KR20220015196A - 다관절 로봇에 장착된 볼트 공급 시스템 - Google Patents

다관절 로봇에 장착된 볼트 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

진동방식에 의한 볼트 정렬 및 공급 장치와의 연결을 통해 볼트를 공급받는 것을 특징으로 하는 볼트 공급 매거진이 포함된 볼트 공급 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 볼트 공급 시스템의 경우 상기 볼트 공급 매거진은 볼트를 파집하여 원하는 곳에 체결시키도록 설계된 다관절 로봇에 연결되며, 상기 볼트 공급 매거진 측면에는 상기 다관절 로봇과 체결될 수 있도록 로봇 체결 홈이 구비되고, 진동에 의해 상기 볼트 공급 매거진으로 볼트를 이송 및 정렬시키는 바이브레이션 피더와 연결된다. 상기 볼트 공급 매거진은 볼트의 헤드부가 안착 될 수 있도록 헤드 안착 부를 구비하며, 상기 볼트가 이동 및 정렬 할 수 있도록 볼트 이동경로를 구비한다.

Description

다관절 로봇에 장착된 볼트 공급 시스템{Bolt supply system mounted on a multi-joint robot}
본 발명은 볼트 공급 시스템에 관한 것으로 더욱 자세하게는, 로봇에 자동 탈부착 가능한 구조로 인해 모든 방향의 볼트 체결 작업이 수월한 기술적 특징을 갖는 볼트 공급 매거진 및 로봇의 일부를 이루는 구성품이 이루는 볼트 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 볼트는 육각으로 형성된 머리부와 그 머리부의 하방에 연장되어 나사선이 형성되어 있는 몸통 부 내지는 나사 부를 가지고 있다. 상기 볼트는 구조물을 체결하는 대표적 기기이자 수단에 해당한다. 따라서 일반적으로 각종 결합 품들을 조립하는 경우 볼트 및 너트를 체결하는 방식이 흔히 사용된다.
최근에는 통상의 조립라인에서 작업자가 직접 각 부품을 필요한 위치에 결합시키기 위해 소정의 체결구에 해당하는 볼트를 수작업 하는 불편함을 해소하기 위해 최근 로봇을 이용하여 볼트를 체결하고 있다. 따라서 상기와 같은 로봇이 다수의 볼트를 체결하는 공정에 투입 될 경우 다수개소에 필요로 하는 볼트를 로봇에게 신속하게 공급할 수 있는 기술이 구현될 수 있다면, 시공성 측면에서 매우 바람직할 것이다.
또한, 종래에는 볼트가 형상의 특징상 어느 일정한 방향으로 가지런히 배열될 수 없었기 때문에 기계 또는 작업자가 각양각색의 방향으로 위치한 볼트를 집어서 작업해야 하는 불편함이 존재했으며, 일일이 볼트를 집어서 체결해야 했기 때문에 작업시간이 장시간 소요된다는 문제점이 있었다. 또한, 정렬해 놓은 볼트를 이송시켜 결합하는 기술이 개발되기는 하였으나, 상대적으로 먼 거리에 위치한 정렬부로부터 볼트를 개별적으로 픽업하기 위해 이송하는 방식에 해당하여 많은 번거로움이 존재했다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 로봇에 볼트 이송용 호스를 장착하여 볼트를 이송한 후 체결하는 방식이 고안되었으나, 상기와 같은 이송 방식은 볼트 헤드부 대비 나사선의 길이 비율이 같거나 더 짧은 경우 볼트 정렬의 불안정성 및 로봇의 체결 작업 시 호스의 간섭으로 인한 작업 방향성에 문제점을 발현시켰다.
따라서 상기와 같은 다수의 문제점들을 종합적으로 해결하기 위해 비로소 본 발명이 고안되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 볼트 공급 시스템은 볼트를 낱개로 개별적 이송하는 종전 기술의 불편함을 극복하고 볼트정렬의 불안정성 및 볼트 이송용 호스를 통해 이루어지던 볼트 이송 타입에 따라 발생하는 호스의 간섭에 따른 작업 트러블을 해소하고자 하는데 그 취지가 존재한다.
더욱 자세하게는 각종 제조공장에서 부품의 조립을 위해 사용되는 체결구인 볼트를 필요한 수량만큼 자동으로 공급하여 로봇에 의해 체결될 수 있도록 함으로써, 작업자가 부품의 조립작업을 수월하게 진행할 수 있도록 하여 작업의 효율성을 향상시키고, 장기간의 동일 작업을 반복함에 따라 발생될 수 있는 산업재해를 예방하고자 하는데 그 취지가 존재한다.
