KR102593713B1 - 볼트 너트 조립 자동화 장치 - Google Patents

Abstract

볼트의 단부에 가결합된 너트를 볼트에 완전 결합시킬 수 있는 볼트 너트 조립 자동화 장치를 개시한다.
조립 자동화 장치는 볼트에 너트를 서로 체결하기 위한 조립 자동화 장치로서, 작업대에 안착되는 받침유닛, 회전 가능하게 받침유닛에 결합되는 몸체유닛, 몸체유닛의 상부에 결합되는 체결유닛몸체부와 체결유닛몸체부에 회전 가능하게 결합되고 작업대와 수평한 제1 방향을 따라 연장되며 볼트 및 볼트에 가결합된 너트가 삽입될 수 있도록 그 내부가 제1 방향을 따라 관통되는 체결부를 포함하는 체결유닛, 적어도 일부가 회전 구동력을 발생시킬 수 있고 체결유닛몸체부에 결합되며 체결부에 연결되어 체결부를 회전시키기 위한 동력유닛, 체결유닛몸체부의 측부에 배치되고 몸체유닛의 상부에 설치되며 체결부의 회전속도 및 회전수를 제어할 수 있도록 동력유닛에 연결되는 제어유닛, 받침유닛에 분리 가능하게 결합되며 작업대에 탈착 가능한 고정유닛을 포함한다. 체결부는 볼트의 단부에 가결합된 너트의 적어도 일부가 걸려 지지될 수 있도록 구성된다.

Description

볼트 너트 조립 자동화 장치{Bolt nut assembly automation device}

본 발명은 볼트 너트 조립 자동화 장치에 관한 것으로, 볼트에 너트를 체결할 수 있는 볼트 너트 조립 자동화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 기계장치 예를 들면, 항공기, 자동차 등과 같은 장치들에서 이들에 결합되는 부품들을 체결하기 위한 체결부재로 가장 널리 사용되고 있는 것이 볼트와 너트이다.

이러한, 볼트와 너트는 제조현장에서 제조된 후 산업현장으로 납품하기 위해서는 볼트와 너트를 체결한 후 일체로 만든 후, 납품된다.

그러나, 종래에는 작업자가 볼트와 너트를 직접 체결함으로써 작업성이 떨어져 생산성이 저하되고, 볼트와 너트를 체결하기 위해 별도의 작업자가 현장에 투입됨으로써 인건비가 상승되는 문제점이 있다. 구체적으로, 작업자가 수작업으로 볼트와 너트를 체결함으로, 생산속도가 저하되고, 볼트 너트 결합시 작업자에게 안전상의 위협이 도사리는 문제가 있다.

이에, 이와 같은 문제가 개선된 장치가 필요한 실정이다.

KR 10-1069883 B1

본 발명은 볼트의 단부에 가결합된 너트를 볼트에 완전 결합시킬 수 있는 볼트 너트 조립 자동화 장치를 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 조립 자동화 장치는 볼트에 너트를 서로 체결하기 위한 조립 자동화 장치로서, 작업대에 안착되는 받침유닛; 회전 가능하게 상기 받침유닛에 결합되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛의 상부에 결합되는 체결유닛몸체부와, 상기 체결유닛몸체부에 회전 가능하게 결합되고 상기 작업대와 수평한 제1 방향을 따라 연장되며 상기 볼트 및 상기 볼트에 가결합된 상기 너트가 삽입될 수 있도록 그 내부가 상기 제1 방향을 따라 관통되는 체결부를 포함하는 체결유닛; 적어도 일부가 회전 구동력을 발생시킬 수 있고 상기 체결유닛몸체부에 결합되며, 상기 체결부에 연결되어 상기 체결부를 회전시키기 위한 동력유닛; 상기 체결유닛몸체부의 측부에 배치되고, 상기 몸체유닛의 상부에 설치되며, 상기 체결부의 회전속도 및 회전수를 제어할 수 있도록, 상기 동력유닛에 연결되는 제어유닛; 상기 받침유닛에 분리 가능하게 결합되며, 상기 작업대에 탈착 가능한 고정유닛;을 포함하고, 상기 체결부는, 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트의 적어도 일부가 걸려 지지될 수 있도록 구성된다.

상기 동력유닛은, 상기 제1 방향을 기준으로 상기 체결유닛몸체부의 일측부에 결합되며, 회전 구동력을 발생시킬 수 있는 모터부; 상기 체결유닛몸체부의 내부에 배치되고, 상기 모터부에 동축상으로 연결되어 회전 구동력에 의해 자전 가능한 입력회전축부; 상기 체결유닛몸체부의 내부에 배치되고, 상기 제1 방향을 기준으로 그 일측이 상기 입력회전축부에 연결되고 그 타측이 상기 체결부에 결합된 출력회전축부에 연결되며, 상기 모터부에서 발생된 회전 구동력을 감속시켜 상기 체결부의 회전 속도를 조절할 수 있는 감속부;를 포함하고, 상기 체결부는, 상기 볼트의 단부의 직경보다 더 큰 내경을 갖도록 그 내부가 관통되어 형성되는 제1 수용홀을 가지며, 상기 출력회전축부에 결합되는 제1 체결부재; 및 상기 제1 체결부재에서 상기 제1 방향을 따라 그 내경의 크기가 점차 증가하도록 연장되며 그 내부에 상기 제1 수용홀과 연통되는 제2 수용홀을 가지며, 상기 너트의 모서리 부분이 인입 가능하며 상기 제2 수용홀을 형성하는 내벽체에 그 내측으로 반구 형상으로 함몰되는 복수의 걸림홈을 구비하는 제2 체결부재;를 포함하고, 상기 복수의 걸림홈은, 상기 제1 방향을 중심축으로 하는 반경방향을 따라 제1 열, 제2 열 및 제3 열로 배치되고, 상기 제1 열의 걸림홈들과, 상기 제2 열의 걸림홈들과, 상기 제3 열의 걸림홈들은, 모서들 사이의 간격이 서로 다른 크기로 마련되는 상기 너트의 모서리 개수에 대응하여 6개로 마련되고, 상기 제1 방향을 중심축으로 하는 원주방향을 따라 등간격으로 이격 배치되며, 상기 제1 열의 걸림홈들 사이의 최대 간격은, 서로 다른 크기로 형성되는 상기 너트 중 어느 하나의 너트를 기준으로, 상기 어느 하나의 너트의 꼭지점들 사이의 최대 간격의 1.1배 이상 내지 1.3배 이하의 길이로 형성되고, 상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 열의 걸림홈들을 형성하는 부분에서의 상기 제2 체결부재의 내벽체의 내경은, 상기 어느 하나의 너트의 일측면과 타측면 사이의 길이인 평경보다 길고 상기 어느 하나의 너트의 꼭지점들 사이의 최대 간격보다 짧으며, 상기 제2 체결부재는, 상기 걸림홈을 형성하는 내벽체에서 그 내측으로 오목하게 인입되는 보조홈; 상기 걸림홈에 인입된 상기 너트의 모서리 부분을 탄성 지지할 수 있도록, 상기 보조홈에 배치되는 탄성스프링과, 상기 탄성스프링에 지지되고, 그 단부가 상기 걸림홈으로 돌출되어 상기 너트의 측면부분에 면접촉 가능한 접촉플레이트를 구비하는 백래시방지체;를 더 포함하고, 상기 접촉플레이트는, 상기 너트와 접촉하는 단부에 탄성이 있는 탄화수소 중합체가 도포된다.

