KR20210043812A

KR20210043812A - 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치

Info

Publication number: KR20210043812A
Application number: KR1020190126588A
Authority: KR
Inventors: 박재완; 박종호; 이용재; 이재호; 김원준; 박선민; 김창덕
Original assignee: (주)화승코퍼레이션
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2039-10-14
Also published as: KR102260595B1

Abstract

본 발명의 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 작업대 상에 배치되며, 파이프가 안착되어 지지되는 지지유닛; 상기 작업대 상에 배치되며, 상기 파이프에 조립홀을 형성하는 천공 공정과 상기 조립홀에 밸브를 조립하는 밸브 조립공정을 연속적으로 수행하는 작업유닛; 상기 지지유닛으로 상기 파이프를 공급하거나 상기 지지유닛으로부터 상기 파이프를 배출하는 제1 로봇유닛; 및 상기 작업유닛으로 상기 밸브를 공급하는 제2 로봇유닛을 포함한다.

Description

파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치{AUTOMATION APPARATUS FOR VALVE ASSEMBLE AND PIPE PUNCHING}

본 발명은 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프에 밸브를 조립하기 위한 천공 공정과 밸브 조립공정을 하나의 장치를 통해 자동으로 수행할 수 있는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 에어컨에는 냉매 액화 장치인 콘덴서(condenser)와 컴프레서(compressor)를 서로 연통되게 연결하는 차징 밸브(charging valve)가 구성된 차량용 에어컨 가스 파이프가 설치되기 마련이다.

이러한, 차징 밸브가 구성된 차량용 에어컨 가스 파이프는 크게 메인 파이프와 메인 파이프와 연통되게 연결되되, 메인 파이프에 대비하여 작은 직경을 갖는 보조 파이프로 구분되고, 메인 파이프 상에 에어컨 가스를 주입할 수 있는 차징 밸브가 용접 결합되며, 보조 파이프 상에도 에어컨 가스를 주입할 수 있는 보조 차장 밸브가 용접 결합된다.

상술한 각각의 파이프에 차징 밸브를 결합시키는 과정은 일반적으로 파이프에 차징 밸브를 조립하기 위한 조립홀을 형성하는 천공 공정과 조립홀에 밸브를 조립하는 밸브 조립 공정으로 이루어지는데, 이러한 천공 공정 및 밸브 조립 공정은 작업자에 의해 수작업으로 진행되었다.

파이프에 차징 밸브를 결합시기기 위하여 천공 공정 및 조립 공정을 수작업으로 진행함에 따라, 조립홀의 형성 위치 및 조립홀의 형상에 대한 정밀도가 떨어지는 문제점이 있고, 각각의 공정을 따로 진행함에 따라 작업인력이 많이 투입되며 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

국내등록특허 제 10-1891779호(공고일:2008.08.20.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 각각의 로봇유닛을 이용하여 파이프 및 밸브를 공급하는 것과 동시에 하나의 작업유닛을 이용하여 천공 공정 및 밸브 조립 공정을 자동으로 수행할 수 있는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 작업대 상에 배치되며, 파이프가 안착되어 지지되는 지지유닛; 상기 작업대 상에 배치되며, 상기 파이프에 조립홀을 형성하는 천공 공정과 상기 조립홀에 밸브를 조립하는 밸브 조립공정을 연속적으로 수행하는 작업유닛; 상기 지지유닛으로 상기 파이프를 공급하거나 상기 지지유닛으로부터 상기 파이프를 배출하는 제1 로봇유닛; 및 상기 작업유닛으로 상기 밸브를 공급하는 제2 로봇유닛;을 포함하되, 상기 작업유닛은, 상기 지지유닛의 상측에 배치되며, 상기 지지유닛에 지지된 상기 파이프에 상기 조립홀을 형성하는 펀치가 마련된 천공부; 상기 천공부로부터 일측 방향으로 일정간격 이격된 위치에 배치되며, 상기 조립홀에 상기 밸브를 조립하기 위하여 상기 제2 로봇유닛으로부터 공급되는 상기 밸브를 파지하는 한쌍의 제1 그리퍼가 마련된 조립부; 및 상기 천공부 및 상기 조립부의 일측이 각각 연결되며, 상기 천공부 및 상기 조립부를 좌우로 이동시키거나, 상하로 승강시키기 위한 이동수단;을 포함한다.