본 발명에 따른 볼트 공급 시스템은 진동방식에 의한 볼트 정렬 및 공급 장치와의 연결을 통해 볼트를 공급받는 것을 특징으로 하는 볼트 공급 매거진이 포함된다.
상기에서, 볼트 공급 매거진은 볼트를 파집하여 원하는 곳에 체결시키도록 설계된 다관절 로봇에 연결되며, 볼트 공급 매거진 측면에는 다관절 로봇과 체결될 수 있도록 로봇 체결 홈이 구비되고, 진동에 의해 볼트 공급 매거진으로 볼트를 이송 및 정렬시키는 바이브레이션 피더와 연결된다.
상기에서, 볼트 공급 매거진은 볼트의 헤드부가 안착 될 수 있도록 헤드 안착 부를 구비하며, 볼트가 이동 및 정렬 할 수 있도록 볼트 이동경로를 구비한다.
상기에서, 볼트 공급 매거진 내 볼트의 정렬 및 상기 정렬 된 볼트를 파집하는 볼트 체결 용 아암으로 송출시키는 기능을 하는 복수의 풀리 및 상기의 복수의 풀리와 연동되는 벨트와 연결되며, 볼트 공급 매거진 측면에 벨트 안착 부가 추가로 구비된다.
상기에서, 바이브레이션 피더와 연결되는 볼트 공급 매거진의 한 쪽 끝단에는 정렬이 완료된 볼트가 외부로 이탈하지 않도록 하는 고정 핀이 삽입될 수 있는 고정 핀 홀을 추가로 더 구비한다.
상기에서, 풀리와 연결된 분리기구가 구비되고, 분리기구와 원웨이 클러치베어링으로 연결된 회전 실린더를 더 구비한다.
상기에서, 다관절 로봇의 볼트 체결 용 아암에 구비되어, 볼트 공급 매거진 끝단에서 볼트를 정지시키며, 볼트 체결 용 암이 하강 시 개방되는 레버가 포함된다.
상기에서, 볼트 공급 매거진은 한 쌍으로 이루어지며, 한 쌍의 볼트 공급 매거진은 실린더의 좌우이동 유닛에 고정되어 어느 한 쪽의 볼트 공급 매거진에 볼트가 전부 정렬된 경우, 그 자리에서 픽업 대기하거나 상기 좌우이동 유닛을 따라 옆의 대기 장소로 이동하며, 반납된 볼트 공급 매거진의 경우 볼트 공급 매거진이 상기 바이브레이션 피더와 일렬 상에 위치토록 하여 볼트공급 및 정렬이 지속적으로 이루어진다.
진동에 의해 볼트를 이송 및 정렬시키는 바이브레이션 피더로부터 한 쌍의 볼트 공급 매거진 중 어느 하나의 볼트 공급 매거진으로 볼트가 이송되는 제1단계, 상기 볼트 공급 매거진의 수용량 만큼 볼트가 적재된 경우, 상기 볼트 공급 매거진이 이송실린더를 통해 볼트 체결용 아암 쪽으로 이동하며, 다른 하나의 볼트 공급 매거진이 바이브레이션 피더와 동일선 상에 정렬되어, 볼트가 이송되는 제2단계, 상기 볼트 체결용 아암을 통해 볼트 송출로 인해 내부가 빈 볼트 공급 매거진이 다관절 로봇에 결합되어 상승과 동시에 바이브레이션 피더와 동일선 상으로 이동하여 하강 및 안착하고, 그사이 다른 하나의 볼트 공급 매거진이 이송실린더를 통해 볼트 체결용 아암 쪽으로 이동하여 볼트를 송출하는 것을 반복하는 제3단계로 이루어진 볼트 공급 방법이 개시된다.
상기에서, 제2단계와 제3단계 사이에는 볼트 공급 매거진 내 볼트의 정렬 및 정렬 된 볼트를 볼트 체결 용 아암으로 송출시키는 기능을 하는 복수의 풀리 및 복수의 풀리를 구동하는 회전 실린더를 통해 낱개의 볼트를 볼트 공급 매거진 끝단에 정지시키는 단계, 볼트 체결용 아암이 하강되는 경우, 볼트 공급 매거진 끝단에 부착된 레버가 개방되어 볼트 체결용 아암이 볼트를 파집하는 단계를 추가로 구비한다.
