KR890003635B1

KR890003635B1 - 스크류 자동 체결장치

Info

Publication number: KR890003635B1
Application number: KR1019860011696A
Authority: KR
Inventors: 김철교
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 한형수
Priority date: 1986-12-31
Filing date: 1986-12-31
Publication date: 1989-09-28
Also published as: KR880008106A

Abstract

내용 없음.

Description

스크류 자동 체결장치

제1도는 본 발명에 따른 스크류 자동 체결장치 블럭도.

제2도는 제1도의 오퍼레이팅 박스의 상세회로도.

제3도는 제2도의 각 부분 동작 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 중앙처리장치 20 : 인터페이스

30 : X-Y 테이블 40 : 보디

50 : CNC 입출력회로 60 : 스크류 피더입출력회로

70 : 작업명령처리부 80 : 스크류 피더 제어회로

90 : 지그홀더 100 : 에어드라이브

SOVM₁-SOVM₂: 서보모터

본 발명은 스크류(Screw) 자동체결 장치에 관한 것으로, 특히 컴퓨터 수치제어기의 제어에 의해 스크류를 자동으로 공급체결 하도록한 스크류 자동체결 장치에 관한 것이다.

통상적으로 여러가지 산업형태의 각종 공정중 많은 비중을 차지하고 있는 부분이 스크류를 체결하는 것이다. 스크류의 형태가 수없이 많은 종류로 쓰이고 있지만 스크류의 체결방법도 상당히 다양하다.

종래의 스크류 체결방법은 수작업으로 스크류를 집어 드라이버(DRIVER)를 회전시켜 수행해 왔었다. 조금 더 발전된 형태로는 에어드라이버 또는 전동드라이버를 사용하여 회전공정을 단축시켜 사용하여 왔다.

한편 좀더 자동화를 추진하기 위하여 에어드라이버(AIR DRIVER)에 스크류를 자동으로 공급(Feeding)시켜 작업자가 드라이버를 손쉽게 원하는 위치에 스크류를 체결할 수 있게 되었다.

그러나 작업자가 반드시 드라이버를 쥐고 위치를 확인해가면서 작업을 수행해야 하기 때문에 스크류 체결공정에는 경우에 따라 많은 인력을 요구하고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 스크류 체결의 위치를 자동으로 결정하고 스크류를 자동으로 공급하는 동시에 스크류 드리빙(Screw Driving)의 자동화로 스크류를 자동 체결화하는 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 스크류 자동체결 처리중에 발생할 수 있는 오동작에 대하여 감시 및 경보를 수행할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 스크류 자동체결 장치블럭도로서, 내장된 프로그램에 의해 원점결정신호와 테이블의 이동신호를 출력하는 동시에 시스템을 제어하는 중앙처리장치(Central Processor Unit)(10)와, 상기 중앙처리장치(10)에서 입출력하는 신호를 소정의 장치로 입출력 하기위한 인터페이스(20)로 구성된 컴퓨터 수치 제어기(Computerized Numerical CoN-troller : 이하 CNC라함) 상기 CNC에서 출력하는 테이블 이동신호에 의해 테이블을 X축, Y축으로 이동시키는 직류서보모터(DC Servo Motor) (SOVM₁-SOVM₂)와, 상기 서보모터 (SOVM₁-SOVM₂)의 구동에 의해 X-Y축으로 구동되는 X-Y테이블(30)과, 기구물을 지지하고 있는 보디(40)와, CNC로 스타트신호를 출력하며 CNC로부터 출력하는 제어신호와 동작상태에 따른 신호를 입력하여 작업명령을 출력하는 동시에 체결시간 경과후 작업신호가 발생치 않을때 불량감지 신호를 출력하며 1싸이클(Cycle) 작업종료시 리스타트(Restart)신호를 출력하는 CNC 입출력회로(50)와, 소정의 제어신호에 의해 스크류 공급명령신호를 출력하는 스크류피터(Screw feeder) 입출력회로(60)와, 상기 CNC 입출력회로(50)와 스크류피터 입출력회로(60)에서 각각 출력하는 작업명령을 입력하여 이를 처리도록 각각의 솔레노이드 밸브를 구성하는 작업명령처리부(70)와로 구성된 오퍼레이팅박스(Operating Box)와, 상기 스크류 피더 입출력(60)회로에서 출력하는 스크류 공급신호에 의해 스크류가 공급되도록 소정의 제어신호를 출력하는 스크류 피더 제어회로(80)와, 상기 작업명령처리부(70)의 홀딩솔레노이드 밸브의 구동에 의해 작업문을 홀딩하는 지그홀더(90)와, 상기 작업명령처리부(70)의 에어피딩 솔레노이드 밸브의 구동에 의해 구동되는 에어드라이버(100)로 구성된다.

