KR20120118924A - 부품 자동 삽입기 - Google Patents

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

본 발명은 디스플레이장치의 샤시에 조립되는 스터드나 리벳 등의 부품을 자동으로 삽입하는 설비에 관한 것이다.
본 발명은 샤시의 로딩, 스터드 공급, 스터드 삽입, 스터드 압입, 샤시의 언로딩 등의 일련의 공정을 연속 자동화 공정으로 수행하는 새로운 형태의 부품 자동 삽입 방식을 구현함으로써, 작업성 및 생산성 향상은 물론, 작업자의 실수로 인한 오 삽입, 미 삽입 등을 방지하여 제품 불량률을 낮출 수 있는 등 전반적으로 조립 품질을 높일 수 있는 한편, 샤시의 양면에 대한 부품 삽입 공정을 연속 공정으로 수행할 수 있는 멀티 타입 스터드 인서트 라인을 구축함으로써, 샤시에 대한 스터드 삽입 공정의 효율성을 높일 수 있는 등 생산성을 한층 높일 수 있는 부품 자동 삽입기를 제공한다.

Description

부품 자동 삽입기{Auto stud insert equipment}
본 발명은 부품 자동 삽입기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이장치의 샤시에 조립되는 스터드나 리벳 등의 부품을 자동으로 삽입하는 설비에 관한 것이다.
최근 정보처리장치의 발달과 더불어 사용자와 정보처리장치 사이에서 인터페이스 역할을 수행하는 화상 표시장치 또는 영상 표시장치 등과 같은 디스플레이장치의 수요가 급격히 증가하는 추세이다.
이러한 디스플레이장치의 구성부품들은 외부의 충격으로부터 보호 및 고정을 위하여 샤시 등에 수납되며, 보통 샤시의 내부에는 백라이트 어셈블리 등을 포함하는 여러 부품들이 수납되어 샤시측에 지지되는 구조로 고정된다.
예를 들면, 상기 샤시는 백라이트 어셈블리 및 표시패널 어셈블리를 지지하거나 보호하기 위하여 설치되는 것으로서, 설치되는 전후 위치에 따라서 탑 샤시와 바텀 샤시로 구분되며, 알루미늄 합금이나 스테인리스 스틸 등의 금속 재료로 제작된다.
보통 금속 판재로 되어 있는 샤시는 프레스 공정을 통해 성형 가공되어, 상부면과 네 측면을 가지는 사각형상으로 제작된 것으로서, 이러한 샤시를 제작하기 위해서는 다단계의 프레스 공정을 거쳐야 한다.
예를 들면, 먼저 금속 원판을 소정의 크기 및 형상으로 절단하는데, 전체적으로는 직사각형의 형상을 가지도록 절단하며, 컴파운드 금형을 이용하여 외형과 일부 구멍을 동시에 따내는 방법으로 가공한다.
다음으로 판재에 후가공의 기준이 되는 위치를 표시하고, 필요에 따라 작은 홀을 가공하는 피어싱(piercing), 국부적인 돌기를 만드는 엠보싱(embossing), Z 벤딩(Z bending), 버링(burring), 슬리팅(slitting), 각인 등의 추가적인 공정을 실시한다.
이후 판재의 사방 가장자리를 따라 측면 형성하는 과정으로, 판재의 사방 가장자리를 일정 폭만큼 'ㄱ'자 형태로 절곡(bending)하는 박스 벤딩(box bending)을 실시하며, 이로서 판재는 상부면과 네 측면으로 구성되어진다.
상기와 같이 측면 형성을 위한 박스 벤딩을 실시한 후에는 프레임의 상부면 중앙에 사각홀을 형성하기 위하여 피어싱 다이에 올려진 프레임의 상부면 중앙부분을 피어싱 펀치로 개구(opening)하게 되고, 이렇게 성형 가공이 모두 완료된 후에는 압출 바 등과 같은 부속 부품을 조립하는 것으로서 샤시의 제작과정이 모두 완료된다.
이러한 샤시의 제작과정 중 버링 공정은 샤시에 스터드를 압입하기 위해 홀을 뚫거나 넓히는 공정으로서, 버링 공정에 의해 만들어진 홀에는 각종 스터드나 리벳 등이 압입된다.
이때, 상기 스터드는 내부 구성부품들을 샤시측에 고정시키기 위한 체결수단으로서의 역할은 물론, 디스플레이장치 전체를 벽체 등에 설치할 때 지지수단으로서의 역할을 수행하는 부재이다.
이러한 스터드의 결합 형태를 살펴보면, 도 9에 도시한 바와 같이, 샤시(100)에는 버링 공정에 의해 만들어진 홀(110)이 형성되고, 이때의 홀(110) 내에 각종 스터드나 리벳 등과 같은 부품(120)이 압입되는 형태로 결합된다.
하나의 샤시에는 보통 10개 내지 15개 정도의 부품, 예를 들면 스터드가 조립되며, 이렇게 조립되는 각각의 스터드는 해당 위치에서 부품들과 체결되거나, 지지체로서의 역할을 하게 된다.
보통 샤시에 스터드를 조립하는 공정은 수작업에 의해 이루어지며, 샤시 조립 파트에 대략 10명에서 15명 정도의 많은 수의 작업자가 배치되어 스터드를 일일이 삽입한 후, 이렇게 스터드를 삽입한 샤시를 프레스 설비로 옮겨와서 압입하는 방식으로 공정이 수행된다.
그러나, 기존의 스터드 조립 공정의 경우 스터드 삽입 작업, 스터드 압입 작업 등을 수작업에 의존하여 수행하는 관계로 인건비 상승은 물론, 작업성 및 생산성이 떨어지는 문제점이 있으며, 특히 작업자의 실수로 인한 오 삽입, 미 삽입 등의 사례가 빈번하게 발생하면서 조립 불량이나 제품 불량이 많이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 샤시의 로딩, 스터드 공급, 스터드 삽입, 스터드 압입, 샤시의 언로딩 등의 일련의 공정을 연속 자동화 공정으로 수행하는 새로운 형태의 부품 자동 삽입 방식을 구현함으로써, 작업성 및 생산성 향상은 물론, 작업자의 실수로 인한 오 삽입, 미 삽입 등을 방지하여 제품 불량률을 낮출 수 있는 등 전반적으로 조립 품질을 높일 수 있는 부품 자동 삽입기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 샤시의 양면에 대한 부품 삽입 공정을 연속 공정으로 수행할 수 있는 멀티 타입 스터드 인서트 라인을 구축함으로써, 샤시에 대한 스터드 삽입 공정의 효율성을 높일 수 있는 등 생산성을 한층 높일 수 있는 부품 자동 삽입기를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 부품 자동 삽입기는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 부품 자동 삽입기는 제품 반전 후 하강시켜주는 로딩 유니트와, X축 리니어 모션, Y축 리니어 모션 및 Z축 리니어 모션에 의해 3방향으로 동작이 가능한 픽업 헤드를 이용하여 부품 삽입 영역(A) 내에 위치되는 제품에 부품을 삽입하는 부품 삽입 유니트와, 상기 부품 삽입 영역(A)의 한쪽 옆에 배치되어 다수 개의 부품을 일렬로 정렬된 상태로 공급하는 부품 공급 유니트와, 상기 부품 삽입 영역(A)에 연접 배치되어 부품이 삽입되어 있는 제품을 픽업 위치까지 상승시켜주는 업다운 유니트와, 상기 업다운 유니트에 연접 배치되며 제품에 삽입되어 있는 부품을 압입하여 일체 조립하는 프레스 유니트와, 상기 프레스 유니트에 연접 배치되며 부품 조립이 완료되어 프레스 유니트로부터 취출되는 제품이 놓여지는 언로딩 유니트와, 상기 로딩 유니트가 속해 있는 영역, 부품 삽입 영역(A) 및 업다운 유니트가 속해 있는 영역에 걸쳐 이동가능하며 벨트 구동방식을 이용하여 제품을 각 영역으로 이송시켜주는 업다운 방식의 언더 트랜스퍼와, 상기 업다운 유니트가 속해 있는 영역, 프레스 유니트가 속해 있는 영역 및 언로딩 유니트가 속해 있는 영역에 걸쳐 이동가능하며 LM 구동방식을 이용하여 제품을 각 영역으로 이송시켜주는 어퍼 트랜스퍼를 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 제품의 로딩에서부터 부품 공급 및 삽입, 그리고 부품 압입 후에 제품의 언로딩까지의 전체 공정을 연속 자동화 공정으로 수행할 수 있는 특징이 있다.
