KR20230042392A - 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구를 위한 자동 설치 기계 및 설치 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 와이어 나사 인서트를 나사 보어에 설치하기 위해 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구에 연결 가능한 자동 설치 기계에 관한 것으로, 이 기계는 제 1 회전 방향과 제 2 회전 방향 사이에서 전환 가능한 회전 운동을 제공하는 회전 구동 유닛; 축방향으로 변위 가능한 중공 원통형 세팅 스핀들로서, 회전 구동 유닛과 회전 연결되어, 구동 유닛의 회전 운동이 세팅 스핀들에 전달되는 동안에, 세팅 스핀들이 회전 운동과는 독립적으로 길이 방향으로 변위 가능한, 중공 원통형 세팅 스핀들; 제 1 액츄에이터(이 액츄에이터의 유효 방향은 세팅 스핀들의 길이 방향에 평행하게 배향되며, 제 1 액츄에이터는 변위 가능한 방식으로 세팅 스핀들에 연결되어, 세팅 스핀들이 액츄에이터에 의해 축방향으로 변위 가능함; 중공 원통형 세팅 스핀들 내부에 배치되고 일반적으로 무회전으로 구동되는 축방향 변위 가능한 작동 맨드릴; 및 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구가 세팅 스핀들에 연결될 수 있게 해주는 도구 척(chuck)을 포함한다.
Description
본 발명은 구성품의 나사 보어에 와이어 나사 인서트를 자동으로 설치하기 위해 그 구성품의 나사 보어에 있는 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구와 연결될 수 있는 자동 설치 기계에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 설치 도구와 조합되는 자동 설치 기계에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 자동 설치 기계로 구성품의 나사 보어에 와이어 나사 인서트를 설치하기 위한 설치 방법에 관한 것이다.
구성품의 수용 나사산을 갖는 보어에 설치하기 위한 상이한 와이어 나사 인서트들이 최신 기술에 알려져 있다. 이들 와이어 나사 인서트는 예를 들어 US-A-2,363,789, EP-A-0 140 812 및 EP-A-0 157 715에 설명되어 있다. 일반적으로, 와이어 나사 인서트의 원통형 나선의 외경은 구성품의 수용 나사산의 내경 보다 약간 크게 선택되어야 한다. 그래서, 수용 나사산에 설치된 후에 와이어 나사 인서트의 탄성적인 회복으로 인해, 그 와이어 나사 인서트의 견고한 끼워맞춤이 이루어진다.
와이어 나사 인서트의 상이한 구성이 예를 들어 EP-B1-0 983 445에 설명되어 있다. 이의 일부는 예를 들어 다수의 나선형 권선을 갖는 원통형 나선으로 이루어지는 와이어 나사 인서트이다. 이 원통형 나선의 제 1 권선은 원통형 나선 안으로 반경 방향으로 곧게 돌출된 설치 슴베(tang)에서 끝난다. 적절한 설치 도구의 도움으로, 이 설치 슴베가 잡히고 그에 의해 와이어 나사 인서트가 구성품의 수용 나사산에 설치되거나 그 안으로 나사 결합된다. 설치 완료 후에, 설치 슴베는 미리 결정된 파단점의 도움으로 제 1 나선에서 그 설치 슴베를 파단시켜 제거된다. 이러한 방식으로, 연속적으로 나사 결합될 수 있는 와이어 나사 인서트를 갖는 수용 나사가 얻어진다.
EP 1 428 627 A2 및 DE 600 08 330 T2에 설명된 바와 같이, 파단될 설치 슴베를 갖는 그러한 와이어 나사 인서트는 자동 설치 기계 및 관련 설치 도구의 도움으로 설치된다. 언급된 두 자동 설치 기계의 구조적 차이에도 불구하고, 기본적인 구조는 전기 엔진인 회전 구동 유닛을 사용하여, 와이어 나사 인서트와 함께 설치 스핀들을 나사 보어에 전달하고 거기에 나사 결합시킨다. 사용되는 엔진의 회전은 예를 들어 기어 구동기에 의해 전달된다. 이 기어 구동기는 DE 600 08 330 T2에 기술된 바와 같이 중공 원통형 맨드릴을 회전시킨다. 맨드릴과 내부 나사산을 갖는 슬리브 사이의 나사 연결은 엔진의 회전을 나사 보어 안으로 들어가는 맨드릴의 직선 설치 운동으로 변환시킨다. 공압 실린더에 의해 작동되는 펀치가 중공 원통형 맨드릴에 배치된다. 이 펀치와 조합된 공압 실린더는 설치가 완료되면 와이어 나사 인서트에 있는 설치 슴베를 파단하는 역할만 한다. 슴베가 파단된 후에, 와이어 나사 인서트의 회전 설치에 따라 맨드릴이 와이어 나사 인서트가 설치된 나사 보어로부터 다시 회전 가능하게 제거된다.
WO 2012/062604는 반경 방향으로 아치형으로 나선 안으로 돌출하는 드래깅 슴베(dragging tang)를 갖는 와이어 나사 인서트를 설명한다. 위에서 설명한 와이어 나사 인서트와는 달리, 아치형으로 구성된 드래깅 슴베는 설치 완료 후에 구성품 개구의 내부 나사산 안으로 다시 구부러진다. 재드레싱 가능하거나 뒤로 구부려질 수 있는 이 슴베는 설치 완료 후에 구성품 개구의 내부 나사산에 남아 있으며, 그래서, 예를 들어, 설치 과정 중에 방해가 되는 폐기물을 피할 수 있다.
재드레싱 가능한 숨베를 갖는 와이어 나사 인서트의 설치를 위한 대응하는 도구가 이미 위에서 언급한 WO 2012/062604 A1에 설명되어 있다. 이러한 도구의 대안적인 구성이 WO 2018/114122에 설명되어 있다. 이러한 설치 도구는, 와이어 나사 인서트가 초기에 회전되거나 중공 원통형 설치 스핀들 상으로 회전되거나 나사 결합되는 것을 특징으로 한다. 적절한 결합 어깨부 및 돌출부로 인해, 설치 방향에서 볼 때 전방에 배치되는 설치 블레이드의 축방향 전방 면은, 설치 도구가 재드레싱 가능한 슴베를 잡아 그를 회전시킬 수 있도록 보장한다. 액츄에이터가 중공 원통형 설치 스핀들 내부에 배치되고, 이 액츄에이터는 특히 선형 운동으로 설치 블레이드를 밖으로 이동시킨다. 이 설치 블레이드는, 구성품 개구의 수용 나사산 안으로의 설치 슴베의 압축 재드레싱을 위해, 설치 스핀들 밖으로 움직이는 압축 면을 형성한다. 드래깅 슴베의 재드레싱을 완료한 후에, 나중에 설치 스핀들을 와이어 나사 인서트 밖으로 회전시킬 수 있도록 액츄에이터와 압축 블레이드가 설치 스핀들에서 다시 당겨진다.
재드레싱 가능한 슴베를 갖는 와이어 나사 인서트를 설치하기 위해 추가로 개발된 도구가 WO 2019/141497에 설명되어 있다. 그 설치 도구는 회전 구동 유닛(이 경우 전기 엔진)에 의해 구동된다. 그 전기 엔진은 이의 회전 및 토크를 토크 커플링의 도움으로 설치 스핀들에 전달한다. 토크 커플링은, 그의 구성으로 인해, 특정 토크 임계값에 도달할 때 중공 원통형 설치 스핀들 내에 배치된 액츄에이터의 선형 운동을 일으킨다. 설치 스핀들 내에서 단순히 기계적으로 일어나는 액츄에이터의 이 선형 운동에 의해, 설치 블레이드가 설치 스핀들 안으로 끌어 당겨질 슴베 또는 설치 블레이드를 재드레싱하기 위해 밖으로 움직이게 된다.
최신 기술과 비교하여, 본 발명은, 공지된 설치 프로세스를 최적화되고 보다 효과적인 방식으로 수행하는, 와이어 나사 인서트용 설치 도구를 위한 그리고 그와 조합되는 자동 설치 기계를 제공하는 과제를 해결한다.
위의 목적은 독립 청구항 1에 따른 자동 설치 기계 및 독립 청구항 7에 따른, 언급된 자동 설치 기계로 와이어 나사 인서트를 설치하기 위한 설치 방법으로 달성된다. 본 발명의 유리한 구성 및 추가 개량예는 이하의 설명, 첨부 도면 및 청구 범위에서 알 수 있다.
본 발명의 자동 설치 기계는, 와이어 나사 인서트를 나사 보어에 설치하기 위해 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구에 연결 가능하다. 이를 위해, 본 발명의 자동 설치 기계는, 제 1 회전 방향과 제 2 회전 방향 사이에서 전환 가능한 회전 운동을 제공하는 회전 구동 유닛; 축방향으로 변위 가능한 중공 원통형 세팅 스핀들(이 세팅 스핀들은 회전 구동 유닛과 회전 연결되어, 구동 유닛의 회전 운동이 세팅 스핀들에 전달되는 동안에, 세팅 스핀들이 회전 운동과는 독립적으로 길이 방향으로 변위 가능함); 제 1 액츄에이터, 특히 축방향으로 움직일 수 있는 피스톤을 갖는 공압 실린더(이 액츄에이터의 유효 방향은 세팅 스핀들의 길이 방향에 평행하게 배향되며, 제 1 액츄에이터는 변위 가능한 방식으로 세팅 스핀들에 연결되어, 세팅 스핀들이 액츄에이터에 의해 축방향으로 변위 가능함); 중공 원통형 세팅 스핀들 내부에 배치되고 일반적으로 무회전으로 구동되는 축방향 변위 가능한 작동 맨드릴; 및 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구가 세팅 스핀들에 연결될 수 있게 해주는 도구 척(chuck)을 포함한다.
