KR101708860B1 - 이송 시스템 및 그 이송 방법 - Google Patents

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민삼환
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우성오토콘(주)
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Abstract

본 발명은 본 발명은 이송 시스템 및 그 이송 방법에 관한 것으로서, 일정 수량으로 적층된 박스 스택을 이동시킨 상태에서 이동된 박스 스택을 수평 방향으로 가압하여 정렬시키는 얼라인 유닛; 및 얼라인 유닛 상의 박스 스택을 수평 및 수직 방향으로 가압하여 정렬된 박스 스택을 들어 올려 이송시키는 스택 그리퍼;를 포함하되, 스택 그리퍼는, 로봇에 연결되는 고정프레임; 고정프레임의 하부에 구비되는 고정판; 고정프레임의 하부에 고정판과 마주하도록 구비되는 한편 고정프레임 상에서 수평 이동되는 수평 가압부재; 고정프레임의 하부에 구비되어 상하로 이동되는 수직 가압부재; 및 고정프레임에 수직 가압부재와 마주하도록 구비되는 한편 고정프레임 상에서 수평 이동되는 포크부재;로 이루어진 것을 더 포함하는 이송 시스템을 제공한다.

Description

이송 시스템 및 그 이송 방법{Transfer system and transfer method}
본 발명은 이송 시스템 및 그 이송 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 낱개로 제조되어 적층된 박스 스택(Box Stack)을 이동시키고, 이동된 박스 스택을 정렬한 상태로 집어 이송시킬 수 있는 이송 시스템 및 그 이송 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 핸들러, 로봇, 트랜스퍼 머신(Transfer machine) 등은 각종 물건, 부품 등의 취급, 운반, 적재를 위하여 물건을 최적으로 파지할 수 있는 다양한 구조의 그리퍼가 구비되어 있으며, 그리퍼는 핸드(Hand), 엔드 이펙터(End-effector)라 부르고도 있다.
그리고, 그리퍼는 작동 방식에 따라 기계적, 진공식, 자기식으로 구분하고 있다. 기계식 그리퍼는 공압, 유압, 전기, 스프링 작동을 이용하여 2∼4개의 핑거(Finger)들을 작동시켜 물건을 파지하고 있다.
이와 같은 그리퍼는 물건의 특성에 맞추어 안정적이고 효율적으로 작업할 수 있는 구조로 설계되어야 한다.
특히, 한국 등록특허 제10-0622664호(이하 '선행기술문헌1'이라 한다)에는, 프레임의 일측에 Y축선을 따라 정렬되어 있는 제1 및 제2 샤프트를 중심으로 회전할 수 있도록 장착되어 있는 제1 로터리플레이트와; 상기 프레임의 타측에 Y축선을 따라 정렬되어 있는 제3 및 제4 샤프트를 중심으로 회전할 수 있도록 장착되어 있는 제2 로터리플레이트와; 상기 제1 로터리플레이트의 하부에 Z축선을 중심으로 회전하여 포대의 일측을 파지할 수 있도록 서로 평행하게 뻗어 있는 제1 및 제2 핑거와; 상기 제2 로터리플레이트의 하부에 Z축선을 중심으로 회전하여 상기 포대의 타측을 파지할 수 있도록 서로 평행하게 뻗어 있는 제3 및 제4 핑거와; 상기 프레임의 전방에 장착되어 있고 상기 제1 로터리플레이트에 연결되어 있는 제1 에어실린더를 가지며, 상기 제1 에어실린더의 작동에 의하여 상기 제1 및 제2 로터리플레이트를 연동시키는 제1 작동장치와; 상기 제1 로터리플레이트의 상면에 장착되어 있는 제2 에어실린더를 가지며, 상기 제2 에어실린더의 작동에 의하여 상기 제1 및 제2 핑거를 연동시키는 제2 작동장치와; 상기 제2 로터리플레이트의 상면에 장착되어 있는 제3 에어실린더를 가지며, 상기 제3 에어실린더의 작동에 의하여 상기 제3 및 제4 핑거를 연동시키는 제3 작동장치로 이루어지는 포대 핸들러용 그리퍼가 개시되어 있다.
이러한 포대 핸들러용 그리퍼는, 핑거들이 Y축선과 Z축선을 중심으로 동시에 회전운동하여 파지되어 있던 포대를 놓을 수 있는 구조에 의하여 핑거들의 행정을 최소화할 수 있으므로, 박스 안에 포대를 정확하고 효율적으로 적재할 수 있으며, 오작동을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
하지만, 이러한 선행기술문헌1에 개시된 그리퍼는 낱개로 제조되는 포장용 박스에는 박스의 특성상 적용할 수 없는 단점이 있다.
즉, 포장용 박스는 낱개로 제조되고, 운반시에는 제조된 낱개의 박스를 일정 수량으로 적층한 상태에서 운반하여야 하는데, 선행기술문헌1에서는 적층된 박스의 정렬 상태를 유지할 수 없을 뿐 아니라 적층된 박스를 핑거로서 집어 올릴 경우 핑거가 적층된 박스의 양측부에만 접하기 때문에, 핑거가 접하지 않은 다른 양측부로 적층된 박스가 흐트러져 운반시 적층된 박스가 쏟아질 수 있으므로 운반이 불가하다는 단점이 있다.