여기서, 상기 부품 자동 삽입기는 멀티 타입 스터드 인서트 라인의 형태로 구축할 수 있는데, 예를 들면 부품 삽입 유니트, 부품 공급 유니트, 업다운 유니트, 프레스 유니트, 언더 트랜스퍼 및 어퍼 트랜스퍼는 일렬로 나란하게 배치되는 두 세트를 구비하고, 각 세트의 사이에는 제품을 180°반전시켜주는 턴오버 유니트를 배치함으로써, 제품 한쪽면에 대한 부품 조립 후, 제품 반대쪽면에 대한 부품 조립을 일괄 공정으로 연속해서 수행할 수 있는 형태로 구축할 수 있다.
그리고, 상기 부품 삽입 유니트의 픽업 헤드는 헤드 블럭 및 상기 헤드 블럭의 상하 이동을 위한 Z축 리니어 모션과, 상기 헤드 블럭의 전면 하단부에 설치되어 부품을 흡착 방식으로 픽업하며 상하 이동이 가능한 다수의 헤드 핀 및 상기 헤드 핀의 하단부에 장착되는 툴을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 부품 공급 유니트는 호퍼 속에 무작위로 채워져 있는 부품들을 몇 개씩 인출하여 정렬시킨 후에 픽업 헤드의 픽업위치로 공급할 수 있는 구조로서, 호퍼 내에 수용되어 있는 부품을 낱개로 구분한 후에 유도로를 따라 낙하시켜 하나씩 부품을 공급하는 복수의 부품 공급부와, 상기 각각의 부품 공급부로부터 건네받은 부품들을 한 곳으로 모아서 일렬로 정렬하는 부품 정렬부와, 상기 부품 정렬부에 정렬되어 있는 부품들을 동시에 흡착한 후에 픽업 헤드의 픽업위치까지 옮겨주는 부품 이송부를 포함하는 특징이 있다.
또한, 상기 업다운 유니트의 경우, 제품을 받쳐주는 2개의 나란한 업다운 바와, 상기 각 업다운 바의 저면에 연결되는 양쪽 2개의 업다운 액추에이터와, 상기 양쪽 2개의 업다운 액추에이터에 동력을 전달하기 위한 수단으로 양쪽 액추에이터 사이에 걸쳐 연결되는 구동 샤프트 및 이 구동 샤프트를 회전시켜주는 벨트전동식의 업다운 구동장치를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 언더 트랜스퍼는 제품을 이송시켜주는 수단으로서, 제품을 받쳐주며 상승 및 하강이 가능한 2개의 나란한 언더 바와, 상기 양쪽의 언더 바 사이에 결합되는 언더 블럭 및 이 언더 블럭의 저면에 연결되어 언더 블럭을 올려주고 내려주는 언더 실린더와, 상기 언더 실린더 및 언더 블럭 전체를 지지하는 언더 플레이트와, 상기 언더 플레이트의 저면에 결합되는 벨트 및 상기 벨트의 양단부를 상대적으로 감아주거나 풀어주는 한쌍의 벨트 구동부를 포함하는 형태로 구성할 수 있다.
또한, 상기 어퍼 트랜스퍼는 부품이 삽입되어 있는 제품을 프레스 유니트측으로 투입함과 더불어 부품 압입이 끝난 제품을 프레스 유니트측에 취출하는 수단으로서, 다수의 암과 이 암에 장착되는 다수의 흡착컵을 이용하여 제품을 흡착 및 픽업하는 픽커부와, 상기 픽커부가 지지되는 부분으로서 프레스 유니트를 가운데 두고 X축 방향으로 길게 배치되어 픽커부를 움직여주는 리니어 모션과, 상기 픽커부를 포함하는 리니어 모션 전체를 상승 및 하강시켜주는 랙피니언 구동부를 포함하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 턴오버 유니트의 경우에는 한쪽면에 부품 압입을 마친 제품을 반전시켜주는 수단으로서, 제품 흡착을 위한 흡착컵을 가지는 다수의 암이 나란하게 부착되어 있으며 자체 축선을 중심으로 회전가능한 회전암 및 상기 회전암의 한쪽 끝을 지지하면서 연결되어 있는 모터 구동부와, 상기 회전암의 하부에 위치되면서 제품을 받쳐주는 양쪽의 나란한 턴오버 바 및 상기 턴오버 바의 저면에 로드를 통해 연결되어 턴오버 바를 상승 및 하강시켜주는 턴오버 실린더를 포함하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 부품 자동 삽입기는 제품의 로딩에서부터 부품 공급 및 삽입, 그리고 부품 압입 후에 제품의 언로딩까지의 전체 공정을 연속 자동화 공정으로 수행함으로써, 종전의 수작업 대비 작업성은 물론 생산성 향상을 도모할 수 있으며, 특히 자동화 개념의 조립 방식을 적용함에 따라 제품 불량률을 현저히 낮출 수 있는 등 조립 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 멀티 타입 스터드 인서트 라인을 통해 샤시의 일면에 대한 부품 삽입 공정 후, 샤시의 반대면에 대한 부품 삽입 공정을 일괄 공정으로 수행함으로써, 스터드 조립 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 자동 삽입기를 나타내는 사시도 및 정면도
도 2a 및 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기를 나타내는 사시도 및 정면도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 로딩 유니트, 부품 공급 유니트, 부품 삽입 유니트 및 업다운 유니트의 배치관계를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 업다운 유니트를 나타내는 사시도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 어퍼 트랜스퍼를 나타내는 사시도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 턴오버 유니트를 나타내는 사시도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 업다운 유니트, 어퍼 트랜스퍼 및 턴오버 유니트의 배치관계를 나타내는 사시도
도 8a 내지 8p는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기의 전체적인 공정 흐름을 나타내는 개략적인 정면도
도 9는 샤시 제품에 스터드 제품이 삽입되어 있는 상태를 나타내는 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 자동 삽입기를 나타내는 사시도 및 정면도이고, 도 2a 및 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기를 나타내는 사시도 및 정면도이다.
본 발명의 부품 자동 삽입기는 바텀 샤시 등과 같은 제품에 스터드, 리벳 등의 부품을 자동으로 조립하는 장치로서, 제품의 로딩, 부품의 공급 및 삽입, 부품의 압입, 제품의 언로딩 등 전체 공정을 연속 자동화 공정으로 처리하는 시스템으로 이루어져 있다.
이러한 부품 자동 삽입기는 제품의 한쪽면에 대해 부품을 조립하는 기본 타입과 제품의 양쪽면에 대해 부품을 조립하는 적용 타입의 두가지 타입으로 구현될 수 있으며, 실제 현장 조립라인에서는 하나의 샤시 제품의 양쪽면에 부품을 연속적으로 일괄 조립하는 타입을 적용하는 것이 바람직하다.
도 1a 및 1b에 도시한 바와 같이, 여기서는 기본 타입으로 이루어지는 부품 자동 삽입기를 보여준다.