본 발명의 도움으로, 구성품의 나사 구멍에 와이어 나사 인서트를 자동적으로 설치하기 위한 구조적 요건이 제공된다. 따라서, 이러한 자동 설치 기계는 나사 보어에 와이어 나사 인서트를 설치하기 위한 공지된 수동 도구와 비교하여 추가의 자동화도를 구성한다. 발명적으로 바람직한 자동 설치 기계는, 다른 구성 및/또는 기능의 설치 도구에 연결 가능한 방식으로 구성된다. 따라서, 본 발명의 자동 설치 기계는 사용되는 와이어 나사 인서트를 위한 각 종류의 설치 도구를 작동시키기 위한 기초를 제공하는데, 이는 알려진 설치 도구는 설치 슴베(tang)를 갖는 와이어 나사 인서트 또는 설치 슴베가 없는 와이어 나사 인서트 또는 내부로 반경 방향으로 돌출된 곡선형 설치 슴베를 갖는 와이어 나사 인서트에 적합하게 되어 있기 때문이다.
본 발명에 따라, 자동 설치 기계는, 바람직하게는 회전 구동 유닛, 바람직하게는 전기 엔진 또는 서보 엔진의 도움으로, 세팅 스핀들의 회전 운동을 제공한다. 세팅 스핀들의 이러한 회전 운동은 설치 도구의 설치 스핀들에 전달되어, 와이어 나사 인서트를 설치 스핀들 상으로 회전시켜 그 인서트를 나사 보어 안으로 나사 결합시키고 그런 후에 설치 스핀들을 설치된 와이어 나사 인서트 밖으로 풀어낸다.
세팅 스핀들 및 나사 인서트를 갖는 설치 스핀들을 구성품의 나사 보어에 전달하는 것을 간단하게 하기 위해, 제 1 액츄에이터, 바람직하게는 축방향으로 움직일 수 있는 피스톤을 갖는 제 1 공압 실린더가 사용된다. 전자기, 압전, 유압 및 공압 액츄에이터가 제 1 액츄에이터로서 바람직하다. 제 1 액츄에이터의 기능은 공압 실린더의 예를 사용하여 설명한다. 공압 실린더의 효과는 세팅 스핀들과 설치 스핀들의 축방향 연장에 평행하게 배향된다. 또한, 공압 실린더는 자동 설치 기계에 통합되어, 세팅 스핀들은, 그의 축방향으로 움직일 수 있는 피스톤을 통해, 공압 실린더의 유효 방향에 평행하게 변위 가능하거나 이동할 수 있다. 이에 따라, 와이어 나사 인서트의 설치 프로세스는 회전 구동 유닛의 회전에 의해 실현되지만, 제 1 공압 실린더는, 세팅 스핀들을 나사 보어의 방향으로 전달하고 또한 그 세팅 스핀들을 나사 보어로부터 뒤로 배치하는 역할을 한다. 이에 의해, 예를 들어 세팅 스핀들 및 대응하는 너트 나사산의 나사 연결을 통해 나사 보어에의 전달이 이루어지는 기존 시스템에 비해 조절 면에서의 수고가 줄어드는데, 이 경우, 회전 구동 유닛은 와이어 나사 인서트를 설치할 뿐만 아니라, 축방향 변위를 위해, 즉 세팅 스핀들을 전달하고 또한 구성품의 나사 보어로부터 제거하기 위해 대응하는 너트 나사산을 회전시켜야 하기 때문이다. 전달 및 회전 설치의 기능적 분리는, 회전 구동 유닛은 세팅 스핀들에 토크를 전달할 수만 있다는 사실에 의해 보장된다. 토크는 바람직하게는 토크 볼 부싱 또는 홈 축 가이드의 도움으로 전달되며, 세팅 스핀들은, 형상 끼워맞춤 연결을 통해, 축 방향으로 움직일 수 있게 그 내부에 유지된다.
회전 구동 유닛으로부터 멀어지는 방향으로 향하는 세팅 스핀들의 단부에는 도구 척이 제공되며, 이 도구 척을 통해, 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구가 세팅 스핀들에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 도구 척은 예를 들어 콜릿 척 또는 볼 잠금 장치와 같이 다르게 구성된다. 이러한 공지된 기계적 커플링 구조는, 토크 외에도, 세팅 스핀들 구조의 축방향 운동을 설치 도구에 전달하기 위한 것이다.
세팅 스핀들의 중공 원통형 구조를 기반으로, 작동 맨드릴이 세팅 스핀들 내에 배치된다. 이 작동 맨드릴은 알려진 설치 도구의 다양한 기능을 구현하기 위해 세팅 스핀들의 길이 방향으로 특정 방식으로 변위 가능하다. 작동 맨드릴의 이러한 축방향 변위는 바람직하게는 역시 중공 원통형으로 구성된 설치 도구에 전달되며, 이 설치 도구는 적어도 내부 액츄에이터 또는 다른 내부 가동 요소를 내장한다. 작동 맨드릴(세팅 스핀들에서 무회전으로 구동됨)의 축방향 운동으로, 바람직하게는, 설치 도구의 설치 블레이드 또는 와이어 나사 인서트의 슴베를 파단시키기 위한 맨드릴 등이 작동되거나 움직이게 된다. 이와 관련하여, 세팅 스핀들 내의 작동 맨드릴에 의해 수행되는 축방향 운동은 회전 구동 유닛에 의해 일어나지 않는 것이 바람직하다. 이는, 전달하거나 또는 뒤로 당기는 방식으로 세팅 스핀들을 그의 길이 방향으로 이동시키기만 하도록 구성되는 바람직한 제 1 공압 실린더, 즉 제 1 액츄에이터에 적용된다.
전술한 도구 척과 관련하여, 설치 스핀들은 바람직하게는 도구 척으로서 육각 소켓에 설치 도구로서 수용될 수 있다. 이로써, 내토크(torque-proof) 연결이 실현된다. 설치 스핀들 내부의 조절 맨드릴은 중심 볼 잠금 장치를 통해 작동 맨드릴에 연결된다.
자동 설치 기계의 바람직한 구성에 따르면, 회전 가능한 세팅 스핀들 및 제1 액츄에이터, 바람직하게는 제 1 공압 실린더의 피스톤은 회전 디커플링 연결 유닛을 통해 서로에 연결되며, 그래서 세팅 스핀들은 회전 구동 유닛에 의해 동시에 회전되면서 제 1 공압 실린더 또는 일반적으로 제 1 액츄에이터에 의해 선형적으로 변위 가능하다.
바람직한 회전 디커플링 연결 유닛은, 서로 독립적으로 회전 구동 유닛이 그의 토크를 세팅 스핀들에 전달할 수 있고 제 1 공압 실린더는 그의 선형 운동을 세팅 스핀들에 전달할 수 있게 보장한다. 이러한 운동은 서로 독립적으로 제어 및 실현 가능하며, 그래서 특히 두 운동을 동시에 사용하면, 예를 들어, 구성품 개구에 와이어 나사 인서트를 설치하는 동안 사이클 시간이 줄어들 수 있다.
본 발명의 바람직한 구성에 따르면, 회전 디커플링 연결 유닛은 세팅 스핀들과 제 1 액츄에이터 사이의 제 2 액츄에이터, 특히 통합된 액츄에이터를 포함하고, 이 액츄에이터에 의해 작동 맨드릴이 세팅 스핀들 내에서 선형으로 변위될 수 있다.
이는, 본 발명에 따르면, 회전 구동 유닛의 토크 및 제 1 액츄에이터, 특히 제 1 공압 실린더의 선형 운동이 바람직하게는 세팅 스핀들에 전달될 수 있지만, 회전 디커플링 연결 유닛에 배치되는 제 2 액츄에이터는 세팅 스핀들 내의 작동 맨드릴의 제어(추가 기능 및 운동으로부터 분리되어 있음)를 제공한다는 것을 의미한다. 그 이유는, 회전 디커플링 연결 유닛 내의 제 2 액츄에이터에 의해 야기되는 선형 운동은 회전 구동 유닛의 회전 운동 및 제 1 공압 실린더의 선형 운동과는 독립적으로 제어 가능하고 실행 가능하기 때문이다. 따라서, 효과적인 방식으로 서로 조합될 수 있고 그리고/또는 겹칠 수 있는 것은 구동 유닛의 회전 운동과 제 1 공압 실린더의 선형 운동만이 아니다. 오히려, 작동 맨드릴의 선형 운동이 제어될 수 있고 구동 유닛의 회전 운동 및/또는 제 1 공압 실린더의 선형 변위 운동과 적어도 병렬적으로 중공 원통형 세팅 스핀들 내에서 일어날 수 있는 것이 또한 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 제 2 액츄에이터는 전자기 액츄에이터 또는 압전 액츄에이터 또는 공압 액츄에이터이다.