상기 동력유닛은, 상기 제1 방향을 기준으로 상기 체결유닛몸체부의 일측부에 결합되며, 회전 구동력을 발생시킬 수 있는 모터부; 상기 체결유닛몸체부의 내부에 배치되고, 상기 모터부에 동축상으로 연결되어 회전 구동력에 의해 자전 가능한 입력회전축부; 상기 체결유닛몸체부의 내부에 배치되고, 상기 제1 방향을 기준으로 그 일측이 상기 입력회전축부에 연결되고 그 타측이 상기 체결부에 결합된 출력회전축부에 연결되며, 상기 모터부에서 발생된 회전 구동력을 감속시켜 상기 체결부의 회전 속도를 조절할 수 있는 감속부;를 포함하고, 상기 체결부는, 상기 볼트의 단부의 직경보다 더 큰 내경을 갖도록 그 내부가 관통되어 형성되는 제1 수용홀을 가지며, 상기 출력회전축부에 결합되는 제1 체결부재; 및 상기 제1 체결부재에서 상기 제1 방향을 따라 그 내경의 크기가 점차 증가하도록 연장되며 그 내부에 상기 제1 수용홀과 연통되는 제2 수용홀을 가지는 제2 체결부재; 상기 제2 체결부재에서 상기 제2 수용홀의 중심부로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제2 수용홀을 형성하는 상기 제2 체결부재의 내측벽에서 상기 제1 방향을 중심축으로 하는 원주방향을 따라 이격되며, 상기 제2 수용홀의 중심부로 이동하며 상기 제2 수용홀에 인입된 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트의 측면부를 가압 가능한 복수의 가압부재;를 포함하고, 상기 가압부재는, 상기 제2 수용홀을 형성하는 상기 제2 체결부재의 내측벽에서 오목하게 인입되어 형성되는 복수의 보조홈에 설치되고, 상기 제2 수용홀의 중심부를 향하여 상기 제1 방향에 대하여 사선 경사지게 신장 수축 가능한 제1 가압부재실린더; 상기 제1 가압부재실린더의 단부에 결합되는 유니버셜조인트; 상기 유니버셜조인트의 단부에 결합되고, 상기 유니버셜조인트에 의해 상기 제1 방향을 중심축으로 하는 반경방향을 따라 배치되며, 상기 반경방향을 따라 신장 수축 가능하게 형성되는 제2 가압부재실린더; 상기 제2 가압부재실린더의 단부에 결합되며, 상기 너트의 측면부를 가압 가능한 가압플레이트; 및 상기 제2 체결부재의 내벽체에 결합되며, 상기 제2 수용홀에서의 상기 볼트와 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트의 인입 여부를 감지하는 가압부재감지기; 상기 가압부재감지기에 연결되고, 상기 가압부재감지기가 상기 볼트와 상기 볼트의 단부에 가결합된 너트를 감지할 경우, 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트의 모서리들 사이의 최대 길이를 측정하기 위한 가압부재측정기; 상기 가압부재감지기와 상기 가압부재측정기와 상기 제1 가압부재실린더 및 상기 제2 가압부재실린더에 연결되고, 상기 가압부재감지기가 상기 볼트와 상기 볼트의 단부에 가결합된 너트를 감지할 경우 상기 가압부재측정기에서 측정한 상기 너트의 측면들 사이의 간격인 평경의 길이값에 대응하여 상기 제1 가압부재실린더와 상기 제2 가압부재실린더의 구동을 제어하는 가압부재제어기; 를 포함하고, 상기 가압부재는, 상기 가압부재감지기에 연결되며, 상기 가압부재감지기가 상기 볼트와 상기 볼트의 단부에 가결합된 너트를 감지할 경우, 상기 너트의 배치 상태를 촬영하는 가압부재촬영기; 및 상기 가압부재촬영기에 연결되고, 상기 너트의 측면들이 배치된 위치를 판단하는 가압부재판단기;를 더 포함하고, 상기 가압부재제어기는, 상기 가압부재판단기에 연결되며, 상기 동력유닛에 연결되며, 상기 가압플레이트가 상기 너트의 일측면과 수평한 상태로 마주보게 배치되도록, 상기 동력유닛을 제어하여 상기 체결부를 소정 각도 회전시킬 수 있다.

상기 체결부는, 상기 제2 체결부재와 상대 회전 가능하게 상기 제2 체결부재의 단부에 결합되는 아이들베어링;을 더 포함하고, 상기 제어유닛은, 볼트 및 너트에 관한 KS 규격 정보를 저장하는 제어유닛저장부; 상기 아이들베어링에 결합되며, 상기 볼트의 피치(Pitch)와 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트를 촬영하는 제어유닛촬영부; 상기 제어유닛저장부 및 상기 제어유닛촬영부에 연결되며, 상기 제어유닛촬영부에서 촬영된 정보를 이용하여 상기 너트의 측면들 사이의 간격인 평경을 산출하고, 상기 제어유닛저장부를 이용하여 산출된 평경에 매칭되는 KS 규격의 너트를 추출하는 제어유닛처리부; 상기 제어유닛저장부 및 상기 제어유닛처리부에 연결되며, 추출된 KS 규격의 너트의 피치를 확인하고, 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트가 상기 볼트의 단부에서 기 설정된 상기 볼트의 일 위치까지 이동하기 위한 회전수를 산출하는 제어유닛산출부; 상기 제어유닛산출부와 상기 동력유닛에 연결되고, 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트가 상기 볼트의 단부에서 기 설정된 상기 볼트의 일 위치까지 이동시킬 수 있도록, 상기 제어유닛산출부에서 산출된 회전수만큼 상기 체결부가 회전되도록 상기 동력유닛을 제어하는 제어유닛컨트롤러부;를 포함하고, 상기 고정유닛은, 상기 받침유닛에 결합되며, 상기 작업대의 측부와 마주보게 배치되며, 상하방향으로 길이 조절 가능한 제1 고정유닛몸체부; 상기 제1 방향을 따라 연장되고, 상기 제1 고정유닛몸체부의 하부에 결합되며 상기 작업대의 하측면에 접촉 가능한 제2 고정유닛몸체부;를 포함하고, 상기 제1 고정유닛몸체부는, 상하방향으로 연장되고, 상기 받침유닛에 결합되는 제1 고정유닛몸체부재; 상기 고정유닛몸체부재의 하단부에 구비되는 제1 고정유닛랙기어; 상하방향으로 연장되고, 상기 제2 고정유닛몸체부에 결합되는 제2 고정유닛몸체부재; 상기 제2 고정유닛몸체부재의 상단부에 구비되는 제2 고정유닛랙기어; 상기 제1 고정유닛랙기어와 제2 고정유닛랙기어의 사이에서 맞물리며 회전에 의해 상기 제1 고정유닛랙기어와 제2 고정유닛랙기어가 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동되게 하는 고정유닛피니언기어; 및 상기 고정유닛피니언기어와 동축상으로 결합되며, 상기 고정유닛피니언기어를 자전시키기 위한 고정유닛회전레버;를 포함하고, 상기 제2 고정유닛몸체부는, 그 상면에 탄성이 있는 탄화수소 중합체가 도포된다.

