KR20220087738A - 나사산 검사 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

나사산 검사 장치가 제공된다. 이 나사산 검사 장치는 검사 대상물의 나사산을 검사하기 위해 장착된 프로브 탭을 회전시키는 모터, 모터를 검사 대상물의 방향으로 왕복 이동시키는 실린더, 모터 및 실린더를 동작시키는 동작 제어부, 검사 대상물의 나사산에 프로브 탭이 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 감지하는 전류 측정부, 및 동작 제어부로 동작 신호를 전송하고, 그리고 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 제어부를 포함한다.

Description

나사산 검사 장치 및 그 방법{Screw Thread Inspection Equipment and Method Thereof}
본 발명은 나사산 검사 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태를 검사하여 정상 여부 및 불량 원인을 판별할 수 있는 나사산 검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 기계 및 장치의 체결 과정에서 다양한 종류의 너트(nut)가 사용되고 있다. 너트의 정밀도에 따라서 기계 및 장치의 체결력 및 기밀성이 좌우되기 때문에, 너트에 형성된 나사산의 직경, 깊이, 나사산의 치수 등의 정밀도는 기계 및 장치의 성능에 있어 매우 중요하다.
기술의 발달로 인하여 대부분의 전자 장치들은 그 크기나 규모가 소형화되고 있고, 이에 따른 집약된 기술을 보호하기 위해 방진 및 방수가 보편화되고 있는 실정이다.
모바일(mobile) 장치 역시 두께가 얇아지고, 속도는 빨라지고, 그리고 디스플레이(display)는 대형화됨에 따라서, 넓고 얇은 형상을 가지는 바 타입(bar type)의 휴대 전화기(cellular phone)가 널리 보급되고, 그리고 방진 및 방수 기능이 기본적으로 채용되고 있다.
이렇게 두께가 얇고, 표면적이 넓은 장치들은 충격과 뒤틀림에 취약하여 그 강성의 보완이 요구되고, 충격과 뒤틀림에도 방진 및 방수를 유지할 수 있도록 조립 오차도 정밀하게 요구되고 있다.
그러나 이러한 장치들은 제조 과정에서 나사산 하나의 불량으로도 조립 오차가 허용 공차를 벗어나기 십상이고, 그리고 나사산 하나의 불량으로 인해 완성 단계를 앞둔 장치의 조립 불량으로 막대한 손해를 감수해야만 하는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위해서 장치의 나사산에 일일이 볼트(bolt)를 결합하고 분리하는 과정을 반복하면서 작업자가 직접 나사산을 검사하고 있지만, 개개인의 검사 공정에 따라서 공차 범위가 달라질 수 있어 검사 과정이 불규칙하고, 그리고 작업 속도가 신속하지 못한데다가 작업자의 피로도가 쉽게 증가하는 문제점이 지적되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1028527호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 검사 대상물의 나사산의 가공 상태를 자동으로 검사하여 정상 여부 및 불량 원인을 판별할 수 있는 나사산 검사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 검사 대상물의 나사산의 가공 상태를 자동으로 검사하여 정상 여부 및 불량 원인을 판별할 수 있는 나사산 검사 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 나사산 검사 장치를 제공한다. 이 나사산 검사 장치는 검사 대상물의 나사산을 검사하기 위해 장착된 프로브 탭을 회전시키는 모터, 모터를 검사 대상물의 방향으로 왕복 이동시키는 실린더, 모터 및 실린더를 동작시키는 동작 제어부, 검사 대상물의 나사산에 프로브 탭이 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 감지하는 전류 측정부, 및 동작 제어부로 동작 신호를 전송하고, 그리고 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 제어부를 포함할 수 있다.
나사산 검사 장치는 검사 대상물의 나사산에 프로브 탭이 체결되는 과정에서 모터의 회전수를 감지하는 회전수 측정부를 포함할 수 있다. 제어부는 회전수 측정부에서 감지된 모터의 회전수를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 깊이에 따른 불량 여부를 판별할 수 있다.
회전수 측정부는 모터의 회전수를 감지하는 인코더 및 인코더와 제어부 사이의 전압을 맞춰주는 전압 변환기를 포함할 수 있다.
