KR102417893B1

KR102417893B1 - 체결장치 및 그의 작동방법

Info

Publication number: KR102417893B1
Application number: KR1020170066219A
Authority: KR
Inventors: 배준혁; 안정성; 박종승; 이영석
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2022-07-07
Also published as: US20180339378A1; US20220126410A1; US11253964B2; CN108927656A; KR20180130293A

Abstract

본 발명에 의한 체결장치는, 복수의 체결기; 및 각 체결기의 체결위치를 2차원 좌표계 상에서 가변하는 가변기구;를 가지고, 상기 가변기구는 극좌표계의 반경좌표 및 각좌표를 따라 복수의 체결기를 개별적으로 이동시키도록 구성될 수 있다.

Description

체결장치 및 그의 작동방법{FASTENING APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}

본 발명은 작업대상물(workpiece)을 체결하기 위한 체결장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산수요, 작업대상물의 기종 변화, 부품 변화 등에 유연하게 대응할 수 있는 체결장치 및 그의 작동방법에 관한 것이다.

차량의 레더프레임(ladder frame), 헤드커버(head cover), 오일팬(oil pan), 체인커버(chain cover) 등과 같은 작업대상물을 볼트(bolt), 너트(nut), 스크루(screw), 피스(piece) 등과 같은 체결구를 통해 체결할 때, 임팩터 렌치(impact wrench) 및 너트 런너 등과 같은 체결기를 가진 체결장치가 이용되고 있다.

종래의 체결장치는 작업대상물의 기종 및 종류 등에 대응하여 복수의 체결기가 고정적으로 배치되거나 일부의 체결기가 부분적으로 이동가능하게 구성되어 있다.

이에 따라, 종래의 체결장치는 작업대상물의 기종 변화, 부품 변화 등에 유연하게 대응하기 어려운 단점이 있다. 요컨대, 다기종, 다부품을 복합적으로 체결하고자 할 경우에는 종래의 체결장치가 유연하게 대응하지 못할 수 있고, 이로 인해 그 생산수요를 충족하지 못할 수도 있다.

어느 특정 사양의 제품에 대한 생산이 중지될 경우에는 그에 따른 부품들의 체결작업이 필요하지 않게 되므로, 일부의 체결장치는 재활용이 불가능하여 폐기해야 하는 상황이 발생될 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 생산수요, 작업대상물의 기종 변화, 부품 변화 등에 유연하게 대응할 수 있는 체결장치 및 그의 작동방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 체결장치로서, 복수의 체결기; 및 각 체결기의 체결위치를 2차원 좌표계 상에서 가변하는 가변기구;를 포함할 수 있다.

상기 가변기구는 극좌표계의 반경좌표 및 각좌표를 따라 복수의 체결기를 개별적으로 이동시키도록 구성될 수 있다.

상기 가변기구는 하나 이상의 지지플레이트와, 상기 지지플레이트에 대해 방사상으로 배치된 복수의 베이스블록을 포함하고,

상기 복수의 베이스블록은 상기 지지플레이트의 원주방향을 따라 이동가능하게 구성되며, 각 체결기는 각 베이스블록에 연결되고, 각 체결기는 상기 지지플레이트의 반경방향을 따라 이동가능하게 구성될 수 있다.

각 베이스블록은 상기 지지플레이트의 반경방향을 따라 연장될 수 있다.

상기 하나 이상의 지지플레이트는 하나 이상의 가이드레일을 가지고, 상기 하나 이상의 가이드레일은 링 형상이며, 각 베이스블록은 상기 하나 이상의 가이드레일을 따라 원주방향을 따라 이동가능하다.

각 베이스블록의 상면에는 상기 가이드레일에 가이드되는 가이드부재가 마련될 수 있다.

상기 가변기구는 각 베이스블록을 상기 지지플레이트의 원주방향을 따라 이동시키는 제1이동메커니즘과, 각 체결기를 상기 지지플레이트의 반경방향을 따라 이동시키는 제2이동메커니즘을 포함할 수 있다.

상기 제1이동메커니즘은 복수의 베이스블록에 개별적으로 장착된 복수의 구동모터와, 상기 복수의 구동모터에 개별적으로 연결된 베벨 피니언과, 복수의 베벨 피니언과 치합하는 베벨 링기어를 포함할 수 있다.

상기 베벨 링기어는 상기 지지플레이트에 고정될 수 있다.

