KR101461721B1 - 물체 운반장치 및 이를 포함하는 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명인 물체 운반장치의 일 실시예에서는 장치몸체와 상기 장치몸체의 일면에 장착되고, 물체에 접촉토록 제공되는 패드부재와 상기 패드부재에 연결되며, 물체 접촉면의 이물을 제거토록 제공되는 이물제거수단 및 상기 패드부재에 연결되며, 물체의 접촉면과 상기 패드부재간에 진공 상태를 형성하여 물체가 상기 패드부재에 흡착되도록 제공되는 흡착수단과, 물체 접촉면에 상기 패드부재가 일정 거리만큼 접근시 상기 이물제거수단을 작동시키거나 또는 물체 접촉면에 상기 패드부재가 접촉시 상기 흡착수단을 작동시키도록 하는 감지수단을 포함하고, 상기 감지수단은 상기 패드부재의 하부에 배치되는 돌출블럭과, 상기 돌출블럭의 일단부에 설치되며, 물체 접촉면에 접촉시 상기 이물제거수단을 작동토록 제공되는 제1 감지센서 및, 상기 패드부재에서 상기 돌출블럭이 설치되는 장착홈의 내면에 설치되며, 상기 돌출블럭의 타단부에 접촉시 상기 흡착수단을 작동토록 제공되는 제2 감지센서를 포함하는 물체 운반장치에 관한것으로, 본 발명의 일실시예에 의하면 내화물 표면의 이물질을 제거하고 진공흡착을 통해 고하중의 내화물을 용이하게 파지할 수 있어, 노의 내화물 축조공정을 신속히 진행할 수 있고 작업자의 작업부하를 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.

Description

물체 운반장치 및 이를 포함하는 로봇{Apparatus for transporting object and Robot having the same}

본 발명은 물체 운반장치 및 이를 포함하는 로봇에 관한 것으로, 구체적으로 노에 축조되는 내화물을 용이하게 파지할 수 있는 물체 운반장치 및 이를 포함하는 로봇에 관한 것이다.

종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 노(4)의 내부에 내화물(5)을 축조하기 위해서 제철설비의 상부에 설치된 크레인(2)을 통해 작업자가 작업을 진행할 수 있는 덱크(6)를 노(4)의 내부에서 상하방향으로 이동할 수 있도록 배치한다.

이후 작업자가 덱크(6)상에서 내화물(5)을 하나 하나 들어 노(4)의 내부에 축조해 나갔다. 추가적인 내화물(5)은 역시 상부 크레인(3)을 이용하여 덱크(6)로 운반하여 작업자들이 이를 받아 계속적으로 축조작업을 이어나갔다.

그런데 내화물(5)은 보통 25 ~ 80kg 정도의 고하중을 이루고 있으며, 하나의 노(4)를 축조하기 위해서는 약 12000개 정도의 내화물(5)을 쌓아야 하므로, 이는 작업자의 근력이 과도하게 요구되었고, 궁극적으로 작업자의 작업부하 증가 및 노(4) 제작의 작업효율을 저하시키는 원인이 되었다. 또한 작업자가 내화물(5)을 축조 중에 놓치는 경우에는 안전사고의 위험성도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위해서 제안된 것으로서, 노에 축조되는 내화물 표면의 이물질을 신속히 제거하고 내화물을 진공흡착하여 용이하게 운반할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 다음과 같은 물체 운반장치 및 이를 포함하는 로봇를 제공한다.

본 발명인 물체 운반장치의 일 실시예에서는 장치몸체와 상기 장치몸체의 일면에 장착되고, 물체에 접촉토록 제공되는 패드부재와 상기 패드부재에 연결되며, 물체 접촉면의 이물을 제거토록 제공되는 이물제거수단 및 상기 패드부재에 연결되며, 물체의 접촉면과 상기 패드부재간에 진공 상태를 형성하여 물체가 상기 패드부재에 흡착되도록 제공되는 흡착수단과, 물체 접촉면에 상기 패드부재가 일정 거리만큼 접근시 상기 이물제거수단을 작동시키거나 또는 물체 접촉면에 상기 패드부재가 접촉시 상기 흡착수단을 작동시키도록 하는 감지수단을 포함하고, 상기 감지수단은 상기 패드부재의 하부에 배치되는 돌출블럭과, 상기 돌출블럭의 일단부에 설치되며, 물체 접촉면에 접촉시 상기 이물제거수단을 작동토록 제공되는 제1 감지센서 및, 상기 패드부재에서 상기 돌출블럭이 설치되는 장착홈의 내면에 설치되며, 상기 돌출블럭의 타단부에 접촉시 상기 흡착수단을 작동토록 제공되는 제2 감지센서를 포함하는 물체 운반장치를 제공한다.

