KR20210157766A - 체결 장치의 작동 방법 및 체결 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, n개의 체결 툴을 포함하는 체결 장치를 준비하는 체결 장치 준비 단계; 상기 체결 장치의 일 측에 m개의 체결공을 포함하는 제1 작업 대상물을 배치하는 제1 작업 대상물 배치 단계; n개의 상기 체결 툴을 각각 m개의 상기 체결공 중 어느 하나의 상부에 배치하는 제1 체결 툴 배치 단계; 및 상기 제1 체결 툴 배치 단계에서의 n개의 상기 체결 툴의 위치를 제어부에 저장하는 제1 저장 단계; 를 포함하고, 상기 m은 상기 n보다 크고, 상기 제1 체결 툴 배치 단계 및 상기 제1 저장 단계는 각각 복수로 교차 수행되는 체결 장치의 작동 방법이 개시된다.

Description

체결 장치의 작동 방법 및 체결 장치{Method of operating fastening apparatus and fastening apparatus}

본 발명은 체결 장치의 작동 방법 및 체결 장치에 관한 것이다.

생산의 자동화를 위해 사용되는 로봇이 원하는 위치로 이동할 수 있도록 하는 티칭 방법은 크게, 로봇의 제어 또는 프로그램 조작을 하기 위해 입출력이 가능한 디스플레이 장치와 키보드 등을 포함하는 티치 펜던트를 이용하는 방식과 사람이 직접 로봇에 힘을 가하여 로봇을 이동시키는 방식으로 나뉠 수 있다. 자동화 로봇의 일 예로서, 작업 대상물에 형성된 체결공에 너트 등의 체결구를 체결하는 역할을 수행하는 너트 러너(nut runner)를 들 수 있다.

한편, 종래 기술에 따르면, 자동화 로봇의 경우 수행할 수 있는 작업의 종류가 극히 제한적이라는 문제가 있었다. 예를 들어, 전술한 너트 러너의 경우 체결을 수행하는 체결 툴의 개수 및 위치가 정해져 있어 너트 러너가 체결을 수행할 수 있는 작업 구조물의 종류 및 크기가 극히 제한적이라는 문제가 있었다.

또한, 종래 기술에 따르면, 티치 펜던트를 이용하여 자동화 로봇을 티칭하는 경우, 이론적으로 도출된 위치 데이터를 이용한 자동화 로봇의 조작이 실제 현장에서 잘 맞지 않은 경우가 많아 위치 데이터의 수차례 수정이 요구되었고, 이는 본격적인 작업 이전 로봇의 티칭 단계에서 지나치게 많은 시간이 소모된다는 문제가 있었다. 또한, 사람이 직접 로봇에 힘을 가하여 로봇을 티칭하는 경우에는, 힘 센서 등의 고가의 구성이 요구되어 자동화 생산 라인을 갖추는 데 많은 비용이 필요하다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 생산의 자동화를 위해 사용되는 로봇이 다양한 종류의 작업 대상물에 대해 작업을 수행할 수 있도록 하고, 로봇의 티칭 단계에서 소요되는 시간을 단축하며, 자동화 생산 라인을 갖추는 데 필요한 비용을 감축하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, n개의 체결 툴을 포함하는 체결 장치를 준비하는 체결 장치 준비 단계; 상기 체결 장치의 일 측에 m개의 체결공을 포함하는 제1 작업 대상물을 배치하는 제1 작업 대상물 배치 단계; n개의 상기 체결 툴을 각각 m개의 상기 체결공 중 어느 하나의 상부에 배치하는 제1 체결 툴 배치 단계; 및 상기 제1 체결 툴 배치 단계에서의 n개의 상기 체결 툴의 위치를 제어부에 저장하는 제1 저장 단계; 를 포함하고, 상기 m은 상기 n보다 크고, 상기 제1 체결 툴 배치 단계 및 상기 제1 저장 단계는 각각 복수로 교차 수행되는 체결 장치의 작동 방법이 제공된다.

상기 제1 체결 툴 배치 단계 및 상기 제1 저장 단계는 각각 [m/n]+1(단, [m/n]은 m/n을 넘지 않는 최대 정수)회만큼 수행될 수 있다.

상기 제1 체결 툴 배치 단계에서, 상기 체결 장치를 수직 방향으로 1차 이동시킨 후, 상기 체결 장치의 상기 체결 툴을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 제1 체결 툴 배치 단계에서, n개의 상기 체결 툴을 동시에 수직 방향으로 상기 1차 이동시킬 수 있다.

상기 제1 체결 툴 배치 단계에서, n개의 상기 체결 툴을 각각 순차적으로 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 체결 툴은 상기 체결 장치의 원주 방향(A)으로의 이동 및 방사 방향(B)으로의 이동이 각각 독립적으로 이루어지고, 상기 제1 체결 툴 배치 단계에서, 상기 체결 툴을 상기 원주 방향(A)으로 이동시킨 후, 상기 방사 방향(B)으로 이동시킬 수 있다.

상기 체결 툴은 상기 체결 장치의 원주 방향(A)으로의 이동 및 방사 방향(B)으로 이동이 각각 독립적으로 이루어지고, 상기 제1 체결 툴 배치 단계에서, 상기 체결 툴을 상기 방사 방향(B)으로 이동시킨 후, 상기 원주 방향(A)으로 이동시킬 수 있다.

상기 제1 저장 단계 이후에 구비되고, 상기 체결 장치의 일 측에 p개의 체결공을 포함하는 제2 작업 대상물을 배치하는 제2 작업 대상물 배치 단계; n개의 상기 체결 툴을 각각 p개의 상기 체결공 중 어느 하나의 상부에 배치하는 제2 체결 툴 배치 단계; 및 상기 제2 체결 툴 배치 단계에서의 n개의 상기 체결 툴의 위치를 상기 제어부에 저장하는 제2 저장 단계; 를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 작업 대상물과 상기 제2 작업 대상물이 서로 동일한 종류의 작업 대상물인 경우, 상기 제2 저장 단계 이후에, 상기 제1 저장 단계에서 상기 제어부에 저장된 정보가 상기 제어부로부터 삭제될 수 있다.

