의 플로팅(floating) 및 틸팅(tilting) 기능을 적용할 수 있는 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템에 관한 것으로, 프레임 상에 이동 가능하게 장착된 모터, 상기 모터를 이송시키는 이송 실린더, 상기 모터에 회전 가능하게 결합되고, 상기 워크의 나사산의 가공 상태를 검사하는 검사 부재, 상기 검사 부재에 장착되고 상기 워크에 나사 결합하는 탭 유닛, 상기 프레임 상에 마련되고 상기 검사 부재의 이동 상태를 감지하는 센서 부재를 포함하고, 상기 검사 부재는 상기 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅을 조절하는 구성을 마련하여, 워크와 검사 부재의 수평 불일치에 대한 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅 기능을 적용하여 원활한 검사를 실행할 수 있다.

Description

스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템{Work automatic inspection device and work automatic inspection system optimized for smart factory}

본 발명은 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 워크와 검사 부재의 수평 불일치에 대해 탭 유닛의 플로팅(floating) 및 틸팅(tilting) 기능을 적용할 수 있는 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 및 공작 기계 등에는 많은 기계부품을 사용하며, 상기 기계부품을 각종 장치에 볼트 결합하거나 또는 기계부품과 기계부품 간의 볼트 결합을 하기 위해 상기 볼트가 삽입 체결하기 위한 나사 탭을 형성한다. 즉, 드릴이나 리이밍 등과 같은 각종 공구를 이용하여 상기 기계부품에 나사구멍을 형성하고, 형성된 나사구멍이 내주면에 나사 탭을 가공 형성하거나 또는 상기 기계부품에 나사구멍을 형성함과 동시에 형성되는 나사구멍에 나사탭을 동시에 가공한다.

이와 같은 나사구멍의 검사는 사람이 직접 나사산의 회전수를 측정하는 공정으로 진행 예를 들어, 작업자가 내측으로 검사를 위한 공구(볼트)를 체결 및 분리하는 공정을 반복하여 작업을 수행한다. 수작업을 통한 나사산 검사는 작업자에 따라 나사산 간의 공차 범위가 상이하게 나타날 수 있으며, 검사 공정이 불규칙할 수 있다. 또한, 수작업을 통한 나사산 검사는 작업자의 피로도에 따라 작업 속도의 불균형을 초래하며, 균일한 신뢰도를 제공할 수 없다. 즉 나사선 검사에 대해 여전히 작업자의 눈으로 보거나, 게이지를 이용해 손으로 측정하는 방법이 대다수로 검사원의 숙련도가 제품의 품질에 영향을 주고, 인건비로 인해 제품의 단가가 올라가고, 눈으로 보거나 게이지를 이용해 측정하므로 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.

따라서 불량을 사전에 검출되지 못한 나사산을 구비한 외부 구조물은 후 공정(조립 프로세스)에서 다양한 부품들의 조립이 진행된 후에 불량을 확인하게 되고, 이미 조립된 모든 부품들을 사용하지 못하게 됨에 따른 비용 및 부품 낭비가 발생할 수 있다.

한편, 최근 고객의 품질에 대한 요구가 높아지고 있는 상황에서 현장에서 발생된 문제에 대하여 신속한 조치 및 의사결정으로 품질관리의 기반을 마련하고, 고객의 요구에 대응 가능한 생산체제를 갖추고자 스마트팩토리가 트렌드로 부각되고, 제품의 안전성과 친환경성을 중요시하는 방향으로 변화하고 있으므로, 부품업계는 기능과 부품을 집적화, 소형화, 고도화 하고 있다.

이런 트렌드에 따라 부품업계는 부품의 사소한 불량요인이 제품의 전반적인 기능 물량으로 확대될 수 있기에 검사공정에서 공정의 기계화, 자동화를 도입하고 있다.

