KR0150349B1 - 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트 - Google Patents

Abstract

[목적]

단조금형에 소재를 투입하는 일에서부터 단조작업 및 가공된 단조물을 추출할 때까지 소재를 자동으로, 확실하고 안전하게 파지하여 단조물을 정교하고 능률적으로 가공할 수 있고, 또한 작업안전상을 도모할 수 있는 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트를 제공하기 위한 것이다.

[구성]

베이스(3)상에 회전가능하게 설치한 붐(1)을 타고 수직으로 오르내리는 승강장치(6)로 로보트팔(2)의 스윙과 높낮이로 조종하여 로보트팔(2)의 그립(9)에 물린 소재를 단조금형에 투입하는 것에서 부터 단조가공 후 추출에 이르는 일련의 작업을 자동화함으로써 안전하고, 정교한 단조물을 능률적으로 가공할 수 있게 구성하며, 단조가공시 그립(9)에 미치는 충격도 완충장치로 효과좋게 완화아여 보호함과 동시에 소재를 정위치시켜 단조가공정밀도를 높인 것이다.

Description

자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트

제1도는 본발명에 의한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트의 사시도.

제2도는 붐회전장치의 일부를 절개한 정면도.

제3도는 제2도 붐회전장치의 측면도.

제4도는 로보트팔의 제1 관절부의 평면도.

제5도는 동 정면도.

제6도는 로보트팔의 평면도.

제7도는 동 정면도.

제8도는 그립의 정면도.

제9도는 일부를 절개한 제9도의 평면도.

제10도는 제9도의 측단면도.

제11도는 그립 구동부의 사시도.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 붐 2 : 로보트팔

3 : 베이스 4 : 붐회전장치

5 : 회전판잠금장치 6 : 로보트팔 승강장치

7,64 : 모터 8 : 손목구동장치

9 : 그립 11a-d : 기둥

12 : 랙 13 : 레일홈

14 : 회전판 15 : 잠금홈

21 : 아암 22 : 손목

24 : 손목축 25 : 그립축

26 : 슬라이더 27 : 유압실린더

41 : 서보모터 42 : 기어

43 : 타임벨트 44 : 베어링

45 : 구동기어 51 : 램

61 : 승강대 62 : 구동장치

63 : 레일돌기 65 : 랙기어

67 : 전동장치 81 : 서보모터

83,84,85 : 전동벨트 91 : 고정핑거

92 : 가동핑거 93 : 가동핑거 구동장치

94 : 슬라이드 블록 96 : 접촉롤

97 : 빗면

본발명은 자동단조가공기의 공작물 파지용 로브트에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 단조금형에 소재를 투입에서부터 단조물 추출시까지 소재를 확실하고 안전하게 파지하여 정고한 단조물을 능률적으로 가공할 수 있게 한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로브트에 관한 것이다.

일반적으로 단조가공은 가열한 금속소재를 에어해머나 크랭크식 해머로 압타하여 설계한 형상대로 가공하는 것을 말한다. 이러한 단조가공에 있어서 단일 소재를 설정된 형상의 단조물로 완성하는데는 단계별로 공작물의 자세를 바꾸고 이송하는 작업을 되풀이하는 것이 보통이다.

재래식 단조가공기와 자동화된 단조가공기를 막론하고 소재의 투입과 단계별로 진행되는 압타가공, 소재의 자세전환 및 완성된 단조물을 추출하기까지 소재를 집게로 잡아주는 일을 사람의 손에 의존했다.

이와같이 소재를 인력에 의존하는 것은 단조작업중 안전사고가 발생할 가능성이 높고, 단조작업의 능률은 낮으며, 압타시에 소재를 붙잡은 팔에 큰 충격이 가해지므로서 작업자의 부상이 심히 우려되고, 불안정한 소재의 자세는 단조물의 가공정밀도와 작업능률을 떨어뜨리는 주된 원인이다.

따라서, 본발명의 목적은 단조금형에 소재를 투입하는 일에서부터 단조작업 및 가공된 단조물을 추출할 때까지 소재를 확실하고 안전하게 파지하여 단조물을 정교하고 능률적으로 가공할 수 있고, 또한 작업안전도도 높게 단조작업을 수행할 수 있는 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트를 제공하는 것이다.

본발명은 베이스상에서 구동장치에 의하여 360˚회전가능하게 설치한 붐과, 이 붐을 타고 오르내릴 수 있고 또한 상하로 관절운동가능한 로보트팔과, 소재를 파지하고 놔주는 그립으로 구성된 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트를 제공한다.

