KR102377061B1 - 볼트 체결 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동툴에 대한 작업 대기위치의 검출과 작업 대기위치로부터 작업 개시위치에 이르는 이동거리의 검출, 및 체결토크와 체결각도를 기반으로 정상적인 볼트 체결의 유무를 판정할 수 있는 볼트 체결 검사장치를 개시한다.
전술한 볼트 체결 검사장치는 전동툴(100)에 대한 작업 대기위치로의 전이여부를 실시간으로 검출하는 대기위치 검출부(10), 상기 전동툴(100)에 대한 작업 개시위치로의 전이여부를 실시간으로 검출하는 개시위치 검출부(12), 상기 전동툴(100)에 의한 볼트 체결작업시 발생하는 체결토크를 실시간으로 검출하는 체결토크 검출부(14), 상기 전동툴(100)에 의한 볼트 체결작업시 발생하는 체결각도를 실시간으로 검출하는 체결각도 검출부(16), 상기 개시위치 검출부(12)로부터 입력되는 신호를 매개로 상기 전동툴(100)에 대한 작업 대기위치로부터 작업 개시위치까지의 이동거리를 검출한 다음, 상기 전동툴(100)에 의한 체결토크와 체결각도를 각각 계측하여 볼트 체결작업에 대한 정상유무를 판단하는 제어부(18), 및 상기 전동툴(100)에 대한 이동거리와 상기 전동툴(100)에 의한 체결토크 및 상기 전동툴(100)에 의한 체결각도를 기반으로 볼트 체결작업의 정상유무를 외부로 출력하는 출력부(20)를 구비한다.

Description

볼트 체결 검사장치{BOLT FASTENING INSPECTION DEVICE}
본 발명은 볼트의 체결에 의해 조립이 이루어지는 작업 대상물에 대한 정상적인 체결의 유무를 판정하기 위한 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동툴에 대한 체결위치와 이동거리, 체결토크, 및 체결각도의 검출을 통해 볼트 체결의 정상유무를 검사하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 시트를 생산하는 공정 중 각종 단위 부품들을 볼트와 너트에 의한 체결로서 조립하는 라인에서는 규정된 토크로서 볼트를 체결해야 하고, 체결후 규정된 토크로 볼트의 체결이 이루어졌는지에 대한 검증이 필요하게 된다.
이 경우, 시트의 조립에 있어, 볼트에 의한 체결 공정에 대한 검증은 체결토크와 체결각도에 대한 검사를 기반으로 이루어지게 되는 데, 전동툴을 이용한 자동화된 라인에서 수행되는 체결 공정의 불량 유무는 정상적인 체결토크와 체결각도의 검출에도 불구하고 불량이 발생하게 된다.
이와 같은 문제의 발생은 작업자에 따라 작업 개시위치가 상이하기 때문에 기인하는 것으로, 전동툴에 대한 체결토크와 체결각도의 검출만으로는 볼트의 체결 축선이 정상적인 위치로부터 벗어나는 이른 바 대각 체결에 의한 불량을 정확하게 판별할 수 없게 된다.
즉, 종래의 볼트 체결 검사는 고속 회전하는 너트 런너와 같이 고속으로 회전하는 전동툴에 대한 체결토크와 체결각도만을 계측하여 규정된 범위를 만족하면 체결 작업이 정상적으로 이루어졌다고 판단하게 되는 데, 이 경우에도 볼트의 대각 체결에 의한 불량은 검출할 수 없게 되므로, 이에 대한 개선의 요구가 대두되는 실정이다.