상기 제1 작업 대상물과 상기 제2 작업 대상물이 서로 다른 종류의 작업 대상물인 경우, 상기 제2 저장 단계 이후에, 상기 제1 저장 단계에서 상기 제어부에 저장된 정보와 상기 제2 저장 단계에서 상기 제어부에 저장된 정보는 상기 제어부 내에 병존할 수 있다.

상기 제1 체결 툴 배치 단계에서, 상기 체결 장치의 상기 체결 툴을 수평 방향으로 이동시킨 후, 상기 체결 장치를 수직 방향으로 2차 이동시킬 수 있다.

상기 제1 체결 툴 배치 단계에서, 상기 체결 장치의 상기 체결 툴을 수평 방향으로 이동시킨 후, 상기 체결 장치를 수직 하방 방향으로 2차 이동시킬 수 있다.

상기 제1 저장 단계 이후에 구비되고, 상기 제1 저장 단계에서 상기 제어부에 저장된 정보를 로딩하고, n개의 상기 체결 툴을 이용하여 상기 제1 작업 대상물에 구비되는 m개의 상기 체결공에 체결구를 이용하여 체결 작업을 수행하는 체결 수행 단계; 를 더 포함할 수 있다.

상기 체결 수행 단계에서, n개의 상기 체결 툴이 각각 상기 제1 작업 대상물에 구비되는 m개의 상기 체결공 중 어느 하나의 체결공에 대한 체결 작업을 수행한 후 다른 체결공으로 이동할 때, n개의 상기 체결 툴이 이동하는 데 걸리는 시간은 각각 동일할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 체결 툴; 상기 복수의 체결 툴을 원주 방향(A)으로 회전 운동시키는 제1 이동 메커니즘; 상기 체결 툴을 방사 방향(B)으로 직선 운동시키는 제2 이동 메커니즘; 및 상기 체결 툴을 수직 방향(C)으로 직선 운동시키는 제3 이동 메커니즘; 을 포함하고, 상기 제1 이동 메커니즘은, 폐곡선의 형상을 가지고 상기 체결 툴이 상기 원주 방향(A)으로 회전 운동하는 경로를 제공하는 폐곡선 가이드부; 를 포함하고, 상기 폐곡선 가이드부는 복수로 구비되는 체결 장치가 제공된다.

상기 제2 이동 메커니즘은, 상기 방사 방향(B)을 따라 연장되고, 스크류 구조를 가지며, 상기 체결 툴이 상기 방사 방향(B)으로 직선 운동하도록 회전 운동을 하는 스크류부; 상기 스크류부에 맞물리도록 구비되고 일 측이 상기 체결 툴과 결합되는 수평 이동부; 및 상기 체결 툴이 방사 방향(B)으로 직선 운동하는 경로를 제공하도록 상기 수평 이동부와 결합되는 수평 가이드부; 를 포함하고, 상기 수평 가이드부 및 상기 수평 이동부는 복수로 구비될 수 있다.

상기 복수의 수평 가이드부의 어느 하나의 일 끝부와 다른 하나의 일 끝부는 서로 만나도록 구비되고, 복수의 수평 가이드부가 서로 만나는 영역에서 단차가 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 생산의 자동화를 위해 사용되는 로봇이 다양한 종류의 작업 대상물에 대해 작업을 수행할 수 있고, 로봇의 티칭 단계에서 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 자동화 생산 라인을 갖추는 데 필요한 비용을 감축할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 체결 장치의 전체 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 체결 장치의 체결 툴, 제1 이동 메커니즘 및 제2 이동 메커니즘의 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 체결 장치의 제1 이동 메커니즘의 구조의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 체결 장치의 제2 이동 메커니즘의 구조의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 체결 장치의 제어부에 구비되는 디스플레이의 일 예를 도시한 사시도이다.

이하, 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 체결 장치 및 체결 장치의 작동 방법을 설명한다.

체결 장치 및 체결 장치의 작동 방법

도 1은 본 발명에 따른 체결 장치의 전체 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 체결 장치의 체결 툴, 제1 이동 메커니즘 및 제2 이동 메커니즘의 구조를 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 체결 장치의 제1 이동 메커니즘의 구조의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 체결 장치의 제2 이동 메커니즘의 구조의 일 예를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 체결 장치(10)는 복수의 체결 툴(100)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 체결 툴(100)은 각각 너트 러너(nut runner)들일 수 있다. 도 1 및 도 2에는 일 예로서, 체결 장치(10)에 8개의 체결 툴(100)이 구비된 모습이 도시되어 있다. 그러나, 체결 툴(100)의 개수는 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따르면 체결 장치(10)는 수직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능할 수 있다. 보다 상세하게, 도 3 및 도 4를 참고하면, 체결 장치(10)는 체결 툴(100)을 원주 방향(A)으로 회전 운동시키는 제1 이동 메커니즘(200), 체결 툴(100)을 방사 방향(B)으로 직선 운동시키는 제2 이동 메커니즘(300) 및 체결 툴(100)을 상하 방향으로 직선 운동시키는 제3 이동 메커니즘(400)을 포함할 수 있다.

도 3을 참고하면, 제1 이동 메커니즘(200)은 폐곡선의 형상을 가지고 체결 툴(100, 도 2 참조)이 원주 방향(A)으로 회전 운동하는 경로를 제공하는 폐곡선 가이드부(210)를 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 폐곡선 가이드부(210)는 원 형상을 가질 수 있다.