이러한 기술의 일 예가 하기 특허문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 상부공간과 하부공간으로 구분되도록 입체형 구조로 형성된 프레임, 상기 프레임의 상부공간상에 위치하도록 프레임에 입설된 다수개의 가이드바, 상기 가이드바에 설치되어 상기 프레임의 상부공간상에서 프레임의 상하방향으로 이동하는 이동블록, 상기 이동블록에 설치되어 토크컨버터를 고정하는 고정수단, 상기 이동블록에 설치되어 토크컨버터를 회전시키는 회전수단, 상기 프레임의 하부공간에 설치되며, 상기 이동블록과 연결되어 이동블록을 프레임의 상하방향으로 이동시키는 이동용 실린더, 상기 토크컨버터에 형성된 탭홀의 회전경로인 원형궤적 상부에 위치하도록 프레임의 상단부에 설치되어 탭홀을 감지하는 제1 센서를 구비한 토크컨버터 탭홀의 탭가공불량 검사장치에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 지지부, 상기 지지부의 상면에 설치되어 나사구멍이 형성된 기계부품을 안착됨은 물론 안착된 기계부품의 나사구멍에 형성된 나사탭의 형성 유무 및 상기 나사탭의 형상 불량 유무에 따라 변화되는 전류 변화를 통해 나사탭을 검사하도록 와전류가 발생하는 와전류 센서, 상기 와전류 센서의 일 측방에 설치되어 와전류 센서에 의해 검사 완료된 기계부품의 나사탭 불량 여부에 따라 상기 기계부품에 불량 유무를 표시하도록 하는 마킹장치부, 상기 지지부의 하부에 설치되어 상기 와전류 센서와 마킹장치부의 작동 및 작동 상태를 제어하는 콘트롤부로 구성된 와전류 센서를 이용한 나사탭 검사장치에 대해 개시되어 있다.

한편, 하기 특허문헌 3에는 MCT(machiningcenter)의 공구홀더에 장착되고 내부에 삽입홈이 형성된 척, 상기 척의 하부에 고정되고 내부에 상기 삽입홈과 연통되는 관통공이 형성되며 상기 관통공의 내측면 중도에는 관통공의 길이 방향으로 설치홈이 형성된 툴바디 본체, 상기 관통공의 내부에 삽입되고 중도에 상기 설치홈에 삽입되는 승강돌기가 형성되며 하부에 탭가공 검사툴이 형성된 탭가공 검사부재, 상기 삽입홈과 탭가공 검사부재의 상면 사이에 삽입되어 탄성력에 의해 상기 탭가공 검사부재를 승강시키는 탄성부재 및 상기 탭가공 검사부재의 승강에 따른 상기 승강돌기의 위치를 감지하도록 상기 설치홈의 측면에 상하 방향으로 서로 이격되어 설치된 복수의 위치감지센서를 포함하는 MCT에 적용되는 탭가공 불량 검사모듈에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0728092호(2007.06.07 등록) 대한민국 공개특허공보 제2015-0053418호(2015.05.18 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1788976호(2017.10.16 등록)

상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 전체 피가공물에 대한 탭 가공 공정이 완료된 후 추후 공정으로 불량 검사공정을 수행하는 방식이므로, 가공툴의 오동작이나 파손으로 인한 불량 발생을 실시간으로 검출할 수 없어 대량의 불량 발생을 예방하지 못하는 문제점이 있었다. 또 상기 특허문헌 1의 경우 불량 검사공정을 위한 추가 인력, 설비 및 공정이 필요하기 때문에 가공 비용이 증가하는 문제점과 대량의 물품을 연속적으로 검사하는 방식이기 때문에 작업자들의 피로가 급증하게 되고, 이로 인해 검사에러나 검사누락 등으로 인한 불량제품이 투입됨으로써 가공 품질의 저하를 야기하게 되는 문제도 있었다.

또 하기 특허문헌 2에 개시된 기술에서는 와전류 센서를 이용한 나사 탭 검사장치에 대해 개시되어 있지만, 와전류 센서에서 노이즈가 많으며 주변환경에 민감하게 반응하므로, 와류 전류방식으로는 작은 각도만 검사할 수 있다는 단점이 있었다.

한편, 상기 특허 문헌 3에 개시된 기술은 본 발명자가 출원하여 등록된 문헌으로서, 탭 가공 불량 검사모듈의 검사 부재에서 발생하는 플로팅 및 틸팅에 대한 문제점이 있었다.