나사산 검사 장치는 제어부에서 판별된 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 외부의 장치로 출력하는 출력부를 포함할 수 있다. 출력부는 RS-232 통신 방식을 이용할 수 있다.
모터는 직류 모터일 수 있다.
실린더는 공압 실린더일 수 있다.
동작 제어부는 모터의 회전력을 조절하는 모터 드라이버 및 실린더의 동작을 제어하기 위한 트랜지스터를 포함할 수 있다. 모터 드라이버는 직류 모터 드라이버일 수 있다.
동작 제어부는 모터를 구동하기 위해 모터 드라이버로 전원을 인가하는 모터 전원부를 포함할 수 있다.
제어부는 모터의 회전력을 조절하기 위해 동작 제어부의 모터 드라이버로 제어 신호를, 그리고 실린더의 동작을 제어하기 위해 동작 제어부의 트랜지스터로 온/오프 신호를 전송할 수 있다.
제어부는 동작 제어부로 동작 신호를 전송하고, 그리고 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 마이크로 컨트롤러 유닛, 및 마이크로 컨트롤러 유닛을 동작시키기 위한 전원을 인가하는 제어 전원부를 포함할 수 있다.
전류 측정부는 모터의 부하 전류량을 측정하기 위한 전류계, 전류계에서 측정된 부하 전류량을 증폭하기 위한 증폭기 및 증폭기에 의해 증폭된 아날로그 값의 부하 전류량을 디지털 값의 부하 전류량으로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있다. 전류계는 션트 저항을 포함할 수 있다. 증폭기는 연산 증폭기일 수 있다.
또한, 상기한 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 나사산 검사 방법을 제공한다. 이 방법은 검사 대상물의 나사산을 검사하기 위한 검사 신호가 입력되면 프로브 탭이 장착된 모터를 회전시키면서 검사 대상물의 방향으로 모터를 이동시키는 것, 전류 측정부에서 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 감지하는 것 및 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 제어부에서 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 프로브 탭이 장착된 모터를 회전시키면서 검사 대상물의 방향으로 모터를 이동시키기 전에 검사 대상물의 나사산의 좌/우 방향을 체크하여 모터의 회전 방향을 설정하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 검사 대상물의 나사산에 프로브 탭이 체결되는 과정에서 모터의 회전수를 감지하여 감지된 모터의 회전수를 바탕으로 제어부에서 검사 대상물의 나사산의 깊이에 따른 불량 여부를 판별하는 것을 포함할 수 있다.
감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 것은 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화의 기울기, 최대값/최소값 또는 평균 최대값/최소값의 설정된 범위를 이용할 수 있다.
검사 대상물의 나사산을 검사하기 위한 검사 신호가 입력되는 것은 모터의 구동을 위한 전원의 인가와 제어부를 동작시키기 위한 전원의 인가가 동시에 이루어지는 것에 의해 수행될 수 있다.
이 방법은 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별한 후, 결과를 시각적으로 또는 청각적으로 알려주는 기능을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별한 후, 모터를 정지시키고, 모터를 반대 방향으로 회전시켜 검사 대상물로부터 프로브 탭을 풀리게 하고, 그리고 모터를 정지시키는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 제어부에서 판별된 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 출력부를 통해 외부의 장치로 출력하는 것을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 모터에 장착된 프로브 탭(probe tap)이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터(motor)의 부하 전류량 변화를 감지하는 전류 측정부 및 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 제어부를 포함함으로써, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태가 자동으로 검사될 수 있다. 이에 따라, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 자동으로 판별할 수 있는 나사산 검사 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 모터에 장착된 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 전류 측정부에서 감지하고, 그리고 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 제어부에서 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별함으로써, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태가 자동으로 검사될 수 있다. 이에 따라, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 자동으로 판별할 수 있는 나사산 검사 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록(block) 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법을 설명하기 위한 블록 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법에 이용되는 판별 알고리즘을 설명하기 위한 그래프(graph)들이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 장치를 이용하여 검사 대상물들 각각에 대해 나사산을 검사한 전류 파형을 보여주는 그래프들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
하나의 구성 요소(element)가 다른 구성 요소와 '접속된(connected to)' 또는 '결합한(coupled to)'이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접적으로 연결된 또는 결합한 경우, 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 '직접적으로 접속된(directly connected to)' 또는 '직접적으로 결합한(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. '및/또는'은 언급된 아이템(item)들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '밑(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 장치 또는 구성 요소들과 다른 장치 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 장치의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 장치를 뒤집을 경우, 다른 장치의 '아래(below)' 또는 '밑(beneath)'으로 기술된 장치는 다른 장치의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 나사산 검사 장치는 크게 모터(110), 실린더(cylinder)(120), 동작 제어부(130), 전류 측정부(140) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
나사산 검사 장치는 검사 대상물의 나사산을 검사하기 위해 장착된 프로브 탭(미도시)을 회전시키는 모터(110), 모터(110)를 검사 대상물의 방향으로 왕복 이동시키는 실린더(120), 모터(110) 및 실린더(120)를 동작시키는 동작 제어부(130), 검사 대상물의 나사산에 프로브 탭이 체결되는 과정에서 발생하는 모터(110)의 부하 전류량 변화를 감지하는 전류 측정부(140), 및 동작 제어부(130)로 동작 신호를 전송하고, 그리고 전류 측정부(140)에서 감지된 모터(110)의 부하 전류량 변화를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 제어부(160)를 포함할 수 있다.