본 발명에 따르면, 회전 디커플링 연결 유닛은 제 1 공압 실린더의 피스톤과 회전 가능하게 사용되는 세팅 스핀들 사이의 회전 디커플링 연결 외에 설치 공간을 제공하며, 설치 공간은 다른 기능적 구성품과 함께 사용 가능하다. 그러나 이러한 기능적 구성품에 필수적인 것은, 발생된 운동에 의해 세팅 스핀들 내에서의 작동 맨드릴의 축방향 위치를 변경할 수 있다는 것이다.
바람직한 구성에 따르면, 전자기 액츄에이터 또는 압전 액츄에이터가 연결 유닛의 설치 공간에 통합된다. 이것들은 공지된 방식으로 전기적으로 제어될 수 있고, 전달된 전기 신호에 기초하여 길이를 변화시킬 수 있다. 이러한 길이의 변화는 세팅 스핀들 내의 작동 맨드릴에 직간접적으로 전달되어, 액츄에이터의 운동으로 인해 작동 맨드릴이 세팅 스핀들의 내부 채널 내에서의 축방향 위치를 변경한다. 따라서, 이는, 압전 또는 전자기 액츄에이터를 움직이게 하여 작동 맨드릴이 설치 방향의 방향으로 밖으로 이동하도록 하는 것은 전기 신호이다. 이러한 운동은 바람직하게는 와이어 나사 인서트의 설치 슴베를 파단시키기 위해 또는 재드레싱 가능한 슴베/와이어 나사 인서트의 뒤로 구부려질 수 있는 슴베의 재드레싱/뒤쪽 구부림을 준비하기 위해 설치 도구의 설치 블레이드를 밖으로 이동시키기 위해 설치 도구에 전달된다. 동일한 방식으로, 전기 신호가 액츄에이터의 단축 또는 작동 맨드릴 및 따라서 설치 도구의 바람직한 맨드릴의 축방향 운동을 일으키고, 그래서 그 맨드릴이 설치 스핀들 안으로 뒤로 끌어 당겨진다.
본 발명의 다른 바람직한 구성에 따르면, 회전 디커플링 연결 유닛에 존재하는 설치 공간은, 제 2 액츄에이터, 바람직하게는 제 2 공압 실린더를 제공하기 위한 피스톤이 움직일 수 있게 배치되는 공압 실린더로서 구현된다. 이로써, 자체의 밸브 기술을 갖는 제 1 공압 실린더에 이용 가능한 공기 공급이 회전 디커플링 연결 유닛에 배치되는 제 2 공압 실린더를 작동시키기 위해 사용될 수도 있다는 가능성이 제공된다. 더욱이, 제 2 공압 실린더의 이점은, 회전 디커플링 연결 유닛에 대한 전기 전달 라인이 필요하지 않다는 것이다. 제 2 공압 실린더는 적절한 공압 포트의 도움으로 공급 받으며, 그래서 와이어 나사 인서트의 설치 방향 또는 그 설치 방향의 반대 방향으로의 축방향 운동이 특별히 제어될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에 따르면, 회전 디커플링 연결 유닛 내의 공압 액츄에이터는 복동 공압 실린더 또는 스프링 리셋이 있는 단동 공압 실린더이다.
스프링 리셋이 있는 단동 공압 실린더의 도움으로 본 발명의 제 1 바람직한 구성에 따라, 세팅 스핀들 내의 작동 맨드릴을 위한 액츄에이터로서 제 1 공압 실린더에 병렬적으로 작동하는 제 2 공압 실린더의 사용이 달성될 수 있다. 이는, 활성화 가능한 공기 압력의 도움으로, 공압 실린더가 특히 한 방향으로만 움직일 수 있음을 의미한다. 이와 관련하여, 가해지는 제어 압력으로 인해 설치 방향으로의 운동을 발생시키는 단동 공압 실린더의 구성이 유용하다. 이러한 운동은 바람직하게는 가해지는 공기 압력의 양에 따른 힘으로 수행될 수 있다. 잠재적인 용도는, 작동 맨드릴의 도움으로 이러한 방식으로 와이어 나사 인서트의 슴베를 파단시키는 것이다(위 참조). 다른 가능성은, 설치 도구의 설치 블레이드를 밖으로 이동시키는 것이다. 작동 맨드릴이 그의 초기 위치로 돌아가려고 하는 즉시 제 2 공압 실린더(이 경우 단동 공압 실린더로서 구현됨)에 작용하는 압력이 차단된다. 제 2 공압 실린더의 피스톤은 바람직하게는 작용하는 가압 공기의 반대 방향으로 스프링 예압된 방식으로 배치됨에 따라, 공기 압력이 차단되면, 작용하는 스프링 예압에 의해피스톤은 그의 초기 위치로, 즉 설치 방향의 반대 방향으로 이동된다. 액츄에이터의 이러한 구성은 바람직하게는 작동 맨드릴 및 그에 연결된 설치 도구의 구성품의 효과적인 편향을 초래한다. 동시에, 절환 및 제어의 면에서 큰 수고 없이 액츄에이터는 작용하는 스프링 예압의 도움으로 그의 초기 위치로 되돌아가는 것이 또한 보장된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에 따르면, 제 2 공압 실린더는 제 1 공압 실린더에 병렬적으로 배치되는 복동 공압 실린더로서 구성된다. 이와 관련하여, 복동 공압 실린더는, 액츄에이터를 설치 방향으로 조절하기 위해 제 1 작용 공기 압력이 사용되고 제 2 작용 공기 압력은 제 2 공압 실린더의 액츄에이터 또는 피스톤을 초기 위치로 다시 이동시키는 것을 의미한다. 따라서, 단동 공압 실린더의 위에서 설명한 스프링 리셋과 비교하여, 한편으로는 설치 방향의 운동을 제어하고 다른 한편으로는 설치 방향의 반대 방향으로의 운동을 일으키는 공압 제어 압력이 필요하다.
제 2 공압 실린더가 회전 디커플링 연결 유닛의 액츄에이터로서 사용되는 것이 바람직한 경우, 세팅 스핀들과 연결 유닛 또는 그의 수용 공간 사이에 각각 공압적으로 밀봉된 연결이 있을 필요가 있다. 이 경우, 제 2 공압 실린더를 제어하는 데 필요한 공기는 연결 부품을 통해 안내되기 때문에, 회전 디커플링 연결 유닛은 공압식 회전 트랜스미션과 같이 구성된다. 더욱이, 세팅 스핀들의 회전 운동을 위해 제 1 공압 실린더의 피스톤과 회전 세팅 스핀들 사이에 디커플링이 일어난다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에 따르면, 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구에 연결하기 위한 도구 척은 볼 잠금 장치 또는 설치 도구의 설치 스핀들을 위한 콜릿 척으로 구현된다.
볼 잠금 장치와 콜릿 척은 알려진 기계 구조이다. 한편으로, 그것들은 설치 도구의 설치 스핀들에 대한 해제 가능한 연결을 이룬다. 더욱이, 볼 잠금 장치와 콜릿 척은 적절한 형상 끼워맞춤과 조합될 수 있으며, 그래서 세팅 스핀들의 회전이 설치 도구의 설치 스핀들에도 전달될 수 있다. 이와 관련하여, 설치 스핀들 외에, 예를 들어 설치 스핀들에서 안내되고 볼 잠금 장치 또는 콜릿 척을 갖는 조절 맨드릴이 자동 설치 기계에 연결되는 것이 바람직하다.
추가의 바람직한 구성에 따르면, 자동 설치 기계는 WO 2018/114122 A1에 설명된 바와 같은 설치 도구를 포함한다. WO 2018/114122 A1에는, 재드레싱 가능한 슴베를 갖는 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구가 설명되어 있다. 선형적으로 움직일 수 있는 액츄에이터가 스핀들 본체에 배치되며, 드래깅 블레이드 및/또는 압축 블레이드가 그 액츄에이터에 의해 스핀들 본체 밖으로 이동될 수 있고 또한 그 본체 안으로 끌어 당겨질 수 있다. WO 2018/114122 A1에 대한 참조로, 설치 도구는 전체적으로 여기에 포함된다.
추가로, 본 발명은, 자동 설치 기계, 특히 위의 실시 형태 중의 하나에 따른 자동 설치 기계로 구성품의 나사 보어에 와이어 나사 인서트를 설치하기 위한 설치 방법을 개시하는데, 이 방법은, 세팅 스핀들에 연결된 설치 도구의 설치 스핀들 상에서 와이어 나사 인서트를 회전시키는 단계(회전 구동 유닛이 세팅 스핀들을 회전시킴); 세팅 스핀들을 길이 방향으로 변위시키는 제 1 액츄에이터, 특히 제 1 공압 실린더를 사용하여, 회전되어 위치된 와이어 나사 인서트를 갖는 설치 스핀들을 나사 보어에 전달하는 단계; 와이어 나사 인서트를 나사 보어 안으로 나사 결합시키기 위해 세팅 스핀들을 제 1 회전 방향으로 회전시키는 단계; 와이어 나사 인서트의 슴베에 작용하도록, 세팅 스핀들과 제 1 액츄에이터 사이의 회전 디커플링 연결 유닛에 배치되는 제 2 액츄에이터에 의해 세팅 스핀들 내부에 배치된 작동 맨드릴을 밖으로 이동시키는 단계; 및 설치 스핀들을 나사 보어 밖으로 회전시키기 위해 세팅 스핀들을 제 2 회전 방향으로 회전시키는 단계을 포함한다.
