KR20020037921A - 캐스터용 베어링볼자동투입기 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 베어링모재를 감지하여 한번에 순간적으로 조립에 필요한 모든 볼들을 베어링모재에 투입함으로써 베어링제작공정의 가속화로 단위시간당 생산되는 베어링의 생산대수를 증대시키는 한편 인건비를 절감하여 생산성을 향상할 수 있는 베어링볼자동투입기에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 베어링볼자동투입기는 하나의 베어링에 들어가는 모든 베어링볼들을 베어링모재에 한번에 투입공급함으로써 베어링제작공정을 단순화하고 가속화시켜 베어링조립시간을 단축시키는 동시에 생산능력을 증대할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 보다 완벽한 자동화시스템을 구축할 수 있게 하며, 그에 따라 인건비가 줄어 제조비를 절감할 수 있는 잇점도 가지고 있다. 이에 따라서, 본 발명은 궁극적으로 베어링의 생산성을 향상하는 한편, 베어링의 원가를 절감하여 대외 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 지닌다.

Description

베어링볼자동투입기{An automatic apparatus for supplying bearing balls}

본 발명은 베어링에 볼을 자동으로 투입하는 볼투입장치에 관한 것으로, 특히 베어링모재를 감지하여 한번에 순간적으로 조립에 필요한 모든 볼들을 베어링모재에 동시에 투입함으로써 베어링제작공정의 가속화로 단위시간당 생산되는 베어링의 생산대수를 증대시키는 한편 인건비를 절감하여 생산성을 향상할 수 있는 베어링볼자동투입기에 관한 것이다.

일반적으로, 기계장치에 있어서 회전되는 요소가 있는 거의 모든부분에는 베어링이 개재된다. 이 베어링은 지지하는 부재와 회전하는 부재 사이에서 마찰을 감소시켜 회전을 원활하게 유도하는 역할을 한다. 베어링은 대체로 외륜과 내륜 사이에 많은 볼들이 삽입되어 마찰을 감소시키고 회전의 원활화를 기하도록 설계되어 있다. 따라서, 베어링을 제조하기 위해서는 베어링이 될 모재에 볼들을 투입하여 배열시켜야 하는 데, 기존에는 이것들을 모두 수작업으로 일일이 진행하였다. 그래서, 작업이 더디고 불편하여 생산능률이 떨어질 뿐 아니라, 인건비가 많이 소요되어 결국에는 베어링의 단가가 상승하는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 극복하고 생산성의 효율저하를 막기 위하여 자동으로 볼들을 모재에 투입할 수 있는 장치가 개발되었는 데, 이 장치는 모재에 볼을 하나씩 공급함으로써 하나의 베어링에 소요되는 모든 볼들을 투입하기 위해서는 필요한 개수만큼 여러번 작동하여야 되었다. 그로 인하여, 하나의 베어링에 필요한 볼들을 투입하는 데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 장치가 여러번 동작함으로써 불필요한 에너지 낭비는 물론 기기의 소모가 큰 문제점을 안고 있었다. 이는 곧 생산성과 직결되어 생산효율이 저하될 뿐만 아니라, 생산비가 상승하는 요인이 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 베어링모재를 감지하고 한번에 조립에 필요한 모든 볼들을 베어링모재에 동시에 투입함으로써 베어링제작공정을 가속화시켜 단위시간당 베어링의 생산대수를 증대하는 한편 인건비를 절감하여 생산성을 향상하는 베어링볼자동투입기를 제공하는 데 있다.

도 1A 내지 도 1C는 본 발명에 따른 베어링볼자동투입기의 정면도, 측면도 및 평면도이고,

도 2는 도 1A의 A-A선 단면도로 본 발명의 핵심부분을 나타낸 것이며,

도 3A 내지 도 3D는 각각 도 2의 B-B선, C-C선 단면도들 및 D, E방향에서 본 도면들이고.

도 4A 내지 도 4C는 각각 본 발명에서 회전판을 회전구동하는 회전구동부분만을 발취하여 상세하게 나타낸 정면도, 측면도, 평면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명

