KR20120066127A - 부품 압입 조립장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부품을 압입하는 과정과 압입 후 이탈력을 측정하는 과정에서 검사를 실시간으로 수행할 수 있도록 함으로서 조립성의 향상과 더불어 품질향상에 기여하고 불량발생을 배제할 수 있도록 한 부품 조립장치에 관한 것으로서,
수직플레이트와 수평플레이트로 구성하는 프레임과, 상기 수평플레이트에 조립하고자 하는 부품 중 하나를 안치할 수 있도록 착,탈 가능하게 설치하는 안치지그와, 상기 안치지그의 상방에 안치지그에 안치된 부품과 조립할 다른 부품에 압입력을 부여하여 조립을 수행하도록 구비하는 압입지그와, 상기 안치지그와 함께 조립하고자 하는 부품에 맞게 교체하여 대응할 수 있도록 압입지그를 착,탈 가능하게 구비하는 측정자와, 상기 측정자를 연결하는 압입플레이트와, 상기 수직플레이트에 설치되어 압입플레이트를 안치지그 방향으로 근접 및 이탈하여 부품을 압입하고, 압입후 이탈력을 확인할 수 있게 하는 압입수단을 포함하는 것이 특징이다.

Description

부품 조립장치{PARTS ASSEMBLY DEVICE}

본 발명은 부품 조립장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 압입에 의하여 부품을 조립할 때 최적의 상태로 조립하고, 조립 후 초기 이탈력까지 검사할 수 있도록 개선한 조립장치의 제공에 관한 것이다.

자동차, 섬유, 전기, 건축, 기계 등과 같은 산업 전반에 걸쳐 다양한 장치들이 사용되고 있으며, 이러한 장치를 구성하는 부품 역시 다양한 종류가 구비되고, 이러한 각각의 부품은 조립에 의하여 하나의 몰드 또는 장치를 구성하게 된다.

상기와 같은 부품의 조립은 용접에 의하여 고정되거나, 볼트 등과 같은 고정수단에 의하여 고정 또는 결합 되는 방식 또는 압입(억지결합)에 의하여 조립되는 등 여러 방식이 존재한다.

이러한 조립방식 중 압입에 의하여 조립되는 경우에는 자웅(雌雄)체의 두 부품을 일치시킨 후 소정의 힘을 가하여 결합 되게 함으로서 조립이 완료되고, 조립된 부품에 대하여서는 결합 된 상태에서 소정의 힘에 의하여 분리되는 지에 대한 검사를 수행하게 된다.

종래에는 큰 압입력을 필요로 하지 않을 경우에는 수작업에 의하여 부품을 압입하여 조립하는 방식을 취하고, 압입력이 클 경우에는 프레스 등과 같이 기계적인 힘을 빌려 부품을 압입하여 조립하도록 하고 있는 실정이다.

상기와 같이 종래 기술에서는 부품의 조립에 필요한 압입력이 작을 경우에는 수작업에 의존하여 조립하고, 보다 큰 압입력을 필요로 하는 경우에는 부품을 눌러주는 형상의 프레스와 같은 단순기계를 이용하여 조립하고 있는 실정이다.

이와 같이 단순하게 부품을 압입하여 조립만 수행하기 때문에 조립하고자 하는 부품의 특성에 맞게 최적의 압입력으로 조립되었는지, 또는 압입된 부품이 압력력보다 작은 힘으로도 쉽게 이탈(분리)되는지 또는 얼마나 큰 힘으로 이탈되는지 등을 조립과정에서 확인하는 것이 불가능하다.

상기와 같이 부품을 단순하게 압입하여 조립할 경우에는 정확한 조립상태를 확인하는 것이 현실적으로 불가능하기 때문에 품질향상을 위하여 별도의 검사장치를 설치하여야 하므로 투자비용이 과다하게 소요되는 단점이 있다.

또한, 검사장치를 설치한다 하여도 조립되는 부품 전체를 모두 검사하는 것은 생산과 조립에 상당한 영향을 미치기 때문에 전수검사를 수행하지 못하고, 조립된 부품 중 일부만 무작위로 선별하여 샘플형태로 검사를 수행하고 있는 실정이다.