이때, 폐곡선 가이드부(210)의 일 측에는 기어부(210a)가 구비될 수 있고, 기어부(210a)에 피니언 기어(220)가 맞물려 있을 수 있다. 따라서, 피니언 기어(220)가 자전하는 경우 기어부(210a)와의 맞물림에 의해 폐곡선 가이드부(210)를 따라 원주 방향(A)으로 이동할 수 있다. 이때, 제1 이동 메커니즘(200)의 하부에 체결 툴(100)이 연결되어 있을 수 있다. 이 경우, 피니언 기어(220)가 자전하면서 체결 툴(100)도 함께 폐곡선 가이드부(210)를 따라 원주 방향(A)으로 회전 운동하게 될 수 있다. 한편, 도 3에는 폐곡선 가이드부(210)의 방사 방향 외측면에 기어부(210a)가 구비되고, 피니언 기어(220) 역시 폐곡선 가이드부(210)의 방사 방향 외측면과 마주보도록 구비된 모습이 도시되어 있으나, 이와 달리, 기어부(210a)는 폐곡선 가이드부(210)의 방사 방향 내측면에 구비되고, 피니언 기어(220) 역시 폐곡선 가이드부(210)의 방사 방향 내측면과 마주보도록 구비될 수도 있다. 한편, 제1 이동 메커니즘(200)은 피니언 기어(220)가 자전할 수 있도록 동력을 제공하는 제1 동력부(230)를 더 포함할 수 있다.

한편, 피니언 기어(220)에 요구되는 회전 속도와 비교하여 제1 동력부(230)의 회전 속도는 상대적으로 빠를 수 있고, 그러한 경우 제1 동력부(230)의 동력을 피니언 기어(220)에 전달하기 전에 회전 속도를 감속할 필요가 있다. 이를 위해, 제1 동력부(230)와 피니언 기어(220)의 동력 전달 경로 사이에는 감속기(미도시)가 구비될 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면 감속기는 피니언 기어(220)의 내부에 구비될 수 있다. 즉, 피니언 기어(220)와 감속기는 일체형 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 피니언 기어(220)를 구비하기 위한 별도의 공간이 추가로 필요하지 않다는 점에서 유리한 효과가 있다.

한편, 제1 이동 메커니즘(200)는 복수의 체결 툴(100)의 개수만큼 복수로 구비될 수 있다. 따라서, 복수의 제1 이동 메커니즘(200)과 복수의 체결 툴(100)은 일대일로 대응될 수 있다. 이 경우, 복수의 체결 툴(100)의 원주 방향(A) 운동은 각각 개별적으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 폐곡선 가이드부(210)는 복수로 구비될 수 있다. 보다 바람직하게, 복수의 폐곡선 가이드부(210)는 동일한 중심축을 갖는 동심 구조를 가질 수 있다. 도 2에는 원 형상을 갖는 두 개의 폐곡선 가이드부(210)가 서로 동심 구조를 갖도록 배치되고, 체결 툴(100)의 일 측은 두 개의 폐곡선 가이드부(210) 중 큰 외경을 갖는 폐곡선 가이드부(210)에 결합되고, 체결 툴(100)의 타 측은 두 개의 폐곡선 가이드부(210) 중 작은 외경을 갖는 폐곡선 가이드부(210)에 결합된 모습이 도시되어 있다.

본 발명에 따르면, 체결 툴(100)이 원주 방향(A)으로 이동하는 과정에서 체결 툴(100) 자체의 무게 또는 체결 툴(100)에 가해지는 하중에 의해 폐곡선 가이드부(210)를 포함한 제1 이동 메커니즘(200)이 변형되는 문제를 해소할 수 있다. 특히, 후술할 바와 같이, 본 발명에 따르면 체결 툴(100)은 체결 장치(10)의 티칭 과정에서 사람의 힘에 의해 원주 방향(A)으로 이동할 수 있는데, 폐곡선 가이드부(210)가 단수로 구비되는 경우, 체결 장치(10)의 티칭 과정에서 폐곡선 가이드부(210)가 뒤틀리는 등의 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 동심 구조를 갖는 복수의 폐곡선 가이드부(210)가 각각 체결 툴(100)과 결합될 수 있으므로, 폐곡선 가이드부(210)의 전체적인 강성이 향상될 수 있어, 제1 이동 메커니즘(200)이 변형되는 문제를 해소할 수 있다.

한편, 도 4를 참고하면, 제2 이동 메커니즘(300)은 방사 방향(B)을 따라 연장되고, 체결 툴(100, 도 2 참조)이 방사 방향(B)으로 직선 운동하도록 회전 운동을 하는 스크류부(310)를 포함할 수 있다.

이때, 스크류부(310)에는 스크류(screw) 구조가 구비될 수 있고, 그러한 스크류 구조에 수평 이동부(320)가 맞물려 있을 수 있다. 따라서, 스크류부(310)가 스크류부(310)의 중심축에 대해 자전 운동을 하는 경우, 스크류 구조와 맞물려 있는 수평 이동부(320)가 방사 방향(B)으로 직선 운동을 할 수 있다. 이때, 제2 이동 메커니즘(300)의 일 측에 체결 툴(100)이 연결되어 있을 수 있다. 보다 상세하게, 수평 이동부(320)의 일 측에 체결 툴(100)이 결합되어 있을 수 있다. 이 경우, 스크류부(310)가 자전 운동을 함으로써 체결 툴(100) 역시 수평 이동부(320)를 따라 방사 방향(B)으로 직선 운동을 할 수 있다. 한편, 제2 이동 메커니즘(300)은 스크류부(310)가 자전할 수 있도록 동력을 제공하는 제2 동력부(330)를 더 포함할 수 있다.

한편, 제2 이동 메커니즘(300)는 복수의 체결 툴(100)의 개수만큼 복수로 구비될 수 있다. 따라서, 복수의 제2 이동 메커니즘(300)과 복수의 체결 툴(100)은 일대일로 대응될 수 있다. 따라서, 복수의 체결 툴(100)의 방사 방향(B) 운동 역시 개별적으로 이루어질 수 있다.