여기서, 검사 대상물은 나사산을 갖는 다양한 부품일 수 있다. 즉, 너트 이외에도 나사산을 갖는 다른 부품도 검사 대상물이 될 수 있다.
프로브 탭은 검사 대상물의 나사산에 대응하는 나사산을 갖는 볼트(bolt) 형태의 탐지 부재일 수 있다.
모터(110)는 직류(Direct Current : DC) 모터일 수 있다.
실린더(120)는 공압 실린더일 수 있다.
동작 제어부(130)는 모터(110)의 회전력을 조절하는 모터 드라이버(driver)(132) 및 실린더(120)의 동작을 제어하기 위한 트랜지스터(transistor)(136)를 포함할 수 있다.
모터 드라이버(132)는 모터(110)를 제어할 수 있다. 모터 드라이버(132)는 직류 모터 드라이버일 수 있다.
트랜지스터(136)는 실린더(120)의 온/오프(on/off) 동작을 제어할 수 있다.
동작 제어부(130)는 모터(110)를 구동하기 위해 모터 드라이버(132)로 전원을 인가하는 모터 전원부(134)를 포함할 수 있다.
전류 측정부(140)는 모터(110)의 부하 전류량을 측정하기 위한 전류계(142), 전류계(142)에서 측정된 부하 전류량을 증폭하기 위한 증폭기(144) 및 증폭기(144)에 의해 증폭된 아날로그 값의 부하 전류량을 디지털 값의 부하 전류량으로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환기(Analog/Digital converter : A/D converter)를 포함할 수 있다. 전류계(142)는 션트(shunt) 저항을 포함할 수 있다. 증폭기(144)는 연산 증폭기(OPerational Amplifier : OP Amp)일 수 있다.
제어부(160)는 모터(110)의 회전력을 조절하기 위해 동작 제어부(130)의 모터 드라이버(132)로 제어 신호를, 그리고 실린더(120)의 동작을 제어하기 위해 동작 제어부(130)의 트랜지스터(136)로 온/오프 신호를 전송할 수 있다.
제어부(160)는 동작 제어부(130)로 동작 신호를 전송하고, 그리고 전류 측정부(140)에서 감지된 모터(110)의 부하 전류량 변화를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit : MCU)(162), 및 마이크로 컨트롤러 유닛(162)을 동작시키기 위한 전원을 인가하는 제어 전원부(164)를 포함할 수 있다.
나사산 검사 장치는 검사 대상물의 나사산에 프로브 탭이 체결되는 과정에서 모터(110)의 회전수를 감지하는 회전수 측정부(150)를 포함할 수 있다. 제어부(160)는 회전수 측정부(150)에서 감지된 모터(110)의 회전수를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 깊이에 따른 불량 여부를 판별할 수 있다.
회전수 측정부(150)는 모터(110)의 회전수를 감지하는 인코더(encoder)(152) 및 인코더(152)와 제어부(160) 사이의 전압을 맞춰주는 전압 변환기(154)를 포함할 수 있다. 전압 변환기(154)는 전압 레벨 시프터(level shifter)일 수 있다.