상기와 같이 많은 조립 부품 중 일부 선별된 부품만으로 검사를 수행하고, 검사완료된 부품 중 일부가 불량으로 판별되더라도 이를 정확한 데이터로 활용하는 것이 불가능하게 되므로 차후 부품의 조립과정에서 개선의 여지가 전혀 없게 되는 것이다.

이러한 원인에 의하여 조립되는 부품 전체에 대하여 정확한 압입력으로 조립되는지 또는 적정 이탈력을 유지하는지에 대한 검사가 이루어지지 못하게 되므로 부품이 출고되어 실제장치에 장착되어 사용되는 과정에서 부품의 이탈현상이 발생할 경우 더욱 막대한 재산 또는 인명 상의 피해를 가져올 수 있는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 수직플레이트와 수평플레이트로 구성하는 프레임과, 상기 수평플레이트에 조립하고자 하는 부품 중 하나를 안치할 수 있도록 착,탈 가능하게 설치하는 안치지그와, 상기 안치지그의 상방에 안치지그에 안치된 부품과 조립할 다른 부품에 압입력을 부여하여 조립을 수행하도록 구비하는 압입지그와, 상기 안치지그와 함께 조립하고자 하는 부품에 맞게 교체하여 대응할 수 있도록 압입지그를 착,탈 가능하게 구비하는 측정자와, 상기 측정자를 연결하는 압입플레이트와, 상기 수직플레이트에 설치되어 압입플레이트를 안치지그 방향으로 근접 및 이탈하여 부품을 압입하고, 압입후 이탈력을 확인할 수 있게 하는 압입수단을 포함하여, 부품을 압입하는 과정과 압입 후 이탈력을 측정하는 과정에서 검사를 실시간으로 수행할 수 있도록 함으로서 조립성의 향상과 더불어 품질향상에 기여하고 불량발생을 배제할 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 조립장치에 부품이 최적의 상태로 조립되는지와 조립된 후 적정 이탈력을 가지는지 등에 대한 전반적인 검사를 동시에 수행할 수 있도록 함으로서 부품의 조립에 따르는 생산성을 높이면서 우수한 품질을 지속적으로 유지할 수 있는 것은 물론, 생산성에 대한 데이터화를 통화여 차후 공정의 개선이나 조립장치의 기술개발 방향을 제시할 수 있고, 우수한 경쟁력을 확보할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치를 도시한 전체적인 사시도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치를 도시한 A - A선을 따라서 취한 단면도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치를 도시한 B부위를 발췌하여 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치의 압입 상태를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치의 이탈 상태를 도시한 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치를 도시한 전체적인 사시도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치를 도시한 A - A선을 따라서 취한 단면도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치를 도시한 B부위를 발췌하여 도시한 단면도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치의 압입 상태를 도시한 구성도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치의 이탈 상태를 도시한 구성도로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 부품 조립장치(100)는, 후방에 콘트롤박스를 가지는 수직플레이트(101)와 상기 수직플레이트(101)의 하단에 고정되는 수평플레이트(102)로 프레임(103)을 구성한다.

상기 수평플레이트(102)에는 조립하고자 하는 자웅(雌雄)체의 부품(104) 중 하나를 안치하기 위한 안치지그(105)를 착탈 가능하게 구비하여 안치지그(105)의 교체로 다양한 부품에 대응할 수 있도록 한다.

상기 안치지그(105)의 상방에는 안치지그(105)에 안치된 부품(104)과 조립할 다른 부품(104)을 연접시켜 압입력을 부여하여 압입을 통하여 조립을 수행하는 압입지그(106)를 구비한다.

상기 압입지그(106)는 측정자(107)에 착탈 가능하게 구비하여 안치지그(105)와 함께 조립하고자 하는 부품에 맞게 교체하여 대응할 수 있도록 하고, 상기 측정자(107)는 수직플레이트(101)에 설치되는 압입수단(110)에 의하여 안치지그(105) 방향으로 근접 및 이탈하여 부품(104)을 압입함과 아울러 압입 후 이탈력을 확인할 수 있도록 한다.