KR10-2002-0095373A (2002.12.26 공개) KR10-0569064B1 (2006.04.03 등록) KR10-2004-0034813A (2004.04.29. 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전동툴에 대한 작업 대기위치의 검출과 작업 대기위치로부터 작업 개시위치에 이르는 이동거리의 검출, 및 체결토크와 체결각도를 기반으로 정상적인 볼트 체결의 유무를 판정할 수 있는 볼트 체결 검사장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 전동툴을 이용한 볼트의 정상적인 체결을 검사하기 위한 장치로서, 상기 전동툴의 작업 대기위치를 검출하는 대기위치 검출부, 상기 전동툴의 작업 개시위치를 검출하는 개시위치 검출부, 상기 전동툴에 대한 체결토크를 검출하는 체결토크 검출부, 상기 전동툴에 대한 체결각도를 검출하는 체결각도 검출부, 및 상기 개시위치 검출부를 매개로 작업 대기위치로부터 작업 개시위치까지의 상기 전동툴에 대한 이동거리를 검출한 다음, 상기 체결토크 검출부와 상기 체결각도 검출부로부터 입력되는 신호를 매개로 상기 전동툴에 의한 체결토크와 체결각도를 계측하여 볼트 체결작업의 정상유무를 판단하는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 대기위치 검출부는 상기 전동툴에 대한 작업 대기위치로의 이동여부를 검출하는 위치감지용 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 개시위치 검출부는 상기 전동툴의 작업 개시위치에 설치되는 위치센서, 및 상기 전동툴의 작업 대기위치로부터 작업 개시위치에 이르기까지 상기 전동툴의 이동경로를 따라 설치되고 동일한 이격거리를 두고 배치되는 다수의 슬릿부를 포함하는 이동검출용 브래킷를 구비하고, 상기 제어부는 상기 위치센서로부터 입력되는 카운터 신호를 기반으로 작업 대기위치로부터 작업 개시위치로 향하는 상기 전동툴의 이동거리를 계측하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 전동툴이 작업 개시위치에 도달한 다음, 상기 체결토크 검출부와 상기 체결각도 검출부로부터 입력되는 신호를 매개로 상기 전동툴에 의한 체결토크와 체결각도를 계측하고, 계측된 정보를 기반으로 볼트 체결작업에 대한 정상유무를 판단하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 전동툴에 대한 이동거리, 상기 전동툴에 의한 체결토크, 및 상기 전동툴에 의한 체결각도를 기반으로 볼트 체결작업의 정상유무를 외부로 출력하는 출력부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 출력부는 상기 전동툴에 대한 이동거리, 상기 전동툴에 의한 체결토크, 및 상기 전동툴에 의한 체결각도를 각각 개별적으로 출력하는 디스플레이부로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 전동툴을 이용한 볼트의 정상적인 체결 작업을 검사하기 위한 장치로서, 전동툴에 대한 작업 대기위치의 검출과 작업 대기위치로부터 작업 개시위치로의 이동 검출을 기반으로 전동툴의 체결토크와 체결각도를 각각 검출함으로써 볼트 체결작업의 정상유무를 보다 정밀하게 검사할 수 있게 된다.
이 경우, 본 발명은 전동툴에 대한 작업 대기위치로부터 작업 개시위치에 이르기까지의 이동거리를 위치센서와 이동검출용 브래킷을 이용하여 검출할 수 있으므로, 전동툴의 체결토크와 체결각도에 대한 검출시점을 정확하게 판단할 수 있고, 이후 전동툴의 작업 개시위치로부터 이루어지는 체결토크와 체결각도에 대한 계측을 기반으로 정상적인 볼트 체결작업의 구현여부를 판정하게 된다.
또한, 본 발명은 전동툴에 대한 이동거리와 체결토크 및 체결각도를 각각 외부를 향해 가시적으로 출력하는 디스플레이부를 더 포함함으로써 작업자로 하여금 볼트 체결작업의 이상유무를 보다 용이하게 인지할 수 있게 해 준다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼트 체결 검사장치에 대한 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼트 체결 검사장치의 사용상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 위치센서와 이동검출용 브래킷을 기반으로 전동툴의 이동거리를 검출하기 위한 신호를 예시하는 판독 그래프이다.
이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 차량용 시트에 있어, 쿠션 프레임과 레일 조립체 사이에서 이루어지는 볼트에 의한 체결공정에 적용되는 것이다. 차량용 시트의 쿠션 프레임에 있어 볼트에 의한 체결작업은 좌우 양측 사이드의 전방과 후방부위에서 각각 개별적으로 실시되는 것으로, 총 4군데의 작업위치에서 체결작업이 이루어진다.
이 경우, 볼트 체결작업은 너트 런너와 같이 모터의 구동력을 이용하여 볼트에 회전력을 제공하는 체결툴에 의해 이루어지고, 체결툴에 대한 작동은 작업자의 조작에 의해 구현된다. 이하의 실시예에서 체결툴은 전동툴로 명기하기로 한다.