상기 감속부는, 상기 모터부에 연결되어 상기 모터부의 회전 동력을 전달하는 제1 감속부재; 상기 제1 감속부재의 일측에 구비되어 상기 제1 감속부재의 회전 동력을 전달하는 제2 감속부재; 및 상기 제2 감속부재의 일측에 구비되어 상기 제2 감속부재의 회전 동력을 전달하는 제3 감속부재;를 포함하고, 상기 출력회전축부는, 상기 제1 감속부재, 제2 감속부재 및 제3 감속부재 중 어느 하나에 연결되고, 상기 제1 감속부재와, 상기 제2 감속부재 및 상기 제3 감속부재는, 각각 각각 기어와 회전축을 포함하며, 상기 출력회전축부는, 상기 회전축의 일측에 상기 회전축의 길이방향으로 연장되도록 연결되고, 상기 제2 체결부재는, 상기 제2 수용홀(132ba)을 형성하는 상기 제2 체결부재의 내벽체가 산화되는 것을 방지하도록, 상기 상기 제2 체결부재의 내벽체의 적어도 일부에 구비되고 규소와 알칼리 금속을 함유하는 코팅층;을 포함하고, 상기 코팅층은, 나트륨을 포함하는 물유리(Na2O·nSiO2)와 칼륨을 포함하는 물유리(K2O·nSiO2) 중 적어도 어느 하나를 함유하고, 산화철(Fe2O3)을 더 포함하며, 상기 나트륨을 포함하는 물유리는, 산화나트륨(Na2O)에 대한 이산화규소(SiO2)의 몰비가 2 이상 내지 4 이하이고, 상기 유니버셜조인트는, 좌우 대칭으로 형성되고 양측에 각각 연결된 축 사이에서 회전력을 전달하는 메인몸체; 끝단부의 요크가 상기 메인몸체의 일측에 연결되는 입력측의 제1 샤프트; 선단부의 요크가 상기 메인몸체의 타측에 연결되는 출력측의 제2 샤프트; 십자 형태로 형성되어 상기 메인몸체와 상기 제1 샤프트 또는 상기 제2 샤프트을 연결하는 한 쌍의 십자샤프트; 상기 메인몸체의 상기 십자샤프트 삽입공 또는 상기 제1 샤프트과 상기 제2 샤프트의 요크에 삽입 결합되도록 상기 십자샤프트의 수평축과 수직축 끝단 부분에 결합되는 십자샤프트 베어링; 상기 메인몸체의 상측에 형성된 윤활제 유입공에 결합되어 윤활제의 추가 유입을 차단하는 입력주입핀; 및 상기 메인몸체의 하측에 형성된 윤활제 배출공에 결합되어 윤활제의 배출을 차단하는 출력주입핀;을 포함하되, 상기 십자샤프트 베어링에 윤활제가 유입되는 윤활제공이 형성됨과 아울러 상기 십자샤프트의 축 끝단면에 윤활제통로이 형성되어, 윤활제가 채워지도록 상기 십자샤프트의 수평축과 수직축의 중앙을 따라 형성된 윤활제통로에 연결되고, 상기 메인몸체의 윤활제 유입공으로 주입된 윤활유가 상기 십자샤프트 베어링의 윤활공과 상기 십자샤프트의 윤활제유도홈을 거쳐 상기 십자샤프트의 윤활제통로에 채워진 후 상기 십자샤프트 베어링의 윤활제공을 통해 배출되어 상기 메인몸체의 윤활제배출공이 채워지며, 상기 메인몸체는, 그 양측에 각각 상기 십자샤프트 삽입공이 형성되고 중앙 상부에 니플설치공이 형성된 상부바디와, 양측에 각각 상기 십자샤프트 삽입공이 형성되고 중앙 하부에 니플설치공이 형성된 하부바디와, 상기 상부바디와 상기 하부바디의 중앙을 서로 연결하는 연결부 및 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 형성되어 상기 상부바디와 상기 하부바디의 폭방향 중앙 외측을 연결하여 입력측과 출력측을 구획하는 분리부를 포함하고, 상기 상부바디의 하부 양측과 상기 하부바디의 상부 양측에 각각 경사부가 형성되고, 상기 윤활제 유입공은, 상기 입력주입핀에 연결되어 연결부와 동축선상에 형성된 제 1유입공, 제 1유입공에서 상방향으로 대칭되게 형성되어 상부 윤활제공에 연결된 한쌍의 제 2유입공으로 구성되고, 상기 윤활제 배출공은, 윤활제통로와 하부 윤활제공과 상방향으로 대칭되게 형성되는 한쌍의 제 2배출공과 제 2배출공에 연결되고 연결부와 동축선상에 형성되어 상기 출력주입핀에 연결되는 제 1배출공으로 구성된다.

본 발명에 따르면, 볼트와 너트의 자동체결장치는 작업자가 볼트와 너트의 체결작업을 신속하게 하는 것을 가능하게 하고, 볼트와 너트를 체결하는 공정에 별도의 작업자가 더 투입되지 않도록 함으로써 인건비가 상승하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 서로 다른 크기의 너트를 볼트의 기 설정된 위치에 동일하게 체결시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조립 자동화 장치의 구조를 측면에서 바라본 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조립 자동화 장치의 구조를 정면에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 체결부의 일예를 도시한 도면이다.
도 4는 일예에 따른 체결부에 의해 너트가 볼트에 체결되는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 일예에 따른 체결부의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 일예에 따른 체결부에 의해 너트가 볼트에 체결되는 모습을 단면으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 고정유닛몸체부의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 동력유닛의 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 감속부의 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제어유닛의 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 변형예에 따른 체결부의 단면을 도시한 도면이다.
도 12는 변형예에 따른 체결부의 유니버셜조인트의 구조를 도시한 도면이다.
도 13은 변형예에 따른 체결부의 유니버셜조인트의 분해사시도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들에서, 별도로 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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조립 자동화 장치의 구조를 측면에서 바라본 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조립 자동화 장치의 구조를 정면에서 바라본 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 체결부의 일예를 도시한 도면이고, 도 4는 일예에 따른 체결부에 의해 너트가 볼트에 체결되는 모습을 도시한 도면이고, 도 5는 일예에 따른 체결부의 단면을 도시한 도면이고, 도 6은 일예에 따른 체결부에 의해 너트가 볼트에 체결되는 모습을 단면으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 고정유닛몸체부의 구조를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 동력유닛의 구조를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 감속부의 구조를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제어유닛의 구조를 도시한 도면이고, 도 11은 변형예에 따른 체결부의 단면을 도시한 도면이고, 도 12는 변형예에 따른 체결부의 유니버셜조인트의 구조를 도시한 도면이고, 도 13은 변형예에 따른 체결부의 유니버셜조인트의 분해사시도이다.

