KR20140063656A - 결합 요소를 공급하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로그래밍된 핸들링 유닛(14)에 의해 이동될 수 있으며 하나 이상의 결합 요소(28)를 수용하기 위해 매거진(32)이 상부에 장착된 결합 공구(20)에 결합 요소(28)를 공급하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은:
- 매거진(32)을 충진 스테이션(46)으로 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 충진 스테이션(46)은 출구 구멍(50)이 있는 관형 섹션(48)을 가지고;
- 매거진(32)의 입구 구멍(36)을 상기 출구 구멍(50)에 대해 배열시키는 단계를 포함하며;
- 하나 이상의 결합 요소(28)를 관형 섹션(48)으로 이송시켜, 그 결과, 관형 섹션(48), 출구 구멍(50) 및 입구 구멍(36)을 통과하여 매거진(32) 내에 삽입되는 단계를 포함한다. 여기서, 매거진(32)은, 상기 이송 단계가 수행되는 동안, 매거진(32)이 충진 스테이션(46)으로부터 거리가 떨어진 상태로 위치되도록 상기 배열 단계에서 출구 구멍(50)에 대해 배열되는 것을 특징으로 한다.
- 매거진(32)을 충진 스테이션(46)으로 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 충진 스테이션(46)은 출구 구멍(50)이 있는 관형 섹션(48)을 가지고;
- 매거진(32)의 입구 구멍(36)을 상기 출구 구멍(50)에 대해 배열시키는 단계를 포함하며;
- 하나 이상의 결합 요소(28)를 관형 섹션(48)으로 이송시켜, 그 결과, 관형 섹션(48), 출구 구멍(50) 및 입구 구멍(36)을 통과하여 매거진(32) 내에 삽입되는 단계를 포함한다. 여기서, 매거진(32)은, 상기 이송 단계가 수행되는 동안, 매거진(32)이 충진 스테이션(46)으로부터 거리가 떨어진 상태로 위치되도록 상기 배열 단계에서 출구 구멍(50)에 대해 배열되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 프로그래밍된 핸들링 유닛에 의해 이동될 수 있으며 하나 이상의 결합 요소를 수용하기 위해 매거진이 상부에 장착된 결합 공구에 결합 요소를 공급하기 위한 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 결합 요소에 의해 결합하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 결합 장치는 위에서 언급한 공급 방법을 실행하도록 구성된다.
결합 기술 분야에서는 결합 요소를 이용하여 결합 연결을 수행하는 방법이 알려져 있다. 상기 방법들은 가령 예를 들어 워크피스(workpiece)에 결합 요소를 결합하는 방법을 포함하는데, 이 경우 상기 결합 요소들은 종종 추가적인 고정 수단(fastening means)을 위한 앵커(anchor)로서 사용된다. 이러한 타입의 결합 방법은 스터드 용접(stud welding), 스터드 접착 또는 열가소성 스터드 결합 공법 형태로 알려져 있다. 여기서, 스터드는 회전 방향으로 대칭인 결합 요소일 수 있지만, 불규칙한 형태의 앵커일 수도 있다.
또한, 결합 요소에 의해 2개 이상의 워크피스를 서로 연결하는 방법도 알려져 있다. 이러한 타입의 방법들은, 예컨대, 리벳팅 공법(riveting method), 가령, 펀치 리벳팅 공법(punch riveting method)을 포함한다.
이러한 타입의 결합 방법은 수십 년 동안 자동차 기술 분야 특히 차체 구성에서 구현되어 왔다.
일반적으로 손으로 이러한 결합 방법을 실행하는 것이 가능하다. 여기서, 종종 피스톨(pistol)과 비슷한 그립(grip)을 가진 결합 공구가 손으로 수행된다. 하지만, 대량 생산의 경우, 프로그래밍된 핸들링 유닛, 가령, 로봇에 의해 결합 공구를 이동시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 로봇 암(robot arm)에 고정된 결합 공구에 결합 요소가 공급되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 공급 튜브를 통해 결합 공구를 공급 장치에 연결시키는 것이 알려져 있다. 여기서, 결합 요소를 공급하기 위해 입증된 방법은 압축 공기 또는 송풍 공기에 의해 공급 튜브를 통하여 결합 요소에 공급하는 방법을 포함한다.
추가적으로 알려진 시스템은 공급 장치를 공급 튜브를 통해 도킹 스테이션(docking station)에 연결한다. 이 경우, 복수의 결합 요소를 수용하기 위해 결합 공구 위에 버퍼 스토어(buffer store)가 제공된다. 매거진(magazine)을 충진하기 위하여, 결합 공구는 도킹 스테이션으로 이동되고 그 위치에 고정된다. 여기서, 버퍼 스토러와 공급 장치 사이에 연속적인 연결을 형성하기 위하여, 버퍼 스토어의 입구 연결부와 도킹 스테이션의 영역에서 출구 연결부가 둘 다 도킹 공정에 의해 기계적으로 개방되도록 고정 단계가 수행된다. 기어 메커니즘과 기계 작동식 요소들을 위해서 여기서 요구되는 요건이 고려될 수 있다. 또한, 고정 및 고정해제 방법은 상대적으로 시간이 많이 소요되는 공정이다.