즉 상술한 특허문헌 등에 개시된 기술에서는 검사모듈의 검사 부재에서 발생하는 플로팅 및 틸팅에 대한 문제점에 대해 개시되어 있지 않았다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 워크와 검사 부재의 수평 불일치에 대한 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅 기능을 적용하여 원활한 검사를 실행할 수 있는 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탭 유닛의 후진 시에 전진할 때보다 더 큰 힘으로 후퇴하므로 워크에서의 끼임 현상을 방지할 수 있는 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 워크의 측정 상태를 원격지에서 작업자가 인식할 수 있는 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 워크의 불량 상태를 정밀하게 측정할 수 있어 워크의 품질관리를 도모할 수 있는 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 탭 유닛의 교체만으로 다양한 종류의 워크를 검사할 수 있는 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 워크 자동 검사장치는 스마트 팩토리에 최적화된 워크를 자동으로 검사하는 장치로서, 프레임 상에 이동 가능하게 장착된 모터, 상기 모터를 이송시키는 이송 실린더, 상기 모터에 회전 가능하게 결합되고, 상기 워크의 나사산의 가공 상태를 검사하는 검사 부재, 상기 검사 부재에 장착되고 상기 워크에 나사 결합하는 탭 유닛, 상기 프레임 상에 마련되고 상기 검사 부재의 이동 상태를 감지하는 센서 부재를 포함하고, 상기 검사 부재는 상기 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 워크 자동 검사장에서, 상기 검사 부재는 원통형으로 이루어지고 상기 모터의 회전축에 회전 가능하게 결합된 제1 본체, 원통형으로 이루어지고 상기 제1 본체에 결합된 제2 본체, 상기 제1 본체와 제2 본체 내에 마련된 제1 이송 스프링 및 제2 이송 스프링, 상기 탭 유닛을 상기 제2 본체에 결합시키는 커플러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 워크 자동 검사장에서, 상기 제1 본체에는 상기 회전축이 삽입되는 삽입 홈, 상기 제1 이송 스프링 및 제2 이송 스프링이 내장되는 제1 홈이 마련되고, 상기 제2 본체의 전면에 제2 홈 및 제3 홈이 마련되고 상기 제2 본체의 후면에 다수의 오목부가 마련되고, 상기 오목부에 결합되는 볼록부가 마련된 플로팅 부재, 상기 플로팅 부재를 상기 제2 본체에 유지시키며 결합구가 마련된 커버부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 워크 자동 검사장에서, 상기 오목부의 깊이는 상기 볼록부의 높이보다 깊게 마련되고, 상기 결합구의 내경은 상기 플로팅 부재의 샤프트의 외경보다 크게 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 워크 자동 검사장에서, 상기 제1 이송 스프링은 상기 제1 본체 내에 마련된 제1 돌기와 상기 제2 본체 내에 마련된 제2 돌기에 결합되고, 상기 제2 이송 스프링은 상기 제1 홈과 제3 홈 사이에 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 워크 자동 검사 시스템은 상술한 워크 자동 검사장치, 상기 모터의 이동 및 회전을 제어하는 제어부, 상기 센서 부재에서 상기 검사 부재의 이동 상태의 감지 정보에 따라 상기 워크의 불량 여부를 판단하는 판단부, 상기 판단부에서의 판단 결과에 따라 작업자에게 워크의 불량 상태를 통지하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 워크 자동 검사 시스템에서, 상기 센서 부재는 LVDT(The linear variable differential transformer) 센서 및 상기 판단부로 상기 감지 정보를 전송하는 통신 유닛을 포함하고, 상기 판단부 및 경보부는 원격지에 마련된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템에 의하면, 오목부의 깊이가 볼록부의 높이보다 깊게 마련되고, 결합구의 내경이 플로팅 부재의 샤프트의 외경보다 크게 마련된 검사 부재를 구비하므로, 워크와 검사 부재의 수평 불일치에 대한 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅 기능을 적용하여 원활한 검사를 실행할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템에 의하면, 제1 본체와 제2 본체 내에 마련된 제1 이송 스프링 및 제2 이송 스프링을 구비하므로, 탭 유닛의 후진 시에 전진할 때보다 더 큰 힘으로 후퇴하므로 워크에서의 끼임 현상을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템에 의하면, 커플러에 탭 유닛이 분리 가능하게 장착되므로, 다양한 종류의 워크에 대해 검사를 자동으로 실행할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템에 의하면, 원격 통신 기능을 구비한 센서 부재를 사용하는 것에 의해 원격지에서 워크의 검사 상태를 인지할 수 있다는 효과도 얻어진다.

한편, 본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템에 의하면, 불량으로 판정된 워크의 불량 정보를 관리할 수 있으므로, 워크의 품질 관리를 도모할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 워크 자동 검사장치의 주요부의 분해도,
도 3은 도 2에 도시된 제1 본체와 제2 본체의 결합 상태를 나타내는 단면도,
도 4는 도 2에 도시된 제2 본체, 플로팅 부재 및 커버부의 구조를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 적용되는 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅 상태를 나타내는 도면,
도 6은 도 1에 도시된 워크 자동 검사장치의 작동을 설명하기 위한 작동 상태도,
도 7은 본 발명에 따른 워크 자동 검사장치를 구비한 워크 자동 검사 시스템의 블록도,
도 8은 본 발명에 따른 워크 자동 검사 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본원에서 사용하는 용어 "워크(work)"는 예를 들어, 너트와 같이 내부에 나사산(암나사)이 형성된 구조물을 의미하고, "탭 유닛"은 상기 워크의 내부 나사산과 결합할 수 있도록 예를 들어, 볼트와 같이 외부에 나사산(수나사)이 형성된 구조를 의미한다.

