KR20210048040A - 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치에 관한 것으로, 내부에 볼 타입의 조립 부품 다수개가 저장될 수 있는 소정의 볼 저장공간 및 상기 볼 저장공간과 일단이 연통되어 상기 볼 타입의 조립 부품이 이동 가능한 볼 공급경로가 마련된 적어도 하나 이상의 볼 공급체; 상기 볼 공급경로를 통해 이동된 상기 볼 타입의 조립 부품을 하나씩 파지 분리하고, 조립 작업 위치상에 공급된 작업 대상에 파지한 상기 볼 타입의 조립 부품을 안착시킬 수 있는 적어도 하나 이상의 조립 유닛; 상기 조립 유닛의 위상을 조절할 수 있는 이동 모듈; 및 상기 조립 유닛 및 이동 모듈의 각 동작을 제어하는 제어 모듈;을 포함하며, 상기 조립 유닛은, 상기 볼 공급경로의 타단과 연통되며 상하방향을 따라 개방된 상기 볼 공급체의 니들 이동공간에 삽입 관통되는 중공의 니들이 선단에 구비되며, 상기 니들의 중공을 포함하는 공기 흡입로가 내부에 마련되는 공압 니들형 피커(Picker); 및 상기 공기 흡입로를 통해 공기를 흡입하여 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단에 상기 볼 타입의 조립 부품이 진공 흡착될 수 있도록 상기 공압 니들형 피커의 일측에 연결되는 진공 이젝터(Ejector);을 포함한다.

Description

공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치 {ASSEMBLY DEVICE HAVING PNEUMATIC NEDDLE TYPE PICKER}

본 발명은 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치에 관한 것이다.

베어링(Bearing)과 같이 회전하고 있는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 수행하기 위해 다양한 기기에 설치되는 기계요소에는 볼 타입의 구형을 갖춘 부품이 조립되어 진다.

구체적으로, 베어링(Bearing)과 같은 기계 요소에는 내륜을 이루는 부재와 외륜을 이루는 부재 사이에 볼 타입의 부품이 삽입 설치되는 구조를 갖추게 되고 이와 같은 구조를 갖춘 기계 요소의 생산을 위해서는 볼 타입의 부품을 조립하기 위한 별도의 자동화된 조립 장치가 필요하다.

그러나 기술적 발전에 따른 전자기기의 소형화 및 내부 기계 요소 간의 설치 구조 집적화의 경향은 베어링과 같은 기계 요소에도 당연히 적용되었으며, 이에 따라 내부에 삽입 설치되는 볼 타입의 부품 크기 역시 점점 작아져 미세화되었으며, 이와 대응되어 미세한 크기의 볼 타입 부품을 베어링과 같은 기계 요소 생산 공정에서 조립시키기 위해 자동화된 조립 장치의 개발 역시 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

이와 관련하여 기존의 로봇 암을 이용해 볼 베어링의 조립을 수행하기 위해 마련된 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 등록특허공보 제10-1919264호의 "볼 베어링의 조립 방법 및 조립 장치, 그리고 그 조립 방법으로 제조한 볼 베어링"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.

하지만 종래기술을 비롯한 기존의 볼 조립장치의 경우, 작업 대상이 되는 기기의 소형화 및 내부 부품간 설치 구조의 직접화에 따라 미세한 구조의 볼 타입 조립 부품을 이용해 조립 공정을 수행함에 있어 정확하고 정밀한 조립 부품의 파지 및 안착 설치가 이루어지지 못해 조립 결과에 따른 부품 간 간격 및 높이 일정하기 유지되지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술을 비롯한 기존의 볼 조립장치의 경우, 작업 대상에 볼 타입 조립 부품을 파지하여 안착 설치하도록 반복되는 일련의 조립 공정상의 장치 작업 궤적이 복잡하고, 작업 시간이 길어 작업 효율이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

