KR101502284B1 - 광 조사식 제전기를 구비한 취출 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 취출 로봇에 의해 운반되는 사출물 중 투명도를 요하거나 의료용 부품으로 미세 먼지 오염을 허용하지 않는 경우 등에 적용될 수 있는 취출 로봇 암의 구성을 제공한다.
본 발명에 따르면, 취출 로봇 암의 단부에 광 조사식 이오나이저를 설치하여 사출물표면과 금형 내부를 이온으로 정전기 제거하여 사출물에 대한 불량률을 크게 낮출 수 있다.

Description

광 조사식 제전기를 구비한 취출 로봇{TAKE-OUT ROBOT STATIC ELECTROCITY REMOVAL PHOTOIONIZER}

본 발명은 사출성형기로부터 사출물을 취출 하는 로봇의 기능에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 사출물과 금형 표면에 발생 되는 정전기를 제거하는 기능을 취출 로봇에 구비시키는 기술에 관한 것이다.

사출 성형시 발생 되는 정전기로 인하여 발생 되는 오염으로 사출 현장에서는 이를 제거하기 위한 많은 노력을 기울이고 있으며, 그로 인하여 고비용과 비효율적인 현상들이 나타나고 있다. 금형이 열리고 사출물 표면과 금형면이 격리되면서 20,000Volt 이상의 정전기 전압이 사출물 표면에 발생 되어 이후 이동과정에서 주변의 먼지 등을 강하게 끌어당겨 사출물이 오염된다.

취출 로봇에 의해 운반되는 사출물 중에는 디스플레이용 패널, 렌즈와 같이 투명도가 요구되는 제품, 외관이 중요한 제품 또는 의료용구와 같이 일체의 이물질 부착이 허용되지 않는 제품을 취출 로봇이 운반하는 경우, 취출 후 이동 과정에서 플라스틱 제품이 정전기를 띠고 있어 주변의 먼지를 끌어당겨 먼지 부착으로 외관 불량이 발생하여도 취출 과정에서 이물질 제거 작업이 쉽지않기 때문에, 상당량의 불량이 속출하고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2009-0126067호를 비롯하여 렌즈를 운반하는 취출 로봇에 대한 공보들 역시 취출 방법 자체에 대해서만 기술할 뿐 취출물인 렌즈에 정전기로 인한 먼지 등의 이물질이 붙어 불량이 발생 되는 문제에 대해서는 관심을 보이지 않고 있다.

종래, 취출된 사출물이 이송된 다음 특정 지점에서 제전기로 오염물질을 제거하는 과정을 거치도록 하는 것이 대부분이다. 이는, 이미 취출 과정이 끝나 컨베이어나 다른 이송 장치에 있는 사출물에 대해 해당 설비에 이오나이저를 설치하여 부착된 오염을 제거하는 방식이므로 별도 작업 공간이 필요하다는 점에서 공간 낭비와 설비문제가 있으며 제전 효과도 매우 낮은 상황이다. 즉, 추가적인 세정 공정을 요하게 된다.

또한, 대한민국 공개특허 10-2007-0072105는 디스플레이 패널용 기판을 취출 하는 로봇 암의 취출 동작시, 기판에 부착된 간지로부터 기판이 쉽게 떨어지도록 이오나이저를 크레이트 측에 설치한다는 내용을 개시하나, 구체적인 구성은 나와 있지 않고, 크레이트 측에 이오나이저를 설치하므로 모든 크레이트마다 제전기를 요할 것으로 추측되어 설비와 동작 효율이 좋지 않을 것으로 보인다.