상기 부품 자동 삽입기는 작업자나 로봇을 이용하여 제품을 투입하는 로딩 유니트(10), 부품을 픽업하여 제품의 해당 위치에 부품을 삽입하는 부품 삽입 유니트(15), 부품이 삽입되어 있는 제품을 소정의 위치까지 올려주는 부품 업다운 유니트(17), 제품에 삽입되어 있는 부품을 압입하는 프레스 유니트(18), 부품 조립이 완료된 제품을 배출하는 언로딩 유니트(19)가 순차적으로 배치되어 있는 구조로 이루어진다.
그리고, 상기 부품 삽입 유니트(15)의 한쪽 옆에는 부품을 자동으로 공급하는 부품 공급 유니트(16)가 배치되며, 부품 삽입 유니트(15)의 내측 하부 공간은 부품 삽입이 이루어지는 부품 삽입 영역(A)으로 조성된다.
따라서, 이러한 타입의 부품 자동 삽입기에서 부품 조립이 이루어지는 공정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 로딩 유니트(10)에 제품이 로딩되고, 이렇게 로딩된 제품은 X축 방향(설비 길이방향)을 따라 이동하여 부품 삽입이 이루어지는 부품 삽입 영역(A)에 위치되며, 이 상태에서 부품 삽입 유니트(15)는 부품 공급 유니트(16)측에서 제공하는 부품을 픽업한 후, 부품 삽입 영역(A)에 위치되어 있는 제품의 각 홀에 부품을 삽입하게 된다.
다음, 부품 삽입이 완료된 제품은 업다운 유니트(17)측으로 이동되어 소정의 높이까지 상승된 후, 계속해서 프레스 유니트(18)로 투입되어 이곳에서 부품의 압입 공정이 이루어지게 되고, 부품 압입이 완료된 제품이 언로딩 유니트(19)측으로 배출되는 것으로 일련의 공정이 모두 완료된다.
여기서, 상기 프레스 유니트(18)는 전(前) 공정에서 부품이 삽입된 제품을 프레스 내에 장착된 금형에 투입하고, 압입 가공 후에 취출하는 설비로서, 통상의 디스플레이 장치 제조용으로 사용되는 프레스 설비를 적용할 수 있으며, 또 언로딩 유니트(19)의 경우 상기 프레스 유니트(18)에 연접 배치되어 프레스 유니트(18)에서 취출되는 제품, 즉 부품 조립이 완료된 제품이 놓여지는 곳으로 보조 프레임 등을 배치하는 형태로 구현할 수 있다.
도 2a 및 2b에 도시한 바와 같이, 여기서는 실제 현장에서 사용가능한 적용 타입의 부품 자동 삽입기를 보여준다.
상기 부품 자동 삽입기는 기본 타입과 마찬가지로 순차적으로 배치되는 제품 투입을 위한 로딩 유니트(10), 부품 삽입을 위한 부품 삽입 유니트(15), 부품 상승을 위한 부품 업다운 유니트(17), 제품상의 부품 압입을 위한 프레스 유니트(18), 제품 배출을 위한 언로딩 유니트(19)를 포함하며, 그리고 상기 부품 삽입 유니트(15)의 한쪽 옆에 배치되어 부품을 자동으로 공급하는 부품 공급 유니트(16)와 부품 삽입 유니트(15)의 내측 하부 공간에 조성되는 부품 삽입이 이루어지는 영역인 부품 삽입 영역(A)을 포함한다.
특히, 상기 적용 타입의 부품 자동 삽입기는 로딩 유니트(10)와 언로딩 유니트(19) 사이에서 X축 방향을 따라 일렬로 나란하게 배치되는 두 세트의 부품 삽입 유니트(15), 부품 공급 유니트(16), 업다운 유니트(17), 프레스 유니트(18), 후술하는 언더 트랜스퍼(20) 및 어퍼 트랜스퍼(21)를 포함하며, 그리고 두 세트의 사이에 배치되어 제품을 180°반전시켜주는 턴오버 유니트(22)를 더 포함하는 구조로 이루어진다.
이에 따라, 상기 적용 타입의 부품 자동 삽입기에서는 제품의 한쪽면에 대한 부품 조립 공정이 끝난 후, 제품을 뒤집은 다음에 제품의 반대쪽면에 대한 부품 조립 공정이 일괄 공정으로 연속해서 수행될 수 있게 된다.
예를 들면, 제품의 로딩→부품 공급 및 부품의 삽입→제품의 상승→부품 압입→제품 배출 및 반전→부품 공급 및 부품의 삽입→제품의 상승→부품 압입→제품의 언로딩 공정이 연속 자동화 공정으로 수행될 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 로딩 유니트, 부품 공급 유니트, 부품 삽입 유니트 및 업다운 유니트의 배치관계를 나타내는 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 프레임 구조물로 이루어진 본체(50)가 마련되고, 상기 본체(50)의 앞쪽에서부터 뒷쪽으로 제품 투입을 위한 로딩 유니트(10), 부품 삽입을 위한 부품 삽입 유니트(15) 및 제품 상승을 위한 업다운 유니트(17)가 순차적으로 배치된다.
상기 본체(50)의 상부에는 제품의 거치를 위한 수단으로 제품세팅용 플레이트(51)가 구비되며, 이때의 제품세팅용 플레이트(51)는 길다란 바 형태로 이루어지고, 본체(50)의 폭방향(Y축 방향) 양편에 각각 배치되면서 본체(50)의 길이방향(X축 방향)을 따라 나란하게 설치된다.
이러한 양편의 제품세팅용 플레이트(51)의 사이는 공간으로 조성되고, 이 공간을 통해 후술하는 언더 트랜스퍼(20)의 상승 및 하강 작동이 이루어질 수 있게 된다.
상기 로딩 유니트(10)는 제품이 투입되는 곳으로서, 제품을 한번 뒤집은 후에 하강시키는 방식으로 되어 있다.
이를 위하여, 상기 본체(50)의 앞쪽으로는 보조 프레임(52)이 연이어 배치되고, 이때의 보조 프레임(52)에는 상승 및 하강이 가능한 포스트 플레이트(53)가 세워지며, 상기 포스트 플레이트(53)의 전면에는 제품을 흡착 및 180°반전시켜주는 로딩용 회전암(54)이 설치된다.
여기서, 상기 로딩용 회전암(54)은 후술하는 턴오버 유니트(22)에 있는 회전암(46)과 동일한 구조로 이루어져 있는데, 예를 들면 상기 로딩용 회전암(54)은 포스트 플레이트(53)의 전면으로 수평 배치되는 동시에 그 한쪽 끝이 포스트 플레이트(53)의 내부에 내장되어 있는 모터(미도시)의 축에 연결되어 지지되면서 회전가능한 구조로 설치된다.
이러한 로딩용 회전암(54)의 상면과 하면에는 암 길이방향에 대해 직각으로 교차하는 상태로 다수의 암(41b)이 암 길이방향을 따라 일정간격을 유지하면서 나란하게 설치되고, 이때의 암(41b)의 양단부에는 흡착컵(42b)이 부착되어 있어서, 이 흡착컵(42b)으로 제품을 흡착하여 잡아줄 수 있게 된다.
물론, 상기 흡착컵(42b)으로는 도시하지는 않았지만 진공압이 공급될 수 있게 된다.
제품의 하강은 로딩용 회전암(54)을 포함하는 포스트 플레이트(53) 전체의 상승 및 하강 구조에 의해 이루어진다.
예를 들면, 보조 프레임(52)의 내측에는 지지플레이트(55)가 설치되고, 상기 지지플레이트(55)의 후면에는 축에 피니언(미도시)를 가지는 모터(미도시)가 설치되며, 이렇게 설치되는 지지플레이트(55)의 후면에 포스트 플레이트(53)가 나란하게 배치되면서 서로가 양편의 LM 가이드(56)에 의해 결합되는 동시에 포스트 플레이트(53)에 있는 랙(57)과 지지플레이트(55)측에 있는 피니언이 상호 치합되므로서, 회전암(54)을 포함하는 포스트 플레이트(53)가 상하로 움직이면서 제품을 하강시켜 줄 수 있게 된다.