이상 설명한 바와 같은 핸들러용 그리퍼에 대한 기술은 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한국 등록특허 제10-0622664호
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 낱개로 제조되어 일정 수량으로 적층된 박스 스택(Box Stack)을 이동시켜 정렬시키고, 이동된 박스 스택을 수평 및 수직 방향으로 재차 정렬하면서 집어올려 이송시킬 수 있는 이송 시스템 및 그 이송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이송 시스템은, 일정 수량으로 적층된 박스 스택을 이동시킨 상태에서 이동된 박스 스택을 수평 방향으로 가압하여 정렬시키는 얼라인 유닛; 및 얼라인 유닛 상의 박스 스택을 수평 및 수직 방향으로 가압하여 정렬된 박스 스택을 들어 올려 이송시키는 스택 그리퍼;를 포함하되, 스택 그리퍼는, 로봇에 연결되는 고정프레임; 고정프레임의 하부에 구비되는 고정판; 고정프레임의 하부에 고정판과 마주하도록 구비되는 한편 고정프레임 상에서 수평 이동되는 수평 가압부재; 고정프레임의 하부에 구비되어 상하로 이동되는 수직 가압부재; 및 고정프레임에 수직 가압부재와 마주하도록 구비되는 한편 고정프레임 상에서 수평 이동되는 포크부재;로 이루어진 것을 더 포함한다.
그리고, 얼라인 유닛은, 베이스프레임 상에 회전가능하게 구비되어 박스 스택을 이동시키는 컨베이어 롤러; 베이스프레임에 승강가능하게 구비되어 이동되어 온 박스 스택을 정지시키는 스톱퍼; 및 컨베이어 롤러 상에서 이동가능하게 구비되어 이동되어 온 박스 스택의 양측부를 가압하여 정렬시키는 가압판;을 포함할 수 있다.
또한, 얼라인 유닛은, 베이스프레임에 회전가능하게 구비되는 한쌍의 회전롤러; 및 한쌍의 양 회전롤러에 걸림되어 구비되는 한편 컨베이어 롤러와 접하여 컨베이어 롤러를 회전시키는 벨트;를 포함할 수도 있다.
또, 얼라인 유닛은, 스톱퍼는 승강실린더에 의해 컨베이어 롤러의 상부로 이동되게 구비될 수 있고, 베이스프레임에 승강가능하게 구비되어 컨베이어 롤러 사이로 돌출되면서 이동되어 온 박스 스택을 밀어 올리는 승강판을 더 포함할 수도 있다.
삭제
한편, 상기와 같이 구성되는 이송 시스템을 이용한 이송 방법은, 적층된 박스 스택을 컨베이어 롤러로서 이동시키는 단계; 이동되어 온 박스 스택을 컨베이어 롤러의 단부에서 승강실린더에 의해 상부로 돌출되는 스톱퍼에 의해 정지시키는 단계; 컨베이어 롤러 상에서 정지된 박스 스택의 양측부를 가압판으로 가압하여 정렬시키는 단계;를 포함하는 얼라인 과정; 및 컨베이어 롤러 상에서 정렬된 박스 스택을 스택 그리퍼의 포크부재로 들어 올리는 단계; 스택 그리퍼의 수평 가압부재를 수평 이동시켜 포크부재 상의 박스 스택을 고정판 측으로 가압하여 정렬하는 단계; 스택 그리퍼의 수직 가압부재를 수직 이동시켜 포크부재 상의 박스 스택의 상면을 가압하여 정렬하는 단계; 수평 및 수직 방향으로 정렬된 박스 스택을 이송시키는 이송 단계;를 포함하는 그리핑 과정;을 포함한다.
그리고, 얼라인 과정에서 컨베이어 롤러 상에서 이동되어 온 박스 스택을 정렬한 후, 컨베이어 롤러 사이로 승강판을 돌출시켜 정렬된 박스 스택을 컨베이어 롤러 위로 밀어 올리는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 이송 시스템 및 그 이송 방법에 따르면, 일정 수량으로 적층된 박스 스택을 컨베이어 롤러로 이동시키고 이동된 박스 스택을 컨베이어 롤러 상에서 수평 방향으로 정렬시키며, 정렬된 박스 스택을 수직 가압부재와 수평 가압부재로서 각각 수평 및 수직 방향으로 가압하여 정렬하면서 정렬된 상태의 박스 스택을 포크부재로서 들어 올려 이송함으로써 적층된 박스 스택을 흐트러짐 없이 신속하게 이송시킬 수 있고, 이로 인해 이송된 박스 스택의 후공정이 간편하게 이루어질 수 있도록 한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이송 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이송 시스템의 얼라인 유닛의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 얼라인 유닛의 컨베이어 롤러를 도시한 요부 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 얼라인 유닛의 작동 상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 얼라인 유닛에 구비되는 승강판의 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스택 그리퍼의 전체 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스택 그리퍼의 정면 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 스택 그리퍼의 후면 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스택 그리퍼의 요부 측면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 스택 그리퍼의 요부 정면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 스택 그리퍼의 요부 평면도이다.
도 12는 도 9의 초기 상태의 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 고정판에 구비되는 스토퍼의 구성도이다.