이러한 기술 배경에 비추어 볼 때, 본 발명의 목적은 결합 요소를 결합 공구에 공급하기 위한 개선된 방법 및 개선된 결합 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 1 형태에 따르면, 상기 목적은 프로그래밍된 핸들링 유닛에 의해 이동될 수 있으며 하나 이상의 결합 요소를 수용하기 위해 매거진이 상부에 장착된 결합 공구에 결합 요소를 공급하기 위한 방법에 의해 구현되는데,
상기 방법은:
- 매거진을 충진 스테이션으로 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 충진 스테이션은 출구 구멍이 있는 관형 섹션을 가지고;
- 매거진의 입구 구멍을 상기 출구 구멍에 대해 배열시키는 단계를 포함하며;
- 하나 이상의 결합 요소를 관형 섹션으로 이송시켜, 그 결과, 관형 섹션, 출구 구멍 및 입구 구멍을 통과하여 매거진 내에 삽입되는 단계를 포함하며, 상기 매거진은, 상기 이송 단계가 수행되는 동안, 매거진이 충진 스테이션으로부터 거리가 떨어진 상태로 위치되도록 상기 배열 단계에서 출구 구멍에 대해 배열된다.
또한, 상기 목적은 상응하는 결합 장치에 의해 구현된다.
게다가, 본 발명의 제 2 형태에 따르면, 프로그래밍된 핸들링 유닛에 의해 이동될 수 있으며 하나 이상의 결합 요소를 수용하기 위해 매거진이 상부에 장착된 결합 공구에 결합 요소를 공급하기 위한 방법에 의해 구현되는데,
상기 방법은:
- 매거진을 충진 스테이션으로 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 충진 스테이션은 출구 구멍이 있는 관형 섹션을 가지고;
- 매거진의 입구 구멍을 상기 출구 구멍에 대해 배열시키는 단계를 포함하며;
- 하나 이상의 결합 요소를 관형 섹션으로 이송시켜, 그 결과, 관형 섹션, 출구 구멍 및 입구 구멍을 통과하여 매거진 내에 삽입되는 단계를 포함하며, 가로 방향으로 개방된 반경방향 가이드 섹션이 입구 구멍 영역 또는 출구 구멍 영역 내에 배열되며, 매거진을 충진 스테이션에 대해 중앙에 위치시키기(center) 위하여, 충진 스테이션의 관형 섹션 또는 매거진의 관형 섹션이 상기 반경방향 가이드 섹션 내로 이송 방향에 대해 횡단 방향으로 삽입될 수 있다.
또한, 상기 목적은 상응하는 결합 장치에 의해 구현된다.
본 발명의 제 1 형태와 제 2 형태에 따른 방법은, 각각의 경우, 바람직하게는 영구적인 연속적인 관형 섹션을 가진 충진 스테이션에 의해 구별된다. 따라서, 충진 스테이션이 출구 마개(outlet closure)를 가지지 않는 경우가 바람직하며, 이를 통해 충진 스테이션으로부터 결합 요소가 빠져나가는 것이 차단된다. 그 결과, 충진 스테이션은 기계적으로 상당히 덜 복잡한 형상으로 구성될 수 있다.
또한, 매거진에는 입구 마개가 없기도 하는데, 이 때문에 매거진을 충진 스테이션 내에 충진시키는 공정이 용이하게 되기도 한다. 결합 요소가 방해받지 않고 충진 스테이션으로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위하여, 이송 단계 및 공급 단계가 시작되기 전에, 매거진의 입구 구멍이 충진 스테이션의 출구 구멍과 나란하게 정렬되는지 여부를 조사하기 위한 단계가 실행된다. 또한, 매거진의 가스 마개가 개방되는지 여부를 조사하는 또 다른 단계가 실행되는 것이 바람직하다. 공급 장치에 의해 하나 또는 그 이상의 결합 요소의 이송 및 공급 공정은 이러한 조건들이 충족되기 전까지는 시작되지 않는 것이 바람직하다. 밸브 기능은 가스 마개에 통합될 수 있다.
충진 스테이션으로 이동되는 매거진의 이동 공정과 충진 스테이션으로부터 빠져 나오는 매거진의 이동 공정을 둘 다 충진 스테이션에서 도킹 공정에 의해 기계적으로 이동될 수 있는 임의의 작동 또는 기어 메커니즘 요소가 반드시 있을 필요가 없기 때문에 보다 신속하게 실행되는 것이 바람직할 수 있다.
매거진은 복수의 결합 요소를 수용하도록 구성되는 것이 바람직하다. 게다가, 관형 섹션은 제한된 정도까지 탄성 변형될 수 있는 호스 섹션(hose section) 또는 강성의 관형 섹션일 수 있다.
배열 단계는 핸들링 유닛에 의해 실행되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 핸들링 유닛은 배열 위치 앞에 배열되는 것이 바람직하다.
매거진은 상기 매거진이 충진 스테이션으로부터 거리가 떨어진 상태로 위치되도록 배열 단계 동안 매거진을 배열함으로써 충진 스테이션과 매거진을 고정 연결하거나 도킹 없이도 로딩될 수 있다(loaded). 특히, 매거진과 충진 스테이션 사이에 기계적 연결이 구현되지 않고도, 매거진을 충진시킬 수 있는 것이 바람직하다.
매거진은 결합 공구에 강성으로 연결되는 것이 바람직하다. 이 경우, 결합 공구에 고정시키는 단계는 핸들링 유닛에 의해 안내되는 결합 헤드의 임의의 원하는 지점에 고정되는 매거진을 포함한다.
