KR20170015036A - 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템은: 아우터 레일을 적재하는 아우터 레일 로딩부 및 상기 아우터 레일 로딩부에 인접하여 이너 레일을 적재하는 이너 레일 로딩부를 구비하는 자동 로딩 시스템; 슬라이드 레일을 생산하기 위해 상기 아우터 레일과 상기 이너 레일의 케이지 사이에 볼을 투입하는 자동 볼 투입부; 상기 볼을 투입하기 전에 볼이 원활하게 구르도록 하기 위해 볼이 지나가는 아우터 레일의 내부 측면에 그리스를 일정한 양으로 일정 간격 도포하는 그리스 자동 도포부; 진공 흡착패드, 리니어 피더, 및 로터리 피더를 구비하고, 상기 이너 레일과 상기 아우터 레일의 조립 후에 상기 이너 레일이 빠짐을 방지하기 위해 상기 아우터 레일의 끝단에 캡을 장착하는 자동 캡 투입부; 및 상기 자동 로딩 시스템, 상기 자동 볼 투입부, 상기 그리스 자동 도포부, 및 상기 자동 캡 투입부를 총괄하여 제어하는 구동제어시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템{AUTOMATIC ASSEMBLY SYSTEM OF LINEAR SLIDE RAIL}

본 발명은 디스플레이, 반도체, 로봇, 공작기계, 정밀기기 분야에서 고 정밀도의 직선 위치 제어를 위해 사용되는 직선 이동형 액추에이터의 가이드 수단의 자동 조립 시스템, 보다 구체적으로는, 리니어 슬라이드 레일을 자동으로 생산하여 생산성과 품질을 향상시키는 공정자동화기술을 구비하는 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 디스플레이, 반도체, 로봇, 공작기계, 정밀기기 분야에서 고 정밀도의 직선 위치 제어를 위해서 직선 이동형 액추에이터가 사용되고 있고, 이러한 직선 이동형 액추에이터의 직선 위치 제어를 안내하는 리니어 가이드 수단으로서 예를 들면, L.M가이드를 적용한 직선 이송기구를 들 수 있다.

이러한 직선 이송기구를 이용해서 시스템의 구성시에는 L.M가이드 자체 중량 및 서포트 플레이트 중량의 가중화로 시스템 크기(부피)의 증대로 인한 원가상승 및 시스템 속도의 제한이 있었다.

그리고 이러한 직선이송기구를 이용한 시스템의 구축은 적용분야에 따라서 그에 맞게 제작됨으로써 호환성이 없는 단점은 물론 제조원가가 많이 들고, 중량이 많이 나감으로써 장비 적용의 한계성으로 그 사용이 제한적이었다.

그리하여 근래에 와서, 보다 효율적인 직선이송기구로서 리니어 가이드 수단이 개시되고 있는데, 주로 받침기능의 베이스 레일부재와, 이 베이스 레일부재의 상부에 결합하고 액추에이터에 의해 직선의 슬라이드 이동을 행하는 슬라이드 이동부재로 크게 구성되고 있다.

이러한 리니어 가이드 수단의 베이스 레일부재는 U형태의 단면 구조로 내부에 직선이동형 액추에이터에 의해 직선의 슬라이드 이동을 행하는 슬라이드 이동부재를 안착 설치하여 구성하고 있다.

이때, 상기 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재는 양측에 슬라이드 이동 안내를 위한 가이드부를 형성하고 있고, 상기 가이드 부에는 슬라이드 이동 안내시 마찰을 최소화하고 직선운동을 부드럽게 행할 수 있도록 무한궤도상으로 이동되는 다수개의 스틸 볼이 내장되는 베어링을 포함하는 L.M블록이 구성되어 있다.

이러한 리니어 가이드 수단은 상기 슬라이드 이동부재가 액추에이터(예를 들면, 리니어 모터, 볼 스크류, 에어실린더 등)에 의해 레일부재를 따라 슬라이드 이동하여 직선운동을 행하되, 상기 슬라이드 이동부재와 베이스 레일부재의 가이드부로 마련되는 다수의 스틸 볼로 구성된 볼베어링에 의한 직선운동을 제공하고 있다.