상기 제2이동메커니즘은 복수의 베이스블록에 개별적으로 고정된 복수의 리니어 가이드와, 복수의 리니어 가이드에 개별적으로 이동가능하게 연결된 복수의 이동블록을 포함할 수 있다.

각 이동블록에는 각 체결기가 개별적으로 연결될 수 있다.

각 리니어 가이드는 회전가능한 이송스크류와, 상기 이송스크류의 외면에 나사결합된 너트와, 상기 이송스크류를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.

상기 너트는 각 이동블록에 고정될 수 있다.

상기 가변기구 및 각 체결기에 개별적으로 연결된 복수의 케이블을 상기 가변기구의 중심부에서 상부를 향해 가이드하는 복수의 케이블 캐리어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 복수의 체결기 및 복수의 체결기가 이동가능하게 연결되는 지지플레이트를 가진 체결장치의 작동방법으로,

작업대상물의 형상, 구조에 따라 각 체결기를 지지플레이트의 원주방향으로 이동하거나 각 체결기를 지지플레이트의 반경방향으로 이동시킴으로써 각 체결기의 위치를 가변할 수 있다.

상기 가변기구를 수직방향으로 이동시킴으로써 각 체결기의 수직위치를 가변할 수 있다.

본 발명에 의하면, 생산수요, 작업대상물의 종류, 형상, 구조 등에 따라 작업대상물의 체결위치, 체결 수량 등에 맞춰 각 체결기의 위치를 유연하게 가변할 수 있고, 이를 통해 복수의 체결기의 체결작업을 유연하게 실행할 수 있으므로 유연생산시스템(flexible manufacturing system)을 효과적으로 구축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 체결장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체결장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 체결장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 체결장치의 가변기구를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 체결장치의 가변기구를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 체결장치의 가변기구의 제1이동메커니즘을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 체결장치의 가변기구의 베이스블록, 제1이동메커니즘의 구동모터, 제2이동메커니즘의 리니어 가이드, 체결기가 연결된 구조를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 체결장치의 가변기구의 제2이동메커니즘의 리니어 가이드에 체결기가 연결된 구조를 도시한 저면 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 체결장치에 복수의 케이블 캐리어가 설치된 구조를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 체결장치에 의해 체결가능한 오일팬을 기종별로 예시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 체결장치에 의해 헤드커버를 기종별로 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 체결장치에 의해 래더프레임을 기종별로 예시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 체결장치(100)는, 메인구조물(110, main structure)과, 메인구조물(110)에 대해 수직방향으로 이동가능하게 장착된 이동구조물(120, movable structure)와, 이동구조물(120)에 연결된 서포터(130, supporter)와, 서포트(130)에 장착된 복수의 체결기(10)와, 복수의 체결기(10)의 위치를 가변하는 가변기구(20)를 포함할 수 있다.

메인구조물(110)은 베이스(111)에 대해 수직방향으로 직립하고, 메인구조물(110)은 수직방향으로 연장된 가이드(115)를 가질 수 있다. 메인구조물(110)에는 제어기(150)가 접속될 수 있다.

메인구조물(110)의 전방 측에는 한 쌍의 이송레일(112)이 수평방향으로 배치될 수 있고, 한 쌍의 이송레일(112)을 통해 파렛트(113)가 이송될 수 있다. 파렛트(113)는 다양한 종류의 작업대상물(W)을 안착할 수 있는 구조로 형성될 수 있다.

이동구조물(120)은 수직방향으로 연장된 수직부(121) 및 수직부(121)에서 수평방향으로 연장된 수평부(122)를 가질 수 있다. 수직부(121)는 메인구조물(110)의 가이드(115)를 따라 수직방향으로 가이드될 수 있고, 수평부(122)의 자유단에는 서포트(130)가 체결구 등을 통해 연결될 수 있다.

이동구조물(120)은 하나 이상의 엑츄에이터(125)에 의해 수직방향으로 이동할 수 있다. 하나 이상의 엑츄에이터(125)는 유압 실린더 등일 수 있다.

도 1 내지 도 3에 예시된 바와 같이, 한 쌍의 엑츄에이터(125)가 메인구조물(110)의 양측면에 대칭적으로 설치될 수 있고, 한 쌍의 엑츄에이터(125)가 이동구조물(120)의 양단을 수직방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다.

