KR101743819B1 - 코일포장용 로봇 결속장치 - Google Patents

Abstract

헤드유닛을 지지하고 헤드유닛을 이송하는 헤드로봇과, 그립유닛을 지지하고 그립유닛을 이송하는 그립유닛을 포함하며, 상기 헤드유닛으로 공급된 밴드를 상기 그립유닛이 잡고 인출하여 코일지지대에 지지되는 코일에 포장재를 결속하는 본 발명에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 상기 밴드를 공급하는 밴드공급기 및 상기 밴드공급기와 헤드유닛의 사이에 배치되어 상기 밴드의 처짐을 방지하여 상기 밴드가 상기 헤드로봇에 간섭되는 것을 방지하는 밸런싱부를 포함하므로, 장치의 오작동, 정지 및 손상을 미연에 방지하며, 공정효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

코일포장용 로봇 결속장치{Robot binding apparatus for coil packaging}

본 발명은 코일포장용 로봇 결속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일을 포장하고 있는 포장용 자재를 코일에 결속하는 코일포장용 로봇 결속장치에 관한 것이다.

제철공정은 각종 철광석 등을 주원료를 이용하여 쇳물을 생산하는 제선공정, 쇳물에서 불순물을 제거하여 용강을 만드는 제강공정, 액체상태의 용강을 고체상태로 만드는 연주공정, 고체상태의 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정 등으로 이루어진다.

연주공정은 액체상태인 용강을 주형(mold)에 주입하여 연속 주조기를 통과시켜 냉각 및 응고시켜 연속적인 슬래프(slab), 블룸(bloom), 빌릿(billet) 등의 중간소재로 만든다. 이 중 슬래브는 압연공정에서 회전하는 복수 개의 롤(Roll) 사이를 통과하면서 얇은 강판의 형태의 제품으로 생산된다. 이와 같이 생산되는 강판은 유통의 편의를 위해 코일 형태로 감겨져 제공된다.

도 1은 코일과 코일의 포장용 자재의 결합관계를 나타낸 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 코일 형태로 감긴 강판(이하, 코일)(10)은 방습을 위해 코일(10)의 내, 외주에 권취되는 방청지(11), 코일(10)의 외주면을 보호하는 외주보호판(12), 코일의 내주면을 보호하는 내주보호판(13), 코일(10)의 양측면을 보호하는 단면측판(14), 코일(10)의 내주면에 내주보호판(11)을 고정시키는 내주링(15) 및 코일(10)의 외주면에 외주보호판(12)을 고정시키는 외주링(16)를 포함하는 포장용 자재로 코일(10)의 내, 외측면을 포장한다.

이러한 포장용 자재들로 코일(10)의 내, 외측면을 포장한 이후에는 코일(10)의 풀림 방지 및 포장용 자재들의 결속을 위해 밴드로 코일(10)의 내, 외측면을 감싸는 결속 공정을 실시한다.

이러한 코일(10)에 포장재들을 결속하는 공정을 수행하는 장치에 대해서는, 이미 본 출원인에 의해 출원되고 등록된 바 있는 "대한민국 등록특허 제0946340호;이동형 코일포장용 로봇 결속장치"에 의해 개시된 바 있다.

상기 등록특허는 그립유닛, 그립로봇, 헤드유닛, 헤드로봇 및 로봇이송기를 포함한다. 이에, 그립유닛은 코일에 사용되는 밴드를 잡고 있으며, 그립로봇은 밴드를 잡은 그립유닛을 코일의 주변부에서 선회시켜 코일에 밴드가 감기도록 하고 밴드를 체결위치로 이동시킨다. 그러면 체결위치에 위치한 헤드유닛은 밴드를 체결하여 코일의 외측면에 포장재들을 견고하게 결속하도록 작동한다.

한편, 상기 등록특허에 개시된 바와 같은 코일 포장재의 결속공정을 자동화한 장치는 밴드를 공급하는 밴드공급장치와, 밴드를 체결하는 헤드유닛의 사이에 위치하는 밴드가 노출될 수 있다. 이와 같이 코일 포장재의 결속공정 중에 밴드가 노출되면, 밴드공급장치와 헤드유닛의 간격에 따라 밴드의 처짐이 발생될 수 있다.