계속해서 도 4를 참고하면, 제2 이동 메커니즘(300)은 체결 툴(100, 도 2 참조)이 방사 방향(B)으로 직선 운동하는 경로를 제공하도록 수평 이동부(320)와 결합되는 수평 가이드부(340)를 더 포함할 수 있다. 즉, 수평 가이드부(340)는 스크류부(310)의 회전에 의해 수평 이동부(320)가 직선 운동을 하는 경우, 수평 이동부(320)가 일정한 경로를 따라 직선 운동을 할 수 있도록 경로를 제공하는 구성일 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 수평 가이드부(340)가 연장되는 방향은 스크류부(310)가 연장되는 방향과 평행할 수 있다.

이때, 본 발명에 따르면, 수평 이동부(320) 및 수평 가이드부(340)는 각각 복수로 구비될 수 있고, 복수의 수평 가이드부(340)에는 각각 수평 이동부(320)가 결합되어 있을 수 있다. 도 4에는 방사 방향(B)을 따라 두 개의 수평 가이드부(340)가 일렬로 구비되되 방사 방향(B)의 외측에 구비된 수평 가이드부의 일 끝부와 방사 방향(B)의 내측에 구비되는 수평 가이드부의 일 끝부가 서로 만나도록 구비되고, 두 개의 수평 가이드부(340)에 각각 수평 이동부(320)가 결합된 모습이 도시되어 있다.

본 발명에 따르면, 체결 툴(100)이 방사 방향(A)으로 이동하는 과정에서 체결 툴(100) 자체의 무게 또는 체결 툴(100)에 가해지는 하중에 의해 수평 가이드부(340)를 포함한 제2 이동 메커니즘(300)이 변형되는 문제를 해소할 수 있다. 특히, 후술할 바와 같이, 본 발명에 따르면 체결 툴(100)은 체결 장치(10)의 티칭 과정에서 사람의 힘에 의해 방사 방향(B)으로 이동할 수 있는데, 수평 가이드부(340) 및 수평 이동부(320)가 단수로 구비되는 경우, 체결 장치(10)의 티칭 과정에서 수평 가이드부(340)가 뒤틀리는 등의 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 방사 방향(B)을 따라 복수의 수평 가이드부(340)가 일렬고 구비되고, 복수의 수평 가이드부(340)에 결합된 복수의 수평 이동부(320)가 각각 체결 툴(100)과 결합될 수 있으므로, 수평 가이드부(340)의 전체적인 강성이 향상될 수 있어, 제2 이동 메커니즘(300)이 변형되는 문제를 해소할 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 수평 가이드부(340)는 방사 방향(B)으로 일렬로 구비되되 복수의 수평 가이드부(340)가 서로 만나는 영역에는 단차(C)가 형성될 수 있다.

한편, 도 1을 참고하면, 제3 이동 메커니즘(400)은 수직 방향(C)을 따라 연장되고, 체결 툴(100)이 수직 방향(C)으로 직선 운동하는 경로를 제공하는 수직 가이드부(410)를 포함할 수 있다.

이때, 수직 가이드부(410)의 일 측에는 수직 이동부(420)가 구비될 수 있고, 수직 이동부(420)는 수직 가이드부(410)를 따라 수직 방향(C)으로 이동할 수 있다. 이때, 제3 이동 메커니즘(400)의 일 측에 체결 툴(100)이 연결되어 있을 수 있다. 이 경우, 수직 가이드부(410)를 따라 수직 이동부(420)가 수직 방향(C)으로 직선 운동함에 따라, 복수의 체결 툴(100) 역시 수직 방향(C)으로 직선 운동을 할 수 있다.

한편, 제1 이동 메커니즘(200) 및 제2 이동 메커니즘(300)과 달리 제3 이동 메커니즘(400)은 단수로 구비될 수 있다. 보다 상세하게, 하나의 제3 이동 메커니즘(400)은 복수의 체결 툴(100)을 동시에 수직 방향(C)으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 이동 메커니즘(400)은 복수의 체결 툴(100)이 고정되고 수직 이동부(420)와 연결되는 연결 몸체부(430)를 포함할 수 있고, 수직 이동부(420)의 이동에 따라 연결 몸체부(430)가 이동하게 되면, 복수의 체결 툴(100) 역시 동시에 수직 방향(C)으로 직선 운동을 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면 체결 장치(10)의 티칭 과정에서 체결 장치(10) 또는 체결 툴(100)은 사람의 힘에 의해 이동할 수 있다. 보다 상세하게, 사람의 힘에 의해 체결 장치(10)는 수직 가이드부(410)를 따라 수직 방향(C)으로 이동할 수 있고, 복수의 체결 툴(100)은 각각 폐곡선 가이드부(210)를 따라 원주 방향(A)으로 이동할 수 있고, 수평 가이드부(310)를 따라 방사 방향(B)으로 이동할 수 있다.

이때, 각각의 체결 툴(100)을 원주 방향(A) 또는 방사 방향(B)으로 이동하기 위해 필요한 외력(즉, 사람의 힘)의 크기는 40N 내지 60N일 수 있다. 예를 들어, 체결 툴(100)을 원주 방향(A) 또는 방사 방향(B)으로 이동하기 위해 필요한 외력이 50N이라는 것은, 체결 툴(100)을 원주 방향(A) 또는 방사 방향(B)으로 이동하기 위한 외력의 최소값이 50N라는 것을 의미할 수 있다. 체결 툴(100)을 원주 방향(A) 또는 방사 방향(B)으로 이동하기 위해 필요한 외력이 40N 미만인 경우에는 외부의 충격 등에 의해 체결 툴(100)이 사용자의 의사에 반하는 운동을 할 수 있다. 반면, 체결 툴(100)을 원주 방향(A) 또는 방사 방향(B)으로 이동하기 위해 필요한 외력이 60N을 초과하는 경우에는 체결 장치(10)의 티칭 과정에서 사람에 의한 조작력이 현저하게 떨어질 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 체결 장치(10)는 사람이 체결 장치(10) 또는 체결 툴(100)의 움직임을 조작하고, 체결 툴(100)의 위치에 대한 정보를 저장할 수 있도록 시각적인 정보를 표시하는 디스플레이(500)를 더 포함할 수 있다. 하기에서는 본 발명에 따른 체결 장치의 작동 방법을 설명한다.