이에 따라, 작업자 또는 로봇에 의해 로딩용 회전암(54) 위에 제품이 놓여지게 되면, 제품 흡착 후 포스트 플레이트(53)의 내부의 모터 작동에 의해 로딩용 회전암(54)이 180°회전하게 되고, 이렇게 제품이 뒤집어져 아래를 향한 상태에서 지지플레이트(55)측 모터의 작동에 의해 제품은 물론 로딩용 회전암(54)을 포함하는 포스트 플레이트(53) 전체가 하강하게 되며, 하강된 제품은 흡착 해제 후 바로 밑에서 대기하고 있는 언더 트랜스퍼(20)측으로 건네질 수 있게 된다.
그리고, 언더 트랜스퍼(20)측으로 제품을 건네준 로딩용 회전암(54) 및 포스트 플레이트(53) 전체는 다시 상승하여 초기 위치로 복귀되고, 이번에는 반대면으로 제품을 받을 준비를 하게 된다.
상기 부품 삽입 유니트(15)는 부품 삽입 영역(A) 내에 위치되는 제품에 부품을 삽입하는 수단으로서, 부품을 흡착방식으로 픽업하여 삽입해주는 픽업 헤드(14)와, 상기 픽업 헤드(14)의 각 방향 움직임을 위한 3개의 리니어 모션을 포함한다.
예를 들면, 본체(50)의 폭방향 양편에는 본체 길이방향을 따라 나란하게 설치되는 한쌍의 X축 리니어 모션(11)이 구비되고, 이렇게 구비되는 X축 리니어 모션(11)의 상부에는 양쪽의 X축 리니어 모션(11) 사이를 가로지르면서 Y축 방향을 따라 나란하게 배치되는 Y축 리니어 모션(12)이 구비되는 동시에 이때의 Y축 리니어 모션(12)은 X축 리니어 모션(11)을 따라 이동되는 양쪽의 슬라이드 블럭(58) 사이에 양단 지지되는 구조로 설치되며, 상기 Y축 리니어 모션(12)에는 Z축 리니어 모션(13) 및 픽업 헤드(14)가 설치되는 동시에 이때의 Z축 리니어 모션(13) 및 픽업 헤드(14) 전체는 Y축 리니어 모션(12)을 따라 Y축 방향으로 이동가능하게 된다.
이에 따라, 상기 픽업 헤드(14)는 X축 리니어 모션(11), Y축 리니어 모션(12) 및 Z축 리니어 모션(13)에 의해 3방향으로 동작하면서 부품을 픽업하거나, 부품을 삽입하거나, 부품 삽입 위치를 찾아가는 등의 일을 할 수 있게 된다.
상기 부품 삽입 유니트(15)에 구비되는 픽업 헤드(14)는 일렬로 정렬되어 있는 상태의 다수의 부품을 흡착방식으로 픽업한 후에 제품의 각 위치에 부품을 차례차례 삽입하는 역할을 하는 수단이다.
이를 위하여, 상기 부품 삽입 유니트(15)는 Z축 리니어 모션(13)에 설치되어 상하로 동작하는 헤드 블럭(23)을 포함하며, 상기 헤드 블럭(23)의 전면 하단부에는 상하 이동이 가능한 다수의 헤드 핀(24) 및 이 헤드 핀(24)의 하단부에 장착되어 실질적으로 부품을 흡착하는 툴(25)이 장착된다.
부품의 흡착은 헤드 핀(24)과 툴(25)의 내부를 통해 제공되는 진공압에 의해 이루어질 수 있다.
이에 따라, 상기 픽업 헤드(14)는 3축 리니어 모션(11,12,13)의 작동을 이용하여 부품 공급 유니트(16)측으로 이동하여 약 10개 정도의 정렬된 부품을 일렬로 나란하게 배치되어 있는 헤드 핀(24) 및 툴(25)을 이용하여 흡착한 후, 계속해서 부품 삽입 영역(A)으로 이동하여 제품의 각 홀을 찾아 이동하면서 부품을 하나씩 순차적으로 삽입할 수 있게 된다.
이와 같은 픽업 헤드(14)를 포함하는 부품 삽입 유니트(14)는 본원 출원인이 출원한 10-2011-0034673호에 개시되어 있는 "부품 자동 삽입기의 픽업 헤드"를 적용할 수 있으며, 그 구체적인 구조와 작동에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 부품 공급 유니트(16)는 부품 삽입 영역(A)의 한쪽 옆에 배치되며, 다수 개의 부품을 일렬로 정렬된 상태로 공급하는 수단이다.
즉, 상기 부품 공급 유니트(16)는 약 10개 정도의 부품을 일렬로 나란하게 정렬시켜서 픽업 헤드(14)로 하여금 정렬되어 있는 상태 그대로 부품을 픽업하여 가져갈 수 있도록 해주는 수단이다.
이를 위하여, 본체(50)의 한쪽 옆에 설치되는 보조 프레임(52)상에는 복수 개의 부품 공급부(28)가 X축 방향을 따라 나란하게 구비되고, 상기 부품 공급부(28)의 앞쪽으로는 부품을 정렬시키는 부품 정렬부(29)가 배치되며, 보조 프레임(52)의 중앙 위치쯤에는 정렬된 부품을 픽업위치까지 옮겨주는 부품 이송부(30)가 배치된다.
여기서, 상기 부품 공급부(28)는 호퍼(26) 내에 무작위로 수용되어 있는 부품들을 낱개로 구분한 다음, 유도로(27)를 따라 낙하시키는 방식으로 부품을 공급하는 수단이고, 상기 부품 정렬부(29)는 각각의 부품 공급부(28)로부터 공급되는 부품을 정렬블럭(59)을 이용하여 건네받고, 이렇게 건네받은 부품들을 한 곳으로 모아서, 즉 각 부품 공급부(28)에 배속되어 있는 각 정렬블럭(59)들을 중앙의 한 곳으로 모아서 일렬로 정렬함으로써 부품을 정렬하는 수단이다.
이때, 상기 각 정렬블럭(59)은 와이어 구동장치(미도시)에 의해 바깥쪽으로 벌려졌다가 중앙 한 곳으로 모이는 형태로 동작하게 된다.
그리고, 상기 부품 이송부(30)는 상승 및 하강하는 1차 트랜스퍼 장치(60)와 수평으로 90°회전하는 1차 트랜스퍼 장치(61)를 이용하여 부품 정렬부(29)에 정렬되어 있는 부품들, 즉 각 정렬블럭(59)상의 부품들을 동시에 흡착한 후, 픽업 헤드의 픽업위치까지 옮겨주는 수단이다.
이에 따라, 중앙 한 곳에 모여 있는 각 정렬블럭(59)상의 부품들을 1차 트랜스퍼 장치(60)가 하강하여 흡착한 후에 재차 상승하게 되고, 계속해서 1차 트랜스퍼 장치(61)가 수평 회전하여 이를 건네 받은 다음, 재차 원래의 위치인 픽업위치(도면에서 점선으로 도시한 위치)로 복귀되면, 이곳에 있는 정렬된 부품들을 픽업 헤드(14)가 와서 픽업하게 되는 과정으로 부품의 공급이 이루어질 수 있게 된다.
이와 같은 부품 공급 유니트(16)는 본원 출원인이 출원한 10-2011-0034672호에 개시되어 있는 "부품 자동 삽입기의 부품 공급장치"를 적용할 수 있으며, 그 구체적인 구조와 작동에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 각 공정 영역 간의 제품의 이송을 위한 수단으로 언더 트랜스퍼(20)가 마련된다.