제2도는 상기 제1도의 오퍼레이팅박스의 상세회로도로서 저항(R₁-R₂₀)와 가변저항(VR₁-VR₆)와 캐패시터(C₁-C₁₆)와 오아게이트(OR₁-OR₃, OR₇)와 앤드게이트(AN₁-AN₅)와 래치회로(51-54) (61-64)와 포토카풀러(Photo Coupler) (PC₁-PC₃)과 스타트스위치(STS)와 하강한계 스위치(LMS) R/S 래치(RS₅)와 상승한계 스위치(HMS)와, 비상스톱스위치(EST)로 구성된 CNC 입출력회로(50)와, 스크류 공급감지 스위치(Screw Feeder Sensor) (SFS)와 저항(R₂₁-R₂₅)와, 캐패시터(C₁₁-C₁₆)와 오아게이트(OR₈)와 R/S 래치(RS₁)으로 구성된 스크류 피더 입출력회로(60)와, 저항(R₂₆-R₃₆)과 캐패시터(C₁₄-C₁₇)와 오아게이트(OR₄-OR₆)와 R/S 래치(RS₂-RS₄)와 포토카풀러(PC₆-PC₈)와 트랜지스터(Q₁-Q₃) 와 다이오드(D₁-D₆)와 홀딩솔레노이드 밸브(SVH)와, 에어피딩 솔레노이드밸브(SVA)와 드라이버솔레노이드밸브(SVD)로 구성된 작업명령처리부(70)로 구성되며 ⓐ는 자동시 "하이" 신호가 입력되는 단자이며 ⓑ는 수동시에 "하이"가 입력되는 단자이다.

제3도는 제2도의 각부분의 동작파형도이며, 제4도는 제1도의 순서도이다.

이하 본 발명의 일실시예를 상술한 제1도 내지 제4도를 참조하여 설명하면, 지금 제2도의 스타트스위치(STS)가 압압되어 제3(a)도와 같은 출력된 스타트시그날은 R/S 래치(RS₂)를 통해 펄스가 래치되어 "논리"하이가 오아게이트(OR₄)로 입력되어 포토카풀러(PC₆)의 애노드(A)단자 입력된다.

이 신호는 포토카풀러(PC₁)의 에미터단자(E)로 출력되어 트랜지스터(Q'₁)에 의해 증폭되어 홀딩솔레노이드밸브(SVH)를 구동시키면 지그홀더(90)가 대상물을 제3(c)도와 같이 홀딩한다.

한편 상기 발생된 스타트신호는 래치회로(51-52)를 통해 대상물이 지그홀더(90)에 의해 홀딩 종료될때까지 지연되었다가 포토카풀러(PC₁)의 에미터단자(E)를 통해 제1도의 CNC에 스타트신호로 입력된다.

이때 CNC에서는 내장된 프로그램에 의해 DC 서보모타 구동신호를 DC서보모터(SOVM₁-SOVM₂)로 각각 출력하여 제3(d)도와 같이 X-Y테이블(30)를 구동시키어 위치결정을 완료하게 되면 위치결정 완료신호를 제2도의 단자(1000)으로 입력시킨다.

상기 신호는 포토카풀러(PC₃)의 에미터에서 "하이"로 출력하여 앤드게이트(AN₁)에 입력되며, 접속점ⓐ즉 자동모드신호가 입력되면 앤드게이트(AN₁)은 앤드게이트(AN₂- AN₃)로 입력된다.

이때, 스크류 공급스위치(SFS)가 "온"되면 제3(j)도와 같은 R/S 래치(RS₁)의 세트신호가 앤드게이트(AN₂- AN₃)로 입력 R/S 래치(RS₁- RS₄)가 세트되어 "하이"의 신호를 오아게이트(OR₅- OR₆)를 통해 포토카풀러(PC₇- PC₈)의 애노드단자(A)로 각각 입력된다.

따라서 포토카풀러(PC₇- PC₈)은 "온" 되어지고 이로인해 트랜지스터(Q₂- Q₃)는 입력되는 신호를 증폭하여 에어솔레노이드 밸브(SVA)와 드라이버솔레노이드밸브(SVD)를 제3(f)도, 제3(g)도와 같이 구동함으로써 에어드라이버(100)가 하강됨과 동시에 동작한다.