도 1을 참조로 하면, 본 발명은 전동툴(100)을 이용하여 볼트의 정상적인 체결을 검사하기 위한 장치로서, 상기 전동툴(100)의 작업 대기위치를 검출하는 대기위치 검출부(10), 상기 전동툴(100)의 작업 개시위치를 검출하는 개시위치 검출부(12), 상기 전동툴(100)에 대한 체결토크를 검출하는 체결토크 검출부(14), 상기 전동툴(100)에 대한 체결각도를 검출하는 체결각도 검출부(16), 및 상기 전동툴(100)에 의한 체결토크와 체결각도를 계측하여 볼트 체결작업의 정상유무를 판단하는 제어부(18), 및 상기 제어부(18)로부터 제공되는 신호를 기반으로 하여 볼트 체결작업의 정상유무를 외부로 출력하는 출력부(20)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 볼트 체결 검사장치는 작업자에 의해 상기 전동툴(100)이 온 상태로 전환될 경우에 한정하여 상기 제어부(18)에 의한 볼트 체결작업에 대한 정상유무의 판정이 이루어짐을 밝혀둔다.
도 2를 참조로 하면, 본 발명에 있어, 상기 전동툴(100)은 쿠션 프레임(200)의 볼트 체결부위와 인접한 위치에서 볼트의 체결방향을 따라 이동 가능하게 설치된다. 이 경우, 상기 전동툴(100)은 가이드 레일(120)을 따라 상기 쿠션 프레임(200)의 볼트 체결방향으로 이동 가능하게 설치된다. 또한, 상기 전동툴(100)은 상기 쿠션 프레임(200)을 향한 자유단부에 볼트를 파지하기 위한 체결구(140)를 구비한다.
상기 대기위치 검출부(10)는 시트의 체결공정에서 상기 전동툴(100)에 대한 작업 대기위치로의 전이여부를 실시간으로 검출하는 것으로, 상기 전동툴(100)에 대한 위치 정보를 검출하여 상기 제어부(18)로 출력하는 센서에 해당한다. 즉, 상기 대기위치 검출부(10)는 시트의 체결공정에서 상기 전동툴(100)이 작업 대기위치로 이동했는지의 여부를 검출하는 위치감지용 센서로서, 작업 대기위치에서 상기 전동툴(100)의 존재여부를 검출하여 상기 제어부(18)로 출력함으로써 상기 전동툴(100)이 작업 대기위치로 이동했는지의 여부를 검출하는 역할을 수행한다.
상기 개시위치 검출부(12)는 시트의 체결공정에서 상기 전동툴(100)에 대한 작업 개시위치로의 전이여부를 실시간으로 검출하는 것으로, 상기 전동툴(100)에 대한 위치 정보를 검출하여 상기 제어부(18)로 출력하는 센서에 해당한다. 즉, 상기 개시위치 검출부(12)는 상기 전동툴(100)이 작업 개시위치로 이동했는지의 여부를 검출하여 상기 제어부(18)로 출력함으로써 상기 전동툴(100)이 작업 개시위치로 이동했는지의 여부를 검출하는 역할을 수행한다.
이를 위해, 상기 개시위치 검출부(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전동툴(100)의 작업 개시위치에 고정되도록 설치되는 위치센서(12-1), 및 상기 전동툴(100)의 작업 대기위치로부터 작업 개시위치에 이르기까지 상기 전동툴(100)의 이동경로를 따라 설치되고 동일한 이격거리를 두고 배치되는 다수의 슬릿부(12a)를 포함하는 이동검출용 브래킷(12-2)를 구비한다.
이 경우, 상기 이동검출용 브래킷(12-2)은 상기 전동툴(100)에 있어 볼트의 체결을 위한 이동경로와 평행한 방향으로 고정되도록 설치되고, 상기 슬릿부(12a)는 상기 이동검출용 브래킷(12-2)의 전체 부위에서 균일한 간격을 두고 상호 이격되는 형태로 마련되도록 구성된다. 즉, 상기 이동검출용 브래킷(12-2)은 전 부위에 걸쳐 상기 다수의 슬릿부(12a)를 동일한 이격거리를 두고 구비하는 평판형 플레이트로 구현될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 있어, 상기 위치센서(12-1)는 상기 이동검출용 브래킷(12-2)을 향해 빛을 조사하여 상기 슬릿부(12a)에 의해 통과 또는 차단되는 횟수를 카운터하여 상기 제어부(18)로 출력하게 된다. 이에 따라, 상기 제어부(18)는 상기 위치센서(12-1)로부터 입력되는 카운터 신호를 기반으로 작업 대기위치로부터 작업 개시위치로 향하는 상기 전동툴(100)의 이동거리를 정밀하게 계측할 수 있게 되고, 이를 기반으로 상기 제어부(18)는 작업 개시위치에 상기 전동툴(100)이 존재하는 지의 여부를 정확하게 판단할 수 있게 된다.