나사산 검사 장치는 제어부(160)에서 판별된 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 외부의 장치로 출력하는 출력부(170)를 포함할 수 있다. 출력부(170)는 RS(Recommended Standard)-232 통신 방식을 이용할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 출력부(170)는 외부의 장치와 서로 데이터를 전송 및 수신할 수 있는 다양한 유무선 통신 방식을 이용할 수 있다. 즉, 출력부(170)는 제어부(160)에서 판별된 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인에 대한 데이터(data)를 개인용 컴퓨터(Personal Computer : PC) 등과 같은 외부의 장치로 확인하기 위한 통로 역할을 수행할 수 있다.
도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 장치는 모터(110)의 구동을 위한 전원의 인가 및 제어부(160)를 동작시키기 위한 전원의 인가를 위한 2개의 시작 버튼(button)들, 갑작스러운 상황에 대비한 비상 정지 버튼 및 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 표시하기 위한 램프(lamp) 또는 디스플레이(display)가 구비될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 장치는 모터에 장착된 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 감지하는 전류 측정부 및 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 제어부를 포함함으로써, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태가 자동으로 검사될 수 있다. 이에 따라, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 자동으로 판별할 수 있는 나사산 검사 장치가 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법을 설명하기 위한 블록 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 도 1의 나사산 검사 장치를 이용한 나사산 검사 방법이 도시되어 있다.
나사산 검사 방법은 검사 대상물의 나사산을 검사하기 위한 검사 신호가 입력(S110)되면 프로브 탭이 장착된 모터(도 1의 110 참조)를 정회전시키면서 검사 대상물의 방향으로 모터를 이동(S115 및 S121)시키는 것, 전류 측정부(도 1의 140 참조)에서 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 감지(S120)하는 것 및 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 제어부(도 1의 160 참조)에서 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별(S130 및 S140)하는 것을 포함할 수 있다.
검사 대상물의 나사산을 검사하기 위한 검사 신호가 입력(S110)되는 것은 모터의 구동을 위한 전원의 인가와 제어부를 동작시키기 위한 전원의 인가가 동시에 이루어지는 것에 의해 수행될 수 있다. 즉, 앞서 설명된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 장치는 사용자의 안전을 위해 모터의 구동을 위한 전원의 인가 및 제어부를 동작시키기 위한 전원의 인가를 위한 2개의 시작 버튼들 및 갑작스러운 상황에 대비한 비상 정지 버튼이 구비될 수 있다. 이에 따라, 2개의 시작 버튼들이 모두 눌러질 때에 검사 대상물의 나사산을 검사하기 위한 검사 신호가 입력(S110)되기 때문에, 그리고 갑작스러운 상황에 비상 정지 버튼이 눌러질 때에 검사가 중지되기 때문에, 사용자의 안전이 보장될 수 있다.
나사산 검사 방법은 프로브 탭이 장착된 모터를 회전시키면서 검사 대상물의 방향으로 모터를 이동(S115 및 S121)시키는 전에 검사 대상물의 나사산의 좌/우 방향을 체크(check)(S111)하여 모터의 회전 방향을 정회전 또는 역회전으로 설정(S112 또는 S113)하는 것을 포함할 수 있다.
프로브 탭이 장착된 모터를 회전시키면서 검사 대상물의 방향으로 모터를 이동(S115 및 S121)시키는 것은 실린더(도 1의 120)의 작동(S115)에 의한 것일 수 있다.
전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 제어부에서 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별(S130 및 S140)하는 것은 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화의 기울기, 최대값/최소값 또는 평균 최대값/최소값의 설정된 범위를 이용할 수 있다.
전류 측정부에서 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 감지(S120)하는 것은 프로브 탭이 장착된 모터를 회전시키면서 실린더(도 1의 120 참조)로 모터를 검사 대상물의 방향으로 이동(S115 및 S121)시키는 것, 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화의 기울기가 설정된 값의 이하인지를 판별(S122)하는 것, 모터의 부하 전류량 변화의 최대값/최소값이 설정된 범위 내인지를 판별(S123)하는 것, 모터의 부하 전류량 변화의 평균 최대값/최소값이 설정된 범위 내인지를 판별(S124)하는 것 및 나사산 검사의 끝을 알려주는 인코어(도 1의 152 참조)의 종단값을 감지(S125)하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 감지 과정들에 대한 알고리즘(algorithm)은 루프(loop) 방식이 적용될 수 있다. 즉, 이러한 판별 과정들은 인코더의 종단값이 감지(S125)되기 전까지 계속적으로 반복 수행될 수 있다.
