KR101431477B1 - 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인서트 사출성형 장치에서 사출성형을 위해 금형 내에 플레이트를 공급 및 사출 성형된 플레이트를 취출 하는 로봇장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 휴대전화와 같이 하나 이상의 인서트가 적용되며 소형이어서 구조가 복잡한 플레이트의 사출성형에 적합한 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템에 관한 것이다.
휴대폰 케이스와 같은 경우 그 구조가 복잡하고, 금형의 수정이 빈번하게 이루어지게 됨을 감안할 때, 금형이 변경되면 로봇과 사출대기위치에서의 플레이트 위치를 각각 변경 조정해야 하는 데, 이를 조정하기에는 어려움이 있음으로 궁극적으로는 금형의 위치를 조정하게 된다.
본 발명은 인서트 플레이트 공급 장치에서 인서트 플레이트를 금형으로 공급하고 금형으로 부터 플레이트를 취출하는 로봇 시스템을 구성함에 있어서,
x,y,z축 3축 직좌 운동 로봇에 플레이트를 잡아 이송시키는 자세부모듈을 구성하되, 지그를 선회 및 반전 회전시킬 수 있도록 자세부모듈을 구성하여 보다 정밀하게 지그를 회전 및 그 위치를 조정할 수 있도록 함으로써, 잦은 금형의 교체에도 로봇과 금형간의 위치를 로봇에서 손쉽게 조정할 수 있는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템을 제공하고자 한다.

Description

인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템{ROBOT SYSTEM FOR INSERT INJECTION MOLDING}
본 발명은 인서트 사출성형 장치에서 사출성형을 위해 금형 내에 플레이트를 공급 및 사출 성형된 플레이트를 취출 하는 로봇장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 휴대전화와 같이 하나 이상의 인서트가 적용되며 소형이어서 구조가 복잡한 플레이트의 사출성형에 적합한 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 인서트 사출성형은, 플라스틱 단독으로 얻기 어려운 특성을 얻고자 할 때, 금형 내에서 이질 또는 이색의 플라스틱이나 플라스틱 이외의 금속, 전선 등 부품을 플라스틱과 일체화시키는 성형방법을 말한다.
특히. 인서트를 금속으로 하는 경우, 금속이 가진 강성, 도전성, 표면처리성 등과 플라스틱의 전기 절연성, 착색성, 유연성, 강성, 가공성 등을 조합하여 고부가가치 제품의 성형이 가능한 장점이 있다.
이는 플라스틱 재질의 강도가 금속보다 취약한 점 때문에 플라스틱과 다른 재질의 결합(조립)이 필요한 경우 강도의 차이를 줄이기 위하여 플라스틱에 금속으로된 부속(너트 또는 볼트)을 삽입하여 플라스틱에 직접 탭을 내거나, 접착하거나 하는 방식보다 견고하게 조립될 수 있도록 하는 성형 방법으로, 소형화하면서도 그 강성을 유지해야하는 부품들이 포함된 휴대전화에 인서트 사출성형이 많이 적용되고 있다.
이와 같은 인서트 사출성형은 플라스틱 사출 성형 시 플라스틱 플레이트에 인서트를 장착하고, 인서트가 장착된 인서트 플레이트를 금형에 넣고 사출 성형 후 금형으로 부터 인서트 플레이트를 취출 하는 공정으로 이루어진다.
이와 같이 플레이트에 인서트를 장착한 후, 플레이트를 금형에 공급하는데 이때 취출 로봇이 이용된다.
종래 인서트 사출성형 취출 로봇은 직교좌표 로봇에 플레이트를 이송 및 취출할 수 있도록 취출모듈을 장착하여 구성된다.
도 1은 종래 인서트 사출성형 취출 로봇 장치에 장착되는 취출 모듈을 나타낸다.
취출 로봇장치의 매니플레이터(manipulator)(10)에 자세부모듈(20)이 설치 구성되며, 자세부모듈(20)에 인서트 사출성형대상물인 플레이트를 취출하기 위한 지그(도면에는 나타나 있지 않음)가 장착된다.
상기 종래 인서트 사출성형 취출 로봇에서 매니플레이터(10)에 설치되어 지그는 0ㅀ내지 90ㅀ 범위 내에서 운동하면서 인서트 플레이트 공급장치에서의 사출대기에 위치한 플레이트를 금형으로 이송 공급하고, 인서트 사출 성형 완료된 플레이트를 취출 하여 플레이트 배출위치로 이송하게 된다.