그 뿐만 아니라, 종래기술을 비롯한 기존의 볼 조립장치의 경우, 작업 대상에 볼 타입 조립 부품을 조립 설치하는 공정이 한 번에 하나씩 이루어질 뿐만 아니라, 단일 규격의 볼 타입 조립 부품을 적용시키는데 그쳐 활용성이 매우 낮은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 미세한 구조의 볼 타입 조립 부품을 이용해 조립 공정을 수행함에 있어 정확하고 정밀한 조립 부품의 파지 및 안착 설치가 이루어지도록 하여 조립 결과에 따른 부품 간 간격 및 높이 일정하기 유지될 수 있도록 마련된 볼 조립장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 작업 대상에 볼 타입 조립 부품을 파지하여 안착 설치하도록 반복되는 조립장치의 작업 궤적 혹은 패턴이 단순하고 작업 시간이 짧으며, 다중 작업의 수행이 가능할 뿐 만 아니라 다양한 규격의 볼 타입 조립 부품을 적용시킬 수 있도록 마련된 볼 조립장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치는, 내부에 볼 타입의 조립 부품 다수개가 저장될 수 있는 소정의 볼 저장공간 및 상기 볼 저장공간과 일단이 연통되어 상기 볼 타입의 조립 부품이 이동 가능한 볼 공급경로가 마련된 적어도 하나 이상의 볼 공급체; 상기 볼 공급경로를 통해 이동된 상기 볼 타입의 조립 부품을 하나씩 파지 분리하고, 조립 작업 위치상에 공급된 작업 대상에 파지한 상기 볼 타입의 조립 부품을 안착시킬 수 있는 적어도 하나 이상의 조립 유닛; 상기 조립 유닛의 위상을 조절할 수 있는 이동 모듈; 및 상기 조립 유닛 및 이동 모듈의 각 동작을 제어하는 제어 모듈;을 포함하며, 상기 조립 유닛은, 상기 볼 공급경로의 타단과 연통되며 상하방향을 따라 개방된 상기 볼 공급체의 니들 이동공간에 삽입 관통되는 중공의 니들이 선단에 구비되며, 상기 니들의 중공을 포함하는 공기 흡입로가 내부에 마련되는 공압 니들형 피커(Picker); 및 상기 공기 흡입로를 통해 공기를 흡입하여 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단에 상기 볼 타입의 조립 부품이 진공 흡착될 수 있도록 상기 공압 니들형 피커의 일측에 연결되는 진공 이젝터(Ejector);을 포함한다.

여기서, 상기 이동 모듈은, 상기 공압 니들형 피커를 상기 니들이 상기 니들 이동공간에 삽입된 상태에서 상기 작업 대상에 대해 수직한 상하방향으로 승강시킬 수 있는 제1이동요소;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공압 니들형 피커의 니들은 기본 대기 상태에서 상기 니들 이동공간에 삽입 관통되어 상기 볼 공급경로의 타단으로 이동된 상기 볼 타입의 조립 부품의 상기 니들 이동공간으로의 배출을 차단할 수 있다.

아울러, 상기 니들 이동공간은 내주면과 내부에 삽입된 상기 공압 니들형 피커의 상기 니들의 외주면간에 형성된 승강 여유공간의 간격이 상기 볼 타입의 조립 부품의 직경에 비해 작게 마련될 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은 기본 대기 상태의 상기 공압 니들형 피커를 볼 파지 상태로 만들기 위해 상기 제1이동요소를 제어하여, 상기 볼 공급경로의 타단으로 이동된 상기 볼 타입의 조립 부품이 상기 니들 이동공간으로 배출될 수 있는 위치까지 상기 공압 니들형 피커가 상승 이동시킬 수 있다.

더 나아가, 상기 제어 모듈은 기본 대기 상태의 상기 공압 니들형 피커를 볼 파지 상태로 만들기 위해 상기 진공 이젝터를 제어하여, 상기 공압 니들형 피커의 상승 이동에 따라 상기 볼 공급경로의 타단에서 상기 니들 이동공간으로 배출되는 상기 볼 타입의 조립 부품이 진공 흡착을 통해 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단에 고정되도록 할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은 볼 파지 상태의 상기 공압 니들형 피커를 볼 안착 상태로 만들기 위해 상기 제1이동요소를 제어하여, 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단에 고정 파지된 상기 볼 타입의 조립 부품이 조립 작업 위치상에 공급된 상기 작업 대상에 안착될 수 있는 위치까지 상기 공압 니들형 피커가 하강 이동시킬 수 있다.

더 나아가, 상기 제어 모듈은 볼 파지 상태의 상기 공압 니들형 피커를 볼 안착 상태로 만들기 위해 상기 진공 이젝터를 제어하여, 진공 흡착 파괴를 통해 상기 공압 니들형 피커의 하강 이동에 따라 조립 작업 위치상에 공급된 상기 작업 대상에 안착된 상기 볼 타입의 조립 부품이 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단으로부터 고정 해제되도록 할 수 있다.

그리고 상기 조립 유닛은, 상기 공기 흡입로의 일측으로부터 분기 연결되도록 마련된 대기압 생성로 일측에 설치되며, 상기 진공 이젝터를 통해 형성된 진공 흡착의 파괴 시 개방되어 상기 공기 흡입로 내부 압렵을 대기압으로 조정 가능한 대기압 생성용 솔레노이드 밸브;를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 모듈은 상기 대기압 생성용 솔레노이드 밸브의 개폐 동작을 제어할 수 있다.