상기 언더 트랜스퍼(20)는 로딩 유니트(10)가 속해 있는 영역, 부품 삽입 영역(A) 및 업다운 유니트(17)가 속해 있는 영역에 걸쳐 이동하면서 제품을 각 영역으로 옮겨주는 역할을 하는 수단이며, 이러한 언더 트랜스퍼(20)는 벨트 구동방식으로 작동되고, 기본적으로 상승→전진(이송)→하강→후진(복귀)의 작동 메카니즘을 갖는다.
이를 위하여, 상기 본체(50)의 내측으로 제품을 받쳐주기 위한 2개의 나란한 언더 바(35)가 본체 길이방향으로 따라 나란하게 배치되고, 즉 양쪽의 제품세팅용 플레이트(51) 사이에서 이와 나란하게 일정간격을 유지하는 2개의 나란한 언더 바(35)가 배치되고, 상기 언더 바(35)는 본체 길이방향 전후측에 각각 설치되어 있는 언더 블럭(36)에 의해 지지되는 동시에 이때의 언더 블럭(36)은 언더 실린더(37)의 로드에 지지되는 구조로 설치된다.
즉, 상기 언더 블럭(36)은 양쪽의 언더 바(35) 사이에 가로걸쳐 결합되며, 그 저면은 언더 실린더(37)의 로드와 연결되는 동시에 다수의 가이드바에 의해 지지된다.
이에 따라, 상기 언더 실린더(27)의 작동에 의해 언더 블럭(36)을 포함하는 언더 바(35)는 상하로 움직일 수 있게 되고, 결국 언더 바(35)가 양쪽 제품세팅용 플레이트(51) 사이에서 위아래로 동작하면서 제품세팅용 플레이트(51)에 있는 제품을 들어올려 주거나, 또 제품세팅용 플레이트(51)상에 제품을 내려 놓을 수 있게 된다.
제품의 이송을 위한 언더 바(35)의 전후진 이동을 위하여, 상기 언더 바(35)를 포함하는 언더 블럭(36) 및 언더 실린더(27) 전체는 언더 플레이트(38)상에 지지되고, 이때의 언더 플레이트(38)는 양쪽의 레일(62)에 의한 지지를 받으면서 그 저면을 통해 벨트(39)와 연결된다.
상기 벨트(39)는 X축 방향으로 길게 배치되면서 앞쪽과 뒷쪽의 각 벨트 구동부(40) 사이에 연결 설치되며, 이에 따라 각 벨트 구동부(40)의 작동에 의해 벨트(39)가 감기거나 풀리는 움직임에 의해 언더 플레이트(38)가 X축 방향을 따라 이동할 수 있게 되고, 결국 언더 바(35)를 포함하는 언더 블럭(36) 및 언더 실린더(27) 전체도 함께 움직이면서 제품을 이송시킬 수 있게 된다.
예를 들면, 앞쪽에 위치되는 벨트 구동부(40)가 벨트(39)를 감아주는 동시에 뒷쪽에 위치되는 벨트 구동부(40)가 벨트(39)를 풀어주게 되면, 이때의 벨트(39)는 앞쪽으로(로딩 유니트가 있는 쪽으로) 이동하게 되고, 반대로 앞쪽에 위치되는 벨트 구동부(40)가 벨트(39)를 풀어주는 동시에 뒷쪽에 위치되는 벨트 구동부(40)가 벨트(39)를 감아주게 되면, 이때의 벨트(39)는 뒤쪽으로(업다운 유니트가 있는 쪽으로) 이동하게 되며, 이러한 왕복 운동 방식에 의해 언더 트랜스퍼(20)는 제품을 한 공정씩 이송시켜주고, 또 원래의 자리로 복귀되는 방식으로 작동이 이루어질 수 있게 된다.
이와 같은 언더 트랜스퍼(20)의 전체적인 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.
기본적으로 언더 트랜스퍼(20)의 언더 바(35)는 로딩 영역, 부품 삽입 영역(A), 업다운 영역 전체 구간을 커버할 수 있는 정도의 길이를 가지면서 배치되고, 동시에 2개 정도의 제품을 다음 공정으로 이송시킬 수 있게 된다.
예를 들면, 로딩 유니트(10)에 로딩되는 제품, 부품 삽입 영역(A)에서 부품 삽입이 끝난 제품을 언더 바(35)로 동시에 들어 올린 상태에서 벨트 구동을 통해 한 스텝(한 공정 영역)으로 이동한 후, 언더 바(35)의 하강을 통해 제품을 내려 놓은 다음, 재차 벨트 구동을 통해 원래의 위치로 복귀될 수 있게 된다.
이에 따라, 로딩 영역에 있는 제품은 부품 삽입 영역(A)으로, 부품 삽입 영역(A)에 있는 제품은 업다운 영역으로 이송될 수 있게 된다.
본 발명에서는 부품 삽입 영역(A)을 연이어 배치되는 두 곳에 조성한 예를 제시하고 있으며, 이에 따라 부품 삽입 영역(A)에서 작업을 마친 제품은 그 다음의 부품 삽입 영역(A)을 경유한 후에 업다운 영역으로 옮겨갈 수 있게 된다.
본 발명의 다른 예로서, 필요에 따라서는, 두 곳의 부품 삽입 영역(A), 두 세트의 부품 공급 유니트(16), 한 세트 밖에 도시하지는 않았지만 두 세트의 부품 삽입 유니트(15)를 구비하여, 두 곳에서 부품 삽입이 동시에 이루어지는 방식으로도 운영할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 업다운 유니트를 나타내는 사시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 업다운 유니트(17)은 부품 삽입 공정을 마친 제품을 건네 받아 이를 소정의 위치, 즉 후술하는 어퍼 트랜스퍼(21)가 제품을 픽업해가는 픽업 위치까지 상승시켜주는 수단으로서, 부품 삽입 영역(A)에 연접 배치된다.
이를 위하여, 상기 본체(50)의 뒷쪽으로는 보조 프레임(52)이 연이어 설치되고, 이렇게 설치되는 보조 프레임(52)상에 제품의 상승을 위한 부품들이 설치된다.
예를 들면, 상기 보조 프레임(52)의 상부에는 양쪽 2개의 업다운 액추에이터(32)가 설치되고, 상기 양쪽의 업다운 액추에이터(32) 사이에는 구동 샤프트(33)가 가로걸쳐 연결되며, 상기 구동 샤프트(33)의 하부에는 벨트전동식의 업다운 구동장치(34)가 설치된다.
그리고, 상기 업다운 구동장치(34), 예를 들면 모터의 축과 구동 샤프트(33)에는 각각 풀리(63)가 장착되는 동시에 각 풀리(63) 사이에는 전동벨트(64)가 연결 설치된다.
이에 따라, 상기 업다운 구동장치(34)가 작동하게 되면, 이때의 동력은 벨트(63)를 통해 구동 샤프트(33)로 전달되고, 계속해서 구동 샤프트(33)의 회전력이 업다운 액추에이터(32)로 전달되어, 업다운 액추에이터(32)의 로드(65)가 상승할 수 있게 된다.
여기서, 상기 업다운 액추에이터(32)는 샤프트측 피니언과 로드측 랙 간의 전동을 이용하는 랙과 피니언 방식을 적용할 수 있다.
실질적으로 제품을 받쳐주는 수단으로 2개의 나란한 업다운 바(31)가 마련되고, 상기 각 업다운 바(31)의 저면은 양쪽 2개의 업다운 액추에이터(32)가 가지는 로드(65)에 의해 연결 지지된다.
그리고, 상기 각 업다운 바(31)의 양단부에는 보조 프레임(52)상에 수직 설치되는 2개 정도의 가이드장치(66)에 의해 지지되면서 상승 및 하강시 안내를 받을 수 있게 된다.