도 14는 본 발명에 따른 스택 그리퍼가 박스 스택을 홀딩한 상태의 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 이송 시스템에 의한 이송 방법을 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 도 1 내지 도 15는 본 발명에 따른 이송 시스템에 구성되는 얼라인 유닛과 스택 그리퍼를 각각 도시하는 한편 이송 시스템에 의한 이송 방법을 도시한 도면들이다.
본 발명에 따른 이송 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 낱개로 제조된 박스를 일정 수량으로 적층한 박스 스택(BS)을 이동시킨 상태에서 수평 방향으로 가압하여 정렬하는 얼라인 유닛(700)과, 얼라인 유닛(700)에서 정렬된 박스 스택(BS)을 수평 및 수직 방향으로 가압하여 재정렬하면서 정렬된 박스 스택(BS)을 들어 올려 파레트로 이송시키는 스택 그리퍼(100)를 포함한다.
얼라인 유닛(700)은 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 높이를 사각형상의 베이스프레임(710)과, 베이스프레임(710)의 상면에 회전가능하게 구비되어 박스 스택(BS)을 이동시키는 컨베이어 롤러(720)와, 베이스프레임(710)의 단부에 승강가능하게 구비되어 이동되어 온 박스 스택(BS)을 정지시키는 스톱퍼(740)와, 컨베이어 롤러(720) 상에서 이동가능하게 구비되어 이동되어 온 박스 스택(BS)의 양측부를 가압하여 정렬시키는 가압판(760)을 포함한다.
컨베이어 롤러(720) 하부의 베이스프레임(710) 양측부에는 베이스프레임(710)에 회전가능하게 설치되는 한쌍의 회전롤러(711)가 구비되고, 한쌍의 양 회전롤러(711)에는 벨트(712)가 걸림되어 구비된다.
이러한 한쌍의 회전롤러(711) 중 일측의 회전롤러에는 모터가 연결될 수 있고, 양 회전롤러(711)에 걸림되어 구비되는 벨트(712)는 그 상면이 컨베이어 롤러(720)를 구성하는 각 단위롤러(721)에 접하여 구비된다.
따라서, 양 회전롤러(711)에 의해 벨트(712)가 회전되고, 벨트(712)의 회전에 의해 컨베이어 롤러(720)의 각 단위롤러(721)가 각각 회전되면서 그 상면에 놓여진 박스 스택(BS)을 컨베이어 롤러(720)의 단부로 이동시키게 된다.
그리고, 컨베이어 롤러(720)는 베이스프레임(710)의 상면에 다수의 단위롤러(721)가 각각 회전가능한 상태로 나란하게 구비되고, 각 단위롤러(721)는 그 양단부가 베이스프레임(710)의 양측부에 베어링의 등을 통해서 회전가능하게 구비된다.
또한, 상기와 같은 각 단위롤러(721)는 회전시 상호 간의 간섭을 피하기 위해 일정 간격으로 이격되게 구비된다.
한편, 상기와 같이 구비되는 베이스프레임(710)의 내부에는 도 3 및 도 5에서와 같이 실린더 수단(미도시)에 의해 승강되는 승강판(730)이 구비되고, 이와 같이 승강되는 승강판(730)은 도 5에서와 같이 컨베이어 롤러(720)의 각 단위롤러(721) 사이로 돌출되어 컨베이어 롤러(720) 상의 박스 스택(BS)을 상방향으로 밀어 올리게 된다.
이때, 상기와 같이 승강되는 승강판(730)은 그 양측부가 베이스프레임(710)에 가이드될 수 있도록 결합됨이 바람직하고, 승강판(730)의해 상방향으로 들린 박스 스택(BS)은 박스 스택(BS)과 컨베이어 롤러(720) 사이로 후술될 포크부재(400)의 포크프레임(430)이 삽입될 수 있는 높이로 리프팅된다.
이와 같은 승강판(730)은 일정 간격마다 이격되어 설치된 다수의 판으로 구비될 수도 있고, 또는 단일 판의 상단부에 승강판(730)이 일정 간격마다 이격되어 형성될 수 있도록 구비할 수도 있으며, 이러한 승강판(730) 간의 간격은 후술될 포크부재(400)의 각 포크프레임(430)이 관통될 수 있도록 적어도 포크프레임(430)의 폭보다 넓은 폭으로 이격되게 구비되어야 한다.
스톱퍼(740)는 베이스프레임(710)의 단부에 승강가능하게 구비되어 컨베이어 롤러(720)에 의해 이동되어 오는 박스 스택(BS)을 정지시키되, 이때 스톱퍼(740)는 컨베이어 롤러(720)를 가릴 수 있는 크기(면적)로 구비되는 것이 바람직하나, 컨베이어 롤러(720)에서 이동되는 박스 스택(BS)을 정지시킬 수 있는 조건만 만족하면, 스톱퍼(740)는 그 크기나 면적에 큰 제한을 받지 않을 수도 있다.
한편, 상기와 같은 스톱퍼(740)는 승강실린더(750)에 의해 상하로 이동되고, 승강실린더(750)는 그 양단부가 각각 베이스프레임(710)과 스톱퍼(740)에 회전가능하게 결합되어 구비됨으로써 승강실린더(750)에서 실린더로드의 인출시는 스톱퍼(740)가 상승되어 박스 스택(BS)을 정지시키고, 실린더로드의 인입시는 스톱퍼(740)가 하강되어 박스 스택(BS)의 이송시 간섭을 피할 수 있게 된다.
