KR20140030669A - 볼트 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트 공급시 공급자세 불량을 원천적으로 배제할 수 있도록 개량된 볼트 공급장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 볼트 공급장치는, 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임에 의해 부상된 상태로 지지되며, 측벽에 오픈 윈도우를 가지는 공급 볼트 수납용 카세트 튜브와; 상기 오픈 윈도우를 통하여 상기 카세트 튜브에 수용된 단위 볼트를 간섭하기 위해 구동되도록 상기 베이스 프레임에 구비된 가이드 핑거와; 상기 카세트 튜브의 끝단부에 노출되도록 정렬되는 단위 볼트를 착탈 가능한 상태로 파지하도록 상기 베이스 프레임에 구비된 그리퍼; 및 상기 가이드 핑거와 상기 그리퍼를 연계적으로 구동시켜 주기 위해 상기 베이스 프레임에 구비된 액튜에이터;를 포함하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 따르면, 볼트 공급시 공급자세 불량을 원천적으로 배제할 수 있으므로 부품 조립 생산성과 품질 향상의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 구조와 구성의 단순화에 의해 설비 고장 가능성이 낮은 동시에 수리보수가 용이하여 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있는 효과를 가진다.

Description

볼트 공급장치{A BOLT SUPPLYING APPARATUS}

본 발명은 부품 조립라인의 부품 체결 공정상에 볼트를 연속적으로 공급하여 주기 위한 볼트 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼트 공급시 공급자세 불량을 배제할 수 있도록 개량된 볼트 공급장치에 관한 것이며, 특히 로봇 구동부에 의해 볼트 공급위치에 대한 좌표 이동이 가능한 로봇 기반형 볼트 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다종다양한 제품의 제조공장에는 부품 조립라인이 설치되며, 그 조립라인에 부품 조립을 위한 볼트 체결공정이 마련된다. 이러한 볼트 체결공정은 예전에는 전동 드라이버를 이용한 작업자의 수작업에 의존하는 경우가 많았으나, 최근에는 자동화 기술의 발전에 따라 자동화된 설비에 의해 수행되는 경우가 통상적이다.

예를 들면, 자동차 엔진 조립라인의 경우 실린더 블록과 헤드를 조립하기 위한 볼트 체결공정에는 파츠 피더(parts feeder)라고 불리우는 부품 공급기가 부품 체결용 볼트를 연속적으로 공급하여 부품의 볼트 체결공에 안착시킨 다음 볼트 체결기에 의해 볼트를 체결하여 조립을 완성하도록 되어 있다.

상술한 바와 같은 자동화 설비로 이루어진 종래의 볼트 공급장치는 통상적으로 공압 또는 자중에 의해 볼트를 체결위치에 안착시키도록 공급하기 위하여 관로형 튜브를 볼트 이송수단으로 이용하게 되는데, 그 관로의 내부에는 볼트의 머리부와 몸체의 직경 차이로 인하여 여유 공간이 형성되며, 그 여유 공간이 볼트의 정렬 자세를 흐트러지게 방해함으로써, 볼트 공급시의 공급자세 불량을 유발하여 부품의 조립 생산성을 저하시키는 동시에 조립 품질을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 볼트 공급장치가 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 볼트 공급시 공급자세 불량을 원천적으로 배제할 수 있도록 개량된 구조에 의해 부품의 조립 생산성과 품질 향상을 도모할 수 있는 볼트 공급장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조와 구성의 단순화에 의해 설비 고장 가능성을 낮추는 동시에 수리보수가 용이하여 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있는 볼트 공급장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 볼트 공급시 공급자세 불량을 원천적으로 배제할 수 있도록 단순화된 개량 구조에 의해 부품의 조립 생산성과 품질 향상을 도모할 수 있는 동시에 수리보수가 용이하도록 제조용 로봇의 엔드부에 구비되어 로봇 구동부에 의해 볼트 공급위치에 대한 좌표 이동이 가능한 로봇 기반형 볼트 공급장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 볼트 공급장치는, 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임에 의해 부상된 상태로 지지되며, 측벽에 오픈 윈도우를 가지는 공급 볼트 수납용 카세트 튜브와; 상기 오픈 윈도우를 통하여 상기 카세트 튜브에 수용된 단위 볼트를 간섭하기 위해 구동되도록 상기 베이스 프레임에 구비된 가이드 핑거와; 상기 카세트 튜브의 끝단부에 노출되도록 정렬되는 단위 볼트를 착탈 가능한 상태로 파지하도록 상기 베이스 프레임에 구비된 그리퍼; 및 상기 가이드 핑거와 상기 그리퍼를 연계적으로 구동시켜 주기 위해 상기 베이스 프레임에 구비된 액튜에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 베이스 프레임은 로봇 구동부에 의해 좌표 이동이 가능하도록 로봇 엔드부에 모듈화된 상태로 설치되어 상기 카세트 튜브의 정렬위치를 구속하도록 로봇 기반형으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 베이스 프레임은 예컨대, X-Y 테이블 등과 같은 구동 메커니즘에 모듈화된 상태로 설치되어 상기 카세트 튜브의 좌표 이동에 의한 정렬위치를 구속하도록 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 카세트 튜브는 상기 베이스 프레임에 착탈 가능한 상태로 설치되어 유닛 단위로 교체 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 오픈 윈도우는 상기 카세트 튜브의 측벽에 1쌍이 대향되게 구비되며, 상기 가이드 핑거는 상기 1쌍의 오픈 윈도우를 통하여 근접 및 이격되도록 구동 제어되어 상기 카세트 튜브에 수용된 단위 볼트의 정렬 자세를 간섭하는 것이 바람직하다.