와이어 나사 인서트를 위한 독창적인 설치 방법은 상이한 설치 운동의 효과적인 조직화를 기반으로 한다. 바람직한 3개의 구동 유닛이 구성품의 나사 보어에 와이어 나사 인서트를 설치하기 위해 사용됨에 따라, 이러한 설치 운동은 부분적으로 동시에 실현될 수 있는데, 제 1 액츄에이터, 바람직하게는 제 1 공압 실린더가 세팅 스핀들을 구성품의 나사 보어에 효과적으로 전달하고 반면에 회전 구동 유닛은 와이어 나사 인서트를 나서 보어에서 벗어나게 회전시키거나 그 안으로 들어가게 회전시키는 역할만 하기 때문이다. 이러한 분리의 이점은, 이미, 구동 유닛의 회전 운동이 세팅 스핀들과 구동 유닛의 회전 구성품 사이에 적응된 나사 연결을 통해 나사 보어로 가는 세팅 스핀들의 직선 전달 운동을 실현할 필요가 없다는 것이다. 또한, 바람직하게는, 회전 디커플링 연결 유닛의 액츄에이터는 세팅 스핀들을 안으로 회전시키는 운동과 세팅 스핀들 내의 작동 맨드릴에 대한 후속 작동 단계 사이의 원활한 전환을 보장하는데, 설치 방향으로 작동 맨드릴 밖으로의 효과적인 이동의 도움으로, 설치 블레이드는 예컨대 시간 면에서 더 효과적으로 위치될 수 있고, 또는 설치 슴베가 안으로 회전된 직후에 파단될 수 있기 때문이다. 이는, 자동 설치 기계의 상이한 구성품과 또한 서로 협력하는 2개의 독립적으로 작용하는 액츄에이터, 바람직하게는 공압 실린더의 조합이 설치 방법의 효과적인 작동을 보장함을 의미한다. 이러한 효과는, 제 1 액츄에이터와는 독립적으로 작동하는 제 2 액츄에이터가 설치 도구를 사용하는 추가 설치 단계를 취할 수 있다는 사실에 의해 추가로 지지된다.
본 발명의 설치 방법의 바람직한 구성에 따르면, 회전 디커플링 연결 유닛은 스프링 리셋이 있는 단동 공압 실린더 또는 복동 공압 실린더를 액츄에이터로서 포함하며, 본 설치 방법은, 바람직하게, 단동 공압 실린더 또는 복동 공압 실린더에 공압을 추가하여, 세팅 스핀들의 작동 맨드릴이 초기 위치에서 벗어나게 움직이게 하는 단계; 및 단동 공압 실린더 내의 공압을 차단시키고 작동 맨드릴을 초기 위치로 스프링 리셋시키는 단계; 또는 복동 공압 실린더의 제 1 챔버 내의 공압을 차단시키고 복동 공압 실린더의 제 2 챔버에 공압을 추가하여, 작동 맨드릴을 다시 초기 위치로 이동시키는 단계를 더 포함한다.
단동 또는 복동 공압 실린더의 형태로 되어 있는 제 2 공압 액츄에이터를 사용하는 것에 대한 대안으로, 회전 디커플링 연결 유닛은 액츄에이터로서 압전 또는 전자기 제 2 액츄에이터를 포함한다. 이와 관련하여, 본 설치 방법은, 바람직하게는, 전기 신호를 전자기 액츄에이터에 전송하여, 그 액츄에이터를 작동시키고 또한 세팅 스핀들의 작동 맨드릴을 초기 위치로부터 이동시키는 단계; 및 제 2 액츄에이터에 대한 전기 신호를 차단시켜 제 2 액츄에이터를 뒤로 이동시키고 이에 따라 작동 맨드릴을 초기 위치로 이동시키거나 제 2 액츄에이터 및 작동 맨드릴을 스프링 리셋시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 구성품의 나사 보어에 와이어 나사 인서트를 설치하기 위한, 기계 프레임에 배치되고 자동으로 제어되는 자동 설치 기계의 바람직한 실시 형태이다.
도 2는 도 1에 따른 자동 설치 기계의 확대도로, 이 설치 기계는 와이어 나사 인서트용 설치 도구의 다른 구성과 조합될 수 있으며, 이는 서로 옆에 대안적인 구성으로 도시되어 있다.
도 3은 도 1에 따른 자동 설치 기계의 확대도이다,
도 4는 회전 분리 연결 구성품와 조합된 제 1 공압 실린더를 나타내는 도 3의 확대 단면도이다.
도 5는 액츄에이터로서 복동 공압 실린더를 갖는 회전 분리 연결 유닛의 바람직한 구성을 나타낸다.
도 6은 액츄에이터로서 단동 공압 실린더를 갖는 회전 분리 연결 유닛의 바람직한 구성을 나타낸다.
도 7은 전자기 또는 압전 내부 액츄에이터를 구비한 회전 분리 연결 유닛의 바람직한 실시 형태를 나타낸다.
도 8은 도구 척을 갖는 볼 부싱에서 안내되는 바람직한 세팅 스핀들의 확대도이다.
도 9는 설치 도구의 바람직한 실시 형태의 사시도이다,
도 10은 자동 설치 기계와 설치 도구 사이의 연결을 도시하기 위한 바람직한 도구 척과 설치 도구의 단면도를 나타낸다.
도 11은 자동 설치 기계로 구성품의 나사 보어에 있는 와이어 나사 인서트를 위한 본 발명의 설치 방법의 바람직한 실시 형태의 흐름도이다.
도 1은 구성품의 나사 보어에 와이어 나사 인서트를 설치하기 위한, 기계 프레임에 배치되고 자동으로 제어되는 자동 설치 기계의 바람직한 실시 형태이다.
도 2는 도 1에 따른 자동 설치 기계의 확대도로, 이 설치 기계는 와이어 나사 인서트용 설치 도구의 다른 구성과 조합될 수 있으며, 이는 서로 옆에 대안적인 구성으로 도시되어 있다.
도 3은 도 1에 따른 자동 설치 기계의 확대도이다,
도 4는 회전 분리 연결 구성품와 조합된 제 1 공압 실린더를 나타내는 도 3의 확대 단면도이다.
도 5는 액츄에이터로서 복동 공압 실린더를 갖는 회전 분리 연결 유닛의 바람직한 구성을 나타낸다.
도 6은 액츄에이터로서 단동 공압 실린더를 갖는 회전 분리 연결 유닛의 바람직한 구성을 나타낸다.
도 7은 전자기 또는 압전 내부 액츄에이터를 구비한 회전 분리 연결 유닛의 바람직한 실시 형태를 나타낸다.
도 8은 도구 척을 갖는 볼 부싱에서 안내되는 바람직한 세팅 스핀들의 확대도이다.
도 9는 설치 도구의 바람직한 실시 형태의 사시도이다,
도 10은 자동 설치 기계와 설치 도구 사이의 연결을 도시하기 위한 바람직한 도구 척과 설치 도구의 단면도를 나타낸다.
도 11은 자동 설치 기계로 구성품의 나사 보어에 있는 와이어 나사 인서트를 위한 본 발명의 설치 방법의 바람직한 실시 형태의 흐름도이다.
도 1은 자동 설치 기계(1)의 바람직한 실시 형태를 나타낸다. 이 설치 기계는 전달 장치(Z)에 통합되며, 이 전달 장치에서 자동 설치 기계(1)는 특히 모든 3개의 공간 방향으로 이동할 수 있다.
도 1의 자동 설치 기계(1)의 개략 단면도가 대안적인 구성으로 도 2에 나타나 있다. 자동 설치 기계(1)는 일반적으로 구성품의 보어에 와이어 나사 인서트를 설치하는 설치 도구(W)의 정확한 전달, 위치 지정 및 구동을 실현한다. 바람직하게는, 이는 통로 보어 또는 블라인드 보어 구멍으로 구성된 나사 보어이다.
설치될 와이어 나사 인서트(미도시)는 다른 알려진 구성에 따라 구성된다. 도구 척(chuck)(90)을 통해 자동 설치 기계(1)에 해제 가능하게 연결되는 설치 도구(W)는 와이어 나사 인서트의 구성에 의해 결정된다. 도구 척(90)은 바람직하게는 콜릿 척 또는 볼 잠금 장치로서 구성된다. 또한, 도구 척(90)은 자동 설치 기계(1)의 세팅 스핀들(10)과 설치 도구(W; W'; W'')의 설치 스핀들(E; E': E'') 사이의 내토크 연결을 확립한다. 세팅 스핀들(10)의 회전은 내토크 연결을 통해 설치 스핀들(E; E': E'')에 전달된다.