본 발명에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 천공 공정 및 밸브 조립공정을 자동으로 진행함에 따라 장치를 단순화시킬 수 있고 작업인력을 최소화하면서 생산성을 최대한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 제1 로봇유닛이 천공 공정 및 밸브 조립 공정을 수행하는 동안 파이프의 일측을 파지한 상태로 공정이 수행됨에 따라 더욱 안정적인 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 칩 제거 수단에 의해 천공 공정에서 발생되어 파이프의 내부에 존재하는 파이프 칩을 공정 중에 신속하게 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지유닛에 파이프가 공급된 상태 및 조립부에 밸브가 공급된 상태의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 일부구성을 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 제거 수단의 칩 제거 노즐부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 제거 수단의 칩 수집부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 12를 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지유닛에 파이프가 공급된 상태 및 조립부에 밸브가 공급된 상태의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 일부구성을 확대해서 나타낸 사시도이다.

다음, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 제거 수단의 칩 제거 노즐부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 제거 수단의 칩 수집부를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 파이프(10)에 밸브(20)를 조립하기 위한 조립홀(11)을 형성하는 천공 공정 및 조립홀(11)에 밸브(20)를 조립하는 밸브 조립공정을 자동으로 수행할 수 있는 장치인 것으로서, 이러한 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 지지유닛(100), 작업유닛(200), 제1 로봇유닛(300) 및 제2 로봇유닛(400)을 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지지유닛(100)은 작업대(B) 상에 배치될 수 있으며, 천공 공정 및 밸브 조립공정을 위한 파이프(10)가 안착되어 지지될 수 있다. 이러한 지지유닛(100)은 제1 지지부(110), 제2 지지부(120) 및 위치고정부(130)를 포함할 수 있다.

제1 지지부(110)에는 파이프(10)의 일측을 지지하기 위하여 파이프(10)의 일측이 안착되는 제1 안착홈(111)이 마련될 수 있다. 이때, 제1 안착홈(111)은 파이프(10)의 일측 하부가 안착되어 지지될 수 있도록 파이프(10)의 하부 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

제2 지지부(120)는 제1 지지부(110)로부터 일정간격 이격되게 배치될 수 있으며, 제2 지지부(120)에는 파이프(10)의 타측을 지지하기 위해 파이프(10)의 타측이 안착되는 제2 안착홈(121)이 마련될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 위치고정부(130)는 제1 지지부(110)의 일측에 마련될 수 있으며, 제1 지지부(110) 및 제2 지지부(120)에 의해 지지된 파이프(10)가 움직이지 않도록 고정시켜 파이프(10)에 형성되는 조립홀(11)의 형성 위치가 변경되는 것을 방지하게 된다.

위치고정부(130)는 제1 지지부(110)의 일측에 배치되어 파이프(10)를 선택적으로 파지하는 한쌍의 클램프 블록(131) 및 한쌍의 클램프 블록(131)이 파이프(10)를 파지하도록 하기 위해 한쌍의 클램프 블록(131)을 상대 이동시키는 클램프 블록 이동수단(132)을 포함할 수 있다. 일 예로, 클램프 블록 이동수단(132)은 유압 또는 공압을 이용한 실린더 방식의 구조가 사용될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

더욱 구체적으로, 제1 지지부(110)의 제1 안착홈(111)에 파이프(10)의 일측이 안착되면 클램프 블록 이동수단(132)이 작동되어 한쌍의 클램프 블록(131)이 파이프(10)의 일측을 파지하게 된다.