서포트(130)는 이동구조물(120)의 자유단에 연결되고, 서포트(130)는 돔 형상으로 형성될 수 있다. 서포트(130)의 내부에는 복수의 체결기(10) 및 가변기구(20)가 연결될 수 있다.

복수의 체결기(10)는 가변기구(20)에 의해 서로에 대해 상대적으로 이동가능하게 설치될 수 있고, 각 체결기(10)는 볼트, 너트 등의 체결구을 체결하는 토크를 제공하도록 구성될 수 있다.

실시예에 따르면, 각 체결기(10)는 서보모터(servo motor)의 구동에 의해 볼트, 너트 등과 같은 체결구를 회전시키는 너트런너(nut runner)일 수 있다.

구체적인 실시예에 따르면, 도 6에 예시된 바와 같이, 각 체결기(10)는 회전토크를 발생하는 모터(11)와, 모터(11)의 축선에 대해 직교하는 출력축(12)과, 모터(11)의 회전토크를 출력축(12)으로 전달하는 기어어셈블리(13)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 각 체결기(10)는 모터(11)와 출력축(12)이 직교하는 직교형 체결기(right angle fastening device)로 구성됨에 따라 가변기구(20)에 의한 체결기(10)의 위치가 보다 효율적으로 조절될 수 있다.

가변기구(20)는 복수의 체결기(10)를 2차원 좌표계 상에서 선택적으로 이동시켜 각 체결기(10)의 위치를 조절하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 가변기구(20)는 극좌표계(polar coordinate system)의 반경좌표(radial coordinate) 및 각좌표(angular coordinate)를 따라 복수의 체결기(10)들의 위치를 개별적으로 가변하도록 구성될 수 있다.

가변기구(20)는 제1지지플레이트(21)와, 제1지지플레이트(21)의 하부에 이격하는 제2지지플레이트(22)와, 제1지지플레이트(21) 및 제2지지플레이트(22)에 대해 방사상으로 배치된 복수의 베이스블록(25)을 포함할 수 있다.

제1지지플레이트(21)는 서포트(130)에 연결될 수 있고, 제1지지플레이트(21) 및 제2지지플레이트(22)는 환형(circular shape)으로 형성될 수 있으며, 제1지지플레이트(21)와 제2지지플레이트(22)는 연결부(23)를 통해 연결될 수 있다.

제2지지플레이트(22)의 저면에는 복수의 가이드레일(51, 52)이 고정될 수 있고, 복수의 가이드레일(51, 52)은 링 형상으로 구성될 수 있다.

복수의 가이드레일(51, 52)은 서로 다른 반경을 가진 제1가이드레일(51) 및 제2가이드레일(52)을 포함할 수 있다.

제1가이드레일(51)은 그 측면에 형성된 한 쌍의 홈(51a)을 가질 수 있고, 제2가이드레일(52)은 그 측면에 형성된 한 쌍의 홈(52a)을 가질 수 있다. 제1가이드레일(51)의 반경이 제2가이드레일(52)의 반경 보다 작으며, 제1가이드레일(51)과 제2가이드레일(52)은 동심원 구조로 배치될 수 있다.

복수의 베이스블록(25)은 방사상으로 배치될 수 있고, 각 베이스블록(25)은 지지플레이트(21, 22)의 반경방향을 따라 연장될 수 있다. 각 베이스블록(25)의 일단은 가이드레일(51, 52)의 내경방향을 향하며, 각 베이스블록(25)의 타단은 가이드레일(51, 52)의 외경방향을 향하도록 배치될 수 있다.

각 베이스블록(25)은 복수의 가이드레일(51, 52)을 따라 원주방향(도 5의 화살표 C방향 참조)을 따라 개별적으로 이동할 수 있다.

각 베이스블록(25)의 상면에는 복수의 가이드부재(61, 62)가 고정될 수 있다. 복수의 가이드부재(61, 62)은 제1가이드레일(51)에 가이드되는 제1가이드부재(61) 및 제2가이드레일(52)에 가이드되는 제2가이드부재(62)를 포함할 수 있다.

제1가이드부재(61)는 한 쌍의 측벽(63)을 가질 수 있고, 각 측벽(63)에는 돌기(61a)가 형성될 수 있으며, 제1가이드부재(61)의 각 돌기(61a)가 제1가이드레일(51)의 각 홈(51a)에 끼워질 수 있다.