이와 같이 밴드에 처짐이 발생되면, 밴드가 로봇에 감기거나 로봇에 간섭되어 장치가 오작동되거나 정지될 수 있으며, 장비를 재가동하는 데 시간이 소요되어 공정효율이 저하될 뿐만 아니라, 심하게는 장치가 손상되어 장치를 교체해야 하는 문제점이 발생될 수 있다.

또한, 상기 등록특허는 밴드공급부와 헤드유닛 사이의 밴드가 외부로 노출되기 때문에 그 주변의 작업자가 안전사고에 노출되는 문제점 있다.

대한민국 등록특허 제0946340호(2010. 03. 02. 등록)

본 발명의 목적은 헤드유닛과 밴드공급부의 사이의 밴드의 처짐을 방지하고 밴드의 밴런스를 유지하도록 한 코일포장용 로봇 결속장치 및 로봇 결속방법을 제공하기 위한 것이다.

헤드유닛을 지지하고 헤드유닛을 이송하는 헤드로봇과, 그립유닛을 지지하고 그립유닛을 이송하는 그립로봇을 포함하며, 상기 헤드유닛으로 공급된 밴드를 상기 그립유닛이 잡고 인출하여 코일지지대에 지지되는 코일에 포장재를 결속하는 본 발명에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 상기 밴드를 공급하는 밴드공급기 및 상기 밴드공급기와 상기 헤드유닛의 사이에 배치되어 상기 밴드의 처짐을 방지하여 상기 밴드가 상기 헤드로봇에 간섭되는 것을 방지하는 밸런싱부를 포함할 수 있다.

상기 밴드공급기는 상기 밴드를 밴드 롤의 형태로 공급하는 지브 호이스트, 상기 지브 호이스트로부터 상기 밴드 롤을 전달 받아 상기 밴드를 지지하고 상기 밴드가 풀려나가도록 상기 밴드 롤을 회전시키는 언코일러;상기 언코일러로부터 풀려나오는 상기 밴드의 공급 경로를 형성하는 루퍼; 및 상기 루퍼로부터 공급되는 상기 밴드를 상기 헤드유닛을 향해 안내하며, 상기 헤드유닛의 위치에 따라 위치가 가변되는 포스트 스트랩 가이드;를 포함할 수 있다.

상기 밸런싱부는 포스트 스트랩 가이드에 결합되는 상기 제 1스프링 가이드;상기 헤드유닛에 결합되는 제 2스프링 가이드;상기 제 1스프링 가이드와 상기 제 2스프링 가이드에 연결되는 제 3스프링 가이드;를 포함할 수 있다.

상기 밸런싱부는 상기 헤드유닛에 결합되어 상기 제 3스프링 가이드를 지지하여 상기 제 3스프링 가이드의 처짐을 방지하는 제 4스프링 가이드를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 장치의 오작동, 정지 및 손상을 미연에 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 공정효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 장치는 밴드공급부와 헤드유닛 사이의 밴드가 노출되지 않아 그 주변의 작업자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 코일과 코일의 포장용 자재의 결합관계를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치의 일부를 간략하게 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치의 구성을 간략하게 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치의 포스트 스트랩 가이드와 밸런싱부의 결합관계를 나타낸 확대도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 코일포장용 로봇 결속장치의 구성에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치의 일부를 간략하게 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 헤드유닛(300), 헤드로봇(301), 그립유닛(400), 그립로봇(401) 및 제 1, 2로봇이송기(302, 402)를 포함할 수 있다.

여기서, 헤드유닛(300), 헤드로봇(301), 그립유닛(400), 그립로봇(401) 및 제 1, 2로봇이송기(302, 402)는 이미 본 출원인에 의해 출원되고 등록된 바 있는 대한민국 등록특허 제0946340호;이동형 코일포장용 로봇 결속장치"에 의해 공지된 기술이므로, 헤드유닛(300), 헤드로봇(301), 그립유닛(400), 그립로봇(401) 및 제 1, 2로봇이송기(302, 402)의 상세한 구성요소에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

한편, 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 코일(50)의 포장재 결속공정을 수행하기 위하여 코일지지대(60)에 지지되는 코일(50)을 대상으로 포장재 결속 공정을 수행한다.

일 실시예로 코일지지대(60)는 기설정된 위치에 고정되고 코일(50)은 외부로부터 반입되어 코일지지대(60)에 지지될 수 있으며, 다른 실시예로 코일(50)이 코일지지대(60)에 지지된 상태로 외부로부터 함께 반입되어 코일지지대(60)는 기설정된 위치로 반입될 수 있다.

