KR20230063758A - 볼밸브 조립장치 및 조립방법 - Google Patents

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Abstract

기 결정된 방향으로부터 제공되는 트레이 상에서 복수의 부품을 조립하여 볼밸브를 제조하는 볼밸브 조립장치에 있어서, 트레이가 이동되는 경로에 인접배치되고, 적어도 비평행한 회전축을 중심으로 회동가능한 복수 개의 관절을 포함하는 매니퓰레이터; 및 매니퓰레이터의 단부와 결합되고, 복수의 부품을 소지하고, 트레이 상에서 복수의 부품의 조립을 수행하는 헤드부;를 포함하고, 헤드부는, 복수의 부품 중 하나인 스템을 파지하는 스템파지부를 포함하고, 스템을 복수의 부품 중 하나인 중공형의 바디 내에 인입하는 과정에서 소정각도만큼 각도이격되어 하강되고, 인입 후 바디에 형성된 삽입부에 스템을 삽입하는 과정에서 각도이격되기 전의 상태로 복귀하는, 볼밸브 조립장치가 제공된다.

Description

볼밸브 조립장치 및 조립방법{ASSEMBLY APPARATUS AND ASSEMBLY METHOD FOR BALL VALVE}
본 발명은 볼밸브의 조립장치 및 조립방법에 대한 것으로서, 이를 보다 구체적으로 설명하면 종래 수작업으로 조립이 이루어지던 볼밸브를 자동화로 된 조립장치에 의해서 보다 신속하고 정확하게 조립이 이루어지도록 한 볼밸브 조립장치 및 조립방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 볼밸브 조립방식은 볼밸브 몸체 내에 볼밸브를 구성하는 다수개의 부품을 작업자가 조립한 뒤 마무리로 작업자가 직접 렌치 등의 수작업 공구를 이용하여 나사부를 조여주는 방식으로 조립작업이 이루어졌다. 그러나 이러한 작업 방식은 작업속도가 작업자의 능률에 의존되므로, 일률적인 기대생산량을 만족시키기 어렵고, 볼밸브를 구성하는 부품의 크기를 고려할 때 인력이 효과적으로 조립작업을 수행하는데 어려움이 따른다.
따라서, 이러한 문제점을 해결함과 동시에 각 부품을 순차적으로 조립하는 장치를 마련함에 있어서 각 부품을 조립라인을 따라 순차적으로 배치시키고 라인을 통과하는 과정에서 볼밸브의 조립을 이루는 것은 각 부품의 조립을 전담하는 장치를 개별적으로 마련해야 하므로 공간적인 비효율이 동반되게 된다. 따라서, 상기의 문제를 해결하기 위한 수단이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2019-0045454 호 (2019. 05. 03)
본 발명의 일 실시예는 종래 수작업으로 이루어져서 작업 능률이 저하되고, 생산량이 저하되며 작업 능력이 능숙한 숙련공을 요하여 고가의 인건비가 소요되던 볼밸브의 조립을 단일 매니퓰레이터를 통하여 보다 효율적이면서 대량 생산 및 인건비 절감의 효과를 갖도록 자동화를 실시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 볼밸브를 자동화로 조립하는 매니퓰레이터에 의해 볼밸브를 구성하는 부품들을 조립하여 조립 생산성과 작업 편의성을 향상시키도록 한 것을 목적으로 한다.
본 발명은 볼밸브 조립장치 및 조립방법에 관한 것으로서, 기 결정된 방향으로부터 제공되는 트레이 상에서 복수의 부품을 조립하여 볼밸브를 제조하는 볼밸브 조립장치에 있어서, 트레이가 이동되는 경로에 인접배치되고, 적어도 비평행한 회전축을 중심으로 회동가능한 복수 개의 관절을 포함하는 매니퓰레이터; 및 매니퓰레이터의 단부와 결합되고, 복수의 부품을 소지하고, 트레이 상에서 복수의 부품의 조립을 수행하는 헤드부;를 포함하고, 헤드부는, 복수의 부품 중 하나인 스템을 파지하는 스템파지부를 포함하고, 스템을 복수의 부품 중 하나인 중공형의 바디 내에 인입하는 과정에서 소정각도만큼 각도이격되어 하강되고, 인입 후 바디에 형성된 삽입부에 스템을 삽입하는 과정에서 각도이격되기 전의 상태로 복귀하는, 볼밸브 조립장치가 제공된다.
그리고, 스템파지부는, 매니퓰레이터와 결합되기 위해 마련된 결합플레이트에 일단이 연결된 브라켓, 브라켓의 타단과 고정되는 제1고정블록, 제1고정블록으로부터 왕복이동되는 한 쌍의 제1왕복블록 및 제1왕복블록 각각에 연결되고 스템을 파지하는 핑거부를 포함할 수 있다.
또한, 소정각도는, 스템파지부가 바디로 접근하는 방향을 기준으로 스템이 삽입공을 향하는 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 핑거부는, 스템파지부가 바디로 접근하는 방향으로 연장되되, 연장구간 내에 절곡부가 형성되고, 절곡부를 중심으로 제1왕복블록으로부터 연장되는 제1연장부 및 제1연장부와 각도이격되고 스템을 파지하는 제2연장부를 포함할 수 있다.