본 발명에 따른 체결 장치의 작동 방법은 n개의 체결 툴(100)을 포함하는 체결 장치(10)를 준비하는 체결 장치 준비 단계를 포함할 수 있다. 일 예로, 체결 장치(10)는 8개의 체결 툴(100)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 체결 장치의 작동 방법은 체결 장치(10)의 일 측에 m개의 체결공을 포함하는 제1 작업 대상물을 배치하는 제1 작업 대상물 배치 단계를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명에 따르면, m은 n보다 클 수 있다. 일 예로, 제1 작업 대상물은 총 22개의 체결공을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 체결 장치의 작동 방법은 n개의 체결 툴(100)을 각각 m개의 체결공 중 어느 하나의 상부에 배치하는 제1 체결 툴 배치 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 체결 툴이 8개가 구비되고 체결공이 22개가 구비되는 경우, 제1 체결 툴 배치 단계에서 8개의 체결 툴(100)은 22개의 체결공 중 8개의 체결공의 상부에 각각 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 체결 장치의 작동 방법은 전술한 제1 체결 툴 배치 단계에서 배치된 n개의 체결 툴(100)의 위치를 제어부에 저장하는 제1 저장 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 체결 툴이 8개가 구비되고 체결공이 22개가 구비되는 경우, 제1 저장 단계에서는 제1 체결 툴 배치 단계에서 배치된 8개의 체결 툴(100)의 위치가 제어부에 저장될 수 있다. 제1 저장 단계에서 저장된 체결 툴(100)의 위치에 대한 정보는 나중에 체결 툴을 이용한 체결 작업 단계에서 로딩될 수 있고, 로딩된 정보에 따라 체결 툴(100)이 체결공의 상부로 이동할 수 있다. 따라서, 정보의 저장 이후에 체결공에 대한 체결 장치의 체결 작업이 자동으로 수행될 수 있다.

전술한 바와 같이, m은 n보다 클 수 있다. 즉, 제1 작업 대상물에 구비되는 체결공의 개수는 체결 장치(10)에 구비되는 체결 툴(100)의 개수보다 클 수 있다. 따라서, 제1 체결 툴 배치 단계 및 제1 저장 단계가 각각 한번씩만 수행되는 경우에는, 제1 작업 대상물에 구비된 복수의 체결공 중 제1 체결 툴 배치 단계에서 체결 툴(100)이 상부에 배치되지 않은 체결공에 대해서는 추후 체결 작업 단계에서 체결 툴(100)에 의한 체결 작업이 이루어지지 못하게 된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 제1 체결 툴 배치 단계 및 제1 저장 단계는 각각 복수로 교차 수행될 수 있다.

보다 상세하게, 제1 체결 툴 배치 단계 및 제1 저장 단계는 각각 [m/n]+1 회만큼 수행될 수 있다. 이때, [m/n]은 m/n을 넘지 않는 최대 정수를 의미한다. 예를 들어, 체결 툴이 8개가 구비되고 체결공이 22개가 구비되는 경우, 제1 체결 툴 배치 단계 및 제1 저장 단계는 각각 [22/8]+1회 즉, 3회만큼 교차로 수행될 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 체결 툴 배치 단계 중 첫번째 제1 체결 툴 배치 단계에서 체결 툴(100)이 상부에 배치되지 않은 체결공에 대해서는 두번째 또는 그 이후의 제1 체결 툴 배치 단계에서 체결 툴(100)이 상부에 배치될 수 있고, 두번째 또는 그 이후의 제1 저장 단계에서 체결 툴(100)의 위치에 대한 정보가 저장될 수 있으므로, 추후의 체결 작업 단계에서 제1 작업 대상물에 구비된 모든 체결공에 대한 체결 작업이 자동으로 수행될 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 제1 체결 툴 배치 단계에서 체결 툴(100)을 포함하는 체결 장치(10)를 수직 방향으로 1차 이동시킨 후, 체결 장치(10)의 체결 툴(100)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 체결 장치(10)를 수직 방향으로 1차 이동시키는 것은 제3 이동 메커니즘(400, 도 1 참조)에 의해 수행될 수 있고, 체결 장치(10)를 수평 방향으로 이동시키는 것은 제1 이동 메커니즘(200, 도 3 참조) 및 제2 이동 메커니즘(300, 도 4 참조)에 의해 수행될 수 있다.

따라서, 제1 체결 툴 배치 단계에서, n개의 체결 툴(100)은 동시에 수직 방향으로 상기 1차 이동시킬 수 있다.

