KR20050108947A - 와셔 자동체결장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트와 와셔를 자동체결하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 부품 공급기에 의해서 공급된 볼트를 고정하고 와셔를 체결한 뒤 이를 배출지점까지 이송시키는 볼트 압지이송 장치에 관한 것이다.

볼트에 와셔가 끼워지기 위해서는 볼트가 유동되지 않고 압지되는 수단이 반드시 필요한 바, 종래 방식은 그 장치의 구조가 복잡하여 설치가 쉽지 않고 다루기가 어려워 작업자의 숙련도에 많은 부분 의존하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 와셔 자동체결기에 있어서 종래의 볼트 압지이송 장치가 갖는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 구조가 간단하면서도 성능이 우수하고 초보자도 쉽게 다룰 수 있도록, 볼트의 머리를 압지하고 회전하며 볼트를 이송하는 나선형 요홈이 외면에 형성된 압지이송용 스크류를 장착한 볼트의 압지 및 이송을 위한 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 장치는 동작이 단순하고 볼트를 압지 및 이송하는 방식이 매우 안정적이기 때문에 에러 발생이 거의 없으며 초보자라도 쉽게 작동시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

와셔 자동체결장치 및 방법{Bolt and Washer Automated Assembly Machine and Method of Assembly}

본 발명은 볼트와 와셔를 자동체결하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 부품 공급기에 의해서 공급된 볼트를 고정하고 와셔를 체결한 뒤 이를 배출지점까지 이송시키는 볼트 압지이송 장치에 관한 것이다.

볼트에 와셔를 끼우는 와셔 체결작업은 각종 기계류 생산 시에 워낙 대량적으로 필요한 것이기 때문에, 수작업으로는 그 수요를 충족시킬 수 없다. 따라서 와셔 체결작업을 자동화 시킨 와셔 자동 조립기가 많이 보급되어 있다.

일반적인 와셔 자동 조립기는 크게 볼트 공급부, 와셔 공급부, 볼트 압지 및 이송부로 이루어져 있다. 볼트 공급부와 와셔 공급부에서는 다수의 부품을 최종적으로는 하나씩 일렬로 공급하는 역할을 하며 볼트 압지 및 이송부에서는 볼트 공급부로 부터 공급된 볼트를 압지하여 고정한 뒤 와셔 공급부에서 공급된 스프링와셔 및 평와셔를 순서대로 결합한 뒤 인출되는 지점까지 이송시키는 역할을 수행한다.

와셔 자동체결기에 있어서, 볼트에 와셔가 끼워지기 위해서는 볼트가 유동되지 않고 압지되는 수단이 반드시 필요한 바, 종래의 볼트 압지장치는 볼트의 머리 밑을 클램핑하여 고정하거나 볼트의 머리위를 눌러주는 별도의 압지장치를 사용하여 와셔와의 결합이 용이하도록 하는 방식이 일반적이었다.

또한, 체결된 볼트가 인출구까지 이송되고 계속적인 체결작업이 가능하도록 원반구조방식으로 계속 회전시키거나 실린더의 동력에 의해서 이송이 가능하도록 하여 왔다.

그러나 상기와 같은 종래 방식은 그 장치의 구조가 복잡하기 때문에, 고장율 및 에러율이 상승하고, 다루기가 쉽지 않기 때문에 작업의 완성도가 작업자의 숙련도에 많은 부분 의존하게 되어, 자동 장치로서의 의미를 상실하는 문제점이 있었다.

본 발명은 와셔 자동체결기에 있어서 종래의 볼트 압지이송 장치가 갖는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 구조가 간단하면서도 성능이 우수하고 초보자도 쉽게 다룰 수 있는 볼트의 압지 및 이송을 위한 장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 볼트 공급부, 와셔 공급부, 볼트 압지이송부, 와셔 체결체 인출부 및 동력공급부를 포함하여 볼트에 와셔를 자동으로 끼우는 와셔 자동체결장치에 있어서,

상기 볼트 압지이송부는 볼트의 머리를 압지한 상태에서 회전하며 볼트를 이송하는 나선형 요홈이 외면에 형성된 압지이송용 스크류, 상기 스크류를 제1이송부 위에 고정하는 스크류 지지대, 스크류를 회전시키는 동력전달부, 볼트 머리부분의 높이보다 약간 넓은 크기의 간격을 두고 스크류 밑에 설치되어 볼트의 하강을 저지하며 볼트의 이동 방향을 안내하는 제1이송부 및 제1이송부 아래에 설치되어 볼트에 와셔가 체결된 뒤에 와셔의 탈락을 방지하도록 와셔를 받쳐주며 와셔 체결체의 이동방향을 제1이송부와 함께 안내하는 제2이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결장치를 제공한다.