또한, 제1연장부 및 제2연장부 간의 절곡부를 중심으로 형성되는 각도이격은 소정각도와 동일한 각도로 형성되되, 제2연장부는 브라켓의 연장방향과 평행한 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 볼밸브를 구성하는 복수의 부품은 적어도 제1시트부, 제1시트부 상에 위치되는 볼프레임, 볼프레임 상에 위치되는 제2시트부, 제2시트부 상게 위치되는 패킹부 및 바디와 나사결합되는 엔드너트를 포함하고, 헤드부는, 제1시트부를 흡착하는 제1시트흡입부, 볼프레임을 흡착하는 볼흡입부, 제2시트부를 흡착하는 제2시트흡입부, 패킹부를 흡착하는 패킹흡입부 및 엔드너트를 파지하는 엔드너트 이송부를 포함할 수 있다.
또한, 제1시트흡입부는 제1시트부를 흡착시에 제1시트부의 중공부와 대응되도록 돌출된 제1시트공돌출부를 포함하고, 제2시트흡입부는 제2시트부를 흡착시에 제2시트부의 중공부와 대응되도록 돌출된 제2시트공돌출부를 포함하며, 패킹흡입부는 패킹부를 흡착시에 패킹부의 중공부와 대응되도록 돌출된 패킹흡입부를 포함할 수 있다.
기 결정된 방향으로부터 제공되는 트레이에 배치된 중공형의 바디를 대상으로 제1시트부, 스템, 볼프레임, 제2시트부, 패킹부 및 엔드너트를 조립하여 볼밸브를 제조하는 볼밸브 조립방법에 있어서, 헤드부에 포함되는 스템파지부의 핑거부가 볼프레임과 연결되는 스템의 일단인 돌출대응부를 파지하고, 스템파지부가 바디 상에 위치되고, 스템이 바디 내부로 인입되도록 핑거부가 바디 내측으로 진입하고, 스템파지부가 스템의 타단이 바디에 형성된 삽입공에 삽입되도록 삽입배치시키고, 핑거부가 돌출대응부를 파지해제하고, 스템파지부가 바디 상의 위치인 원점으로 복귀되는, 볼밸브 조립방법이 제공된다.
또한, 스템파지부는 핑거부가 스템을 파지한 상태에서 원점에 위치되었을 때 하방으로 연장된 핑거부 및 측방으로 연장된 스템이, 바디에 진입시 바디와 간섭을 회피할 수 있는 소정각도로 기울어진 상태로 위치될 수 있다.
또한, 헤드부는, 제1시트부를 흡착하는 제1시트흡입부, 볼프레임을 흡착하는 볼흡착부, 제2시트부를 흡착하는 제2시트흡입부, 패킹부를 흡착하는 패킹흡입부 및 엔드너트를 파지하는 엔드너트이송부를 더 포함하고, 스템파지부에 의한 바디로의 스템의 조립은 제1시트흡입부에 의해 바디 내에 제1시트부가 안착된 후에 수행되고, 스템의 조립 후에 볼흡착부에 의한 볼프레임의 조립, 제2시트흡입부에 의한 제2시트부의 조립, 패킹흡입부에 의한 패킹부의 조립 및 엔드너트이송부에 의한 엔드너트의 조립이 순차적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 볼밸브의 조립을 단일 매니퓰레이터를 통한 자동화를 실시하는 볼밸브 조립장치를 제공하면서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 볼밸브를 조립하는 매니퓰레이터에 의해 볼밸브를 구성하는 부품들을 조립하는 볼밸브 조립방법을 제공함으로써, 기존에 수작업으로 조립이 이루어져서 생산 효율이 저하되면서 숙련된 인력을 요하여 인건비가 대량으로 소요되던 볼밸브를 단일의 내티퓰레이터로 자동화하여 신속하고 정확한 조립 생산으로 인해서 생산량을 대폭 향상시킬 수 있으며, 고도로 숙련된 인력이 아니어도 생산성이 높아서 인건비를 대폭 절감시킬 수 있으며, 이로 인하여 볼밸브의 조립 생산성과 작업 편의성을 극대화할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼밸브 조립장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼밸브의 분해사시도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드부를 나타낸 저면측 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼밸브를 조립하는 순서를 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드부의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스템파지부를 나타낸 것으로서, 도 6(a)는 스템파지부의 핑거부가 스템을 파지하고 있는 것을 나타낸 도면이고, 도 6(b)는 스템파지부의 핑거부가 이격되어 스템을 미파지하고 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스템파지부가 볼밸브의 바디에 인입되는 것을 나타낸 것으로서, 도 7(a)는 핑거부에 의해 스템이 파지된 상태를 나타낸 도면이고, 도 7(b)는 스템파지부가 소정각도로 기울어진 상태로 하강하여 스템이 바디 내에 인입되도록 이동된 것을 나타낸 도면이며, 도 7(c)는 스템파지부의 기울기가 복귀되며 스템이 바디의 삽입공에 삽입된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스템과 바디 간의 조립 전후로 볼밸브를 구성하는 스템 이외의 부품의 파지 및 조립과정이 개입되는 것을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1시트흡입부의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 9(a)는 제1시트흡입부가 제1시트부를 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 9(b)는 제1시트흡입부가 제1시트를 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼흡입부의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 10(a)는 볼흡입부가 볼프레임을 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 9(b)는 볼흡입부가 볼프레임을 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2시트흡입부의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 11(a)는 제2시트흡입부가 제2시트부를 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 11(b)는 제2시트흡입부가 제2시트를 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킹흡입부의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 12(a)는 패킹흡입부가 패킹부를 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 12(b)는 패킹흡입부가 패킹부를 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드너트이송부의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 13(a)는 엔드너트이송부가 엔드너트를 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 13(b)는 엔드너트이송부가 엔드너트를 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
본 발명은 볼밸브를 자동으로 조립하기 위한 볼밸브 조립장치 및 조립방법을 제공코자 하는 것으로서, 이를 하기에서 도면들과 함께 보다 구체적으로 설명토록 하되, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 사용되는 용어들 역시 실시예를 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐 해당 용어에 국한되게 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼밸브(10) 조립장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼밸브(10)의 분해사시도를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예인 볼밸브(10) 조립장치는, 기 결정된 방향으로부터 제공되는 트레이(T) 상에서 복수의 부품을 조립하여 볼밸브(10)를 제조하는 것으로서, 트레이(T)가 이동되는 경로에 인접배치되고, 적어도 비평행한 회전축을 중심으로 회동가능한 복수 개의 관절을 포함하는 매니퓰레이터(200) 및 매니퓰레이터(200)의 단부와 결합되고, 복수의 부품을 소지하고, 트레이(T) 상에서 복수의 부품의 조립을 수행하는 헤드부(100)를 포함한다.