그리고 상기 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치는, 공기 공급원으로부터 제공되는 막힘방지용 공기의 이동을 위한 공기 공급로가 내부에 마련되며, 상기 공기 공급로가 상기 볼 공급경로 일단 측에 연통되도록 상기 볼 공급체 일측에 설치되는 블로워(Blower);를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 모듈은 상기 블로워를 통한 막힘방지용 공기의 공급 동작을 제어할 수 있다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 조립 유닛의 공압 니들형 피커 및 진공 이젝터를 통해 안정적으로 볼 타입의 조립 부품을 니들 선단에 진공 흡착시킨 상태에서 승강 이동만을 통해 작업 대상에 조립 부품을 안착시킴으로써, 정확하고 정밀한 조립 부품의 파지 및 안착 설치가 이루어지도록 하여 조립 결과에 따른 부품 간 간격 및 높이 일정하기 유지될 수 있다.

둘째, 볼 공급체 내부에 마련된 볼 저장공간, 볼 공급경로 및 니들 이동공간의 개방공간들의 형태 및 연통 구조를 기반으로 니들 이동공간 내에서 공압 니들형 피커의 승강만을 통해 볼 공급경로의 개방 여부, 볼 공급경로를 따라 이동된 볼 타입의 조립 부품에 대한 파지 및 안착 그리고 기본 대기 상태로의 회복 등 일련의 조립 공정이 수행됨에 따라 작업 궤적 혹은 패턴이 단순하고 작업 시간이 짧아져 작업 효율을 극대화 시킬 수 있다.

셋째, 볼 공급체 및 조립 유닛은 적어도 하나 이상의 구성으로 마련되어 다중 작업의 수행이 가능할 뿐 만 아니라 다양한 규격의 볼 타입 조립 부품을 적용시킬 수 있다.

넷째, 조립 유닛 내에 진공 흡착을 통한 볼 타입 조립 부품의 파지 고정을 위해 마련된 공압 니들형 피커 및 진공 이젝터 외에 대기압 생성로 및 대기압 생성용 솔레노이드 밸브의 추가 구성을 통해, 진공 이젝터가 통한 볼 타입 조립 부품을 작업 대상에 안착시킨 후 파지를 해제하기 위해 진공 흡착을 파괴하는 과정에 있어, 우선적으로 대기압 생성용 솔레노이드 밸브의 개방을 통해 안정적으로 공기 흡입로 내부 압력의 상태를 빠르게 대기압 상태로 변환시킴으로써, 급작스러운 진공 흡착의 파괴 과정에서 발생하는 공기 흡입로 내부 압력의 상태 변화에 따른 볼 타입 조립 부품의 작업 대상 내 안착 위치의 변화 혹은 이탈에 대한 영향을 최소화할 수 있다.

다섯째, 블로우를 통해 막힘방지용 공기가 볼 공급경로 일단 측으로 제공되어, 볼 공급체 내부에 마련된 볼 저장공간으로부터 볼 공급경로 일단 측으로 볼 타입의 조립 부품이 하나씩 유입되어 순차 이동함에 있어, 볼 공급경로 일단 측에 볼 타입의 조립 부품 다수개가 몰려 막히는 현상을 해소할 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치를 도시한 측면도이다.
도3은 본 발명에 따른 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치의 내부 구조를 도시한 측단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치의 볼 공급체 내 볼 공급경로 일단 측 내부 구조 및 블로워의 연결 형태를 도시한 측단면도이다.
도5 내지 도7은 본 발명에 따른 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치의 조립 작업을 위한 작동형태를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

1. 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치의 구성에 관한 설명

도1 내지 도4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)는 볼 공급체(110); 조립 유닛(120); 이동 모듈(130); 제어 모듈(140); 및 블로워(150);를 포함한다.

우선, 본 발명의 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)는 스마트 폰과 같은 전자 기기의 내부에 설치되는 카메라 모듈과 같은 소형화된 크기의 모듈 내에 설치되는 베어링과 같은 기계요소를 이루는 하나의 부품 중 하나인 볼 타입의 조립 부품을 파지하여 작업 대상에 안착 설치시키는 조립장치에 관한 것이다.

이와 관련하여, 스마트 폰과 같은 전자 기기의 내부에 걸치되는 카메라 모듈의 줌-인 혹은 줌-아웃과 같은 기능의 수행을 위한 회전 구동에 요구되는 기계요소를 이루는 부품 중 하나인 볼 타입의 조립 부품은 작업 대상 자체가 소형화된 만큼 이에 대응되어 더욱 작아져 1mm 이하(예를 들어, 0.5 mm 혹은 0.7mm의 직경을 갖춘 구)의 미세한 규격을 갖추고 있다.