동시에, 도구 척(90)은 세팅 스핀들(10) 내에 배치되는 작동 맨드릴(12)과 설치 스핀들(E; E': E'') 내의 조절 맨드릴(D; D'; D") 사이의 연결을 실현한다. 조절 맨드릴(D; D'; D") 은 바람직하게는 볼 잠금 장치를 통해 작동 맨드릴(12)에 연결된다. 이는 작동 맨드릴(12)과 함께 조절 맨드릴(D; D'; D")을 와이어 나사 인서트의 설치 방향(D1) 및 그 반대 방향으로 선형적으로 이동시키기 위한 구성적인 기초를 제공한다.
자동 설치 기계(1)와 마찬가지로, 세팅 스핀들(10)의 회전 운동과 작동 맨드릴(12)의 선형 운동이 연결된 설치 도구(W; W'; W'')에 전달될 수 있다. 자동 설치 기계(1)는 다른 구성의 설치 도구(W; W'; W'')에 연결 가능하다. 바람직한 실시 형태(도 2a 참조)에 따르면, 자동 설치 기계(1)는, WO 2018/114122 A1에 설명된 바와 같이, 설치 도구(W)와 연결된다. 조절 맨드릴(D)은 설치 스핀들(E) 내에 배치된다. 설치 블레이드(I)가 조절 맨드릴(D)의 선형 운동에 의해 설치 스핀들 밖으로 이동될 수 있고 또한 다시 설치 스핀들(E) 안으로 끌려 들어갈 수 있다. 참고로, 설치 도구(W)의 구성은 본 출원에 완전히 포함된다.
자동 설치 기계(1) 및 설치 도구(W')의 다른 바람직한 구성이 도 2b에 나타나 있다. 구동 유닛과 조합되는 도시된 설치 도구(W')는 WO 2019/141497에 설명되어 있다. 조절 맨드릴(D')을 갖지만 구동 유닛은 없는 개시된 설치 스핀들(E')은 자동 설치 기계(1)와 조합될 수 있다. 따라서, 구동 유닛이 없는 WO 2019/141497의 설치 도구(W')가 참조로 포함된다.
설치 도구(W 및 W')는 바람직하게는 EP 2 637 825 B1에 따른 재드레싱 가능한 슴베(redressable tang)를 갖는 와이어 나사 인서트를 설치하는 데에 적합하다.
도 2c는 설치 스핀들(E'') 및 조절 맨드릴(D'')로부터 벗어나 있는 EP 1 084 800 B1에 따른 설치 도구(W'')를 나타낸다. 설치 스핀들(E'')이 세팅 스핀들(10)에 의해 회전되는 동안, 조절 맨드릴(D'')은 조절 맨드릴(12)의 도움으로 설치 방향(RI) 및 그 반대로 선형적으로 변위될 수 있다. 작동 맨드릴(12)의 운동 및 이에 따른 조절 맨드릴(D'')의 운동은, 이를 포함하는 와이어 나사 인서트(G)를 설치할 때, 반경 방향 내측 돌출 설치 슴베(Z)를 파단시키기 위해 사용된다. 설치 도구(W'')의 구성은 EP 1 084 800 B1을 참조하여 전체적으로 포함된다.
도 1 및 도 2의 자동 설치 기계(1)의 확대도가 도 3의 개략 단면도로 나타나있다. 엔진, 바람직하게는 3-상(phase) 동기 엔진과 같은 전기 엔진 형태의 구동 유닛(M)이 세팅 스핀들(10)의 회전을 일으킨다. 자동 설치 기계(1)의 작동을 지원하기 위해, 바람직한 3-상 동기 엔진(M)의 위치는 한 구성에 따라 모니터링된다. 이는 3-상 동기 엔진의 각 위치가 검출되어 제어 유닛에 전송됨을 의미한다.
제 1 회전 방향 및 반대되는 제 2 회전 방향으로의 엔진(M)의 회전은 기어(14), 바람직하게는 감속 기어를 통해 세팅 스핀들(10)에 전달된다.
엔진(M)에 의해 생성되는 토크를 검출하기 위해, 토크 센서(16)가 바람직한 감속 기어(14) 앞에 배치된다. 검출된 토크는 바람직하게는 또한 제어 유닛(S)에 전달되고 거기서 모니터링된다.
엔진(M)에 의해 생성되는 토크를 감쇠시키기 위해, 토크 센서(16)는 바람직하게는 2개의 클로(claw) 커플링(18)으로 프레임된다. 이는 엔진(M)에 의해 야기되는 토크 피크로 인한 기어(14)의 과도한 스트레스를 방지한다.
엔진(M)의 회전 운동과 토크를 세팅 스핀들(10)에 전달하기 위해, 바람직한 감속 기어(14)가 볼 부싱(20)을 통해 세팅 스핀들(10)에 연결된다. 잘 알려져 있는 구성의 볼 부싱(20)은 세팅 스핀들(10)과 형상 끼워 맞춤으로 연결된다. 이에 의해, 세팅 스핀들(10)은 볼 부싱(20) 내에서 설치 방향(RI) 또는 세팅 스핀들(10)의 길이 방향으로 선형적으로 변위될 수 있다. 바람직한 감속 기어(14)와 볼 부싱(20) 사이의 다른 형상 끼워 맞춤 연결에 의해, 엔진(M)의 회전 운동과 토크가 세팅 스핀들(10)에 전달될 수 있다. 이러한 구성에 근거하여, 세팅 스핀들(10)을 회전시킬 때, 세팅 스핀들(10)이 볼 부싱(20) 내에서 설치 방향(RI) 및 그 반대 방향으로 선형적으로 변위될 수 있다.
세팅 스핀들(10)을 설치 방향(RI) 또는 그 반대 방향으로 선형적으로 이동시키기 위해, 제 1 액츄에이터(여기서는 바람직하게는 제 1 공압 실린더(30))가 제공된다. 제 1 공압 실린더(30)는 피스톤(32)을 포함한다. 바람직하게는, 제 1 공압 실린더(30)의 피스톤(32)은 구체적으로 복동(double-acting) 실린더로서 설치 방향(RI)에 평행한 두 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제 1 공압 실린더(30)는 설치 방향(RI)의 반대 방향으로 스프링 리셋이 있는 단동 공압 실린더로서 제공되는 것이 바람직하다(나타나 있지 않음).
제 1 공압 실린더(30)가 선형 액츄에이터로서 작용함에 따라, 더 바람직한 구성에 따라 전자기 또는 전기 또는 압전 액츄에이터로 구현될 수 있다.
제 1 공압 실린더(30)의 피스톤(32)의 선형 편향에 의해, 세팅 스핀들(10)이 설치 방향(RI) 또는 그 반대 방향으로 변위된다. 이렇게 해서, 제 1 공압 실린더(30)는 바람직하게는 세팅 스핀들(10) 및 이에 따라 관련된 설치 도구(W; W'; W")를 비회전 직선 운동에 의해 구성품 내의 나사 보어에 전달한다. 작동 맨드릴(12)은 또한 세팅 스핀들(10)과 함께 운반되며, 이는 세팅 스핀들(10) 내에 배치된다.
설치 스핀들(E; E'; E")에 배치되는 와이어 나사 인서트가 나사 개구 안으로 회전하기 시작할 때에만, 엔진(M)이 감속 기어(14)를 통해 세팅 스핀들(10)과 설치 스핀들(E; E'; E")을 회전시킨다. 나사 보어 안에서 와이어 나사 인서트의 나사 결합 또는 회전은 바람직하게는 세팅 스핀들(10)의 회전만으로 이루어진다. 그렇게 할 때, 세팅 스핀들(10)의 회전에 의해 구성품의 나사 보어의 내부 나사산이 설치 스핀들(E; E'; E")과 함께 와이어 나사 인서트를 나사 보어 안으로 끌어 당긴다. 이때, 제 1 공압 실린더(30)는 바람직하게는 비가압 상태이다. 나사 보어에서 와이어 나사 인서트의 회전은 설치 방향(RI)으로의 제 1 공압 실린더(30) 또는 제 1 액츄에이터의 동력 보조 변위 운동의 지원을 받는 것이 또한 바람직하다.
바람직하게는, 공압 실린더(30)는 최대 힘의 면에서 감압기에 의해 조절 가능하다. 제 1 공압 실린더(30)는 위치 센서를 포함하는 것이 또한 바람직하다. 이 센서는 설치 스핀들(10)의 변위로 보정될 수 있는 피스톤(32)의 절대 변위 및 구성품 개구에서 와이어 나사 인서트(Z)의 설치 깊이를 감지한다. 추가로, 와이어 나사 인서트를 나사 보어 안으로 회전시킬 때 바람직하게는 설치 스핀들(10)이 제 1 공압 실린더의 피스톤(32)을 또한 설치 방향(RI)으로 변위시킴에 따라, 위치 센서의 도움으로, 와이어 나사 인서트가 나사 보어 안으로 얼마나 깊이 세팅되었는지를 결정할 수 있다.