상기와 같은 과제 해결 수단을 통해 본 발명에 따른 볼트 공급 시스템은 다관절 로봇으로의 볼트 이송공급을 단속 없이 연속적으로 이루어지게 하며, 볼트 정렬의 안정화 및 모든 방향의 원활한 볼트 체결 작업을 할 수 있는 효과가 발현된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 해당하는 볼트 공급 시스템으로 다관절 로봇 및 바이브레이션 피더와 상호작용 하는 볼트 공급 매거진을 포함하고 있는 모습을 도시한 사시도,
도 2 내지 5는 본 발명의 일실시예에 따른 볼트 공급 매거진 및 볼트 공급 매거진과 상호작용 하는 주변 부품들이 포함된 볼트 공급 시스템을 도시한 사시도,
도 6 내지 7은 본 발명의 일실시예에 따른 볼트 공급 시스템의 볼트 공급 매거진을 확대한 사시도,
도 8 내지 10는 본 발명의 일실시예에 따른 볼트 공급 시스템의 구동 단계 중 볼트 공급 매거진과 회전실린더 및 풀리가 상호작용하는 모습을 도시한 사시도,
도 11 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 공급 매거진과 다관절 로봇의 볼트 체결 용 아암이 상호작용하는 모습을 보여주는 사시도에 해당한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 해당하는 볼트 공급 시스템으로 다관절 로봇 및 바이브레이션 피더와 상호작용 하는 볼트 공급 매거진을 포함하고 있는 모습을 도시한 사시도이고 도 2 내지 5는 본 발명의 일실시예에 따른 볼트 공급 매거진 및 볼트 공급 매거진과 상호작용 하는 주변 부품들이 포함된 볼트 공급 시스템을 도시한 사시도,
볼트 공급 시스템(90)은 볼트 공급 매거진(100)을 포함하여, 다관절 로봇(1)에 구비된 회전실린더(300), 풀리(200), 벨트(201), 분리기구(310) 등을 종합적으로 지칭하는 구성이다. 독립적으로 설계된 볼트 공급 매거진(100) 뿐 아니라, 볼트 공급 매거진(100)이 다관절 로봇(1)에 결합되기 위한 상기와 같은 구성요소 들을 필수적으로 수반하며, 서로 간의 상호작용을 통해 볼트의 정렬 및 추출이 가능해진다.
그 중 볼트 공급 매거진(100)이란 일정수량 정렬된 볼트가 장입되어 있는 탄창형태의 구성요소를 의미한다. 도 1 내지 4를 참고하면 알 수 있듯이, 볼트 공급 매거진(100)은 주변 장치들과 연결되어 있는 것을 알 수 있는데 자세하게는 이송 실린더(4)와 바이브레이션 피더(3), 그리고 다관절 로봇(1)에 연결되어 있다.
바이브레이션 피더(3)의 경우 볼트 정렬함(2)으로부터 공급되는 볼트를 볼트 공급 매거진(100)에 이송시키는 전달 장치에 해당한다. 바이브레이션 피더(3)의 경우 본 발명의 구성요소에는 해당하지 않으며, 볼트를 볼트 공급 매거진(100)에 공급하는 수단의 실시 예 중 하나이다. 따라서 볼트 공급 방법은 제한되지 않는다.
바이브레이션 피더(3)는 크게 볼트가 직접 이송되는 피더 레일(31)과 상기 볼트에 진동을 전달시켜 그 반동으로 인해 볼트를 앞으로 전진시키는 원동력인 바이브레이터로 구비된다. 바이브레이터의 경우 피더 레일(31) 하단부에 위치한다. 상기 진동을 통해 바이브레이션 피더(3)로부터 볼트 공급 매거진(100)으로 이송되어 정렬된 복수의 볼트는 차례차례 다관절 로봇(1)에 의해 결합이 필요로 하는 곳으로 운반되어 결합과정이 이루어진다.
전술한 것처럼, 볼트 공급 매거진(100)은 다관절 로봇(1)과 상호작용 하는데, 보다 더 자세히는 다관절 로봇(1)에 부착된 볼트 체결 용 아암(10)과 상호작용한다. 볼트 체결 용 툴(10)이 볼트 공급 매거진(100)에 정렬된 볼트를 낱개 씩 송부시키며 원하는 위치에 볼트 결합이 체결되는데 상기 과정은 추후 자세히 서술하도록 한다.