이와 같이 미세화된 규격의 볼 타입의 조립 부품(B)을 작업 대상에 조립시키기에 적합하도록 마련된 본 발명의 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)는 아래 설명될 특징들을 통해 미세화된 규격의 볼 타입의 조립 부품(B)을 정확한 위치 및 높이 상에 정밀하게 조립시킬 수 있을 뿐만 아니라, 빠른 작업 속도를 갖추어 작업 효율의 수준을 극대화하고 있다.

볼 공급체(110)는 내부에 볼 타입의 조립 부품(B) 다수개가 저장될 수 있는 소정의 볼 저장공간(110T) 및 볼 저장공간(110T)과 일단(110Pa)이 연통되어 볼 타입의 조립 부품(B)이 이동 가능한 볼 공급경로(110P)가 마련된 몸체로, 적어도 하나 이상으로 마련될 수 있다.

여기서, 볼 공급체(110)가 복수개로 마련될 경우 각각의 볼 저장공간(110T)은 상측에 개방공간이 합쳐지며 연통된 볼 유입구가 마련되어, 볼 유입구로 사용자가 볼 타입의 조립 부품(B) 다수개를 충진시키면 분기되어 각각의 볼 공급체(110) 내부에 마련된 볼 저장공간(110T)에 분배되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되는 아니한다.

실시에 따라, 볼 공급체(110)가 복수개로 마련될 경우 각각의 볼 저장공간(110T)은 상측에 개별적인 볼 유입구가 마련되어 완전 독립적으로 분리된 구조를 갖출 수도 있다.

또한, 볼 공급체(110)의 내부에 마련된 볼 공급경로(110P)는 도3에 도시된 바와 같이 상측에서 하측으로 슬라이딩하여 미끄러지며 유입된 볼 타입의 조립 부품(B)이 이동될 수 있도록 개방된 통로 공간을 형성하며, 경로 상의 직경은 적용될 볼 타입의 조립 부품(B)의 직경에 비해서는 크고 볼 타입의 조립 부품(B)의 직경 2배에 해당하는 수치에 비해서는 작은 크기로 마련됨이 바람직하다.

이는 볼 공급체(110)의 볼 저장공간(110T)으로부터 볼 공급경로의 일단(110Pa)측으로 유입되는 볼 타입의 조립 부품(B)이 순차적으로 하나 씩 내부 통로 공간을 따라 이동될 수 있도록 하여, 순서가 겹쳐지거나 관내 중복되어 막히는 현상 혹은 볼 공급경로의 타단(110Pb)측으로 배출 될 시 순차적으로 파지되지 않고 아래로 유출되는 현상 없이 작업이 안정적으로 진행될 수 있도록 하기 위함이다.

그리고 볼 공급체(110)의 내부에 마련된 볼 공급경로(110P) 상 가장 아래에 위치하게 되는 볼 공급경로의 타단(110Pb)은 도3 및 도6에 도시된 바와 같이 상하방향을 따라 개방된 니들 이동공간(110NT)와 연통되는 구조를 갖춘다.

따라서 볼 공급체(110)의 내부에 마련된 니들 이동공간(110NT)에는 추후 설명될 조립 유닛(120) 내 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N)이 삽입 관통되어 승강 이동하게 되며, 이에 따라 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N)이 니들 이동공간(110NT) 내에서 어떤 높이에 있는가에 따라 볼 공급경로의 타단(110Pb)의 개방 여부, 즉 볼 공급경로의 타단(110Pb)을 통한 볼 타입의 조립 부품(B)의 배출 여부가 결정된다.

여기서, 볼 공급체(110)의 내부에 마련된 니들 이동공간(110NT)의 개방된 직경의 수준은 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N)이 겨우 승강될 수 있을 정도의 좁은 틈새를 가진 크기로 마련됨이 바람직하다.

구체적으로, 볼 공급체(110)의 내부에 마련된 니들 이동공간(110NT)은 내주면과 내부에 삽입된 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N)의 외주면간에 형성된 승강 여유공간의 간격이 볼 타입의 조립 부품(B)의 직경에 비해 작게 마련된다.

다시 말해, 니들 이동공간(110NT)에 삽입 관통된 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 외주면과 볼 공급체(110)의 내부에 마련된 니들 이동공간(110NT)은 내주면간의 승강 여유공간에는 볼 타입의 조립 부품(B)이 삽입될 수 없을 정도로 좁으며, 이로 인해 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단에서 볼 공급경로의 타단(110Pb)으로 배출되는 하나의 볼 타입의 조립 부품(B')을 진공 흡착을 통해 파지하는 과정에서 해당 볼 타입의 조립 부품(B') 뒤에 위치한 다른 볼 타입의 조립 부품(B)이 니들 이동공간(110NT)을 통해 아래로 유출되는 문제가 발생하지 않는다.