일 실시예에서는 상기 흡착수단은, 상기 장치몸체의 일측에 설치되는 진공발생부와 상기 패드부재에 소정 간격으로 복수개로 배치되고, 물체 접촉면과 상기 패드부재 사이의 공기를 흡입토록 제공되는 흡입노즐 및 상기 장치몸체의 내부에 배치되고 상기 진공발생부와 상기 흡입노즐간에 연결되며, 상기 진공발생부의 구동에 의해 상기 흡입노즐로부터 유입된 공기를 상기 장치몸체의 공기배출관로 이동토록 제공되는 공기흡입공간을 포함할 수 있다.

일 실시예에서는 상기 이물제거수단은, 상기 패드부재에서 상기 흡입노즐에 소정 간격으로 이격되며 복수개로 배치되고, 물체 접촉면에 공기를 분출토록 제공되는 분출노즐 및 상기 장치몸체의 내부에서 상기 공기흡입공간의 하부에 배치되고 상기 분출노즐과 펌핑부재간에 연결되며, 상기 펌핑부재의 구동에 의해 유입된 공기를 상기 분출노즐로 이동되도록 제공되는 공기분출공간을 포함할 수 있다.

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본 발명인 로봇의 일 실시예에서는 상기 물체 운반장치 및 상기 물체 운반장치를 복수개로 연결토록, 상기 물체 운반장치의 연결바에 연결되는 결합홈을 복수개로 구비하며 로봇암에 장착되는 장착봉을 포함할 수 있다.

본 발명인 물체 운반장치의 일 실시예는 내화물 표면의 이물질을 제거하고 진공흡착을 통해 고하중의 내화물을 용이하게 파지할 수 있어, 노의 내화물 축조공정을 신속히 진행할 수 있고 작업자의 작업부하를 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래 노의 내화물을 축조하는 상태도이다.
도 2a는 본 발명에 의한 일 실시예의 상측사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 발명의 하측사시도이다.
도 3a는 본 발명인 패드부재의 내측사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 발명의 외측사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 일 실시예의 부분측단면도이다.
도 5a는 본 발명에 의한 일 실시예가 내화물 표면의 이물질을 제거하는 상태가 도시된 작동상태도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 발명이 진공상태를 형성하여 내화물을 흡착한 상태가 도시된 작동상태도이다.
도 6은 본 발명에 의한 일 실시예가 내화물을 파지하고 수직방향으로 들어올릴 때의 작용력이 도시된 상태도이다.
도 7a는 본 발명에 의한 다른 실시예의 부분측단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 발명의 하측사시도이다.
도 8a는 본 발명에 의한 다른 실시예가 접촉식 센서 동작으로 내화물 표면의 이물질을 자동으로 제거하는 상태가 도시된 작동상태도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 발명이 접촉식 센서 동작으로 자동으로 진공상태를 형성하여 내화물을 흡착한 상태가 도시된 작동상태도이다.
도 9는 본 발명에 의한 다른 실시예가 내화물에 비스듬이 부착되는 경우에 위치가 바로잡히는 원리가 도시된 상태도이다.
도 10은 본 발명인 물체 운반장치를 장착한 로봇으로 내화물을 운반하여 노를 축조하는 상태가 도시된 작업상태도이다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 물체 운반장치 및 이를 포함하는 로봇에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 노에 축조되는 내화물 표면의 이물질을 신속히 제거하고 내화물을 진공흡착하여 용이하게 운반할 수 있는 것을 기초로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.

도 2a는 본 발명에 의한 일 실시예의 상측사시도이며, 도 2b는 도 2a에 도시된 발명의 하측사시도이고, 도 3a는 본 발명인 패드부재의 내측사시도이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 발명의 외측사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 일 실시예의 부분측단면도이다. 그리고 도 5a는 본 발명에 의한 일 실시예가 내화물 표면의 이물질을 제거하는 상태가 도시된 작동상태도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 발명이 진공상태를 형성하여 내화물을 흡착한 상태가 도시된 작동상태도이다. 또한 도 6은 본 발명에 의한 일 실시예가 내화물을 파지하고 수직방향으로 들어올릴 때의 작용력이 도시된 상태도이다.