상기 가이드 핑거와 상기 그리퍼는 상기 카세트 튜브에 수용된 단위 볼트의 이동을 연계하여 구속하도록 제어되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 볼트 공급장치에 따르면, 볼트 공급시 가이드 부재의 간섭에 의해 공급자세 불량을 원천적으로 배제할 수 있으므로 부품 조립 생산성과 품질 향상의 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 볼트 공급장치에 따르면, 직관형 튜브 카세트에 공급 볼트를 배치(batch) 단위로 수용하거나 직관형 튜브 카세트를 통하여 외부 볼트 공급기로부터 연속적으로 공급되는 볼트가 직관형 튜브 카세트를 이송 통로로 하여 볼트 체결공정으로 공급하므로 비교적 고속의 공급속도에 의해 부품 조립 효율성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 볼트 공급장치에 따르면, 구조와 구성의 단순화에 의해 설비 고장 가능성이 낮은 동시에 수리보수가 용이하여 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 의한 볼트 공급장치를 개략적으로 도시해 보인 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 의한 볼트 공급장치의 요부를 발췌하여 도시해 보인 개략적 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태로서, 본 발명에 의한 볼트 공급장치가 로봇 엔드부에 구비된 로봇 기반형 볼트 공급장치를 예시해 보인 개략적 사시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 볼트 공급장치를 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 볼트 공급장치(100)는, 베이스 프레임(110)에 부상된 상태로 지지되며 측벽에 오픈 윈도우(121)를 가지는 공급 볼트 수납용 카세트 튜브(120)와, 상기 오픈 윈도우(121)에 삽입되도록 상기 베이스 프레임(110)에 설치되는 가이드 핑거(130)와, 상기 카세트 튜브(120)의 끝단부 출구에 노출되도록 정렬되는 단위 볼트(b1)를 착탈 가능한 상태로 파지하도록 상기 베이스 프레임(110)에 설치된 그리퍼(140) 및 상기 가이드 핑거(130)와 그리퍼(140)를 연계적으로 구동시켜 주기 위해 상기 베이스 프레임(110)에 각각 설치된 액튜에이터 실린더(151)(152)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 카세트 튜브(120)와 가이드 핑거(130) 및 그리퍼(140)와 액튜에이터 실린더(151)(152)는 상기 베이스 프레임(110)에 의해 모듈화된 단위 유닛의 장치를 이루게 된다.