따라서, 부품 삽입 영역(A)에서 작업을 마친 제품, 즉 부품이 삽입되어 있는 제품이 언더 트랜스퍼(20)에 의해 이송되어, 양쪽 2개의 업다운 바(31) 위에 놓여지면, 이와 동시에 업다운 구동장치(34)의 구동에 의한 업다운 액추에이터(32)의 상승 작동에 의해 업다운 바(31) 및 그 위의 제품이 일정높이 상승하게 되고, 이렇게 상승된 상태에서의 제품은 그 바로 위에 대기하고 있는 어퍼 트랜스퍼(21)로 건네질 수 있게 된다.
이렇게 제품의 전달이 이루어지고 난 후, 업다운 바(31)는 원래의 위치로 하강하여 복귀할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 어퍼 트랜스퍼를 나타내는 사시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 어퍼 트랜스퍼(21)는 부품 압입을 위해 부품이 삽입되어 있는 제품을 프레스 유니트(18)의 작업 영역 내로 투입하고, 또 부품 압입이 끝난 제품을 프레스 유니트(18)의 작업 영역 밖으로 취출하는 역할을 수행하게 된다.
이러한 상기 어퍼 트랜스퍼(21)는 업다운 유니트(17)의 작업 영역, 프레스 유니트(18)의 작업 영역, 턴오버 유니트(22)의 작업 영역 또는 언로딩 유니트(19)의 작업 영역에 걸쳐 이동가능한 작동범위를 갖게 되며, 전체적으로 LM 구동방식을 이용하여 제품을 각 영역으로 이송시켜줄 수 있게 된다.
이를 위하여, 상기 프레스 유니트(18)를 사이에 두고 X축 방향을 따라 서로 일정 거리를 유지하며 위치되는 2개의 트랜스퍼 프레임(68)이 마련되고, 양쪽의 트랜스퍼 프레임(68) 사이에는 리니어 모션(44)이 수평으로 가로 걸쳐 설치되며, 이때의 리니어 모션(44)에는 제품을 직접 흡착방식으로 픽업하는 픽커부(43)가 장착되어 리니어 모션(44)의 작동에 따라 X축 방향으로 움직일 수 있게 된다.
이때, 상기 픽커부(43)는 리니어 모션(44)상에서 독립적으로 움직이는 2대가 구비될 수 있으며, 각 픽커부(43)는 제품을 투입하는 역할과 제품을 취출하는 역할을 각각 분담하여 수행할 수 있게 된다.
이렇게 픽커부(43)가 2개 마련되는 경우에는 리니어 모션(44) 또한 각 픽커부(43)를 개별적으로 움직일 수 있도록 2대가 마련될 수 있다.
여기서, 상기 픽커부(43)는 다수 개의 흡착컵(42a)을 가지는 다수의 암(41a)을 조합한 형태, 예를 들면 리니어 모션(44)측에 지지되면서 Y축 방향으로 수평배치되는 2개 정도의 세로부재와 이 세로부재의 저면에 부착되면서 X축 방향으로 수평배치되는 동시에 양단부에 흡착컵(42a)을 갖는 다수의 가로부재를 조합한 형태로 이루어진다.
그리고, 상기 픽커부(43)를 포함하는 리니어 모션(44) 전체를 상승 및 하강시켜주는 수단으로 랙피니언 구동부(45)가 마련된다.
상기 랙피니언 구동부(45)는 양쪽의 각 트랜스퍼 프레임(68)에 하나씩 배속되는 두 세트로 이루어져 있으며, 각 랙피니언 구동부(45)는 전동축(69)에 의해 서로 연결되는 동시에 하나의 랙피니언 구동부(45)에는 모터 등의 구동장치(70)가 연결된다.
이에 따라, 상기 구동장치(70)가 작동하게 되면, 하나의 랙피니언 구동부(45), 그리고 전동축(69)에 의해 연결되는 다른 하나의 랙피니언 구동부(45)가 동시에 작동되면서 픽커부(43)를 포함하는 리니어 모션(44) 전체를 지지하고 있는 뒷쪽의 포스트부재가 상승 또는 하강할 수 있게 되고, 결국 포스트부재의 움직임에 의해 픽커부(43) 또한 상승 및 하강되면서 제품을 내려놓거나, 제품을 픽업하여 들어올릴 수 있게 된다.
여기서, 상기 포스트부재와 랙피니언 구동부(45) 간의 전동방식은 일 예로서 포스트부재에 있는 랙(67)과 랙피니언 구동부(45)의 내부에 장착되어 있는 피니언(미도시) 간의 치합 전동방식을 적용할 수 있다.
예를 들면, 전동축(69)과 동축을 이루면 연결되는 구동축(미도시) 및 이 구동축에 장착되는 피니언(미도시)을 랙피니언 구동부(45)의 내부에 설치하고, 이때의 피니언을 포스트부재에 있는 랙(67)과 치합 전동가능하게 함으로써, 피니언의 회전시 랙(67) 또한 상하로 이동하게 되고, 결국 포스트부재를 위아래로 움직일 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 턴오버 유니트를 나타내는 사시도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 턴오버 유니트(22)는 한쪽면에 대한 부품 조립을 마친 제품의 나머지 한쪽면에 대해서도 부품을 조립하기 위해 제품을 180°반전시키는 역할을 수행하게 된다.
이러한 턴오버 유니트(22)는 프레스 유니트(18)의 바로 뒷쪽에 연접 배치되어, 한쪽면에 부품이 조립되어 있는 제품을 어퍼 트랜스퍼(21)로부터 건네받게 된다.
이를 위하여, 상기 프레스 유니트(18)에 있는 트랜스퍼 프레임(68)의 바로 앞쪽에는 보조 프레임(52)이 설치되고, 이 보조 프레임(52)상에 제품을 뒤집어주는 회전암(46), 뒤집어진 제품을 아래에서 내려받는 턴오버 바(48) 등이 설치된다.
상기 회전암(46)은 제품을 흡착한 상태로 180°회전시켜서 뒤집어주는 수단으로서, 보조 프레임(52)에 수직 설치되어 있는 포스트 플레이트(53)의 앞쪽으로 수평 연장되는 형태로 배치되고, 포스트 플레이트(53)의 상단부에 있는 모터 구동부(47)의 축에 그 한쪽 단부가 결합되는 구조로 설치되며, 모터 작동에 의해 자체 축선을 중심으로 360°회전가능하게 된다.
이러한 회전암(46)에는 암 길이방향에 대해 직각을 이루는 동시에 암 길이방향을 따라 일정간격으로 나란하게 배치되는 다수의 암(41b)이 부착되며, 이때의 각 암(41b)의 양쪽 단부에는 제품 흡착을 위한 흡착컵(42b)이 부착된다.
물론, 도시하지는 않았지만 이때의 흡착컵(42b)으로는 외부로부터 진공압이 제공되거나 해제될 수 있게 된다.
여기서, 상기 암(41b)은 회전암(46)의 상면과 하면에서 서로 대칭구조를 이루도록 구성하여, 180°회전시마다 각 면에 있는 암(41b)이 번갈아가면서 제품을 건네받을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 턴오버 바(48)는 서로 나란한 두 개가 구비되어, 회전암(46)의 하부에 위치되면서 제품을 받쳐주게 되며, 상기 각 턴오버 바(48)는 보조 프레임(52)상에 수직 설치되는 각각의 턴오버 실린더(49)의 로드에 그 저면이 결합되어 실린더 작동시 상승 및 하강이 가능하게 된다.