이와같이 계속하강하여 에어드라이버(100)의 하단인지부(JAW)부분이 대상물 홀에 근접하게 되어 스크류의 하단이 작업대상물의 홀(hole)에 삽입되면서 체결을 실시하게 된다.

이때 하강한계 스위치(Low Limit Switch (Sensor))이 상기 체결을 감지하며 래치회로(53-54)에서 제3(h)도와 같이 1개의 펄스를 발생하여 제3(i)도와같이 지연후 오아게이트(OR₂- OR₃)를 통해 래치회로(RS₃- RS₄)를 리세트한다.

그러므로 "온" 상태에 있던 트랜지스터(Q₂- Q₃)가 "오프"되어 에어솔레노이드 밸브(SVA)와 드라이버 솔레노이드 밸브(SVD)를 오프시킨다. 즉 일정지연 시간동안 체결작업을 한후 에어드라이버(100)는 회전을 멈추고 다시 상승하게 되는 것이다. 이 경우 체결작업 시간은 래치회로(53)의 출력단자(Q)와 클리어단자(CL) 사이에 연결되어 있는 가변저항(VR₂)에 의해 결정된다.

한편, 스크류 불량 또는 홀(Hole) 위치 결정 불량에 의해 일정체결 시간경과후에도 에어드라이버(100)상승신호가 발생되지 않을 경우 대상물에 상치를 입힐 수 있으므로 이러한 현상을 방지하기 위해서는 별도의 불량방지 회로가 필요하게 된다. 이 불량감지회로는 래치회로(61-64)로 이루어져 있다. 오동작 원리는 체결작업 시간보다 약 2배 정도의 시간이 지나도 체결 완료신호가 발생되지 않을 경우 강제로 신호를 만들어 2신호로 하여금 DRIVER를 강제 상승시키는 것이다. 제2도의 래치회로(61)의 클럭단자(CK) 체결작업 시작신호가 입력된다.

이 경우 래치회로(61-64)로된 플립플롭 어레이에서는 계속펄스를 지연시키게 되고 최종적인 출력인 래치회로(64)의 출력단자(Q)가 앤드게이트(AN₄)에 입력된다.

즉 체결작업에 오동작이 발생하여 일정시간 경과후에도 체결완료 신호가 나오지 않으면 레치회로(64)의 출력신호와 R/S 래치회로(RS₅) 의 출력단자(Q)신호가 앤드(AND)되어 오아게이트(OR₇)를 통해 강제로 에어드라이버 상승신호를 발생하게 된다.

그러나 정상적인 동작의 경우 즉 체결시작후 체결시간 경과되고 완료신호가 나오게 되면 그 신호는 래치회로(RS₅)의 리세트(R) 단자에 연결되어 R/S 래치회로(RS₁)의 체결시작 단자 래치신호를 클리어시켜 래치회로(64)의 출력신호(Q) 신호를 앤드게이트(AN₄)에서 브로킹(BLOCKING)시켜 강제상승을 초래하지 않게 동작시킨다.

한편 체결작업이 완료되어 에어드라이버(100)가 상승하게 되면 에어드라이버(100) 내부에 부착된 스크류 공급스위치(SFS) (Screw Feeding Sensor)를 건드려 제3(j)도와 같은 펄스를 R/S 래치회로(RS/1)에서 발생케하여 다음 홀에 체결한 스크류 1개를 스크류 피더에서 공급토록한다. 그리고 에어드라이버(100)이 완전히 상승하여 상승한계 스위치인(HMS) (Higher Limit 스위치)가 "온" 되어지면 이 신호는 앤드게이트(AN₅)로 입력되며 이로인해 래치회로(55)에서는 1개의 펄스가 발생하여 포토카풀러(PC₄)를 통해 펄스가 제1도의 CNC에 리스타트신호 즉 그 다음 작업물의 홀로 X-Y TABLE(30)이 위치이동 할 수 있도록 모터(SOVM₁-SOVM₂)를 구동하게 된다. 이렇게 하여 그다음 위치에서 위치결정을 완료하면 상기 순서를 다시 수행하여 계속 스크류를 대상물에 자동으로 체결가능하게 된다.

이러한 작업을 계속수행하여 일정 대상물의 스크류 체결작업이 종료되면 CNC에서는 제3(m)도와 같은 제1싸이클 종료신호를 제2도의 단자(2000)를 통하여 포토카풀러(PC₂)의 캐소드(Cathode)로 출력한다.

