KR100556610B1 - 픽 앤드 플레이스장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 픽 앤드 플레이스장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속회전운동하는 1개의 구동모터로부터 픽업 동작과 플레이스 동작을 반복적으로 수행할 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 픽 앤드 플레이스장치는 구동모터와; 이송하고자 하는 대상물을 파지하기 위한 홀더와; 상기 구동모터에 의해 구동되어 상기 홀더가 대상물의 픽업 지점과 플레이스 지점 사이에서 왕복하도록 왕복운동을 일으키는 링크장치와; 대상물의 픽업 지점에서 상기 홀더의 상하운동을 일으키기 위한 제1캠과; 대상물의 플레이스 지점에서 상기 홀더의 상하운동을 일으키기 위한 제2캠을 포함하는 것을 특징으로 한다.

픽 앤드 플레이스 장치, 구동모터, 링크, 슬라이더, 캠.

Description

픽 앤드 플레이스장치{PICK AND PLACE MACHINE}

도1은 일반적인 픽 앤드 플레이스장치의 운동경로를 도시한 개략도.

도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 픽 앤드 플레이스장치의 구성을 도시한 개략도.

도3a 내지 도3d는 도2의 실시예에 따른 픽 앤드 플레이스장치의 동작을 도시한 개략도.

도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽 앤드 플레이스 장치의 구성을 도시한 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 구동모터 11,12,13,14: 4절링크

15,16: 구동링크 17: 제1 LM가이드

18: 제1슬라이더 19: 제2 LM가이드

20: 제2슬라이더 21: 연결링크

22: 제3 LM가이드 23: 제3슬라이더

24: 제1캠 25: 제2캠

26: 복원스프링 W: 대상물

A: 픽업 지점 B: 플레이스 지점

본 발명은 픽 앤드 플레이스장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속회전운동하는 1개의 구동모터로부터 픽업 동작과 플레이스 동작을 반복적으로 수행할 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.

픽 앤드 플레이스장치는 지정된 두 지점 사이를 왕복운동하면서 어느 일 지점으로부터 다른 일 지점으로 대상물을 이송하기 위한 장치로서, 작업이 단순하기 때문에 이를 구현하기 위한 기구가 단순하고 제어수준이 낮으며 유지보수가 용이하여 산업 상 널리 이용되고 있다. 대표적인 예로서, 프레스나 몰딩 작업에 사용되는 공작물의 이송장치, 반도체 생산설비에서 부품의 이송장치, 전자제품의 조립에 있어서 부품간의 결합을 위한 나사와 같은 체결부재의 이송장치 등 실로 다양한 분야에 이용되고 있다.

픽 앤드 플레이스장치에서 대상물의 이동경로는 장치를 구성하는 기구에 따라 2차원 뿐만 아니라 3차원의 경로를 나타낼 수도 있으나, 본 발명은 2차원 평면운동을 하는 픽 앤드 플레이스장치에 관한 것이므로, 이하에서는 이에 한정하여 설명하도록 하겠다.

2차원 평면운동을 하는 픽 앤드 플레이스장치에서 대상물의 일반적인 이동경로는 도1에 도시한 바와 같다.

즉, 대상물의 픽업 지점(A)에서 대상물을 들어올리는 제1경로(a)와, 픽업된 대상물을 내려놓을 플레이스 지점(B)으로 이송하는 제2경로(b)와, 플레이스 지점(B)에서 대상물을 내려놓게 되는 제3경로(c)로 구성된다.

이와 같은 이송경로를 만들어 내기 위하여 종래에는 다음과 같은 장치들이 사용되었다.

그 중 하나는 일본 특개2001-2222호에 기재된 바와 같이, 상하방향으로 이송되는 제1경로(a) 및 제3경로(c)의 운동을 만들어내기 위한 상하방향 이송 모터와, 수평방향으로 이송하는 제2경로(b)의 운동을 만들어내기 위한 수평방향 이송 모터를 별개로 구성하여 각각의 운동방향에 따라 해당 모터의 동작을 제어하여 전체적인 운동을 만들어 내는 것이다. 그러나 이와 같은 픽 앤 플레이스장치는 2개의 모터가 개별적으로 제어되어야 하므로, 제어에 필요한 회로의 구성이 복잡하고, 구동요소가 복수 개로 구성됨에 따라 동작에 있어서 오류발생가능성도 그만큼 높아지는 문제점이 있다.