따라서, 천공 공정 및 밸브 조립 공정을 수행하기 전에 파이프(10)의 일측이 제1 지지부(110)의 제1 안착홈(111)에 안착되고, 그 타측이 제2 지지부(120)의 제2 안착홈(121)에 안착된 상태에서 파이프(10)의 일측을 한쌍의 클램프 블록(131)이 파지하여 움직이지 않도록 고정시킴으로써, 파이프(10)에 형성되는 조립홀(11)의 형성 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있게 된다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛(200)은 작업대(B) 상에 배치되며, 파이프(10)에 조립홀(11)을 형성하는 천공 공정 및 파이프(10)에 형성된 조립홀(11)에 밸브(20)를 조립하는 밸브(20) 조립공정을 연속적으로 수행할 수 있다. 이러한 작업유닛(200)은 천공부(210), 조립부(220) 및 이동수단(230)을 포함한다.

천공부(210)는 지지유닛(100)에 지지된 파이프(10)에 조립홀(11)을 형성할 수 있도록 제1 지지부(110)의 상측에 마련될 수 있으며, 이러한 천공부(210)는 펀치(211), 고정블록(212), 펀칭블록(213) 및 적어도 하나의 탄성부재(214)를 포함할 수 있다.

고정블록(212)은 제1 지지부(110)의 상측에 배치되며, 제1 안착홈(111) 상에 거치된 파이프(10)를 고정시키고, 파이프(10)에 조립홀(11)을 형성하기 위한 펀치(211)가 관통 설치될 수 있다. 이때, 고정블록(212)의 하면에는 파이프(10)의 상부를 선택적으로 수용하는 수용홈(212a)이 마련되고 중심에는 펀치(211)가 관통되는 관통홀(212b)이 마련될 수 있다. 즉, 천공 공정 시 파이프(10)의 하부는 제1 안착홈(111)에 안착되어 수용된 상태가 되고, 파이프(10)의 상부는 수용홈(212a)에 수용된 상태가 됨에 따라, 조립홀(11)이 형상되는 파이프(10)의 둘레가 제1 안착홈(111) 및 수용홈(212a)에 의해 감싸진 상태에서 펀치(211)의 가압력에 의해 조립홀(11)이 형성되게 된다. 따라서, 목표로 하는 파이프(10)의 조립홀(11) 위치에 정확하게 조립홀(11)을 형성할 수 있게 된다.

펀칭블록(213)은 고정블록(212)으로부터 상측 방향으로 일정간격 이격되게 배치되며, 펀치(211)의 일측단부가 고정될 수 있다. 이때, 펀칭블록(213)의 일측(펀칭이 고정된 반대 측)은 후술하는 좌우 이송부(231)에 고정되어 좌우 이송부(231)와 함께 승하강될 수 있다.

적어도 하나의 탄성부재(214)는 고정블록(212)과 펀칭블록(213) 사이에 배치되며, 고정블록(212)과 상기 펀칭블록(213) 사이에서 탄성력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 탄성부재(214)가 펀치(211)를 기준으로 양측으로 배치된 것이 제시되며, 탄성부재(214)들은 천공 공정 중에 펀치(211)가 탄력적으로 이동되도록 고정블록(212)과 펀칭블록(213) 사이에서 탄성력을 제공하고, 천공 공정 후에 탄성부재(214)들의 탄성력에 의해 압축되어 이동된 고정블록(212)을 초기위치로 복귀시키는 역할을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조립부(220)는 천공부(210)로부터 일정간격 이격된 위치에 배치될 수 있으며, 천공부(210)를 통해 파이프(10)에 형성된 조립홀(11)에 밸브(20)를 조립하기 위한 구성인 것으로, 이러한 조립부(220)는 한쌍의 제1 그리퍼(221), 설치블록(222), 제1 그리퍼 구동부(223) 및 이동방지부재(224)를 포함할 수 있다.