또한, 볼트를 압지하고 이송하는 방법에 있어서,

하나씩 공급된 볼트의 머리부분이 공급가이드에 의해서, 회전하는 스크류의 요홈과 제1이송부사이로 정확히 끼워지면서 볼트가 제1이송부를 따라 이송되는 단계; 직진으로 이송되던 볼트의 말단이 공급 가이드에서 대기중인 하나의 와셔와 체결되는 단계; 상기 와셔 체결체가 제1이송부 및 제2이송부를 따라 인출부까지 이송되는 단계; 를 포함하는 와셔 자동체결 방법을 제공한다.

이하에서는, 도면을 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

하나의 실시예로 설명을 해 나갈 것이기 때문에 도면부호는, 같은 부분에 대해서는 도면을 달리하더라도 동일한 부호를 사용하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명이 적용된 와셔 자동체결장치의 일 실시예를 나타낸 평면도, 정면도이다.

본 발명에 따른 와셔 자동체결장치는 크게 볼트 공급부(20), 와셔 공급부(30,40), 볼트 압지이송부(10), 와셔 체결체 인출부(50) 및 동력공급부로 크게 나눌 수 있다.

단, 동력공급부는 볼트 공급부, 와셔 공급부 및 와셔체결체 인출부가 구동되기 위한 동력을 제공하는 수단으로서 일반적으로는 전력을 에너지원으로 하는 진동장치이겠으나, 도면상에서는 별도로 도시하지 않고 있는 바, 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 볼트 공급부(20)는 볼(Bowl)형 공급부(201), 직진 공급부(202) 및 공급가이드(203)를 포함할 수 있다.

상기 볼형 공급부(201)는 볼트의 방향과 자세를 잡아 직진 공급부(202)로 내보내는 역할을 하며 계단형, 원통형, 단종형, 접시형 등 부품에 따라 다양한 형태로 제작될 수 있다.

상기 직진 공급부(202)는 볼트를 지정된 위치까지 밀어주는 역할을 하며 아래로 경사져 내려 가도록 제작될 수도 있다.

상기 공급가이드(203)는 볼트 압지이송부(10)의 스크류 요홈(106)으로 볼트의 머리 부분을 정확히 안내하는 역할을 한다.

상기 와셔 공급부(30,40)는 볼트 공급부와 마찬가지로 볼형 공급부(301), 직진 공급부(302) 및 공급 가이드(303)를 포함할 수 있으며 작동원리 또한 동일하다.

도 3 및 도 4는 와셔 공급부의 직진 공급부(302) 및 공급 가이드(303)를 상세히 나타낸다.

직진해오는 볼트의 말단에 와셔가 용이하게 끼워지기 위해서는 종래와 같이 와셔가 "|"자 형태로 직립해 있는 것보다는, 진행방향과 직각방향에서 봤을 때, "/"형태로 좌측으로 경사지도록 공급되는 것이 바람직하기 때문에, 이와 같이 와셔를 기울어진 상태로 공급하기 위해서는 직진 공급부(302)의 가이드부(3021) 및 공급 가이드(303)를 도 3에 도시한 바와 같이, 와셔의 진행방향과 직각방향에서 왼쪽으로 기울어진 "/" 형태로 45도 정도의 각도를 형성하며 기울어지도록 제작하면 된다.

또한, 도 4에서는 상기 방식으로 공급되는 와셔의 모습을 상세히 보여주는 바, 제2이송부(107)와 연결된 공급가이드(303)에서 뒤로 45도 정도 젖혀진 상태에서 대기중인 와셔를 볼 수 있다.

일반적으로, 와셔는 스프링와셔와 평와셔가 끼워지는 바, 끼워지는 순서대로 스프링와셔 공급부(30)와 평와셔 공급부(40)가 볼트의 이동방향에 따라 차례로 위치하게 된다. 상기 와셔 공급부의 수는 필요에 따라 얼마든지 변경하여 제작할 수 있다. 단, 본 실시예에서는 두개의 와셔 공급부를 장착한 예를 들고 있을 뿐이다.

이와 같이 공급된 부품들은 볼트 압지이송부(10)에 의해서 체결되고 이송되는데, 그 체결 순서는 먼저 공급되어 압지된 볼트에 스프링와셔를 끼우고 다음으로 평와셔를 끼우게 된다.