제 1 공압 실린더(30)의 피스톤(32)에 의해 그리고 그 피스톤을 따라 선형적으로 이동 가능하게 배치되는 세팅 스핀들(10)은 회전 디커플링 연결 유닛(40)을 통해 피스톤(32) 또는 일반적으로 제 1 공압 실린더(30)에 연결된다. 회전 디커플링 연결 유닛(400)은 피스톤(32)에 연결된다. 이 피스톤(32)의 선형 운동은 이 연결을 통해 연결 유닛(40)에 전달되고 그런 다음에 세팅 스핀들(10)에 전달된다.
연결 유닛(40)은 바람직하게는 내부 수용 공간(42)을 규정한다. 피스톤(32)이 연결 유닛(40)의 제 1 축방향 단부에 체결되어 있고, 세팅 스핀들(10)은 제 1 축방향 단부에 대향하는 제 2 축방향 단부에 연결된다. 바람직하게는, 연결 유닛(40)은 비회전 방식으로 배치된다. 이를 위해, 그 연결 유닛은 링크 모션(44)에서 안내된다. 이 링크 모션(44)은, 설치 방향(RI)에 평행하게 연장되고 연결 유닛(40)을 회전 못 하게 유지하는 적어도 하나의 안내 슬롯을 포함한다.
세팅 스핀들(10)은 또한 바람직하게는 회전 실린더(46)에 연결된다. 이 회전실린더(46)는 수용 공간(42)에 자유롭게 회전 가능하게 배치되며, 연결 유닛(40)을 세팅 스핀들(10)에 연결한다. 연결 유닛(40)에서 회전 실린더(46)의 회전의 바람직한 지원을 위해, 홈 볼 베어링(48)이 제공된다.
세팅 스핀들(10) 내부의 작동 맨드릴(12)은 연결 유닛(40)의 수용 공간(42)에 있는 액츄에이터(50; 50'; 50")에 연결된다. 상이한 바람직한 액츄에이터(50; 50'; 50')를 갖는 연결 유닛(40)의 확대도가 도 5 내지 7에 도시되어 있다.
아래에서 이미 더 설명되는 바와 같이, 설치 도구(W; W'; W'')는 적어도 하나의 회전 가능한 설치 스핀들(E)로 이루어진다. 직선 방식으로 변위 또는 이동 가능한 조절 맨드릴(D)은 설치 스핀들(E)의 내부에 배치된다. 조절 맨드릴은, 설치 도구(W; W'; W'')의 구성에 따라, 설치 블레이드(I)를 밖으로 이동시키거나 안으로 뜰어 들이고 또는 와이어 나사 인서트(G)에 있는 슴베(Z)를 파단시키기 위해 사용된다. 조절 맨드릴(D)의 선형 작동은 작동 맨드릴(12)에 의해 일어난다. 설치 스핀들(E)의 회전은 세팅 스핀들(10)에 의해 일어난다.
세팅 스핀들(10)과 작동 맨드릴(12) 및 그에 따른 관련 설치 스핀들(E)과 조정 맨드릴(D)을 개별적으로 제어하고 움직일 수 있도록 하기 위해, 회전 디커플링 연결 유닛(40)이 제공된다. 한편, 이 회전 디커플링 연결 유닛(40)은 제 1 공압 실린더(30)의 도움으로 동시 선형 이동 중에 세팅 스핀들(10)의 회전을 보장한다. 이와 함께, 회전 디커플링 연결 유닛(40)에 있는 액츄에이터(50); 50'; 50")는, 작동 맨드릴(12)이 설치 방향(RI)으로 또는 그 반대 방향으로 선형적으로 변위될 수 있는 것을 보장한다.
도 5 및 도 6의 각 연결 유닛(40, 40')의 수용 공간(42)에는 제 2 액츄에이터(50, 50'), 바람직하게는 공압 액츄에이터가 배치된다.
공압 액츄에이터(50)는 바람직하게 복동 제 2 공압 실린더로 이루어진다. 복동 제 2 공압 실린더(50)는 연결 유닛(40)의 수용 공간(42)에서 실린더로서 작동하는 복동 피스톤(52)으로 이루어진다. 복동 피스톤(52)의 서로 다른 측면들은 2개의 압축 공기 연결부(54, 56)를 통해 특정 방식으로 흐름을 받을 수 있다. 압축 공기 연결부(54)에 공기 압력이 가해지면, 복동 피스톤(52)과 이에 연결된 작동 맨드릴(12)이 설치 방향(RI)으로 움직이게 된다. 압축 공기 연결부(56)에 공기 압력이 가해지면, 바람직하게는, 설치 방향(RI)의 반대 방향으로의 복동 피스톤(52) 및 작동 맨드릴(12)의 리벳이 일어난다.
도 6에서, 공압 액츄에이터(50')는 바람직하게는 스프링 리셋이 있는 단동 공압 실린더(50')로 구현된다. 압축 공기는 압축 공기 연결부(54')를 통해 단동 피스톤(58)에 가해진다. 이로써, 작동 맨드릴(12)과 함께 단동 피스톤(58)이 설치 방향(RI)으로 변위된다. 단동 피스톤(58)의 리셋을 위해, 압축 공기 연결부(54')에서의 공기 압력이 감소되거나 차단된다. 단동 피스톤(58)에 예압(preload)을 가하는 스프링(60)이 그에 의해 이완될 수 있고 피스톤(58)을 설치 방향(R I)의 반대 방향으로 복귀시킬 수 있다.
제 2 액츄에이터(50'')의 다른 바람직한 실시 형태가 도 7에 나타나 있다. 전자기 또는 압전 액츄에이터(50'')가 연결 유닛(40'')의 수용 공간(52)에 배치된다. 이 액츄에이터는 바람직하게는 전기 공급 라인(62)을 통해 또는 무선 연결의 도움으로 제어된다. 공급 라인(62)은 연결 유닛(40'')의 움직임을 방해하거나 그에 의해 손상되지 않도록 구성된다. 전기적 활성화에 따라, 액츄에이터(50'')는 작동 맨드릴(12)을 작동시키기 위해 설치 방향(RI)으로 편향된다. 반대의 전기적 활성화의 경우, 액츄에이터(50'')는 설치 방향(RI)의 반대 방향으로 작동 맨드릴(12)을 바람직하게는 초기 위치로 이동시킨다.
도 8과 관련하여, 작동 맨드릴(12)은 바람직하게는 볼 잠금 장치(70)를 통해 작동 맨드릴(미도시)에 연결된다.
도 9는 설치 도구(W''')의 바람직한 실시 형태를 나타낸다. 이 설치 도구 (W''')는 여기에 참조로 포함된 WO 2018/114122 A1에서 다른 바람직한 구성으로 더 자세히 설명되어 있다.
도 9에 있는 설치 도구(W''')의 사시도는 외부 나사(GE)를 갖는 설치 스핀들(E''')을 보여준다. 와이어 나사 인서트(미도시)는 이를 구성품의 나사 보어 안으로 나사 결합시키기 위해 그 외부 나사(GE) 상에서 회전된다.
설치 스핀들(E''')은 설치 방향(RI)으로 앞에 배치되는 축방향 전방측에서
창(window)을 포함한다 . 설치 블레이드(I''')는 설치 스핀들(E''') 밖으로 이동되고 작동 맨드릴(12) 및 조절 맨드릴(D''')의 도움으로 이 창을 통해 다시 그 안으로 끌려 들어간다. 설치 블레이드(I''')가 설치 스핀들(E''')에 위치되면, 와이어 나사 인서트가 설치 스핀들(E''') 상에서 회전한 다음에 구성품 개구 안으로 회전된다. 바람직하게는, 이 와이어 나사 인서트는 위에서 이미 추가로 설명된 재드레싱 가능한 슴베를 갖는 와이어 나사 인서트이다.
구성품 개구에서 와이어 나사 인서트의 원하는 설치 깊이에 도달한 후, 설치 블레이드(I''')는 작동 맨드릴(12) 및 조절 맨드릴(D''')의 운동에 의해 설치 방향(RI)으로 설치 블레이드(E''') 밖으로 이동된다. 이 상태는 바람직하게는 도 10에 나와 있다.
세팅 스핀들(10) 및 이에 따른 설치 스핀들(E''')은 이제 구성품 개구에서 와이어 나사 인서트의 나사 결합 방향과 반대 방향으로 회전된다. 이러한 회전 운동 중에, 설치 블레이드(I''')의 측면은 바람직하게는 나사 결합된 와이어 나사 인서트의 재드레싱 가능한 슴베와 결합하고 구성품 개구의 수용 나사 안으로 슴베를 구부리는데, 바람직하게는 압축시킨다. 재드레싱 가능한 슴베는 그에 의해 파단되지 않는다.
슴베가 재드레싱되면, 설치 스핀들(E''')은 세팅 스핀들(10)에 의해 와이어 나사 인서트의 나사 결합 방향으로 바람직하게는 1/4 미만의 턴(turn)으로 회전된다. 이렇게 되면, 설치 블레이드(I''')와 재드레싱 가능한 슴베 사이의 접촉이 해제된다. 그 후, 작동 맨드릴(12)에 의해 제어되는 조절 맨드릴(D''')은 설치 블레이드(I''')를 설치 스핀들(E''') 안으로 다시 이동시킨다. 설치 블레이드(I''')가 설치 스핀들(E''')에 다시 수용되자마자, 설치 스핀들(E''')은 설치된 와이어 나사 인서트 밖으로 완전히 나사 풀림되거나 회전된다.