10 : 볼20 : 모재

100 : 투입부110 : 회전판

112 : 관공114 : 장공

120 : 호퍼122 : 호퍼지지판

124 : 지지베어링126 : 볼유입공

130 : 볼배출슈트132 : 경사공

140 : 몸체142 : 볼유동공

150 : 고정판152 : 수직연결공

160 : 체결볼트200 : 회전구동기

210 : 솔레노이드220 : 로드

230 : 회전봉240 : 안내편 걸림볼트

250 : 안내편252 : 안내장공

300 : 교반기310 : 교반모터

320 : 교반부재330 : 회전축

400 : 지지대410 : 투입부지지가로대

420 : 교반기지지가로대500 : 모재감지센서

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 베어링볼자동투입기는 베어링볼을 모재에 공급하는 장치에 있어서, 상기 볼들을 저장하고 상기 모재에 장착되는 전베어링볼수에 해당하는 볼들을 하방으로 투입하는 호퍼와, 상기 모재가 투입되면 회전하여 상기 호퍼로부터 투입된 볼들을 공급하는 회전판 및, 상기 회전판으로 공급된 볼들을 상기 모재의 볼위치에 부합되게 배열하여 상기 모재로 투하하는 볼배출슈트를 구비하는 투입부; 상기 회전판을 회전시켜 상기 볼배출슈트로 볼들을 공급 또는 단속하게 하는 회전구동기; 상기 호퍼내부로 진입되어 상기 호퍼내부의 볼들을 휘저어 분리시키는 교반부재들과, 상기 교반부재들을 회전구동시키는 교반모터를 구비한 교반기; 및 상기 교반기와 상기 회전구동기 및 상기 투입부를 지지하는 지지대를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1A 내지 도 1C는 본 발명에 따른 베어링볼자동투입기의 정면도, 측면도 및 평면도를 각각 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 본 장치는 베어링볼(10)(이하, 볼이라 한다)을 저장하고 아래로 베어링모재(20)에 장착되는 개수만큼 일시에 이송시켜 모재(20)에 공급하는 투입부(100)와, 이 투입부(100)의 회전판(110)을 회전구동시켜 모재(20)에 볼(10)을 공급하게 하는 회전구동기(200)를 구비하고 있다. 이와 더불어, 투입부(100)상부에 위치하여 그 내부의 볼(10)들을 휘저어 분리시켜 줌으로써 볼들 상호간의 간섭을 배제하여 보다 원활하게 공급되도록 유도하는 교반기(300)를 구비하고 있다. 이 교반기(300)는 교반모터(310)와, 교반모터(310)에 의해 회전구동되어 볼(10)들을 휘저어 분리하는 교반부재(320)로 이루어져 있다. 물론, 교반기(300)와 회전구동기(200) 및 투입부(100)는 지지대(400)에 의해 고정위치되어 상호 유기적으로 결합되어 있다. 즉, 지지대(400)의 중간부위에는 회전구동기(200)가 직접 고정되어 있고, 그 위에 투입부지지가로대(410)가 수평으로 고정되어 투입부(100)를 파지고정하고 있으며, 그와 일정간격 이격한 상부에는 교반기지지가로대(420)가 수평으로 고정되어 교반기(300)의 구동모터(310)를 파지하고 있다. 이에 따라서, 회전구동기(200)는 투입부(100)의 중앙부위에 수평으로 위치하게 되고, 교반기(300)는 꺼꾸로 매달려 그 교반부재(320)가 수직으로 투입부(100)의 호퍼(120)내부로 진입하고 있다. 본 장치는 또한 투입부(100)의 하부에 모재(20)가 투입되면 이를 감지하여 회전구동기(200)를 구동하는 모재감지센서(500)도 구비하고 있다.

전술한 투입부(100)는 베어링볼(10)이 투입되는 호퍼(120)와, 호퍼(120)에 투입된 볼(10)들의 하강이송을 단속하여 작동신호에 따라 하부에 장착된 볼배출슈트(130)로 공급하는 회전판(110) 및, 이 회전판(110)을 통해 공급된 볼(10)들을 모재(20)의 위치에 맞게 배열시켜 배출공급하는 볼배출슈트(130)를 구비하고 있다. 이 투입부(100)에 대한 보다 상세한 설명은 도 2 및 도 3A 내지 도 3D를 참조하여 후술하기로 한다.

도 2는 도 1A의 A-A선 단면도로 본 발명의 핵심부분을 보다 상세하게 나타낸 것이고, 도 3A 내지 도 3D는 각각 도 2의 B-B선, C-C선 단면도들 및 D, E방향에서 본 도면들이다. 이제, 이 도면들을 참조하면서 본 투입부에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

투입부(100)는 도 2에 도시한 바와 같이 그 최상단부에 베어링볼(10)들을 충전하여 아래로 일정수의 볼을 투입하는 호퍼(120)를 구비하고 있다. 이 호퍼(120)는 그 하부가 호퍼지지판(122)에 의하여 폐쇄되어 있으며, 이 호퍼지지판(122)에는 중심상에 지지베어링(124)에 의해 교반기의 회전축(330)이 회전가능하게 고정되어 있다. 그로 인하여, 교반기는 미도시한 교반모터에 의해 회전축(330)이 회전하면 그 양측에 ㄱ자형으로 취부된 한쌍의 교반부재(320)들이 호퍼(120)내부에서 볼(10)들을 휘저어 분리하게 된다. 이와 같이 볼(10)들을 분리시켜 줌으로써 호퍼지지판(122)의 교반부재(320)들과 대응되는 외곽부위에 형성된 볼유입공(126)들로 수많은 볼(10)들이 서로 간섭을 일으키지 않고 원활하게 진입하게 된다.