그리고, 컨베이어 롤러(720)의 상면 양측에는 단위롤러(721)의 축방향으로 이동가능하게 설치되는 가압판(760)이 구비되고, 양 가압판(760)이 이동되어 컨베이어 롤러(720) 상에서 이동되어 온 박스 스택(BS)의 양측부를 가압하여 정렬시키게 된다.
이때, 가압판(760)은 그 하단부에 나열된 다수의 단위롤러(721)에 대응한 요철이 형성되어 단위롤러(721) 상에서 단위롤러(721)의 축방향으로 이동될 수 있고, 이러한 가압판(760)의 이동은 실린더 수단(미도시)에 의해 이루어진다.
따라서, 상기와 같은 스톱퍼(740)와 양 가압판(760)에 의해 컨베이어 롤러(720) 상에서 이동되어 온 박스 스택(BS)은 도 4에서와 같이 이동이 정지되면서 3면이 가압되어 수평 방향으로 정렬된다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 얼라인 유닛(700)에 의한 얼라인 과정(T1)은 도 15에 도시된 바와 같이, 낱개로 제조되어 적층된 박스 스택(BS)을 컨베이어 롤러(720)로서 이동시키는 이동 단계(t1)와, 이동되어 온 박스 스택(BS)을 컨베이어 롤러(720)의 단부에서 승강실린더(750)에 의해 상부로 돌출되는 스톱퍼(740)에 의해 정지시키는 정지 단계(t2)와, 컨베이어 롤러(720) 상에서 정지된 박스 스택(BS)의 양측부를 가압판(760)으로 가압하여 수평 방향으로 정렬시키는 수평 정렬 단계(t3)를 포함한다.
그리고, 상기와 같은 얼라인 과정(T1)에는, 수평 정렬 단계 후(t3), 컨베이어 롤러(720)의 각 단위롤러(721) 사이로 승강판(730)을 돌출시켜 정렬된 박스 스택(BS)을 컨베이어 롤러(720) 위로 밀어 올리는 제 1 리프팅 단계(t4)가 더 포함될 수도 있다.
또한, 스택 그리퍼(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 다관절 로봇(10)에 결합 고정되어 구비된다.
이러한 다관절 로봇(10)은 X,Y,Z축 방향으로 회전 및 굴절이 가능한 로봇이고, 로봇(10)의 말단부에 스택 그리퍼(100)가 회전가능하게 구비될 수 있다.
이러한 스택 그리퍼(100)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 로봇(10)에 연결되는 고정프레임(200)과, 고정프레임(200)에 구비되는 고정판(300)과, 고정프레임(200)에 고정판(300)과 마주하도록 구비되어 수평 이동되는 수평 가압부재(600)와, 고정프레임(200)에 구비되어 수직 이동되는 수직 가압부재(500)와, 수직 가압부재(500)와 마주하도록 고정프레임(200)에 구비되어 수평 이동되는 포크부재(400)를 포함한다.
고정프레임(200)은 도 11에서와 같이, 사각틀 내에 다수의 프레임이 나란하게 설치된 것으로, 그 상면에는 로봇(10)의 말단부가 연결되어 구비되고, 이동되는 포크부재(400)와 수평 가압부재(600)를 가이드하게 된다.
이러한 고정프레임(200)의 일단부 상면에는 정.역회전 가능한 모터(210)가 구비되고, 모터(210)의 단부에는 기어박스(220)가 구비된다. 이러한 기어박스(220)는 그 내부에 다수의 기어들이 구비되어 모터(210)로부터 입력되는 동력을 후술될 상부 축(230)으로 출력하게 된다. 이때, 기어박스(220)는 모터(210)의 동력을 감속 또는 증속시켜 상부 축(230)으로 전달할 수 있다.
기어박스(220) 하부의 고정프레임(200)에는 상부 축(230)이 회전가능하게 구비되고, 상부 축(230)의 양단부에는 풀리(240)가 각각 고정되게 구비되어 상부 축(230)과 같이 일체로 회전 구동된다.
그리고, 이와 같이 구비되는 상부 축(230)의 풀리(240)와 동일 선상으로 이격된 고정프레임(200)에는 상부 축(230)의 풀리(240)에 대응한 각각의 풀리(260)가 회전가능하게 구비되고, 동일 선상의 양 풀리(240)(260)는 벨트(250)로서 연결되어 구비된다.
이러한 벨트(250)에는 포크부재(400)가 고정되게 연결됨으로써 상부 축(230)의 회전에 의해 양 풀리(240)(260) 사이에서 벨트(250)가 이동되고, 이와 같은 벨트(250)의 이동에 의해 포크부재(400)가 수평 방향으로 이동하게 된다.
또한, 상기와 같이 구비되는 고정프레임(200)에는 그 중앙부에 수평 가압부재(600)를 수평 방향으로 이동시키는 이동실린더(270)가 구비된다. 여기서, 이동실린더(270)는 로드가 없는 실린더로서 수평 가압부재(600)가 직접 이동실린더(270)에 연결되어 이동된다. 따라서, 이동실린더(270)에 의해 이동되는 수평 가압부재(600)는 고정판(300)과 근접되게 이동되거나 또는 멀어지게 이동된다.