반면, 제1 체결 툴 배치 단계에서, n개의 체결 툴(100)을 각각 순차적으로 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 보다 상세하게, 복수의 체결 툴(100)의 원주 방향(A)으로의 이동 및 방사 방향(B)으로의 이동은 각각 제1 이동 메커니즘(200) 및 제2 이동 메커니즘(300)에 의해 독립적으로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 체결 툴 배치 단계에서, 체결 툴(100)을 원주 방향(A)으로 이동시킨 후, 방사 방향(B)으로 이동시킬 수 있다. 그러나, 이와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 체결 툴 배치 단계에서, 체결 툴(100)을 방사 방향(B)으로 이동시킨 후, 원주 방향(A)으로 이동시킬 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 체결 장치의 작동 방법은, 제1 저장 단계 이후에 구비되고 체결 장치(10)의 일 측에 p개의 체결공을 포함하는 제2 작업 대상물을 배치하는 제2 작업 대상물 배치 단계, n개의 체결 툴(100)을 각각 p개의 체결공 중 어느 하나의 상부에 배치하는 제2 체결 툴 배치 단계, 및 제2 체결 툴 배치 단계에서의 n개의 체결 툴(100)의 위치를 상기 제어부에 저장하는 제2 저장 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, p는 n보다 클 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전술한 제1 작업 대상물과 제2 작업 대상물이 서로 동일한 종류의 작업 대상물인 경우, 제2 저장 단계 이후에 제1 저장 단계에서 제어부에 저장된 정보는 제어부로부터 삭제될 수 있다. 즉, 제1 작업 대상물과 제2 작업 대상물이 서로 동일한 종류의 작업 대상물인 경우 제1 저장 단계에서 제어부에 저장된 정보는 제2 저장 단계에서 제어부에 저장된 정보로 치환될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 작업 대상물에 형성되는 체결공의 위치에 대해 종래에 제어부에 저장되어 있던 정보를 새로운 정보로 변경할 필요가 있는 경우, 제2 체결 툴 배치 단계 및 제2 저장 단계를 교대로 수행함으로써, 작업 대상물에 형성되는 체결공의 위치에 대한 정보를 손쉽게 변경할 수 있다. 따라서, 체결 작업을 수행하는 체결 장치(10)의 티칭 과정에 소요되는 시간을 감축할 수 있다.

반면, 본 발명에 따르면, 전술한 제1 작업 대상물과 제2 작업 대상물이 서로 다른 종류의 작업 대상물인 경우, 제2 저장 단계 이후에 제1 저장 단계에서 제어부에 저장된 정보와 제2 저장 단계에서 제어부에 저장된 정보는 제어부 내에 병존할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 여러 종류의 작업 대상물의 체결공의 위치에 대한 정보를 제어부에 저장할 수 있으므로, 하나의 체결 장치를 이용하여 여러 종류의 작업 대상물에 대한 체결 작업을 수행할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 체결 장치는 수직 방향으로의 운동뿐만 아니라 원주 방향으로의 운동 및 방사 방향으로의 운동을 독립적으로 수행할 수 있으므로, 다양한 종류의 작업 대상물에 대한 체결 작업을 효과적으로 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 제1 체결 툴 배치 단계는, 체결 장치(10)의 체결 툴(100)을 수평 방향으로 이동시킨 후, 체결 장치(10)를 수직 방향으로 2차 이동 시키는 것을 더 포함할 수 있다. 따라서, 제1 체결 툴 배치 단계는 (i) 체결 장치(10)를 수직 방향으로 1차 이동시키는 것, (ii) 체결 툴(100)을 수평 방향으로 이동시키는 것, 및 (iii) 체결 장치(10)을 수직 방향으로 2차 이동시키는 것을 순차적으로 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 (iii)은 체결 장치(10)를 수직 하방 방향으로 2차 이동시키는 것일 수 있다. 또한, 상기 (i)은 체결 장치(10)의 체결 툴(100)과 제1 작업 대상물에 구비되는 체결공이 소정의 간격만큼 이격되도록 체결 장치(10)를 수직 방향으로 1차 이동하는 것일 수 있고, 상기 (iii)은 추후에 체결 장치(10)의 체결 툴(100)이 제1 작업 대상물에 구비되는 체결공에 대한 체결 작업이 가능할 정도로 체결 툴(100)을 체결공에 인접하도록 수직 하방 방향으로 2차 이동시키는 것일 수 있다. 일 예로, 상기 (i)에서 체결 툴(100)과 체결공 간의 수직 방향 간격은 약 5mm일 수 있다.

한편, 제1 체결 툴 배치 단계에 대해 전술한 내용은 제2 체결 툴 배치 단계에서도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 제2 체결 툴 배치 단계는, (i) 체결 장치(10)를 수직 방향으로 1차 이동시키는 것, (ii) 체결 툴(100)을 수평 방향으로 이동시키는 것, 및 (iii) 체결 장치(10)을 수직 방향으로 2차 이동시키는 것을 순차적으로 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 (iii)은 체결 장치(10)를 수직 하방 방향으로 2차 이동시키는 것일 수 있다. 또한, 상기 (i)은 체결 장치(10)의 체결 툴(100)과 제2 작업 대상물에 구비되는 체결공 간에 소정의 간격만큼 이격되도록 체결 장치(10)를 수직 방향으로 1차 이동하는 것일 수 있고, 상기 (iii)은 추후에 체결 장치(10)의 체결 툴(100)이 제1 작업 대상물에 구비되는 체결공에 대한 체결 작업이 가능할 정도로 체결 툴(100)을 체결공에 인접하도록 수직 하방 방향으로 2차 이동시키는 것일 수 있다. 일 예로, 상기 (i)에서 체결 툴(100)과 체결공 간의 수직 방향 간격은 약 5mm일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 체결 장치의 작동 방법은, 제1 저장 단계 이후에 구비되고, 제1 저장 단계에서 제어부에 저장된 정보를 로딩하고, n개의 체결 툴(100)을 이용하여 제1 작업 대상물에 구비되는 m개의 체결공에 너트 등의 체결구를 이용하여 체결 작업을 수행하는 체결 수행 단계를 더 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 체결 수행 단계에서, 체결공의 위치에 대해 제1 저장 단계에서 저장된 정보를 이용하여 체결 장치(10) 또는 체결 툴(100)을 이동시킨 후 각각의 체결 툴(100)을 통해 체결공에 대한 체결 작업이 이루어질 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 체결공의 개수는 체결 툴의 개수보다 많으므로, 체결공에 대한 체결 툴(100)의 첫번째 체결 작업이 이루어진 이후 체결 툴(100)을 체결 작업이 이루어지지 않은 체결공에 각각 이동시키는 과정이 추가로 필요할 수 있다.