따라서 취출 로봇과 인서트 플레이트 공급장치의 사출대기위치에서의 플레이트 위치를 정확히 맞추어주어야 로봇이 인서트와 플레이트를 잡아 이송시켜 금형 내에 끼워 넣을 수 있게 된다.
그러나 이와 같은 종래 인서트 사출성형 로봇은 x,y,z 축의 직선운동구조에서 지그가 90ㅀ내의 범위에서 회전하면서 플레이트를 이송 및 취출하고 있음으로써, 그 작업영역이 극히 제한된 구조로 이루어져 있어서 이를 조정하는 데에는 어려움이 있다.
특히 휴대폰 케이스와 같은 경우 그 구조가 복잡하고, 금형의 수정이 빈번하게 이루어지게 됨을 감안할 때, 금형이 변경되면 로봇과 사출대기위치에서의 플레이트 위치를 각각 변경 조정해야 하는 데, 이를 조정하기에는 어려움이 있음으로 궁극적으로는 금형의 위치를 조정하게 된다.
본 발명은 인서트 플레이트 공급 장치에서 인서트 플레이트를 금형으로 공급하고 금형으로 부터 플레이트를 취출하는 로봇 시스템을 구성함에 있어서,
x,y,z축 3축 직좌 운동 로봇에 플레이트를 잡아 이송시키는 자세부모듈을 구성하되, 지그를 선회 및 반전 회전시킬 수 있도록 자세부모듈을 구성하여 보다 정밀하게 지그를 회전 및 그 위치를 조정할 수 있도록 함으로써, 잦은 금형의 교체에도 로봇과 금형간의 위치를 로봇에서 손쉽게 조정할 수 있는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템을 제공하고자 한 것이다.
본 발명 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇은,
인서트 플레이트를 이송 및 취출하기 위하여 매니플레이터를 포함하는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇에 있어서, 매니플레이터에 지그를 장착하기 위한 자세부모듈을 구성하되, 자세부모듈이 반전회전 및 전면으로는 선회 회전하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 자세부모듈은 본체의 하단 중앙으로 정면으로 부터 그 배면 방향으로 반전회전 및 전면에서 선회회전 가능하도록 지그를 장착하기 위한 지그모듈이 구성되며, 본체 내로는 상기 지그모듈을 반전 회전시키기 위한 반전회전수단, 상기 지그모듈을 선회 회전시키기 위한 선회회전수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 360도 자유로운 작업영역을 구사할 수 있음은 물론 전면상에서 선회 회전이 가능하도록 함으로써, 정밀제어가 가능해진다.
따라서 금형의 변경 및 정밀 조정 시 로봇과 금형간의 위치를 로봇에서 손쉽게 조정할 수 있다.
도 1은 종래 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템에서의 매니플레이터에 설치된 자세부모듈 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템의 구조를 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 있어서, 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템의 구조를 보인 평면도.
도 4는 본 발명에 있어서, 자세부모듈의 구조를 보인 정면도.
도 5는 본 발명에 있어서, 자세부모듈의 사시도.
도 6은 본 발명에 있어서, 자세부모듈의 내부 구조를 보인 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명에 있어서, 자세부모듈의 내부 구조를 보인 사시도.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 있어서, 자세부모듈의 선회각을 나타낸 도면.
도 12 내지 도 14는 본 발명에 있어서, 반전 회전각을 나타낸 도면.
도 15는 본 발명에 있어서, 반전 자유각을 나타낸 도면.
본 발명 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템을 첨부된 도면에 도시된 도 2 내지 도 15를 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
매니플레이터(110)의 수직이동 및 수평이동을 담당하는 취출로봇부(100)와, 취출로봇부(100)를 수평방향으로 이동시키는 이송로봇부(200)와, 매니플레이터(110)에 구성되어 플레이트를 이송 및 취출 시키기 위한 지그가 설치되는 자세부모듈(300)과, 상기 취출로봇부(100), 이송로봇부(200), 자세부모듈(300)을 동작 제어하는 제어장치부(400)를 포함하여 구성되며,
상기 자세부모듈(300)은 본체(310)의 하단 중앙으로는 정면으로 부터 그 배면 방향으로 반전회전 및 전면에서 선회회전 가능하도록 지그모듈(320)이 구성되며, 본체(310) 내로는 상기 지그모듈(320)을 반전 회전시키기 위한 반전회전수단, 상기 지그모듈(320)을 선회 회전시키기 위한 선회회전수단을 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇 시스템은,
(a). 사출 성형 플레이트를 취출하기 위한 지그가 설치되는 자세부모듈을 구성하되, 지그가 선회 및 반전 회전할 수 있도록 하여 보다 정밀하게 움직일 수 있도록 하며,
(b). 상기 자세부모듈이 설치되는 매니플레이터가 수평(x), 수직(y)으로 이동 가능하도록 취출로봇부를 구성하며, 취출로봇부를 수평상에서 전후(z) 이동할 수 있도록 이송로봇부를 구성하여 보다 인서트 플레이트가 위치하는 사출대기위치로 부터 금형 간의 거리 조정 및 제어가 보다 자유롭게 이루어질 수 있도록 함을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇은,
이송로봇부(200) 상에서 수평상으로 이동하는 취출로봇부(100)가 구성되며, 취출로봇부(100)는 자세부모듈(300)이 설치되는 매니플레이터(110)가 수평, 수직상에서 이동하도록 구성된다.