도 2a 내지 도 6b를 참고하면, 본 발명인 물체 운반장치의 일 실시예의 구성은 장치몸체(20)와 상기 장치몸체(20)의 일면에 장착되고, 물체에 접촉토록 제공되는 패드부재(40)와 상기 패드부재(40)에 연결되며, 물체 접촉면의 이물을 제거토록 제공되는 이물제거수단(30) 및 상기 패드부재(40)에 연결되며, 물체의 접촉면과 상기 패드부재(40)간에 진공 상태를 형성하여 물체가 상기 패드부재(40)에 흡착되도록 제공되는 물체 흡착수단(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 장치몸체(20)는 바디부(21), 사이드실(23), 패드장착부(25) 및 연결바(27)를 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 바디부(21)는 사각블럭 형태로 제공될 수 있으며, 상기 바디부(21)의 내부에는 상기 패드부재(40)와 연결되는 상기 이물제거수단(30) 및 흡착수단(50)에 설치될 수 있다.

그리고 상기 사이드실(23)은 상기 바디부(21)의 양측에 배치될 수 있으며, 상기 패드장착부(25)는 상기 바디부(21)의 하측에 배치될 수 있고, 상기 연결바(27)는 상기 바디부(21)의 상측에 배치될 수 있으며, 로봇에 연결되는 장착봉에 결합되는 부분일 수 있다. 여기서 상기 장치몸체(20)는 스틸 재질 또는 경량화를 위해 알루미늄이나 티타늄 등의 재질로 구현될 수 있다.

상기 패드부재(40)는 상기 패드장착부(25)에 접착 또는 볼트체결되어 장착될 수 있으며, 상기 패드부재(40)에는 상기 흡착수단(50)과 연결되는 흡입노즐(53)과 상기 이물제거수단(30)과 연결되는 분출노즐(33)이 상호간에 소정 간격으로 이격되어 복수개로 배치될 수 있다. 여기서 상기 패드부재(40)는 물체와의 밀착력을 향상시키기 위해 고무, 실리콘 등의 탄성재질일 수 있다. 이하 물체는 내화물로 한정하여 설명하도록 한다. 다만 물체의 대상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로 상기 흡착수단(50)은 진공발생부(51), 흡입노즐(53) 및 공기흡입공간(55)을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 진공발생부(51)는 상기 사이드실(23)에 장착될 수 있으며, 상기 공기흡입공간(55)은 상기 진공발생부(51)와 연결되며 상기 바디부(21)의 내부 상측에 형성될 수 있다. 그리고 상기 흡입노즐(53)은 상기 패드부재(40)에 배치되고, 상기 공기흡입공간(55)과 복수개의 관(55a)으로 연결되어 제공될 수 있다.

즉 제어부(C)의 신호에 의해 상기 진공발생부(51)가 작동되면, 상기 흡입노즐(53)로부터 공기가 흡입되고, 상기 흡입노즐(53)과 복수개의 관(55a)으로 연결된 상기 공기흡입공간(55)으로 공기가 유입되게 된다. 이후 공기배출관(57)을 통해 내화물 접촉면과 상기 패드부재(40) 사이에 있던 공기는 외부로 배출되게 되며, 진공흡착이 이뤄지게 된다.

다음으로 상기 이물제거수단(30)은 펌핑부재(31), 분출노즐(33) 및 공기분출공간(35)을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 분출노즐(33)은 상기 패드부재(40)에서 상기 흡입노즐(53)에 소정 간격으로 이격되며 복수개로 배치되고, 상기 공기분출공간(35)과 복수개의 관(35a)으로 연결된다. 그리고 상기 공기분출공간(35)은 상기 사이드실(23)에 장착된 공기유입관(37)을 통해 상기 펌핑부재(31)와 연결된다.

즉 상기 제어부(C)의 신호에 의해 상기 펌핑부재(31)가 작동되면, 상기 공기유입관(37)을 통해 상기 공기분출공간(35)으로 공기가 유입된다. 이후 상기 공기분출공간(35)과 복수개의 관(35a)으로 연결된 상기 분출노즐(33)로 공기가 흐르며 내화물 접촉면에 공기가 분출되며 이물질을 제거하게 된다.

도 5a 및 도 5b를 참고하면, 본 발명에 의한 일 실시예의 작동상태를 확인할 수 있는데, 먼저 작업자는 상기 패드부재(40)를 내화물 접촉면에 근접시키고, 상기 제어부(C)를 통해 상기 펌핑부재(31)를 작동시킨다. 이에 따라 상기 펌핑부재(31)를 통해 공기유입관(37)에 공기가 공급되고, 상기 공기유입관(37)과 연결된 상기 공기분출공간(35)에 공기가 흐르게 된다. 이후 상기 공기분출공간(35)과 복수개의 관(35a)으로 연결된 상기 분출노즐(33)에 공기가 흐르게 되어 상기 내화물에 분출되고, 내화물 접촉면의 이물에 제거되게 된다.