제2가이드부재(62)는 한 쌍의 측벽(64)을 가질 수 있고, 각 측벽(64)에는 돌기(62a)가 형성될 수 있으며, 제2가이드부재(62)의 각 돌기(62a)가 제2가이드레일(52)의 각 홈(52a)에 끼워질 수 있다.

이와 같이, 제1 및 제2 가이드부재(61, 62)의 각 돌기(61a, 62a)가 제1 및 제2 가이드레일(51, 52)의 각 홈(51a, 52a)에 개별적으로 끼워짐으로써 각 베이스블록(24)은 제2지지플레이트(22)에 지지됨과 더불어, 제1 및 제2 가이드레일(51, 52)을 따라 이동할 수 있다.

제1가이드부재(61)는 각 베이스블록(25)의 일단에 인접하게 배치될 수 있고, 제2가이드부재(62)는 각 베이스블록(25)의 타단에 인접하게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1가이드레일(51) 및 제2가이드레일(52)은 그 사이즈(폭 및 높이 등)가 서로 다르게 형성될 수 있고, 이에 대응하여 제1가이드부재(61) 및 제2가이드부재(62)의 사이즈(폭 및 높이 등)가 서로 다르게 형성될 수 있다.

도 6에 예시된 바와 같이, 제2가이드레일(52)이 제1가이드레일(51) 보다 큰 치수로 형성될 수 있고, 이에 대응하여 제2가이드부재(62)가 제1가이드부재(61) 보다 큰 치수로 형성될 수 있다.

가변기구(20)는 각 베이스블록(25)을 지지플레이트(21, 22)의 원주방향(C)을 따라 이동시키는 제1이동메커니즘(30)과, 각 체결기(10)를 지지플레이트(21, 22)의 반경방향(R)을 따라 이동시키는 제2이동메커니즘(40)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 복수의 체결기(10)는 지지플레이트(21, 22)의 원주방향(C) 및/또는 반경방향(R)을 따라 이동가능하게 구성될 수 있다.

제1이동메커니즘(30)이 각 베이스블록(25)을 제1지지플레이트(21)의 원주방향으로 이동시킴에 따라 각 체결기(10)의 위치가 제1지지플레이트(21)의 원주방향을 따라 조절될 수 있다.

제1이동메커니즘(30)은 복수의 베이스블록(25)에 개별적으로 장착된 복수의 구동모터(35)와, 복수의 구동모터(35)에 개별적으로 연결된 베벨 피니언(31, bevel pinion)과, 복수의 베벨 피니언(31)과 치합하는 베벨 링기어(32, bevel ring gear)을 포함할 수 있다.

구동모터(35)는 각 베이스블록(25)의 상면에 브라켓(36)을 매개로 장착될 수 있고, 각 베벨 피니언(31)은 구동모터(35)의 출력축에 결합될 수 있다.

베벨 링기어(32)는 제1지지플레이트(21)의 저면에 체결구 등을 통해 고정될 수 있고, 베벨 링기어(32)와 제1지지플레이트(21)는 동심원 구조로 배치될 수 있다. 베벨 링기어(32)는 일정 반경의 링 형상일 수 있다.

각 구동모터(35)가 구동하면 각 베벨 피니언(31)이 회전하고, 각 베벨 피니언(31)은 베벨 링기어(32)의 원주방향(C)을 따라 이동할 수 있으며, 이를 통해 각 베이스블록(25)이 베벨 링기어(32)의 원주방향(C)을 따라 이동할 수 있다. 각 베이스블록(25)이 제1지지플레이트(21) 및 베벨 링기어(32)의 원주방향(C)을 따라 이동함에 따라 각 체결기(10)의 위치가 제1지지플레이트(21) 및 베벨 링기어(32)의 원주방향(C)을 따라 조절될 수 있다.

이와 같이, 각 체결기(10)의 위치가 제1지지플레이트(21)의 원주방향을 따라 조절됨에 따라 각 체결기(10)의 원주방향 위치는 극좌표계의 각좌표(angular coordinate)에 해당할 수 있다.

도 5에 예시된 바와 같이, 인접한 베이스블록(25)들은 제1이동메커니즘(30)에 의해 개별적으로 설정된 체결영역(D1, D2) 이내에서 이동할 수 있고, 인접한 베이스블록(25)들의 체결영역(D1, D2)들이 서로 중첩함에 따라 공유영역(D3)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 인접한 베이스블록(25)들의 각 체결영역(D1, D2)들이 서로 공유하는 공유영역(D3)이 형성됨에 따라 작업대상물의 종류(기종, 형상, 구조 등)에 따라 체결기(10)들 사이의 간섭이 적절히 회피될 뿐만 아니라 체결기(10)들의 위치 조절 및 체결기(10)의 갯수 가변 등을 효과적으로 수행할 수 있다.