그러나 이러한 종래의 리니어 가이드 수단은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 베이스 기능의 레일부재와 슬라이드 이동부재의 가이드부에 설치되는 LM블록은 레일 상에 설치되는 볼베어링이 초기 조립상태에서 예압 등급별로 스틸볼 사이즈로 끼워 맞춤하여 제조함으로써 사용 후에 발생하는 마모에 의한 클리언스 조절을 할 수 없어 사용수명을 보장하지 못하는 단점, 사용과정에서 스틸볼 마모에 따른 보정작업을 할 수 없음으로 인하여 작동 정밀도 보장에 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.

즉, 종래의 리니어 가이드 수단은 설치 및 사용 과정에서 LM블록의 레일 면이나 스틸 볼의 마모에 의해 발생하는 가이드 레일 간의 클리언스를 조절하여 보정할 수 있는 수단이 강구되지 못하여 스틸볼의 마모에 의한 주행 정밀도가 떨어져 진동 소음의 발생, 직진이송의 정밀도 저하로 인한 사용수명이 짧은 단점이 있었다.

둘째, 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재가 금속제로 가공됨으로써 중량물로 제공되어 장비 적용의 한계성, 사용 범위의 제한의 단점이 있었다.

셋째, 현재는 수작업으로 볼을 리테이너에 삽입시킨 후 흘러나오는 볼을 다음 이너 레일로 막는 방식으로 작업자의 숙련도에 의존하여 조립 공정이 진행되고 있어, 불량발생, 생산성을 저하시킨다는 단점이 있다.

넷째, 이너 레일과 리테이너, 아우터 레일을 조립하여 완성된 슬라이드 레일은 구동 시 이너 레일이 아우터 레일을 벗어날 수 있어 이를 방지하기 위해 아우터 레일 끝단에 캡을 장착하여 이너 레일이 이탈하는 것을 방지해야 하는데, 기존에는 작업자가 손으로 캡을 아우터 레일에 반복적으로 조립하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존 수작업으로 조립하던 것을 자동으로 생산하여 생산성과 품질을 향상시키는 공정 자동화를 달성할 수 있는 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 리니어 슬라이드 레일 자동조립 시스템을 제공하며, 상기 리니어 슬라이드 레일 자동조립 시스템은 아우터 레일을 적재하는 아우터 레일 로딩부, 상기 아우터 레일 로딩부에 인접하여 이너 레일을 적재하는 이너 레일 로딩부, 슬라이드 레일을 생산하기 위해 아우터 레일과 이너 레일의 케이지 사이에 볼을 투입하는 자동 볼 투입부, 상기 볼을 투입하기 전에 볼이 원활하게 구르도록 하기 위해 볼이 지나가는 아우터 레일의 내부 측면에 그리스를 일정한 양으로 일정 간격 도포하는 그리스 자동 도포부, 이너 레일과 아우터 레일의 조립 후에 이너 레일이 빠짐을 방지하기 위해 아우터 레일의 끝단에 캡을 장착하는 자동 캡 투입부, 및 이를 총괄하여 제어하는 구동제어시스템으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 볼을 리테이너에 등 간격으로 배치시키고 조립하는 공정을 자동화하기 위해서 공정 순서에 따라 볼의 흐름을 액추에이터를 이용하여 제어하는 Ball Injection Control 기술을 개발하고, 이너 레일의 리테이너 부분이 볼 투입부에 정확히 왔는지 판단하여 볼 투입여부를 결정하는 제어기술을 갖는 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 로터리 피더에서 정렬된 캡을 진공 흡착 패드의 위치에 대기시킨 후에 캡을 이송하여 아우터 레일 끝단에 위치시키고 실린더를 이용하여 장착하는 자동 조립 시스템을 갖는 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 현재 작업자의 숙련도에 의지한 수작업 조립생산 방식에서 제품의 생산성, 품질, 가격경쟁력 등을 고려한 완전 자동화 방식으로 변경함으로써 인건비 절감 및 생산량 증가를 통한 원가절감이 가능하다.