이 경우, 상기 개시위치 검출부(12)로부터 검출되는 상기 전동툴(100)에 대한 위치 정보는 상기 위치센서(12-1)와 상기 이동검출용 브래킷(12-2)을 매개로 검출되는 카운터 정보로서 도 3에 도시된 바와 같이, 온/오프 방식으로 상호 교호적으로 변화되는 입력신호이고, 이는 상기 제어부(18)로 제공되는 것이다.
상기 체결토크 검출부(14)는 상기 전동툴(100)에 의한 볼트 체결작업시 발생하는 체결토크를 실시간으로 검출하는 것으로, 상기 전동툴(100)이 볼트에 제공하는 체결토크를 검출하여 상기 제어부(18)로 출력하는 센서에 해당한다. 즉, 상기 체결토크 검출부(14)는 상기 전동툴(100)이 체결작업시 볼트에 가하는 체결토크의 정도를 검출하는 역할을 수행한다.
상기 체결각도 검출부(16)는 상기 전동툴(100)에 의한 볼트 체결작업시 발생하는 체결각도를 실시간으로 검출하는 것으로, 상기 전동툴(100)이 볼트에 제공하는 체결각도를 검출하여 상기 제어부(18)로 출력하는 센서에 해당한다. 즉, 상기 체결각도 검출부(16)는 상기 전동툴(100)이 체결작업시 볼트에 가하는 체결각도의 정도를 검출하는 역할을 수행한다. 이 경우, 체결각도는 체결작업시 볼트가 회전하는 정도를 의미하는 것이다.
상기 제어부(18)는 상기 개시위치 검출부(12)로부터 입력되는 신호를 매개로 상기 전동툴(100)에 대한 작업 대기위치로부터 작업 개시위치까지의 이동거리를 검출하고, 이때 상기 전동툴(100)이 작업 개시위치로 전이되었음을 판단하게 되면, 상기 전동툴(100)에 의한 체결토크와 체결각도를 계측하기 시작하여 최종적으로 볼트 체결작업에 대한 정상유무를 판단하도록 구성된다. 이 경우, 상기 제어부(18)는 상기 개시위치 검출부(12)로부터 입력되는 신호를 기반으로 온/오프되는 신호를 계수함으로써 상기 전동툴(100)에 대한 이동거리를 정확하게 검출할 수 있게 된다.
즉, 상기 제어부(18)는 상기 전동툴(100)이 작업 개시위치에 도달한 다음, 상기 체결토크 검출부(14)와 상기 체결각도 검출부(16)로부터 입력되는 신호를 매개로 상기 전동툴(100)에 의한 체결토크와 체결각도의 계측을 개시하고, 계측된 정보를 기반으로 볼트 체결작업에 대한 정상유무를 판단하게 된다. 이어, 상기 제어부(18)는 판단된 정보를 상기 출력부(20)로 출력함으로써 볼트 체결작업의 정상유무를 외부에서 작업자가 용이하게 인지할 수 있도록 한다.
상기 출력부(20)는 상기 전동툴(100)에 대한 이동거리와 상기 전동툴(100)에 의한 체결토크 및 상기 전동툴(100)에 의한 체결각도를 기반으로 상기 제어부(18)에서 이루어지는 볼트 체결작업의 정상유무에 대한 정보를 외부로 출력하는 역할을 수행한다. 예컨대, 상기 출력부(20)는 상기 전동툴(100)에 대한 이동거리, 상기 전동툴(100)에 의한 체결토크, 및 상기 전동툴(100)에 의한 체결각도를 각각 개별적으로 출력하는 디스플레이부로 구성될 수 있을 것이다.
따라서 상기와 같이 구성된 본 발명은 전동툴(100)을 이용한 시트의 쿠션 프레임(200)에 대한 조립 공정에서 상기 전동툴(100)의 작업 대기위치에 대한 검출과 작업 개시위치로의 전이 여부에 대한 검출을 통해 상기 전동툴(100)의 체결토크와 체결각도의 검출을 개시할 수 있으므로 이를 토대로 볼트의 체결작업에 대한 이상유무를 보다 정밀하게 판정할 수 있게 된다.
즉, 상기 대기위치 검출부(10)는 상기 전동툴(100)에 대한 작업 대기위치로의 전이여부를 실시간으로 검출하여 상기 제어부(18)로 출력하게 되고, 상기 제어부(18)는 이를 기반으로 상기 전동툴(100)에 대한 현재 위치 정보를 파악할 수 있게 된다.