조립 유닛(120)은 볼 공급경로(110P)를 통해 이동된 볼 타입의 조립 부품(B)을 하나씩 파지 분리하고, 조립 작업 위치상에 공급된 작업 대상에 파지한 볼 타입의 조립 부품(B)을 안착시킬 수 있도록 마련된 구동 모듈로서, 이를 위해 공압 니들형 피커(121), 진공 이젝터(122) 및 대기압 생성용 솔레노이드 밸브(123)를 포함한다.

이와 같은 조립 유닛(120)은 앞 서 설명한 볼 공급체(110)의 개수와 대응되어 적어도 하나 이상으로 마련된다.

이와 관련하여, 조립 유닛(120)은 공압 니들형 피커(121), 진공 이젝터(122) 및 대기압 생성용 솔레노이드 밸브(123) 모두가 볼 공급체(110)의 개수에 대응되어 적어도 하나 이상으로 마련됨으로써 각자 독립된 구성간의 조합을 이룰 수도 있지만, 실시에 따라서는 공압 니들형 피커(121)만이 볼 공급체(110)의 개수에 대응되어 적어도 하나 이상으로 마련되고 진공 이젝터(122) 및 대기압 생성용 솔레노이드 밸브(123)는 단일 구성으로 마련되어 적어도 하나 이상의 공압 니들형 피커(121) 전체에 연동되도록 설계될 수도 있다.

이와 같이, 볼 공급체(110)와 조립 유닛(120)은 실시에 따라 복수개로 마련되어 동시에 볼 타입의 조립 부품(B)을 작업 대상에 조립시키는 작업을 다중으로 진행할 수도 있으며, 각각의 볼 공급체(110)와 조립 유닛(120)에 다른 규격의 볼 타입의 조립 부품(B)을 적용하여 동시에 다른 종류의 조립 작업이 진행되도록 마련될 수도 있다.

여기서, 공압 니들형 피커(Picker, 121)는 볼 공급체(110)의 내부에 마련된 니들 이동공간(110NT)에 삽입 관통되는 중공의 니들(N)이 선단에 구비되며, 니들(N)의 중공을 포함하는 공기 흡입로(121H)가 내부에 마련된다.

다음으로, 진공 이젝터(Ejector, 122)는 공기 흡입로(121H)를 통해 공기를 흡입하여 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단에 볼 타입의 조립 부품(B)이 진공 흡착될 수 있도록 공압 니들형 피커(121)의 일측에 연결된다.

따라서 진공 이젝터(122)가 가동될 시 니들(N) 내부에 마련된 중공의 개방공간을 비롯한 공기 흡입로(121H) 전체에 걸쳐 공기 흡입에 의한 진공압이 발생하고, 이를 통해 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단에 위치한 볼 타입의 조립 부품(B)은 진공 흡착으로 인해 파지 고정된다.

또한, 진공 이젝터(122)는 단순히 공기 흡입을 통한 진공 흡착 기능만을 제공하는 것이 아니라 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단에 진공 흡측을 통해 파지 고정된 볼 타입의 조립 부품(B')이 작업 대상에 안착되어 조립이 완료될 수 있도록 진공 흡착을 파괴하여 파지 고정이 해제되도록 작동할 수 도 있다.

또한, 실시에 따라 조립 유닛(120)는 공기 흡입로(121H)의 일측으로부터 분기되어 상호 연통된 구조를 갖추도록 마련된 대기압 생성로(미도시)에 해당하는 추가적인 배관 구조를 형성하고, 이와 같은 대기압 생성로에 대기압 생성용 솔레노이드 밸브(123)를 설치할 수도 있다.

이는 진공 이젝터(122)를 통해 공기 흡입로(121H)에 형성된 진공 흡착을 파괴하여 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단에 파지 고정된 볼 타입의 조립 부품(B')이 파지 해제되며 작업 대상에 안착되어 조립이 완료될 수 있도록 하는 과정에서 대기압 생성용 솔레노이드 밸브(123)가 우선적으로 개방되어 공기 흡입로(121H)의 내부 압력이 대기압 상태로 조정되는 단계가 선 진행될 수 있도록 하기 위함이다.

실제 진공 이젝터(122)를 통해 공기 흡입로(121H)에 형성된 진공 흡착을 파괴하는 과정이 급작스럽게 진행되어 공기 흡입로(121H)의 내부 압력이 급속 변화할 경우 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단으로부터 파지 해제되어 작업 대상에 안착되는 볼 타입의 조립 부품(B')이 영향을 받아 기대하는 조립 위치 혹은 높이로부터 이탈되거나, 기대하는 조립 위치 혹은 높이와 실체 조립된 위치 혹은 높이가 크게 차이가 나는 문제가 발생했다.