한쌍의 제1 그리퍼(221)는 후술하는 제2 로봇유닛(400)으로부터 제공되는 밸브(20)를 조립홀(11)에 조립하기 위해 파지하며, 설치블록(222) 상에 이동 가능하게 설치될 수 있으며, 설치블록(222)의 일측에는 한쌍의 제1 그리퍼(221)를 상대 이동시키는 제1 그리퍼 구동부(223)가 마련될 수 있다. 일 예로, 제1 그리퍼 구동부(223)는 유압 또는 공압을 이용한 실린더 방식의 구조가 사용될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

한편, 이동방지부재(224)는 한쌍의 제1 그리퍼(221)의 상측에 배치될 수 있으며, 밸브 조립 공정 시 한쌍의 제1 그리퍼(221)에 의해 파지된 밸브(20)가 상측으로 이동되는 것을 방지한다.

보다 구체적으로, 한쌍의 제1 그리퍼(221)에 의해 파지된 밸브(20)가 조립홀(11)에 조립되면서 한쌍의 제1 그리퍼(221)의 파지력이 약해 밸브(20)가 조립홀(11)의 반대방향으로 이동될 수 있다. 이때, 한쌍의 제1 그리퍼(221)의 상측에 구비된 이동방지부재(224)에 의해 밸브(20)가 조립홀(11)의 반대방향으로 이동되는 것을 방지함에 따라, 밸브(20)가 조립홀(11)에 정확히 조립될 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동수단(230)은 천공부(210) 및 조립부(220)의 일측이 각각 연결되며, 천공부(210) 및 조립부(220)를 좌우로 이동시키거나 상하로 승강시킬 수 있으며, 이러한 이동수단(230)은 좌우 이송부(231) 및 승강 이승부(232)를 포함할 수 있다.

좌우 이송부(231)는 천공부(210) 및 조립부(220)의 일측이 고정될 수 있으며, 천공부(210) 및 조립부(220)를 좌우방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌우 이송부(231)는 엘엠 가이드 방식으로 구현된 것을 제시하고 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

또한, 승강 이승부(232)는 좌우 이송부(231)의 상측에 배치될 수 있으며, 천공부(210) 및 조립부(220)가 고정된 좌우 이송부(231)를 상하방향으로 승강 이동시킬 수 있다.

더욱 구체적으로, 좌우 이송부(231)의 상측에 배치된 승강 이승부(232)는 좌우 이송부(231)를 승강 이동시켜, 좌우 이송부(231)에 고정된 천공부(210) 및 조립부(220)가 승강 이동시킴으로써, 천공부(210)의 펀치(211)가 승강 이동되어 파이프(10)에 조립홀(11)을 형성하고, 조립부(220)의 한쌍의 제1 그리퍼(221)가 승강 이동되어 파이프(10)에 형성된 조립홀(11)에 밸브(20)가 조립될 수 있도록 한다. 일 예로, 승강 이승부(232)는 유압 또는 공압 실린더 방식이 적용될 수 있으며, 실린더(232a)의 피스톤(232b)이 좌우 이송부(231)의 상부와 연결되어 좌우 이송부(231)를 승강 이동시킨다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 로봇유닛(300)은 지지유닛(100)으로 파이프(10)를 공급하거나 지지유닛(100)으로부터 파이프(10)를 배출할 수 있다. 이러한 제1 로봇유닛(300)은 다축 방향으로 구동되는 제1 다관절 로봇암(310) 및 제1 다관절 로봇암(310)의 엔드 이펙터에 제공되며, 파이프(10)를 파지하여 지지유닛(100)으로 공급하는 적어도 하나의 한쌍의 제2 그리퍼(320)를 포함할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 제1 로봇유닛(300)이 작동되면 제1 다관절 로봇암(310)이 다수의 파이프(10)가 배치된 장소로 이동되고, 한쌍의 제2 그리퍼(320)가 하나의 파이프(10)를 파지하여 지지유닛(100)의 제1 지지부(110) 및 제2 지지부(120)로 공급한다.