본 출원인에 의해 제안된 10-2014-0008736호의 경우, 일반적인 코로나 방전식 이오나이저를 취출 로봇 자체에 설치하였다. 이 경우, 이오나이저가 압축 공기를 이용하여 고전압에 의해 발생 되는 이온을 정전기가 발생 된 사출물에 전달하여 중화과정을 통해 정전기를 제거한다. 그러나 이러한 코로나 방식의 제전기는 이온 생성 시간이 짧지 않아 금형이 개방되는 순간에 신속히 정전기를 제거하기 어렵다는 문제가 있고, 제전 범위도 그다지 넓지 않아 사출물의 부피가 큰 경우 다수의 제전기를 설치해야 하는 등의 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 사출물과 금형 내부에 제전용 이온을 신속히 분사할 수 있으며, 좀 더 정전기 제거효율이 높고 설비가 간소화된 제전 기능을 구비한 취출 로봇을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 취출 로봇의 회전부에 정전기 제거 장치로서 광 조사식 이오나이저(ionizer)를 구비한 취출 로봇을 제공한다. 즉, 사출물 취출 후 사출물이 전하를 띤 상태로 대기중에 노출되는 시간을 최소화하도록 금형 개방과 동시에 사출물에 이온을 분사하여 사출물 표면에 잔류하는 전하를 이온으로 중화시켜 이물질이 사출물에 정전부착되지 않도록 한다.

또한, 본 발명은, 금형면에 정전부착될 수 있는 이물질 역시 상기 광 조사식 이오나이저를 이용하여 제거함으로써 사출물에 들어갈 위험이 있는 이물질을 사전에 제거한다.

본 발명의 취출 로봇은 회전부에 구비된 정전기제거장치로서 광 조사식 이오나이저를 이용하여 사출물을 취출하기에 앞서 사출물과 금형 내부에 이온을 분사함으로써 정전기를 제거하여 먼지와 같은 이물질부착에 의한 불량률을 낮춘다. 실험 결과에 따르면, 취출 로봇에 구비된 광 조사식 이오나이저는, 금형 개형과 거의 동시에 이온이 분사되게 함으로써 95% 이상(100 V 내외)의 제전을 이루며, 이온 형성 시간이 매우 짧아 취출 로봇의 취출 속도를 전혀 지연시키지 않는다.

본 발명에 따른 취출 로봇 단부에 장착된 광 조사식 이오나이저는 1 내지 2초의 취출 동작시간 내에 강한 정전기를 중화시킬 수 있도록 대기를 순간적으로 이온화시켜 사출물과 금형 내부를 충분히 중화시키면서도, 오존 발생이 없고, 금속 미분 발생이 없다는 장점이 있다.

또한, 상기 광 조사식 이오나이저는 완벽한 +/- 전하의 균형을 이루어 정전기 제거를 매우 효율적으로 실시하며, 이온 분사 범위가 넓어 유리하다.

또한, 본 발명에 따르면, 취출 로봇에 제전기를 구비함으로써 금형마다 제전기를 구비할 필요가 없어 설비가 매우 간소화될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 정전기 제거장치로서 광 조사식 이오나이저를 구비한 취출 로봇 구성을 보여주는 개략단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하는 순서도 이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 광 조사식 이오나이저의 기능을 설명하는 단면 모식도 이다.
도 4는 본 발명에 따라 광 조사식 이오나이저를 취출 로봇에 장착한 일 실시예를 보여주는 사시도 이다.
도 5는 컨베이어벨트 구조물에 본 발명의 광 조사식 이오나이저를 설치한 것을 보여주는 사시도 이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따라 광 조사식 이오나이저(700)를 구비한 취출 로봇의 동작이 나타나있으며, 도 2에는 이에 대한 순서도가 나와 있다.

먼저, 금형(100)으로부터 사출물(200)을 취출하는 취출 로봇의 로봇 암(300)의 세부 구성에 대해 살펴본다.

로봇 암(300)의 단부에는 회전 가능하게 장착된 회전부(400)가 있고, 상기 회전부(400)에 고정 부재로 고정되는 탈부착 부재(500)가 있다. 상기 탈부착 부재(500)는 지그(600)의 탈부착을 좀 더 용이하게 하는 것으로 적용하는 것이 바람직하나 필수적인 것은 아니므로 생략가능 하다. 탈부착 부재(500)에 형성된 고정구 등을 이용하여 지그(600)가 탈부착 부재(500)에 고정되며, 상기 지그(600)에는 다수의 척킹 부재가 고정되어 있다. 도 1에는 흡착 부재(650)가 도시되어 있으나, 이외에도 점착제 부재, 진공 척 부재, 정전 척 부재, 자석 척 부재 등이 적용될 수 있다.