다음 작업자는 상기 제어부(C)를 통해 상기 진공발생부(51)를 작동시키면, 상기 흡입노즐(53)을 통해 내화물 접촉면과 상기 패드부재(40) 사이의 공기가 흡입되게 된다. 이는 상기 공기흡입공간(55)을 거쳐 상기 공기배출관(57)을 통해 외부로 제거되며, 내화물은 상기 패드부재(40)에 진공흡착되게 된다. 이때 도 6에 도시된 바와 같이 파지력(진공흡착력)은 내화물의 하중(중력)보다는 커야 할 것이다.

한편 도 7a는 본 발명에 의한 다른 실시예의 부분측단면도이며, 도 7b는 도 7a에 도시된 발명의 하측사시도이다. 그리고 도 8a는 본 발명에 의한 다른 실시예가 접촉식 센서 동작으로 내화물 표면의 이물질을 자동으로 제거하는 상태가 도시된 작동상태도이며, 도 8b는 도 8a에 도시된 발명이 접촉식 센서 동작으로 자동으로 진공상태를 형성하여 내화물을 흡착한 상태가 도시된 작동상태도이다. 또한 도 9는 본 발명에 의한 다른 실시예가 내화물에 비스듬이 부착되는 경우에 위치가 바로잡히는 원리가 도시된 상태도이다.

도 7a 및 도 9에는 본 발명인 물체 운반장치의 다른 실시예가 도시되는데, 그 구성은 장치몸체(20)와 상기 장치몸체(20)의 일면에 장착되고, 물체에 접촉토록 제공되는 패드부재(40)와 상기 패드부재(40)에 연결되며, 물체 접촉면의 이물을 제거토록 제공되는 이물제거수단(30)과 상기 패드부재(40)에 연결되며, 물체의 접촉면과 상기 패드부재(40)간에 진공 상태를 형성하여 물체가 상기 패드부재(40)에 흡착되도록 제공되는 물체 흡착수단(50) 및 물체 접촉면에 상기 패드부재(40)가 일정 거리만큼 접근시 상기 펌핑부재(31)를 작동시키거나 또는 물체 접촉면에 상기 패드부재(40)가 접촉시 상기 진공발생부(51)를 작동시키도록 하는 감지수단(70)을 포함할 수 있다.

다만 상기 장치몸체(20), 패드부재(40), 이물제거수단(30) 및 흡착수단(50)은 상기된 본 발명에 의한 일 실시예의 구성과 동일하므로, 이하 설명을 생략하고 상기 감지수단(70)에 대해서만 설명하도록 한다.

상기 감지수단(70)은 돌출블럭(71), 제1 감지센서(73) 및 제2 감지센서(75)를 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 패드부재(40)의 중앙부 내측에는 안착부(41)가 제공될 수 있으며, 상기 돌출블럭(71)은 상기 안착부(41)에 삽입되어 장착된다. 즉 상기 돌출블럭(71)의 일측 둘레 방향으로는 캡(71a)이 형성되고, 상기 캡(71a)이 상기 안착부(41)의 걸림턱부(41a)에 걸리며 상기 안착부(41)의 내부에 일부가 위치하게 된다.

그리고 상기 돌출블럭(71)에서 상기 패드부재(40)의 외부로 위치하는 부분은 상기 제1 감지센서(73)가 장착될 수 있다. 이에 따라 내화물 접촉면이 상기 제1 감지센서(73)에 접촉되게 되면, 상기 제1 감지센서(73)는 상기 펌핑부재(31)에 신호를 주어 공기를 분출하게 된다.

또한 상기 안착부(41)의 상단부에는 상기 제2 감지센서(75)가 장착될 수 있다. 그리고 상기 돌출블럭(71)의 일단부와 상기 안착부(41)의 상단부간의 거리(h)는 상기 패드부재(40)의 일면과 상기 돌출블럭(71)의 돌출길이간의 거리(h)와 동일하게 형성될 수 있다.

이에 따라 내화물 접촉면에 상기 패드부재(40)의 일면이 접촉하게 되면, 상기 돌출블럭(71)은 상기 안착부(41)의 내부로 밀어지게 되고, 상기 제2 감지센서(75)에 접촉되게 될 것이다. 이때 상기 제2 감지센서(75)는 상기 진공발생부(51)에 신호를 주어 공기를 흡입하여 내화물 접촉면과 상기 패드부재(40) 사이의 공간을 진공상태로 만들게 된다.