또한, 가변형 자동조립 시스템에 의해, 다양한 품목에 확대 적용함으로써 우선적인 기술선점의 효과와 기업의 이익증대를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템의 구성을 도시한 도면;
도 2는 도 1에 도시된 아우터 레일 로딩부와 이너 레일 로딩부를 확대 도시한 도면;
도 3은 로딩된 아우터 레일의 이물질 제거용 블로어의 취부 모습을 도시한 도면;
도 4는 로딩된 이너 레일의 이물질 제거용 블로어의 취부 모습을 도시한 도면; 및
도 5는 도 1에 도시된 자동 캡투입부의 캡 투입 및 장착 시스템의 개략도.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어가 당해 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

한편, 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템의 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 리니어 슬라이드 레일 자동조립 시스템은 아우터 레일을 적재하는 아우터 레일 로딩부(10), 상기 아우터 레일 로딩부(10)에 인접하여 이너 레일을 적재하는 이너 레일 로딩부(20), 슬라이드 레일을 생산하기 위해 아우터 레일과 이너 레일의 케이지 사이에 볼을 투입하는 자동 볼 투입부(30), 상기 볼을 투입하기 전에 볼이 원활하게 구르도록 하기 위해 볼이 지나가는 아우터 레일의 내부 측면에 그리스를 일정한 양으로 일정 간격 도포하는 그리스 자동 도포부(40), 이너 레일과 아우터 레일의 조립 후에 이너 레일이 빠짐을 방지하기 위해 아우터 레일의 끝단에 캡을 장착하는 자동 캡 투입부(50), 및 이를 총괄하여 제어하는 구동제어시스템(도시되지 않음)으로 구성되어 있다.

일반적으로 이너 레일의 리테이너 표준화된 사이즈는 폭이 28.6mm로 일정하고, 길이는 최소 74mm에서 최대 252.5mm로 8종류로 구성되어 있다. 최소 길이인 74mm에는 볼이 6개씩 양쪽으로 12개가 삽입되며 252.5mm인 리테이너에는 한쪽면에 20개씩 양쪽으로 40개의 볼이 삽입된다. 이 각각의 이너 레일 리테이너가 아우터 레일에 삽입된다. 아우터 레일은 폭 35mm에 길이가 최소 236mm에서 최대 541mm로 구성되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 이너 레일과 아우터 레일을 적재하는 아우터 레일 로딩부(10) 및 이너 레일 로딩부(20)의 개략적인 구성이 도 2에 도시되어 있다.

도 1 및 2를 참조하면, 상기 아우터 레일 로딩부(10)과 상기 이너 레일 로딩부(20)는 모두 경사져 배치되어, 이 경사도를 이용하여 아우터 레일과 이너 레일을 카트리지 형태로 적재시키고 앞쪽의 레일이 조립 지그 (도시되지 않음)로 이송되면 다음 레일은 대기 상태에 있고 아우터 레일과 이너 레일이 조립되고 배출되면 다시 대기 상태의 레일이 공급되도록 구성되어 있다.

적재되는 레일의 종류가 매우 다양하기 때문에 아우터 로딩부와 이너 로딩부의 외측에 길이 조절 가능한 로딩 가이드부가 형성되어 있다.

이너 레일과 아우터 레일의 조립 시에 각 부재에 부착되어 있는 이물질을 제거할 필요가 있다. 각 부재에 붙어 있는 이물질을 제거하기 위해 상기 상기 이너 레일 로딩부와 아우터 레일 로딩부의 하단에 에어 블로어가 각각 형성되어 있다. 조립 부재가 이너 레일 로딩부와 아우터 레일 로딩부에 정렬되어 조립대기하고 있는 상태에서 에어 블로어를 이용하여 이너 레일과 아우터 레일에 붙어 있는 이물질을 제거한다. 아우터 레일과 이너 레일의 리테이너에 붙어 있는 이물질 제거를 위한 에어 블로어가 부착된 형태가 도 3 및 4에 도시되어 있다. 도 3과 4는 로딩된 아우터 레일의 이물질 제거용 블로어 취부 모습과 로딩된 이너 레일 리테이너의 이물질 제거용 블로어의 취부 모습을 각각 도시한다.

상기 자동 볼 투입부(30)는 아우터 레일과 이너 레일 사이에 2조의 볼을 투입하며, 볼은 이너 레일에 조립된 리테이너에 의해 항상 등간격으로 투입한다. 상기 자동 볼 투입부(30)는 후술하는 구동제어시스템과 연결되어 볼의 흐름을 제어할 수 있도록 구성된다. 기존의 수동 작업에서는 볼 투입부분을 수동으로 삽입시킨 후 볼이 흘러나오는 홀을 다음 이너 레일로 막은 상태에서 아우터 레일에 삽입시키지만 본 발명의 자동 볼 투입부에 따르면, 각 공정 순서에 따라 볼의 흐름을 제어할 수 있다. 또한, 이에 의하면, 이너 레일의 리테이너 부분이 볼 투입부에 정확이 왔는지, 리테이너 부분이 없는 지를 판단하여 볼을 투입시킬 것인지 차단할 것인지 판단할 수 있다.