상기 헤드부(100)는, 복수의 부품 중 하나인 스템(3)을 파지하는 스템파지부(120)를 포함하고, 스템파지부(120)는 스템(3)을 복수의 부품 중 하나인 중공형의 바디(1) 내에 인입하는 과정에서 소정각도만큼 각도이격되어 하강되고, 인입 후 바디(1)에 형성된 삽입부에 스템(3)을 삽입하는 과정에서 각도이격되기 전의 상태로 복귀할 수 있다.
한편, 매니퓰레이터(200)는 도시된 바와 같이 복수개의 관절을 통해 자유도를 보다 증가시켜 이동가능한 다양한 궤적 내에서 헤드부(100)를 위치시킬 수 있다. 구체적으로 매니퓰레이터(200)에 형성된 복수개의 관절은 회전축이 서로 다르게 형성될 수 있다. 도시된 제1회전부(201)는 회전축이 Z방향이고, 제2회전부(202), 제3회전부(203) 및 제4회전부(204)는 회전축이 X방향일 수 있다. 이와 같이 복수개의 회전축방향(X, Y, Z 중 적어도 둘 이상)으로 조합된 관절에 의해 자유도가 증가될 수 있다.
상기 매니퓰레이터(200)는 볼밸브(10)의 부품 중 하나인 중공형의 바디(1)가 트레이(T)에 안착되어 이송되는 경로와 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 트레이(T)의 이송중에 볼밸브(10)의 구성요소를 바디(1)에 조립시킴으로써 볼밸브(10)를 제조할 수 있는 것이다.
도 2에 도시된 볼밸브(10)의 분해사시도와 같이 삽입공(1')이 마련된 바디(1)에 제1시트부(2), 볼프레임(4), 제2시트부(5), 패킹부(6) 및 엔드너트(7)가 순차적으로 조립될 수 있고, 스템(3)은 제1시트부(2)와 볼프레임(4)의 조립순서 사이에 바디(1)와 삽입결합됨으로써 스템(3)에 돌출형성된 돌출대응부(3')와 볼프레임(4)에 함몰형성된 결합홈(4')이 대응연결될 수 있으며, 상기 스템(3)에는 바디(1)에 결합 시 내부 유체의 누수를 스템(3)으로의 누수를 방지코자 이너패킹(3'')(inner packing)이 볼밸브(10)의 조립 전에 스템(3)에 결합되도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드부(100)를 나타낸 저면측 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드부(100)의 분해사시도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이 볼밸브(10)를 구성하는 복수의 부품은 적어도 제1시트부(2), 제1시트부(2) 상에 위치되는 볼프레임(4), 볼프레임(4) 상에 위치되는 제2시트부(5), 제2시트부(5) 상게 위치되는 패킹부(6) 및 바디(1)와 나사결합되는 엔드너트(7)를 포함하고, 헤드부(100)는, 제1시트부(2)를 흡착하는 제1시트흡입부(110), 볼프레임(4)을 흡착하는 볼흡입부(130), 제2시트부(5)를 흡착하는 제2시트흡입부(140), 패킹부(6)를 흡착하는 패킹흡입부(150) 및 엔드너트(7)를 파지하는 엔드너트(7) 이송부를 포함할 수 있다.
여기서, 제1시트흡입부(110)는 제1시트부(2)를 흡착시에 제1시트부(2)의 중공부와 대응되도록 돌출된 제1시트공돌출부(112)를 포함하고, 제2시트흡입부(140)는 제2시트부(5)를 흡착시에 제2시트부(5)의 중공부와 대응되도록 돌출된 제2시트공돌출부(142)를 포함하며, 패킹흡입부(150)는 패킹부(6)를 흡착시에 패킹부(6)의 중공부와 대응되도록 돌출된 패킹흡입부(150)를 포함할 수 있다. 이는 도 9 이하에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다,
매니퓰레이터(200)와 결합된 헤드부(100)는 결합플레이트(101)를 통해 서로 연결될 수 있다. 헤드부(100)는 결합플레이트(101)의 일면에 제1시트흡입부(110), 스템파지부(120), 볼흡입부(130), 제2시트흡입부(140), 패킹흡입부(150), 엔드너트이송부(160)를 포함할 수 있다. 여기서 스템파지부(120) 및 엔드너트이송부(160)는 부품을 측방에서 가압함으로써 파지하는 구성이고, 제1시트흡입부(110), 볼흡입부(130), 제2시트흡입부(140), 패킹흡입부(150)는 상방으로 흡입하여 흡착하는 구성일 수 있다.