이에 따라, 진공 이젝터(122)를 통해 공기 흡입로(121H)에 형성된 진공 흡착을 파괴하는 과정이 우선적으로 대기압 생성용 솔레노이드 밸브(123)의 개방을 통해 대기압 생성로(미도시)와 연결된 공기 흡입로(121H)에 형성된 내부 압력 수준을 대기압 상태로 빠르게 변화시키는 단계부터 진행될 수 있게 한다.

이동 모듈(130)은 조립 유닛(120)의 위상을 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 조절할 수 있는 구성으로, 구체적으로 공압 니들형 피커(121)를 니들(121N)이 니들 이동공간(110NT)에 삽입된 상태에서 작업 대상에 대해 수직한 상하방향으로 승강시킬 수 있는 제1이동요소(미도시)를 포함한다.

여기서, 이동 모듈(130)은 공압 니들형 피커(121)를 승강시키는 제1이동요소 외에도, 실시에 따라 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N)이 니들 이동공간(110NT)에 삽입된 상태를 임의대로 조절할 수 있도록 공압 니들형 피커(121)를 작업 대상에 대해 평행한 면을 기준으로 전후, 좌우 이동시킬 수 있는 제2이동요소를 더 포함할 수 있다.

또한, 이동 모듈(130)은 공압 니들형 피커(121)를 승강시키는 제1이동요소 외에도, 실시에 따라 공압 니들형 피커(121)를 작업 대상에 대해 수직한 축을 기준으로 회전 이동시킬 수 있는 제3이동요소를 더 포함할 수 있다.

더 나아가, 이동 모듈(130)은 실시에 따라 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100) 자체의 위상을 조립 공정 라인 상에서 승강, 전후, 좌우 혹은 회전 이동을 통해 조절하기 위한 추가적인 이동 요소 역시 더 포함할 수도 있다.

제어 모듈(140)은 조립 유닛(120) 및 이동 모듈(130)의 각 동작을 제어하는 구성으로, 구체적으로는 조립 유닛(120) 내 진공 이젝터(122)의 가동 상태, 대기압 생성용 솔레노이드 밸브(123)의 개폐 상태 등을 제어하고, 이동 모듈(130)의 각 이동요소들의 가동 상태를 제어한다.

또한, 제어 모듈(140)은 아래 설명될 블로워(150)를 통한 막힘방지용 공기의 공급 상태 역시 제어한다.

블로워(Blower, 150)는 도4에 도시된 바와 같이 공기 공급원으로부터 제공되는 막힘방지용 공기의 이동을 위한 공기 공급로(150H)가 내부에 마련되며, 공기 공급로(150H)가 볼 공급경로 일단(110Pa) 측에 연통되도록 볼 공급체(110) 일측에 설치된다.

따라서 블로워(150)를 통해 공기 공급원으로부터 제공되는 막힘방지용 공기가 공기 공급로(150H)가 내부를 이동하여 볼 공급경로 일단(110Pa) 측으로 배출되면, 도4에 도시된 바와 같이 볼 공급경로 일단(110Pa) 측에 볼 저장공간(110T)으로부터 볼 공급경로(110P)에 유입되기 위해 모여진 다수의 볼 타입 조립 부품(B)들이 볼 공급경로 일단(110Pa) 측을 막는 현상을 해소시킬 수 있다.

이를 위해, 제어 모듈(140)은 블로워(150) 혹은 공기 공급원으로부터 막힘방지용 공기의 생성이 이루어지는 동작을 제어하거나, 블로워(150) 내부에 마련된 공기 공급로(150H)의 개방을 결정하기 위해 설치된 별도의 밸브와 같은 구성의 개폐를 제어할 수 있다.

2. 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치의 작동 형태에 관한 설명

도5 내지 도7를 참조하여 본 발명의 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)의 작동 형태를 설명하면, 제어 모듈(140)을 통한 제어에 기반을 두고 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)는 기본 대기 상태-볼 파지 상태-볼 안착 상태로 이어지는 일련의 조립 공정을 반복 진행하게 된다.

우선, 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)가 기본 대기 상태에 있을 경우, 도5에 도시된 바와 같이 공압 니들형 피커(121)의 높이는 니들(121N)이 니들 이동공간(110NT)에 삽입 관통되어 볼 공급경로의 타단(110Pb)을 막고 있을 수 있는 위치로 설정되고, 이를 통해 볼 공급경로의 타단(110Pb)으로 이동된 볼 타입의 조립 부품(B)이 니들 이동공간(110NT)으로 배출되는 것을 차단하고 있게 된다.