상기 볼트 공급 매거진(100)은 한 쌍으로 이루어지는 것이 바람직하다. 볼트의 지속적인 공급 및 신속한 상기 과정을 유지하기 위함이다. 따라서 상기 한 쌍의 볼트 공급 매거진(100)은 실린더(4)에 고정되어 있다. 실린더 상부에는 좌우이동 유닛(41)이 설치되어 있는데, 상기 좌우이동 유닛에 한 쌍의 볼트 공급 매거진(100)이 고정되면서 일정량의 수량을 적재한 볼트 공급 매거진(100)이 볼트 체결 용 아암(10) 쪽으로 이동하여 볼트 체결 용 아암(10)에 의해 볼트가 파집되어 외부의 볼트 결합 위치로 송출된다.
자세하게는 좌우이동 유닛(41) 좌, 우측에 각각 고정된 한 쌍의 볼트 공급 매거진(100)의 경우 어느 한 쪽의 볼트 공급 매거진(100)에 볼트가 전부 적재 및 정렬된 경우, 센서에 의해 좌우이동 유닛(41)에 구비된 스토퍼(411)가 볼트 공급 매거진(100)의 가장 최전방을 폐쇄하여 볼트의 이탈을 방지한다.
그 후, 좌우이동 유닛(41)에 의해 볼트를 적재한 어느 하나의 볼트 공급 매거진(100)을 볼트 체결용 아암(10) 쪽으로 이송되고, 볼트 체결용 아암(10)이 볼트 공급 매거진(100)에 적재되어 있는 볼트를 낱개 씩 파집 할 수 있도록 한다. 이때 비어있는 나머지 한 쪽의 볼트 공급 매거진(100)이 상기 바이브레이션 피더(3)와 일렬 상에 위치하여 볼트의 정렬 및 적재가 지속적으로 이루어진다.
채워진 볼트 공급 매거진(100)은 대기 후 선 이동된 볼트 공급 매거진(100)의 볼트가 전부 송출되면 마찬가지로 좌우이동 유닛(41)에 의해 볼트 체결용 아암(10) 쪽으로 이송되며 비워진 볼트 공급 매거진(100)은 다관절 로봇(1)에 결합된 채로 위로 상승한 후 측면 이동하여 빈자리에 복귀되며, 볼트의 정렬 및 적재를 반복한다.
도면 5(b)를 보면 알 수 있듯이 본 발명의 다른 실시예에 따른 볼트의 정렬, 볼트 체결용 아암(10)에 따른 파집, 적재 반복 방식이 도시된다.
좌우이동 유닛(41) 좌, 우측에 각각 고정된 한 쌍의 볼트 공급 매거진(100)의 경우 도면 상 우측에 설치된 볼트 공급 매거진(100)에 볼트가 전부 적재 및 정렬된 경우, 센서에 의해 좌우이동 유닛(41)에 구비된 스토퍼(411)가 볼트 공급 매거진(100)의 가장 최전방을 폐쇄하여 볼트의 이탈을 방지한다.
그 후, 도면 상 좌우이동 유닛(41)에 의해 볼트를 적재한 우측의 볼트 공급 매거진(100)이 도면 상 우측으로 이송되면, 볼트 체결용 아암(10)이 볼트가 적재된 볼트 공급 매거진(100)쪽으로 직접 이동하여 볼트를 낱개 씩 파집한다. 이때 비어있는 좌측의 볼트 공급 매거진(100)도 좌우이동 유닛(41)에 의해 함께 우측으로 이동하게 되기 때문에 자연스레 상기 바이브레이션 피더(3)와 일렬 상에 위치하여 볼트의 정렬 및 적재가 지속적으로 이루어진다.
우측 볼트 공급 매거진(100)의 볼트가 전부 송출되면 좌우이동 유닛(41)에 의해 도면 상 좌측으로 이동하며 바이브레이션 피더(3)와 일렬 상에 위치하여 볼트의 적재가 반복되고, 이에 따라 함께 좌측으로 이동했던 좌측 볼트 공급 매거진(100)의 경우 볼트 체결용 아암(10)이 좌측 볼트 공급 매거진(100) 쪽으로 직접 이동하여 볼트를 파집한다. 상기와 같은 과정이 순환 반복되며 이에 따라 볼트의 정렬 및 적재가 반복된다.
도 6 내지 7은 본 발명의 일실시예에 따른 볼트 공급 시스템의 볼트 공급 매거진을 확대한 사시도에 해당한다.