또 다른 하나는 대한민국 공개특허 제2003-0030362호에 기재된 바와 같이, 입력축의 등속연속회전을 요동운동과 부등속회전이 중합된 복합회전으로 변환하여 출력축을 동작시키는 캠장치를 이용하여 상기와 같은 운동을 만들어내는 것이다. 그러나 이와 같은 픽 앤드 플레이스장치에 사용되는 3차원 캠은 캠곡선이 매우 복잡하여 캠의 설계가 난해하고, 그 제조역시 매우 어려운 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 대상물의 이송 운동을 만들기 위한 구동부를 단순화하여 제어가 용이하고, 동작의 오 류발생가능성이 낮은 픽 앤드 플레이스장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전동요소의 동작을 안내하는 캠의 설계와 제조가 용이한 픽 앤드 플레이스 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 픽 앤드 플레이스장치는 구동모터와; 이송하고자 하는 대상물을 파지하기 위한 홀더와; 상기 구동모터에 의해 구동되어 상기 홀더가 대상물의 픽업 지점과 플레이스 지점 사이에서 왕복하도록 왕복운동을 일으키는 링크장치와; 대상물의 픽업 지점에서 상기 홀더의 상하운동을 일으키기 위한 제1캠과; 대상물의 플레이스 지점에서 상기 홀더의 상하운동을 일으키기 위한 제2캠을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링크장치는 소정의 변위로 왕복운동하는 4절링크와; 상기 구동모터의 구동력을 상기 4절링크에 전달하기 위한 구동링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 4절링크는 각각의 단부가 서로 핀결합된 제1링크와, 제2링크와, 제3링크와, 제4링크를 포함하고; 상기 제4링크는 고정되고, 상기 제1링크와 상기 제3링크의 일단부는 상기 제4링크에 각각 결합되며, 상기 제2링크는 양 단부가 상기 제1링크와 제3링크에 결합되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링크장치는 상기 제2링크에 고정되어 상기 제2링크와 소정의 각도를 갖는 선형운동을 안내하는 제1 LM가이드와; 상기 제1 LM가이드를 따라 미끄럼 운동하는 제1슬라이더와, 대상물의 픽업 지점과 플레이스 지점 간의 왕복운동을 안내하기 위한 제2 LM가이드와; 상기 제2 LM가이드를 따라 미끄럼 운동하는 제2슬라이더와; 양단이 상기 제1슬라이더와 상기 제2슬라이더에 핀결합되는 연결링크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링크장치는 상기 제2슬라이더에 고정되어 상기 홀더의 상하운동을 안내하기 위한 제3 LM가이드와; 상기 제3 LM가이드를 따라 미끄럼 운동하며 상기 홀더가 결합되는 제3슬라이더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3슬라이더는 픽업 동작 시 상기 제1캠에 의해 상하 운동이 일어나고, 플레이스 동작 시 상기 제2캠에 의해 상하 운동이 일어나도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동모터는 연속회전운동하며, 상기 제1캠과 상기 제2캠은 상기 구동모터와 동일한 각속도로 회전하도록 동기화 된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 픽 앤드 플레이스장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 픽 앤드 플레이스장치는 연속회전운동을 하는 구동모터(10)와, 이송하려는 대상물(W)을 파지하는 홀더(10)와, 구동모터(10)의 구동력을 전달받아 소정의 변위로 왕복운동하는 4절링크(11,12,13,14)와, 구동모터(10)의 구동력을 4절링크(11,12,13,14)에 전달하기 위한 구동링크(15,16)를 구비한다.