도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 볼트 너트 조립 자동화 장치(100)(이하, 조립 자동차 장치라 함)의 구조에 관하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 조립 자동화 장치(100)는 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)를 볼트(B)에 완전 결합시킬 수 있는 장치일 수 있다. 즉, 작업자(W)가 볼트(B)와 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)를 조립 자동화 장치(100)에 밀어 넣으면, 조립 자동화 장치(100)에 의해 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)를 볼트(B)에 완전 결합시킬 수 있다. 여기서, 가결합된 너트(N)를 볼트(B)에 완전 결합시킨다는 것은 볼트(B)의 단부에 이탈 가능하게 가결합된 너트(N)가 볼트(B)가 연장된 길이방향을 기준으로 그 중간 부분에 체결되는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 조립 자동화 장치(100)는 볼트와 너트를 서로 체결하기 위한 조립 자동화 장치로서, 작업대(T)에 안착되는 받침유닛(110), 회전 가능하게 받침유닛(110)에 결합되는 몸체유닛(120), 몸체유닛(120)의 상부에 결합되는 체결유닛몸체부(131)와 체결유닛몸체부(131)에 회전 가능하게 결합되고 작업대(T)와 수평한 제1 방향을 따라 연장되며 볼트(B) 및 볼트(B)에 가결합된 너트(N)가 삽입될 수 있도록 그 내부가 제1 방향(도 1 참조)을 따라 관통되는 체결부(132)를 포함하는 체결유닛(130), 적어도 일부가 회전 구동력을 발생시킬 수 있고 체결유닛몸체부(131)에 결합되며 체결부(132)에 연결되어 체결부(132)를 회전시키기 위한 동력유닛(140), 체결유닛몸체부(131)의 측부에 배치되고 몸체유닛(120)의 상부에 설치되며 체결부(132)의 회전속도 및 회전수를 제어할 수 있도록 동력유닛(140)에 연결되는 제어유닛(150) 및 받침유닛(110)에 분리 가능하게 결합되며 작업대(T)에 탈착 가능한 고정유닛(160)을 포함한다.

받침유닛(110)은 작업대(T)에 안착된다. 받침유닛(110)은 후술되는 고정유닛(160)에 의해 작업대(T)에 고정될 수 있다.

몸체유닛(120)은 회전 가능하게 받침유닛(110)에 결합될 수 있다. 몸체유닛(120)은 그 하부에 결합된 회동축(121)을 구비한다. 회동축(121)은 상하방향(도 1 참조)을 기준으로 그 상부와 그 하부에 각각 베어링이 결합되며, 회동축(121)의 상부는 몸체유닛(120)의 하부에 상대회전 가능하게 결합되고, 회동축(121)의 하부는 받침유닛(110)의 상부에 상대회전 가능하게 결합된다.

체결유닛(130)은 적어도 일부가 볼트(B)에 가결합된 너트(N)를 지지한 상태로, 동력유닛(140)에 의해 자전하며 볼트(B)에 너트(N)를 완전 체결시킬 수 있다. 즉, 너를fmf 회전시켜 볼트(B)의 길이방향을 기준으로 볼트(B)의 중심부에 너트(N)를 체결시킬 수 있다. 체결유닛(130)은 체결유닛몸체부(131), 체결부(132) 및 아이들베어링(133)을 포함한다.

체결유닛몸체부(131)는 몸체유닛(120)의 상부 중 제1 방향에 대해 수평하게 직교하고 상하방향에 대하여 수직하게 직교하는 제2 방향을 기준으로, 일측에 치우쳐 배치된다. 체결유닛몸체부(131)의 내부에는 후술되는 동력유닛(140)이 설치된다.

이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 일 예에 따른 체결부(132)의 구조에 관하여 설명한다.

일예에 따른 체결부(132)는 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)의 적어도 일부가 걸려 지지될 수 있도록 구성된다.

일예에 따른 체결부(132)는 제1 체결부재(132a) 및 제2 체결부재(132b)를 포함한다.

제1 체결부재(132a)는 볼트(B)의 단부의 직경보다 더 큰 내경을 갖도록 그 내부가 관통되어 형성되는 제1 수용홀(132aa)을 가지며 동력유닛(140)의 출력회전축부(144)에 동축상으로 결합된다. 제1 체결부재(132a)는 제1 방향으로 연장된 중공의 원기둥 형상으로 형성된다.

제2 체결부재(132b)는 제1 체결부재(132a)에서 제1 방향을 따라 그 내경의 크기가 점차 증가하도록 연장되며 그 내부에 제1 수용홀(132aa)과 연통되는 제2 수용홀(132ba)을 가지며 너트(N)의 모서리 부분이 인입 가능하며 제2 수용홀(132ba)을 형성하는 내벽체에 그 내측으로 반구 형상으로 함몰되는 복수의 걸림홈(132bb)을 구비한다.

또한, 제2 체결부재(132b)는 보조홈(132bc) 및 백래시방지체(132bd)를 포함한다.

복수의 걸림홈(132bb)은 제1 방향을 중심축으로 하는 반경방향을 따라 제1 열, 제2 열 및 제3 열로 배치된다.

제1 열의 걸림홈(132bb)들과, 제2 열의 걸림홈(132bb)들과, 제3 열의 걸림홈(132bb)들은, 모서리들 사이가 서로 다른 크기로 마련되는 너트(N)의 모서리 개수에 대응하여 6개로 마련되고, 제1 방향을 중심축으로 하는 원주방향을 따라 등간격으로 이격 배치된다.

여기서, 제1 열의 걸림홈(132bb)들 사이의 최대 간격은, 서로 다른 크기로 형성되는 너트(N) 중 어느 하나의 너트(N)를 기준으로 어느 하나의 너트(N)의 꼭지점들 사이의 최대 간격의 1.1배 이상 내지 1.3배 이하의 길이로 형성된다.

여기서, 제1 방향을 기준으로 제1 열의 걸림홈(132bb)들을 형성하는 부분에서의 제2 체결부재(132b)의 내벽체의 내경은 어느 하나의 너트(N)의 일측면과 타측면 사이의 길이인 평경보다 길고 어느 하나의 너트(N)의 꼭지점들 사이의 최대 간격보다 짧게 형성된다.

보조홈(132bc)은 걸림홈(132bb)을 형성하는 제2 체결부재(132b)의 내벽체에서 내측으로 오목하게 인입되어 형성된다.