전류 측정부에서 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 감지(S120)하는 것은 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화의 기울기가 설정된 값의 이하인지를 판별(S122)하는 것, 모터의 부하 전류량 변화의 최대값/최소값이 설정된 범위 내인지를 판별(S123)하는 것 및 모터의 부하 전류량 변화의 평균 최대값/최소값이 설정된 범위 내인지를 판별(S124)하는 것 중에서 적어도 하나를 수행하는 것일 수 있다.
전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 제어부에서 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별(S130 및 S140)하는 것은 제어부의 마이크로 컨트롤러 유닛(도 1의 162 참조)에 설정 및 저장된 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화의 기울기, 최대값/최소값 또는 평균 최대값/최소값의 범위에 대한 기준값에 의해 나사산 불량 판정(S130) 또는 나사산 정상 판정(S140)될 수 있다.
이러한 기준값은 다양한 검사 대상물들 각각의 나사산의 내부 직경 및 깊이에 대해 미리 제어부의 마이크로 컨트롤러 유닛에 설정 및 저장될 수 있다.
나사산 검사 방법은 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별(S130 및 S140)한 후, 모터를 정지(S150)시키고, 모터를 반대 방향으로 회전(S170)시켜 검사 대상물로부터 프로브 탭을 풀리게 하고, 모터가 검사 시작 전의 위치로 돌아오면 실린더의 작동을 중지(S175)시키고, 그리고 모터를 정지(S180)시키는 것을 포함할 수 있다.
나사산 검사 방법은 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별(S130 및 S140)한 후, 모터가 정지(S150)된 상태에서 결과(S161)를 시각적으로 또는 청각적으로 알려주는 기능을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법은 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별(S130 및 S140)한 결과를 출력(S160)하는 것을 포함할 수 잇다.
검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별(S130 및 S140)한 결과가 정상일 경우에는 나사산의 가공 상태가 정상이라는 것을 표시하는 램프인 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)가 점등(S162)되고, 그리고 불량일 경우에는 나사산의 가공 상태가 불량이라는 것을 표시하는 램프인 발광 다이오드가 점등(S163)될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법은 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별(S130 및 S140)한 결과가 불량일 경우에는 나사산의 가공 상태가 불량이라는 것을 표시하는 램프인 발광 다이오드가 점등(S163)되면서, 추가적으로 경고음이 울리도록 버저(buzzer)가 동작(S164)되는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법은 검사 대상물의 나사산에 프로브 탭이 체결되는 과정에서 모터의 회전수를 감지하여 감지된 모터의 회전수를 바탕으로 제어부에서 검사 대상물의 나사산의 깊이에 따른 불량 여부를 판별하는 것을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법은 제어부에서 판별된 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 출력부(도 1의 170 참조)를 통해 외부의 장치로 출력하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법은 모터에 장착된 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 전류 측정부에서 감지하고, 그리고 전류 측정부에서 감지된 모터의 부하 전류량 변화를 바탕으로 제어부에서 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별함으로써, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태가 자동으로 검사될 수 있다. 이에 따라, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 자동으로 판별할 수 있는 나사산 검사 방법이 제공될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법에 이용되는 판별 알고리즘을 설명하기 위한 그래프들이다.
그래프들은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 장치의 전류 측정부(도 1의 140)에서 측정한 전류 파형을 각각 보여주는 것이다.
그래프에서 가로축에 해당하는 x축은 검사 시간을 나타낸 것이고, 그리고 세로축에 해당하는 y축은 모터(도 1의 110 참조)의 부하 전류량을 전류값으로 나타낸 것이다.
도 3a는 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화에 대한 설정된 기울기 값(빨간 실선)에 해당하는 그래프일 수 있다.
프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 구간(녹색 점선 원)에서의 모터의 부하 전류량 변화의 기울기가 설정된 값보다 초과할 경우에는 검사 대상물을 불량으로 판별하고, 그리고 설정된 값보다 이하일 경우에는 검사 대상물을 정상으로 판별할 수 있다.