이때, 본 발명에 따르면, 상기 체결 수행 단계에서, n개의 체결 툴(100)이 각각 제1 작업 대상물에 구비되는 m개의 체결공 중 어느 하나의 체결공에 대한 체결 작업을 수행한 후 다른 체결공으로 이동할 때, n개의 체결 툴이 이동하는 데 걸리는 각각 동일할 수 있다. 이 경우, 일부 체결공에 대한 체결 작업을 수행하고 다른 체결공으로 체결 툴을 이동시킬 때 체결 툴의 이동 거리에 따른 체결 툴의 이동 시간의 차이를 제거할 수 있어, 체결 작업에서 걸리는 시간을 최소화할 수 있다. 일 예로, 상기 이동 시간은 1초일 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 체결 장치의 제어부에 구비되는 디스플레이의 일 예를 도시한 사시도이다.

도 5를 참고하여, 본 발명에 따른 체결 장치의 작동 방법에 따른 디스플레이의 조작 과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 제1 작업 대상물을 선정한 후, 디스 플레이의 '기종선택'란에 제1 작업 대상물의 종류를 선택한다. 이때, 제1 작업 대상물이 제어부에 이미 저장되어 있던 기종인 경우, 예를 들어, 제1 작업 대상물이 신U오일팬인 경우 디스플레이 상에서 '신U오일팬'란을 선택하게 된다. 반면, 제1 작업 대상물이 제어부에 저장되어 있지 않은 기종인 경우에는 '기종선택'란 중 빈 칸을 선택하게 된다. 하기에서는 제1 작업 대상물이 '신U오일팬'인 경우를 위주로 설명한다.

'기종선택'란에 제1 작업 대상물의 종류를 선택하고, 체결 장치의 일 측에 제1 작업 대상물을 배치한 후에는, 복수의 체결 툴이 각각 복수의 체결공 중 어느 하나의 상부에 위치시킨다. 이때, 체결 툴의 이동은 도 5의 '목표저장'란의 하부에 위치하는 각 칸을 선택한 후 사용자가 그 위치에 대한 좌표를 직접 입력함으로써 이루어질 수도 있고, 사람이 직접 체결 툴에 힘을 가함으로써 이루어질 수도 있다. 특히, 체결 장치의 수직 방향으로의 이동은 도 5의 디스플레이에서 'Z JOG +'또는 'Z JOG -'란을 누르는 시간을 조절함으로서 이루어질 수 있다.

이후에, 'Data Enter'란을 선택하여 현재 체결 툴의 위치, 즉, 추후 체결 과정에서 체결이 이루어질 체결공의 위치를 저장하게 된다. 이때, 현재 체결 툴의 위치는 디스플레이 상에서'#1'이 선택된 후 저장될 수 있다. 여기서 '#1'이란 제1 작업 대상물의 체결공들 중 '제1 그룹'을 구성하는 체결공들을 의미한다. 전술한 바와 같이, 체결공의 개수는 체결 툴의 개수보다 많기 때문에, 제1 작업 대상물의 체결공의 위치에 대한 저장은 수차례 이루어질 필요가 있다.

따라서, 이후에, 복수의 체결 툴을 이동시켜 복수의 체결공 중 이전 단계에서 체결 툴이 상부에 위치하지 않았던 체결공들의 상부에 복수의 체결 툴을 위치시킨다. 그리고, 다시 'Data Enter'란을 선택하여 현재 체결 툴의 위치, 즉, 추후 체결 과정에서 체결이 이루어질 체결공의 위치를 저장하게 된다. 이때, 현재 체결 툴의 위치는 디스플레이 상에서 '#2'이 선택된 후 저장될 수 있다. 여기서, '#2'이란 제2 작업 대상물의 체결공들 중 '제2 그룹'을 구성하는 체결공들을 의미한다.

전술한 저장 과정들은 체결공의 개수에 따라 반복될 수 있다. 예를 들어, 체결 툴의 개수가 8개이고, 체결공의 개수가 22개인 경우에는, '#3'을 선택한 후 체결 툴의 현재 위치를 저장할 때까지 전술한 과정이 반복될 수 있다. 또한, 체결 툴의 개수가 8개이고, 도 5에 도시된 바와 같이, '#5'까지 선택할 수 있는 경우, 제어부에는 총 40개의 체결공에 대한 체결 툴의 위치가 저장될 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.

10 : 체결 장치
100 : 체결 툴
200 : 제1 이동 메커니즘
210 : 폐곡선 가이드부
210a : 기어부
220 : 피니언 기어
230 : 제1 동력부
300 : 제2 이동 메커니즘
310 : 스크류부
320 : 수평 이동부
330 : 제2 동력부
400 : 제3 이동 메커니즘
410 : 수직 가이드부
420 : 수직 이동부
430 : 연결 몸체부
500 : 디스플레이

Claims (17)