한편, 포크부재(400)는 도 9 및 도 10에서와 같이, "ㄷ"자 형상의 프레임으로서, 고정프레임(200)의 하면에 이동가능하게 결합되는 다수의 상부프레임(410)과, 상부프레임(410)의 일단부에 수직하게 결합되어 구비되는 사각의 연결프레임(420)과, 연결프레임(420)의 하단부에 수직하게 결합되어 상부프레임(410)과 마주하도록 구비되는 다수의 포크프레임(430)을 포함한다.
특히, 포크부재(400) 중 상부프레임(410)은 벨트(250)에 고정되게 구비되고, 상부프레임(410)과 포크프레임(430)을 연결하는 연결프레임(420)은 고정판(300)의 후방 외측에 위치됨으로써 포크부재(400)의 수평 이동이 가능하게 된다.
따라서, 포크부재(400)는 모터(210)의 작동에 의해 양 풀리(240)(260) 상에서 회전되는 벨트(250)와 함께 전후 방향으로 수평 이동하게 된다.
이와 같이 구비되는 포크부재(400)의 포크프레임(430) 위에는 이송하고자 하는 박스 스택(BS)이 올려져 이송된다.
그리고, 고정프레임(200)의 후단부에는 도 8 및 도 9에서와 같이, 고정프레임(200)의 하부로 수직하게 돌출되는 고정판(300)이 구비되고, 고정판(300)은 포크부재(400)의 연결프레임(420) 전방부에 위치되어 구비됨이 바람직하다.
이러한 고정판(300)에는 수직 가압부재(500)를 상하로 이동시키기 위한 승강실린더(310)가 구비되고, 승강실린더(310)에는 승강체(320)가 상하로 이동가능하게 결합되어 구비되며, 승강체(320)에는 수직 가압부재(500)가 고정되어 구비된다.
특히, 승강실린더(310)는 전술한 이동실린더(270)와 마찬가지로 로드가 없는 실린더로서 구비되어, 승강실린더(310)로 공급되는 유압의 흐름에 따라 승강실린더(310)에서 승강체(320)가 직접 상하로 이동되고, 승강체(320)의 이동과 더불어 수직 가압부재(500)가 상하로 이동되어 포크부재(400)의 상부프레임(410) 또는 포크프레임(430)과 근접하게 된다.
그리고, 승강실린더(310) 양편의 고정판(300)에는 복수의 가이드레일(330)이 승강실린더(310)와 평행하게 구비되고, 이 가이드레일(330)에는 수직 가압부재(500)가 이동가능하게 결합되어 수직 가압부재(500)의 상하 이동시 가이드레일(330)에 의해 안정적인 승강작동이 이루어진다.
게다가, 고정판의 후면 하부에는 도 13에서와 같이 하부 축(340)이 구비되고, 하부 축(340)의 양단부에는 스톱퍼(360)가 구비된다. 즉, 하부 축(340)이 고정판(300)의 후면 하부에 베어링을 매개로 회전가능하게 구비되는 경우에는 하부 축(340)의 양단부에 스톱퍼(360)가 고정되게 구비되고, 또는 하부 축(340)이 고정판(300)의 후면 하부에 고정되게 구비되는 경우에는 하부 축(340)의 양단부에 스톱퍼(360)가 회전가능하게 구비되어, 스톱퍼(360)가 하부 축(340)과 같이 회전되거나 또는 고정된 하부 축(340)과는 별개로 회전되게 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 하부 축(340)이 고정판(300)의 후면 하부에 베어링을 매개로 회전가능하게 구비되고, 하부 축(340)의 양단부에는 스톱퍼(360)가 고정되게 구비된 경우를 바람직한 일례로 예시하여 설명한다.
따라서, 이와 같이 구비되는 고정판(300)과 스톱퍼(360)에는 그 양단부가 각각 회전가능하게 결합되는 회전실린더(350)가 구비되어, 회전실린더(350)에서 실린더로드가 인출됨에 따라 스톱퍼(360)가 하부 축(340)과 같이 하방으로 정회전되어 포크프레임(430) 사이로 돌출됨으로써 포크부재(400)의 후진 이동(고정판(300)과 멀어지는 방향으로의 이동)시 포크프레임(430)의 상면에 적층된 최하단의 박스가 포크프레임(430)을 따라 인출되는 것을 차단하여 박스의 이탈을 방지할 수 있게 된다.
상기와 같은 승강실린더(310)에 의해 고정프레임(200)의 하부에서 상하로 이동되는 수직 가압부재(500)는 도 9 내지 도 11에서와 같이, 승강실린더(310)에 구비되는 승강체(320)에 고정되게 설치되는 승강프레임(510)과, 승강프레임(510)의 전면부에 일정 간격으로 이격되게 설치되는 다수의 가압프레임(520)을 포함한다.
이러한 수직 가압부재(500)의 승강프레임(510)은 그 중앙부가 승강체(320)에 고정되게 설치될 뿐 아니라 그 양측부가 고정판(300)에 구비되는 양 가이드레일(330)에 각각 이동가능하게 결합되어 구비된다. 따라서, 승강체(320)에 의한 승강프레임(510)의 상하 이동시 그 양측부가 양 가이드레일(330)에 가이드되면서 이동됨으로써 안정적인 승강 작동을 유도할 수 있다.