여기서 흡착을 위한 구성으로 제1시트흡입부(110)는 제1시트흡입로드(111)를 포함하고, 제2시트흡입부(140)는 제2시트흡입로드(141)를 포함하고, 볼흡입부(130)는 볼흡입로드(131)를 포함하며, 패킹흡입부(150)는 패킹흡입로드(151)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼밸브(10)를 조립하는 순서를 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 전술한 볼밸브(10) 조립장치의 구성을 통해 이하의 방법을 수행함으로써 볼밸브(10)를 조립할 수 있다. 본 실시예는 기 결정된 방향으로부터 제공되는 트레이(T)에 배치된 중공형의 바디(1)를 대상으로 제1시트부(2), 스템(3), 볼프레임(4), 제2시트부(5), 패킹부(6) 및 엔드너트(7)를 조립하여 볼밸브(10)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 각 부품 중 스템(3)의 조립방법을 구체적으로 설명하면, 헤드부(100)에 포함되는 스템파지부(120)의 핑거부(122)가 볼프레임(4)과 연결되는 스템(3)의 일단인 돌출대응부(3')를 파지하고(S10), 스템파지부(120)가 바디(1) 상에 위치되고(S20), 스템(3)이 바디(1) 내부로 인입되도록 핑거부(122)가 바디(1) 내측으로 진입하고(S30), 스템파지부(120)가 스템(3)의 타단이 바디(1)에 형성된 삽입공(1')에 삽입되도록 삽입배치시키고(S40), 핑거부(122)가 돌출대응부(3')를 파지해제하고(S50), 스템파지부(120)가 바디(1) 상의 위치인 원점으로 복귀(S60)되는 과정을 반복할 수 있다.
또한, 스템파지부(120)는 핑거부(122)가 스템(3)을 파지한 상태에서 원점에 위치되었을 때 하방으로 연장된 핑거부(122) 및 측방으로 연장된 스템(3)이, 바디(1)에 진입시 바디(1)와 간섭을 회피할 수 있는 소정각도로 기울어진 상태로 위치될 수 있다. 이는 핑거부(122)가 스템(3)을 파지했을 때 핑거부(122)와 스템(3)이 직교되는 형태가 될 수 있으므로, 바디(1)의 직경을 고려하여 간섭을 회피할 수 있는 스템파지부(120)의 위치일 수 있다. 물론, 이러한 기울어져 위치된 상태로 바디(1) 내측으로 하강되는 것이다. 이는 이하의 도 7을 통해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스템파지부(120)를 나타낸 것으로서, 도 6(a)는 스템파지부(120)의 핑거부(122)가 스템(3)을 파지하고 있는 것을 나타낸 도면이고, 도 6(b)는 스템파지부(120)의 핑거부(122)가 이격되어 스템(3)을 미파지하고 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 스템파지부(120)는, 매니퓰레이터(200)와 결합되기 위해 마련된 결합플레이트(101)에 일단이 연결된 브라켓(125), 브라켓(125)의 타단과 고정되는 제1고정블록(123), 제1고정블록(123)으로부터 왕복이동되는 한 쌍의 제1왕복블록(121) 및 제1왕복블록(121) 각각에 연결되고 스템(3)을 파지하는 핑거부(122)를 포함할 수 있다.
상기 브라켓(125)은 일면이 결합플레이트(101)와 결합되고 하방으로 연장되는 형태로 형성되며, 타면이 제1고정블록(123)과 결합되게 된다. 제1고정블록(123)은 한 쌍의 제1왕복블록(121)이 슬라이드될 수 있도록 서로 대응되는 면을 띄고 있으며, 양측방으로 향해 슬라이드될 수 있도록 한다. 양측으로 슬라이드되도록 하는 동력은 전기 및 유압 중 하나 이상의 수단에 의한 것일 수 있다. 한 쌍의 제1왕복블록(121)은 서로 마주하는 면에 핑거부(122)가 결합될 수 있다. 상기 결합은 도시된 바와 같이 패스너를 통한 결합일 수 있다. 즉, 고정적인 결합이 될 수 있다.
따라서, 제1고정블록(123)을 기준으로 양방으로 이동되는 제1왕복블록(121)의 움직임에 의해 핑거부(122) 간의 이격거리가 결정되고, 이를 통해 스템(3)의 돌출대응부(3')를 선택적으로 파지할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스템파지부(120)가 볼밸브(10)의 바디(1)에 인입되는 것을 나타낸 것으로서, 도 7(a)는 핑거부(122)에 의해 스템(3)이 파지된 상태를 나타낸 도면이고, 도 7(b)는 스템파지부(120)가 소정각도로 기울어진 상태로 하강하여 스템(3)이 바디(1) 내에 인입되도록 이동된 것을 나타낸 도면이며, 도 7(c)는 스템파지부(120)의 기울기가 복귀되며 스템(3)이 바디(1)의 삽입공(1')에 삽입된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 소정각도는 스템파지부(120)가 바디(1)로 접근하는 방향을 기준으로 스템(3)이 삽입공(1')을 향하는 방향으로 형성될 수 있다. 이는 도 7(b)와 같이 진입각(A)만큼 각도이격되는 것을 의미한다.