도 3b는 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화에 대한 설정된 최대값/최소값 범위(빨간 실선)에 해당하는 그래프일 수 있다.
프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 구간(녹색 점선 원)에서의 모터의 부하 전류량 변화의 최대값이나 최소값이 설정된 최대값/최소값 범위를 벗어날 경우에는 검사 대상물을 불량으로 판별하고, 그리고 설정된 범위 이내일 경우에는 검사 대상물을 정상으로 판별할 수 있다.
도 3c는 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화에 대한 설정된 평균 최대값/최소값 범위(빨간 점선)에 해당하는 그래프일 수 있다.
프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 구간(녹색 점선 원)에서의 모터의 부하 전류량 변화의 평균값(노란 실선)이 설정된 평균 최대값/최소값 범위를 벗어날 경우에는 검사 대상물을 불량으로 판별하고, 그리고 설정된 범위 이내일 경우에는 검사 대상물을 정상으로 판별할 수 있다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 장치를 이용하여 검사 대상물들 각각에 대해 나사산을 검사한 전류 파형을 보여주는 그래프들이다.
도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 다양한 검사 대상물들에 대해 나사산을 검사한 각각의 전류 파형을 보여주는 그래프들이 도시되어 있다.
도 4a는 프로브 탭이 장착된 모터를 구동하여 정상으로 미리 판정된 나사산을 갖는 기준 대상물을 검사한 전류 파형(녹색)을 보여주는 그래프이다.
이 그래프는 제어부(도 1의 160 참조)의 마이크로 컨트롤러 유닛(도 1의 162 참조)에 설정 및 저장되어 다른 검사 대상물의 나사산에 대해 정상 판정 및 불량 판정을 위한 기준값의 역할을 수행할 수 있다.
첫번째 피크(peak)는 모터(도 1의 110 참조)에 장착된 프로브 탭이 정상으로 미리 판정된 나사산을 갖는 기준 대상물의 나사산의 초입에 체결될 때에 발생하는 모터의 부하 전류량에 해당하는 것이고, 그리고 두번째 피크는 프로브 탭이 기준 대상물의 나사산의 종단에 체결되었을 때에 발생하는 모터의 부하 전류량에 해당하는 것이다.
도 4b는 정상으로 미리 판정된 기준 대상물의 나사산의 깊이보다 짧은 나사산의 깊이가 10mm 정도인 검사 대상물에 대해 나사산을 검사한 전류 파형(주황색)을 보여주는 그래프이다.
이 그래프에서는 첫번째 피크와 두번째 피크 사이에서 새로운 피크가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 검사 대상물의 나사산은 정상으로 미리 판정된 나사산을 갖는 기준 대상물의 나사산의 깊이보다 부족한 깊이를 갖는 것을 알 수 있다.
도 4c는 나사산의 초입이 불량한 검사 대상물에 대해 나사산을 검사한 전류 파형(주황색)을 보여주는 그래프이다.
이 그래프에서 첫번째 피크의 바로 뒤에서 새로운 피크가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 검사 대상물의 나사산의 초입은 정상으로 미리 판정된 나사산을 갖는 기준 대상물의 나사산의 초입과는 다른 형태의 불량을 가지는 것을 알 수 있다.
도 4d는 나사산이 형성되지 않은 검사 대상물에 대해 나사산을 검사한 전류 파형(주황색)을 보여주는 그래프이다.
이 그래프에서 두번째 피크의 뒤에서 새로운 피크가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 검사 대상물은 정상으로 미리 판정된 나사산을 갖는 기준 대상물의 나사산이 형성되지 않은 불량을 가지는 것을 알 수 있다.
도 4e는 도 4b와 유사하게 정상으로 미리 판정된 기준 대상물의 나사산의 깊이보다 매우 짧은 나사산의 깊이가 5mm 정도인 검사 대상물에 대해 나사산을 검사한 전류 파형(주황색)을 보여주는 그래프이다.
이 그래프에서는 도 4b와 비교하여 첫번째 피크와 두번째 피크 사이에서 첫번째 피크에 인접하는 새로운 피크가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 검사 대상물의 나사산은 정상으로 미리 판정된 나사산을 갖는 기준 대상물의 나사산의 깊이보다 매우 부족한 깊이를 갖는 것을 알 수 있다.