또 본 발명에서 사용하는 용어 "플로팅(floating)"은 워크와 검사 부재의 수평 불일치 상태에서 탭 유닛이 워크에 삽입될 때 탭 유닛에 유동성이 부여된 것을 의미하고, "틸팅(tilting)"은 워크와 검사 부재의 수평 불일치 상태에서 탭 유닛의 기울어짐을 의미한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 스마트 팩토리에 최적화된 워크(10)를 자동으로 검사하는 장치로서, 프레임(100) 상에 이동 가능하게 장착된 모터(200), 상기 모터(200)를 이송시키는 이송 실린더(300), 상기 모터(200)에 회전 가능하게 결합되고, 상기 워크(10)의 나사산의 가공 상태를 검사하는 검사 부재(400), 상기 검사 부재(400)에 장착되고 상기 워크(10)에 나사 결합하는 탭 유닛(500), 상기 프레임(100) 상에 마련되고 상기 검사 부재(400)의 이동 상태를 감지하는 센서 부재(600)를 포함한다.

상기 워크(10)는 일 예로서 너트와 같이 내부에 나사산(암나사)이 형성된 구조물일 수 있고, 암나사부가 마련된 물품 자체일 수 있다. 상기 워크(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(100) 상에 마련된 장착 부재(11) 상에 탑재된다. 이와 같은 장착 부재(11)는 측정될 워크(10)를 고정하여 위치시키기 위해 마련되며, 워크(10)의 형상에 대응하여 마련될 수 있다.

상기 모터(200)는 검사 부재(400)가 워크(10)를 향해 선형으로 이동한 후, 워크(10)에 형성된 나사산의 형상을 검사하기 위한 검사 부재(400)를 정역회전 시켜 검사 부재(400)에 장착된 탭 유닛(500)을 워크(10)와 나사 결합으로 삽입하기 위해 마련되며, 일정 속도로 정역 회전하는 리니어 모터를 적용할 수 있다. 즉 상기 모터(200)는 이송 실린더(300)의 작동에 의해 프레임(100) 상에 마련된 가이드 부재(210)에 따라 전후 방향으로 이동 가능하게 장착된다.

상기 모터(200)의 일단에는 이송 가이드(300)와의 결합을 위한 결합 부재(220)가 마련되고, 이 결합 부재(220)에 이송 실린더(300)의 실린더 축이 결합되며, 이송 실린더(300)의 작동에 의해 모터(200)는 도 1에 도시된 상태에서 전후 방향으로 이동 가능하게 마련된다.

상기 검사 부재(400)의 일단은 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(200)의 회전에 따라 회전 가능한 구조로 결합되고, 검사 부재(400)의 타단에는 탭 유닛(500)이 회전 가능하게 결합된다.

상기 탭 유닛(500)은 워크(10)의 내부에 형성된 나사산과 대응하는 나사산을 구비하며, 다양한 워크(10)의 형상에 대응하여 교체 가능한 구조로 마련된다. 즉 탭 유닛(500)의 선단은 워크(10)에 대응하여 다양한 구조로 마련될 수 있다. 또 탭 유닛(500)의 선단은 워크(10)와의 삽입이 용이하게 실현되도록 모서리 부분이 테이퍼 진 볼록 형상으로 마련될 수 있다.

상기 센서 부재(600)는 상기 탭 유닛(500)의 이동 거리를 감지하기 위한 센서로서 예를 들어, LVDT(The linear variable differential transformer) 센서를 포함할 수 있으며, 원격지로 센서에서 감지된 정보를 전송하기 위한 통신 유닛을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 통신 유닛은 RS 시리얼 통신 기능을 구비할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중계기를 통한 다양한 통신 방법을 적용할 수 있다. 즉 무선랜(Wireless LAN:WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등을 적용할 수도 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 무선 통신 기술의 발전에 따라 다양하게 응용 실시할 수 있다.