한편, 파이프(10)의 연속적인 공급을 위하여 제1 로봇유닛(300)에는 한쌍의 제2 그리퍼(320)가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한쌍의 제2 그리퍼(320)는 천공 공정 완료 후, 파이프(10)의 일측을 파지하여 펀치(211)가 파이프(10)로부터 분리되는 동안 파이프(10)의 위치가 변경되지 않도록 한다.

또한, 한쌍의 제2 그리퍼(320)는 밸브 조립 공정이 진행되는 동안에도 계속해서 파이프(10)의 일측을 파지하여 조립홀(11)에 밸브(20)가 조립되는 과정에서 파이프(10)의 위치가 변경되지 않도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도시되지는 않았지만, 제1 로봇유닛(300)의 일측에는 한쌍의 제2 그리퍼(320)가 파이프(10)를 파지했는지에 대한 여부를 감지하는 파이프 감지수단(미도시)이 구비될 수 있다. 이때, 파이프 감지수단의 일 예로 포토센서로 구현될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

파이프 감지수단에 의해 한쌍의 제2 그리퍼(320)에 파이프(10)가 파지된 상태를 감지함에 따라, 지지유닛(100)에 파이프(10)가 없는 상태에서 작업유닛(200)이 공정을 진행하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 로봇유닛(400)은 작업유닛(200)의 일측에 배치되어 작업유닛(200)으로 밸브(20)를 공급할 수 있다. 이러한 제2 로봇유닛(400)은 다축 방향으로 구동되는 제2 다관절 로봇암(410) 및 제2 다관절 로봇암(410)의 엔드 이펙터에 제공되며, 밸브(10)를 파지하여 조립부(220)로 공급하는 한쌍의 제3 그리퍼(420)를 포함할 수 있다.

제2 로봇유닛(400)이 작동되면 제2 다관절 로봇암(410)이 다수의 밸브(20)가 배치된 장소로 이동되고, 한쌍의 제3 그리퍼(420)가 하나의 밸브(20)를 파지하여 조립부의 한쌍의 제1 그리퍼(221)로 공급하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도시되지는 않았지만, 제2 로봇유닛(400)의 일측에는 한쌍의 제3 그리퍼(420)가 밸브(20)를 파지했는지에 대한 여부를 감지하는 밸브 감지수단(미도시)이 구비될 수 있다. 이때, 밸브 감지수단의 일 예로 포토센서로 구현될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

밸브 감지수단에 의해 한쌍의 제3 그리퍼(420)에 파이프(20)가 파지된 상태를 감지함에 따라, 조립부(220)에 밸브(20)가 없는 상태에서 작업유닛(200)이 공정을 진행하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 천공 공정에서 발생되어 파이프(10)에 내부에 존재하는 파이프 칩(미도시)을 제거하기 위한 칩 제거 수단을 더 포함할 수 있다.

칩 제거 수단은 제2 로봇유닛(400)의 엔드 이펙터 상에 제공될 수 있으며, 파이프(10)의 일측과 선택적으로 연결되어 파이프(10)의 내부로 에어를 공급하여 파이프 칩을 제거하는 칩 제거 노즐부(510) 및 지지유닛(100)의 일측에 배치되며, 지지유닛(00)에 지지된 파이프(10)의 타측과 선택적으로 연결되어 칩 제거 노즐부(510)에 의해 제거된 파이프 칩을 수집하는 칩 수집부(520)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 칩 제거 수단에 의해 천공 공정에서 발생되어 파이프(10)의 내부에 존재하는 파이프 칩을 용이하게 제거할 수 있게 된다.

도 6 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.