프로그래밍된 핸들링 유닛은 예를 들어 로봇일 수 있는데, 상기 핸들링 유닛 위에 결합 공구가 교체할 수 없는 방식으로 고정된다. 여기서, 매거진은 교체 방식 또는 교체할 수 없는 방식으로 결합 공구 위에 장착될 수 있다. 게다가, 결합 공구는 교체 방식으로 핸들링 유닛에 고정될 수도 있다. 제 1 대안예에서, 매거진을 충진 스테이션으로 이동시키는 단계는 매거진이 상부에 장착된 결합 공구를 충진 스테이션으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 한 대안예로서, 결합 공구로부터 매거진을 일시적으로 제거하고 개별적으로 충진 스테이션으로 이동시킬 수 있다. 추가적인 대안예에 따르면, 핸들링 유닛으로부터 결합 공구를 제거하고 매거진과 함께 상기 핸들링 유닛을 충진 스테이션으로만 이동시킬 수도 있다.
상기 방법들과 장치들에서, 센서 장치가 매거진이 충진 스테이션의 출구 구멍에 접근하는지 여부를 탐지하도록 사용되는 경우, 이때에만 이송 단계가 시작되는 것이 바람직하다.
여기서, 센서 장치는 매거진이 충진 스테이션으로 접근하는지 여부를 탐지할 수 있지만, 매거진이 출구 구멍에 대해 나란하게 정렬되는지를 탐지하는 것이 바람직할 수 있다. 센서 장치는 예를 들어 광학, 자기 또는 전자 센서 형태의 간단한 센서 장치일 수 있다. 가장 간단한 경우, 전자 접촉 또는 스위치일 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 안전상의 이유로, 특정적으로 반복하게 하도록, 2개 이상의 개별 센서가 매거진이 충진 스테이션에 접근하는 것을 탐지하는 것이 바람직하다. 배열방향을 탐지하기 위하여, 복수의 센서를 사용하는 것도 적절할 수 있다.
상기 방법들과 장치들에서, 매거진의 수용 섹션과 입구 구멍 사이에 삽입 섹션이 형성되며, 상기 삽입 섹션은 수용 섹션으로부터 입구 구멍을 향해 점점 넓어지고, 그 결과, 결합 요소는 매거진 내에 삽입되는 동안 중앙에 위치되는 것이 바람직하다.
여기서, 수용 섹션은 하나 이상의, 바람직하게는 복수의 결합 요소를 수용하도록 사용된다. 충진 스테이션과 매거진 사이에 접촉 없이 배열되는 데도 불구하고, 결합 요소가 충진 스테이션으로부터 매거진으로 안정적으로 전달되는 공정은 삽입 섹션의 결과로 수행된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 센터링 보조장치(centring aid)가 충진 스테이션 내의 출구 구멍 주위에 동심적으로 배열되며, 상기 센터링 보조장치는 핸들링 유닛의 작동 동안 배열 위치를 표시하기 위해 제공되거나 및/또는 상기 센터링 보조장치는 입구 구멍과 출구 구멍 사이의 자유 비행 상태(free flight phase) 동안 결합 요소가 중앙에 위치되게 한다.
여기서, 표시 공정을 용이하게 수행하기 위해 센터링 보조장치가 우선적으로 사용될 수 있다. 하지만, 특히, 센터링 보조장치는 자유 비행 상태 동안 결합 요소를 중앙에 위치시키도록 사용될 수 있으며, 실질적으로 연속적인 안내(continuous guidance) 없이도 결합 요소는 충진 스테이션으로부터 매거진으로 이동된다.
여기서, 센터링 보조장치는 이송 단계 동안 실질적으로 접촉 없이 삽입 섹션 내에 삽입되는 것이 바람직하다.
이 때문에 전달 영역에서의 어떠한 걸림(jamming) 또는 차단도 방지될 수 있다.
상기 방법들과 장치들에서, 결합 요소(또는 복수의 결합 요소)는 압축 공기에 의해 충진 스테이션에 공급되며, 중지 없이 출구 구멍과 입구 구멍을 통해 매거진 내로 이송되는 것이 통상 바람직하다.
달리 말하면, 하나 또는 복수의 결합 요소의 공급 공정은 충진 스테이션을 통해 매거진 내로 한 단계로서 수행된다.
본 발명에 따른 장치에서, 센터링 보조장치가 반경 방향으로 편향되고(deflect) 원뿔 형태를 형성할 수 있는 복수의 웹(web)을 포함하는 센터링 케이지(centring cage)를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
센터링 형태의 결과, 공정 안정성이 만족스러우면서도, 자유 비행 단계 동안 걸림 또는 경사지는(tilting) 것이 방지될 수 있다. 여기서, 충진 스테이션은 출구 구멍 주위에 동심적으로 형성되는 센터링 보조장치를 가지며, 출구 방향으로 원뿔 형태로 테이퍼링될(taper) 수 있도록 하기 위하여, 상기 센터링 보조장치의 자유 단부의 직경과 입구 구멍의 직경은 센터링 보조장치가 삽입 섹션 내로 서로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있도록 구성되는 것이 특히 바람직하다.
여기서, 삽입 공정은 실질적으로 접촉 없이 수행되는 것이 바람직하다. 접촉 공정은 대부분 웹이 반경 방향으로 편향되는 경우에 발생될 수 있지만, 방지되는 것이 바람직하다.
여기서, 센터링 보조장치의 자유 단부의 내측 직경은 이송되어야 하는 결합 요소의 외측 직경보다 약간 더 작은 것이 바람직하다.