여기서 각도이격되기 위해 기울어진 상태에서 핑거부(122)가 바디(1)에 진입시 간섭이 발생하지 않도록 핑거부(122)는 절곡되어 연장될 수 있다. 구체적으로, 도 7(a)와 같이 핑거부(122)는 스템파지부(120)가 바디(1)로 접근하는 방향으로 연장되되, 연장구간 내에 절곡부가 형성되고, 절곡부를 중심으로 제1왕복블록(121)으로부터 연장되는 제1연장부 및 제1연장부와 각도이격되고 스템(3)을 파지하는 제2연장부를 포함할 수 있다. 여기서 제2연장부가 전술한 바디(1)로 접근하는 방향과 평행한 방향으로 연장되는 것이다. 이러한 기울어짐 및 구조에 의해 바디(1)의 내경(W) 범위 내에서 간섭없이 삽입될 수 있다.
즉, 제1연장부 및 제2연장부 간의 절곡부를 중심으로 형성되는 각도이격은 소정각도와 동일한 각도로 형성되되, 제2연장부는 브라켓(125)의 연장방향과 평행한 방향으로 형성될 수 있다. 물론 소정각도는 이에 한정되는 것은 아니지만, 각도가 형성되는 방향은 도시된 바와 같은 것이 바람직하다.
또한, 도 7(c)와 같이 진입각(A)만큼 기울어진 위치에서 원점으로 진입각(A)이 복귀되면서 스템(3)이 삽입공(1')에 삽입배치될 수 있다. 이를 통해 돌출대응부(3')는 바디(1) 내측에 노출되고, 이후 볼프레임(4)이 삽입되면서 돌출대응부(3')와 결합될 수 있다.
전술한 진입각(A)으로의 기울어짐 및 원점으로의 복귀는 매니퓰레이터(200)의 관절이 회동에 의해 이루어지므로, 트레이(T)의 위치 및 조립과정은 소정의 순서를 통해 순차적으로 수행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스템(3)과 바디(1) 간의 조립 전후로 볼밸브(10)를 구성하는 스템(3) 이외의 부품의 파지 및 조립과정이 개입되는 것을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 전술한 바와 같이 헤드부(100)는 스템파지부(120) 외에도 제1시트부(2)를 흡착하는 제1시트흡입부(110), 볼프레임(4)을 흡착하는 볼흡착부, 제2시트부(5)를 흡착하는 제2시트흡입부(140), 패킹부(6)를 흡착하는 패킹흡입부(150) 및 엔드너트(7)를 파지하는 엔드너트이송부(160)를 더 포함할 수 있다.
스템파지부(120)에 의한 바디(1)로의 스템(3)의 조립은 제1시트흡입부(110)에 의해 바디(1) 내에 제1시트부(2)가 안착(S1000)된 후에 수행되고, 스템(3)의 조립 후에 볼흡착부에 의한 볼프레임(4)의 조립, 제2시트흡입부(140)에 의한 제2시트부(5)의 조립, 패킹흡입부(150)에 의한 패킹부(6)의 조립 및 엔드너트이송부(160)에 의한 엔드너트(7)의 조립(S200)이 순차적으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 이러한 공정을 수행하는 각 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1시트흡입부(110)의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 9(a)는 제1시트흡입부(110)가 제1시트부(2)를 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 9(b)는 제1시트흡입부(110)가 제1시트를 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1시트흡입부(110)는, 매니퓰레이터(200)와 결합되기 위해 마련된 결합플레이트(101)에 일단이 연결된 제1바디부(115), 제1바디부(115)와 직간접적으로 연결되는 제1보조블록(113), 제1보조블록(113)을 관통하여 연장되는 제1시트흡입로드(111)를 포함할 수 있다.
상기 제1시트흡입로드(111)는 제1보조블록(113)을 관통하여 상방에서 흡입관(SP)과 연결될 수 있다. 흡입관(SP)은 대기보다 음압을 형성하여 공기가 흡입되도록 하는 관으로서, 일단이 결합플레이트(101)와 연결되고, 타단은 제1시트흡입로드(111)와 연결되어 제1시트흡입로드(111)를 통해 공기가 흡일될 수 있도록 한다,
구체적으로 제1시트흡입로드(111)에는 제1시트흡입공(111')이 하나 이상 형성되어 있고, 제1시트흡입공(111')을 통해 발생되는 흡입력에 의해 제1시트부(2)는 흡착될 수 있다. 제1시트부(2)가 흡착시에 기 결정된 위치에서 흡착상태가 유지될 수 있도록 제1시트부(2)의 중공부와 대응되는 제1시트공돌출부(112)가 마련될 수 있다. 즉, 제1시트흡입공(111')은 제1시트의 연장방향을 따라 원형으로 소정간격을 두고 복수개 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 제1시트흡입공(111')을 통해 발생하는 흡입력을 선택적으로 제어함으로써 제1시트부(2)의 흡착여부를 결정할 수 있는 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼흡입부(130)의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 10(a)는 볼흡입부(130)가 볼프레임(4)을 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 9(b)는 볼흡입부(130)가 볼프레임(4)을 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 볼흡입부(130)는, 매니퓰레이터(200)와 결합되기 위해 마련된 결합플레이트(101)에 일단이 연결된 제2바디부(135), 제2바디부(135)와 직간접적으로 연결되는 제2보조블록(133), 제2보조블록(133)을 관통하여 연장되는 볼흡입로드(131)를 포함할 수 있다.