취출 로봇의 로봇 암(300)은 주행선로(미 도시)를 따라 주행(X모션)할 수 있고, 측향 암(미 도시)을 통해 측향 이동(Y모션)할 수 있으며, 수직 운동(Z모션)도 가능하여 XYZ 모션이 가능하다.

금형 또는 사출성형기 근처에 접근하도록 로봇 암(300)은 XY 모션을 실행하며, 사출물(200) 근처에서 좀 더 정밀하게 흡착 부재(650)를 구비한 지그(600)의 위치를 조정하여 흡착 부재(650)로 사출물(200)을 척킹하여 사출물(200)을 운반하게 된다.

상술한 바와 같이, 사출물(200)이 투명성이 요구되는 곡면 디스플레이 부품, 렌즈 등의 광학제품이거나 일체의 이물질 부착을 허용할 수 없는 의료용 부품일 경우, 사출물(200)의 겉면과 금형의 내면에서 정전기를 제거하여 먼지 등의 부착 예방 내지는 먼지 제거를 실시할 필요가 있다. 이러한 목적을 위해, 본 발명은 회전부(400) 내지는 회전부에 추가 장착되는 탈부착 부재(500)에 하나 이상의 광 조사식 이오나이저(700)를 설치할 수 있다. 탈부착 부재(500)의 경우 다양한 크기가 준비될 수 있으므로, 본 실시예는 적절한 크기의 탈부착 부재(500)를 선택 적용하고 여기에 광 조사식 이오나이저(700)를 양면으로 설치하였다. 광 조사식 이오나이저(700)는 바 타입, 팬 타입, 노즐 타입 등 여러 종류가 모두 적용될 수 있다.

본 실시예에서는 노즐 타입의 광 조사식 이오나이저(700)를 탈부착 부재(500)의 하단부에 장착하는 것을 예로 들었으며, 사출물(200) 크기에 따라 광 조사식 이오나이저(700) 노즐의 개수와 배치분포를 정할 수 있다.

금형 고정측(100)에 대해 이동측(105)이 열리고 사출물(200)이 노출되면, 로봇 암(300)이 하강하여 사출물(200) 위치로 접근하되, 광 조사식 이오나이저(700) 위치가 사출물(200) 위치에 맞도록 미리 제어장치에 셋팅 되어 제어된다. 광 조사식 이오나이저(700)가 사출물(200) 위치에 도달하면, 사출물(200)에 대해 이온을 생성 및 분사하게 제어하여 사출물(200) 표면에 잔류 된 정전기를 중화제거 함으로써 부착된 먼지 등의 이물질을 제거하고 추가적인 부착을 예방하게 된다. 즉, 사출물(200)과 금형의 내면은 대기중에 노출되자마자 이온 분사를 통해 정전기가 제거됨으로써 오염가능성이 차단된다. 광 조사식 이오나이저는 도 4에 보인 바와 같이, 이온 분사 영역이 솔리드 앵글 120°정도로 매우 넓어 하나만 설치하여도 사출물 전체에 대해 충분한 제전 효과를 거둔다. 또한, 대기를 순간적으로 이온화시켜 1 내지 2초 내로 이온을 생성시켜 주변의 정전기를 중화시키므로 취출 로봇의 취출 속도에 거의 영향을 주지 않아 공정 지연을 일으키지 않는다. 광 조사식 이오나이저는 빛을 이용하여 대기중의 분자를 이온화하여 +/-이온을 생성시켜 대전 된 제품 표면 전하량에 비례하여 쿨롱력으로 이온을 결합시켜 제전한다. 순간적인 이온 발생력을 증가시키기 위해, 대전 장치의 튜브 및/또는 타깃의 재질을 텅스텐, 몰리브덴 등으로 적절히 변경할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 광 조사식 이오나이저는 제전 후 잔류 이온량 검출기능을 구비하여 추가 제전 실시 여부 내지는 불량 판정을 할 수 있다.