이러한 삽입 공정은 충진 공정 동안 결합 요소가 손실되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 센터링 보조장치는 충진 스테이션과 매거진 사이에 약간의 오정렬(misalignment)이 발생하는 경우에도 결합 요소를 안정적으로 공급할 수 있게 한다.
충진 공정이 실질적으로 충진 스테이션과 매거진이 접촉하지 않고도 발생하기 때문에, 특히, 매거진을 충진 스테이션으로 이동시키는 공정 및/또는 매거진이 충진 스테이션으로부터 멀어지도록 이동시키는 공정은 보다 신속하게 실행될 수 있는데, 이는, 특히 충진 스테이션과 그 다음 결합 위치 사이의 직접적인 곡선(direct curve)가 핸들링 유닛을 위해 프로그램될 수 있기 때문이다.
본 발명의 제 2 형태에 따른 장치 및 방법에서, 가로 방향으로 개방된 반경방향 가이드 섹션에 의해 센터링 공정이 수행되며, 이러한 이점은, 매거진이 충진 스테이션으로부터 충진 방향으로뿐만 아니라 반경방향 가이드 섹션 내로 삽입 방향에 대해 반대인 방향으로도 빠질 수 있기 때문에 대부분 구현될 수 있다.
매거진은 가로 방향으로 개방된 반경방향 가이드 섹션에 의해 충진 스테이션에 대해 정확하게 중앙에 위치될 수 있는데, 상기 반경방향 가이드 섹션은 U-형태 또는 V-형태 리셉터클(receptacle)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이것은, 특히, 관형 섹션이 제한된 정도까지 탄성적으로 가요성을 지니며 변형되는 호스 섹션인 경우에 해당하며, 이에 따라 정렬 위치를 약간 초과하는 이상적인 위치가 프로그래밍될 수 있고, 그 결과, 상기 호스 섹션은 리셉터클 내에 안착될 때 S 형태로 다소 변형될 수도 있다.
또한, 매거진의 가스 마개가 전기 작동식 가스-밀폐 액추에이터에 의해 작동될 수 있는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는 어떠한 매거진 마개도 제공되지 않는데, 그 결과, 도킹 스테이션에서 도킹 공정에 의한 마개의 기계적 개방이 요구되지 않는다. 이 실시예에서, 가스 마개는 결합 요소를 수용하기 위해 개방된다. 그 후, 결합 요소가 매거진에 공급되고 난 후에 매거진 내에 압축 가스에 의해 이송될 수 있도록 하기 위해, 가스 마개는 닫힌다(공압식 스프링 원리). 가스 마개는 독립 공정에 의해 개폐되는데, 상기 공정에 의해 가스-밀폐 액추에이터가 작동된다. 그 결과, 특정 상태의 센서-기반 탐지에 따라 매거진의 가스 마개가 개폐될 수 있다. 예를 들어, 가스-밀폐 액추에이터를 작동시키기 위한 공정이 근접 센서의 신호를 기다리는 것이 바람직하며, 이로써 매거진이 충진 스테이션에 접근되는 것이 확인된다. 충진 스테이션의 출구 구멍이 매거진의 입구 구멍과 나란하게 정렬되는지를 탐지하는 센서 장치의 신호에 따라, 가스 마개가 개방되는 것이 특히 바람직하다.
위에서 언급된 특징들 및 하기 내용에서 설명되는 특징들은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도, 개별적으로 특정된 조합 뿐만 아니라 단독으로 혹은 그 외에 달리 조합하여 사용될 수 있다는 것은 자명하다.
본 발명의 대표적인 실시예들이 첨부 도면에 도시되며 하기 설명에서 보다 상세하게 기술될 것이다. 도면에서:
도 1은 결합 조립체의 한 실시예를 예시한 도면,
도 2는 결합 조립체의 대안의 실시예를 상세하게 도시한 도면,
도 3은 결합 조립체의 대안의 실시예를 상세하게 도시한 도면,
도 4는 결합 조립체의 대안의 실시예를 상세하게 도시한 도면,
도 5는 도 4의 매거진 장치의 평면도이다.
도 1은 결합 조립체의 한 실시예를 예시한 도면,
도 2는 결합 조립체의 대안의 실시예를 상세하게 도시한 도면,
도 3은 결합 조립체의 대안의 실시예를 상세하게 도시한 도면,
도 4는 결합 조립체의 대안의 실시예를 상세하게 도시한 도면,
도 5는 도 4의 매거진 장치의 평면도이다.
도 1에서, 결합 요소에 의해 결합 연결을 형성하기 위해 결합 조립체의 한 실시예가 도면부호(10)로 표시된다. 결합 조립체(10)는 특히 리벳을 펀칭하기 위해 구성된다. 하지만, 이와 상응하게, 결합 조립체(10)는 가령 예를 들어 스터드 결합 연결을 형성하기 위해 구성될 수도 있다(스터드 용접, 스터드 접착 등).
결합 조립체(10)는 로봇(14)의 형태의 프로그래밍된 핸들링 유닛에 연결된 결합 헤드(12)를 가진다. 보다 정확하게 말하면, 로봇(14)은, 가령, 예컨대, 제 1 암(16) 및 제 2 암(18)을 가지며, 결합 헤드(12)는 제 2 암(18) 위에 고정된다.