그 후, 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)가 제어 모듈(140)을 통해 볼 파지 상태로 변화하게 되면 본격적인 볼 조립 공정이 시작되게 되는데, 해당 과정에서 제어 모듈(140)은 도6에 도시된 바와 같이 우선적으로 이동 모듈(130)의 제1이동요소를 제어하여, 볼 공급경로의 타단(110Pb)으로 이동된 볼 타입의 조립 부품(B)이 니들 이동공간(110NT)으로 배출될 수 있는 위치까지 공압 니들형 피커(121)가 상승 이동되도록 한다.

여기서, 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)의 볼 파지 상태에서 제어 모듈(140)의 제1이동요소 제어에 의한 공압 니들형 피커(121)의 최대 상승 위치는 도6에 도시된 바와 같이 개방된 볼 공급경로의 타단(110Pb)으로부터 하나씩 배출되는 볼 타입의 조립 부품(B) 즉각 파지할 수 있도록 볼 공급경로의 타단(110Pb)의 최상측 주변으로 설정됨이 바람직하다.

이와 함께, 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)가 제어 모듈(140)을 통해 볼 파지 상태로 변화하는 과정에서 제어 모듈(140)은 도6에 도시된 바와 같이 진공 이젝터(122)를 제어하여, 공압 니들형 피커(121)의 상승 이동에 따라 개방되어 볼 공급경로의 타단(110Pb)에서 니들 이동공간(110NT)으로 배출되는 볼 타입의 조립 부품(B')이 진공 흡착을 통해 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단에 고정되도록 한다.

다음으로, 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)가 제어 모듈(140)을 통해 볼 안착 상태로 변화하게 되면 본격적인 볼 조립 공정이 마무리되게 되는데, 해당 과정에서 제어 모듈(140)은 도7에 도시된 바와 같이 우선적으로 이동 모듈(130)의 제1이동요소를 제어하여, 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단에 고정 파지된 볼 타입의 조립 부품(B)'이 조립 작업 위치상에 공급된 작업 대상에 안착될 수 있는 위치까지 공압 니들형 피커(121)가 하강 이동되도록 한다.

여기서, 도7에 도시된 바와 같이 제어 모듈(140)의 제1이동요소 제어에 의한 공압 니들형 피커(121)의 하강 이동은 다시 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N)이 니들 이동공간(110NT)을 관통 이동하여 볼 공급경로의 타단(110Pb)을 차단하게 하고, 이로 인해 볼 공급경로의 타단(110Pb)으로 이동된 볼 타입의 조립 부품(B)은 니들 이동공간(110NT)으로 유출되지 않고 다음 조립 작업을 위한 대기에 들어가게 된다.

이와 함께, 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)가 제어 모듈(140)을 통해 볼 안착 상태로 변화하는 과정에서 제어 모듈(140)은 도7에 도시된 바와 같이 진공 이젝터(122)를 제어하여, 진공 흡착 파괴를 통해 공압 니들형 피커(121)의 하강 이동에 따라 조립 작업 위치상에 공급된 작업 대상에 안착된 볼 타입의 조립 부품(B)이 공압 니들형 피커(121)의 니들(121N) 선단으로부터 고정 해제되어 파지상태가 유지되지 않고 아래로 놓이게 되면서 조립이 완료된다.

해당 과정은 앞 서 설명한 바와 같이 제어 모듈(140)을 통해 대기압 생성용 솔레노이드 밸브(123)의 개방이 우선 제어되어 대기압 생성로(미도시)와 연통된 공기 흡입로(121H)의 내부 압력 수준을 대기압 상태로 선 조정하도록 실시될 수도 있다.

이와 같이 기본 대기 상태-볼 파지 상태-볼 안착 상태로 이어지는 일련의 조립 공정을 마친 본 발명의 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치(100)는 다시 제어 모듈(140)을 통해 기본 대기 상태로 회복하게 되는데, 이는 제어 모듈(140)이 동 모듈(130)의 제1이동요소를 제어하여 공압 니들형 피커(121)의 높이를 최초 작업 위치로 상승 이동시키는 과정을 통해 진행된다.