미세 먼지의 경우, 광 조사식 이오나이저(700)가 분사하는 이온에 의해 쉽게 정전기를 띠어 이온에 의해 포착되고 이온과 함께 사출물(200)로부터 떨어져나와 날아가게 된다. 즉, 사출물(200)을 취출하기 전에 이온 세정이 이루어지게 되어 사출물(200)에 대한 불량률이 낮아질 수 있다. 이온 세정 후 로봇 암(300)은 좀 더 하강하여 흡착 부재(650)가 사출물(200)을 흡착할 수 있는 위치에 놓이게 제어된다. 흡착 부재(650)가 사출물(200)을 가압하여 척킹하면, 금형 고정측(100)과 이동측(105)의 내면이 드러난다. 로봇 암(300)은 약간 상승하여 광 조사식 이오나이저(700)가 금형 고정측(100)과 이동측(105) 내부를 세정할 수 있는 위치가 되게 제어된다. 광 조사식 이오나이저(700)는 다시 이온을 생성 및 분사하여 금형(100) 내면에 잔류하는 정전기를 중화하여 미세 먼지 등의 이물질이 부착되는 것을 방지하여 오염을 예방한다. 이후는 일반적으로 이루어지는 로봇 암(300)의 운반 동작에 의하여 사출물(200)을 목적지까지 운반한다.

이와 같이 취출 로봇에 이온 분사에 의한 정전기 제거 기능을 구비함으로써 모든 사출기 각각에 제전기를 구비할 필요가 없어 설비 간소화되며, 사출물에 부착될 수 있는 미세 먼지 등의 이물질을 취출 로봇의 취출 단계에서 제거 및 예방할 수 있다.

특히, 종래 코로나 방전식 이오나이저에 비해 압축공기를 사용하지 않아 압축공기에 의한 오염염려가 없고 에어 배관이 필요 없어 매우 간편하며, 광 조사식 이오나이저만을 설치함으로써 지그 파일이나 암 단부 등 설치부에 대해 상당한 자유도를 갖는다.

또한, 본 발명에서 사용된 광 조사식 이오나이저는 빔을 발생시키는 튜브의 재질을 세라믹재로 구성하여, 기존의 유리재질보다 같은 입력 전력에서의 열 방출력이 높아 이온을 2배 이상 생성할 수 있어 짧은 시간에 더 넓은 면적에 대해 제전효과를 나타낼 수 있다. 그에 따라 취출 로봇이 사출물을 취출 하는 시간을 지연시키지 않고 사출물과 금형 내부를 제전 할 수 있다.

한편, 취출된 사출물(200)은 로봇 암(300)의 회전부(400)에 척킹된 상태로 컨베이어벨트로 이송되고, 컨베이어벨트에서 포장상자 안에 이르기까지 운반된다. 따라서 운반경로 내내 사출물(200)을 제전 하는 것이 바람직하다. 그에 따라 로봇 암 단부 외에도 광 조사식 이오나이저(700)를 설치할 필요가 있다. 취출 로봇의 로봇 암(300)은 그 하단의 회전부(400)를 보유하고 통과시키는 일종의 하우징 형태의 구조물(도면에는 미 도시됨)을 구비하는 것이 일반적이다. 따라서 이러한 회전부(400) 윗편에 설치되어 있고, 회전부(400)에 비해 돌출된 형상을 갖는 구조물 단부에 광 조사식 이오나이저(700)를 설치하면, 사출물(200)이 이송되는 모든 경로에서 사출물(200)에 대해 지속적인 제전이 가능하다. 취출 로봇 암은 그 밖에도 XYZ 모션을 위한 선로형 구조물과 이를 지지하는 구조물들이 설치되므로 이러한 구조물 곳곳에 광 조사식 이오나이저(700)를 설치하여 사출물(200)의 운반경로에서 제전을 실시할 수 있다.