위에서 설명된 설치 방법은 WO 2018/114122 A1에도 더 바람직한 구성으로 더 상세하게 설명되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다.
설치 도구(E''')의 전술한 단계를 자동 설치 기계(1)로 신뢰적으로 개시할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는, 도구 척(90)은 자동 설치 기계(1)를 강제 끼워맞춤 및 형상 끼워맞춤 방식으로 설치 도구(E''')에 연결한다. 이는 도 10의 바람직한 구성을 통해 더 자세히 설명된다.
바람직하게는, 작동 맨드릴(12)은 볼 잠금이 이루어지는 수용부(13)를 포함한다. 조절 맨드릴(D''')의 볼 헤드(K)는 거기에 해제 가능하게 잠금된다. 이러한 연결에 기초하여, 설치 방향(RI) 및 그 반대 방향으로의 작동 맨드릴(12)의 선형 조절 운동이 조절 맨드릴(D''')에 전달된다.
바람직하게는, 설치 스핀들(E''')은 설치 스핀들(E''')의 나사 단부로부터 멀어지는 방향으로 향하는 축방향 단부 부분에서 형상 끼워맞춤 외부 프로파일(F)을 포함한다. 이 형상 끼워맞춤 외부 프로파일(F)은 비회전 대칭으로 구성되는데, 바람직하게는 정사각형, 육각형 등으로 구성된다.
형상 끼워맞춤 외부 프로파일(F)은 그에 상보적으로 구성된 수용 공간(94)에 수용된다. 그에 의해 세팅 스핀들(10)과 설치 스핀들(E''') 사이에 이루어지는 형상 끼워맞춤은, 세팅 스핀들(10)의 회전 운동이 설치 스핀들(E''')에 전달되는 것을 보장한다.
설치 스핀들(E''')을 수용부(94)에 해제 가능하고 견고한 방식으로 유지하기 위해, 볼 잠금 장치(92)가 바람직하게 도구 척(90)에 제공된다. 이 볼 잠금 장치(92)는 설치 스핀들(E''')에 있는 수용부(A), 바람직하게는 홈, 오목부, 또는 랫칭 윤곽과 결합하거나 접촉한다.
전술한 바람직한 연결 구조로, 설치 도구(E''')는 자동 설치 기계(1)와 신뢰적으로 연결될 수 있고 마모된 경우에 교체 가능하다.
와이어 나사 인서트의 세팅은 자동 설치 기계(1) 및 EP 2 637 825 B1에 따른 재드레싱 가능한 슴베를 갖는 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구의 바람직한 조합을 기반으로 설명되었다. 이러한 설치 도구(W 또는 W')는 WO 2018/114122 A1 또는 WO 2019/141497(위의 내용 참조)에 설명되어 있다. 대응하는 흐름도가 도 11에 나와 있다.
먼저, 제 1 단계 S1에서, 와이어 나사 인서트가 설치 스핀들(E) 상에서 회전된다. 이를 위해, 엔진(M)은 세팅 스핀들(10)을 회전시켜, 설치 스핀들(E)이 와이어 나사 인서트 안으로 나사 결합되거나 와이어 나사 인서트가 설치 스핀들(E) 상에서 나사 결합된다.
이어서, 단계 S2에서, 와이어 나사 인서트가 회전된 설치 스핀들의 팁이 구성품의 나사 보어 위쪽에 위치된다. 이어서, 바람직하게, 제 1 공압 실린더(30)가 설치 스핀들(10) 및 와이어 나사 인서트를 나사 개구의 방향으로 설치 방향(RI)으로 이동시킨다. 바람직하게는, 단계 S2에서의 전달 중에, 세팅 스핀들(10)은 와이어 나사 인서트의 나사 결합 방향으로 회전된다(단계 S3). 이에 따라, 회전 운동의 도움으로 전달 운동 동안에 와이어 나사 인서트가 구성품의 나사 보어의 나사산과 맞물릴 수 있는 바람직한 이점이 얻어진다.
바람직하게는 제 1 공압 실린더(30)의 위치 센서에 의해 감지되는 규정된 상대 위치에 도달하면, 바람직하게는 세팅 스핀들(10)의 회전 속도가 감소된다. 회전 주파수의 감소는, 와이어 나사 인서트의 목표 설치 깊이에 도달했을 때, 실제 위치와 같은 방식으로 나사 결합 프로세스를 종료하거나 끝낼 수 있도록 하는 역할을 한다(단계 S4).
와이어 나사 인서트의 바람직한 재드레싱 가능한 슴베를 구성품의 나사산 안으로 재드레싱하기 위해, 작동 맨드릴(12)은 연결 유닛(40)에 있는 액츄에이터(50; 50'; 50")에 의해 설치 방향(RI)으로 이동된다. 바람직한 압축 블레이드는 설치 도구의 맨드릴에 의해 설치 스핀들 밖으로 움직인다.
압축 블레이드가 액츄에이터(50; 50'; 50'') 및 맨드릴에 의해 설치 스핀들 밖으로 움직이면, 엔진은 세팅 스핀들(10)을 나사 결합 방향의 반대 방향으로 제 2 회전 방향으로 회전시킨다. 이러한 방식으로, 재드레싱 가능한 슴베는 바람직하게는 설치 개구의 나사산 안으로 재드레싱된다(단계 S5).
또한, 절차의 이 단계에서, 도 2c에 따른 설치 도구와 함께, 슴베(Z)는 맨드릴(D'')의 도움으로 파단되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 작동 맨드릴(12)의 운동은 맨드릴(D'')의 대응하는 운동으로 변환된다(단계 S5').
와이어 나사 인서트의 슴베가 작업된 후, 재드레싱 가능한 슴베를 재드레싱한 후에 압축 블레이드를 해제하기 위해, 설치 스핀들이 단계 S6에서 나사 결합 방향의 반대 방향으로 회전된다. 그 후, 작동 맨드릴(12)은 설치 방향(RI)의 반대 방향으로 움직이거나 세팅 스핀들(10) 안으로 끌려 들어간다. 이는 액츄에이터(50; 50'; 50")의 대응하는 운동을 통해 일어난다(단계 S7).
그 후, 세팅 스핀들(10)은 나사 결합 방향의 반대 방향으로 회전된다. 그렇게 할 때, 설치 스핀들은 나사 보어로부터 밖으로 회전된다(단계 S8).
연결 유닛(40)에 있는 바람직하게 사용되는 제 2 액츄에이터에 따라, 그 액츄에이터를 작동시키기 위한 다음 단계가 수행된다. 먼저, 복동 공압 실린더를 갖는 액츄에이터(50) 및 단동 공압 실린더를 갖는 액츄에이터(50')에 대해 공압이 추가된다. 이 공압에 의해 세팅 스핀들(10)의 작동 맨드릴(12)이 그의 초기 위치에서 벗어나게 움직인다.
작동 단계 종료 후 작동 맨드릴을 다시 그의 초기 위치로 안내할 수 있도록 하기 위해, 먼저 단동 공압 실린더를 갖는 액츄에이터(50')의 공압이 차단된다. 그 공압을 차단시킴으로써, 단동 피스톤(58)이 공압적으로 해제되고, 예압된 스프링(60)이 단동 피스톤 및 관련 작동 맨드릴(12)의 스프링 리셋을 일으킨다.
복동 공압 실린더를 갖는 액츄에이터(50)에서, 복동 공압 실린더의 제 1 챔버의 공압이 먼저 차단된다. 이어서, 복동 공압 실린더의 제 2 챔버 내의 공압이 추가된다. 이러한 방식으로, 작동 맨드릴(12)이 설치 방향(RI)의 반대 방향으로 바람직하게는 그의 초기 위치로 다시 움직이게 된다.
전자기 또는 압전 액츄에이터(50'')의 바람직한 사용으로, 이 액츄에이터는 전기 신호의 도움으로 제어된다. 예를 들어, 처음에, 전자기 또는 압전 액츄에이터에 전기 신호가 전달되면, 그에 의해 액츄에이터가 작동되고 세팅 스핀들(10)의 작동 맨드릴(12)이 초기 위치로부터 설치 방향(RI)으로 움직인다. 작동 맨드릴이 그 기능을 수행하면, 전자기 액츄에이터 또는 압전 액츄에이터에 대한 전기 신호가 바람직하게는 처단된다. 이에 따라, 전자기 액츄에이터가 뒤로 움직여 작동 맨드릴이 초기 위치로 따라서 이동되거나 되돌아가는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 구성에 따르면, 전자기 액츄에이터는 스프링 리셋을 포함한다. 전기 신호를 차단시킨 후에, 예압된 스프링은 작동 맨드릴과 함께 전자기 액츄에이터를 대응하는 초기 위치로 리셋시킨다.