펀치 리벳팅 공구 형태의 결합 공구(20)가 결합 헤드(12) 위에 고정된다. 결합 공구(20)는 C-프레임(22)을 포함한다. 결합 공구(20)의 램(24)이 C-프레임(22)의 상측 단부에 장착되는데, 상기 램(24)은 결합 방향으로 이동될 수 있다. C-프레임(22)의 다른 단부에는 다이(26)가 고정된다.
결합 공구(20)는 결합 요소(28)에 의해 결합 연결을 구현하도록 구성된다. 이 경우, 결합 요소(28)는 펀치 리벳 요소, 특히 중공(hollow) 펀치 리벳 요소이다.
예를 들어, 2개 또는 그 이상의 워크피스(가령, 예컨대, 똑같거나 서로 다른 재료로 형성된 금속 시트 형태의)가 다이(26)와 램(24) 사이에 삽입될 수 있다. 상기 워크피스들은 순차적으로 연결되어, 램(24)에 의해 펀치 리벳 요소가 워크피스 장치 내에 압축된다(pressed). 중공 펀치 리벳의 경우, 원래 실질적으로 원통형의 중공 섹션이 반경 방향으로 분리되어(spread radially), 그 결과, 워크피스 장치 내에 언더컷(undercut)이 형성된다. 이러한 타입의 펀치 리벳팅 공법은 종래 기술에에 알려져 있다.
램(24)은 일반적으로 결합축(30)을 따라 이동된다.
매거진 장치(32)가 결합 공구(20) 또는 결합 헤드(12) 위에 고정된다. 매거진 장치(32)는 하나 이상의, 바람직하게는 복수의 결합 요소(28)를 수용하기 위해 매거진 섹션 또는 수용 섹션(34)을 가진다.
게다가, 매거진 장치(32)는 직경(D1)을 가지고 매거진 섹션(34)에 대해 동심구성으로 형성된 입구 구멍(36)을 가진다. 입구 구멍(36)은 삽입 섹션(38)을 통해 매거진 섹션(34)에 연결된다. 삽입 섹션(38)은 매거진 섹션(34)으로부터 입구 구멍(36)을 향해 점점 넓어진다. 특히, 삽입 섹션(38)은 원뿔형 형상으로 구성된다.
또한, 매거진 장치(32)는 바람직하게는 결합축(30)에 대해 횡단 방향으로 연장되는 매거진 플레이트를 가지며 매거진 섹션(34)에 고정 방식으로 연결되는(connected fixedly) 것이 바람직하다. 가스-밀폐 액추에이터에 의해 작동될 수 있는 가스 마개(40)가 매거진 플레이트 영역에 제공된다. 가스-밀폐 액추에이터는 가스 마개(40)를 밀폐 위치로부터 개방 위치로 이동시킬 수 있으며, 결합 요소(28)는 매거진 섹션(34) 내로 공급될 수 있다.
게다가, 결합 조립체(10)는 충진 스테이션(46)을 가진다. 상기 충진 스테이션(46)은 출구 구멍(50)을 포함하는 관형 섹션(48)을 가진다. 또한, 충진 스테이션(46)은 충진-스테이션 플레이트(52)를 가지며, 출구 구멍(50)이 충진-스테이션 플레이트(52)의 표면(도면에서 상세하게는 도시되지 않음)과 실질적으로 수평으로 나란하게 정렬되도록 상기 플레이트 위에 관형 섹션(48)이 고정된다. 특히, 대안의 바람직한 한 실시예에서, 관형 섹션(48)은 충진-스테이션 플레이트(52)의 표면에 대해 돌출될 수 있는데, 이는 밑의 몇몇 실시예에서 기술된다. 충진-스테이션 플레이트(52)는 핸들링 유닛(14)의 작동 범위 영역에서 캐리어(55)에 의해 고정 방식으로 배열된다.
또한, 관형 섹션(48)은 공급 구멍(56)을 가진다. 여기서, 관형 섹션(48)은 공급 구멍(56)과 출구 구멍(50) 사이에서 항상 연속적이 되도록 형성된다. 달리 말하면, 관형 섹션(48)을 통해 통과되는 것을 차단하거나 방해할 수 있는 로킹 볼트 또는 이와 비슷한 것들이 충진 스테이션(46) 영역에 제공된다.
게다가, 센서 장치(58)가 충진 스테이션(46), 특히, 충진-스테이션 플레이트(52) 위에 고정된다. 센서 장치(58)는 매거진 섹션(34)이 충진 스테이션(46)에 접근하는지 여부를 탐지할 수 있다. 센서 장치(58)는 결합 요소(28)가 충진 스테이션을 통해 매거진 장치 내부로 전달될 수 있도록 매거진 섹션(34)이 충진 스테이션(46)에 대해 배열되는 지를 탐지할 수 있는 것이 바람직하다. 특히, 나란하게 정렬된 위치에서, 매거진 섹션(34)의 입구 구멍(상세하게 도시되지는 않음)과 관형 섹션(48)의 출구 구멍(50)이 서로 나란하게 정렬된다. 센서 장치는 가령, 예를 들어, 광학, 자기 또는 전자 센서 형태의 간단한 센서 장치일 수 있다. 가장 간단한 경우, 전자 접촉 또는 스위치일 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 안전상의 이유로, 특정적으로 반복하게 하도록, 2개 이상의 개별 센서가 매거진이 충진 스테이션에 접근하는 것을 탐지한다. 배열방향을 탐지하기 위하여, 복수의 센서를 사용하는 것도 적절할 수 있다.