즉, 상기 베이스 프레임(110)은 상기 카세트 튜브(120)를 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 동축상으로 정렬하도록 지지하는 동시에 상기 가이드 핑거(130)와 그리퍼(140) 및 액츄에이터 실린더(151)(152)를 모듈화되도록 지지하여 부품 조립라인의 부품 체결 공정 주위에 위치하는 단위 설비형태로 설치되는 것으로서, 조립 부품(W)의 볼트 체결공정의 구조와 구성 등의 레이아웃에 따라 고정된 설비 형태 또는 좌표이동이 가능한 설비 형태로 선택하여 설치할 수 있다.

예컨대, 조립 부품(W)이 컨베이어 등에 의해 순차적으로 이송되는 조립라인의 경우, 상기 베이스 프레임(110)과 카세트 튜브(120)가 고정되도록 설치된 위치에서 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 볼트를 공급하게 되면, 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 안착된 볼트를 다음 공정에서 볼트 체결기(미도시)가 결합하는 과정을 거칠 수 있게 구성할 수 있다.

다른 한편으로는, 상기 카세트 튜브(120)로부터 공급된 볼트가 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 안착되면, 상기 베이스 프레임(110)의 좌표 이동과 동시에 주위의 볼트 체결기가 순차적으로 구동하여 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 안착된 볼트를 결합하는 과정을 거칠 수 있게 된다. 이때, 상기 베이스 프레임(110)의 좌표 이동은 볼트 체결기의 동작을 방해하지 않도록 위치가 이동 제어되는 것이다.

상기 카세트 튜브(120)는 배치(batch) 단위로 공급된 다수의 단위 공급 볼트(b)가 관로상에 일렬로 적층되어 자유낙하 운동에 의해 순차적인 이동 공급이 가능한 상태로 수납되도록 직관형 파이프 구조를 가진다.

상기 카세트 튜브(120)는 도면에 예시한 바와 같이 원통형 파이프부재가 조립 부품(W)의 볼트 체결공정상에 직립된 상태로 정렬되도록 상기 베이스 프레임(110)에 의해 부상된 상태로 지지된다. 이러한 지지구조에 의해 상기 직관형 카세트 튜브(120)는 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)과 동축상으로 정렬된 상태를 이루도록 설치된다.

따라서, 상기 카세트 튜브(110)의 끝단부 출구와 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)의 이격 거리는 조립 부품과 체결 볼트의 형상 구조나 크기 등에 따라 다양한 형태로의 설계 변경에 의해 최적 상태를 유지할 수 있도록 구성할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 카세트 튜브(120)는 수용되는 볼트의 머리부 형상 구조와 직경에 따라 대응되는 형상 구조와 직경을 가지는 중공형 파이프로 이루어질 수 있으며, 튜브 관로상에 충전된 단위 볼트의 이상 유무에 대한 관찰이 용이하도록 내부 투시가 가능한 투명 또는 반투명의 수지 파이프를 채용할 수도 있다.

상기 카세트 튜브(120)에는 예컨대, 바울 피더(Bowel Feeder)나 호퍼 피더(Hopper Feeder) 등과 같은 통상적인 공지공용의 부품 공급기(Parts Feeder)에 의해 공급되는 다수의 단위 볼트(b)가 배치(batch) 단위로 수용된다.

따라서, 상기 카세트 튜브(120)는 도시되어 있지 않은 볼트 공급기로부터 다수의 단위 볼트(b)를 연속적으로 공급받을 수 있도록 볼트 공급기와 연계된 상태로 설치될 수도 있다.

다른 한편으로, 상기 카세트 튜브(120)는 1 배치(batch)의 단위 볼트 다수가 미리 충전된 카세트 유닛을 교체 단위로 베이스 프레임(150)에 착탈하여 사용할 수도 있다.

한편, 상기 카세트 튜브(120)에는 서로 마주 보도록 가공 형성된 1쌍의 오픈 윈도우(121)가 구비된다. 상기 1쌍의 오픈 윈도우(121)는 상기 카세트 튜브(120)의 끝단부 출구에 최종적으로 정렬된 단위 볼트(b1)에 탑재된 상태로 위치한 직상방의 단위 볼트(b2)의 세팅구간에 위치하도록 구비된다.