백래시방지체(132bd)는 걸림홈(132bb)에 인입된 너트(N)의 모서리 부분을 탄성 지지할 수 있다. 백래시방지체(132bd)는 보조홈(132bc)에 배치되는 탄성스프링(132bda)과, 탄성스프링(132bda)에 지지되고 그 단부가 걸림홈(132bb)으로 돌출되어 너트(N)의 측면부분에 면접촉 가능한 접촉플레이트(132bdb)를 구비한다.

접촉플레이트(132bdb)는 너트(N)와 접촉하는 단부에 탄성이 있는 탄화수소 중합체가 도포된다.

이하에서는, 도 11 내지 도 13을 참조하여, 변형예에 따른 체결부(132)의 구조에 관하여 설명한다.

변형예에 따른 체결부(132')는 제1 체결부재(132a'), 제2 체결부재(132b') 및 가압부재(132c')를 포함한다.

제1 체결부재(132a')는 볼트(B)의 단부의 직경보다 더 큰 내경을 갖도록 그 내부가 관통되어 형성되는 제1 수용홀(132aa')을 가지며 출력회전축부(144)에 결합된다.

제2 체결부재(132b')는 제1 체결부재(132a')에서 제1 방향을 따라 그 내경의 크기가 점차 증가하도록 연장되며 그 내부에 제1 수용홀(132aa')과 연통되는 제2 수용홀(132ba')을 가진다. 즉, 제2 수용홀(132ba')은 제1 방향을 따라 그 외경이 점차 증가하는 형성된다.

가압부재(132c')는 복수개로 마련된다. 가압부재(132c')는 제2 체결부재(132b')에서 제2 수용홀(132ba')의 중심부로 이동 가능하게 설치되고 제2 수용홀(132ba')을 형성하는 제2 체결부재(132b')의 내측벽에서 제1 방향을 중심축으로 하는 원주방향을 따라 이격되며 제2 수용홀(132ba')의 중심부로 이동하며 제2 수용홀(132ba')에 인입된 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)의 측면부를 가압할 수 있다.

가압부재(132c')는 제1 가압부재실린더(132ca'), 유니버셜조인트(132cb'), 제2 가압부재실린더(132cc'), 가압플레이트(132cd'), 가압부재감지기(132ce'), 가압부재측정기(132cf'), 가압부재제어기(132cg'), 가압부재촬영기(132ch') 및 가압부재판단기(132ci')를 포함한다.

제1 가압부재실린더(132ca')는 제2 수용홀(132ba')을 형성하는 제2 체결부재(132b')의 내측벽에서 오목하게 인입되어 형성되는 복수의 보조홈(132bb')에 설치되고 제2 수용홀(132ba')의 중심부를 향하여 제1 방향에 대하여 사선 경사지게 신장 수축될 수 있다.

유니버셜조인트(132cb')는 제1 가압부재실린더(132ca')의 단부에 결합될 수 있다. 도 12 내지 ㄴ도 13을 참조하면, 유니버셜조인트(132cb')를 통해 제2 가압부재실린더(132cc')가 제1 가압부재실린더(132ca')와 서로 경사지게 배치된 상태에서도 회전 동력을 전달받을 수 있다.

보다 구체적으로, 유니버셜조인트(132cb')는 좌우 대칭으로 형성되고 양측에 각각 연결된 축 사이에서 회전력을 전달하는 메인몸체(132cba'), 끝단부의 요크(Y')가 메인몸체(132cba')의 일측에 연결되는 입력측의 제1 샤프트(132cbb'), 선단부의 요크(Y')가 메인몸체(132cba')의 타측에 연결되는 출력측의 제2 샤프트(132cbc'), 십자 형태로 형성되어 메인몸체(132cba')와 제1 샤프트(132cbb') 또는 제2 샤프트(132cbc')을 연결하는 한 쌍의 십자샤프트(132cbd'), 메인몸체(132cba')의 십자샤프트 삽입공 또는 제1 샤프트(132cbb')과 제2 샤프트(132cbc')의 요크(Y')에 삽입 결합되도록 십자샤프트(132cbd')의 수평축과 수직축 끝단 부분에 결합되는 십자샤프트 베어링(132cbe'), 메인몸체(132cba')의 상측에 형성된 윤활제 유입공(H')에 결합되어 윤활제의 추가 유입을 차단하는 입력주입핀(132cbf') 및 메인몸체(132cba')의 하측에 형성된 윤활제 배출공(H')에 결합되어 윤활제의 배출을 차단하는 출력주입핀(132cbg')을 포함할 수 있다.

또한, 십자샤프트 베어링(132cbe')에 윤활제가 유입되는 윤활제공이 형성됨과 아울러 십자샤프트의 축 끝단면에 윤활제통로이 형성되어, 윤활제가 채워지도록 십자샤프트의 수평축과 수직축의 중앙을 따라 형성된 윤활제통로에 연결된다.

또한, 메인몸체의 윤활제 유입공으로 주입된 윤활유가 십자샤프트 베어링의 윤활공과 십자샤프트의 윤활제유도홈을 거쳐 십자샤프트의 윤활제통로에 채워진 후 십자샤프트 베어링의 윤활제공을 통해 배출되어 메인몸체의 윤활제배출공이 채워질 수 있다.

예를 들어, 메인몸체는, 그 양측에 각각 십자샤프트 삽입공이 형성되고 중앙 상부에 니플설치공이 형성된 상부바디와, 양측에 각각 십자샤프트 삽입공이 형성되고 중앙 하부에 니플설치공이 형성된 하부바디와, 상부바디와 하부바디의 중앙을 서로 연결하는 연결부 및 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 형성되어 상부바디와 하부바디의 폭방향 중앙 외측을 연결하여 입력측과 출력측을 구획하는 분리부를 포함할 수 있다.

또한, 상부바디의 하부 양측과 하부바디의 상부 양측에 각각 경사부가 형성되고, 윤활제 유입공은 입력주입핀에 연결되어 연결부와 동축선상에 형성된 제 1유입공, 제 1유입공에서 상방향으로 대칭되게 형성되어 상부 윤활제공에 연결된 한쌍의 제 2유입공으로 구성될 수 있다.

한편, 윤활제 배출공은, 윤활제통로와 하부 윤활제공과 상방향으로 대칭되게 형성되는 한쌍의 제 2배출공과 제 2배출공에 연결되고 연결부와 동축선상에 형성되어 출력주입핀에 연결되는 제 1배출공으로 구성될 수도 있다.

제2 가압부재실린더(132cc')는 유니버셜조인트(132cb')의 단부에 결합되고, 유니버셜조인트(132cb')에 의해 제1 방향을 중심축으로 하는 반경방향을 따라 배치되며, 반경방향을 따라 신장 수축 가능하게 형성될 수 있다.

가압플레이트(132cd')는 제2 가압부재실린더(132cc')의 단부에 결합되며, 너트(N)의 측면부를 가압할 수 있다.

가압부재감지기(132ce')는 제2 체결부재(132b')의 내벽체에 결합되며, 제2 수용홀(132ba')에서의 볼트(B)와, 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)의 인입 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 가압부재감지기(132ce')는 레이저센서로 마련될 수 있다.