상기 취출로봇부(100)는 매니플레이터(110)를 수직 및 수평방향으로 이동시키기 위한 수단으로 구성되며, 본 발명 실시 예에서는 이송로봇부(200)와 직교한 수평면상에서 수평 이동하도록 구성된다.
상기 매니플레이터(110)는 자세부모듈(300)이 설치되며, 자세부모듈(300)을 수직 및 수평 이동시킬 수 있도록 하는 수단이다.
상기 자세부모듈(300)은 지그를 결합하기 위한 수단으로, 지그모듈(320), 반전회전수단, 선회회전수단을 포함한다.
상기 지그는 플레이트에 직접 접촉되는 수단으로, 플레이트의 모델 및 인서트의 종류 마다 달라질 수 있다.
상기 자세부모듈(300)은 본체(310)의 하단 중앙으로 지그모듈(320)이 반전 회전할 수 있도록 공간을 구성하고 이 공간에 지그모듈(320)이 고정되도록 지그모듈장착부(311)가 구성된다.
상기 지그모듈(320)은 상기 지그모듈장착부(311)에 장착 고정되는 본체고정부(321)와, 본체고정부(321)에 회전 가능한 구조로 결합되는 반전회전축(322)이 구성되고, 전면으로는 선회회전축(323)이 구성되며 선회회전축(323)에 지그장착부(324)가 구성된다.
상기 지그장착부(324)는 전면으로는 지그가 장착되는 지그장착수단이 구성되며, 그 배면으로는 선회회전축(323)에 결합된다.
상기 반전회전수단은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본체(310) 내로 반전서보모터(331)가 구성되고, 반전서버모터(331)의 회전축(331a)은 타이밍벨트(332)에 의해 상기 지그모듈(32)의 반전회전축(322)에 연결 구성되고, 지그모듈(320)의 반전회전축(322) 일 측으로 상기 지그모듈(320)의 반전원점을 확인하기 위한 반전원점센서(333)와, 상기 반전회전축(322) 상에 반전감속기(334)를 포함하여 구성된다.
상기 선회회전수단은 본체(310) 내로 선회서보모터(341)가 구성되고, 선호서버모터(341)의 회전축(341a)은 타이밍벨트(342)에 의해 상기 지그모듈(320)의 선회회전축(322)에 연결 구성되고, 지그모듈(320)의 선회회전축(322) 일 측으로 상기 지그모듈(320)의 선회회전원점을 설정하기 위한 선회원점센서(343)와, 상기 지그모듈(320)의 선회회전축(322) 상에는 선회회전에 대한 선회감속기(325)가 구성된다.
그리고 상기 제어장치부(400)는 상기 이송로봇부(200), 취출로봇부(100)를 동작제어하며, 또한 상기 자세부모듈(300)의 지그모듈(320)을 반전회전 및 선회회전을 제어하는 제어수단 및 작업자가 이를 조정하기 위한 조정수단들을 포함한다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 플레이트를 취출하기 위한 지그를 자세부모듈(300)의 지그모듈(320)에 도 9에 도시된 바와 같이 장착한다.
상기 지그는 플레이트와 인서트를 모두 취부할 수 있도록 각 모델마다 제작되어 있는 것으로, 작업자는 취출하고자 하는 플레이트에 맞추어 지그를 선택하고 상기 지그모듈(320)에 장착하게 된다.
이후, 인서트 플레이트 공급장치의 사출대기위치로 부터 금형간의 거리에 따른 이송경로 및 금형과 자세부모듈에 장착된 지그와 금형간의 유격을 고려하여 이송로봇부(200), 취출로봇부(100) 및 자세부모듈(300)의 지그모듈(320)을 제어하여 반복 수행될 인서트 플레이트의 이송 및 취출 동작을 설정(setting)한다.