상기 압입지그(106)는 부품(104)의 형상에 맞게 상측에는 압입을 위한 압입돌기를 형성하고 하측에는 압입된 부품을 걸어서 당길 수 있는 포크를 형성하는 등 조립하고자 하는 부품의 형상과 모양에 맞게 다양하게 실시할 수 있을 것이다.

상기 안치지그(105)와 압입지그(106)는 수평플레이트(102) 또는 측정자(107)에 볼트, 너트와 같은 고정수단에 의하여 착탈되도록 하거나, 슬라이딩 결합후 볼트, 너트와 같은 단속수단에 의하여 유동이 방지되도록 하는 등의 형태로 실시 가능할 것이다.

상기 측정자(107)는 측방에 보조익(111)을 가지는 압입플레이트(112)와 연결하고, 상기 측정자(107)는 압입지그(106)를 교환 가능하게 장착하는 로어플레이트(113)와 압입플레이트(112)의 상방에 위치하는 어퍼플레이트(114)로 구성한다.

상기 로어플레이트(113)와 어퍼플레이트(114)는 압입플레이트(112)에 구비되는 부싱(115)을 관통하는 가이드(116)로 연결하여 압입플레이트(112)가 하강시에는 로어플레이트(113)와 연접되고, 압입플레이트(112)가 상승시에는 어퍼플레이트(114)와 연접될 수 있도록 한다.

상기 압입플레이트(112)의 저면에는 하강시 발생하는 압입력을 측정할 수 있는 압입로드셀(117)을 설치하고, 상기 어퍼플레이트의 저면에는 상승시 이탈력을 측정할 수 있는 이탈로드셀(118)을 설치하여 부품(104)을 압입하는 과정과 압입 후 이탈력을 측정하는 과정에서 정상적인 압입 상태인지를 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.

상기 로어플레이트(113)의 상면과 압입플레이트(112)의 상면에는 압입로드셀(117) 및 이탈로드셀(118)과 연접되어 하중을 전도하기 위한 가압패드를 더 구비하여도 무방할 것이다.

물론, 상기 압입 및 이탈로드셀(113,114)의 측정정보는 프레임(103)의 어느 한 곳에 설치되는 모니터를 통하여 작업자가 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 것은 당연할 것이며, 조립상태가 불량(압입력 또는 이탈력이 설정치에 미치지 못할 경우)에는 이를 경보 하기 위한 경보수단을 더 구비하여도 무방할 것이다.

상기 압입수단(110)은 수직프레임(101)의 상측에 동력발생을 위한 서보모터(120)를 설치하고, 상기 서보모터(120)는 수직프레임(101)의 중앙부에 종 방향으로 유지되는 볼스크류(121)와 연결하여 정,역회전시킬 수 있도록 한다.

상기 볼스크류(121)는 압입플레이트(112)의 후미 중앙에 구비되는 스크류블록(122)과 결합하여 측정자(107)를 상,하 방향으로 움직일 수 있도록 하고, 상기 압입플레이트(112)의 후미 양측에는 가이드블록(123)을 고정하여 볼스크류(121)의 양측에 위치하며 수직플레이트(101)의 종 방향으로 고정되는 직선가이드(124)와 결합하여 압입플레이트(112)를 유동 없이 상,하 방향으로 움직일 수 있도록 한다.

본 발명에서는 압입수단(110)을 서보모터와 볼스크류의 조합으로 구성하는 것을 예시하고 있으나, 정,역 모터와 타이밍풀리, 타이밍밸트 및 볼스크류 조합, 정,역 모터와 체인기어, 체인 및 볼스크류 조합, 유,공압 실린더 등으로 구성하여도 무방할 것이나, 정밀하게 위치와 속도를 제어하여 최적의 압입력을 부여할 수 있는 서보모터와 볼스크류의 조합이 가장 바람직하다.