다음에 본 발명에 따른 워크 자동 검사장치의 결합 구조에 대해 도 2 내지 도 4에 따라 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 워크 자동 검사장치의 주요부의 분해도 이고, 도 3은 도 2에 도시된 제1 본체와 제2 본체의 결합 상태를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 제2 본체, 플로팅 부재 및 커버부의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 검사 부재(400)는 원통형으로 이루어지고 상기 모터(200)의 회전축(230)에 회전 가능하게 결합된 제1 본체(410), 원통형으로 이루어지고 상기 제1 본체(410)에 결합된 제2 본체(420), 상기 제1 본체(410)와 제2 본체(420) 내에 마련된 제1 이송 스프링(430) 및 제2 이송 스프링(440), 상기 탭 유닛(500)을 상기 제2 본체(420)에 결합시키는 커플러(450), 플로팅 부재, 상기 플로팅 부재를 상기 제2 본체(420)에 유지시키며 결합구(429')가 마련된 커버부(429)를 포함한다.

상기 제1 본체(410)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(200)의 회전축(230)이 끼워 맞추어지도록 삽입되는 삽입 홈(411)과 상기 제1 이송 스프링(430) 및 제2 이송 스프링(440)이 내장되는 제1 홈(412)이 마련되고, 제1 홈(412)의 안쪽에는 제1 이송 스프링(430)의 일단에 결합되는 제1 돌기(413)가 마련된다. 또 제1 본체(410)의 외주에는 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 본체(420)와 끼워 맞추어지는 단차부(414)가 마련된다.

상기 제2 본체(420)의 전면에는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 본체(410)가 삽입되는 제2 홈(421), 상기 제1 홈(412)에 삽입되는 환형의 돌기부(422) 및 상기 환형의 돌기부(422) 내에 형성되고 상기 제1 이송 스프링(430)과 제2 이송 스프링(440)이 내장되는 제3 홈(423)이 마련된다.

또 상기 제2 본체(420)의 후면에는 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 오목부(426)가 마련된다. 상기 다수의 오목부(426)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 중앙 부분에 마련된 중앙 오목부 및 이 중앙 오목부에 둘레에 90도 간격으로 4개의 오목부가 마련되어 플로팅 부재에 대해 중심을 유지하도록 한다. 한편, 상기 오목부(426)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 플로팅 부재와 끼워 맞춤 되는 5개의 오목부를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 플로팅 기능을 유지할 수 있으면 3개 또는 4개로 마련될 수도 있다. 또 상기 제3 홈(423) 안쪽에는 제1 이송 스프링(430)의 타단에 결합되는 제2 돌기(424)가 마련되고, 상기 제2 홈(421)의 외측에는 단차부(414)가 삽입되는 체결홈(425)가 마련된다.

상기 체결홈(425)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 본체(410)의 단차부(414)가 삽입되므로, 제1 본체(410)와 제2 본체(420)는 일체화되고 모터(200)의 회전과 동기화 되어 회전 가능하게 마련된다.

상기 플로팅 부재는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 커플러(450)에 결합되는 샤프트(427)와 상기 샤프트(427)의 일단에 마련된 볼록부(428)를 구비하며, 볼록부(428)는 상기 5개의 오목부(426)에 대응하여 5개의 볼록부로 마련된다. 즉 상기 볼록부(428)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 5개의 오목부(426)에 대응하여 중앙 부분에 마련된 중앙 볼록부 및 이 중앙 볼록부에 둘레에서 90도 간격으로 4개의 볼록부가 마련된다.

상기 오목부(426)의 깊이는 상기 볼록부(428)의 높이보다 깊게 마련되어 탭 유닛(500)과 워크(10)의 수평 상태가 어긋나도 탭 유닛(500)의 선단부를 워크(10)의 삽입 부분에 원활하게 삽입하여 워크(10)의 상태를 검사할 수가 있다. 즉 워크(10)와 검사 부재(400) 사이의 수평이 맞지 않을 경우, 예를 들어 중심편차가 ±2㎜ 이하 이내인 경우에도 워크(10)의 원할한 검사를 실행할 수 있다.

상기 커버부(429)의 중앙 부분에는 결합구(429')가 마련되고, 이 결합구(429')에는 샤프트(427)가 관통되며, 커버부(429)가 제2 본체(420)의 외주에 억지 끼워 맞춤 되는 것에 의해 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 샤프트(427)가 커버부(429)에서 돌출되고 커버부(429)와 제2 본체(420)가 일체화 된다.

한편, 상기 결합구(429')의 내경은 상기 플로팅 부재의 샤프트(427)의 외경보다 크게 마련되어 탭 유닛(500)의 틸팅 상태에서도 워크(10)의 원활한 검사를 실행할 수 있다.