가압부재측정기(132cf')는 가압부재감지기(132ce')에 연결되고, 가압부재감지기(132ce')가 볼트(B)와 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)를 감지할 경우, 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)의 모서리들 사이의 최대 길이를 측정할 수 있다. 예를 들어, 가압부재측정기(132cf')는 PMD(Photonic Mixer Device) 거리센서로 마련될 수 있다.

가압부재제어기(132cg')는 가압부재감지기(132ce')와 가압부재측정기(132cf')와 제1 가압부재실린더(132ca') 및 제2 가압부재실린더(132cc')에 연결되고, 가압부재감지기(132ce')가 볼트(B)와 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)를 감지할 경우 가압부재측정기(132cf')에서 측정한 너트(N)의 측면들 사이의 간격인 평경의 길이값에 대응하여 제1 가압부재실린더(132ca')와 제2 가압부재실린더(132cc')의 구동을 제어할 수 있다. 는 가압부재제어기; 를 포함하고,

가압부재촬영기(132ch')는 가압부재감지기(132ce')에 연결되며, 가압부재감지기(132ce')가 볼트(B)와 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)를 감지할 경우 너트(N)의 배치 상태를 촬영할 수 있다. 여기서, 가압부재촬영기(132ch')는 이미지센서로 마련될 수 있다.

가압부재판단기(132ci')는 가압부재촬영기(132ch')에 연결되고, 너트(N)의 측면들이 배치된 위치를 판단할 수 있다.

한편, 가압부재제어기(132cg')는 가압부재판단기(132ci')에 연결되며, 동력유닛(140)에 연결되며, 가압플레이트(132cd')가 너트(N)의 일측면과 수평한 상태로 마주보게 배치되도록, 동력유닛(140)을 제어하여 체결부(132')를 소정 각도 회전시킬 수도 있다. 이에, 가압부재(132c')가 너트(N)의 일측면에 수평하게 접촉되어 견고하게 밀착될 수 있고, 밀착된 상태에서 체결부(132')의 회전에 의해 회전되며 볼트(B)에 너트를 완전결합시킬 수 있다.

아이들베어링(133)은 제2 체결부재(132b)와 상대 회전 가능하게 제2 체결부재(132b)의 단부에 결합될 수 있다. 아이들베어링(133)에는 후술되는 제어유닛촬영부(152)가 설치되며, 아이들베어링(133)을 통해 제어유닛촬영부(152)가 제2 체결부재(132b)의 회전에 영향을 받지 않고 일정한 위치에 배치될 수 있다.

동력유닛(140)은 모터부(141), 입력회전축부(142), 감속부(143) 및 출력회전축부(144)를 포함한다.

모터부(141)는 제1 방향을 기준으로 체결유닛몸체부(131)의 일측부에 결합되며, 회전 구동력을 발생시킬 수 있다.

입력회전축부(142)는 체결유닛몸체부(131)의 내부에 배치되고, 모터부(141)에 동축상으로 연결되어 회전 구동력에 의해 자전될 수 있다.

감속부(143)는 체결유닛몸체부(131)의 내부에 배치되고, 제1 방향을 기준으로 그 일측이 입력회전축부(142)에 연결되고 그 타측이 체결부(132)에 결합된 출력회전축부(144)에 연결되며, 모터부(141)에서 발생된 회전 구동력을 감속시켜 체결부(132)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 감속부(143)는 제1 감속부재(143a), 제2 감속부재(143b) 및 제3 감속부재(143c)를 포함한다.

제1 감속부재(143a)는 모터부(141)에 연결되어 모터부(141)의 회전 동력을 전달할 수 있다.

제2 감속부재(143b)는 제1 감속부재(143a)의 일측에 구비되어 제1 감속부재(143a)의 회전 동력을 전달할 수 있다.

제3 감속부재(143c)는 제2 감속부재(143b)의 일측에 구비되어 제2 감속부재(143b)의 회전 동력을 전달할 수 있다.

한편, 출력회전축부(144)는 제1 감속부재(143a), 제2 감속부재(143b) 및 제3 감속부재(143c) 중 어느 하나에 연결될 수도 있다,

한편, 제1 감속부재(143a)와 제2 감속부재(143b) 및 제3 감속부재(143c)는 각각 각각 기어와 회전축을 포함할 수 있다. 여기서, 출력회전축부(144)는 상술한 회전축의 일측에 상술한 회전축의 길이방향으로 연장되도록 연결될 수 있다.

보다 구체적으로, 감속부(143)는 모터부(141)의 입력회전축부(142)에 연결되어 모터부(141)의 회전동력을 전달하는 제1 감속부재(143a)와, 제1 감속부재(143a)의 일측에 구비되어 제1 감속부재(143a)를 통해 전달되는 모터부(141)의 회전동력을 전달하는 제2 감속부재(143b)와, 제2 감속부재(143b)의 일측에 구비되어 제2 감속부재(143b)에 의해 전달되는 모터부(141)의 회전동력을 전달하는 제3 감속부재(143c)를 포함할 수 있다. 각각의 감속부재들(143a,143b,143c)은 각각 기어(143ab,143bb,143bc,143cb)와 회전축(143aa,143ba,143ca)을 포함하여 구성되며, 각각의 기어(143ab,143bb,143bc,143cb)와의 치합을 통해 연결될 수 있다. 또한, 이들 감속부재들(143a,143b,143c)은 외부로부터 분진이나 수분 등에 의한 영향을 받지 않도록 감속부몸체(143d)의 내부에 수용될 수 있다. 이때, 제1 감속부재(143a)는 입력측이고 제3 감속부재(143c)는 출력측이 될 수 있으며, 제3 감속부재(143c)에 의해 전달되는 회전동력은 전차(210)의 휠에 전달될 수 있다. 이와 같은 감속부(143)의 구성은 공지의 기술로서 상세한 설명은 생략하도록 한다.

제어유닛(150)은 제어유닛저장부(151), 제어유닛촬영부(152), 제어유닛처리부(153), 제어유닛산출부(154) 및 제어유닛컨트롤러부(155)를 포함한다.

제어유닛저장부(151)는 볼트(B) 및 너트(N)에 관한 KS 규격 정보를 저장할 수 있다.

제어유닛촬영부(152)는 아이들베어링(133)에 결합되며 볼트(B)의 피치(Pitch)와 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)를 촬영할 수 있다.

제어유닛처리부(153)는 제어유닛저장부(151) 및 제어유닛촬영부(152)에 연결되며 제어유닛촬영부(152)에서 촬영된 정보를 이용하여 너트(N)의 측면들 사이의 간격인 평경을 산출하고 제어유닛저장부(151)를 이용하여 산출된 평경에 매칭되는 KS 규격의 너트(N)를 추출할 수 있다.

제어유닛산출부(154)는 제어유닛저장부(151) 및 제어유닛처리부(153)에 연결되며, 추출된 KS 규격의 너트(N)의 피치를 확인하고, 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)가 볼트(B)의 단부에서 기 설정된 볼트(B)의 일 위치까지 이동하기 위한 회전수를 산출할 수 있다.