구동링크(15,16)는 일단부가 서로 핀결합된 제1구동링크(15)와, 제2구동링크(16)로 구성된다. 제1구동링크(15)의 다른 일단부는 구동모터(10)의 회 전축에 고정되어 회전축과 일체로 회전하고, 제2구동링크(16)의 다른 일단부는 4절링크(11,12,13,14)에 연결되어 구동모터(10)의 구동력을 4절링크(11,12,13,14)에 전달한다.

4절링크(11,12,13,14)는 각 단부가 서로 핀결합된 제1링크(11), 제2링크(12), 제3링크(13), 제4링크(14)로 구성된다. 제4링크(14)는 통상의 4절링크 구조상의 고정링크로서 별도의 링크구조로 마련되는 것이 아니라 기기 본체, 혹은 지면 자체로서 구성된다. 제1링크(11)의 중간부에는 상기 제2구동링크(16)의 일단이 핀결합되어 있어 구동력을 전달받게 된다.

한편, 4절링크(11,12,13,14)의 회전운동으로부터 상기 홀더(10)의 수평방향 운동을 만들어내기 위하여, 상기 제2링크(12)의 중간부에 고정되는 제1 LM가이드(17)(Linear-Motion Guide, 선형운동가이드)와, 제1 LM가이드(17)를 따라 미끄럼 운동하는 제1슬라이더(18)와, 대상물(W)의 픽업 지점(A)과 플레이스 지점(B) 간의 수평 이송을 위하여 수평방향으로 고정된 제2 LM가이드(19)와, 제2 LM가이드(19)를 따라 미끄럼 운동하는 제2슬라이더(20)와, 제1슬라이더(18)와 제2슬라이더(20)를 서로 연결하는 연결링크(21)가 마련된다.

그리고 대상물(W)의 픽업 동작과 플레이스 동작 시에 홀더(10)의 상하 운동을 만들기 위하여, 상기 제2슬라이더(20)에 고정되며 상하방향운동을 안내하는 제3 LM가이드(22)와, 상기 제3 LM가이드(22)를 따라 미끄럼운동하는 제3슬라이더(23)와, 픽업 동작 시 상기 제3슬라이더(23)를 하측으로 밀어주기 위하여 외주면상에 일측이 돌출되도록 캠곡선이 형성된 제1캠(24)과, 마찬가지로 플레이스 동작 시 상 기 제3슬라이더(23)를 하측으로 밀어주기 위하여 외주면상에 일측이 돌출되도록 캠곡선이 형성된 제2캠(25)과, 제1캠(24) 혹은 제2캠(25)에 의해 하측으로 밀려내려간 캠을 다시 복귀시키기 위한 복원스프링(26)이 구비된다. 상기 구동모터(10)가 1회전하는 동안 1번의 픽업동작과 1번의 플레이스 동작이 일어나도록 하기 위하여 제1,2캠(24,25)을 구동모터(10)와 동기화하여 같은 속도로 회전시키는 것이 바람직하며, 따라서 제1,2캠(24,25)은 별도의 구동장치로 구동하기 보다는 벨트나 기어 등의 전동장치를 이용하여 구동모터(10)로 회전시키는 것이 바람직하다. 다만 제1,2캠(24,25)의 회전방향은 구동모터(10)와 동일하지 않아도 무방하며 구동모터(10)와 동일한 각속도로 회전하기만 하면 된다.

제3슬라이더(23)의 단부에 설치되는 홀더(10)는 대상물(W)을 직접 파지하기 위한 장치로서, 본 발명에 따른 픽 앤드 플레이스장치의 용도에 따라 종래에 사용되던 통상의 홀더가 적용된다. 그리고 제3슬라이더(23)와 홀더(10)는 일체로 형성할 수도 있다. 즉 홀더(10)가 제3 LM가이드(22)에 의해 안내되는 방향으로 미끄럼 운동할 수 있도록 마련되기만 하면 별도의 제3슬라이더(23)를 구비하지 않아도 된다.

이하에서는 상기 실시예에 따른 픽 앤드 플레이스장치의 동작을 도3a 내지 도3d를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 픽 액드 플레이스장치는 구동모터(10)가 1회전 하는 동안 대상물(W)을 픽업하여 플레이스한 후 다시 복귀하는 1사이클의 동작을 하게 된다.