상기 가이드 핑거(130)는 상기 카세트 튜브(120)에 수용된 어느 하나의 단위 볼트 즉, 상기 카세트 튜브(120)의 끝단부 출구에 최종적으로 정렬된 단위 볼트(b1)에 탑재된 상태로 위치한 직상방의 단위 볼트(b2)의 낙하 자세를 간섭하여 구속하도록 상기 1쌍의 오픈 윈도우(121)에 삽입되어 근접 및 이격 구동 가능한 상태로 설치된다.

따라서, 상기 가이드 핑거(130)는 상기 액츄에이터 실린더(151)에 의해 근접 및 이격되도록 구동 제어됨으로써, 상기 카세트 튜브(120)에 수용된 단위 볼트(b2)를 착탈 가능한 상태로 구속하게 된다.

상기 그리퍼(140)는 상기 베이스 프레임(110)에 설치된 액튜에이터 실린더(152)에 의해 근접 및 이격되도록 구동되는 핑거(finger) 형태의 구조를 가지도록 구성된다.

따라서, 상기 그리퍼(140)는 상기 카세트 튜브(120)의 끝단부 출구에 노출되도록 정렬되는 단위 볼트(b1)의 머리부를 착탈 가능한 상태로 파지하여 예를 들면 택트(tact) 또는 피치(pitch) 타임 단위 등에 의한 인덱싱 제어로 단위 볼트를 연속적으로 낙하시켜 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 공급시켜 주게 된다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 볼트 공급장치의 동작상태에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 볼트 공급장치(100)는 제어부(미도시)의 오퍼레이팅에 의해 상기 카세트 튜브(120)가 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 동축상으로 정렬되도록 구동 제어된다. 이러한 정렬 상태가 완료되면, 도시되어 있지 않은 센서 유닛에 의해 상기 카세트 튜브(120)의 위치정렬상태가 신호정보로 감지되고, 그 신호정보에 의해 제어부(미도시)가 액츄에이터 실린더(151)(152)를 구동 제어하여 상기 가이드 핑거(130)와 상기 그리퍼(140)가 이격 구동되도록 제어한다.

상기한 바와 같이 상기 가이드 핑거(130)와 상기 그리퍼(140)의 이격 구동에 의해 상기 카세트 튜브(120)의 끝단부 출구에 최종적으로 정렬되도록 상기 그리퍼(140)에 파지된 단위 볼트(b1)가 자유 낙하하여 직하방에 위치한 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 안착되도록 공급이 완료된다. 이와 동시에 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 안착된 볼트(b1)의 상방에 순차적으로 적층되도록 정렬된 볼트들도 연쇄적으로 자유낙하 운동하게 된다. 이때 제어부의 제어신호에 의해 상기 액츄에이터 실린더(151)가 가이드 핑거(130)를 근접하도록 구동시킨다. 이러한 가이드 핑거(130)의 동작 위치는 주위를 지나는 단위 볼트의 이동 경로를 보다 협소하게 한정하게 된다. 따라서, 상기 가이드 핑거(130)를 지나도록 자유낙하 운동하는 단위 볼트는 상기 가이드 핑거(130)에 의해 이동자세가 거의 직립된 상태를 유지하도록 간섭받아 카세트 튜브(120)의 내부 공간에서 경사진 자세로 낙하되는 공급자세 불량을 방지할 수 있게 된다. 이어서, 상기 가이드 핑거(130)의 사이를 거의 직립된 자세로 통과한 단위 볼트는 상기 그리퍼(140)에 의해 파지되어 다음 위치에 공급되도록 정렬된다.

즉, 본 발명에 의한 볼트 공급장치(100)는 볼트 공급 동작과 연계하여 상기 가이드 핑거(130)와 상기 그리퍼(140)가 시계열적으로 순차 제어됨으로써, 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 볼트가 안착되도록 공급하는 동시에 연이어 자유 낙하하는 직상방의 볼트를 간섭하여 낙하 자세와 정렬 자세를 정상적인 직립 세팅 상태로 제어하게 된다.