상기 제1 이송 스프링(430)은 제1 돌기(413)와 제2 돌기(424)에 결합되기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 양단에 고리부가 마련되고, 예를 들어 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 이송 스프링(430)은 제2 이송 스프링(440)의 내부에 마련되고, 제2 이송 스프링(440)은 제1 본체(410)의 제1 홈(412)과 제2 본체(420)의 환형 돌기부(422)의 외주부 사이에 마련되고, 예를 들어 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

상기 커플러(450)는 도 2에 도시된 바와 같이, 삽입부를 구비하고 이 삽입부의 일단에는 샤프트(427)가 삽입되고, 타단에는 탭 유닛(500)이 결합된다. 이 커플러는 통상의 커플러와 같은 구조로 이루어지며, 샤프트(427)의 회전력을 탭 유닛(500)에 전달하는 기능을 구비한다. 이를 위해 상기 커플러(450)와 샤프트(427) 및 탭 유닛(500)은 나사 체결 또는 홈에 의해 끼워 맞춤 구조로 마련될 수 있다.

상기 탭 유닛(500)의 일단은 상기 커플러(450)에 분리 가능하게 체결되며, 타단에는 워크(10)의 나사산에 대응하는 나사산이 마련되고, 탭 유닛(500)의 교체만으로 다양한 종류의 워크를 검사할 수 있다.

다음에 본 발명에 적용되는 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅 상태에 대해 도 5에 따라 설명한다. 도 5의 (a)는 탭 유닛(500)의 플로팅 유격을 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)는 탭 유닛(500)의 틸팅 각도 유격을 나타내는 도면이다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 플로팅 부재를 마련하는 것에 의해 워크(10)와 검사 부재(400) 사이의 수평이 맞지 않을 경우, 예를 들어 중심편차가 ±2㎜ 이하 이내인 경우에도 오목부(426)의 깊이가 상기 볼록부(428)의 높이보다 깊게 마련되어 탭 유닛(500)의 선단이 워크(10)에 원활하게 삽입할 수 있다.

또 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 결합구(429')의 내경이 플로팅 부재의 샤프트(427)의 외경보다 크게 마련되어 탭 유닛(500)의 틸팅 상태에서도 탭 유닛(500)의 선단이 워크(10)에 원활하게 삽입되어 워크(10)의 검사를 실행할 수 있다.

다음에 본 발명에 따른 워크 자동 검사장치의 동작에 대해 도 6에 따라 설명한다.

도 6은 도 1에 도시된 워크 자동 검사장치의 작동을 설명하기 위한 작동 상태도 이다.

본 발명에 따른 워크 자동 검사장치는 도 1 및 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 워크(10)의 검사를 위한 초기 상태에서는 워크(10)가 장착 부재(11) 상에 탑재되고, 탭 유닛(500)과 워크(10)가 이격된 상태를 유지한다. 이때 제1 이송 스프링(430)은 제1 돌기(413)와 제2 돌기(424)에 결합되고 제2 이송 스프링(440)의 내부에 마련되고, 제2 이송 스프링(440)은 제1 본체(410)의 제1 홈(412)과 제2 본체(420)의 환형 돌기부(422)의 외주부 사이 마련되어 원래의 탄성 상태로 유지된다.

다음에 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 워크(10)의 검사가 개시되면, 이송 실린더(300)가 작동하여 가이드 부재(210)를 따라 모터(200)를 이송시켜 탭 유닛(500)이 워크(10)와 당접하게 한다. 한편, 모터(200)의 이동에 따라 제1 이송 스프링(430)과 제2 이송 스프링(440)은 압축 상태로 유지된다.

이어서, 도 6의 (b)에 도시된 상태에서 워크(10)의 검사를 위해 모터(200)가 정회전하고 탭 유닛(500)의 일부가 워크(10)에 삽입되면서 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 이송 스프링(430)과 제2 이송 스프링(440)의 탄성력은 초기 상태로 된다.

계속해서 워크(10)의 내부 검사를 위해 모터(200)가 정회전하면, 탭 유닛(500)의 선단의 나사산과 워크(10)의 내부의 나사산이 체결되어 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 이송 스프링(430)이 인장된 상태로 된다.

이와 같은 탭 유닛(500)의 이동 상태는 센서 부재(600)에서 감지되고, 감지 정보는 통신 유닛을 통해 작업자에게 전송된다.

하나의 워크(10)에 대한 검사가 완료되면, 모터(200)가 역회전하여 워크(10)에서 탭 유닛(500)이 분리되며, 이 분리 과정에서 인장된 제1 이송 스프링(430)이 초기 상태로 복귀하므로, 탭 유닛(500)의 후진 시에는 전진할 때보다 더 큰 힘으로 후퇴하여 워크(10)에서의 끼임 현상을 방지할 수 있다.