상기 볼흡입로드(131)는 제2보조블록(133)을 관통하여 상방에서 흡입관(SP)과 연결될 수 있다. 흡입관(SP)은 대기보다 음압을 형성하여 공기가 흡입되도록 하는 관으로서, 일단이 결합플레이트(101)와 연결되고, 타단은 볼흡입로드(131)와 연결되어 볼흡입로드(131)를 통해 공기가 흡일될 수 있도록 한다,
구체적으로 볼흡입로드(131)에는 볼흡입공(132)이 하나 이상 형성되어 있고, 볼흡입공(132)을 통해 발생되는 흡입력에 의해 볼프레임(4)은 흡착될 수 있다. 볼프레임(4)이 흡착시에 기 결정된 위치에서 흡착상태가 유지될 수 있도록 구형의 볼프레임(4)과 대응되는 곡면의 대응곡면(132')이 마련될 수 있다. 물론, 대응곡면(132')의 곡률과 볼프레임(4)의 곡률은 동일할 수 있다. 즉, 볼흡입공(132)은 볼프레임(4)의 결합홈(4')이 소정방향으로 흡착된 상태를 유지할 수 있도록 대응곡면(132')이 보조하면서 흡입력을 유지할 수 있다. 따라서, 볼흡입공(132)을 통해 발생하는 흡입력을 선택적으로 제어함으로써 볼프레임(4)의 흡착여부를 결정할 수 있는 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2시트흡입부(140)의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 11(a)는 제2시트흡입부(140)가 제2시트부(5)를 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 11(b)는 제2시트흡입부(140)가 제2시트를 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 제2시트흡입부(140)는, 매니퓰레이터(200)와 결합되기 위해 마련된 결합플레이트(101)에 일단이 연결된 제3바디부(145), 제3바디부(145)와 직간접적으로 연결되는 제3보조블록(143), 제3보조블록(143)을 관통하여 연장되는 제2시트흡입로드(141)를 포함할 수 있다.
상기 제2시트흡입로드(141)는 제3보조블록(143)을 관통하여 상방에서 흡입관(SP)과 연결될 수 있다. 흡입관(SP)은 대기보다 음압을 형성하여 공기가 흡입되도록 하는 관으로서, 일단이 결합플레이트(101)와 연결되고, 타단은 제2시트흡입로드(141)와 연결되어 제2시트흡입로드(141)를 통해 공기가 흡일될 수 있도록 한다,
구체적으로 제2시트흡입로드(141)에는 제2시트흡입공(141')이 하나 이상 형성되어 있고, 제2시트흡입공(141')을 통해 발생되는 흡입력에 의해 제2시트부(5)는 흡착될 수 있다. 제2시트부(5)가 흡착시에 기 결정된 위치에서 흡착상태가 유지될 수 있도록 제2시트부(5)의 중공부와 대응되는 제2시트공돌출부(142)가 마련될 수 있다. 즉, 제2시트흡입공(141')은 제2시트부(5)의 연장방향을 따라 원형으로 소정간격을 두고 복수개 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 제2시트흡입공(141')을 통해 발생하는 흡입력을 선택적으로 제어함으로써 제2시트부(5)의 흡착여부를 결정할 수 있는 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킹흡입부(150)의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 12(a)는 패킹흡입부(150)가 패킹부(6)를 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 12(b)는 패킹흡입부(150)가 패킹부(6)를 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 패킹흡입부(150)는, 매니퓰레이터(200)와 결합되기 위해 마련된 결합플레이트(101)에 일단이 연결된 제4바디부(155), 제4바디부(155)와 직간접적으로 연결되는 제4보조블록(153), 제4보조블록(153)을 관통하여 연장되는 패킹흡입로드(151)를 포함할 수 있다.
상기 패킹흡입로드(151)는 제4보조블록(153)을 관통하여 상방에서 흡입관(SP)과 연결될 수 있다. 흡입관(SP)은 대기보다 음압을 형성하여 공기가 흡입되도록 하는 관으로서, 일단이 결합플레이트(101)와 연결되고, 타단은 패킹흡입로드(151)와 연결되어 패킹흡입로드(151)를 통해 공기가 흡일될 수 있도록 한다,
구체적으로 패킹흡입로드(151)에는 패킹흡입공(151')이 하나 이상 형성되어 있고, 패킹흡입공(151')을 통해 발생되는 흡입력에 의해 패킹부(6)는 흡착될 수 있다. 패킹부(6)가 흡착시에 기 결정된 위치에서 흡착상태가 유지될 수 있도록 패킹부(6)의 중공부와 대응되는 패킹공돌출부(152)가 마련될 수 있다. 즉, 패킹흡입공(151')은 패킹부(6)의 연장방향을 따라 원형으로 소정간격을 두고 복수개 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 패킹흡입공(151')을 통해 발생하는 흡입력을 선택적으로 제어함으로써 패킹부(6)의 흡착여부를 결정할 수 있는 것이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드너트이송부(160)의 저면측 사시도를 나타낸 것으로서, 도 13(a)는 엔드너트이송부(160)가 엔드너트(7)를 흡입 중인 것을 나타낸 도면이고, 도 13(b)는 엔드너트이송부(160)가 엔드너트(7)를 흡입해제한 것을 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 엔드너트이송부(160)는, 매니퓰레이터(200)와 결합되기 위해 마련된 결합플레이트(101)에 일단이 연결된 제5바디부(165), 제5바디부(165)의 타단과 고정되는 제2고정블록(163), 제2고정블록(163)으로부터 왕복이동되는 한 쌍의 제2왕복블록(161) 및 제2왕복블록(161) 각각에 연결되고 엔드너트(7)를 파지하는 가압면(161')을 포함할 수 있다.