도 3은 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치의 구성을 간략하게 나타낸 측면도이며, 도 4는 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치의 포스트 스트랩 가이드와 밸런싱부의 결합관계를 나타낸 확대도이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 밴드공급기(500) 및 밸런싱부(600)를 포함할 수 있다.

밴드공급기(500)는 지브 호이스트(Jib Hoist;510), 언코일러(Uncoiler;520), 루퍼(Looper;530), 포스트 스트랩 가이드(Post Strap Guide;540)를 포함할 수 있다.

지브 호이스트(510)는 밴드(B)가 롤의 형태로 감겨 있는 밴드 롤(BR)을 언코일러(520)로 공급한다. 지브 호이스트(510)는 밴드 롤(BR)의 공급 경로를 형성하는 지브(511)와, 지브(511)를 따라 밴드 롤(BR)을 이송하는 호이스트(513)를 포함할 수 있다.

언코일러(520)는 호이스트(513)에 의해 공급되는 밴드 롤(BR)을 지지하며, 밴드 롤(BR)을 회전시켜 밴드 롤(BR)로부터 밴드(B)가 풀려나갈 수 있도록 한다. 언코일러(520)는 밴드 롤(BR)을 지지하는 밴드 롤(BR)를 지지하는 회전 릴(521)과, 회전 릴(521)을 회전시키는 회전모터(523)를 포함할 수 있다.

루퍼(530)는 언코일러(520)에 의해 풀려나오는 밴드(B)를 포스트 스트랩 가이드(540)로 전달한다. 루퍼(530)는 밴드 롤(BR)로부터 풀려나온 밴드(B)가 언코일러(520)와 포스트 스트랩 가이드(540)의 사이에서 여분의 길이가 확보될 수 있도록 밴드(B)의 공급 경로를 형성한다. 이러한 루퍼(530)는 좁은 공간에서 밴드(B)의 여분의 길이가 확보될 수 있도록 상, 하로 배치되는 복수의 가이드롤러(531)를 포함할 수 있다.

포스트 스트랩 가이드(540)는 헤드유닛(300)을 향해 밴드(B)를 안내한다. 밸런싱부(600)는 포스트 스트랩 가이드(540)와 헤드유닛(300)의 사이에 배치되되, 밸런싱부(600)의 일단부는 포스트 스트랩 가이드(540)에 결합되며, 밸런싱부(600)의 타단부는 헤드유닛(300)에 결합된다. 따라서 밸런싱부(600)는 포스트 스트랩 가이드(540)와 헤드유닛(300)의 사이에 위치하는 밴드(B)를 지지한다.

여기서, 헤드유닛(300)은 헤드로봇(301)에 의해 이송되며, 포스트 스트랩 가이드(540)는 밸런싱부(600)에 의해 헤드유닛(300)에 연결되므로, 포스트 스트랩 가이드(540)는 헤드로봇(301)이 위치에 따라 그 위치가 가변되는 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예에 따른 코일포장용 로봇 결속장치는 헤드로봇(301)의 위치에 따라 포스트 스트랩 가이드(540)의 위치를 가변시키는 가이드 이송기(550)를 더 포함할 수 있다. 가이드 이송기(550)는 제 1, 2로봇 이송기(302, 402)와 마찬가지로 포스트 스트랩 가이드(540)를 지지하며, 포스트 스트랩 가이드(540)를 이송할 수 있도록, 동력모터와 랙-피니언을 포함하는 리니어 액추에이터, 엘엠모터와 엘엠가이드를 포함하는 리니어 액추에이터, 동력모터과 이송레일 및 볼스크류를 포함하는 리니어 액추에이터 중 어느 하나로 구현할 수 있다.

포스트 스트랩 가이드(540)는 공급부(541), 가이드부(543) 및 회전부(545)를 포함할 수 있다. 공급부(541)는 루퍼(530)에 의해 인출된 밴드가 원활하게 공급될 수 있도록 한다. 가이드부(543)는 밴드(B)를 직선 형태로 지지하는 직선지지대(543a)와, 직선지지대(543a)로 밴드(B)가 도입되는 위치에 배치되는 제 1곡선지지대(543b)와, 직선지지대(543a)로부터 밴드(B)가 토출되는 위치에 배치되는 제 2곡선지지대(543c)를 포함할 수 있다. 제 1, 2곡선지지대(543b, 543c)는 밴드(B)를 곡선 형태로 가이드할 수 있도록 밴드(B)의 일면 및 이면을 구름 지지하는 복수의 롤러로 이루어질 수 있다. 회전부(545)는 도 4에 도시된 바와 같이, 가이드부(543)를 지지하며 가이드부(543)가 2축 자유도를 가지고 회전되도록 한다.