이후, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 상태로 진행하여 워크(10)의 검사를 계속 실행할 수 있다. 상술한 워크(10)의 검사를 위한 워크(10)의 장착 및 분리와 워크 자동 검사장치에 따른 워크의 검사는 자동화 시스템에 의해 연속적으로 실행될 수 있다.

다음에 본 발명에 따른 워크 자동 검사 시스템에 대해 도 7에 따라 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 워크 자동 검사장치를 구비한 워크 자동 검사 시스템의 블록도이다.

본 발명에 따른 워크 자동 검사 시스템은 도 1에 도시된 바와 같은 워크 자동 검사장치, 모터(200)의 이동 및 회전을 제어하는 제어부(700), 센서 부재(600)에서 검사 부재(400)의 이동 상태의 감지 정보에 따라 워크(10)의 불량 여부를 판단하는 판단부(800), 상기 판단부(800)에서의 판단 결과에 따라 작업자에게 워크(10)의 불량 상태를 통지하는 경보부(900)를 포함한다.

상기 제어부(700)는 예를 들어 마이크로프로세서와 비휘발성 메모리로 이루어진 메모리를 구비하며, 도 7에 도시된 바와 같이, 모터(200)의 정역회전, 이송 실린더(300)의 작동 등을 제어한다. 즉 상기 제어부(700)의 메모리에는 검사할 워크(10)의 사양에 대한 정보가 저장되고, 마이크로프로세서는 메모리에 저장된 정보에 따라 실린더에 의한 모터(200)의 이동거리를 제어하고, 모터(200)의 정역회전을 제어한다. 또 상기 제어부(700)는 센서 부재(600)의 작동을 제어할 수도 있다.

한편, 상기 설명에서는 센서 부재(600)가 탭 유닛(500)의 이동 거리를 감지하는 구조로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 모터(200)의 회전수를 감지하는 구조로 마련될 수도 있다.

상기 센서 부재(600)에서 감지된 탭 유닛(500)의 이동 거리 정보는 예를 들어, 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나의 통신 방식에 의해 판단부(800)으로 전송된다.

상기 판단부(800)는 도 1에 도시된 바와 같은 워크 자동 검사장치가 마련된 작업장(공장)과 거리를 둔 원격지(사무실)에 마련되고, 예를 들어 관리자 단말기로서 스마트폰(Smart Phone), 휴대 단말기(Portable Terminal), 이동 단말기(Mobile Terminal), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant: PDA), PMP(Portable Multimedia Player) 단말기, 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 태블릿 PC(Tablet PC)일 수 있다. 즉 상기 판단부(800)는 워크(10)에 대한 정보가 저장되고, 센서 부재(600)에서 전송된 감지 정보가 미리 저장된 워크(10)의 정보와 일치하는 정보인가 판단하고, 일치하는 정보인 경우 정상으로 판단하고, 불일치인 경우 불량으로 판단하여 경보부(900)로 워크(10)의 불량 상태를 통지한다.

상기 경보부(900)는 예를 들어 적색의 경고등 또는 알람 등을 작동시켜 관리자에게 검사 중인 워크(10)의 불량 상태 정보를 인지시킨다.

한편, 상기 판단부(800)에는 데이터베이스가 포함되어 워크(10)의 불량 정보를 저장하고, 이 불량 정보를 이용하여 워크의 품질관리를 도모할 수도 있다.

다음에 본 발명에 따른 워크 자동 검사 시스템의 동작에 대해 도 8에 따라 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 워크 자동 검사 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 워크(10)에 대한 검사가 개시되면, 워크(10)가 장착 부재(11) 상에 탑재되고, 탭 유닛(500)과 워크(10)가 이격된 상태를 유지하며, 제어부(700)에 저장된 워크(10)의 사양에 따라 실린더(300)를 작동시켜 모터(200)를 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 소정 거리만큼 시동시킨다(S10). 이에 따라 모터(200)에 결합된 검사 부재(400) 및 검사 부재(400)에 장착된 탭 유닛(500)도 소정 거리만큼 이동한다.

이어서, 제어부(700)의 제어에 따라 모터(200)가 회전하면(S20), 탭 유닛(500)의 선단이 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 워크(10) 내로 회전하면서 삽입 이동된다(S30).

상기 단계 S30에서의 탭 유닛(500)의 이동 상태는 센서 부재(600)에 의해 감지되고, 센서 부재(600)에서의 감지 정보는 예를 들어 RF 통신 방식에 의해 판단부(800)로 전송된다.

판단부(800)에서는 수신된 감지 정보가 메모리에 저장된 워크(10)의 사양 정보와 일치, 즉 탭 유닛(500)의 이동이 설정 거리에 대응하여 이동하였는지를 판단한다(S40).