회전식 붐과 로보트팔은 소재의 투입과 단조가공단계별로 달라질 수 있는 소재의 위치와 높낮이 및 단조가공위치에 구애받지 않고 로보트팔을 움직여 소재를 파지하여 단조금형에 투입할 수 있다.

또, 복수관절식 로보트팔은 소재를 단조금형에 투입하여 소망하는 바의 형상으로 가공할 수 있다. 그립은 소재를 파지하였다가 단조가공을 마친 후에 풀어서 추출시키는 일을 한다.

본발명에 의한 소재파지용 로보트를 단조가공기에 배치하면 벌겋게 달군 소재에서 발산되는 고열과 해머로 압타할 때 받는 충격으로부터 작업자의 신체적 안전을 도모하고, 정밀도 높은 단조물을 능률적으로 단조가공할 수 있다.

이하, 바람직한 실시예를 토대로 작성한 첨부도면에 따라 구체적으로 본발명을 설명한다.

제1도는 본발명에 의한 자동단조기용 로보트의 사시도이다. 이 그림에서 보는바와 같이, 본발명은 붐(1)과 로보트팔(2) 및 그립(9)으로 구성한다.

붐(1)은 로보트팔(2)을 지지하는 것으로, 4개의 기둥(11a-b)을 평면 직사각형으로 배치하여 세운 것으로, 이들 기둥(11a-b)중에서 앞쪽에 위치한 양 기둥(11a-b)의 이면에는 종형 랙(12)을 부착하고, 앞쪽 기둥(11a-b)과 뒤쪽 기둥(11c-d)끼리는 서로 맞보는 면에 종형 레일홈(13)을 형성한다. 각 레일홈(13)은 로보트팔(2)의 후미를 지지하는 승강대(61)가 안정되게 승강되도록 안내하는 홈이다.

상기 붐(1)은 지면에 고정되는 베이스(3)위에 설치하되 붐회전장치에 의하여 회전가능하도록 설치한다.

제2도 및 제3도에서 보듯이, 붐(1)의 하단에는 회전판(14)이 부착되어 있고, 이 회전판(14)은 베이스(3)위에 베어링(44)에 의하여 원활히 회전되도록 탑재한다.

또, 회전판(14)의 저면에서 그 회전중심에는 기어(42)를 설치한다. 이 기어(42)는 후술하는 붐회전장치의 서보모터측의 타임벨트로 접속하여 서보모터의 작동방향에 따라 시계 또는 반시계방향으로 붐(1)을 회전시키게 된다.

붐회전장치(4)는 서보모터(41)와 기어(42) 및 타임벨트(43)로 구성된다. 서보모터(41)는 베이스(3)의 저면에서 상기 회전판(14)의 회전중심으로부터 일측으로 벗어난 곳에 매달고, 그 구동기어(45)와 상기 회전판(14)의 기어(42)간에는 타임벨트(43)를 둘러서 동력적으로 연결한다.

다시 제2도로 돌아가서, 베이스(3)의 저면에는 램(51)이 종방향으로 출몰하는 회전판 잠금장치(5)가 적어도 하나 이상 설치하고, 회전판(14)상에는 램(51)이 튀어올라왔을 때 선택적으로 걸리게 하여 회전판(14)을 회전하지 못하게 잠궈지도록 잠금홈(15)을 천공한다.

이 회전판 잠금장치(5)로는 솔레노이드이며, 도시하지 아니한 외부의 자동 제어장치에 전기적으로 연결하여 스위치를 끄면 램(51)이 튀어올라 회전판(14)을 잠그고 스위치를 켜면 램(51)이 후퇴하여 회전판(14)에 대한 잠금상태를 해제하는 식으로 설정한다.

제4,5도는 로보트팔(2)의 승강장치(6)에 관한 것이다. 이 승강장치(6)는 승강대(61)와 그 구동장치(62)를 주된 구송요소로 한다. 승강대(61)의 좌우측 전후단에는 종형 레일돌기(63)를 형성하여 상기 기둥(11a-b)의 레일홈(13)에 헐겁게 끼워서 승강시 미끄럼안내를 받게 함으로써 승강대(61), 나아가 로보트팔(2) 전체가 안정되게 오르내리도록 한다.

이러한 승강대(61)의 선단에 형성한 브래킷(68)에는 로보트팔 구동용 모터(7)를 설치하고, 그 모터축에 로보트팔(2)에 예속되어 있는 아암(21)의 후미를 부착한다.

승강대 구동장치(62)는 모터(64)와 랙기어(65)로 이뤄진다. 랙기어(65)는 승강대(61)의 앞쪽에 가로방향으로 설치한 회전축(66)의 양단에 하나씩 장착하여 상기 랙(12)에 맞물린다.