도 6 내지 7을 참고하면 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 공급 시스템(9)의 구성에 해당하는 볼트 공급 매거진(100)의 경우 볼트를 파집하여 원하는 곳에 체결시키도록 설계된 다관절 로봇(1)에 연결되어 볼트를 공급하기 때문에 상기 볼트 공급 매거진(100) 측면에는 상기 다관절 로봇(1)과 체결될 수 있도록 로봇 체결 홈(102)이 구비된다. 로봇 체결 홈(102) 상측에는 일정 오목부 형상이 만들어지는데 체결되는 다관절 로봇(1)의 형상을 고려하여 다관절 로봇이 볼트 고급 매거진(100)에 결합 및 안착되기 위한 형상이다. 상기와 같은 로봇 체결 홈(102)을 통한 다관절 로봇(1)과의 결합은 추후 자세히 설명하도록 한다.
또한 전술한 것처럼 상기 볼트 공급 매거진(100)은 진동에 의해 상기 볼트 공급 매거진(100)으로 볼트를 이송 및 정렬시키는 바이브레이션 피더(3)와 연결된다. 특별히 연결방법이 제한되어 있지는 않으나, 볼트가 바이브레이션 피더(3)에서 볼트 공급 매거진(100)으로 원활하게 이송될 수 있도록 바이브레이션 피더(3)와 볼트 공급 매거진(100)은 일직선상에 정렬되어야 하며 단차가 존재하지 않아야 한다. 이는 비단 바이브레이션 피더(3) 뿐 아니라 다른 볼트 공급 수단을 적용하여 볼트를 공급시키는 경우도 마찬가지다.
상기 볼트 공급 매거진(100)의 구조를 자세히 들여다보면 볼트의 헤드부가 안착 될 수 있도록 헤드 안착 부(104)를 구비하며, 상기 볼트가 이동 및 정렬 할 수 있도록 볼트 이동경로(105)를 구비한 것을 특징으로 한다. 볼트는 일반적으로 헤드부가 나사부보다 너비가 더 넓기 때문에 요철 모양으로 튀어나온 볼트 공급 매거진(100)내 상기 헤드 안착 부(104)에 볼트의 헤드부가 안착되어 정렬의 안정성을 유지한다. 일반적으로 볼트 이동경로(105)는 볼트의 나사부가 이동되는 공간으로 헤드 안착 부(104) 바로 아래에 형성되어 있는 경로에 해당한다. 볼트 이동경로(105)는 일반적으로 점선으로 표시된 나사보다 여유 있게 형성되어야 한다. 볼트의 규격대로 이동경로(105)가 형성되는 경우 이송 중에 볼트 이동경로(105)에 끼거나 마찰 등으로 이동하지 못하는 이송불량 사고를 방지하기 위함이다.
볼트의 이동과 관련하여 바이브레이션 피더(3)의 진동에 따라 볼트 공급 매거진(100)으로 후 인입되는 볼트가 선 인입된 볼트를 앞으로 밀면서 순차적으로 정렬 및 적재가 진행된다. 전반적으로 볼트 공급 매거진(100)의 내부의 여백 형상은 볼트의 형상과 유사하다. 재료비의 절감을 도모함과 동시에 볼트가 안정적으로 정렬되어 이송될 수 있도록 하기 위한 최적의 형상에 해당한다.
상기 바이브레이션 피더(3)와 접하는 상기 볼트 공급 매거진(100)의 정렬 시작지점, 즉 한 쪽 끝단에는 정렬이 완료된 볼트가 외부로 이탈하지 않도록 하는 고정 핀이 삽입될 수 있는 고정 핀 홀(101a,b)을 추가로 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 가장 앞 선에 정렬된 볼트의 경우 나머지 한 쪽 끝단에 설치된 스토퍼(411)가 존재하여, 센서에 의해 적량의 볼트가 정렬된 경우 볼트 공급 매거진(100) 끝단을 핀에 의하여 폐쇄하여 볼트의 이탈을 방지하는데, 마찬가지로 볼트의 정렬이 시작하는 부분 또한, 적량의 볼트가 정렬된 경우 바이브레이션 피더(3)와 이격되며 분리되기 때문에 볼트의 이탈을 방지할 수단이 필요하기 때문이다.
고정 핀 홀(101a,b)에 고정 핀이 삽입되면서 볼트의 잔여 움직임을 차단하며, 볼트 공급 매거진(100)으로부터 이탈을 방지하는데, 상기 고정 핀은 일반적으로 볼트 체결 용 틀(10)에 부착되어 있어 볼트 체결 용 틀(10)에 볼트 공급 매거진(100)이 결합되는 경우 함께 삽입되도록 하거나 별도로 사용자에 의해 구비되어 수작업으로 핀 체결이 이루어질 수도 있다.