본 발명의 핵심인 볼트 압지이송부(10)에 대해서는 도면을 달리하여 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.

와셔 체결체 인출부(50)는 체결완성부(501), 불량검출부(502) 및 배출부(503)를 포함할 수 있다.

상기 체결완성부(501)는 볼트 압지이송부(10)의 제1이송부(107)가 제거된 상태에서 제2이송부(107)와 비슷한 높이에 위치하는 직진 배출 슈트이다. 체결완성부(501)의 위치는 제1이송부(107)에서 경사로를 형성하면서 내려갈수도 있고 제1이송부(107)와 체결완성부(501)가 단절되어 급격히 하강하도록 설계할 수도 있다.

체결완성부(501)의 작동원리는 볼트 압지이송부(10)에 의해서는 볼트 머리부분이 제1이송부(103)에 의해서 지지되고 끝에 와셔가 살짝 물린 상태이므로, 이 상태에서 제1이송부(103)가 제거되고 제1이송부(103)보다 낮은 위치에 있는 체결완성부(501)에 도달하면 와셔 체결체가 아래로 급격히 하강하여 볼트에 와셔가 끝까지 체결되면서 볼트체결작업이 완성되는 것이다.

상기 불량검출부(502)는 체결완성부(501)에 연결된 직진 배출 슈트의 한 부분으로서, 와셔 체결체가 이동하는 선로의 넓이를 와셔가 끼워진 상태에서의 볼트의 최대 지름과 볼트만의 최대지름의 중간값으로 하여 제작되기 때문에 와셔가 끼워지지 않은 불량품은 지름이 미달되어 밑으로 빠져 버리고 와셔가 체결된 볼트만 이 배출 슈트를 무사히 빠져 나갈 수 있도록 제작된다.

배출부(503)는 상기 불량검출부(502)에서 불량품까지 제거된 와셔 체결체가 안정적으로 배출될 수 있도록 최종 목적지까지 경사를 형성한 배출슈트이다.

도 5, 도 6 및 도 7은 상기 와셔 자동 조립기 중에서 볼트 압지이송부(10)만을 분리하여 도시한 정면도, 작동 상세도 및 동력전달부(104)에 대한 부분도이다.

본 발명의 볼트 압지이송부(10)는 압지이송용 스크류(101), 스크류 지지대(102), 제1이송부(103), 제2이송부(107) 및 스크류 동력전달부(104)를 포함할 수 있다.

상기 압지이송용 스크류(101)는 원기둥형태의 물체에 나선형으로 돌아가면서 일정 깊이와 넓이로 스크류 요홈(106)을 형성하고 있다.

또한, 상기 스크류(101)가 스크류 지지대(102)에 장착되기 위해서는 스크류 양단에 연결구조가 필요한 바, 일측에는 회전축을 수용할 수 있는 회전축(1041) 수용부가 내부에 형성되어 있고 다른 일측에는 동력을 전달받을 수 있는 스크류 회전부(1042)가 연결될 수 있다.

이 스크류(101)의 소재는 회전시 형태의 변형이 없고 내구성이 강한 소재이면 스틸, 목재, 합성수지 어떤 것이든 무방하다.

상기 스크류 요홈(106)은 볼트의 머리부분이 수용되어 압지되는 부분으로서, 본 발명에 따른 압지이송부는 그 구조가 매우 간단하고 작동원리도 단순하여 에러발생 가능성이 거의 없기 때문에 안정적인 작업이 가능하고 초보자라도 쉽게 작동시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 스크류 지지대(102)는 제1이송부(103)위에 스크류를 고정시킬 수 있도록 스크류 회전축(1041)과 스크류 회전부(1042)의 연결구조를 제공하여 스크류(101)의 양단을 위에서 잡아주는 역할을 한다.

상기 스크류 동력전달부(104)는 도 7에 별도로 개시된 바와 같이, 회전부(1042,1043), 회전벨트(1044), 회전축(1041)및 동력공급부(1045)를 포함하여 실제로 스크류(101)를 회전시키는 역할을 한다.

스크류 회전부(1042)는 모터 등의 동력공급부(1045)로 부터 공급받은 동력으로 스크류(101)를 회전시킬 수 있는 수단인 바, 이는 기어, 체인일 수도 있으나 본 실시예에서는 타이밍 풀리(Pulley)와 타이밍 벨트 방식으로 회전벨트(1044)를 이용하여 동력을 전달받도록 하였다.