호퍼지지판(122)의 하부에는 몸체(140)가 결합되어 호퍼(120)의 볼(10)을 하강이송한다. 즉, 몸체(140)에는 볼유입공(126)들과 연통하는 볼유동공(142)들이 수직으로 천공되어 있어 볼유입공(126)을 통과한 볼(10)들은 이곳을 따라 하강하게 된다.

몸체(140)하부에는 하강이송된 볼(10)을 정지시켰다가 베어링모재(미도시)가 투입되면 제어신호에 의해 회전하여 볼(10)을 아래로 공급하는 회전판(110)이 결합되어 있다. 이 회전판(110)에는 볼유동공(142)들과 연결되는 관공(112)들이 형성되어 있어 회전판(110)의 회전구동에 따라 회전하여 아래로 볼(10)을 하강시켜 공급하게 된다. 이 회전판(110)을 회전시키는 회전구동기에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이렇게 관공(112)들에서 공급된 볼(10)은 회전판(110)의 하부에 결합된 고정판(150)으로 하강하는 데, 이를 위해 고정판(150)에는 관공(112)들과 연통하는 수직연결공(152)들이 형성되어 있다. 이 수직연결공(152)들과 관공(112)들은 동일한 각도, 즉 수직으로 형성되어 있으므로 관공(112)에서 수직연결공(152)으로 볼(10)들이 하강할 때 걸림이나 지체등의 부자연스러운 동작이 일어나지 않게 된다. 즉, 관공(112)들이 형성된 회전판(110)이 회전하면서 고정판(150)의 수직연결공(152)들로 볼(10)들이 떨어진다 하더라도 원활한 공급이 가능하게 된다. 이 수직연결공(152)들은 도 3B에서와 같이 볼(10)의 직경과 거의 동일한 직경, 실제로 좀더 큰 직경으로 가공되어 하나의 볼(10)만이 이곳을 통과할 수 있게 되어 있다. 이에 비해, 그 상부에 위치한 관공(112)내에는 앞서 설명한 바와 같이 볼(10)이 수용되어 있는 바, 회전구동전에는 관공(112)들과 수직연결공(152)들의 구멍이 일치하지 않아 관공(112)에 있는 볼은 아래의 수직연결공(152)으로 하강하지 못한다. 그러나, 회전판(110)이 회전하여 관공(112)들과 수직연결공(152)들이 일치하면 관공(112)내에 수용되어 있던 볼(10)은 아래의 수직연결공(152)으로 떨어지게 된다.

이렇게 수직연결공(152)으로 하강한 볼(10)은 고정판(150) 하부에 결합된 볼배출슈트(130)의 경사공(132)들을 따라서 모재에 투입되게 된다. 경사공(132)들은 볼배출슈트(130) 내부에서 아래로 갈수록 중심으로 집중되게 경사져 형성되어 있으며, 그 최하단의 배출구들은 모재의 베어링장착위치에 대응되게 설계되어 있다. 따라서, 이곳을 따라서 하강한 볼(10)들은 볼배출슈트(130) 하부에 위치한 베어링모재에 볼(10)들을 투하하게 된다. 물론, 볼배출슈트(130)의 하부에는 모재를 감지할 수 있는 모재감지센서(500)가 장착되어 있다. 이 모재감지센서(500)에서 모재가 감지되면 회전구동기가 작동하여 회전판(110)을 회전구동시킴에 의하여볼(10)이 모재로 하강하게 되는 것이다.