제2이동메커니즘(40)은 복수의 베이스블록(25)에 개별적으로 고정된 복수의 리니어 가이드(41)와, 복수의 리니어 가이드(41)에 개별적으로 이동가능하게 연결된 복수의 이동블록(42)을 포함할 수 있다.

각 리니어 가이드(41)는 이송스크류(45)와, 이송스크류(45)의 외면에 나사결합된 너트(46)와, 이송스크류(45)를 회전시키는 모터(43)를 포함할 수 있다. 모터(43)의 구동에 의해 이송스크류(45)가 회전하면 너트(46)가 이송스크류(45)를 따라 이동할 수 있다.

각 이동블록(42)은 각 리니어 가이드(41)의 너트(46)에 고정될 수 있고, 각 이동블록(42)에는 브라켓(15)을 통해 각 체결기(10)가 연결될 수 있다. 이에 의해, 각 리니어 가이드(41)의 너트(46)가 이동함에 따라 이동블록(42)은 제2지지플레이트(22)의 반경방향(도 5의 화살표 R방향 참조)을 따라 이동할 수 있고, 이에 각 체결기(10)의 위치가 제2지지플레이트(22)의 반경방향(R)을 따라 조절될 수 있다.

이와 같이, 각 체결기(10)의 위치가 제2지지플레이트(22)의 반경방향(R)을 따라 조절됨에 따라 각 체결기(10)의 원주방향 위치는 극좌표계의 반경좌표(radial coordinate)에 해당할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 체결장치(100)는 가변기구(20) 및 각 체결기(10)에 개별적으로 연결된 복수의 케이블을 가변기구(20)의 중심부에서 상부를 향해 가이드하는 복수의 케이블 캐리어(161, 162, 163; cable carrier)을 더 포함할 수 있다. 복수의 케이블은 제1이동메커니즘(30)의 각 구동모터(35), 제2이동메커니즘(40)의 각 리니어 가이드(41), 각 체결기(10)에 개별적으로 연결될 수 있다.

복수의 케이블 캐리어(161, 162, 163)은 각 베이스블록(25)의 측면에 개별적으로 설치된 복수의 제1케이블 캐리어(161)와, 각 베이스블록(25)의 일단에 개별적으로 연결된 복수의 제2케이블 캐리어(162)와, 복수의 제2케이블 캐리어(162)에 연결되는 제3케이블 캐리어(163)를 포함할 수 있다.

각 제1케이블 캐리어(161)는 각 베이스블록(25)의 한 측면에 설치되고, 각 제1케이블 캐리어(161)는 각 베이스블록(25)의 이동에 대응하여 하나 이상의 케이블을 가이드하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 제1케이블 캐리어(161)는 체인 타입의 케이블 캐리어일 수 있다.

각 베이스블록(25)은 그 내부에 하나 이상의 케이블을 수용하는 수용공간을 가질 수 있다.

제2케이블 캐리어(162)는 각 베이스블록(25)의 일단에서 상부를 향하도록 배치될 수 있고, 이에 각 베이스블록(25)의 일단에서 상부를 향해 하나 이상의 케이블이 가이드될 수 있다. 일 예에 따르면, 제2케이블 캐리어(162)는 웜 타입의 케이블 캐리어일 수 있다.

제3케이블 캐리어(163)의 하단이 서포트(130)의 상면에 연결부재(135)를 통해 연결될 수 있고, 제2케이블 캐리어(162)들의 상단이 제3케이블 캐리어(163)의 하단에 연결플레이트(165)를 통해 연결될 수 있다. 연결플레이트(165)는 서포트(130)의 내부에 배치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 복수의 케이블 캐리어(161, 162, 163)에 의해 가변기구(20) 및 체결기(10)에 연결된 복수의 케이블을 가변기구(20)의 중심부에서 서포트(130)를 향해 가이드함으로써 복수의 케이블을 보호할 뿐만 아니라 복수의 케이블이 서로 간섭됨을 방지할 수 있고, 이를 통해 가변기구(20) 및 체결기(10)들의 작동 안정성을 효과적으로 구현할 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 체결장치(100)의 작동방법은 작업대상물의 형상, 구조에 따라 제1이동메커니즘(30)에 의해 각 베이스블록(25)을 원주방향으로 이동하거나 제2이동메커니즘(40)에 의해 각 베이스블록(25)을 반경방향으로 이동함으로서 각 체결기(10)의 위치를 가변할 수 있다.