본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치
110 : 볼 공급체
110T : 볼 저장공간 110P : 볼 공급경로
110NT : 니들 이동공간
120 : 조립 유닛
121 : 공압 니들형 피커
121N : 니들
121H : 공기 흡입로
122 : 진공 이젝터
123 : 대기압 생성용 솔레노이드 밸브
130 : 이동 모듈
140 : 제어 모듈
150 : 블로워
150H : 공기 공급로
B : 볼 타입의 조립 부품

Claims (10)

1. 내부에 볼 타입의 조립 부품 다수개가 저장될 수 있는 소정의 볼 저장공간 및 상기 볼 저장공간과 일단이 연통되어 상기 볼 타입의 조립 부품이 이동 가능한 볼 공급경로가 마련된 적어도 하나 이상의 볼 공급체;
   상기 볼 공급경로를 통해 이동된 상기 볼 타입의 조립 부품을 하나씩 파지 분리하고, 조립 작업 위치상에 공급된 작업 대상에 파지한 상기 볼 타입의 조립 부품을 안착시킬 수 있는 적어도 하나 이상의 조립 유닛;
   상기 조립 유닛의 위상을 조절할 수 있는 이동 모듈; 및
   상기 조립 유닛 및 이동 모듈의 각 동작을 제어하는 제어 모듈;을 포함하며,
   상기 조립 유닛은,
   상기 볼 공급경로의 타단과 연통되며 상하방향을 따라 개방된 상기 볼 공급체의 니들 이동공간에 삽입되는 중공의 니들이 선단에 구비되며, 상기 니들의 중공을 포함하는 공기 흡입로가 내부에 마련되는 공압 니들형 피커(Picker); 및
   ` 상기 공기 흡입로를 통해 공기를 흡입하여 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단에 상기 볼 타입의 조립 부품이 진공 흡착될 수 있도록 상기 공압 니들형 피커의 일측에 연결되는 진공 이젝터(Ejector);을 포함하는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동 모듈은,
   상기 공압 니들형 피커를 상기 니들이 상기 니들 이동공간에 삽입된 상태에서 상기 작업 대상에 대해 수직한 상하방향으로 승강시킬 수 있는 제1이동요소;를 포함하는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 공압 니들형 피커의 니들은 기본 대기 상태에서 상기 니들 이동공간에 삽입 관통되어 상기 볼 공급경로의 타단으로 이동된 상기 볼 타입의 조립 부품의 상기 니들 이동공간으로의 배출을 차단하는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 니들 이동공간은 내주면과 내부에 삽입된 상기 공압 니들형 피커의 상기 니들의 외주면간에 형성된 승강 여유공간의 간격이 상기 볼 타입의 조립 부품의 직경에 비해 작게 마련되는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어 모듈은 기본 대기 상태의 상기 공압 니들형 피커를 볼 파지 상태로 만들기 위해 상기 제1이동요소를 제어하여, 상기 볼 공급경로의 타단으로 이동된 상기 볼 타입의 조립 부품이 상기 니들 이동공간으로 배출될 수 있는 위치까지 상기 공압 니들형 피커가 상승 이동시키는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어 모듈은 기본 대기 상태의 상기 공압 니들형 피커를 볼 파지 상태로 만들기 위해 상기 진공 이젝터를 제어하여, 상기 공압 니들형 피커의 상승 이동에 따라 상기 볼 공급경로의 타단에서 상기 니들 이동공간으로 배출되는 상기 볼 타입의 조립 부품이 진공 흡착을 통해 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어 모듈은 볼 파지 상태의 상기 공압 니들형 피커를 볼 안착 상태로 만들기 위해 상기 제1이동요소를 제어하여, 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단에 고정 파지된 상기 볼 타입의 조립 부품이 조립 작업 위치상에 공급된 상기 작업 대상에 안착될 수 있는 위치까지 상기 공압 니들형 피커가 하강 이동시키는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어 모듈은 볼 파지 상태의 상기 공압 니들형 피커를 볼 안착 상태로 만들기 위해 상기 진공 이젝터를 제어하여, 진공 흡착 파괴를 통해 상기 공압 니들형 피커의 하강 이동에 따라 조립 작업 위치상에 공급된 상기 작업 대상에 안착된 상기 볼 타입의 조립 부품이 상기 공압 니들형 피커의 니들 선단으로부터 고정 해제되도록 하는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 조립 유닛은,
   상기 공기 흡입로의 일측으로부터 분기 연결되도록 마련된 대기압 생성로 일측에 설치되며, 상기 진공 이젝터를 통해 형성된 진공 흡착의 파괴 시 개방되어 상기 공기 흡입로 내부 압렵을 대기압으로 조정 가능한 대기압 생성용 솔레노이드 밸브;를 더 포함하며,
   상기 제어 모듈은 상기 대기압 생성용 솔레노이드 밸브의 개폐 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는
   공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치는,
    공기 공급원으로부터 제공되는 막힘방지용 공기의 이동을 위한 공기 공급로가 내부에 마련되며, 상기 공기 공급로가 상기 볼 공급경로 일단 측에 연통되도록 상기 볼 공급체 일측에 설치되는 블로워(Blower);를 더 포함하며,
    상기 제어 모듈은 상기 블로워를 통한 막힘방지용 공기의 공급 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는
    공압 니들형 피커를 구비한 볼 조립장치.

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