이때, 상기 턴오버 바(48)의 양단부는 안정적인 상승 및 하강 동작을 위해 가이드장치(66)에 의한 안내를 받도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 전(前) 공정인 프레스 공정에서 부품 조립을 마친 제품을 어퍼 트랜스퍼(21)가 픽업한 후에 이송하여 턴오버 유니트(22)의 상부에 위치되면, 그 바로 밑에 대기하고 있던 회전암(46)이 흡착컵(42b)을 이용하여 제품을 건네받게 되고, 이렇게 건네진 제품은 회전암(46)의 회전에 의해 그 자세가 180°반전되며, 이렇게 반전된 상태에서의 제품은 턴오버 실린더(49)에 의해 상승 위치에 있는 턴오버 바(48) 위에 놓여지게 된다.
그리고, 상기 턴오버 바(48)는 제품을 건네받은 후, 재차 하강하여 원래의 위치로 복귀되고, 이 상태에서 턴오버 바(48) 위의 제품은 언더 트랜스퍼(20)측으로 옮겨질 수 있게 된다.
즉, 상기 턴오버 바(48)의 아래쪽까지 연장되어 있는 언더 트랜스퍼(20)의 언더바(35)가 턴오버 바(48)의 위에 놓여져 있는 제품을 위로 떠서 가져갈 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기에서 업다운 유니트, 어퍼 트랜스퍼 및 턴오버 유니트의 배치관계를 나타내는 사시도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제품에 삽입되어 있는 부품을 압입하는 프레스 유니트(미도시)를 사이에 두고 앞쪽으로는 업다운 유니트(17)가 배치되며, 뒷쪽으로는 턴오버 유니트(22)가 배치된다.
그리고, 업다운 유니트(17)와 턴오버 유니트(22)를 가로질러 리니어 모션(44) 및 이 리니어 모션(44)을 타고 움직이는 2개의 픽커부(43)를 포함하는 어퍼 트랜스퍼(21)가 배치된다.
따라서, 부품 삽입 영역에서 부품 삽입을 마친 제품이 업다운 유니트(17)의 업다운 유니트(31) 위에 놓여지면, 업다운 바(31)의 상승과 도면 왼쪽에 있는 픽커부(43)의 하강에 의해 소정의 설정위치에서 제품이 업다운 바(31)에서 픽커부(43)측으로 넘어가게 된다.
다음, 제품을 픽업한 픽커부(43)는 리니어 모션(44)을 통해 프레스 영역으로 이동되고, 그 위치에서 하강하여 제품을 프레스 영역에 내려놓게 되며, 이때의 픽커부(43)는 초기 위치(업다운 영역)로 복귀된다.
계속해서, 프레스 유니트에서 부품 압입이 완료된 후, 도면의 오른쪽에 있던 다른 하나의 픽커부(43)가 프레스 영역으로 이동하여 하강 후 상승 작동을 통해 제품을 픽업하게 되고, 이렇게 제품을 픽업한 픽커부(43)가 리니어 모션(44)을 통해 턴오버 영역으로 이동된 후에 턴오버 유니트(22)의 회전암(46)에 제품을 내려놓게 된다.
그리고, 상기 턴오버 유니트(22)에서는 제품을 건네받아 반전시킨 후에 턴오버 바(48) 위로 제품을 인계하는 과정이 이루어지게 된다.
물론, 상기 어퍼 트랜스퍼(21)에 구비되는 픽커부(43)의 경우 1대가 구비될 수도 있으며, 2대가 구비될 경우에는 각 픽커부(43)가 동시에 하강 및 상승하는 제어방식을 운영해야 하므로, 이때에는 엎다운 유니트(17)의 업다운 작동과 관련한 스트로크 등을 고려하여 각 픽커부(43)의 상승 및 하강 작동을 제어하는 것이 바람직하다.
일 예로서, 도면의 왼쪽 픽커부(43)가 제품을 픽업하기 위해 내려갈 때, 도면의 오른쪽 픽커부(43)는 프레스 영역에서 제품을 픽업하기 위해 함께 내려갈 수 있도록 제어로직을 설계하는 것이 바람직하다.
따라서, 이와 같이 구성되는 부품 자동 삽입기의 전체적인 공정 플로어를 살펴보면 다음과 같다.
도 8a 내지 8p는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 자동 삽입기의 전체적인 공정 흐름을 나타내는 개략적인 정면도이다.
먼저, 바텀 샤시 등과 같은 제품(200)이 로딩 유니트(10)에 놓여지면(도 8a), 제품은 반전된 후에 하강된다(도 8b).
다음, 하강된 제품은 언더 트랜스퍼(미도시)에 의해 부품 삽입 영역으로 이송되고, 이곳에서 부품 공급 유니트(16)에 의한 부품의 공급과 더불어 부품 삽입 유니트(15)에 의해 제품의 각 위치에 부품이 삽입된다(도 8c).
다음, 부품이 삽입되어 있는 제품은 언더 트랜스퍼에 의해 업다운 영역으로 이송된 후(도 8d), 업다운 유니트(17)의 상승과 함께 제품(200)은 어퍼 트랜스퍼(21)의 픽업부(미도시)에 의해 픽업된다(도 8e).
다음, 어퍼 트랜스퍼(21)는 프레스 유니트(18)의 작업 영역으로 제품을 이송시킨 후에 내려놓게 되고, 이곳에서 프레스 유니트(18)의 작동에 의해 제품에 삽입되어 있는 부품이 압입되어 제품과 일체를 이루게 된다(도 8f 및 8g).
다음, 제품의 한쪽면에 대한 부품 압입이 완료된 후, 제품은 어퍼 트랜스퍼(21)에 의해 턴오버 영역의 상부로 이송되고(도 8h), 계속해서 제품은 턴오버 유니트(22)에 의해 반전된 후에 하강 위치된다(도 8i).
다음, 하강된 제품은 언더 트랜스퍼(미도시)에 의해 부품 삽입 영역으로 이송되고, 이곳에서 부품 공급 유니트(16)에 의한 부품의 공급과 더불어 부품 삽입 유니트(15)에 의해 제품의 각 위치에 부품이 삽입된다(도 8j).
다음, 부품이 삽입되어 있는 제품은 언더 트랜스퍼에 의해 업다운 영역으로 이송된 후(도 8k), 업다운 유니트(17)의 상승과 함께 제품은 어퍼 트랜스퍼(21)의 픽업부(미도시)에 의해 픽업된다(도 8l).
다음, 어퍼 트랜스퍼(21)는 프레스 유니트(18)의 작업 영역으로 제품을 이송시킨 후에 내려놓게 되고, 이곳에서 프레스 유니트(18)의 작동에 의해 제품에 삽입되어 있는 부품이 압입되어 제품과 일체를 이루게 된다(도 8m 및 8n).
이렇게 두차례의 프레스 공정을 모두 마친 제품에는 양쪽면에 방향을 달리하는 부품이 조립되어 있는 상태가 된다.
다음, 제품 양쪽면에 대한 부품 조립 공정이 모두 완료된 제품은 어퍼 트랜스퍼(21)에 의해 언로딩 유니트(19)측으로 이송되어 배출되는 것으로 부품 삽입 공정이 모두 완료된다(도 8o 및 8p).