관형 섹션(48)의 공급 구멍(56)은 공급 장치(60)의 공급 호스(62)에 연결된다. 공급 장치(60)는 다수의 결합 요소(28)를 수용하기 위해 정지식 공급 용기(64)를 포함한다. 또한, 공급 장치(60)는 결합 요소가 분리되는 분리 장치(66)를 포함한다. 마지막으로, 공급 장치(60)는 이송 장치, 특히 압축-공기 조립체(68) 형태의 이송 장치를 포함한다. 결합 요소(28)는, 도 1에 도시된 것과 같이, 압축-공기 조립체(68)에 의해서 공급 호스(62)를 통해 충진 스테이션(52)으로 이송될 수 있다. 여기서, 우선, 압축-공기 조립체(68)에 의해, 더 정확하게는 결합 공구(20)에 의해 결합 요소가 결합 요소가 결합되는 때에는 언제라도, 개별적으로 이송 요소들을 중간 위치로 이송시킬 수 있다. 매거진 섹션(34)이 비게 되는 즉시, 특정 수량의 결합 요소(28)가, 한 단계에서 중지 없이 바로 앞뒤로, 충진 스테이션(46)을 통해 매거진 섹션(34) 내로 공급될 수 있다.
게다가, 결합 조립체(10)는 컨트롤 장치(70)를 포함한다. 컨트롤 장치(70)는 결합 조립체(10)의 개별 유닛들과 다양한 개별 공정을 제어하도록 구성된다. 또한, 선택적으로, 컨트롤 장치(70)는 에너지를 공급하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 컨트롤 장치(70)가 센서 장치(58)에 연결되는 것으로 도시된다. 게다가, 컨트롤 장치(70)는 가스-밀폐 액추에이터(50)를 작동시키도록 구성된다. 또한, 컨트롤 장치(70)는 정해진 프로그램에 따라 로봇(14)을 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 컨트롤 장치(70)는 결합 공구(20)에도 연결되어, 가령, 예컨대, 램(24)을 작동시키도록 구성된다. 여기서, 컨트롤 장치(70)는 케이블을 통해 로봇(14) 및/또는 결합 헤드(12)에 연결될 수도 있다. 게다가, 컨트롤 장치(70)는 케이블, 특히 개별 센서 케이블을 통해 충진 스테이션(46)에 연결될 수도 있다.
결합 조립체(10)는 다음과 같이 작동되는 것이 바람직하다. 여기서, 복수의 결합 요소(28)가 매거진 섹션(34) 내에 수용되는 경우가 고려된다. 여기서, 로봇(14)은 서로 연결되어야 하는 워크피스가 램(24)과 다이(26) 사이에 배열되는 결합 위치로 결합 헤드(12)를 이동시킨다. 그 후, 결합 요소(28)는 도 1에서 화살표로 도시된 것과 같이 매거진 섹션(34)으로부터 제거된다. 이렇게 제거되는 과정은 수동으로 실행될 수 있지만, 가령, 예컨대, 컨트롤 장치(70)에 의해 작동되는 로딩 장치에 의해 실행되는 것이 바람직할 수도 있다.
우선, 실제 결합 공정을 실행하기 위하여 램(24)이 이동된다. 그 후, 램(24)은 초기 위치로 다시 이동되며, 결합 헤드(12)는 그 다음 결합 위치로 이동된다. 매거진 섹션(34) 내에 결합 요소(28)가 없거나 오직 소수의 결합 요소(28) 만이 있게 되는 즉시, 결합 헤드(12)는 충진 스테이션(46)으로 이동된다. 여기서, 매거진 섹션(34)에 위치되는 결합 요소(28)의 개수는 센서 장치에 의해 모니터링될 수 있다. 하지만, 매거진 섹션(34)에 있는 결합 요소(28)의 개수는 컨트롤 장치(70)에서 카운트되는 컨트롤러에 의해 이미 공지된 것이 바람직하다.
매거진 플레이트(36)가 충진-스테이션 플레이트(52)에 접근하고 출구 구멍(50)이 매거진 섹션(34)의 입구 구멍(36)과 나란하게 정렬되자마자, 가스 마개(40)를 개방시키기 위하여 가스-밀폐 액추에이터(40)가 작동된다. 그 후에, 결합 요소(28) 또는 복수의 결합 요소(28)는 압축-공기 조립체(68)를 통해 분리 장치(66)로부터(또는 버퍼 스토어로부터) 매거진 섹션(34)으로 방해받지 않고 이송되는데 이는 즉 공급 호스(62)와 관형 섹션(48)을 통해 방해받지 않고 이송된다는 의미이다.
매거진 섹션(34)이 다시 충진되는 즉시, 압축 가스에 의해 결합 요소를 추가로 이송시킬 수 있도록 하기에 충분한 밀폐 가스를 구현하기 위하여, 가스 마개가 가스-밀폐 액추에이터에 의해 다시 닫힌다.
그 후에, 결합 헤드(12)는 충진 스테이션(46)으로부터 멀어지게 이동되며 다시 추가적인 결합 공정을 수행한다.
그 다음 도면은 구성 및 작동 방법에 관하여 도 1의 결합 조립체(10)의 상응하는 요소들에 일치하는 결합 조립체 또는 공급 장치 및 매거진 장치의 대안의 실시예들을 보여주는 도면들이다. 따라서, 동일한 요소들은 동일한 도면부호로 표시된다. 하기 설명에서, 실질적으로 차이점들이 설명될 것이다.