따라서 동력공급부(1045)에 의해서 공급된 동력은 스크류 회전부(1042)에 직접 전달되는 것이 아니라, 회전부(1043)에 먼저 전달되고 이에 스크류 회전부(1042)가 회전벨트(1044)로 함께 묶여 회전하면서 스크류 회전부(1042)에 동력이 전달되고 최종적으로 스크류(101)를 회전시키는 것이다. 이 때 회전벨트(1044)는 스틸, 고무 등의 소재가 많이 사용되나 내마모성, 내후성, 내유성 등을 고려할 때 우레탄 소재의 벨트가 가장 적합할 것이다.

상기 동력공급부(1045)는 일반적으로 전기 모우터가 될 것이다.

상기 제1이송부(103)는 볼트 머리부분의 지름보다 좁은 넓이의 선로를 가진 직진 가이드로서, 볼트 머리부분의 높이보다 약간 넓은 크기의 간격을 두고 스크류 밑에 설치되어 볼트의 하강 및 이탈을 막고 볼트의 이동 방향을 안내하는 역할을 하며 스크류(101)가 끝나는 지점에서 제거된다.

상기 제2이송부(107)는 와셔 공급가이드(303)에 이어서 같은 높이로 위치하며, 와셔의 지름보다 좁은 넓이의 선로를 가진 직진 가이드로서 와셔 체결체에서 와셔의 하강 이탈을 방지하며 제1이송부(103)와 함께 와셔 체결체를 안내하는 역할을 한다.

본 발명에 의한 볼트 압지이송부(10)는 스크류의 회전에 의해서 볼트가 압지되고 이송되는 것이기 때문에 상기 제1이송부(103) 및 제2이송부(107)에는 별도의 동력이 필요없고 가이드 선로만 갖추고 있으면 된다.

본 발명의 볼트 압지이송부의 작동방법을 정리해 보면, 볼트 가이드에 의해서 볼트의 머리부분이 스크류의 요홈(106)까지 가이드 되며, 스크류의 요홈(106)과 제1이송부(103)사이에는 볼트의 머리부분이 위치하게 된다. 스크류(101)의 회전과 제1이송부(103)의 안내로 볼트가 와셔 공급가이드(30)까지 도달하면 볼트 끝에는 경사지게 서있는 와셔가 체결되고 체결된 와셔는 제2이송부(107)에 의해 하락이 방지되며 와셔 체결체는 인출부(50)까지 안전하게 이송된다.

본 발명에 의한 스크류에서 볼트를 압지하는 방식은 매우 간단하면서도 동작이 안정적이기 때문에 에러발생 가능성이 거의 없다.

또한, 본 발명은 볼트의 크기에는 제한이 없는 바, 이는 부품 공급기, 스크류 요홈, 가이드 및 인출부(배출슈트)를 해당 크기에 맞추어 제작하면 되는 것이다.

아울러, 불량 부품의 투입시에는 스크류의 작동을 멈추게 하고 과부하시에는 이를 감지하여 경보할 수 있는 수단을 추가할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 스크류의 요홈과 회전력을 이용하여 볼트 압지이송이 가능하기 때문에 장치의 구조가 매우 간단하여 장치 설치가 매우 쉬우며 체결 가능한 볼트의 크기에 제한이 없다.

또한, 동작이 단순하고 볼트를 압지 및 이송하는 방식이 매우 안정적이기 때문에 에러 발생이 거의 없으며 초보자라도 쉽게 작동시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 와셔 자동체결장치에서 스크류를 제거한 상태의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 와셔 자동체결장치에서 와셔 공급부를 제거한 상태의 정면도이다.

도 3은 와셔 공급부의 직진 공급부의 단면도이다.

도 4는 와셔 공급부의 공급가이드가 제2이송부와 연결된 모습을 이송방향에서 관찰한 부분도이다.

도 5는 볼트 압지이송부의 정면도이다.

도 6은 볼트 압지이송부가 실제 작동하는 내부모습을 나타낸 상세도이다.

도 7은 볼트 압지이송부의 동력전달부만을 추출하여 도시한 부분도이다.