도3a는 홀더(10)가 대상물(W)을 픽업할 지점으로 이동하는 동작을 도시한 것 으로, 주요 부품들의 움직임이 화살표로 나타나 있다. 즉, 구동모터(10)가 반시계 방향으로 회전하면 제1,2구동링크(15,16)에 의해 4절링크(11,12,13,14)로 구동력이 전달된다. 4절링크(11,12,13,14)의 제1,3링크(11,13)도 역시 소정의 각도만큼 반시계방향으로 회전하고, 이들의 움직임에 따라 제2링크(12)도 운동하게 된다. 제2링크(12)는 제1슬라이더(18)를 도면 상의 좌측으로 전체적으로 이동시키는데 이때 제1슬라이더(18)는 제1 LM가이드(17)에 대하여 상대적으로 미끄럼운동을 하게 된다. 미끄럼운동의 방향은 제2링크(12)의 위치에 따라 상방이 될 수도 있고 하방이 될 수도 있다. 제1슬라이더(18)가 좌측으로 이동하게 되면 제2슬라이더(20)와 이에 결합된 제3슬라이더(23) 및 홀더(10)도 전체적으로 좌측으로 이동하면서 홀더(10)가 대상물(W)의 픽업 지점(A)으로 이동하게 된다.

도3b는 홀더(10)가 대상물(W)을 픽업하는 동작을 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이 홀더(10)가 대상물(W)의 픽업 지점(A)에 도달하면 구동모터(10)와 동기화 되어 회전하는 제1캠(24)의 돌출부가 제3슬라이더(23)를 아래방향으로 밀어주게 된다. 제3슬라이더(23)와 함께 하단부에 도달한 홀더(10)는 대상물(W)을 파지하게 된다. 제1캠(24)이 더 회전하면 복원스프링(26)의 복원력이 작용하여 제3슬라이더(23)가 상방으로 복귀하고, 이와 함께 홀더(10)도 대상물(W)을 파지한 생태로 복귀한다.

대상물(W)을 파지한 홀더(10)가 플레이스 지점(B)으로 이동하는 동작은 도3c에 도시한 바와 같다. 구동모터(10)는 여전히 반시계 방향으로 회전하나 구동링크(15,16)가 홀더(10)를 픽업 지점(A)으로 이동시키는 동작과는 반대방향으 로 4절링크(11,12,13,14)를 밀어주게 된다. 따라서 4절링크(11,12,13,14) 및 제1,2슬라이더는 화살표로 표시된 바와 같이 픽업 지점(A)으로 이동할 때와는 정반대방향으로 움직이게 된다. 이에 따라 대상물(W)을 파지한 홀더(10)는 플레이스 지점(B)으로 이동된다.

홀더(10)가 플레이스 지점(B)에 위치하게 되면 이번에는 제2캠(25)이 제3슬라이더(23)를 아래방향으로 밀어주게 된다. 이러한 동작이 도3d에 도시되어 있다. 즉, 제2캠(25)의 외주면상의 돌출부가 제3슬라이더(23)를 아래방향으로 밀게 되면서, 홀더(10)도 함께 하방으로 움직이게 된다. 하방에 도달한 홀더(10)는 플레이스 지점(B)에 대상물(W)을 내려놓게 된다. 제2캠(25)이 더 회전하면 제3슬라이더(23)와 홀더(10)는 상방으로 복귀한다.

플레이스 동작을 마치고 나서 구동모터(10)와 4절링크(11,12,13,14) 및 홀더(10) 등은 최초의 위치로 복귀하면서 1사이클의 동작을 완성하게 된다.

상기 동작 중에서 홀더(10)가 대상물(W)을 픽업하는 동작과 플레이스 하는 동작에서 구동모터(10)는 계속회전하면서 4절링크(11,12,13,14)를 구동하기 때문에 홀더(10)는 실질적으로 연직 상하 방향으로 운동하기보다는 약간 비스듬하게 상하로 운동하게 되나 그 기울어진 각도가 그리 크지 않기 때문에 설명의 편의상 홀더(10)가 연직 상하 방향으로 운동하는 것으로 가정하여 설명하였다.