1 자동 설치 기계
5 구성품
10 세팅 스핀들
12 작동 맨드릴
13 작동 맨드릴에서 볼 잠금 장치를 갖는 수용부
14 감속 기어
16 토크 센서
18 클로 커플링
20 볼 부싱
30 제 1 액츄에이터
32 제 1 공압 실린더의 피스톤
40; 40'; 40'' 회전 디커플링 연결 유닛
42 수용 공간
44 링크 모션
46 회전 실린더
48 롤러 볼 베어링
50; 50'; 50'' 제 2 액츄에이터
52 복동 피스톤
54, 56 압공 공기 연결부
58 단동 피스톤
60 복귀 스프링
62 공급 라인
90 도구 척
92 설치 스핀들(E)을 체결하기 위한 볼 잠금 장치
94 도구 척과 설치 스핀들(E) 사이의
내토크 형상 끼워맞춤
Z 전달 장치
E, E', E'', E''' 설치 스핀들
D, D', D'', D''' 조절 맨드릴
I, I', I'', I''' 설치 블레이드
G 와이 나사 인서트
H 와이어 나사 인서트의 슴베
M 구동 유닛/엔진
S 제어 유닛
W 설치 도구
K 조절 맨드릴(D'')에 있는 볼 헤드
F 설치 스핀들(E''')에 있는 형상 끼워맞춤 외부 프로파일
GE 설치 스핀들(E''')에 있는 나사산
A 도구 척(90)의 볼 잠금 장치(92)를 위한 수용부
5 구성품
10 세팅 스핀들
12 작동 맨드릴
13 작동 맨드릴에서 볼 잠금 장치를 갖는 수용부
14 감속 기어
16 토크 센서
18 클로 커플링
20 볼 부싱
30 제 1 액츄에이터
32 제 1 공압 실린더의 피스톤
40; 40'; 40'' 회전 디커플링 연결 유닛
42 수용 공간
44 링크 모션
46 회전 실린더
48 롤러 볼 베어링
50; 50'; 50'' 제 2 액츄에이터
52 복동 피스톤
54, 56 압공 공기 연결부
58 단동 피스톤
60 복귀 스프링
62 공급 라인
90 도구 척
92 설치 스핀들(E)을 체결하기 위한 볼 잠금 장치
94 도구 척과 설치 스핀들(E) 사이의
내토크 형상 끼워맞춤
Z 전달 장치
E, E', E'', E''' 설치 스핀들
D, D', D'', D''' 조절 맨드릴
I, I', I'', I''' 설치 블레이드
G 와이 나사 인서트
H 와이어 나사 인서트의 슴베
M 구동 유닛/엔진
S 제어 유닛
W 설치 도구
K 조절 맨드릴(D'')에 있는 볼 헤드
F 설치 스핀들(E''')에 있는 형상 끼워맞춤 외부 프로파일
GE 설치 스핀들(E''')에 있는 나사산
A 도구 척(90)의 볼 잠금 장치(92)를 위한 수용부
Claims (9)
- 와이어 나사 인서트를 나사 보어에 설치하기 위해 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구(W;W';W'')에 연결 가능한 자동 설치 기계(1)로서,
a. 제 1 회전 방향과 제 2 회전 방향 사이에서 전환 가능한 회전 운동을 제공하는 회전 구동 유닛(M);
b. 축방향으로 변위 가능한 중공 원통형 세팅 스핀들(10)로서, 상기 회전 구동 유닛(M)과 회전 연결(20)되어, 구동 유닛(M)의 회전 운동이 상기 세팅 스핀들(10)에 전달되는 동안에, 세팅 스핀들(10)이 상기 회전 운동과는 독립적으로 길이 방향으로 변위 가능한, 중공 원통형 세팅 스핀들;
c. 제 1 액츄에이터(30) - 이 액츄에이터의 유효 방향은 상기 세팅 스핀들(10)의 길이 방향에 평행하게 배향되며, 상기 제 1 액츄에이터는 변위 가능한 방식으로 상기 세팅 스핀들(10)에 연결되어, 세팅 스핀들(10)이 상기 액츄에이터(30)에 의해 축방향으로 변위 가능함 -;
d. 상기 중공 원통형 세팅 스핀들(10) 내부에 배치되고 일반적으로 무회전으로 구동되는 축방향 변위 가능한 작동 맨드릴(12); 및
e. 와이어 나사 인서트를 위한 상기 설치 도구(E; E'; E'')가 상기 세팅 스핀들(10)에 연결될 수 있게 해주는 도구 척(chuck)(90)을 포함하는, 자동 설치 기계. - 제 1 항에 있어서,
상기 회전 가능한 세팅 스핀들(10) 및 제1 액츄에이터(30)는 회전 디커플링 연결 유닛(40; 40'; 40'')을 통해 서로에 연결되며, 그래서 세팅 스핀들(10)은 회전되면서 동시에 제 1 액츄에이터(30)에 의해 선형적으로 변위 가능한, 자동 설치 기계(1). - 제 2 항에 있어서,
상기 연결 유닛(40; 40';40'')은 제 2 액츄에이터(50; 50'; 50'')를 포함하고, 상기 작동 맨드릴(12)은 상기 제 2 액츄에이터에 의해 상기 세팅 스핀들(10) 내에서 선형적으로 변위 가능한, 자동 설치 기계(1). - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 및/또는 제 2 액츄에이터(50; 50')는 복동(double-acting) 공압 실린더 또는 스프링 리셋이 있는 단동(single-acting) 공압 실린더로 구성되는, 자동 설치 기계(1). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도구 척(90)은 설치 도구의 설치 스핀들을 위한 볼 잠금 장치 또는 콜릿 척인, 자동 설치 기계(1). - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
설치 스핀들을 갖는 설치 도구를 포함하고, 조절 맨드릴이 선형적으로 움직일 수 있게 상기 설치 스핀들에 배치되며, 조절 맨드릴은 설치 블레이드(I, I', I'', I'''), 특히 드래깅(dragging) 및/또는 압축 블레이드를 밖으로 이동시키는, 자동 설치 기계(1). - 자동 설치 기계, 특히 제 1 항에 따른 자동 설치 기계로 구성품의 나사 보어에 와이어 나사 인서트를 설치하기 위한 설치 방법(1)으로서,
a. 세팅 스핀들에 연결된 설치 도구의 설치 스핀들 상에서 와이어 나사 인서트를 회전시키는 단계(S1) - 회전 구동 유닛이 상기 세팅 스핀들을 회전시킴 -;
b. 상기 세팅 스핀들을 길이 방향으로 변위시키는 제 1 액츄에이터, 특히 공압 실린더를 사용하여, 회전되어 위치된 와이어 나사 인서트를 갖는 설치 스핀들을 상기 나사 보어에 전달하는 단계(S2);
c. 와이어 나사 인서트를 나사 보어 안으로 나사 결합시키기 위해 상기 세팅 스핀들을 제 1 회전 방향으로 회전시키는 단계(S3);
d. 상기 와이어 나사 인서트의 슴베(tang)에 작용하도록, 세팅 스핀들과 제 1 공압 실린더 사이의 회전 디커플링 연결 유닛에 배치되는 제 2 액츄에이터에 의해 세팅 스핀들 내부에 배치된 작동 맨드릴을 밖으로 이동시키는 단계(S5; S5'); 및
e. 상기 설치 스핀들을 상기 나사 보어 밖으로 회전시키기 위해 세팅 스핀들을 제 2 회전 방향으로 회전시키는 단계(S8)을 포함하는, 설치 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 회전 디커플링 연결 유닛(40; 40'; 40'')은 스프링 리셋이 있는 단동 공압 실린더(50') 또는 복동 공압 실린더(50)를 액츄에이터로서 포함하며, 상기 설치 방법은,
상기 단동 공압 실린더 또는 복동 공압 실린더에 공압을 추가하여, 상기 세팅 스핀들의 작동 맨드릴이 초기 위치에서 벗어나게 움직이게 하는 단계; 및
상기 단동 공압 실린더 내의 공압을 차단시키고 상기 작동 맨드릴을 상기 초기 위치로 스프링 리셋시키는 단계; 또는
상기 복동 공압 실린더의 제 1 챔버 내의 공압을 차단시키고 상기 복동 공압 실린더의 제 2 챔버에 공압을 추가하여, 상기 작동 맨드릴을 다시 초기 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하는, 설치 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 회전 디커플링 연결 유닛은 제 2 액츄에이터로서 전자기 액츄에이터를 포함하고, 상기 설치 방법은,
전기 신호를 상기 전자기 액츄에이터에 전송하여, 제 2 액츄에이터를 작동시키고 또한 세팅 스핀들의 작동 맨드릴을 초기 위치로부터 이동시키는 단계; 및
상기 전자기 액츄에이터에 대한 전기 신호를 차단하여, 전자기 액츄에이터를 뒤로 이동시키고 이에 따라 작동 맨드릴을 초기 위치로 이동시키거나 전자기 액츄에이터 및 작동 맨드릴을 스프링 리셋시키는 단계를 더 포함하는, 설치 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20190871.2 | 2020-08-13 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230042392A true KR20230042392A (ko) | 2023-03-28 |
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| KR1020237008730A KR102621035B1 (ko) | 2020-08-13 | 2021-08-06 | 와이어 나사 인서트를 위한 설치 도구를 위한 자동 설치 기계 및 설치 방법 |
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