도 2에 도시된 결합 조립체(10') 실시예는 충진 스테이션(46')을 포함하는데, 상기 충진 스테이션(46') 내에서 관형 섹션(48)이 충진-스테이션 플레이트(52)의 하측면에 대해 돌출된다. 센터링 케이지(76) 형태의 센터링 보조장치(74)가 관형 섹션(48)의 상기 돌출 부분에 대해 동심적으로 충진-스테이션 플레이트(52) 위에 고정된다. 센터링 케이지(76)는 반경 방향으로 편향되고 원뿔 형태를 포함할 수 있는 복수의 웹(78)을 가진다. 반경 방향으로 비-연장 상태에서, 센터링 케이지(76)의 자유 단부의 외측 직경은 입구 구멍(36)의 직경보다 더 작다. 또한, 센터링 케이지(76)의 자유 단부의 내측 직경은 관형 섹션(48)의 내측 직경보다 더 작다.
도 2는 센터링 케이지(76)의 자유 단부가 접촉 없이도 삽입 섹션(38) 내에 삽입되는 것을 도시한다.
결합 요소들이 관형 섹션(48)을 통해 공급될 때, 상기 결합 요소들은 출구 구멍(50)으로부터 배출된다. 여기서, 출구 구멍(50)은 매거진 장치(32')의 입구 구멍(36)으로부터 거리가 떨어진 상태로 위치된다. 상기 자유 비행 상태(free flight phase) 동안, 결합 요소들은 내측으로부터 센터링 케이지(76)의 웹(78)에 대해 통과되고 상기 웹(78)을 외측면에 대해 반경 방향에 대해 편향시켜, 그 결과, 이 결합 요소들은 삽입 섹션(38) 내로 통과될 때까지 자유 비행 상태 동안 중앙에 위치하게 된다.
게다가, 상기 실시예에서는, 결합 요소들이 출구 구멍(50)과 입구 구멍(36) 사이에서 손실되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 센터링 케이지(76)는 정렬 위치에 있어서 배열 보조장치(orientation aid)로서 사용될 수도 있다. 게다가, 센터링 케이지(76)에 의해 센터링 작용(centring action)의 결과로 인한 것으로서, 정렬 위치에 있어 약간 부정확한 위치배열은 허용될 수도 있다.
도 3은 결합 조립체(10')의 또 다른 실시예를 도시한다. 여기서, 관형 섹션(48)은 다시 한번 충진-스테이션 플레이트(52)의 하측면에 대해 돌출된다. 도 3에 도시된 정렬 위치에서, 관형 섹션의 자유 단부는 출구 구멍(50)과 함께 입구 구멍 바로 위에 위치된다. 여기서, 입구 구멍(36)의 직경은 관형 섹션(48)의 외측 직경보다 적어도 약간 더 큰 것이 바람직하다.
여기서, 관형 섹션(48)과 매거진 장치(32")는 서로 접촉하지 않는 것이 바람직하지만, 서로 접촉할 수도 있다. 상기 실시예에서, 핸들링 유닛(14)이 위치배열 보조장치(positioning aid)에 의해 프로그래밍되는 것이 바람직하다.
도 4 및 5는 결합 조립체(10''')의 추가적인 실시예를 도시한다. 상기 실시예에서, 매거진 장치(32''')는 삽입 섹션(38) 위에서 반경방향 가이드 섹션(80)을 가지는데, 상기 반경방향 가이드 섹션(80)은 도 5의 평면도에 도시된다. 반경방향 가이드 섹션(80)은 평면도에서 U-형태인 리셉터클(82)을 포함하는데, 상기 리셉터클 내에서 관형 섹션(48)의 돌출 부분은 삽입 방향(84)으로 삽입될 수 있다.
여기서, U-형 리셉터클(82)은 깔때기 섹션(funnel section)을 통해 더 가까이 이동될 수 있는데, 상기 깔때기 섹션은 상세하게는 도시되지는 않는다. 상기 실시예에서, 관형 섹션(48)은 공급 호스의 다소 가요성의 호스 섹션에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 핸들링 유닛(14)에 있어서의 부정확성은 반경방향 가이드 섹션(80)에 의해 상쇄될 수 있다.
가로 방향으로 개방된(laterally open) 반경방향 가이드 섹션(80)은 U-형태 또는 V-형태 리셉터클(82)을 포함할 수도 있다.