상기 제5바디부(165)는 일면이 결합플레이트(101)와 결합되고 하방으로 연장되는 형태로 형성되며, 타면이 제2고정블록(163)과 결합되게 된다. 제2고정블록(163)은 한 쌍의 제2왕복블록(161)이 슬라이드될 수 있도록 서로 대응되는 면을 띄고 있으며, 양측방으로 향해 슬라이드될 수 있도록 한다. 양측으로 슬라이드되도록 하는 동력은 전기 및 유압 중 하나 이상의 수단에 의한 것일 수 있다. 한 쌍의 제2왕복블록(161)은 서로 마주하는 면에 엔드너트(7)의 표면을 가압할 수 있는 가압면(161')이 형성될 수 있다. 하나의 가압면(161')은 최소 1회 이상 절곡되어 적어도 두 지점 이상을 대상으로 접촉을 통해 가압할 수 있다.
따라서, 제2고정블록(163)을 기준으로 양방으로 이동되는 제2왕복블록(161)의 움직임에 의해 가압면(161') 간의 이격거리가 결정되고, 이를 통해 엔드너트(7)의 표면을 선택적으로 파지할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 대표적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
1 : 바디
1' : 삽입공
2 : 제1시트부
3 : 스템
3' : 돌출대응부
3'' : 이너패킹
4 : 볼프레임
4' : 결합홈
5 : 제2시트부
6 : 패킹부
7 : 엔드너트
10 : 볼밸브
100 : 헤드부
101 : 결합플레이트
110 : 제1시트흡입부
111 : 제1시트흡입로드
111' : 제1시트흡입공
112 : 제1시트공돌출부
113 : 제1보조블록
115 : 제1바디부
120 : 스템파지부
121 : 제1왕복블록
122 : 핑거부
123 : 제1고정블록
125 : 브라켓
130 : 볼흡입부
131 : 볼흡입로드
132 : 볼흡입공
132' : 대응곡면
133 : 제2보조블록
135 : 제2바디부
140 : 제2시트흡입부
141 : 제2시트흡입로드
141' : 제2시트흡입공
142 : 제2시트공돌출부
143 : 제3보조블록
145 : 제3바디부
150 : 패킹흡입부
151 : 패킹흡입로드
151' : 패킹흡입공
152 : 패킹공돌출부
153 : 제4보조블록
155 : 제4바디부
160 : 엔드너트이송부
161 : 가압블록
161' : 가압면
163 : 제2왕복블록
165 : 제5바디부
200 : 매니퓰레이터
201 : 제1회전부
202 : 제2회전부
203 : 제3회전부
204 : 제4회전부
T : 트레이
A : 진입각
SP : 흡입관
S10 : 스템파지
S20 : 스템파지부 위치
S30 : 파지부이동
S40 : 스템삽입
S50 : 파지해제
S60 : 파지부복귀
S100 : 부품파지
S200 : 조립수행

Claims (10)

  1. 기 결정된 방향으로부터 제공되는 트레이(T) 상에서 복수의 부품을 조립하여 볼밸브(10)를 제조하는 볼밸브(10) 조립장치에 있어서,
    상기 트레이(T)가 이동되는 경로에 인접배치되고, 적어도 비평행한 회전축을 중심으로 회동가능한 복수 개의 관절을 포함하는 매니퓰레이터(200); 및
    상기 매니퓰레이터(200)의 단부와 결합되고, 상기 복수의 부품을 소지하고, 상기 트레이(T) 상에서 상기 복수의 부품의 조립을 수행하는 헤드부(100);를 포함하고,
    상기 헤드부(100)는,
    상기 복수의 부품 중 하나인 스템(3)을 파지하는 스템파지부(120)를 포함하고, 상기 스템(3)을 상기 복수의 부품 중 하나인 중공형의 바디(1) 내에 인입하는 과정에서 소정각도만큼 각도이격되어 하강되고, 상기 인입 후 상기 바디(1)에 형성된 삽입부에 상기 스템(3)을 삽입하는 과정에서 상기 각도이격되기 전의 상태로 복귀하는, 볼밸브 조립장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스템파지부(120)는,
    상기 매니퓰레이터(200)와 결합되기 위해 마련된 결합플레이트(101)에 일단이 연결된 브라켓(125), 상기 브라켓(125)의 타단과 고정되는 제1고정블록(123), 상기 제1고정블록(123)으로부터 왕복이동되는 한 쌍의 제1왕복블록(121) 및 상기 제1왕복블록(121) 각각에 연결되고 스템(3)을 파지하는 핑거부(122)를 포함하는, 볼밸브 조립장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 소정각도는,
    상기 스템파지부(120)가 상기 바디(1)로 접근하는 방향을 기준으로 상기 스템(3)이 상기 삽입공(1')을 향하는 방향으로 형성되는, 볼밸브 조립장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 핑거부(122)는,