그리고, 필요에 따라 가변기구(20)가 연결된 서포트(130)를 엑츄에이터(125)에 의해 수직방향으로 이동시킴으로써 각 체결기(10)의 수직방향 위치를 가변할 수도 있다.

이와 같이, 작업대상물의 종류(기종, 형상, 구조 등) 변화에 따라 복수의 체결기(10)는 그 위치가 2차원 좌표계 내지 3차원 좌표계 상에서 개별적으로 가변될 수 있으므로, 복수의 체결공을 가진 작업대상물에 대한 동시 체결이 효과적으로 실행될 수 있다.

한편, 본 발명의 체결장치(100)에 의해 체결가능한 작업대상물(W)은 오일 팬(oil pan; 1a, 1b, 1c), 헤드커버(head cover, 2a, 2b, 2c), 래더프레임(ladder frame; 3a, 3b, 3c) 등일 수 있다.

도 11(a), 도 11(b) 및 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 서로 다른 기종의 오일 팬(1a, 1b, 1c)은 각각의 체결공들의 위치가 서로 상이하고, 본 발명에 의한 체결장치(100)는 가변기구(20)에 의해 각 체결기(10)의 위치가 각 오일팬(1a, 1b, 1c)의 체결공들의 위치에 따라 조절됨으로써 서로 다른 기종의 오일 팬(1a, 1b, 1c)을 엔진블록 측에 체결할 수 있다.

도 12(a), 도 12(b) 및 도 12(c)에 도시된 바와 같이, 서로 다른 기종의 헤드커버(2a, 2b, 2c)은 각각의 체결공들의 위치가 서로 상이하고, 본 발명에 의한 체결장치(100)는 가변기구(20)에 의해 각 체결기(10)의 위치가 각 헤드커버(2a, 2b, 2c)의 체결공들의 위치에 따라 조절됨으로써 서로 다른 기종의 헤드커버(2a, 2b, 2c)을 엔진블록 측에 체결할 수 있다.

도 13(a), 도 13(b) 및 도 13(c)에 도시된 바와 같이, 서로 다른 기종의 래더프레임(3a, 3b, 3c)은 각각의 체결공들의 위치가 서로 상이하고, 본 발명에 의한 체결장치(100)는 가변기구(20)에 의해 각 체결기(10)의 위치가 각 래더프레임(3a, 3b, 3c)의 체결공들의 위치에 따라 조절됨으로써 서로 다른 기종의 래더프레임(3a, 3b, 3c)을 엔진블록 측에 체결할 수 있다.

한편, 복수의 체결기(10)는 도 5에 예시된 바와 같이, 8개의 체결기(10)가 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 체결기(10)의 갯수는 작업대상물(W)의 종류에 따라 2개, 4개, 6개, 10개 등과 같이 다양하게 이루어질 수 있다.

생산수요의 변화 또는 작업대상물의 종류 변화 등에 대응하여 체결기(10)의 장착갯수는 가변될 수 있다. 즉, 초기에 장착된 복수의 체결기(10) 중에서 일부의 체결기(10)를 분리하거나 일부의 체결기(10)를 추가하여 장착함으로써 체결기(10)의 갯수를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 예컨대, 현재 상태에서 8개의 체결공을 가진 작업대상물에 대응하여 8개의 체결기(10)를 장착한 조건에서, 6개의 체결공을 가진 작업대상물로 바뀔 경우에는 2개의 체결기(10)를 분리하여 6개의 체결기(10)에 의해 작업대상물의 체결공들을 동시 체결할 수 있다. 반대로 10개의 체결공을 가진 작업대상물로 바뀔 경우에는 2개의 체결기(10)를 추가하여 장착함으로써 10개의 체결기(10)에 의해 작업대상물의 체결공들을 동시에 체결할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의한 체결장치(100)는, 가변기구(20)의 제1 및 제2 이동메커니즘(30, 40)에 의해 각 베이스블록(25)이 극좌표계(polar coordinate system)의 반경좌표(radial coordinate) 및 각좌표(angular coordinate)를 따라 이동가능하고, 이를 통해 체결기(10)들의 위치를 개별적으로 가변할 수 있고, 이를 통해 다기종, 다부품의 작업대상물에 대해 유연하게 대응하여 체결작업을 신속하고 효율적으로 진행할 수 있을 뿐만 아니라 생산량 변동에 유연하게 대응할 수 있고, 단순티칭에 의한 체결작업의 일정을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 체결장치는, 가변기구(20)가 연결된 서포트(130)가 이동구조물(120)에 의해 수직방향으로 이동할 수 있으므로 각 체결기(10)의 수직방향 를 조절할 수 있고, 다기종, 다부품의 작업대상물에 따라 각 체결기(10)의 위치를 보다 다양하게 가변할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 체결기 11: 모터
12: 출력축 13: 기어어셈블리
20: 가변기구 21: 제1지지플레이트
22: 제2지지플레이트 23: 연결부
30: 제1이동메커니즘 31: 베벨 피니언
32; 베벨 링기어 35: 구동모터
40: 제2이동메커니즘 41: 리니어 가이드
43: 모터 45: 이송스크류
46: 너트 51, 52: 가이드레일
61, 62: 가이드부재