상기 단계 S40에서 탭 유닛(500)의 이동 거리가 설정된 이동 거리에 대응하는 경우, 워크(10)의 상태를 정상으로 판단하고(S50), 다른 워크의 검사를 실행하게 한다.

한편, 상기 단계 S40에서 탭 유닛(500)의 이동 거리가 설정된 이동 거리에 대응하지 않는 경우, 워크(10)의 상태를 불량으로 판단하고(S60), 이 불량 정보를 경보부(900)로 전송하며, 경보부(900)에서는 예를 들어 적색의 경고등 또는 알람 등을 작동시켜 관리자에게 검사 중인 워크(10)의 불량 상태 정보를 인지시킨다.

따라서 본 발며에서는 원격지에서 워크의 검사 상태를 인지할 수 있을 뿐만 아니라, 불량으로 판정된 워크의 불량 정보를 관리할 수 있으므로, 워크의 품질 관리를 도모할 수도 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 스마트 팩토리에 최적화된 워크 자동 검사장치 및 워크 자동 검사 시스템을 사용하는 것에 의해 워크와 검사 부재의 수평 불일치에 대한 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅 기능을 적용하여 원활한 검사를 실행할 수 있다.

100 : 프레임
200 : 모터
300 : 실린더
400 : 검사 부재
500 : 탭 유닛
600 : 센서 부재

Claims (7)

1. 스마트 팩토리에 최적화된 워크를 자동으로 검사하는 장치로서,
   프레임 상에 이동 가능하게 장착된 모터,
   상기 모터를 이송시키는 이송 실린더,
   원통형으로 이루어지고 상기 모터의 회전축에 회전 가능하게 결합된 제1 본체 및 원통형으로 이루어지고 상기 제1 본체에 결합된 제2 본체를 구비하고, 상기 워크의 나사산의 가공 상태를 검사하는 검사 부재,
   상기 검사 부재에 장착되고 상기 워크에 나사 결합하는 탭 유닛,
   상기 프레임 상에 마련되고 상기 검사 부재의 이동 상태를 감지하는 센서 부재를 포함하고,
   상기 제2 본체의 후면에는 다수의 오목부가 마련되고,
   상기 검사 부재는 상기 탭 유닛의 플로팅 및 틸팅을 조절하기 위해 상기 오목부에 결합되는 볼록부가 마련된 플로팅 부재, 상기 플로팅 부재를 상기 제2 본체에 유지시키며 결합구가 마련된 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크 자동 검사장치.
2. 제1항에서,
   상기 검사 부재는 상기 제1 본체와 제2 본체 내에 마련된 제1 이송 스프링 및 제2 이송 스프링, 상기 탭 유닛을 상기 제2 본체에 결합시키는 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워크 자동 검사장치.
3. 제2항에서,
   상기 제1 본체에는 상기 회전축이 삽입되는 삽입 홈, 상기 제1 이송 스프링 및 제2 이송 스프링이 내장되는 제1 홈이 마련되고,
   상기 제2 본체의 전면에 제2 홈 및 제3 홈이 마련된 것을 특징으로 하는 워크 자동 검사장치.
4. 제3항에서,
   상기 오목부의 깊이는 상기 볼록부의 높이보다 깊게 마련되고,
   상기 결합구의 내경은 상기 플로팅 부재의 샤프트의 외경보다 크게 마련된 것을 특징으로 하는 워크 자동 검사장치.
5. 제3항에서,
   상기 제1 이송 스프링은 상기 제1 본체 내에 마련된 제1 돌기와 상기 제2 본체 내에 마련된 제2 돌기에 결합되고,
   상기 제2 이송 스프링은 상기 제1 홈과 제3 홈 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 워크 자동 검사장치.
6. 청구항 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항의 워크 자동 검사장치,
   상기 모터의 이동 및 회전을 제어하는 제어부,
   상기 센서 부재에서 상기 검사 부재의 이동 상태의 감지 정보에 따라 상기 워크의 불량 여부를 판단하는 판단부,
   상기 판단부에서의 판단 결과에 따라 작업자에게 워크의 불량 상태를 통지하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크 자동 검사 시스템.
7. 제6항에서,
   상기 센서 부재는 LVDT(The linear variable differential transformer) 센서 및 상기 판단부로 상기 감지 정보를 전송하는 통신 유닛을 포함하고,
   상기 판단부 및 경보부는 원격지에 마련된 것을 특징으로 하는 워크 자동 검사 시스템.
   

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