밸런싱부(600)는 제 1스프링 가이드(610), 제 2스프링 가이드(620), 제 3스프링 가이드 및 제 4스프링 가이드(640)를 포함할 수 있다.

제 1스프링 가이드(610)는 제 2곡선지지대(543c)에 결합된다. 제 2스프링 가이드(620)는 헤드유닛(300)에 결합된다. 제 3스프링 가이드(630)는 제 1스프링 가이드(610)와 제 2스프링 가이드(620)에 연결된다.

제 4스프링 가이드(640)는 제 1스프링 가이드(610)와 제 2스프링 가이드(620)의 사이에 배치될 수 있다. 제 4스프링 가이드(640)는 제 3스프링 가이드(630)가 헤드유닛(300)에 감기거나, 간섭되는 것을 방지하기 위한 것으로, 헤드유닛(300)에 결합될 수 있다. 즉, 제 3스프링 가이드(630)는 제 4스프링 가이드(640)를 통과하여 제 3스프링 가이드(630)에 연결될 수 있다. 따라서 헤드유닛(300)이 코일 주변을 선회한다 하더라도 제 3스프링 가이드(630)는 헤드유닛(300)에 감기거나 헤드유닛(300)에 간섭되는 것이 방지될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 코일포장용 로봇 결속장치의 작용에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

먼저, 코일 포장재 결속공정에 사용되는 밴드(B)는 밴드 롤(BR)에 감겨 제공된다. 밴드 롤(BR)은 지브 호이스트(510)에 의해 언코일러(520)로 이송된다. 그리고 밴드 롤(BR)은 언코일러(520)의 회전 릴(521)에 지지된다.

언코일러(520)는 회전 릴(521)을 회전시키며, 회전 릴(521)이 회전됨에 따라 밴드 롤(BR)로부터 풀려나오는 밴드(B)는 루퍼(530)로 공급된다. 루퍼(530)로 공급된 밴드(B)는 복수의 가이드롤러(531)를 통과한다.

이때, 밴드(B)는 복수의 가이드롤러(531)를 통과하면서 코일 포장재 결속공정에 사용되기 전에 밴드 롤(BR)로부터 미리 풀려나온 여분의 길이가 확보된다. 이와 같이 밴드 롤(BR)로부터 풀려나온 밴드가 코일 포장재 결속공정에 사용되기 전에 충분한 여분의 길이가 확보되면, 그립유닛(400) 및 그립로봇(401)에 의해 밴드(B)가 당겨질 때, 텐션 저항이 감소되어 밴드(B)가 원활하게 공급될 수 있다.

계속해서, 루퍼(530)를 통과한 밴드(B)는 포스트 스트랩 가이드(540)로 공급된다. 밴드(B)는 공급부(541)에 의해 가이드부(543)로 공급된다. 가이드부(543)로 공급된 밴드(B)는 제 1곡선지지대(543b)를 통과하여 직선지지대(543a)로 공급되고, 제 2곡선지지대(543c)를 통과한다.

이때, 헤드로봇(301)의 위치에 따라 가이드 이송기(550)는 포스트 스트랩 가이드(540)의 위치를 가변시키며, 회전부(545)는 가이드부(543)가 회전되도록 한다.

계속해서, 제 2곡선지지대(543c)를 통과한 밴드(B)는 밸런싱부(600)로 공급된다.

먼저 밴드(B)는 제 1스프링 가이드(610)를 통과하여 제 3스프링 가이드(630)를 통과한 후, 제 2스프링 가이드(620)로 공급된다. 이때, 제 4스프링 가이드(640)는 제 3스프링 가이드(630)를 지지하여 제 3스프링 가이드(630)가 처지거나 헤드유닛(300)에 감기는 것을 방지한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 코일 포장재 결속장치는 복수의 스프링 가이드(610, 620, 630, 640)로 이루어지는 밸런싱부(600)가 헤드유닛(300)과 포스트 스트랩 가이드(540)의 사이에 배치되고 헤드유닛(300)과 포스트 스트랩 가이드(540)를 연결한다.