그리고, 다수의 가압프레임(520)은 그 상면 중앙부 또는 후방부(고정판(300)에 근접한 부분)에 다수의 가압프레임(520)과 직교하는 보강프레임(530)이 설치되어, 포크부재(400)의 포크프레임(430)에 적층된 박스 스택(BS)을 가압할 시 가압프레임(520)에 작용하는 모멘트를 저감시켜 가압프레임(520)을 보강하게 된다. 여기서, 보강프레임(530)은 가압프레임(520)의 선단부 측에 가깝게 구비될수록 보강효과가 증진되나, 수평 가압부재(600)의 가압 작동시 수평 가압부재(600)과의 간섭을 피하기 위해 보강프레임(530)을 가압프레임(520)의 중앙부 또는 후방부 측에 구비하였고, 이와 같이 구비된 보강프레임(530)은 그리핑되는 박스 스택(BS)의 면적 내에 위치된다.
한편, 상기와 같이 승강실린더(310)에 의해 수직 가압부재(500)가 포크부재(400)의 포크프레임(430) 측으로 근접되게 이동되면 수직 가압부재(500)가 포크프레임(430)과의 사이에서 박스 스택(BS)의 상면을 가압하여 정렬하고, 반대로 포크프레임(430)과 멀어지는 방향으로 이동되면 박스 스택(BS)의 홀딩 상태가 해제된다.
또한, 이동실린더(270)에 의해 고정프레임(200)의 하부에서 수평 방향으로 이동되는 수평 가압부재(600)는 도 9 내지 도 11에서와 같이, 이동실린더(270)에 이동가능하게 구비되는 상부프레임(610)과, 상부프레임(610)의 하면에 일정 간격으로 이격되게 설치되는 다수의 가압프레임(620)을 포함한다.
이러한 수평 가압부재(600)의 상부프레임(610)은 포크부재(400)의 상부프레임(410) 하부에 수직한 방향으로 위치되어 이동실린더(270)에 구비되고, 다수의 가압프레임(620)은 상부프레임(610)의 하면에 볼팅 등의 고정수단으로 결합 고정되어 구비된다.
따라서, 이동실린더(270)에 의해 수평 가압부재(600)가 고정판(300) 측으로 근접되게 이동되면 수평 가압부재(600)가 고정판(300)과의 사이에서 박스 스택(BS)을 수평 방향으로 가압하여 정렬시키고, 반대로 고정판(300)과 멀어지는 방향으로 이동되면 박스 스택(BS)의 홀딩 상태를 해제시키게 된다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 스택 그리퍼(100)에 의한 그리핑 과정(T2)은 도 15에 도시된 바와 같이, 컨베이어 롤러(720) 상에서 정렬된 박스 스택(BS)을 스택 그리퍼(100)의 포크부재(400)로 들어 올리는 제 2 리프팅 단계(t5)와, 스택 그리퍼(100)의 수평 가압부재(600)를 수평 이동시켜 포크부재(400) 상의 박스 스택(BS)을 고정판(300) 측으로 가압하여 수평 방향으로 정렬하는 수평 정렬 단계(t6)와, 스택 그리퍼(100)의 수직 가압부재(500)를 수직 이동시켜 포크부재(400) 상의 박스 스택(BS)의 상면을 가압하여 수직 방향으로 정렬하는 수직 정렬 단계(t7)와, 수평 및 수직 방향으로 정렬된 박스 스택(BS)을 이송시키는 이송 단계(t8)를 포함한다.
특히, 제 2 리프팅 단계(t5)에서는, 박스 스택(BS)이 컨베이어 롤러(720) 상에서 승강판(730)에 의해 상방향으로 밀려 올려지는 제 1 리프팅 단계(t4) 이후에 이루어진다.
또한, 스택 그리퍼(100)에 의한 수평 정렬 단계(t6)와 수직 정렬 단계(t7)는 그 작동순서가 바뀔 수도 있으나, 박스 스택(BS)을 수직 가압부재(500)로 가압하여 수직 방향으로 정렬한 후에는 수평 가압부재(600)가 작용하여도 박스 스택(BS)을 누르는 힘에 의해 박스 스택(BS)을 수평 방향으로 정렬하기 어려우므로 박스 스택(BS)의 수평 정렬 후에 수직 정렬하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 이송 시스템에 의한 이송 과정을 자세히 설명한다.
낱개로 제조된 박스를 적층한 박스 스택(BS)을 컨베이어 롤러(720)의 일단부 상면에 올려 놓고 얼라인 유닛(700)을 작동시킨다.
즉, 컨베이어 롤러(720) 하부의 베이스프레임(710)에 구비된 한쌍의 회전롤러(711)가 회전되면서 벨트(712)를 회전시키고, 회전되는 벨트(712)의 상면에 접한 컨베이어 롤러(720)의 각 단위롤러(721)가 회전되면서 박스 스택(BS)을 컨베이어 롤러(720)의 타단부 측으로 이동시킨다(t1).