Claims (12)
- 프로그래밍된 핸들링 유닛(14)에 의해 이동될 수 있으며 하나 이상의 결합 요소(28)를 수용하기 위해 매거진(32)이 상부에 장착된 결합 공구(20)에 결합 요소(28)를 공급하기 위한 방법으로서,
상기 방법은:
- 매거진(32)을 충진 스테이션(46)으로 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 충진 스테이션(46)은 출구 구멍(50)이 있는 관형 섹션(48)을 가지고;
- 매거진(32)의 입구 구멍(36)을 상기 출구 구멍(50)에 대해 배열시키는 단계를 포함하며;
- 하나 이상의 결합 요소(28)를 관형 섹션(48)으로 이송시켜, 그 결과, 관형 섹션(48), 출구 구멍(50) 및 입구 구멍(36)을 통과하여 매거진(32) 내에 삽입되는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
매거진(32)은, 상기 이송 단계가 수행되는 동안, 매거진(32)이 충진 스테이션(46)으로부터 거리가 떨어진 상태로 위치되도록 상기 배열 단계에서 출구 구멍(50)에 대해 배열되는, 결합 요소를 공급하기 위한 방법. - 제1항에 있어서,
매거진(32)의 수용 섹션(34)과 입구 구멍(36) 사이에 삽입 섹션(38)이 형성되며, 상기 삽입 섹션(38)은 수용 섹션(34)으로부터 입구 구멍(36)을 향해 점점 넓어지고, 그 결과, 결합 요소(28)는 매거진(32) 내에 삽입되는 동안 중앙에 위치되는 것을 특징으로 하는 결합 요소를 공급하기 위한 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
센터링 보조장치(74)가 충진 스테이션(46) 내의 출구 구멍(50) 주위에 동심적으로 배열되며, 상기 센터링 보조장치(74)는 핸들링 유닛(14)의 작동 동안 배열 위치를 표시하기 위해 제공되거나 및/또는 상기 센터링 보조장치(74)는 입구 구멍(36)과 출구 구멍(50) 사이의 자유 비행 상태 동안 결합 요소(28)가 중앙에 위치되게 하는 것을 특징으로 하는 결합 요소를 공급하기 위한 방법. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
센터링 보조장치(74)는 이송 단계 동안 접촉 없이 삽입 섹션(38) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 결합 요소를 공급하기 위한 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
결합 요소(28)는 압축 공기에 의해 충진 스테이션(46)에 공급되며, 중지 없이 출구 구멍(50)과 입구 구멍(36)을 통해 매거진(32) 내로 이송되는 것을 특징으로 하는 결합 요소를 공급하기 위한 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 혹은 제 1항에 있어서,
가로 방향으로 개방된 반경방향 가이드 섹션(80)이 입구 구멍(36) 영역 또는 출구 구멍(50) 영역 내에 배열되며, 매거진(32)을 충진 스테이션(46)에 대해 중앙에 위치시키기 위하여, 충진 스테이션(46)의 관형 섹션(48) 또는 매거진(32)의 관형 섹션이 상기 반경방향 가이드 섹션(80) 내로 이송 방향에 대해 횡단 방향으로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 결합 요소를 공급하기 위한 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위하여 결합 요소(28)에 의해 결합하기 위한 장치(19)로서, 상기 장치는:
- 프로그래밍된 핸들링 유닛(14)에 의해 이동될 수 있는 결합 공구(20)를 포함하고;
- 하나 이상의 결합 요소(28)를 수용하기 위해 결합 공구(14) 위에 장착된 매거진(32)을 포함하며, 상기 매거진(32)은 입구 구멍(36)을 가지고;
- 출구 구멍(50)이 있는 관형 섹션(48)을 가진 충진 스테이션(46)을 포함하며, 상기 관형 섹션(48)을 통해 결합 요소(28)가 매거진(32)으로 공급되는 장치에 있어서,
결합 장치(10)는, 매거진(32)의 입구 구멍(36)이 충진 스테이션(46)의 출구 구멍(50)과 나란하게 정렬될 때, 결합 요소(28)를 충진 스테이션(46)으로부터 매거진(32) 내로 이송시키도록 설정되며, 매거진(32)과 충진 스테이션(46)은 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 결합 요소에 의해 결합하기 위한 장치. - 제7항에 있어서,
충진 스테이션(46)은 출구 구멍(50) 주위에 동심적으로 배열되는 센터링 보조장치(74)를 가지는 것을 특징으로 하는 결합 요소에 의해 결합하기 위한 장치. - 제8항에 있어서,
센터링 보조장치(74)는 반경 방향으로 편향되고 원뿔 형태를 형성할 수 있는 복수의 웹(78)을 포함하는 센터링 케이지(76)를 가지는 것을 특징으로 하는 결합 요소에 의해 결합하기 위한 장치. - 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
매거진(32)은 매거진(32)의 수용 섹션(34)과 입구 구멍(36) 사이에 삽입 섹션(38)을 가지며, 상기 삽입 섹션(38)은 수용 섹션(34)으로부터 입구 구멍(36)을 향해 점점 넓어지고, 그 결과, 결합 요소(28)는 매거진(32) 내에 삽입되는 동안 중앙에 위치되는 것을 특징으로 하는 결합 요소에 의해 결합하기 위한 장치. - 제10항에 있어서,
충진 스테이션(46)은 출구 구멍(50) 주위에 동심적으로 형성되는 센터링 보조장치(74)를 가지며, 출구 방향으로 원뿔 형태로 테이퍼링될 수 있도록 하기 위하여, 상기 센터링 보조장치(74)의 자유 단부의 직경과 입구 구멍(36)의 직경(D1)은 센터링 보조장치(74)가 삽입 섹션(38) 내로 서로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 결합 요소에 의해 결합하기 위한 장치. - 제7항에 있어서,
가로 방향으로 개방된 반경방향 가이드 섹션(80)이 입구 구멍(36) 영역 또는 출구 구멍(50) 영역 내에 배열되며, 매거진(32)을 충진 스테이션(46)에 대해 중앙에 위치시키기 위하여, 충진 스테이션(46)의 관형 섹션(48) 또는 매거진(32)의 관형 섹션이 상기 반경방향 가이드 섹션(80) 내로 이송 방향에 대해 횡단 방향(84)으로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 결합 요소에 의해 결합하기 위한 장치.
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