KR20020053039A - 공압식 나사 체결기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체(10)의 스위치(16) 조작으로 하단의 드라이버(12)를 구동하여 나사를 체결하는 기구에 관하여 개시하며, 안내관(14), 안내대(20), 에어실린더(30)를 포함한다. 안내관(14)은 상기 드라이버(12)를 수용하도록 본체(10)의 하단에 탄지되고, 상단에서 진공튜브(34)와 연통된다. 안내대(20)는 상기 드라이버(12)와 안내관(14)의 하단을 수용하도록 본체(10)의 하단에 상하운동 가능하게 장착되고, 일측으로 나사를 이송하는 이송튜브(24)와 연통된다. 에어실린더(30)는 상기 안내대(20)의 상하운동을 위한 작동력을 제공하도록 설치된다.

이에 따라, 피더에서 이송되는 나사가 완전 체결에 이르기 까지 정렬이 유지되도록 하여 작업의 편리성을 향상하는 효과가 있다.

Description

공압식 나사 체결기구 {Pneumatic screw driver}

본 발명은 공압식 나사 체결기구에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 피더에서 이송되는 나사가 완전 체결에 이르기 까지 정렬이 유지되도록 하여 작업의 편리성을 향상하는 공압식 나사 체결기구에 관한 것이다.

조립 구조를 지니는 대부분의 제품의 제조에 있어서 나사를 체결하는 작업이 필수적이므로 제조 현장에는 작업 내용에 따라 간단한 수공구부터 자동/반자동 동력공구 및 로봇 시스템까지 다양한 장비가 구비된다. 동력공구는 모터의 전기력이나 공압을 사용하여 작업자가 편리하게 조립 작업을 수행할 수 있어 대량생산에 있어서는 필수적이라 할 것이다.

특히 공압은 유압이나 전기에 비하여 작업자 및 공구를 보호하는 안전성이 우수하다. 공기는 사용할 수 있는 양이 무한이고 출력조정이 쉬우며 비교적 빠른 작업속도를 얻을 수 있다. 유압에서와 같이 리터 라인이 불필요하므로 배관이 간단하고 낮은 점성으로 압력강하가 작다. 이러한 이유로 조립 작업이 수반되는 제조 현장에서는 공압라인이 설치되고 공압식 나사체결 기구가 사용된다.

그런데 생산성 향상을 위한 자동화 설계를 도입하기 위해 나사체결 기구를 스크류 피더(screw feeder)와 연동하는 경우 나사가 정위치로 유도되고 정위치로 체결될 때까지 제위치가 유지되지 않으면 수작업으로 나사를 잡고 있어야 하므로 자동화의 이점은 반감되는 문제점이 초래된다.

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피더에서 이송되는 나사가 완전 체결에 이르기 까지 정렬이 유지되도록 하여 작업의 편리성을 향상하는 공압식 나사 체결기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 에어실린더에 의해 상하 안내대를 연동시킬 수 있게 제작하여 크고작은 홈속의 나사를 체결함에 있어서도 효과적으로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기구의 요부를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 기구의 하단부를 분리하여 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 기구의 변형예를 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 기구의 스토퍼를 확대하여 나타내는 도식도,

도 5는 본 발명에 따른 기구의 작동 상태를 나타내는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10: 본체12: 드라이버

14: 안내관16: 스위치

18: 스토퍼20: 안내대

24, 34: 튜브28: 탄성축

30: 에어실린더32: 가이드레일

35: 베어링

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 본체(10)의 스위치(16) 조작으로 하단의 드라이버(12)를 구동하여 나사를 체결하는 기구에 있어서: 상기 드라이버(12)를 수용하도록 본체(10)의 하단에 탄지되고, 상단에서 진공튜브(34)와 연통되는 안내관(14); 상기 드라이버(12)와 안내관(14)의 하단을 수용하도록 본체(10)의 하단에 상하운동 가능하게 장착되고, 일측으로 나사를 이송하는 이송튜브(24)와 연통되는 안내대(20); 및 상기 안내대(20)의 상하운동을 위한 작동력을 제공하도록 설치되는 에어실린더(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 진공튜브와 연통되는 안내관(14)은, 전자석을 구성시킬 수도 있다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 안내대(20)는 상부대(22)의 하단에 한 쌍의 하부대(26)를 회동 가능하게 구비하고, 상기 하부대(26)는 안내관(14)의 통과시에만 벌어지도록 탄지된다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 안내대(20)는 동일축 상에서 신축되는 가이드레일(32) 또는 평행축 상에서 베어링(35)을 개재하여 슬라이딩되는 환봉부재(33)(37) 중 택일된다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 안내관(14)의 상하운동을 구속하도록 탄성축(28)을 개재하여 회동 가능하게 장착되고, 상기 안내대(20)와 접촉하는 동안 회동되어 안내관(14)의 구속을 해제하는 스토퍼(18)를 더 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기구의 요부를 나타내는 구성도로서, 본체(10)의 스위치(16) 조작으로 하단의 드라이버(12)를 구동하여 나사를 체결하는 기구에 관하여 개시한다. 드라이버(12)의 구동원으로 공압모터, AC모터, DC모터를 사용 가능하며 이는 본체(10)의 내부에 장착된다. 스위치(16)는 이러한 구동원을 포함한 본 발명의 동력원을 온오프 제어하도록 적어도 3가지 상태를 구현한다.