이어, 상기 개시위치 검출부(12)는 상기 전동툴(100)이 작업 대기위치로부터 작업 개시위치에 이르기까지 전이여부를 실시간으로 검출하여 상기 제어부(18)로 출력하게 되고, 상기 제어부(18)는 이를 기반으로 상기 전동툴(100)의 이동거리를 계측하여 정확한 작업 개시위치로의 진입유무를 판단하게 된다. 이 과정에서, 상기 개시위치 검출부(12)는 위치센서(12-1)와 이동검출용 브래킷(12-2)을 이용하여 상기 전동툴(100)에 대한 작업 대기위치로부터 작업 개시위치에 이르기까지의 이동거리를 정확하게 검출하여 상기 제어부(18)로 출력하게 된다.
이어, 상기 제어부(18)는 상기 개시위치 검출부(12)를 통해 상기 전동툴(100)이 작업 개시위치에 도달하였다고 판단하면, 상기 체결토크 검출부(14)로부터 입력되는 신호에 기초하여 볼트 체결시 소요되는 체결토크를 실시간으로 검출하게 됨과 동시에, 상기 체결각도 검출부(16)로부터 입력되는 신호에 기초하여 볼트 체결시 소요되는 체결각도를 실시간으로 검출하게 된다. 이 과정에서 상기 제어부(18)는 상기 체결토크 검출부(14)와 상기 체결각도 검출부(16)로부터 각각 입력되는 정보에 기초하여 정상적인 볼트 체결작업이 수행되었는지의 여부를 판단하게 된다.
이어, 상기 제어부(18)는 상기 출력부(20)를 통해 볼트 체결작업에 대한 정상유무를 외부로 출력하게 됨으로써, 외부에서 작업자로 하여금 작업의 이상유무를 용이하게 인지할 수 있게 해 준다.
한편, 본 발명의 실시예는 볼트에 의한 체결 대상 부품으로서, 차량용 시트의 쿠션 프레임에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 기타 다른 부품의 볼트 체결 및 검사 작업에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10-대기위치 검출부 12-개시위치 검출부
14-체결토크 검출부 16-체결각도 검출부
18-제어부 20-출력부

Claims (6)

  1. 전동툴을 이용한 볼트의 정상적인 체결을 검사하기 위한 장치로서,
    상기 전동툴의 작업 대기위치를 검출하는 대기위치 검출부;
    상기 전동툴의 작업 개시위치를 검출하는 개시위치 검출부;
    상기 전동툴에 대한 체결토크를 검출하는 체결토크 검출부;
    상기 전동툴에 대한 체결각도를 검출하는 체결각도 검출부; 및
    상기 개시위치 검출부를 매개로 작업 대기위치로부터 작업 개시위치까지의 상기 전동툴에 대한 이동거리를 검출한 다음, 상기 체결토크 검출부와 상기 체결각도 검출부로부터 입력되는 신호를 매개로 상기 전동툴에 의한 체결토크와 체결각도를 계측하여 볼트 체결작업의 정상유무를 판단하는 제어부를 구비하고,
    상기 개시위치 검출부는,
    상기 전동툴의 작업 개시위치에 설치되는 위치센서; 및
    상기 전동툴의 작업 대기위치로부터 작업 개시위치에 이르기까지 상기 전동툴의 이동경로를 따라 설치되고 동일한 이격거리를 두고 배치되는 다수의 슬릿부를 포함하는 이동검출용 브래킷을 구비하고,
    상기 제어부는 상기 위치센서로부터 입력되는 카운터 신호를 기반으로 작업 대기위치로부터 작업 개시위치로 향하는 상기 전동툴의 이동거리를 계측하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 볼트 체결 검사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대기위치 검출부는 상기 전동툴에 대한 작업 대기위치로의 이동여부를 검출하는 위치감지용 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼트 체결 검사장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전동툴이 작업 개시위치에 도달한 다음, 상기 체결토크 검출부와 상기 체결각도 검출부로부터 입력되는 신호를 매개로 상기 전동툴에 의한 체결토크와 체결각도를 계측하고, 계측된 정보를 기반으로 볼트 체결작업에 대한 정상유무를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 볼트 체결 검사장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전동툴에 대한 이동거리, 상기 전동툴에 의한 체결토크, 및 상기 전동툴에 의한 체결각도를 기반으로 볼트 체결작업의 정상유무를 외부로 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결 검사장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 출력부는 상기 전동툴에 대한 이동거리, 상기 전동툴에 의한 체결토크, 및 상기 전동툴에 의한 체결각도를 각각 개별적으로 출력하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 하는 볼트 체결 검사장치.
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