또한 본 발명에서는 부품 조립장치(100)를 직립 된 상태의 것으로 설명하고 있으나, 부품의 형상과 모양 등에 따라 수평상태 또는 경사진 상태로 설치하여도 무방함은 당연할 것이며, 본 발명의 부품 조립장치(100)를 단독으로 사용하여도 되며, 여러 대를 별도의 프레임 또는 선반에 설치하여 사용하여도 될 것이다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 부품 조립장치(100)를 이용하여 부품(104)을 압입하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 조립하고자 하는 부품(104)의 형상과 모양에 맞는 안치지그(105)와 압입지그(106)를 수평플레이트(102)와 측정자(107)에 장착한 후, 조립하고자 하는 부품(104) 중 하나를 안치지그(105)에 안치시키고 다른 하나의 부품은 안치지그(105)에 안치된 부품 위에 연접시키거나 또는 압입지그(106)에 공급하여 조립준비를 완료한다.

물론, 상기 부품(104)의 공급은 작업자가 상시 대기하면서 공급하고 이탈시켜주는 동작을 반복하여도 될 것이며, 공급슈트와 배출슈트를 이용하여 조립하고자 하는 부품의 공급과 압입이 완료된 부품(104)을 배출하는 작업을 기계적으로 수행하도록 하여도 된다.

이러한 상태에서 압입수단(100)이 작동하는 데, 서보모터(120)가 볼스크류(121)를 정방향(하강방향)으로 회전시켜 볼스크류(121)와 스크류블록(122)으로 결합 된 압입플레이트(113)를 하강시킨다.

그러면, 압입플레이트(112)에 구비되는 측정자(107)는 자중에 의하여 하강한 상태에 있다가 측정자(107)에 장착된 압입지그(106)가 부품(104)과 연접되면서 측정자(107)가 하강한 만큼은 부하 없이 상승하게 된다.

즉, 측정자(107)를 구성하는 로어플레이트(113)가 압입플레이트(112)의 저면에 고정된 압입로드셀(117)과 연접되기 전까지는 부하가 없는 상태이며, 로어플레이트(113)와 압입로드셀(117)이 연접됨과 동시에 로어플레이트(113)가 더 이상 상승하지 않게 되므로 바로 압입력이 발생하게 된다.

이때에는 압입지그(106)의 상측에 구비되는 압입돌기가 부품(104)과 연접되어 누르면서 조립에 필요한 압입력을 가하게 되고, 두 부품은 압입(억지결합) 조립되는 것이다.

이와 같이 부품이 압입 조립될 때 측정자(107)를 구성하는 로어플레이트(113)가 압입플레이트(112)의 저면에 고정된 압입로드셀(117)을 가압하게 되므로 압입력이 측정되고, 이를 모니터로 표시하게 되므로 작업자는 정상적인 압입력으로 부품(104)이 압입되어 조립되는지 시각적으로 확인 가능하게 된다.

상기와 같이 압입이 완료된 후에는 서보모터(120)가 볼스크류(121)를 역방향(상승방향)으로 회전시켜 압입플레이트(112)를 상승시키게 되므로 압입지그(106)의 하측에 구비되는 포크에 의하여 조립된 부품(104)의 연결(연접)위치를 걸어서 압입과 반대 방향으로 당기게 된다.

그러면, 압입플레이트(112)는 상승하게 되고, 측정자(107)를 구성하는 어퍼플레이트(114)의 저면에 고정된 이탈로드셀(118)과 연접할 때까지는 부하 없이 상승한 후 더 이상의 상승이 불가능하게 되면서 이탈력이 발생하게 된다.

이러한 이탈력은 압입플레이트(112)를 통하여 어퍼플레이트(114)의 저면에 고정된 이탈로드셀(118)에 전달되므로 이탈력이 측정되고 콘트롤러를 통하여 모니터를 통하여 표시하게 되므로 작업자가 확인할 수 있게 되는 것이다.

상기 압입플레이트(112)의 상승과 하강으로 측정자(107)를 구성하는 로어플레이트(113)와 어퍼플레이트(114)가 압입로드셀(117) 및 이탈로드셀(118)과 연접하기 위하여 무 부하 상태로 이동하는 거리는 도면에는 이해를 돕기 위하여 과장되게 표현한 것일 뿐 실제로는 수 밀리미터 또는 그 이하일 것이다.