이와 같이 이동되어 온 박스 스택(BS)은 컨베이어 롤러(720)의 타단부에서 승강실린더(750)에 의해 상방향으로 이동되어 돌출된 스톱퍼(740)에 걸림되어 이동이 정지되고(t2), 이 상태에서 컨베이어 롤러(720)의 양측편에 구비되어 있던 양 가압판(760)이 단위롤러(721)의 축방향(컨베이어 롤러(720)의 이동 방향과 수직한 방향)으로 이동되면서 컨베이어 롤러(720) 상에 정지된 박스 스택(BS)의 양측부를 가압하게 된다.
따라서, 박스 스택(BS)은 도 4에서와 같이, 컨베이어 롤러(720) 상에서 정지된 상태로 스톱퍼(740)와 양 가압판(760)에 의해 3면이 가압되어 X,Y 축의 수평 방향으로 정렬된다(t3).
이와 같이 컨베이어 롤러(720) 상에서 정렬된 박스 스택(BS)은 베이스프레임(710) 내에 구비된 승강판(730)이 도 5에서와 같이 각 단위롤러(721) 사이로 돌출되면서 정렬된 박스 스택(BS)을 컨베이어 롤러(720) 위로 밀어 올리게 된다(t4).
한편, 상기와 같이 컨베이어 롤러(720) 상에서 박스 스택(BS)이 위로 밀려 올라간 상태에서 스택 그리퍼(100)가 작동된다.
즉, 스택 그리퍼(100)는 도 12에서와 같이, 포크부재(400)와 수평 가압부재(600)는 벌어지고 수직 가압부재(500)는 포크부재(400)의 상부프레임(410) 측으로 상승되어 내부 공간을 최대한 넓게 확보하게 된다.
이러한 포크부재(400)의 이동은 고정프레임(200) 상의 모터(210)가 작동되어 기어박스(220)를 통해 상부 축(230)이 역회전되고, 상부 축(230)의 역회전에 의해 양 풀리(240)(260) 사이에서 벨트(250)가 역회전되어 벨트(250)에 고정된 포크부재(400)가 로봇(10) 측으로 후진 이동된다.
그리고, 수평 가압부재(600)는 고정프레임(200) 상의 이동실린더(270)가 작동되어 수평 가압부재(600)를 고정판(300)과 먼 방향으로 이동시키고, 수직 가압부재(500)는 고정판(300)의 승강실린더(310)가 작동되어 승강체(320)를 승강실린더(310)의 상부로 이동시킴으로써 승강체(320)에 고정된 수직 가압부재(500)를 포크부재(400)의 상부프레임(410) 측으로 상승시키게 된다.
이 상태에서 스택 그리퍼(100)가 구비된 로봇(10)이 작동되어 스택 그리퍼(100)를 컨베이어 롤러(720)의 박스 스택(BS) 상부에 위치시킨 후, 스택 그리퍼(100)를 하강시켜 스택 그리퍼(100)의 내부 공간으로 박스 스택(BS)을 삽입한다.
이후, 고정프레임(200) 상의 모터(210)가 역작동하여 상부 축(230)을 정회전시키고, 정회전되는 상부 축(230)에 의해 양 풀리(240)(260) 사이에서 벨트(250)가 정회전되어 이에 고정되게 구비된 포크부재(400)를 고정판(300) 측으로 전진 이동시킨다. 그러면, 포크부재(400)의 포크프레임(430)이 박스 스택(BS)의 하부로 진입되어 박스 스택(BS)을 받쳐 2차 리프팅한 상태로 지지한다(t5). 물론, 이때 컨베이어 롤러(720) 상에서 승강판(730)에 의해 1차 리프팅된 박스 스택(BS)은 포크부재(400)의 포크프레임(430) 높이보다 높게 올려진 상태이다.
그리고, 고정프레임(200) 상의 이동실린더(270)가 반대로 작동되어 수평 가압부재(600)를 고정판(300) 측으로 이동시켜 수평 가압부재(600)의 가압프레임(620)과 고정판(300) 사이에서 적층된 박스 스택(BS)을 수평 방향으로 가압하여 정렬시키고(t6), 고정판(300)의 승강실린더(310) 역시도 반대로 작동되어 승강체(320)를 통해 수직 가압부재(500)를 하강시켜 수직 가압부재(500)의 가압프레임(520)이 박스 스택(BS)의 상면을 가압하여 박스 스택(BS)을 도 14에서와 같이 수직 가압부재(500)의 가압프레임(520)과 포크부재(400)의 포크프레임(430) 사이에서 수직 방향으로 정렬시키게 된다(t7).
따라서, 상기와 같이 가압되어 정렬된 박스 스택(BS)을 스택 그리퍼(100)가 들어 올려 파레트 위로 이송한 후에는 스택 그리퍼(100)가 다시 반대로 작동되어 포크부재(400)와 수평 가압부재(600)는 벌어지고 수직 가압부재(500)는 상부로 이동되어 홀딩하고 있던 박스 스택(BS)을 파레트 위에 올려 놓게 된다(t8).
이때, 포크부재(400)의 이동 전에는 도 13에서와 같이, 고정판(300)의 후면 하단부에 구비된 회전실린더(350)가 작동되어 실린더로드가 인출되고, 인출되는 실린더로드에 의해 스톱퍼(360)가 하부 축(340)과 같이 회전되면서 포크프레임(430) 사이로 돌출되게 구비됨으로써, 포크부재(400)의 후진 이동시 포크프레임(430)의 상면에 적층된 최하단의 박스가 포크프레임(430)을 따라 인출되는 것을 차단하여 박스의 이탈을 방지하게 된다.