<도면 주요부호에 대한 설명>

10 : 볼트 압지이송부 20 : 볼트 공급부

30 : 스프링와셔 공급부 40 : 평와셔 공급부

50 : 와셔 체결체 인출부 101 : 스크류

102 : 스크류 지지대 103 : 제1이송부

104 : 스크류 동력전달부 1041 : 회전축

1042 : 스크류 회전부 1043 : 회전부

1044 : 회전 벨트 1045 : 동력공급부

106 : 스크류 요홈 107 : 제2이송부

201 : 볼형 공급부 202 : 직진 공급부

203 : 공급가이드 501 : 체결완성부

502 : 불량검출부

Claims (8)

1. 볼트 공급부(20), 와셔 공급부(30,40), 볼트 압지이송부(10), 와셔 체결체 인출부(50) 및 동력공급부를 포함하여 볼트에 와셔를 자동으로 끼우는 와셔 자동체결장치에 있어서,

   상기 볼트 압지이송부(10)는 볼트의 머리를 압지하고 회전하며 볼트를 이송하는 나선형 요홈(106)이 형성된 압지이송용 스크류(101), 상기 스크류를 제1이송부(103) 위에 고정하는 스크류 지지대(102), 스크류를 회전시키는 스크류 동력전달부(104), 볼트 머리부분의 높이보다 약간 넓은 크기의 간격을 두고 스크류 밑에 스크류(101)의 길이와 같은 길이로 설치되며 볼트의 지름보다 좁은 넓이의 이동 선로를 가진 제1이송부(103) 및 와셔 공급가이드(303)에 이어서 같은 높이에 위치하며 와셔의 지름보다 좁은 넓이의 선로를 가진 제2이송부(107)를 포함하는 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스크류(101) 양단의 일측은 회전축(1041)을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되어 있으며, 다른 일측은 동력을 전달받을 수 있는 스크류 회전부(1042)가 연결되어 있으며, 상기 스크류 지지대(102)는 스크류 회전축(1041)과 스크류 회전부(1042)의 연결구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 스크류 동력전달부(104)는 동력공급장치(1045)에 의해 공급받은 동력에 의해서 회전하는 회전부(1043), 스크류가 회전하는 것을 지지하는 회전축(1041), 상기 회전부(1043)와 스크류 회전부(1042)를 연결하여 회전부(1043)가 공급받은 동력을 스크류에 전달하는 회전벨트(1044) 및 회전부(1043)에 동력을 공급하는 동력공급부(1045)를 포함하는 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 와셔 공급부(30,40)는 직진 공급부(302)의 가이드부(3021) 및 공급 가이드(303)가 와셔 이동방향과 직각방향에서 왼쪽으로 기울어져 경사를 형성하는 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 와셔 체결체 인출부(50)는 와셔 체결체가 이동하는 선로의 넓이를, 와셔가 체결된 볼트의 최대 지름과 볼트 만의 최대 지름의 중간값으로 하는 불량검출부(502)를 포함하는 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결장치.
6. 제 3항에 있어서, 상기 회전벨트(1044)는 우레탄소재의 벨트인 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결장치.
7. 제 4항에 있어서, 상기 직진 공급부(302) 및 공급 가이드(303)가 45도 각도를 형성하며 기울어진 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결장치.
8. 와셔 자동체결 방법 중 볼트를 압지하고 이송하는 방법에 있어서,

   나선형 요홈(106)이 형성되고 양단의 일측은 회전축(1041)을 수용할 수 있는 내부 공간과 다른 일측은 동력을 전달받을 수 있는 스크류 회전부(1042)가 연결된 구조의 스크류(101), 스크류 회전축(1041)과 스크류 회전부(1042)의 연결구조를 포함하며 스크류를 고정시킬 스크류 지지대(102), 스크류를 회전시키는 스크류 동력전달부(104), 볼트 머리부분의 높이보다 약간 넓은 크기의 간격을 두고 스크류 밑에 스크류(101)의 길이와 같은 길이로 설치되며 볼트의 지름보다 좁은 넓이의 이동 선로를 가진 제1이송부(103) 및 와셔 공급가이드(303)에 이어서 같은 높이에 위치하며 와셔의 지름보다 좁은 넓이의 선로를 가진 제2이송부(107)를 포함하는 볼트 압지이송부를 구비하는 단계;

   하나씩 공급된 볼트의 머리부분이 공급가이드에 의해서, 회전하는 스크류의 요홈(106)과 제1이송부(103)사이로 정확히 끼워지면서 볼트가 제1이송부를 따라 이송되는 단계;

   직진으로 이송되던 볼트의 말단이 공급 가이드에서 대기중인 하나의 와셔와 체결되는 단계;

   상기 와셔 체결체가 제1이송부 및 제2이송부를 따라 인출부까지 이송되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 와셔 자동체결 방법.