여기서, 도 6은 제2 로봇유닛에 의해 밸브가 조립부로 공급된 상태를 나타낸 것이고, 도 7은 제1 로봇유닛에 의해 파이프가 지지유닛으로 공급된 상태를 나타낸 것이며, 도 8은 천공부에 의해 파이프에 조립홀을 형성하는 과정을 나타낸 것이다. 또한, 도 9는 칩 제거 수단에 의해 파이프 칩을 제거하는 과정을 나타낸 것이며, 도 10은 밸브 조립 공정을 위해 조립부가 이동되는 과정을 나타낸 것이다. 또한, 도 11은 조립부에 의해 조립홀에 밸브가 조립되는 과정을 나타낸 것이고, 도 12는 조립홀에 밸브의 조립이 완료된 상태를 나타낸 것이다.

도 6 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치에 대한 작동과정을 설명하면 이하와 같다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 후술하는 밸브 조립 공정을 위하여 제2 로봇유닛(400)의 한쌍의 제3 그리퍼(420)가 밸브(20)를 파지하여, 조립부(220)의 한쌍의 제1 그리퍼(221)로 밸브(20)를 공급한다. 이 과정에서 밸브 감지수단은 한쌍의 제3 그리퍼(420)가 밸브(20)를 파지했는지에 대한 여부를 감지한다.

밸브 공급이 완료되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 로봇유닛의 한쌍이 제2 그러퍼(320)가 파이프(10)를 파지하여, 지지유닛(100)의 각각의 지지부(110,120)에 파이프(10)를 공급한다. 이 과정에서 파이프 감지수단은 한쌍의 제2 그리퍼(320)가 파이프를 파지했는지에 대한 여부를 감지한다.

이때, 파이프(10)의 일측이 제1 지지부(110)의 제1 안착홈(111)에 안착되고, 파이프(10)의 타측이 제2 지지부(120)의 제2 안착홈(121)에 안착된 상태에서, 파이프(10)의 안착된 위치 변경되지 않도록 위치고정부(130)의 한쌍의 클램프 블록(131)이 파이프(10)의 일측을 파지하여 움직이지 않도록 고정시킨다.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 파이프(10)에 조립홀(11)을 형성하기 위하여 천공부(210)를 작동시킨다. 이때, 승강 이송부(232)의 실린더를 구동하여 펀칭블록(213) 및 고정블록(212)을 파이프(10) 측으로 이동시킨다. 이때, 고정블록(212)은 제1 지지부(110)와 접촉되면서 이동을 멈추게되고 수용홈(212a)에 파이프(10)의 상부가 수용된 상태가 된다. 고정블록(212)의 이동이 멈춘 상태에서 승강 이송부(232)에 의해 펀칭블록(213)은 더 이동되고 펀칭블록(213)의 이동에 의해 펀치(211)가 파이프(10)를 가압하여 조립홀(11)을 형성한다.

파이프(10)에 조립홀(11)을 형성한 후에, 실린더의 작동에 의해 펀칭블록(213) 및 고정블록(212)이 초기 위치로 이동되고, 펀칭블록(213)과 고정블록(212) 사이에 배치된 탄성부재(214)의 탄성복원력에 의해 펀칭블록(213)과 고정블록(212) 사이의 거리가 유지될 수 있도록 한다.

펀치(211)에 의해 파이프(10)에 조립홀(11)이 형성되면서 파이프(10)의 내부에 존재하게 된다.

이때, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 로봇유닛(400)의 일단에 구비된 칩 제거 노즐부(510)를 파이프(10)의 일측과 연결시켜 파이프(10)의 내부로 에어를 분사시키면 에어에 의해 파이프 칩이 파이프(10) 타측으로 이동되면서 파이프(10)의 타단과 연결된 칩 수집부(520)에 수집됨으로써, 파이프(10)의 내부에 존재했던 파이프 칩이 제거된다. 이와 같은 과정을 거치면서 천공 공정이 완료된다.

다음으로, 천공 공정에 의해 파이프(10)에 조립홀(11)이 형성되면, 조립홀(11)에 밸브(20)를 조립하기 위한 밸브 조립 공정이 수행된다.