뿐만 아니라 컨베이어벨트로 옮겨진 후에도 사출물(200)에 대해 제전을 실시할 필요가 있으므로, 컨베이어벨트를 위한 구조물에 광 조사식 이오나이저(700)를 설치할 수 있다. 도 5는 컨베이어벨트 구조물에 광 조사식 이오나이저(700)를 설치하여 사출물(200)이 로봇 암으로부터 컨베이어벨트로 이송된 이후 제전 되게 한 것을 사시도로 보여준다. 즉, 컨베이어벨트의 진입부에 일종의 브릿지 형태의 구조물을 구성하여 여기에 광 조사식 이오나이저(700)를 설치함으로써 로봇 암으로부터 건내받은 사출물(200)에 대해 제전을 실시한다. 또한, 컨베이어벨트가 흐르는 경로 중간 곳곳에 컨베이어벨트 양측 갓길과 같은 지지부에 가로등 형태의 지지대를 배치하고 여기에 광 조사식 이오나이저(700)를 설치하여 운반 경로에서 지속적인 제전을 실시할 수 있다. 특히, 도 5의 실시예에서는 컨베이어벨트 진입부를 이동식으로 만들어 필요에 따라 운반 라인에 접합시키도록 하였다. 즉, 하단에 바퀴를 부착한 이동식 컨베이어벨트 진입부에 광 조사식 이오나이저(700)를 설치하여 유아용품이나 의료용품과 같이 제전이 중요한 사출물(200) 운반라인에 필요에 따라 적용할 수 있게 하였다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100, 105: 금형
200: 사출물
300: 로봇 암
400: 회전부
500: 탈부착 부재
600: 지그
650: 흡착 부재
700: 광 조사식 이오나이저

Claims (7)

1. 로봇 암에 광 조사식 이오나이저를 구비하여, 사출물과 금형으로부터 정전기를 제거하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇으로서,
   상기 로봇 암은,
   회전가능하게 장착되는 회전부;
   상기 회전부에 장착되는 탈부착 부재;및
   상기 탈부착 부재에 고정되며, 사출물을 척킹하는 척킹 부재를 하나 이상 구비하는 지그;를 포함하며,
   상기 광 조사식 이오나이저는 상기 로봇 암의 하단에 설치되며,
   로봇 암이 하강하여 사출물이 있는 위치에 도달하면, 사출물에 이온을 분사하여 정전기를 제거하고,
   로봇 암이 상승하여 지그의 척킹 부재가 사출물을 흡착하고,
   로봇 암이 더 상승하여 광 조사식 이오나이저가 금형 내면에 해당하는 위치에 도달하여 금형 내면에 이온을 분사하여 정전기를 제거하며,
   수직으로 뻗은 암의 상기 회전부 윗 편에 암을 보유하며 암을 통과시키는 하우징을 포함하며,
   상기 하우징 단부에 광 조사식 이오나이저가 설치되어, 취출 로봇에 의한 사출물 이송경로 중 사출물에 대한 제전을 실시하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇.
2. 제1항에 있어서, 상기 로봇 암은,
   회전가능하게 장착되는 회전부;
   상기 회전부에 장착되는 탈부착 부재;및
   상기 탈부착 부재에 고정되며, 사출물을 척킹하는 척킹 부재를 하나 이상 구비하는 지그;를 포함하며,
   상기 광 조사식 이오나이저는 상기 탈부착 부재에 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 취출 로봇.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 로봇 암은,
   회전가능하게 장착되는 회전부; 및
   상기 회전부에 고정되며, 사출물을 척킹하는 척킹 부재를 하나 이상 구비하는 지그;를 포함하며,
   상기 광 조사식 이오나이저는 상기 회전부 또는 지그에 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 취출 로봇.
   
   
   
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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