도면을 자세히 보면 상기 볼트 공급 매거진(100) 측면에 벨트 안착 부(103)가 추가로 구비된 것을 특징으로 한다. 벨트 안착 부(103)의 경우, 볼트 공급 매거진(100)의 겉면에 형성된 다관절 로봇(1)과 결합되기 위한 오목부 형상과 헤드 안착 부(104) 사이에 형성되는 일종의 여백 공간을 지칭한다. 상기와 같은 공간은 벨트(201)의 규격에 맞게 제작되며, 벨트(201)가 인입된 후 볼트 공급 매거진(100) 내부에 순차적으로 적재되어 진동에 의해 이송되는 볼트의 전방 이송을 추가적으로 돕는다. 상기 벨트 안착 부(103)에 벨트(201)가 안착되며 벨트의 경우 바람직하게는 우레탄 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다. 볼트 공급 매거진(100) 내부에 적재된 볼트를 2차로 이송시키는 벨트(201)의 기능 및 작용 효과에 대해서는 추후 자세히 설명하도록 한다.
도 8 내지 10는 본 발명의 일실시예에 따른 볼트 공급 시스템의 구동 단계 중 볼트 공급 매거진과 회전실린더 및 풀리가 상호작용하는 모습을 도시한 사시도이고, 도 11 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 공급 매거진과 다관절 로봇의 볼트 체결 용 아암이 상호작용하는 모습을 보여주는 사시도에 해당한다.
도 8 내지 12를 살펴보면 알 수 있듯이 볼트 공급 매거진(100)은 상기 볼트 공급 매거진(100) 내 볼트의 정렬 및 상기 정렬 된 볼트를 상기 다관절 로봇(1)으로 낱개 씩 송출시키는 기능을 하는 분리기구(310), 풀리(200) 및 상기 풀리(200)와 연동되는 벨트(201)와 연결된다.
일반적으로 분리기구(310), 풀리(200), 벨트(201) 등은 다관절 로봇(1)의 일부를 구성하게 되며, 상기와 같은 구성이 볼트 공급 매거진(100)에 체결되어야 하기에 로봇 체결 홈(102)과 로봇 체결 홈(102) 상부에 형성된
분리기구(310)의 상부에는 회전실린더(300)가 구비된다. 회전실린더(300)의 경우 분리기구(310)와 연결되어 있고 회전실린더(300)가 원웨이 클러치베어링에 의해 회전이 이루어지게 되는데, 일반적으로 회전 실린더의 경우 1회 구동 시 90°를 회전하며 상기 분리기구(310)와 상호작용 한다. 회전력을 전달 받은 분리기구(310)는 분리기구(310)와 결합된 복수의 풀리(200)와 이를 연결하는 벨트(201)를 구동시키며 상기와 같은 구동에 의해 볼트를 일 방향 피치 이송한다.
풀리(200)와 벨트(201)가 벨트 안착 부(103)에 안착되어 볼트와 직접 접촉하기 때문에 풀리(200)와 벨트(201)가 회전 및 이동하는 반대 방향으로 볼트가 따라 이동하게 되는 것이다. 이 경우, 분리기구(310)와 연동되는 볼트 공급 매거진(100) 끝단에 구비된 풀리(200)에 의해 볼트 공급 매거진(100) 내부에 정렬된 볼트가 낱개로 볼트 체결 용 암(10)이 파집 할 수 있는 위치에 정렬될 수 있다.
볼트 공급 매거진(100) 끝단에는 다관절 로봇(1)의 구성 중 일부에 해당하는 레버(12)가 위치한다. 상기 레버(12)는 좌우 한 쌍으로 이루어져 있으며, 상기 레버(12) 상부에 부착된 스프링에 의해 개폐가 조절된다. 볼트 공급 매거진(100)이 이송 실린더(4)를 통해 볼트 체결 용 아암(10) 쪽으로 이송된 직후, 적재된 볼트의 이탈을 방지하도록 볼트 공급 매거진(100) 끝단을 폐쇄하고 있다.