밸브 조립 공정이 수행되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 좌우 이송부(231)를 작동시켜 조립부(220)의 위치를 조립홀(11)이 형성된 위치로 이동시킨 다음, 도 10에 도시된 바와 같이, 다시 승강 이승부(232)를 작동시켜 밸브(20)를 파지한 한쌍의 제1 그리퍼(221)가 조립홀(11) 측으로 이동되도록 하여, 도 12에 도시된 바와 같이, 조립홀(11)에 밸브(20)를 조립시킨다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치는 천공 공정 및 밸브 조립공정을 자동으로 진행함에 따라 장치를 단순화 시킬 수 있고 작업인력을 최소화하면서 생산성을 최대한 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 로봇유닛이 천공 공정 및 밸브 조립 공정을 수행하는 동안 파이프의 일측을 파지한 상태로 공정이 수행됨에 따라 더욱 안정적인 작업을 수행할 수 있다.

또한, 칩 제거 수단에 의해 천공 공정에서 발생되어 파이프의 내부에 존재하는 파이프 칩을 공정 중에 신속하게 제거할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관하여 실시예를 들어 설명하였지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능하다.

10: 파이프 11: 조립홀
20: 밸브 100: 지지유닛
110: 제1 지지부 111: 제1 안착홈
120: 제2 지지부 121: 제2 안착홈
130: 위치고정부 131: 한쌍의 클램프 블록
132: 클램프 블록 이동수단 200: 작업유닛
210: 천공부 211: 펀치
212: 고정블록 212a: 수용홈
212b: 관통홀 213: 펀칭블록
214: 탄성부재 220: 조립부
221: 한쌍의 제1 그리퍼 222: 설치블록
223: 제1 그리퍼 구동부 224: 이동방지부재
230: 이동수단 231: 좌우 이송부
232: 승강 이송부 300: 제1 로봇유닛
310: 제1 다관절 로봇암 320: 한쌍의 제2 그리퍼
400: 제2 로봇유닛 410: 제2 다관절 로봇
420: 한쌍의 제3 그리퍼 510: 칩 제거 노즐부
520: 칩 수집부