제어유닛컨트롤러부(155)는 제어유닛산출부(154)와 동력유닛(140)에 연결되고, 볼트(B)의 단부에 가결합된 너트(N)가 볼트(B)의 단부에서 기 설정된 볼트(B)의 일 위치까지 이동시킬 수 있도록, 제어유닛산출부(154)에서 산출된 회전수만큼 체결부(132)가 회전되도록 동력유닛(140)을 제어할 수 있다.

일반적으로, KS 규격 정보에 따른 너트는 그 크기에 따라 그 피치의 간격이 서로 다를 수 있다. 이에, 볼트(B)의 단부에 가결합된 서로 다른 크기의 너트가 일 회전할 경우, 볼트의 길이방향을 기준으로 그 이동하는 길이가 서로 다를 수 있다. 이에, 제어유닛(150)이 볼트(B)의 KS 규격을 확인하여 피치에 관한 정보를 산출하고 산출된 정보에 기반하여 너트(N)가 회전되는 정도(회전수)를 제어할 수 있다. 이에, 서로 다른 크기의 너트(N)가 볼트(B)에서 기 설정된 동일한 위치에 결합될 수 있다.

고정유닛(160)은 제1 고정유닛몸체부(161) 및 제2 고정유닛몸체부(162)를 포함한다.

제1 고정유닛몸체부(161)는 받침유닛(110)에 결합되며, 작업대(T)의 측부와 마주보게 배치되며, 상하방향으로 길이 조절 가능하게 형성될 수 있다. 제1 고정유닛몸체부(161)는 제1 고정유닛몸체부재(161a), 제1 고정유닛랙기어(161b), 제2 고정유닛몸체부재(161c), 제2 고정유닛랙기어(161d), 고정유닛피니언기어(161e) 및 고정유닛회전레버(161f)를 포함한다.

제1 고정유닛몸체부재(161a)는 상하방향으로 연장되고, 받침유닛(110)에 결합된다.

제1 고정유닛랙기어(161b)는 제 고정유닛몸체부재(161a)의 하단부에 구비된다.

제2 고정유닛몸체부재(161c)는 상하방향으로 연장되고, 제2 고정유닛몸체부(162)에 결합된다,

제2 고정유닛랙기어(161d)는 제2 고정유닛몸체부재(161c)의 상단부에 구비된다.

고정유닛피니언기어(161e)는 제1 고정유닛랙기어(161b)와 제2 고정유닛랙기어(161d)의 사이에서 맞물리며 회전에 의해 제1 고정유닛랙기어(161b)와 제2 고정유닛랙기어(161d)가 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동되게 할 수 있다.

고정유닛회전레버(161f)는 고정유닛피니언기어(161e)와 동축상으로 결합되며, 고정유닛피니언기어(161e)를 자전시킬 수 있다.

제2 고정유닛몸체부(162)는 그 상면이 작업대(T)의 하측면에 접촉 가압될 있다. 제2 고정유닛몸체부(162)는 그 상면에 탄성이 있는 탄화수소 중합체가 도포될 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 고정유닛랙기어(161b)는 고정유닛피니언기어(161e)의 상부에서 맞물리고 제2 고정유닛랙기어(161d)는 고정유닛피니언기어(161e)의 하부에서 맞물려 제1 고정유닛랙기어(161b)와 제2 고정유닛랙기어(161d)의 타단이 고정유닛피니언기어(161e)를 사이에 두고 상하로 평행하게 위치될 수 있다.

고정유닛피니언기어(161e)가 시계방향으로 회전하면 제1 고정유닛랙기어(161b)와 제2 고정유닛랙기어(161d)가 상하로 중첩되는 방향으로 이동하여 서로 가까워지고, 고정유닛피니언기어(161e)가 반시계방향으로 회전하면 제1 고정유닛랙기어(161b)와 제2 고정유닛랙기어(161d)가 서로 멀어지는 방향으로 이동하여 서로 중첩되는 부분이 최소화될 수 있다. 고정유닛피니언기어(161e)를 회전시키는 고정유닛회전레버(161f)를 포함한다. 고정유닛회전레버(161f)는 사용자가 손으로 파지하고 회전시킴에 의해 고정유닛피니언기어(161e)의 회전을 조작할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이처럼, 볼트와 너트의 자동체결장치는 작업자가 볼트와 너트의 체결작업을 신속하게 하는 것을 가능하게 하고, 볼트와 너트를 체결하는 공정에 별도의 작업자가 더 투입되지 않도록 함으로써 인건비가 상승하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 서로 다른 크기의 너트를 볼트의 기 설정된 위치에 동일하게 체결시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 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. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

100: 조립 자동화 장치 110: 받침유닛
120: 몸체유닛 130: 체결유닛
140: 동력유닛 150: 제어유닛
160: 고정유닛

Claims (3)