본 발명에 따르면 상단에서 진공튜브(34)와 연통되는 안내관(14)이 상기 드라이버(12)를 수용하도록 본체(10)의 하단에 탄지된다. 드라이버(12)는 본체(10)에 대한 상대적인 상하운동이 없어도 무방하나 안내관(14)은 드라이버(12)에 대한 상대적인 상하운동이 필요하므로 상단에서 스프링으로 지지되도록 한다. 안내관(14)은 후술하는 도 4의 구성 및 도 5의 작동을 참조한다. 진공튜브(34)는 제조 현장의 진공펌프 배관과 연결되어 안내관(14)에 진공압이 형성되도록 한다. 스위치(16)에는 진공튜브(34)의 밸브(도시 생략)를 개폐하는 버튼이 구비될수도 자동화시킬 수도 있다.

이때, 안내관(14)은 진공압을 지탱하는 강도보다 조립 대상물과 접촉에 따른 내마모성이 중요하기에 금속으로 제작되어도 무방하지만, 내부의 드라이버(12)가 작동하는 상태가 보이도록 투명 또는 반투명의 합성수지를 사용하는 것도 상관없다.

또, 본 발명에 따르면 일측으로 나사를 이송하는 이송튜브(24)와 연통되는안내대(20)가 상기 드라이버(12)와 안내관(14)의 하단을 수용하도록 본체(10)의 하단에 상하운동 가능하게 장착된다. 안내대(20)는 안내관(14)의 축방향 운동을 허용하도록 수직으로 통공을 구비하는데, 이때의 통공은 안내관(14)의 상하운동에 의해 미끄럼 저항을 주지 않는 범위에서 최소로 한다. 이송튜브(24)는 스크류 피더와 연결되며 이송되는 나사를 하나씩 안내대(20)로 유도한다. 이송튜브(24)도 안내관(14)처럼 내마모성을 지니는 투명 또는 반투명의 합성수지를 사용한다. 안내대(20)의 상세한 구성은 후술하는 도 2를 참조한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 안내대(20)의 상하운동을 위한 작동력을 제공하도록 에어실린더(30)가 설치된다. 에어실린더(30)는 본체(10)에서 상하로 이격 설치된 플랜지를 이용하여 장착하며, 그 램(ram)은 하방향으로 안내대(20)의 일측면에 플랜지를 개재하여 연결한다. 램이 안내대(20)의 측면으로 연결되므로 안내대(20)의 원활한 상하운동을 위해 가이드레일(32)을 별도로 설치한다. 그 구성 및 변형예는 후술하는 도 3을 통하여 상세하게 언급한다. 에어실린더(30)의 배관은 제조 현장의 공압 라인에 연결하고, 그 작동을 위한 밸브(도시 생략)는 스위치(16)로 구동되도록 한다.

이때, 에어실린더(30) 대신 전기 솔레노이드 사용할 수도 있으며 안내대(20)와 결합하는 방식은 동일하다.

도 2는 본 발명에 따른 기구의 하단부를 분리하여 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 안내대(20)는 상부대(22)의 하단에 한 쌍의 하부대(26)를 회동 가능하게 구비하고, 상기 하부대(26)는 안내관(14)의 통과시에만 벌어지도록 탄지된다. 하부대(26)는 좌우 동일한 형태의 한 쌍이 축을 개재하여 상부대(22)의 저면에 장착되는데, 그 축상에는 토션 스프링이 장착되어 평상시 하부대(26)가 닫히도록 한다. 안내대(20)의 상승으로 안내관(14)이 하부대(26)를 밀면 하단이 개방된다. 상부대(22)와 하부대(26)는 합성수지 사출품으로 하면 전체의 중량을 줄이는 측면에서 유리하다. 다만 안내대는 내마모성이 요구되므로 그 내구성을 위해 금속으로 제작됨이 더 적합할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 기구의 변형예를 나타내는 구성도가 도시된다.