1. n개의 체결 툴을 포함하는 체결 장치를 준비하는 체결 장치 준비 단계;
   상기 체결 장치의 일 측에 m개의 체결공을 포함하는 제1 작업 대상물을 배치하는 제1 작업 대상물 배치 단계;
   n개의 상기 체결 툴을 각각 m개의 상기 체결공 중 어느 하나의 상부에 배치하는 제1 체결 툴 배치 단계; 및
   상기 제1 체결 툴 배치 단계에서의 n개의 상기 체결 툴의 위치를 제어부에 저장하는 제1 저장 단계; 를 포함하고,
   상기 m은 상기 n보다 크고,
   상기 제1 체결 툴 배치 단계 및 상기 제1 저장 단계는 각각 복수로 교차 수행되는 체결 장치의 작동 방법.
2. 청구항 1에서,
   상기 제1 체결 툴 배치 단계 및 상기 제1 저장 단계는 각각 [m/n]+1(단, [m/n]은 m/n을 넘지 않는 최대 정수)회만큼 수행되는 체결 장치의 작동 방법.
3. 청구항 1에서,
   상기 제1 체결 툴 배치 단계에서,
   상기 체결 장치를 수직 방향으로 1차 이동시킨 후, 상기 체결 장치의 상기 체결 툴을 수평 방향으로 이동시키는 체결 장치의 작동 방법.
4. 청구항 3에서,
   상기 제1 체결 툴 배치 단계에서,
   n개의 상기 체결 툴을 동시에 수직 방향으로 상기 1차 이동시키는 체결 장치의 작동 방법.
5. 청구항 4에서,
   상기 제1 체결 툴 배치 단계에서,
   n개의 상기 체결 툴을 각각 순차적으로 수평 방향으로 이동시키는 체결 장치의 작동 방법.
6. 청구항 5에서,
   상기 체결 툴은 상기 체결 장치의 원주 방향(A)으로의 이동 및 방사 방향(B)으로의 이동이 각각 독립적으로 이루어지고,
   상기 제1 체결 툴 배치 단계에서,
   상기 체결 툴을 상기 원주 방향(A)으로 이동시킨 후, 상기 방사 방향(B)으로 이동시키는 체결 장치의 작동 방법.
7. 청구항 6에서,
   상기 체결 툴은 상기 체결 장치의 원주 방향(A)으로의 이동 및 방사 방향(B)으로 이동이 각각 독립적으로 이루어지고,
   상기 제1 체결 툴 배치 단계에서,
   상기 체결 툴을 상기 방사 방향(B)으로 이동시킨 후, 상기 원주 방향(A)으로 이동시키는 체결 장치의 작동 방법.
8. 청구항 1에서,
   상기 제1 저장 단계 이후에 구비되고, 상기 체결 장치의 일 측에 p개의 체결공을 포함하는 제2 작업 대상물을 배치하는 제2 작업 대상물 배치 단계;
   n개의 상기 체결 툴을 각각 p개의 상기 체결공 중 어느 하나의 상부에 배치하는 제2 체결 툴 배치 단계; 및
   상기 제2 체결 툴 배치 단계에서의 n개의 상기 체결 툴의 위치를 상기 제어부에 저장하는 제2 저장 단계; 를 더 포함하는 체결 장치의 작동 방법.
9. 청구항 8에서,
   상기 제1 작업 대상물과 상기 제2 작업 대상물이 서로 동일한 종류의 작업 대상물인 경우,
   상기 제2 저장 단계 이후에,
   상기 제1 저장 단계에서 상기 제어부에 저장된 정보가 상기 제어부로부터 삭제되는 체결 장치의 작동 방법.
10. 청구항 8에서,
    상기 제1 작업 대상물과 상기 제2 작업 대상물이 서로 다른 종류의 작업 대상물인 경우,
    상기 제2 저장 단계 이후에,
    상기 제1 저장 단계에서 상기 제어부에 저장된 정보와 상기 제2 저장 단계에서 상기 제어부에 저장된 정보는 상기 제어부 내에 병존하는 체결 장치의 작동 방법.
11. 청구항 4에서,
    상기 제1 체결 툴 배치 단계에서,
    상기 체결 장치의 상기 체결 툴을 수평 방향으로 이동시킨 후, 상기 체결 장치를 수직 방향으로 2차 이동시키는 체결 장치의 작동 방법.
12. 청구항 11에서,
    상기 제1 체결 툴 배치 단계에서,
    상기 체결 장치의 상기 체결 툴을 수평 방향으로 이동시킨 후, 상기 체결 장치를 수직 하방 방향으로 2차 이동시키는 체결 장치의 작동 방법.
13. 청구항 2에서,
    상기 제1 저장 단계 이후에 구비되고, 상기 제1 저장 단계에서 상기 제어부에 저장된 정보를 로딩하고, n개의 상기 체결 툴을 이용하여 상기 제1 작업 대상물에 구비되는 m개의 상기 체결공에 체결구를 이용하여 체결 작업을 수행하는 체결 수행 단계; 를 더 포함하는 체결 장치의 작동 방법.
14. 청구항 13에서,
    상기 체결 수행 단계에서,
    n개의 상기 체결 툴이 각각 상기 제1 작업 대상물에 구비되는 m개의 상기 체결공 중 어느 하나의 체결공에 대한 체결 작업을 수행한 후 다른 체결공으로 이동할 때, n개의 상기 체결 툴이 이동하는 데 걸리는 시간은 각각 동일한 체결 장치의 작동 방법.
15. 복수의 체결 툴;
    상기 복수의 체결 툴을 원주 방향(A)으로 회전 운동시키는 제1 이동 메커니즘;
    상기 체결 툴을 방사 방향(B)으로 직선 운동시키는 제2 이동 메커니즘; 및
    상기 체결 툴을 수직 방향(C)으로 직선 운동시키는 제3 이동 메커니즘; 을 포함하고,
    상기 제1 이동 메커니즘은,
    폐곡선의 형상을 가지고 상기 체결 툴이 상기 원주 방향(A)으로 회전 운동하는 경로를 제공하는 폐곡선 가이드부; 를 포함하고,
    상기 폐곡선 가이드부는 복수로 구비되는 체결 장치.
16. 청구항 15에서,
    상기 제2 이동 메커니즘은,
    상기 방사 방향(B)을 따라 연장되고, 스크류 구조를 가지며, 상기 체결 툴이 상기 방사 방향(B)으로 직선 운동하도록 회전 운동을 하는 스크류부;
    상기 스크류부에 맞물리도록 구비되고 일 측이 상기 체결 툴과 결합되는 수평 이동부; 및
    상기 체결 툴이 방사 방향(B)으로 직선 운동하는 경로를 제공하도록 상기 수평 이동부와 결합되는 수평 가이드부; 를 포함하고,
    상기 수평 가이드부 및 상기 수평 이동부는 복수로 구비되는 체결 장치.
17. 청구항 16에서,
    상기 복수의 수평 가이드부의 어느 하나의 일 끝부와 다른 하나의 일 끝부는 서로 만나도록 구비되고,
    복수의 수평 가이드부가 서로 만나는 영역에서 단차가 형성되는 체결 장치.

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