따라서 본 실시예에 따른 코일 포장재 결속장치는 밴드(B)가 헤드유닛(300)으로 전달될 때, 스프링의 탄성력에 의해 가변되는 헤드유닛(300)의 위치에 따라 밴드(B)의 공급위치가 자유롭게 가변될 수 있도록 한다.

또한, 밸런싱부(600)는 복수의 스프링 가이드(610, 620, 630, 640)로 이루어지기 때문에 밴드(B)가 처지는 것을 방지하며, 코일의 포장재 결속공정 중에 밴드(B)가 헤드유닛(300), 헤드로봇(301), 그립유닛(400), 그립로봇(401) 등과 같은 주변 장비들에 감기거나 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 밸런싱부(600)는 복수의 스프링 가이드(610, 620, 630, 640)가 포스트 스트랩 가이드(530)와 헤드유닛(300) 사이의 밴드(B)를 감싸기 때문에 밴드(B)가 외부로 노출되어 발생될 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.

50 : 코일 60 : 코일지지대
300 : 헤드유닛 301 : 헤드로봇
302 : 제 1로봇 이송기 400 : 그립유닛
401 : 그립로봇 402 : 제 2로봇 이송기
500 : 밴드공급기 510 : 지브 호이스트
520 : 언코일러 530 : 루퍼
540 : 포스트 스트랩 가이드 550 : 가이드 이송기
600 : 밸런싱부 610 : 제 1스프링 가이드
620 : 제 2스프링 가이드 630 : 제 3스프링 가이드
640 : 제 4스프링 가이드

Claims (4)

1. 헤드유닛을 지지하고 헤드유닛을 이송하는 헤드로봇과, 그립유닛을 지지하고 그립유닛을 이송하는 그립로봇을 포함하며, 상기 헤드유닛으로 공급된 밴드를 상기 그립유닛이 잡고 인출하여 코일지지대에 지지되는 코일에 포장재를 결속하는 코일포장용 로봇 결속장치에 있어서,
   상기 밴드를 밴드 롤의 형태로 공급하는 지브 호이스트;
   상기 지브 호이스트로부터 상기 밴드 롤을 전달 받아 상기 밴드를 지지하고 상기 밴드가 풀려나가도록 상기 밴드 롤을 회전시키는 언코일러;
   상기 언코일러로부터 풀려나오는 상기 밴드의 공급 경로를 형성하는 루퍼;
   상기 루퍼로부터 공급되는 상기 밴드를 상기 헤드유닛을 향해 안내하며, 상기 헤드유닛의 위치에 따라 위치가 가변되는 포스트 스트랩 가이드;
   상기 헤드로봇의 위치에 따라 상기 포스트 스트랩 가이드의 위치를 가변시키는 가이드 이송기;및
   상기 포스트 스트랩 가이드와 상기 헤드유닛의 사이에 배치되어 상기 밴드의 처짐을 방지하여 상기 밴드가 상기 헤드로봇에 간섭되는 것을 방지하는 밸런싱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일포장용 로봇 결속장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 포스트 스트랩 가이드는
   상기 루퍼에 의해 인출된 상기 밴드를 공급하는 공급부;
   상기 밴드를 직선형태로 가이드하는 직선지지대와, 상기 직선지지대로 상기 밴드가 도입되는 위치에 배치되어 상기 직선지지대로 도입되는 상기 밴드를 곡선 형태로 가이드하기 위한 복수의 롤러를 포함하는 제 1곡선지지대와, 상기 직선지지대로부터 상기 밴드가 토출되는 위치에 배치되어 상기 직선지지대로부터 토출되는 상기 밴드를 곡선형태로 가이드하기 위한 복수의 롤러를 포함하는 제 2곡선지지대를 포함하는 가이드부;및
   상기 가이드부를 지지하며 상기 가이드부가 2축 자유도를 가지고 회전되도록 하는 회전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일포장용 로봇 결속장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 밸런싱부는
   상기 포스트 스트랩 가이드에 결합되는 제 1스프링 가이드;
   상기 헤드유닛에 결합되는 제 2스프링 가이드;
   상기 제 1스프링 가이드와 상기 제 2스프링 가이드에 연결되는 제 3스프링 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일포장용 로봇 결속장치.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 밸런싱부는
   상기 헤드유닛에 결합되어 상기 제 3스프링 가이드를 지지하여 상기 제 3스프링 가이드의 처짐을 방지하는 제 4스프링 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일포장용 로봇 결속장치.
   

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