1. 볼트에 너트를 서로 체결하기 위한 조립 자동화 장치로서,
   작업대에 안착되는 받침유닛;
   회전 가능하게 상기 받침유닛에 결합되는 몸체유닛;
   상기 몸체유닛의 상부에 결합되는 체결유닛몸체부와, 상기 체결유닛몸체부에 회전 가능하게 결합되고 상기 작업대와 수평한 제1 방향을 따라 연장되며 상기 볼트 및 상기 볼트에 가결합된 상기 너트가 삽입될 수 있도록 그 내부가 상기 제1 방향을 따라 관통되는 체결부를 포함하는 체결유닛;
   적어도 일부가 회전 구동력을 발생시킬 수 있고 상기 체결유닛몸체부에 결합되며, 상기 체결부에 연결되어 상기 체결부를 회전시키기 위한 동력유닛;
   상기 체결유닛몸체부의 측부에 배치되고, 상기 몸체유닛의 상부에 설치되며, 상기 체결부의 회전속도 및 회전수를 제어할 수 있도록, 상기 동력유닛에 연결되는 제어유닛;
   상기 받침유닛에 분리 가능하게 결합되며, 상기 작업대에 탈착 가능한 고정유닛;을 포함하고,
   상기 체결부는, 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트의 적어도 일부가 걸려 지지될 수 있도록 구성되고,
   상기 동력유닛은,
   상기 제1 방향을 기준으로 상기 체결유닛몸체부의 일측부에 결합되며, 회전 구동력을 발생시킬 수 있는 모터부;
   상기 체결유닛몸체부의 내부에 배치되고, 상기 모터부에 동축상으로 연결되어 회전 구동력에 의해 자전 가능한 입력회전축부;
   상기 체결유닛몸체부의 내부에 배치되고, 상기 제1 방향을 기준으로 그 일측이 상기 입력회전축부에 연결되고 그 타측이 상기 체결부에 결합된 출력회전축부에 연결되며, 상기 모터부에서 발생된 회전 구동력을 감속시켜 상기 체결부의 회전 속도를 조절할 수 있는 감속부;를 포함하고,
   상기 체결부는,
   상기 볼트의 단부의 직경보다 더 큰 내경을 갖도록 그 내부가 관통되어 형성되는 제1 수용홀을 가지며, 상기 출력회전축부에 결합되는 제1 체결부재; 및
   상기 제1 체결부재에서 상기 제1 방향을 따라 그 내경의 크기가 점차 증가하도록 연장되며 그 내부에 상기 제1 수용홀과 연통되는 제2 수용홀을 가지며, 상기 너트의 모서리 부분이 인입 가능하며 상기 제2 수용홀을 형성하는 내벽체에 그 내측으로 반구 형상으로 함몰되는 복수의 걸림홈을 구비하는 제2 체결부재;를 포함하고,
   상기 복수의 걸림홈은, 상기 제1 방향을 중심축으로 하는 반경방향을 따라 제1 열, 제2 열 및 제3 열로 배치되고,
   상기 제1 열의 걸림홈들과, 상기 제2 열의 걸림홈들과, 상기 제3 열의 걸림홈들은, 모서들 사이의 간격이 서로 다른 크기로 마련되는 상기 너트의 모서리 개수에 대응하여 6개로 마련되고, 상기 제1 방향을 중심축으로 하는 원주방향을 따라 등간격으로 이격 배치되며,
   상기 제1 열의 걸림홈들 사이의 최대 간격은, 서로 다른 크기로 형성되는 상기 너트 중 어느 하나의 너트를 기준으로, 상기 어느 하나의 너트의 꼭지점들 사이의 최대 간격의 1.1배 이상 내지 1.3배 이하의 길이로 형성되고,
   상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 열의 걸림홈들을 형성하는 부분에서의 상기 제2 체결부재의 내벽체의 내경은, 상기 어느 하나의 너트의 일측면과 타측면 사이의 길이인 평경보다 길고 상기 어느 하나의 너트의 꼭지점들 사이의 최대 간격보다 짧으며,
   상기 제2 체결부재는,
   상기 걸림홈을 형성하는 내벽체에서 그 내측으로 오목하게 인입되는 보조홈;
   상기 걸림홈에 인입된 상기 너트의 모서리 부분을 탄성 지지할 수 있도록, 상기 보조홈에 배치되는 탄성스프링과, 상기 탄성스프링에 지지되고, 그 단부가 상기 걸림홈으로 돌출되어 상기 너트의 측면부분에 면접촉 가능한 접촉플레이트를 구비하는 백래시방지체;를 더 포함하고,
   상기 접촉플레이트는, 상기 너트와 접촉하는 단부에 탄성이 있는 탄화수소 중합체가 도포되는 조립 자동화 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 동력유닛은,
   상기 제1 방향을 기준으로 상기 체결유닛몸체부의 일측부에 결합되며, 회전 구동력을 발생시킬 수 있는 모터부;
   상기 체결유닛몸체부의 내부에 배치되고, 상기 모터부에 동축상으로 연결되어 회전 구동력에 의해 자전 가능한 입력회전축부;
   상기 체결유닛몸체부의 내부에 배치되고, 상기 제1 방향을 기준으로 그 일측이 상기 입력회전축부에 연결되고 그 타측이 상기 체결부에 결합된 출력회전축부에 연결되며, 상기 모터부에서 발생된 회전 구동력을 감속시켜 상기 체결부의 회전 속도를 조절할 수 있는 감속부;를 포함하고,
   상기 체결부는,
   상기 볼트의 단부의 직경보다 더 큰 내경을 갖도록 그 내부가 관통되어 형성되는 제1 수용홀을 가지며, 상기 출력회전축부에 결합되는 제1 체결부재; 및
   상기 제1 체결부재에서 상기 제1 방향을 따라 그 내경의 크기가 점차 증가하도록 연장되며 그 내부에 상기 제1 수용홀과 연통되는 제2 수용홀을 가지는 제2 체결부재;
   상기 제2 체결부재에서 상기 제2 수용홀의 중심부로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제2 수용홀을 형성하는 상기 제2 체결부재의 내측벽에서 상기 제1 방향을 중심축으로 하는 원주방향을 따라 이격되며, 상기 제2 수용홀의 중심부로 이동하며 상기 제2 수용홀에 인입된 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트의 측면부를 가압 가능한 복수의 가압부재;를 포함하고,
   상기 가압부재는,
   상기 제2 수용홀을 형성하는 상기 제2 체결부재의 내측벽에서 오목하게 인입되어 형성되는 복수의 보조홈에 설치되고, 상기 제2 수용홀의 중심부를 향하여 상기 제1 방향에 대하여 사선 경사지게 신장 수축 가능한 제1 가압부재실린더;
   상기 제1 가압부재실린더의 단부에 결합되는 유니버셜조인트;
   상기 유니버셜조인트의 단부에 결합되고, 상기 유니버셜조인트에 의해 상기 제1 방향을 중심축으로 하는 반경방향을 따라 배치되며, 상기 반경방향을 따라 신장 수축 가능하게 형성되는 제2 가압부재실린더;
   상기 제2 가압부재실린더의 단부에 결합되며, 상기 너트의 측면부를 가압 가능한 가압플레이트; 및
   상기 제2 체결부재의 내벽체에 결합되며, 상기 제2 수용홀에서의 상기 볼트와 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트의 인입 여부를 감지하는 가압부재감지기;
   상기 가압부재감지기에 연결되고, 상기 가압부재감지기가 상기 볼트와 상기 볼트의 단부에 가결합된 너트를 감지할 경우, 상기 볼트의 단부에 가결합된 상기 너트의 모서리들 사이의 최대 길이를 측정하기 위한 가압부재측정기;
   상기 가압부재감지기와 상기 가압부재측정기와 상기 제1 가압부재실린더 및 상기 제2 가압부재실린더에 연결되고, 상기 가압부재감지기가 상기 볼트와 상기 볼트의 단부에 가결합된 너트를 감지할 경우 상기 가압부재측정기에서 측정한 상기 너트의 측면들 사이의 간격인 평경의 길이값에 대응하여 상기 제1 가압부재실린더와 상기 제2 가압부재실린더의 구동을 제어하는 가압부재제어기; 를 포함하고,
   상기 가압부재는,
   상기 가압부재감지기에 연결되며, 상기 가압부재감지기가 상기 볼트와 상기 볼트의 단부에 가결합된 너트를 감지할 경우, 상기 너트의 배치 상태를 촬영하는 가압부재촬영기; 및
   상기 가압부재촬영기에 연결되고, 상기 너트의 측면들이 배치된 위치를 판단하는 가압부재판단기;를 더 포함하고,
   상기 가압부재제어기는, 상기 가압부재판단기에 연결되며, 상기 동력유닛에 연결되며, 상기 가압플레이트가 상기 너트의 일측면과 수평한 상태로 마주보게 배치되도록, 상기 동력유닛을 제어하여 상기 체결부를 소정 각도 회전시킬 수 있는 조립 자동화 장치.