이상은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 픽 앤드 플레이스장치를 설명하였다. 도4는 상기 실시예를 변형한 픽 앤드 플레이스장치를 도시한 것으로 2개의 픽 앤드 플레이스 장치가 하나의 구동모터를 공유한다는 점을 제외하고는 상기 실 시예에 따른 픽 앤드 플레이스 장치와 동일하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 픽 앤드 플레이스장치는 1개의 구동모터를 사용하여 전체적인 동작을 모두 수행하기 때문에 구동부의 구성이 단순하며, 또한 전체적인 동작이 별도의 제어수단에 의해 이루어지는 것이 아니라 기구적인 메커니즘에 의해 달성되기 때문에 제어가 단순하고 그에 따른 동작 오류 발생의 염려가 없는 장점이 있다.

또한, 픽업 동작과 플레이스 동작을 수행하기 위한 캠의 구조가 단순하여, 그 설계와 제작이 용이하다.

또한, 픽업 동작과 플레이스 동작을 수행하기 위한 캠이 별도로 마련되어 있어서 어느 하나의 캠이 파손되어 있을 경우 해당 캠만을 수리하거나 교체하면 되기 때문에 서비스성이 높은 장점이 있다.

Claims (7)

1. 구동모터와;

   이송하고자 하는 대상물을 파지하기 위한 홀더와;

   상기 구동모터에 의해 구동되어 상기 홀더가 대상물의 픽업 지점과 플레이스 지점 사이에서 왕복하도록 왕복운동을 일으키는 링크장치와;

   대상물의 픽업 지점에서 상기 홀더의 상하운동을 일으키기 위한 제1캠과;

   대상물의 플레이스 지점에서 상기 홀더의 상하운동을 일으키기 위한 제2캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 픽 앤드 플레이스장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 링크장치는 소정의 변위로 왕복운동하는 4절링크와;

   상기 구동모터의 구동력을 상기 4절링크에 전달하기 위한 구동링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽 앤드 플레이스장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 4절링크는 각각의 단부가 서로 핀결합된 제1링크와, 제2링크와, 제3링크와, 제4링크를 포함하고;

   상기 제4링크는 고정되고, 상기 제1링크와 상기 제3링크의 일단부는 상기 제4링크에 각각 결합되며, 상기 제2링크는 양 단부가 상기 제1링크와 제3링크에 결 합되도록 마련된 것을 특징으로 하는 픽 앤드 플레이스장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 링크장치는 상기 제2링크에 고정되어 상기 제2링크와 소정의 각도를 갖는 선형운동을 안내하는 제1 LM가이드와;

   상기 제1 LM가이드를 따라 미끄럼 운동하는 제1슬라이더와,

   대상물의 픽업 지점과 플레이스 지점 간의 왕복운동을 안내하기 위한 제2 LM가이드와;

   상기 제2 LM가이드를 따라 미끄럼 운동하는 제2슬라이더와;

   양단이 상기 제1슬라이더와 상기 제2슬라이더에 핀결합되는 연결링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽 앤드 플레이스장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 링크장치는 상기 제2슬라이더에 고정되어 상기 홀더의 상하운동을 안내하기 위한 제3 LM가이드와;

   상기 제3 LM가이드를 따라 미끄럼 운동하며 상기 홀더가 결합되는 제3슬라이더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽 앤드 플레이스장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제3슬라이더는 픽업 동작 시 상기 제1캠에 의해 상하 운동이 일어나고, 플레이스 동작 시 상기 제2캠에 의해 상하 운동이 일어나도록 마련된 것을 특징으로 하는 픽 앤드 플레이스장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 구동모터는 연속회전운동하며, 상기 제1캠과 상기 제2캠은 상기 구동모터와 동일한 각속도로 회전하도록 동기화 된 것을 특징으로 하는 픽 앤드 플레이스장치.

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