상기 모터(64)는 가역식 모터로서, 그 구동방향에 따라 승강대(61)가 올라가고 또는 내려진다. 회전축(66)에는 감속형 전동장치(67)로 모터(64)의 동력을 전달받아 저속으로 승강대(61)를 승강시키게 한다.

제6,7도는 로보트팔(2)에 관한 것으로, 아암(21)과 손목(22) 및 그립(9)으로 이뤄진다. 아암(21)은 손목(22)을 지지하고, 손목(22)은 그립(9)을 지지한다. 아암(21)은 승강대(61)의 선단에서 위 아래로 접어질 수 있고, 손목(22)은 아암(21)의 선단에서 역시 위 아래로 접어질 수 있는 형태로 장착한다.

손목(22)을 위 아래로 젖히기 위한 손목구동장치(8)는 아암(21)의 내면에 부착한 가역식 서보모터(81)와 감속기(82), 이들간을 동력적으로 이어주는 전동벨트(83), 및 감속기(82)와 손목(22)의 손목축(24)간을 동력적으로 연결한 벨트(84,85)등으로 구성한다.

또, 손목(22)에 평행하게 설치한 한쌍의 그립축(25)상에는 복귀용 유압실린더(27)가 내장된 슬라이더(26)를 설치한다. 이 유압실린더(27)는 소재를 쥔 그립(9)을 횡방향으로 이동조절시킬 수 있게 하는 것으로 소재를 단조금형에 정확히 대어줄수 있도록 하는 위치 조절장치로 사용된다.

또한, 슬라이더(26)의 앞면에는 안내봉(28)과 스프링봉(29)을 부착하여 안내봉(28)에는 그립(9)의 헐거우면서도 앞빠짐이 방지되도록 설치하고 스프링봉(29)에는 그립본체가 진퇴할 때 완충작용을 하는 압축스프링(23)을 장진한다.

그립(9)은 단조가공할 소재를 집어물거나 물었던 소재를 놔주는 것으로, 제8도 내지 제11도에 상세히 나타나 있다. 구체적으로 말하자면, 이 그립(9)은 고정핑거(91)와 가동핑거(92), 가동핑거 구동장치(93)로 구성한다.

가동핑거(92)는 슬라이드 블록(94)의 선단에 링크에 의하여 힌지방식으로 연결하고, 슬라이드 블록(94)의 후미에는 접촉룰(96)을 설치하여 구동장치(93)의 램 선단에 주어진 빗면(97)과의 접촉저항을 줄인다.

가동핑거 구동장치(93)는 유압실린더이며, 램의 선단을 빗면(97)으로 형성하여 램이 전진할 때 상기 접촉룰(96)을 밀어내 가동핑거(92)가 오무려지고 램이 후진하고 압축스프링(95)에 의해 복귀될 때에 가동핑거(92)가 벌어지도록 한다.

아울러 도시하지는 않았으나, 각 모터를 프로그래밍된 마이컴에 연결하면 로보트팔의 완벽한 자동화를 구현할 수 있다.

다음으로 이와같이 구성한 본발명의 작용과 효과에 대하여 설명한다.

이송돼 온 소재가 그립(9)의 좌측 또는 우측에 놓인 경우에는 회전판잠금장치(5)를 풀어 회전판(14)을 자유롭게 한 다음에 붐회전장치(4)의 서보모터(41)를 정 또는 역가동시켜 붐(1)을 제자리에서 선회시킨다. 로보트팔(2)은 붐(1)을 따라 그 방향으로 함께 선회한다.

이렇게 하여 소재가 놓인 곳으로 로보트팔(2)을 튼 다음에 그립(9)을 조종하여 소재를 물린다.

이때 소재가 그립(9) 보다도 높거나 낮은 곳에 위치해 있을때라면 모터(64)를 정,역가동시켜 승강대(61)를 상승시키든지 또는 하강시킨 다음에 가동핑거 구동장치(93)로 가동핑거(92)를 벌려서 고정핑거(91)와의 사이로 소재를 들어오게 한다.

어느 경우든 그립(9)에 소재가 물린 후에는 단조금형의 제1 단계 단조형쪽으로 소재를 옮긴 후에 투입한다. 이때, 만약 소재를 집은 그립(9)이 단조금형의 상 또는 하, 혹은 좌측이나 우측으로 벗어난 경우에는 승강대(61)를 하강 또는 상승시키고, 붐(1)을 회전시켜 단조금형쪽으로 틀어서 정위치시킨 후에 단조금형에 투입하고 단조작업에 돌입한다.