특히, 전술한 호퍼지지판(122)과 볼배출슈트(130)는 체결볼트(160)에 의해 체결되어 있다. 이 체결볼트(160)는 적어도 2개 이상으로, 바람직하게는 3개이상으로 본 실시예에서는 3개로 그 양단에 나선부를 갖고 호퍼지지판(122)과 볼배출슈트(130)에 체결된다. 이때, 체결볼트(160)는 호퍼지지판(122)과 볼배출슈트(130) 사이에 적층된 몸체(140), 회전판(110) 및 고정판(150)을 차례로 관통하게 되며, 이로 인하여 호퍼지지판(122)과 볼배출슈트(130) 사이에 위치하는 몸체(140), 회전판(110), 고정판(150)등이 일체로 결합되게 된다. 특히, 회전판(110)에는 도 3A에서 보는 바와 같이 3개의 체결볼트(160)들이 관통하는 장공(114)들이 형성되어 있어, 이 체결볼트(160)는 회전판(110)의 회전시 장공(114)들이 그를 따라 회전함으로써 회전판(110)의 안정된 회전을 유도하는 안내봉의 역할을 한다.

이상의 볼(10)들이 하강공급되는 경로인 볼유입공(126), 볼유동공(142), 관공(112), 수직연결공(152) 및, 경사공(132)들은 동일한 개수로 형성되어 있으며, 그 개수는 베어링모재에 장착될 볼(10)들의 개수와 동일하다. 따라서, 한번의 볼공급으로 모재에 장착할 모든 볼(10)들을 모재상에 투입할 수 있게 된다.

도 4A 내지 도 4C는 각각 본 발명에서 회전판을 회전구동하는 회전구동부분만을 발취하여 상세하게 나타낸 정면도, 측면도, 평면도이다.

회전구동기(200)는 솔레노이드(210)와, 이 솔레노이드(210)에 의해 직선운동하는 로드(220)를 구비하고 있다. 또한, 로드(220)의 단부에 그와 대략 수직하게 일단이 결합되는 한편, 타단은 회전판(110)에 고정되는 회전봉(230)도 구비하고 있다. 이 회전봉(230)은 그 일단이 회전판(110)에 체결되어 완전히 고정되어 있고, 로드(220)와 결합된 타단은 일정각도로 유동할 수 있게 고정되어 있다. 따라서, 솔레노이드(210)의 작동으로 그 로드(220)가 팽창하면 회전봉(230)도 이동하게 되고, 그에 따라 그 단부에 체결된 회전판(110)을 회전시키게 된다. 이때, 회전판(110)은 3개의 체결볼트(160)들에 의해 그 장공(114)들이 안내되면서 일정각도 선회하게 된다. 특히, 회전판(110)의 선회동작을 안내하기 위해서 회전판(110)의 상하부에 각각 결합된 몸체(140)와 고정판(150)에는 상하좌우 4개의 안내편 걸림볼트(240)들로 안내편(250)이 고정되어 있다. 이 안내편(250)에는 수평방향으로 안내장공(252)이 형성되어 있고, 이곳을 회전봉(230)이 관통하여 회전판(110)에 그 단부가 고정되어 있다. 따라서, 회전봉(230)의 이동시 이 안내장공(252)을 따라서 이동하게 된다. 그러므로, 안내장공(252)은 회전판(110)의 작동각도만큼 회전봉(230)이 직선운동할 수 있도록 그에 상응하는 길이를 갖는다.

이제, 전술한 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 베어링볼자동투입기의 작동에 대해 상세하게 설명한다.

모재(20)가 장착되면 모재감지센서(500)는 모재(20)를 감지하여 동작신호를 보내게 된다. 그러면, 교반모터(310)는 구동되어 교반부재(320)들이 볼(10)들을 휘저어서 호퍼(120)하부의 볼유입공(126)들로 원활하게 유입되도록 한다. 이렇게 볼유입공(126)들로 유입된 볼(10)들은 그와 연통되어 있는 몸체(140)의 볼유동공(142)들을 따라 하강하여 회전판(110)의 관공(112)에 위치하고 있게 된다.