Claims

작업대 상에 배치되며, 파이프가 안착되어 지지되는 지지유닛;
상기 작업대 상에 배치되며, 상기 파이프에 조립홀을 형성하는 천공 공정과 상기 조립홀에 밸브를 조립하는 밸브 조립공정을 연속적으로 수행하는 작업유닛;
상기 지지유닛으로 상기 파이프를 공급하거나 상기 지지유닛으로부터 상기 파이프를 배출하는 제1 로봇유닛; 및
상기 작업유닛으로 상기 밸브를 공급하는 제2 로봇유닛;을 포함하되,
상기 작업유닛은,
상기 지지유닛의 상측에 배치되며, 상기 지지유닛에 지지된 상기 파이프에 상기 조립홀을 형성하는 펀치가 마련된 천공부;
상기 천공부로부터 일측 방향으로 일정간격 이격된 위치에 배치되며, 상기 조립홀에 상기 밸브를 조립하기 위하여 상기 제2 로봇유닛으로부터 공급되는 상기 밸브를 파지하는 한쌍의 제1 그리퍼가 마련된 조립부; 및
상기 천공부 및 상기 조립부의 일측이 각각 연결되며, 상기 천공부 및 상기 조립부를 좌우로 이동시키거나, 상하로 승강 이동시키기 위한 이동수단;을 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제1항에 있어서,
상기 지지유닛은,
상기 파이프의 일측이 안착되어 지지되는 제1 안착홈이 마련된 제1 지지부; 및
상기 제1 지지부로부터 일정간격 이격되게 배치되며, 상기 파이프의 타측이 안착되어 지지되는 제2 안착홈이 마련된 제2 지지부; 및
상기 제1 지지부의 일측에 마련되며, 상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부에 의해 지지된 상기 파이프가 움직이지 않도록 고정시켜 상기 파이프에 형성되는 상기 조립홀의 형성 위치가 변경되는 것을 방지하는 위치고정부;를 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제2항에 있어서,
상기 위치고정부는,
상기 제1 지지부의 일측에 배치되어 상기 파이프를 선택적으로 파지하는 한쌍의 클램프 블록; 및
상기 한쌍의 클램프 블록과 연결되며, 상기 한쌍의 클램프 블록을 상대 이동시키는 클램프 블록 이동수단;을 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제2항에 있어서,
상기 천공부는,
상기 제1 지지부의 상측에 배치되며, 상기 제1 안착홈 상에 거치된 상기 파이프의 상부를 선택적으로 수용하는 수용홈이 마련되고, 상기 조립홀을 형성하기 위한 상기 펀치가 관통 설치되는 관통홀이 마련된 고정블록;
상기 고정블록으로부터 상측 방향으로 일정간격 이격되게 배치되며, 상기 펀치의 일측단부가 고정되는 펀칭블록; 및
상기 고정블록과 상기 펀칭블록 사이에 배치되며, 상기 고정블록과 상기 펀칭블록 사이에서 탄성력을 제공하는 적어도 하나의 탄성부재;를 더 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제1항에 있어서,
상기 조립부는,
상기 한쌍의 제1 그리퍼가 이동 능하게 설치되는 설치블록;
상기 설치블록의 일측에 배치되며, 상기 한쌍의 제1 그리퍼를 상대 이동시키는 제1 그리퍼 구동부; 및
상기 한쌍의 제1 그리퍼의 상측에 배치되며, 상기 밸브 조립 공정 시 상기 한쌍의 제1 그리퍼에 의해 파지된 상기 밸브가 상기 조립홀의 반대방향으로 이동되는 것을 방지하는 이동방지부재;를 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제1항에 있어서,
상기 이동수단은,
상기 천공부 및 상기 조립부의 일측이 고정되며, 상기 천공부 및 상기 조립부를 좌우방향으로 이동시키는 좌우 이송부; 및
상기 좌우 이송부의 상측에 배치되며, 상기 천공부 및 상기 조립부가 고정된 상기 좌우 이송부를 상하방향으로 승강 이동시키는 승강 이송부;를 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 로봇유닛은,
다축 방향으로 구동되는 제1 다관절 로봇암; 및
상기 제1 다관절 로봇암의 엔드 이펙터 상에 제공되며, 상기 파이프를 파지하여 상기 지지유닛으로 공급하는 적어도 하나의 한쌍의 제2 그리퍼를 포함하고,
상기 한쌍의 제2 그리퍼는 상기 천공 공정 완료 후, 상기 파이프의 일측을 파지하여 상기 펀치가 상기 파이프로부터 분리되는 동안 상기 파이프의 위치가 변경되지 않도록 하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 로봇유닛은,
다축 방향으로 구동되는 제2 다관절 로봇암; 및
상기 제2 다관절 로봇암의 엔드 이펙터 상에 제공되며, 상기 밸브를 파지하여 상기 조립부로 공급하는 한쌍의 제3 그리퍼;를 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제1항에 있어서,
상기 천공 공정에서 발생되어 상기 파이프에 내부에 존재하는 파이프 칩을 제거하기 위한 칩 제거 수단을 더 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.
제9항에 있어서,
상기 칩 제거 수단은,
상기 제2 로봇유닛의 엔드 이펙터 상에 제공되며, 상기 파이프의 일측과 선택적으로 연결되어 상기 파이프의 내부로 에어를 공급하여 상기 파이프 칩을 제거하는 칩 제거 노즐부; 및
상기 지지유닛의 일측에 배치되며, 상기 지지유닛에 지지된 상기 파이프의 타측과 선택적으로 연결되어 상기 칩 제거 노즐부에 의해 제거된 상기 파이프 칩을 수집하는 칩 수집부;를 포함하는 파이프 천공 및 밸브 조립 자동화 장치.