이때 접속점 ⓐⓑ의 ⓐ점에 "하이"의 자동모드신호가 입력됨으로서 R/S 래치회로(RS₂)가 리세트되어 "로우"의 신호가 출력되며 이로인해 트랜지스터(Q₁)는 오프된다.

따라서 작업물을 홀딩하고 있었던 홀딩솔레노이드(SVH)가 "오프"되어 홀딩상태가 해제되어 작업대상물의 교환이 이루어지게 한다.

한편 스위치(EST)는 비상스위치로서 작업도중 비상사태가 발생시 이를 압압하면 래치회로(56)의 출력단자(Q)에서 펄스가 발생되어 포토카풀러(PC₃)를 통해 제1도의 CNC에 비상신호를 입력시키는 동시에 R/S 래치(RS₃- RS₄)를 리세트한다.

따라서 에어드라이버(100)의 작동은 멈추게 되고 CNC도 이를 감지하여 내장된 프로그램에 의해 모든 동작을 중지 한다.

여기까지의 과정을 제4도의 흐름도를 참조하여 살펴보면, 스타트신호가 입력되면 장착솔레노이드 밸브를 "온" 시키어 작업물을 홀딩시킨후 장착이 끝났는가를 판단한다.

작업물이 지구에 장착이 완료되었으면 CNC는 장착물의 홀의 위치를 결정하여 CNC는 위치결정이 완료가 되었는가를 판단하여 완료되면 스크류를 공급을 실시한후 스크류공급이 완료되었는가를 판단하여 완료시에는 에어드라이브를 하강시킨후 에어를 공급하여 스크류를 체결하기 시작한다.

스크류체결이 시작되면 "로우"스위치가 "온"되었는가를 검사하고 로우스위치가 "온"시 드라이버를 상승시킨다.

로우의 미트스위치가 "온"되지 않았으면 스크류체결의 시간이 일정시간이 되었는가를 검사하여 일정시간이 되었으면 자동으로 에어드라이버를 상승시킨후 전체위치의 체결이 완료되었는가를 판단하고 전체위치체결이 끝냈으면 홀딩 솔레노이드를 오프하여 작업물을 언로딩시키며, 전체적인 체결이 끝나지 않았으면 CNC위치 결정부터 상기 수순을 반복 실행한다.

따라서 상술한 바와같이 본 발명은 CNC의 제어에 의해 X-Y테이블의 위치를 결정하고 스크류를 자동으로 공급하고 스크류 체결작업중 오동작 현상을 감지하여 자동스크류의 체결을 방지함으로서 스크류의 체결을 완전자동으로 수정할 수 있어 체결작업 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

소정의 구동신호에 의해 X-Y축으로 이동하는 X-Y 테이블(30)과 장치의 기구물을 지지하고 있는 보디(40)와, 작업물을 소정제어에 의해 홀딩하고 릴리스하는 지그홀더(50)와, 소정제어신호에 의해 상하구동되며 에어공급에 의해 작동되는 에어브라이버(100)을 구비한 자동스크류 체결장치에 있어서, 내장된 프로그램에 의해 원점결정신호와 테이블의 이동신호 및 위치결정신호를 출력하는 동시에 시스템을 제어하는 중앙처리장치(10)와, 상기 중앙처리장치(10)의 입출력신호를 인터페싱하는 인터페이스(20)와, 스타트신호를 출력하며 상기 인터페이스(20)를 통해 중앙처리장치(10)로 출력하는 동시에 상기 중앙처리장치(10)의 제어신호와 동작상태에 따른 신호를 입력하여 작업명령을 출력하는 동시에 체결시간 경과후 작업신호가 발생치 않을때 분량감지 신호를 출력하며 1싸이클(Cycle) 작업종료시 리스타트(Restart)신호를 출력하는 CNC 입출력포트(50)와, 소정의 제어신호에 의해 스크류 공급명령신호를 출력하는 스크류 피더(Screw Feeder) 입출력회로(60)와 상기 CNC 입출력회로(50)와 스크류 피더 입출력회로(60)에서 각각 출력하는 작업명령을 입력하여 이를 처리도록 각각의 솔레노이드 밸브를 구동하는 작업명령처리부(70)와, 상기 스크류 피더 입출력회로(60)에서 각각 출력하는 스크류 공급신호에 의해 스크류가 공급되도록 소정의 제어신호를 출력하는 스크류 피더 제어회로(80)로 구성함을 특징으로 하는 장치.