이어서, 볼트 체결 용 아암(10)이 볼트 공급 매거진(100)으로부터 낱개로 송출되는 볼트를 파집하기 위해 하강하는 경우, 스프링이 이완되며 한 쌍의 레버(12) 사이의 간격이 벌어지게 되고 볼트 공급 매거진의 끝단을 개방하여 볼트가 볼트 체결 용 아암(10)에 파집 되도록 한다. 볼트 체결 용 아암(10)의 내부 형상은 특별히 제한되어 있지는 않다. 다만 바람직하게는 볼트의 육각 헤드 부 배열 형태 또는 육각렌치 헤드나 별 헤드 형태와 동일한 형상에 해당하며, 사전에 볼트 공급 매거진(100)에 볼트가 정렬될 경우 상기와 같은 형상에 맞게 정렬이 되므로, 별도의 볼트의 움직임 또는 회전에 따른 맞춤 정렬 없이 파집되어 원하는 곳에 체결된다. 볼트 체결 용 아암(10)의 볼트 파집이 완료되면, 마찬가지로 레버(12)의 경우 복원력에 의해 원래상태로 돌아가며 볼트 공급 매거진(100)의 끝단을 폐쇄한다.
종합적으로 다관절 로봇(1)과 상호작용하는 볼트 공급 매거진(100)의 동작을 순차적으로 단계를 나누어 정리해보면 다음과 같다.
제 1단계로 진동에 의해 볼트를 이송 및 정렬시키는 바이브레이션 피더(3)로부터 한 쌍의 볼트 공급 매거진(100) 중 어느 하나의 볼트 공급 매거진(100)으로 볼트가 이송되는 과정이 이루어진다.
연이어, 상기 볼트 공급 매거진(100)의 수용량 만큼 볼트가 적재된 경우, 상기 볼트 공급 매거진(100)이 이송 실린더(4)를 통해 볼트 체결용 아암(10) 쪽으로 이동하며, 다른 하나의 볼트 공급 매거진(100)이 바이브레이션 피더와 동일선 상에 정렬되어, 볼트가 지속적으로 적재되는 제2단계 과정이 이루어진다.
그 다음으로, 상기 볼트 체결용 아암(10)을 통한 볼트 송출로 인해 내부가 빈 볼트 공급 매거진(100)이 다관절 로봇(1)에 결합되어 위로 상승함과 동시에 바이브레이션 피더(3)와 동일선 상으로 측면 이동하여 하강 및 정렬 상에 안착하고, 그 사이 다른 하나의 볼트 공급 매거진(100)이 이송 실린더(4)를 통해 볼트 체결용 아암(10) 쪽으로 이동하여 볼트를 송출하는 것을 반복하는 제3단계가 진행된다.
상기 제2단계와 제3단계 사이에는 볼트 공급 매거진(100) 내 볼트의 정렬 및 상기 정렬 된 볼트를 상기 볼트 체결 용 아암(10)으로 송출시키는 기능을 하는 복수의 풀리(200) 및 상기의 복수의 풀리(200)를 구동하는 회전 실린더(300)를 통해 낱개의 볼트를 볼트 공급 매거진(100) 끝단에 정지시키는 단계가 추가되고, 상기 볼트 체결용 아암(10)이 하강되는 경우, 상기 볼트 체결용 아암(10) 하단에 부착된 레버(12)가 개방되어 볼트를 파집 및 외부로 송출하는 단계가 추가될 수 있다.
상기와 같은 볼트 공급 매거진(100)은 별도의 구동장치 없는 독립된 구조물에 해당한다. 따라서 이러한 자유도에 의거하여 작업에 필요한 수량으로 볼트가 정렬된 볼트 공급 매거진(100)을 다관절 로봇(1)에 장착된 볼트 체결 용 툴(10)에 탄창 형태로 자동결합 하는 것이다. 그리하여, 다관절 로봇(1)에 자유로이 탈부착 가능한 구동장치로써의 역할을 수반한다. 이로 상부, 하부, 측면 등 모든 방향에서 작업이 가능하며, 볼트가 사전 정렬완료 및 대기 중인 볼트 공급 매거진(100)을 활용하기 때문에 작업시간을 단축시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 볼트 공급 매거진은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 해당분야의 통상의 기술자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 다관절 로봇 10: 볼트 체결 용 아암
11: 정렬틀 12: 레버
13: 스프링 2: 볼트 정렬함
3: 바이브레이션 피더 90: 볼트 공급 시스템
31: 피더 레일 4: 이송 실린더
41: 좌우이동유닛 411: 스토퍼
101a,b: 고정 핀 홀 102: 로봇 체결 홈
103: 벨트 안착 부 104: 헤드 안착 부
105: 볼트 이동경로 100: 볼트 공급 매거진
200: 풀리 201: 벨트
300: 회전실린더 310: 분리기구

Claims (10)

  1. 진동방식에 의한 볼트 정렬 및 공급 장치와의 연결을 통해 볼트를 공급받는 것을 특징으로 하는 볼트 공급 매거진이 포함된 볼트 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼트 공급 매거진은 볼트를 파집하여 원하는 곳에 체결시키도록 설계된 다관절 로봇에 연결되며,