본 발명의 안내대(20)는 동일축 상에서 신축되는 가이드레일(32) 또는 평행축 상에서 베어링(35)을 개재하여 슬라이딩되는 환봉부재(33)(37) 중 택일된다. 전자는 도 1에 예시하는 것처럼 상하 직경이 다른 환봉이 마치 안테나 형태로 연결되어 슬라이딩된다. 후자는 도 3에 예시하는 것처럼 본체(10)에 장착되는 안내봉(33)과 안내대(20)에 장착되는 지지봉(37)이 베어링(35)으로 연결된다. 베어링(35) 대신 부싱을 장착할 수도 있다. 어느 방식이나 에어실린더(30)의 작동시 안내대(20)가 좌우로 기울지 않고 상하운동되도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 기구의 스토퍼를 확대하여 나타내는 도식도이다.

본 발명의 스토퍼(18)는 안내관(14)의 상하운동을 구속하도록 탄성축(28)을 개재하여 회동 가능하게 장착되고, 상기 안내대(20)와 접촉하는 동안 회동되어 안내관(14)의 구속을 해제한다. 스토퍼(18)는 본체(10)의 하단에서 안내관(14)과 근접한 위치에 탄성축(28)을 이용하여 장착한다. 탄성축(28)은 토션 스프링을 구비하여 일방향(도시에서 반시계 방향)으로 스토퍼(18)를 복귀시킨다. 스토퍼(18)의일단은 안내관(14)의 홈(14a)에 수용되고 타단은 안내대(20)와 접촉할 수 있도록 노출된다. 안내대(20)의 상승시 스토퍼(18)의 타단을 정확하게 가압하도록 별도의 작동편(21)을 돌출시킨다. 부호 21＇는 안내대(20)가 부호 20＇의 위치로 상승할 때 작동편(21)이 스토퍼(18)를 가압 회동하는 것을 나타낸다.

이에 따라 평상시 안내대(20)가 하강한 상태일 때 스토퍼(18)가 안내관(14)의 홈(14a)에 끼워져 안내관(14)의 상하운동을 구속하지만, 작업이 개시되어 안내대(20)가 부호 20＇의 위치로 상승하여 스토퍼(18)를 부호 18＇의 위치로 회동시키면 안내관(14)의 상하운동이 가능하다. 안내관(14)의 상승 범위는 작업자가 조립 대상물에 안내관(14)을 밀착하는 압력에 따라 가변적이며 그 압력이 해제되면 부호 19의 스프링에 의해 하방향으로 복귀된다. 만일 안내대(20)가 다시 하강한 후 안내관(14)이 원위치로 복귀하면 스토퍼(18)가 홈(14a)에 수용되면서 최초의 상태로 안내관(14)의 상하운동이 구속된다.

이와는 별개로 안내관(14)과 안내대(20)와의 유기적인 결합을 스토퍼 없이 탄성계수가 다른 별개의 탄성스프링을 구성시킴으로도 소기의 목적을 달성할 수 있는데, 이러한 방법이 보다 본 발명의 실시에 적합하다 할 것이다.

이는 청구범위의 제 7항에 청구해 놓았느데, 안내관의 상부에 구성시키는 탄성스프링의 탄성계수가 안내대(20)의 하부대(26)에 구성된 토션스프링의 탄성계수에 비해 비교적 큰 스프링을 장착하여 안내관이 하부대(26)를 밀고 내려오는 것은 충분하지만, 나사를 체결할 경우에는 자신의 탄성력을 접고 밀려 들어갈 수 있게 구성하는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 기구의 작동 상태를 나타내는 구성도로서, 인용되지 않은 부호는 전술한 도 1 내지 도 4를 참조한다. 도 5a 및 도 5b에서 부호 S는 나사를 나타낸다. 도 5a는 나사가 이송튜브(24)를 타고 안내대(20)에 유입된 상태이고, 도 5b는 안내대(20)의 상승에 의해 안내관(14)과 드라이버(12)가 하단으로 노출되는 동시에 나사가 체결되는 상태이다.

물론 작업시에는 안내대(20)가 안내관(14) 뒤로 완전히 물러나서 스톱퍼(18)를 해제한후 작업이 시작되는 것이 일반적이기에 안내관(14)과 드라이버(12)의 길이가 도시된 길이보다는 길게 형성될 것이다. 깊이있는 곳의 작업을 위해서도 반드시 필요한 요소이기 때문이다.

구체적인 작동에 있어서, 우선 하나의 나사가 피더(도시 생략)로부터 대기하고 스위치(16)의 작동에 의해 에어실린더(30)가 전진하면 진공튜브(34)에 진공압이 작용한다. 진공튜브(34)의 진공압은 안내관(14)과 안내대(20)를 거쳐 이송튜브(24)에 전달되며 나사를 흡인시킨다. 안내대(20)에 도달된 나사는 안내관(14)의 단부에 흡착된다.