이상과 같은 본 발명의 이송 시스템 및 이송 방법은, 적층된 다수의 포장용 박스를 수직 및 수평 방향으로 가압하여 자동 정렬시키고, 정렬된 상태의 박스 스택(BS)을 들어 올려 이송함으로써 적층된 박스 스택(BS)을 흐트러짐 없이 신속하게 이송시켜 주므로 후공정이 간편하게 이루어질 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
10 : 로봇 100 : 스택 그리퍼
200 : 고정프레임 210 : 모터
220 : 기어박스 230 : 상부 축
240,260 : 풀리 250 : 벨트
270 : 이동실린더 300 : 고정판
310 : 승강실린더 320 : 승강체
330 : 가이드레일 340 : 하부 축
350 : 회전실린더 360 : 스톱퍼
400 : 포크부재 410 : 상부프레임
420 : 연결프레임 430 : 포크프레임
500 : 수직 가압부재 510 : 승강프레임
520 : 가압프레임 530 : 보강프레임
600 : 수평 가압부재 610 : 상부프레임
620 : 가압프레임 700 : 얼라인 유닛
710 : 베이스프레임 711 : 회전롤러
712 : 벨트 720 : 컨베이어 롤러
721 : 단위롤러 730 : 승강판
740 : 스톱퍼 750 : 승강실린더
760 : 가압판 BS : 박스 스택
T1 : 얼라인 과정 T2 : 그리핑 과정
t1 : 이동 단계 t2 : 정지 단계
t3 : 수평 정렬 단계 t4 : 제 1 리프팅 단계
t5 : 제 2 리프팅 단계 t6 : 수평 정렬 단계
t7 : 수직 정렬 단계 t8 : 이송 단계

Claims (8)

  1. 일정 수량으로 적층된 박스 스택을 이동시킨 상태에서 이동된 박스 스택을 수평 방향으로 가압하여 정렬시키는 얼라인 유닛; 및
    얼라인 유닛 상의 박스 스택을 수평 및 수직 방향으로 가압하여 정렬된 박스 스택을 들어 올려 이송시키는 스택 그리퍼;를 포함하되,
    스택 그리퍼는, 로봇에 연결되는 고정프레임; 고정프레임의 하부에 구비되는 고정판; 고정프레임의 하부에 고정판과 마주하도록 구비되는 한편 고정프레임 상에서 수평 이동되는 수평 가압부재; 고정프레임의 하부에 구비되어 상하로 이동되는 수직 가압부재; 및 고정프레임에 수직 가압부재와 마주하도록 구비되는 한편 고정프레임 상에서 수평 이동되는 포크부재;로 이루어진 것을 더 포함하는 이송 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    얼라인 유닛은, 베이스프레임 상에 회전가능하게 구비되어 박스 스택을 이동시키는 컨베이어 롤러;
    베이스프레임에 승강가능하게 구비되어 이동되어 온 박스 스택을 정지시키는 스톱퍼; 및
    컨베이어 롤러 상에서 이동가능하게 구비되어 이동되어 온 박스 스택의 양측부를 가압하여 정렬시키는 가압판;을 포함하는 이송 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    베이스프레임에 회전가능하게 구비되는 한쌍의 회전롤러; 및
    한쌍의 양 회전롤러에 걸림되어 구비되는 한편 컨베이어 롤러와 접하여 컨베이어 롤러를 회전시키는 벨트;를 포함하는 이송 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    스톱퍼는 승강실린더에 의해 컨베이어 롤러의 상부로 이동되는 이송 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    베이스프레임에 승강가능하게 구비되어 컨베이어 롤러 사이로 돌출되면서 이동되어 온 박스 스택을 밀어 올리는 승강판을 더 포함하는 이송 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 이송 시스템을 이용하여 박스 스택을 이송하는 이송 방법으로서,
    적층된 박스 스택을 컨베이어 롤러로서 이동시키는 단계;
    이동되어 온 박스 스택을 컨베이어 롤러의 단부에서 승강실린더에 의해 상부로 돌출되는 스톱퍼에 의해 정지시키는 단계;
    컨베이어 롤러 상에서 정지된 박스 스택의 양측부를 가압판으로 가압하여 정렬시키는 단계;를 포함하는 얼라인 과정; 및
    컨베이어 롤러 상에서 정렬된 박스 스택을 스택 그리퍼의 포크부재로 들어 올리는 단계;
    스택 그리퍼의 수평 가압부재를 수평 이동시켜 포크부재 상의 박스 스택을 고정판 측으로 가압하여 정렬하는 단계;
    스택 그리퍼의 수직 가압부재를 수직 이동시켜 포크부재 상의 박스 스택의 상면을 가압하여 정렬하는 단계;
    수평 및 수직 방향으로 정렬된 박스 스택을 이송시키는 이송 단계;를 포함하는 그리핑 과정;을 포함하는 이송 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    얼라인 과정에서 컨베이어 롤러 상에서 이동되어 온 박스 스택을 정렬한 후, 컨베이어 롤러 사이로 승강판을 돌출시켜 정렬된 박스 스택을 컨베이어 롤러 위로 밀어 올리는 단계를 더 포함하는 이송 방법.
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