도 4f는 정상으로 미리 판정된 기준 대상물의 나사산과 유사한 나사산을 갖는 검사 대상물에 대해 나사산을 검사한 전류 파형(주황색)을 보여주는 그래프이다.
이 그래프에서는 첫번째 피크와 두번째 피크 사이에서 두번째 피크에 인접하는 새로운 피크가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 검사 대상물의 나사산은 정상으로 미리 판정된 나사산을 갖는 기준 대상물의 나사산과 유사한 것을 알 수 있다. 즉, 이 그래프에서 보여지는 전류 파형을 갖는 검사 대상물의 나사산의 가공 상태는 정상인 것으로 판단될 수 있다.
검사 대상물의 나사산을 검사하는 과정에서는 도 4a 내지 도 4f에서 보여지는 그래프들 각각의 전류 파형 이외에도 다양한 다른 전류 파형이 나타날 수 있다. 이러한 다른 전류 파형에 대해서도 모터에 장착된 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 분석하는 것에 의해 검사 대상물의 나사산에 대한 불량 원인이 파악될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산 검사 방법은 프로브 탭이 검사 대상물의 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 모터의 부하 전류량 변화를 감지함으로써, 검사 대상물의 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 다양한 불량 원인에 대해서 판별할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110 : 모터
120 : 실린더
130 : 동작 제어부
132 : 모터 드라이버
134 : 모터 전원부
136 : 트랜지스터
140 : 전류 측정부
142 : 전류계
144 : 증폭기
146 : 아날로그/디지털 변환기
150 : 회전수 측정부
152 : 인코더
154 : 전압 변환기
160 : 제어부
162 : 마이크로 컨트롤러 유닛
164 : 제어 전원부
170 : 출력부

Claims (5)

  1. 검사 대상물의 나사산을 검사하기 위해 장착된 프로브 탭을 회전시키는 모터;
    상기 모터를 상기 검사 대상물의 방향으로 왕복 이동시키는 실린더;
    상기 모터 및 상기 실린더를 동작시키는 동작 제어부;
    상기 검사 대상물의 상기 나사산에 상기 프로브 탭이 체결되는 과정에서 발생하는 상기 모터의 부하 전류량 변화를 감지하는 전류 측정부;
    상기 동작 제어부로 동작 신호를 전송하고, 그리고 상기 전류 측정부에서 감지된 상기 모터의 상기 부하 전류량 변화를 바탕으로 상기 검사 대상물의 상기 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 제어부를 포함하는 나사산 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검사 대상물의 상기 나사산에 상기 프로브 탭이 체결되는 과정에서 상기 모터의 회전수를 감지하는 회전수 측정부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 회전수 측정부에서 감지된 상기 모터의 상기 회전수를 바탕으로 상기 검사 대상물의 상기 나사산의 깊이에 따른 불량 여부를 판별하는 나사산 검사 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부에서 판별된 상기 검사 대상물의 상기 나사산의 상기 가공 상태에 대한 상기 정상 여부 상기 불량 원인을 외부의 장치로 출력하는 출력부를 포함하는 나사산 검사 장치.
  4. 검사 대상물의 나사산을 검사하기 위한 검사 신호가 입력되면 프로브 탭이 장착된 모터를 회전시키면서 상기 검사 대상물의 방향으로 상기 모터를 이동시키는 것;
    전류 측정부에서 상기 프로브 탭이 상기 검사 대상물의 상기 나사산에 체결되는 과정에서 발생하는 상기 모터의 부하 전류량 변화를 감지하는 것; 및
    상기 전류 측정부에서 감지된 상기 모터의 상기 부하 전류량 변화를 바탕으로 제어부에서 상기 검사 대상물의 상기 나사산의 가공 상태에 대한 정상 여부 및 불량 원인을 판별하는 것을 포함하는 나사산 검사 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 검사 대상물의 상기 나사산에 상기 프로브 탭이 체결되는 과정에서 상기 모터의 회전수를 감지하여 감지된 상기 모터의 회전수를 바탕으로 상기 제어부에서 상기 검사 대상물의 상기 나사산의 깊이에 따른 불량 여부를 판별하는 것을 포함하는 나사산 검사 방법.
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