1단계 단조가공을 마치고 2단게 단조가공위치로 옮기거나 단조작업을 마친 단조물을 추출할 시에도 상기의 요령에 따라 조정하며, 최종단조과정을 마친 후에는 로보트팔(2)을 들어올리고 붐(1)을 추출위치로 선회시킨 후에 가동핑거(92)를 벌려서 단조물을 추출한다. 준비한 소재의 수에 따라 상기한 바와같은 단조작업을 축차적으로 진행한다.

이와같이 단조가공작업을 진행하는 동안에 소재가 쥐어진 그립(9)에는 해머가 소재를 압타할 때에 가해지는 종충격을 받기 십상이다. 그러나, 종충격은 그에 비례적으로 압축스프링(23)이 수축되면서 완화된다.

이상 설명한 본발명의 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트는 단조금형에 소재를 투입에서부터 단조물 추출시까지 소재를 확실하고 안전하게 파지하여 정교한 단조물을 능률적으로 가공할 수 있다.

또한 그럼으로써 단조작업에 임하여 가공된 단조물을 추출할 때까지의 전과정에 직접인력이 투입될 필요가 없으므로 작업자의 부상과 같은 안전사고가 발생할 가능성이 없고, 인건비절감효과도 있다.

Claims (8)

1. 베이스(3)상에서 붐회전장치(4)에 의하여 제자리선회가 가능하고 회전판잠금장치(5)에 의하여 선회를 저지하도록 붐(1)과; 소재를 물고 놔주는 그립(9)을 선단에 장착한 로보트팔(2)과; 상기 로보트팔(2)을 지지하여 붐(1)을 따라 수직으로 오르내려주는 승강장치(6)로 구성함을 특징으로한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트.
2. 제1항에 있어서, 상기 붐(1)은 회전판(14)상에 레일홈(13)을 가진 기둥(11a-d)을 레일홈(13)이 앞 뒤의 좌우측 레일홈(13)끼리 짝을 이루도록 평면직각사각형으로 배치하고, 앞쪽의 좌우 기둥(11a,b)의 이면에는 승강대(61)의 승강용 랙(12)을 부착함을 특징으로한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트.
3. 제1항에 있어서, 상기 로보트팔(2)은 모터(7)에 의하여 상하로 선회가능한 아암(21)의 선단에 손목구동장치(8)에 의하여 상하로 선회가능한 손목(22)을 설치하고, 손목(22)의 선단에 부착한 그립축(25)에는 유압실린더(27)에 의하여 완충 및 복귀가능한 슬라이더(26)를 설치하고, 이 슬라이더(26)의 앞면에 그립(9)의 본체를 안내봉(28)에 진퇴가능하게 설치함을 특징으로한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트.
4. 제1항에 있어서, 상기 붐회전장치(4)는 베이스(3)의 저면에 설치한 가역식 서보모터(41)와 회전판(14)의 회전중심 밑면에 설치한 기어(42), 타임벨트(43) 및 베이스(3)와 회전판(14)와의 사이에 개입시킨 베어링(44)으로 구성함을 특징으로한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트.
5. 제1항에 있어서, 상기 회전판잠금장치(5)는 솔레노이드로서 램(51)이 상하로 출몰하도록 베이스(3)의 저면에 부착하고 램(51)의 출몰에 따라 회전판(14)에 대한 잠금과 잠금해제가 이뤄지게 함을 특징으로한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트.
6. 제1항에 있어서, 상기 로보트팔 승강장치(6)는 좌우측면의 앞 뒤에 상기 레일홈(13)을 타고 미끄러져 다니는 레일돌기(63)을 갖고 좌우측 선단에는 로보트팔(2)을 설치하기 위한 브래킷(68)을 가진 승강대(61)와, 모터(64)와 상기 랙(12)에 잇물림되는 랙기어(65) 및 모터(64)와 랙기어축(66)을 동력적으로 이어주는 전동장치(67)로 조합된 구동장치(62)로 구성함을 특징으로한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트.
7. 제1항에 있어서, 상기 그립(9)은 가동핑거구동장치(93)에 의하여 진퇴되는 슬라이드블록(94)에 연결하여 벌어지거나 오무라지게하는 가동핑거(92)와 그립본체에 고정된 고정핑거(91)로 구성함을 특징으로한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트.
8. 제1항에 있어서, 슬라이더(26)의 스프링 봉(29)에 그립본체를 진퇴가능하게 결속하여 스프링봉(29)에 끼워진 압축스프링(23)에 의해 그립본체의 종방향 충격이 흡수,완화될 수 있게함을 특징으로한 자동단조가공기의 공작물 파지용 로보트.