한편, 본 발명에 의한 볼트 공급장치(100)가 예를 들어 조립 부품(W)이 컨베이어 등에 의해 순차적으로 이송되는 조립라인에 설치될 경우, 상기 카세트 튜브(120)로부터 공급된 볼트가 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 안착되면, 다음 공정에서 볼트 체결기(미도시)가 결합하는 과정을 거칠 수 있게 된다.

다른 한편으로, 본 발명에 의한 볼트 공급장치(100)가 예를 들어 고정된 상태의 볼트 체결공정상에 설치될 경우, 상기 카세트 튜브(120)가 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 볼트를 공급한 다음, 상기 베이스 프레임(110)과 상기 카세트 튜브(120)가 좌표 이동하도록 구동 제어되는 동시에 주위의 볼트 체결기(미도시)가 순차적으로 구동하여 조립 부품(W)의 볼트 체결공(h)에 안착된 볼트를 결합하는 과정을 거칠 수 있게 된다. 이때, 상기 베이스 프레임(110)과 상기 카세트 튜브(120)의 좌표 이동은 볼트 체결기의 볼트 체결 동작을 방해하지 않도록 위치 이동하거나 또는 다른 볼트 체결공에 볼트를 공급하기 위해 위치 이동하는 것이다. 이와 유사한 개념의 본 발명의 실시형태로서, 도 4의 로봇 기반형 볼트 공급장치를 적용할 수 있다. 이 실시 형태에 있어서 본 발명의 볼트 공급장치에 따르면, 상기 베이스 프레임(110)을 예컨대, 스카라 로봇 등과 같이 부품 조립라인에 설치되는 제조용 로봇(200)의 엔드부에 연결되도록 설치함으로써, 그 로봇 구동부에 의해 상기한 본 발명의 볼트 공급장치(100)가 조립 라인상의 다양한 볼트 체결공정(300)으로 좌표 이동하여 볼트를 공급할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시예가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

또한, 본 발명의 명칭을 비록 볼트 공급장치로 한정하여 기재하고 있으나, 이는 예시적이고 상징적인 표현에 불과하며, 예컨대 스크류나 리벳 등과 같은 균등한 부품류의 연속적인 공급을 위한 다양한 메커니즘에도 본 발명의 기술사상이 적용될 수 있음은 물론이다.

110 : 베이스 프레임 120 : 볼트 수납용 튜브 카세트
121 : 오픈 윈도우 130 : 가이드 핑거
140 : 그리퍼 151, 152: 액츄에이터 실린더

Claims (5)

1. 베이스 프레임과;
   상기 베이스 프레임에 의해 부상된 상태로 지지되며, 측벽에 오픈 윈도우를 가지는 공급 볼트 수납용 카세트 튜브와;
   상기 오픈 윈도우를 통하여 상기 카세트 튜브에 수용된 단위 볼트를 간섭하기 위해 구동되도록 상기 베이스 프레임에 구비된 가이드 핑거와;
   상기 카세트 튜브의 끝단부에 노출되도록 정렬되는 단위 볼트를 착탈 가능한 상태로 파지하도록 상기 베이스 프레임에 구비된 그리퍼와;
   상기 가이드 핑거와 상기 그리퍼를 연계적으로 구동시켜 주기 위해 상기 베이스 프레임에 구비된 액튜에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스 프레임은 로봇 구동부에 의해 좌표 이동이 가능하도록 로봇 엔드부에 모듈화된 상태로 설치되어 상기 카세트 튜브의 정렬위치를 구속하는 것을 특징으로 하는 볼트 공급장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 카세트 튜브는 상기 베이스 프레임에 착탈 가능한 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 볼트 공급장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 오픈 윈도우는 상기 카세트 튜브의 측벽에 1쌍이 대향되게 구비되며, 상기 가이드 핑거는 상기 1쌍의 오픈 윈도우를 통하여 근접 및 이격되도록 구동 제어되어 상기 카세트 튜브에 수용된 단위 볼트의 정렬 자세를 간섭하는 것을 특징으로 하는 볼트 공급장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 가이드 핑거와 상기 그리퍼는 상기 카세트 튜브에 수용된 단위 볼트의 이동을 연계하여 구속하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 볼트 공급장치.

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