지그가 설치된 지그모듈(320)을 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 전면에서 선회회전 및 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 반전 회전시키면서 금형과 지그 간의 유격 및 위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
상기 지그모듈(320)의 반전회전의 실제 작동범위는 -2ㅀ에서 +182ㅀ까지이다.
도 12 내지 도 14는 지그가 장착된 상태에서 선회각 0ㅀ, 90ㅀ, 270ㅀ을 각각 나타낸 도면이고, 도 9 내지 도 11은 지그가 장착된 상태에서 반전 회전각을 나타낸 도면이다.
이에 따르면 선회 및 반전회전이 가능해지면서 상기와 같이 선회각, 반전회전각 뿐만 아니라 선회 및 반전 회전을 통해 자유각의 구현이 지그를 통해 이송 및 좁은 공간내에서 자유로운 각도로 선회 반전하여 사출물의 인서트 사출성형 및 취출이 가능해진다.
또한 지속적 반복 작업 시 위치정확도 및 반복정밀도를 구현할 수 있으며, 플레이트의 지그의 구조 무게에 영향을 적게 받을 수 있도록 가반하중의 중대를 가져오게 된다.
따라서 작업자는 제어장치부에 구성된 조정수단을 제어하여 금형의 위치조정 및 금형의 교체 등의 작업에서 손쉽게 지그모듈을 선회 및 반전 회전시키면서 손쉽게 조정할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 매니플레이터(110)의 수직이동 및 수평이동을 담당하는 취출로봇부(100)와, 취출로봇부(100)를 수평방향으로 이동시키는 이송로봇부(200)와, 매니플레이터(110)에 구성되어 플레이트를 이송 및 취출 시키기 위한 지그가 설치되는 자세부모듈(300)과, 상기 취출로봇부(100), 이송로봇부(200), 자세부모듈(300)을 동작 제어하는 제어장치부(400)를 포함하여 구성되며,
    상기 자세부모듈(300)은 본체(310)의 하단 중앙으로는 정면으로 부터 그 배면 방향으로 반전회전 및 전면에서 선회회전 가능하도록 지그모듈(320)이 구성되며, 본체(310) 내로는 상기 지그모듈(320)을 반전 회전시키기 위한 반전회전수단, 상기 지그모듈(320)을 선회 회전시키기 위한 선회회전수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇.
  2. 인서트 플레이트를 이송 및 취출하기 위하여 매니플레이터를 포함하는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇에 있어서,
    본체(310)의 하단 중앙으로 정면으로 부터 그 배면 방향으로 반전회전 및 전면에서 선회회전 가능하도록 지그를 장착하기 위한 지그모듈(320)이 구성되며, 본체(310) 내로는 상기 지그모듈(320)을 반전 회전시키기 위한 반전회전수단, 상기 지그모듈(320)을 선회 회전시키기 위한 선회회전수단을 포함하는 자세부모듈(300)을 매니플레이터(110)에 구성한 것을 특징으로 하는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 자세부모듈(300)에 있어서,
    상기 지그모듈(320)은 지그모듈장착부(311)에 장착 고정되는 본체고정부(321)와, 본체고정부(321)에 회전 가능한 구조로 결합되는 반전회전축(322)이 구성되고, 전면으로는 선회회전축(323)이 구성되며 선회회전축(323)에는 전면으로는 지그가 장착되는 지그장착수단이 구성된 지그장착부(324)가 결합되며,
    상기 반전회전수단은 본체(310) 내로 반전서보모터(331)가 구성되고, 반전서버모터(331)의 회전축(331a)은 타이밍벨트(332)에 의해 상기 지그모듈(320)의 반전회전축(322)에 연결 구성되고, 지그모듈(320)의 반전회전축(322) 일 측으로 상기 지그모듈(320)의 반전원점을 확인하기 위한 반전원점센서(333)를 포함하여 구성되고,
    상기 선회회전수단은 본체(310) 내로 선회서보모터(341)가 구성되고, 선호서버모터(341)의 회전축(341a)은 타이밍벨트(342)에 의해 상기 지그모듈(320)의 선회회전축(322)에 연결 구성되고, 지그모듈(320)의 선회회전축(322) 일 측으로 상기 지그모듈(320)의 선회회전원점을 설정하기 위한 선회원점센서(343)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 반전회전축(322) 상에 반전감속기(334)를 포함하고, 상기 지그모듈(320)의 선회회전축(322) 상에는 선회회전에 대한 선회감속기(325)가 구성되는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 성형 플레이트 취출 로봇.














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