Claims

복수의 체결기; 및
각 체결기의 체결위치를 2차원 좌표계 상에서 가변하는 가변기구;를 포함하고,
상기 가변기구는,
환형의 제1지지플레이트;
상기 제1지지플레이트의 하부에 이격하는 환형의 제2지지플레이트;
상기 제2지지플레이트에 이동가능하게 연결되고, 상기 제2지지플레이트의 반경방향을 따라 연장된 복수의 베이스블록;
각 베이스블록을 상기 제1지지플레이트의 원주방향을 따라 이동시키도록 구성되고, 브라켓을 통해 각 베이스블록의 상면에 연결된 제1이동메커니즘; 및
각 체결기를 각 베이스블록의 길이방향을 따라 이동시키도록 구성되고, 각 베이스블록의 저면에 연결된 제2이동메커니즘을 포함하고,
각 체결기는 제2이동메커니즘에 연결되는 체결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가변기구는 극좌표계의 반경좌표 및 각좌표를 따라 복수의 체결기를 개별적으로 이동시키도록 구성되는 체결장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 제2지지플레이트는 하나 이상의 가이드레일을 가지고, 상기 하나 이상의 가이드레일은 링 형상이며, 각 베이스블록은 상기 하나 이상의 가이드레일을 따라 원주방향을 따라 이동가능한 체결장치.
청구항 5에 있어서,
각 베이스블록의 상면에는 상기 가이드레일에 가이드되는 가이드부재가 마련되는 체결장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 제1이동메커니즘은 복수의 베이스블록에 개별적으로 장착된 복수의 구동모터와, 상기 복수의 구동모터에 개별적으로 연결된 베벨 피니언과, 복수의 베벨 피니언과 치합하는 베벨 링기어를 포함하는 체결장치.
청구항 8에 있어서,
상기 베벨 링기어는 상기 제1지지플레이트에 고정되는 체결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2이동메커니즘은 복수의 베이스블록에 개별적으로 고정된 복수의 리니어 가이드와, 복수의 리니어 가이드에 개별적으로 이동가능하게 연결된 복수의 이동블록을 포함하는 체결장치.
청구항 10에 있어서,
각 이동블록에는 각 체결기가 개별적으로 연결되는 체결장치.
청구항 11에 있어서,
각 리니어 가이드는 회전가능한 이송스크류와, 상기 이송스크류의 외면에 나사결합된 너트와, 상기 이송스크류를 회전시키는 모터를 포함하는 체결장치.
청구항 12에 있어서,
상기 너트는 각 이동블록에 고정되는 체결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가변기구 및 각 체결기에 개별적으로 연결된 복수의 케이블을 상기 가변기구의 중심부에서 상부를 향해 가이드하는 복수의 케이블 캐리어를 더 포함하는 체결장치.
청구항 1항에 따른 체결장치의 작동방법으로,
작업대상물의 형상, 구조에 따라 각 체결기를 지지플레이트의 원주방향으로 이동하거나 각 체결기를 지지플레이트의 반경방향으로 이동시킴으로써 각 체결기의 위치를 가변하는 체결장치의 작동방법.
청구항 15에 있어서,
상기 가변기구를 수직방향으로 이동시킴으로써 각 체결기의 수직위치를 가변하는 체결장치의 작동방법.