    상기 볼트 공급 매거진 측면에는 상기 다관절 로봇과 체결될 수 있도록 로봇 체결 홈이 구비되고,
    진동에 의해 상기 볼트 공급 매거진으로 볼트를 이송 및 정렬시키는 바이브레이션 피더와 연결되는 것을 특징으로 하는 볼트 공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 볼트 공급 매거진은
    볼트의 헤드부가 안착 될 수 있도록 헤드 안착 부를 구비하며, 상기 볼트가 이동 및 정렬 할 수 있도록 볼트 이동경로를 구비한 것을 특징으로 하는 볼트 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼트 공급 매거진 내 볼트의 정렬 및 상기 정렬 된 볼트를 파집하는 상기 다관절 로봇의 볼트 체결 용 아암으로 송출시키는 기능을 하는 복수의 풀리 및 상기의 복수의 풀리와 연동되는 벨트와 연결되며,
    상기 볼트 공급 매거진 측면에 벨트 안착 부가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 볼트 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이브레이션 피더와 연결되는 상기 볼트 공급 매거진의 한 쪽 끝단에는 정렬이 완료된 볼트가 외부로 이탈하지 않도록 하는 고정 핀이 삽입될 수 있는 고정 핀 홀을 추가로 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼트 공급 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 풀리와 연결된 분리기구가 구비되고,
    상기 분리기구와 원웨이 클러치베어링으로 연결된 회전 실린더를 더 구비한 것을 특징으로 하는 볼트 공급 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 다관절 로봇의 볼트 체결 용 아암에 구비되어,
    상기 볼트 공급 매거진 끝단에서 볼트를 정지시키며, 상기 볼트 체결 용 암이 하강 시 개방되어 상기 볼트 체결 용 암이 볼트를 파집 할 수 있도록 하는 레버가 포함되는 것을 특징으로 하는 볼트 공급 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼트 공급 매거진은 한 쌍으로 이루어지며,
    상기 한 쌍의 볼트 공급 매거진은 실린더의 좌우이동 유닛에 고정되어 어느 한 쪽의 볼트 공급 매거진에 볼트가 전부 정렬된 경우, 그 자리에서 픽업 대기하거나 상기 좌우이동 유닛을 따라 옆의 대기 장소로 이동하며, 반납된 볼트 공급 매거진의 경우 볼트 공급 매거진이 상기 바이브레이션 피더와 일렬 상에 위치토록 하여 볼트공급 및 정렬이 지속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼트 공급 시스템.
  9. 진동에 의해 볼트를 이송 및 정렬시키는 바이브레이션 피더로부터 한 쌍의 볼트 공급 매거진 중 어느 하나의 볼트 공급 매거진으로 볼트가 이송되는 제1단계,
    상기 볼트 공급 매거진의 수용량 만큼 볼트가 적재된 경우, 상기 볼트 공급 매거진이 이송실린더를 통해 볼트 체결용 아암 쪽으로 이동하며, 다른 하나의 볼트 공급 매거진이 바이브레이션 피더와 동일선 상에 정렬되어, 볼트가 계속하여 적재되는 제2단계,
    상기 볼트 체결용 아암을 통한 볼트 송출로 인해 내부가 빈 볼트 공급 매거진이 다관절 로봇에 결합되어 상승과 동시에 바이브레이션 피더와 동일선 상으로 이동하여 하강 및 안착하고, 그사이 다른 하나의 볼트 공급 매거진이 이송실린더를 통해 볼트 체결용 아암 쪽으로 이동하여 볼트를 송출하는 것을 반복하는 제3단계로 이루어진 볼트 공급 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제2단계와 제3단계 사이에는
    상기 볼트 공급 매거진 내 볼트의 정렬 및 상기 정렬 된 볼트를 상기 볼트 체결 용 아암으로 송출시키는 기능을 하는 복수의 풀리 및 상기의 복수의 풀리를 구동하는 회전 실린더를 통해 낱개의 볼트를 볼트 공급 매거진 끝단에 정지시키는 단계,
    상기 볼트 체결용 아암이 하강되는 경우, 상기 볼트 공급 매거진 끝단에 위치한 레버가 개방되어 상기 볼트 체결용 아암이 볼트를 파집하는 단계를 추가로 구비하는 볼트 공급 방법.
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