여기서, 부품 삽입 공정은 순차적으로 연속 공급되는 제품에 대해 전체 라인의 각 공정에서 동시 다발적으로 이루어질 수 있으며, 결국 연속 자동화 공정으로 부품을 조립할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 본 발명에서는 제품의 로딩에서부터 부품의 공급 및 삽입, 제품의 반전, 부품의 언로딩까지의 공정을 연속 자동화 공정으로 수행하는 부품 자동 삽입기를 구현함으로써, 부품 삽입과 관련한 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있음은 물론, 부품의 오 삽입, 미 삽입 등을 방지하여 제품 불량률을 낮춤으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
10 : 로딩 유니트 11 : X축 리니어 모션
12 : Y축 리니어 모션 13 : Z축 리니어 모션
14 : 픽업 헤드 15 : 부품 삽입 유니트
16 : 부품 공급 유니트 17 : 업다운 유니트
18 : 프레스 유니트 19 : 언로딩 유니트
20 : 언더 트랜스퍼 21 : 어퍼 트랜스퍼
22 : 턴오버 유니트 23 : 헤드 블럭
24 : 헤드 핀 25 : 툴
26 : 호퍼 27 : 유도로
28 : 부품 공급부 29 : 부품 정렬부
30 : 부품 이송부 31 : 업다운 바
32 : 업다운 액추에이터 33 : 구동 샤프트
34 : 업다운 구동장치 35 : 언더 바
36 : 언더 블럭 37 : 언더 실린더
38 : 언더 플레이트 39 : 벨트
40 : 벨트 구동부 41a,41b : 암
42a,42b : 흡착컵 43 : 픽커부
44 : 리니어 모션 45 : 랙피니언 구동부
46 : 회전암 47 : 모터 구동부
48 : 턴오버 바 49 : 턴오버 실린더
50 : 본체 51 : 제품세팅용 플레이트
52 : 보조 프레임 53 : 포스트 플레이트
54 : 로딩용 회전암 55 : 지지 플레이트
56 : LM 가이드 57 : 랙
58 : 슬라이드 블럭 59 : 정렬블럭
60 : 1차 트랜스퍼장치 61 : 2차 트랜스퍼장치
62 : 레일 63 : 풀리
64 : 전동벨트 65 : 로드
66 : 가이드장치 67 : 랙
68 : 트랜스퍼 프레임 69 : 전동축
70 : 구동장치

Claims (8)

  1. 제품 반전 후 하강시켜주는 로딩 유니트(10);
    X축 리니어 모션(11), Y축 리니어 모션(12) 및 Z축 리니어 모션(13)에 의해 3방향으로 동작이 가능한 픽업 헤드(14)를 이용하여 부품 삽입 영역(A) 내에 위치되는 제품에 부품을 삽입하는 부품 삽입 유니트(15);
    상기 부품 삽입 영역(A)의 한쪽 옆에 배치되어 다수 개의 부품을 일렬로 정렬된 상태로 공급하는 부품 공급 유니트(16);
    상기 부품 삽입 영역(A)에 연접 배치되어 부품이 삽입되어 있는 제품을 픽업 위치까지 상승시켜주는 업다운 유니트(17);
    상기 업다운 유니트(17)에 연접 배치되며 제품에 삽입되어 있는 부품을 압입하여 일체 조립하는 프레스 유니트(18);
    상기 프레스 유니트(18)에 연접 배치되며 부품 조립이 완료되어 프레스 유니트(18)로부터 취출되는 제품이 놓여지는 언로딩 유니트(19);
    상기 로딩 유니트(10)가 속해 있는 영역, 부품 삽입 영역(A) 및 업다운 유니트(17)가 속해 있는 영역에 걸쳐 이동가능하며 벨트 구동방식을 이용하여 제품을 각 영역으로 이송시켜주는 업다운 방식의 언더 트랜스퍼(20);
    상기 업다운 유니트(17)가 속해 있는 영역, 프레스 유니트(18)가 속해 있는 영역 및 언로딩 유니트(19)가 속해 있는 영역에 걸쳐 이동가능하며 LM 구동방식을 이용하여 제품을 각 영역으로 이송시켜주는 어퍼 트랜스퍼(21);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부품 자동 삽입기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 부품 삽입 유니트(15), 부품 공급 유니트(16), 업다운 유니트(17), 프레스 유니트(18), 언더 트랜스퍼(20) 및 어퍼 트랜스퍼(21)는 일렬로 나란하게 배치되는 두 세트가 구비되고, 각 세트의 사이에는 제품을 180°반전시켜주는 턴오버 유니트(22)가 배치되어, 제품 한쪽면에 대한 부품 조립 후, 제품 반대쪽면에 대한 부품 조립을 일괄 공정으로 연속해서 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 부품 자동 삽입기.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 부품 삽입 유니트(15)의 픽업 헤드(14)는 헤드 블럭(23) 및 상기 헤드 블럭(23)의 상하 이동을 위한 Z축 리니어 모션(13)과, 상기 헤드 블럭(23)의 전면 하단부에 설치되어 부품을 흡착 방식으로 픽업하며 상하 이동이 가능한 다수의 헤드 핀(24) 및 상기 헤드 핀(24)의 하단부에 장착되는 툴(25)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부품 자동 삽입기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 부품 공급 유니트(16)는 호퍼(26) 내에 수용되어 있는 부품을 낱개로 구분한 후에 유도로(27)를 따라 낙하시켜 하나씩 부품을 공급하는 복수의 부품 공급부(28)와, 상기 각각의 부품 공급부(28)로부터 건네받은 부품들을 한 곳으로 모아서 일렬로 정렬하는 부품 정렬부(29)와, 상기 부품 정렬부(29)에 정렬되어 있는 부품들을 동시에 흡착한 후에 픽업 헤드의 픽업위치까지 옮겨주는 부품 이송부(30)를 포함하며, 호퍼 속에 무작위로 채워져 있는 부품들을 몇 개씩 인출하여 정렬시킨 후에 픽업 헤드의 픽업위치로 공급할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 부품 자동 삽입기.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 업다운 유니트(17)는 제품을 받쳐주는 2개의 나란한 업다운 바(31)와, 상기 각 업다운 바(31)의 저면에 연결되는 양쪽 2개의 업다운 액추에이터(32)와, 상기 양쪽 2개의 업다운 액추에이터(32)에 동력을 전달하기 위한 수단으로 양쪽 액추에이터 사이에 걸쳐 연결되는 구동 샤프트(33) 및 이 구동 샤프트(33)를 회전시켜주는 벨트전동식의 업다운 구동장치(34)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부품 자동 삽입기.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 언더 트랜스퍼(20)는 제품을 받쳐주며 상승 및 하강이 가능한 2개의 나란한 언더 바(35)와, 상기 양쪽의 언더 바(35) 사이에 결합되는 언더 블럭(36) 및 이 언더 블럭(36)의 저면에 연결되어 언더 블럭(36)을 올려주고 내려주는 언더 실린더(37)와, 상기 언더 실린더(27) 및 언더 블럭(36) 전체를 지지하는 언더 플레이트(38)와, 상기 언더 플레이트(38)의 저면에 결합되는 벨트(39) 및 상기 벨트(39)의 양단부를 상대적으로 감아주거나 풀어주는 한쌍의 벨트 구동부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부품 자동 삽입기.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 어퍼 트랜스퍼(21)는 다수의 암(41a)과 이 암(41a)에 장착되는 다수의 흡착컵(42a)을 이용하여 제품을 흡착 및 픽업하는 픽커부(43)와, 상기 픽커부(43)가 지지되는 부분으로서 프레스 유니트(18)를 가운데 두고 X축 방향으로 길게 배치되어 픽커부(43)를 움직여주는 리니어 모션(44)과, 상기 픽커부(43)를 포함하는 리니어 모션(44) 전체를 상승 및 하강시켜주는 랙피니언 구동부(45)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부품 자동 삽입기.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 턴오버 유니트(22)는 제품 흡착을 위한 흡착컵(42b)을 가지는 다수의 암(41b)이 나란하게 부착되어 있으며 자체 축선을 중심으로 회전가능한 회전암(46) 및 상기 회전암(46)의 한쪽 끝을 지지하면서 연결되어 있는 모터 구동부(47)와, 상기 회전암(46)의 하부에 위치되면서 제품을 받쳐주는 양쪽의 나란한 턴오버 바(48) 및 상기 턴오버 바(48)의 저면에 로드를 통해 연결되어 턴오버 바(48)를 상승 및 하강시켜주는 턴오버 실린더(49)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 자동 삽입기.
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