상기 볼을 투입하기 전에 볼이 원활하게 구르도록 하기 위해 볼이 지나가는 아우터 레일의 내부 측면에 그리스를 일정한 양으로 일정 간격 도포하는 그리스 자동 도포부(40)가 설치되어 있다. 그리스를 정량으로 토출하기 위해서, 펌프의 압력과 밸브의 개폐정도, 그리고 액추에이터의 이동 속도를 조절한다.

본 발명의 슬라이드 레일 자동 조립 시스템은 또한 이너 레일과 아우터 레일의 조립 후에 이너 레일이 빠짐을 방지하기 위해 아우터 레일의 끝단에 캡을 장착하는 자동 캡 투입부(50)를 구비한다.

도 5는 캡 투입 및 장착 시스템의 개략적인 도면이다. 본 발명에 따른 캡 투입부(50)는 피더와 진공 흡착법을 이용하여 정렬 및 조립을 자동으로 제어하고자 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 캡은 로터리 피더에 정렬되고, 정렬된 캡은 리니어 피더를 타고 진공흡착패드의 위치에 대기시킨 후 캡을 이송하여 아우터 레일 끝단에 위치시키고 실린더를 이용하여 장착한다.

피더의 속도가 사이클 타임보다 빠르게 정렬되므로, 정렬이 끝나면 소음과 소비전력을 감소시키기 위해 정지한 후 캡이 조립되면 다시 작동한다.

본 발명의 슬라이드 레일 자동 조립 시스템은 또한 구동제어시스템(도시되지 않음)을 구비한다. 상기 구동제어시스템은 상술한 이너레일과 아우터 레일의 로딩에서부터 그리스 도포, 볼 투입, 캡 부착 및 배출까지의 전 공정을 제어한다.

상기 구동제어시스템에 의해, 각 공정 진행 시점에 다른 과정을 준비할 수 있도록 하여 사이클 타임을 줄일 수 있으며, 어느 한 공정에 문제가 발생하여도 재공정의 준비 작업을 용이하게 한다.

본 발명은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있으므로 상술한 실시예에 의해 그 권리범위가 한정되지 않는다. 즉 변형된 실시예가 본 발명의 특허청구범위의 필수 구성요소를 포함하고 있다면 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (3)

1. 아우터 레일을 적재하는 아우터 레일 로딩부 및 상기 아우터 레일 로딩부에 인접하여 이너 레일을 적재하는 이너 레일 로딩부를 구비하는 자동 로딩 시스템;
   슬라이드 레일을 생산하기 위해 상기 아우터 레일과 상기 이너 레일의 케이지 사이에 볼을 투입하는 자동 볼 투입부;
   상기 볼을 투입하기 전에 볼이 원활하게 구르도록 하기 위해 볼이 지나가는 아우터 레일의 내부 측면에 그리스를 일정한 양으로 일정 간격 도포하는 그리스 자동 도포부;
   진공 흡착패드, 리니어 피더, 및 로터리 피더를 구비하고, 상기 이너 레일과 상기 아우터 레일의 조립 후에 상기 이너 레일이 빠짐을 방지하기 위해 상기 아우터 레일의 끝단에 캡을 장착하는 자동 캡 투입부; 및
   상기 자동 로딩 시스템, 상기 자동 볼 투입부, 상기 그리스 자동 도포부, 및 상기 자동 캡 투입부를 총괄하여 제어하는 구동제어시스템을 포함하는 리니어 슬라이드 레일 자동 조립 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이너레일과 아우터 레일의 양 부재의 조립 시에 상기 부재에 붙어있는 이물질을 제거하는 에어 블로어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 레일 자동 조립 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 아우터 레일 적재부 및 상기 이너 레일 적재부의 양측에 길이 조절 가능한 로딩 가이드부가 형성되고, 또한
   상기 자동 볼 투입부는 볼 주입 제어(ball injection control)에 의해 볼의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 레일 자동 조립 시스템.

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