이때, 상기 안내관(14)의 하단으로 유도된 나사가 수직 상태로 유지되도록 안내관(14)의 하단 내측에 환형턱(14a)을 더 구비하는 것도 가능하다. 환형턱(14a)은 나사의 머리보다 약간 작은 직경으로 되어 상측에서 진공압이 작용할 때 나사를 수직상태로 유지한다.

이어서 에어실린더(30)가 후퇴하면 안내대(20)가 상승되고 안내관(14)과 드라이버(12)는 하단으로 노출된다. 이때 나사가 안내관(14)에 수직상태로 유지되고스토퍼(18)가 안내관(14)의 구속을 해제하는 것은 전술한 바와 같다. 조립용 완구와 같이 홈이 깊은 곳에 나사를 체결하는 부분이 많은 경우에는 드라이버(12)의 전진에 연동하여 안내관(14)의 충분히 후퇴가 이루어져야 드라이버(12)의 도달이 가능하다. 이어서 드라이버(12)의 회전으로 나사가 수직으로 하향 체결되고, 체결이 완료되면 다시 초기의 상태로 복귀된다.

도시에는 없으나, 나사를 안내대(20)로 흡인하거나 안내관(14) 하단에 수직상태로 유지하는 용도로 전자석을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 전자석은 본체(10) 하단에서 안내관(14)과 동심축상에 링형태로 장착하여 전자기력이 골고루 작용하도록 한다.

한편, 드라이버(12), 진공튜브(34), 에어실린더(30)의 구동은 스위치(16) 상에 각각의 버튼을 구비하여 수행하는 것도 가능하나 별도의 시컨스회로를 구성하여 순차 제어되도록 할 수도 있다. 전자는 작업자가 일일이 다음 순서의 버튼을 눌러야 하고, 후자는 설정된 동작 타이밍에 맞추어야 한다. 따라서 전체 작동을 2-3부분으로 구분하고 2-3개의 버튼만 사용하여 부분적으로 순차 제어하는 방식이 보다 실용적일 것이다. 예를 들어 나사가 안내관(14)의 하단에 대기하는 단계와, 드라이버(12)를 회전하여 체결하는 단계로 구분하여 작동한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명에 따른 공압식 나사 체결기구는 피더에서 이송되는 나사가 완전 체결에 이르기 까지 정렬이 유지되도록 하여 작업의 편리성을 향상하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 본체(10)의 스위치(16) 조작으로 하단의 드라이버(12)를 구동하여 나사를 체결하는 기구에 있어서:

   상기 드라이버(12)를 수용하도록 본체(10)의 하단에 탄지되고, 상단에서 진공튜브(34)와 연통되는 안내관(14);

   상기 드라이버(12)와 안내관(14)의 하단을 수용하도록 본체(10)의 하단에 상하운동 가능하게 장착되고, 일측으로 나사를 이송하는 이송튜브(24)와 연통되는 안내대(20); 및

   상기 안내대(20)의 상하운동을 위한 작동력을 제공하도록 설치되는 에어실린더(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공압식 나사 체결기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 진공튜브와 연통되는 안내관(14)은,

   전자석을 구성시킬 수도 있는 것에 특징이 있는 공압식 나사 체결기구.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 안내대(20)는 상부대(22)의 하단에 한 쌍의 하부대(26)를 회동 가능하게 구비하고, 상기 하부대(26)는 안내관(14)의 통과시에만 벌어지도록 탄지되는 것을 특징으로 하는 공압식 나사 체결기구.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 안내대(20)는 동일축 상에서 신축되는 가이드레일(32) 또는 평행축 상에서 베어링(35)을 개재하여 슬라이딩되는 환봉부재(33)(37) 중 택일되는 것을 특징으로 하는 공압식 나사 체결기구.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 안내관(14)의 상하운동을 구속하도록 탄성축(28)을 개재하여 회동 가능하게 장착되고, 상기 안내대(20)와 접촉하는 동안 회동되어 안내관(14)의 구속을 해제하는 스토퍼(18)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공압식 나사 체결기구.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 안내관(14)의 하단으로 유도된 나사가 수직 상태로 유지되도록 안내관(14)의 하단 내측에 환형턱(14a)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공압식 나사 체결기구.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 안내관의 상하 운동을 위한 탄성스프링을 안내대의 하부대에 구성된 토션스프링보다 큰 스프링으로 구성하여 안내관이 하부대를 밀고 나오는데 무리함이 없도록 함에 특징이 있는 공압식 나사 체결기구.