여기서 상기 감지수단(70)이 추가적으로 구성됨에 따라 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 패드부재(40)가 내화물 접촉면에 비스듬이 접근하는 경우에도, 상기 돌출블럭(71)의 전단에 설치된 상기 제1 감지센서(73)에 내화물 접촉면이 접촉되게 되면, 공기가 분사되면서 비스듬한 각도를 바로잡게 된다.

즉 상기 패드부재(40)와 내화물 접촉면간에 형성된 Y 공간은 X 공간에 비해 간격이 더 좁으므로 동일한 공기를 분사하는 경우에 상대적으로 Y 공간에서의 반발력이 X 공간에서의 반발력에 비해 크게 된다.

이에 따라 Y 공간의 간격을 살짝 벌어지게 되며, X 공간의 간격은 살짝 좁아지게 되며 전체적으로 상기 패드부재(40)와 내화물 접촉면간의 간격을 일정하게 유지하게 되는 것이다.

도 10에는 본 발명인 물체 운반장치가 상기 연결바(27)가 복수개로 장착될 수 있는 결합홈을 구비하는 장착봉(80)에 의해 연결되고, 로봇(90)의 암에 장착되어 노의 내화물을 축조하는 모습이 도시된다.

이와 같이 물체 운반장치를 로봇에 장착하여 사용함에 따라 고하중의 내화물을 손쉽게 운반하여 노를 축조할 수 있어, 작업자의 작업부하가 감소되며 노 축조 작업 효율성을 향상시킬 수 있는 것이다.

이상의 사항은 물체 운반장치 및 이를 포함하는 로봇의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

20...장치몸체 23...사이드실
27...연결바 30...이물제거수단
31...펌핑부재 33...분출노즐
35...공기분출공간 50...흡착수단
51...진공발생부 53...흡입노즐
55...공기흡입공간 70...감지수단
71...돌출블럭 73...제1 감지센서
75...제2 감지센서 80...장착봉

Claims (6)

1. 장치몸체;
   상기 장치몸체의 일면에 장착되고, 물체에 접촉토록 제공되는 패드부재;
   상기 패드부재에 연결되며, 물체 접촉면의 이물을 제거토록 제공되는 이물제거수단; 및
   상기 패드부재에 연결되며, 물체의 접촉면과 상기 패드부재간에 진공 상태를 형성하여 물체가 상기 패드부재에 흡착되도록 제공되는 흡착수단;
   물체 접촉면에 상기 패드부재가 일정 거리만큼 접근시 상기 이물제거수단을 작동시키거나 또는 물체 접촉면에 상기 패드부재가 접촉시 상기 흡착수단을 작동시키도록 하는 감지수단;을 포함하고,
   상기 감지수단은,
   상기 패드부재의 하부에 배치되는 돌출블럭;
   상기 돌출블럭의 일단부에 설치되며, 물체 접촉면에 접촉시 상기 이물제거수단을 작동토록 제공되는 제1 감지센서; 및
   상기 패드부재에서 상기 돌출블럭이 설치되는 장착홈의 내면에 설치되며, 상기 돌출블럭의 타단부에 접촉시 상기 흡착수단을 작동토록 제공되는 제2 감지센서;를 포함하는 물체 운반장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 흡착수단은,
   상기 장치몸체의 일측에 설치되는 진공발생부;
   상기 패드부재에 소정 간격으로 복수개로 배치되고, 물체 접촉면과 상기 패드부재 사이의 공기를 흡입토록 제공되는 흡입노즐; 및
   상기 장치몸체의 내부에 배치되고 상기 진공발생부와 상기 흡입노즐간에 연결되며, 상기 진공발생부의 구동에 의해 상기 흡입노즐로부터 유입된 공기를 상기 장치몸체의 공기배출관로 이동토록 제공되는 공기흡입공간;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 운반장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 이물제거수단은,
   상기 패드부재에서 상기 흡입노즐에 소정 간격으로 이격되며 복수개로 배치되고, 물체 접촉면에 공기를 분출토록 제공되는 분출노즐; 및
   상기 장치몸체의 내부에서 상기 공기흡입공간의 하부에 배치되고 상기 분출노즐과 펌핑부재간에 연결되며, 상기 펌핑부재의 구동에 의해 유입된 공기를 상기 분출노즐로 이동되도록 제공되는 공기분출공간;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 운반장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 물체 운반장치; 및
   상기 물체 운반장치를 복수개로 연결토록, 상기 물체 운반장치의 연결바가 연결되는 결합홈을 복수개로 구비하며 로봇암에 장착되는 장착봉;
   을 포함하는 로봇.

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