이와 동시에 회전구동기(200)도 모재감지센서(500)의 모재감지신호에 의해작동하여 솔레노이드(210)는 그 로드(220)를 팽창시키게 된다. 그러면, 로드(220)가 직진하면서 그 단부에 고정된 회전봉(230)이 이동하게 되고, 그에 따라 회전봉(230)에 고정된 회전판(110)이 회전하게 된다. 이때, 회전판(110)은 그 장공(114)이 3개의 체결볼트(160)상에서 안내되면서 중심을 축선으로 일정각도 선회된다. 회전판(110)이 선회하면 엇갈려 있던 관공(112)들과 고정판(150)의 수직연결공(152)들이 일치하면서 관공(112)들에 위치하고 있던 볼(10)이 수직연결공(152)들로 하강하게 된다. 그러면, 솔레노이드(210)는 리턴스프링(212)에 의해 다시 로드(220)를 복원시켜 원상태로 복귀하여 다음 동작을 준비하게 된다. 한편, 수직연결공(152)으로 하강한 볼(10)들은 고정판(150)의 하부에 결합된 볼배출슈트(130)의 경사공(132)들을 따라 이동하면서 중심으로 모여져 모재(20)의 각 볼위치로 공급투하되게 된다. 이때, 모재(20)상에 투하되는 볼(10)들은 베어링전체에 들어가는 개수에 해당하는 개수로, 그에 따라 한번에 모재(20)에 모든 베어링볼을 장착할 수 있게 된다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 베어링볼자동투입기는 베어링모재를 감지하여 순간적으로 조립에 필요한 모든 볼들을 베어링모재에 한번에 공급함으로써 베어링제작공정을 단순화, 가속화시켜 단위시간당 생산되는 베어링의 생산대수를 증대할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 보다 완벽한 자동화시스템을 구축할 수 있게 하며, 그에 따라 인건비가 감소되어 제조비를 절감할 수 있는 잇점도 가지고 있다. 이에 따라서, 본 발명은 궁극적으로 베어링의 생산성을 향상하는 한편, 베어링의 원가를 절감하여 대외 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 지닌다.

Claims (8)

1. 베어링볼을 모재에 공급하는 장치에 있어서,

   상기 볼들을 저장하고 상기 모재에 장착되는 전베어링볼수에 해당하는 볼들을 하방으로 투입하는 호퍼와, 상기 모재가 투입되면 회전하여 상기 호퍼로부터 투입된 볼들을 공급하는 회전판 및, 상기 회전판으로 공급된 볼들을 상기 모재의 볼위치에 부합되게 배열하여 상기 모재로 투하하는 볼배출슈트를 구비하는 투입부;

   상기 회전판을 회전시켜 상기 볼배출슈트로 볼들을 공급 또는 단속하게 하는 회전구동기;

   상기 호퍼내부로 진입되어 상기 호퍼내부의 볼들을 휘저어 분리시키는 교반부재들과, 상기 교반부재들을 회전구동시키는 교반모터를 구비한 교반기; 및

   상기 교반기와 상기 회전구동기 및 상기 투입부를 지지하는 지지대를 포함하는 베어링볼자동투입기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 투입부의 하부에 고정되어 상기 모재의 투입여부를 감지하여 상기 회전구동기가 동작하게 하는 모재감지센서를 더 포함하는 베어링볼자동투입기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 투입부는 상기 호퍼하부에 고정되며 상기 호퍼내의 볼들을 상기 모재가 필요한 수많큼 한번에 공급되게 투입하는 수직의 볼유입공들이형성된 호퍼지지판과, 상기 호퍼지지판의 하부에 결합되어 상기 볼유입공들로부터 공급된 볼들을 하방으로 이동시키는 수직의 볼유동공들이 형성된 몸체와, 상기 호퍼지지부와 상기 볼배출슈트에 체결되어 그 사이에 위치한 상기 몸체와 상기 회전판 및 상기 고정판을 결합하는 체결볼트를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 베어링볼자동투입기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 회전판에는 상기 몸체의 볼유동공들로부터 이송된 볼들을 수용하고 상기 회전판의 회전에 따라 아래로 볼을 공급하는 수직의 관공들과, 상기 체결볼트가 관통하여 상기 회전판의 회전시 상기 체결볼트를 따라 이동하면서 회전을 안내하는 장공들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링볼자동투입기.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 볼배출슈트에는 상기 회전판의 관공들로부터 공급된 볼들을 상기 모재의 볼배열위치로 공급하는 경사진 경사공들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링볼자동투입기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 회전판과 상기 볼배출슈트 사이에는 회전하는 수직의 장공들과 정지된 경사공들이 직접 접촉하지 않도록 하여 상기 볼들의 공급을 원활하게 유도하는 수직의 수직연결공들이 천공된 고정판이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링볼자동투입기.
7. 제 1항에 있어서, 상기 회전구동기는 상기 모재가 감지되면 그 로드를 팽창시키는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 로드 단부에 일단이 고정되고 타단은 상기 회전판에 고정되어 상기 로드의 직진운동에 따라 상기 회전판을 회전구동하는 회전봉으로 구성된 것을 특징으로 하는 베어링볼자동투입기.
8. 제 1항에 있어서, 상기 지지대는 상기 투입부를 지지하는 투입부지지가로대가 중간부위에 고정되어 있으며, 그 상부에는 교반기지지가로대가 취부되어 상기 교반기를 꺼꾸로 매달아 고정하고 있는 것을 특징으로 하는 베어링볼자동투입기.