물론, 부품(104)을 조립하는 과정 또는 이탈측정하는 과정에서 설정된 압입력 또는 설정된 이탈력에 미치지 못할 경우에는 모니터를 통하여 표시함으로써 작업자가 시각적으로 확인할 수 있도록 함과 아울러, 청각을 통하여 양,불을 판별할 수 있도록 경보를 함께 발하도록 하여도 될 것이다.

상기와 같은 본 발명은, 안치지그와 압입지그만 교환함으로써 부품의 종류에 적극적으로 대응하여 조립할 수 있게 되므로 투자비용을 최소화하면서 생산성을 극대화할 수 있게 된다.

또한, 로드셀을 이용하여 부품을 압입하는 과정에서 설정 값의 압입력으로 조립되는지와 설정 값의 이탈력을 가지는지 조립과 함께 바로 확인 가능하고, 전수검사를 통하여 균일한 품질을 유지할 수 있으면서 자료의 데이터베이스화를 통한 관리의 용이성과 개발방향을 제시할 수 있는 등의 장점을 가진다.

100; 부품 조립장치
105; 안치지그
106; 압입지그
107; 측정자
110; 압입수단
112; 압입플레이트
113; 로어플레이트
114; 어퍼플레이트
117; 압입로드셀
118; 이탈로드셀
120; 서보모터

Claims (3)

1. 수직플레이트(101)와 상기 수직플레이트(101)의 하단에 고정되는 수평플레이트(102)로 구성하는 프레임(103)과;
   상기 수평플레이트(102)에 조립하고자 하는 부품(104) 중 하나를 안치할 수 있도록 착,탈 가능하게 설치하는 안치지그(105)와;
   상기 안치지그(105)의 상방에 안치지그(105)에 안치된 부품(104)과 조립할 다른 부품(104)에 압입력을 부여하여 조립을 수행하도록 구비하는 압입지그(106)와;
   상기 안치지그(105)와 함께 조립하고자 하는 부품에 맞게 교체하여 대응할 수 있도록 압입지그(106)를 착,탈 가능하게 구비하는 부품 조립시 압입력과 부품 조립후 이탈력을 측정하는 측정자(107)와;
   상기 측정자(107)를 연결하는 압입플레이트(112)와;
   상기 수직플레이트(101)에 설치되어 압입플레이트(112)를 안치지그(105) 방향으로 근접 및 이탈하여 부품(104)을 압입하고, 압입후 이탈력을 확인할 수 있게 하는 압입수단(110)을 포함하여, 부품(104) 조립과 검사를 동시에 실시간으로 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 부품 조립장치.
2. 제 1 항에 있어서;
   상기 측정자(107)는 압입지그(106)를 교환 가능하게 장착하는 로어플레이트(113)와;
   상기 압입플레이트(112)의 상방에 위치하는 어퍼플레이트(114)와;
   상기 로어플레이트(113)와 어퍼플레이트(114)는 압입플레이트(112)가 하강시에는 로어플레이트(113)와 연접되고, 압입플레이트(112)가 상승시에는 어퍼플레이트(114)와 연접될 수 있게 압입플레이트(112)에 구비되는 부싱(115)을 관통하는 가이드(116)로 연결하고;
   상기 압입플레이트(112)의 저면에 설치하여 하강시 발생하는 압입력을 측정하는 압입로드셀(117)과;
   상기 어퍼플레이트의 저면에 설치하여 상승시 이탈력을 측정하는 이탈로드셀(118)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 조립장치.
3. 제 1 항에 있어서;
   상기 압입수단(110)은 수직프레임(101)의 상측에 설치하여 동력을 발생시키는 서보모터(120)와;
   상기 수직프레임(101)의 중앙부 종 방향으로 유지되어 서보모터(120)와 연결되어 정,역회전하면서 측정자(107)을 상,하 방향으로 움직일 수 있도록 압입플레이트(112)의 중앙에 구비되는 스크류블록(122)과 결합하는 볼스크류(121)와;
   상기 볼스크류(121)의 양측에 수직플레이트(101)의 종 방향으로 고정되어 압입플레이트(112)의 양측에 고정되는 가이드블록(123)과 결합하여 압입플레이트(112)를 유동 없이 상,하 방향으로 움직이는 직선가이드(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 조립장치.

Images