    상기 스템파지부(120)가 상기 바디(1)로 접근하는 방향으로 연장되되,
    연장구간 내에 절곡부가 형성되고, 상기 절곡부를 중심으로 상기 제1왕복블록(121)으로부터 연장되는 제1연장부 및 상기 제1연장부와 각도이격되고 상기 스템(3)을 파지하는 제2연장부를 포함하는, 볼밸브 조립장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1연장부 및 상기 제2연장부 간의 상기 절곡부를 중심으로 형성되는 각도이격은 상기 소정각도와 동일한 각도로 형성되되, 상기 제2연장부는 상기 브라켓(125)의 연장방향과 평행한 방향으로 형성되는, 볼밸브 조립장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼밸브(10)를 구성하는 상기 복수의 부품은 적어도 제1시트부(2), 상기 제1시트부(2) 상에 위치되는 볼프레임(4), 상기 볼프레임(4) 상에 위치되는 제2시트부(5), 상기 제2시트부(5) 상게 위치되는 패킹부(6) 및 상기 바디(1)와 나사결합되는 엔드너트(7)를 포함하고,
    상기 헤드부(100)는,
    상기 제1시트부(2)를 흡착하는 제1시트흡입부(110), 상기 볼프레임(4)을 흡착하는 볼흡입부(130), 상기 제2시트부(5)를 흡착하는 제2시트흡입부(140), 상기 패킹부(6)를 흡착하는 패킹흡입부(150) 및 상기 엔드너트(7)를 파지하는 엔드너트(7) 이송부를 포함하는, 볼밸브 조립장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1시트흡입부(110)는 상기 제1시트부(2)를 흡착시에 상기 제1시트부(2)의 중공부와 대응되도록 돌출된 제1시트공돌출부(112)를 포함하고,
    상기 제2시트흡입부(140)는 상기 제2시트부(5)를 흡착시에 상기 제2시트부(5)의 중공부와 대응되도록 돌출된 제2시트공돌출부(142)를 포함하며,
    상기 패킹흡입부(150)는 상기 패킹부(6)를 흡착시에 상기 패킹부(6)의 중공부와 대응되도록 돌출된 패킹공돌출부(152)를 포함하는, 볼밸브 조립장치.
  8. 기 결정된 방향으로부터 제공되는 트레이(T)에 배치된 중공형의 바디(1)를 대상으로 제1시트부(2), 스템(3), 볼프레임(4), 제2시트부(5), 패킹부(6) 및 엔드너트(7)를 조립하여 볼밸브(10)를 제조하는 볼밸브(10) 조립방법에 있어서,
    헤드부(100)에 포함되는 스템파지부(120)의 핑거부(122)가 상기 볼프레임(4)과 연결되는 스템(3)의 일단인 돌출대응부(3')를 파지하고,
    상기 스템파지부(120)가 바디(1) 상에 위치되고,
    상기 스템(3)이 상기 바디(1) 내부로 인입되도록 상기 핑거부(122)가 바디(1) 내측으로 진입하고,
    상기 스템파지부(120)가 상기 스템(3)의 타단이 상기 바디(1)에 형성된 삽입공(1')에 삽입되도록 삽입배치시키고,
    상기 핑거부(122)가 상기 돌출대응부(3')를 파지해제하고,
    상기 스템파지부(120)가 바디(1) 상의 위치인 원점으로 복귀되는, 볼밸브 조립방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 스템파지부(120)는 상기 핑거부(122)가 상기 스템(3)을 파지한 상태에서 상기 원점에 위치되었을 때 하방으로 연장된 상기 핑거부(122) 및 측방으로 연장된 상기 스템(3)이, 상기 바디(1)에 진입시 상기 바디(1)와 간섭을 회피할 수 있는 소정각도로 기울어진 상태로 위치되는, 볼밸브 조립방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 헤드부(100)는,
    상기 제1시트부(2)를 흡착하는 제1시트흡입부(110), 상기 볼프레임(4)을 흡착하는 볼흡착부, 상기 제2시트부(5)를 흡착하는 제2시트흡입부(140), 상기 패킹부(6)를 흡착하는 패킹흡입부(150) 및 상기 엔드너트(7)를 파지하는 엔드너트이송부(160)를 더 포함하고,
    상기 스템파지부(120)에 의한 상기 바디(1)로의 상기 스템(3)의 조립은 상기 제1시트흡입부(110)에 의해 바디(1) 내에 상기 제1시트부(2)가 안착된 후에 수행되고, 상기 스템(3)의 조립 후에 상기 볼흡착부에 의한 볼프레임(4)의 조립, 상기 제2시트흡입부(140)에 의한 상기 제2시트부(5)의 조립, 상기 패킹흡입부(150)에 의한 상기 패킹부(6)의 조립 및 상기 엔드너트이송부(160)에 의한 상기 엔드너트(7)의 조립이 순차적으로 이루어지는, 볼밸브 조립방법.
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