KR102171989B1 - 공병 포장 시스템 - Google Patents

Abstract

공병 포장 시스템의 보틀 그립퍼가 개시된다. 공병 포장 시스템의 다관절 로봇 암에 연결되는 보틀 그립퍼는, 보틀 그립퍼 몸체, 보틀 그립퍼 몸체에 연결되어 이동이 제어되며, 4방으로 형성된 4개의 사이드 핸드(side hand), 보틀 그립퍼 몸체에 하부를 향하도록 연결되며, 간지를 흡착하는 진공 패드를 구비하는 간지 픽업(pick up) 유닛 및 사이드 핸드에 부착되어 간지가 파지되는 위치를 향하여 공기를 분사하는 에어 분사기를 포함하며, 간지 픽업 유닛은 진공 패드로 간지를 흡착한 후, 상하 운동하도록 제어되고, 에어 분사기는 파지된 간지를 향해 공기를 분사하도록 제어되어 파지된 간지에 붙어있는 간지를 분리시킨다.

Description

공병 포장 시스템{bottle packaging system}

본 발명은 공병 포장 시스템의 다관절 로봇 암에 연결되는 보틀 그립퍼에 관한 것이다.

음료수 용기 등으로 널리 사용되는 페트(Polyethylen terephthalate)병은 성형장치에서 연속적으로 생산되어 일정단위로 포장되어 수요처로 운송된다. 제조라인에서 성형된 페트병은 에어컨베이어에 의하여 워크웨이(Work way)에 이송되어 전후 좌우로 일정수량이 정렬되며, 단층으로 정렬된 페트병은 로봇의 그리퍼(gripper)로 한꺼번에 집어올려 다층으로 적층한 다음 테이프로 결속하고 랩으로 포장하여 차량에 적재된다.

전후 좌우로 다수개가 정렬된 페트병을 적층하기 위하여는 적층되는 페트병의 자세를 안정시키기 위하여 적층되는 페트병 사이에는 비교적 얇은 두께를 가지는 간지가 삽입되고, 적층된 상부에는 보다 두꺼운 간지를 덮은 다음 결속하고 포장한다.

종래에는, 적층 포장매거진에서 전후 좌우로 정렬된 페트병이 로봇의 그리퍼로 전후 좌우 측면을 협지하고 들어 올려 적층라인에서 쌓아올렸으나, 페트병은 무게가 가볍고 유연성을 가지므로 페트병을 협지하는 그리퍼의 압력을 높일 경우, 페트병에 변형이 발생하므로 가벼운 압력만으로 많은 수량의 페트병을 협지하여 들어올리면 가운데 부분의 페트병은 자중에 의하여 아래로 처지거나 아래로 빠져나오는 경우가 발생하게 되고, 협지된 페트병의 하부가 평면을 유지하지 못할 경우, 페트병의 적층작업을 원활하게 수행할 수 없었다. 또한, 페트병을 협지하는 로봇 핸드와 적층되는 페트병 사이에 삽입되는 간지를 핸들링하는 로봇 핸드는 그 구조가 상이하여 페트병 협지용과 간지용 로봇 핸드를 각각 구비하여야 함으로써, 페트병 생산라인이 복잡해진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 음료수 용기로 사용되는 공병 생산라인에서, 성형된 공병을 정렬하여 적층함으로써, 다수의 공병을 하나로 포장하는 공병 포장 시스템의 다관절 로봇 암에 연결되는 보틀 그립퍼을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 정렬된 다수열의 공병 집합을 파지하여 파렛트에 쌓아 올리는 공병 포장 시스템의 다관절 로봇 암에 연결되는 보틀 그립퍼가 개시된다.

본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템의 다관절 로봇 암에 연결되는 보틀 그립퍼는, 보틀 그립퍼 몸체, 상기 보틀 그립퍼 몸체에 연결되어 이동이 제어되며, 4방으로 형성된 4개의 사이드 핸드(side hand), 상기 보틀 그립퍼 몸체에 하부를 향하도록 연결되며, 간지를 흡착하는 진공 패드를 구비하는 간지 픽업(pick up) 유닛 및 상기 사이드 핸드에 부착되어 간지가 파지되는 위치를 향하여 공기를 분사하는 에어 분사기를 포함하며, 상기 간지 픽업 유닛은 상기 진공 패드로 상기 간지를 흡착한 후, 상하 운동하도록 제어되고, 상기 에어 분사기는 파지된 간지를 향해 공기를 분사하도록 제어되어 상기 파지된 간지에 붙어있는 간지를 분리시킨다.

상기 보틀 그립퍼는, 상기 공병 집합이 상기 4개의 사이드 핸드에 의하여 파지되어 이동 중에, 상기 공병 집합의 적어도 하나의 공병이 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 상기 공병 집합의 중심을 기준으로 적어도 2개 대향 배치되어 영역에 위치 하는 복수의 공병의 목 부분을 파지하는 고정 집게 유닛을 더 포함한다.

상기 고정 집게 유닛은 상기 공병 집합의 중심인 k열을 기준으로 k+m 및 k-m열(여기서, m은 1 이상의 자연수)의 적어도 하나 이상의 영역에 위치하는 2열 의 공병의 목 부분을 파지한다.

상기 고정 집게 유닛은 라인 형태로 형성된 한 쌍의 고정 집게 및 상기 고정 집게를 지지하고 구동시키는 고정 집게 몸체를 포함한다.

상기 4개의 사이드 핸드는 4방으로 배치되어 사각형 형태를 형성한다.

상기 사이드 핸드는 바(bar) 형상으로 형성되며, 양단부에 상기 사이드 핸드를 서로 연결시키는 연결부가 형성된다.

상기 연결부는 복수의 폴(pole)이 일정 간격으로 이격되어 평행하게 배열되어 형성되며, 상기 폴이 상기 폴 사이의 공간으로 관통되어 각 사이드 핸드의 연결부가 서로 연결된다.

상기 4개의 사이드 핸드는 상기 폴의 길이에 상응하는 만큼 상기 사각형의 중심 방향 또는 중심의 반대 방향으로 이동되도록 제어된다.

상기 적층 로봇은 상기 공병 집합의 층 사이에 상기 간지가 적층되도록 상기 간지를 파지한 상태에서 상기 공병 집합을 파지하여 파렛트(pallet)에 적층하고, 미리 설정된 층수만큼 상기 공병 집합이 쌓이면, 탑보드(top board)를 적층한다.

상기 파렛트 및 상기 탑보드는 상기 4개의 사이드 핸드에 의하여 파지된다.

상기 고정 집게 유닛이 사용되는 경우, 상기 공병 집합이 적층된 후에 간지는 별도로 파지되어 적층된다.

본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템의 다관절 로봇 암에 연결되는 보틀 그립퍼는 음료수 용기로 사용되는 공병 생산라인에서, 성형된 공병을 정렬하여 적층할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템의 레이아웃을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티플 레인 에어 컨베이어의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티플 레인 에어 컨베이어의 측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 로봇의 저면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 로봇의 측면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정렬 로봇의 정면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정렬 로봇의 그립 라인을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적층 로봇의 측면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보틀 그립퍼(bottle gripper)의 정면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 보틀 그립퍼의 평면도.
도 11은 보틀 그립퍼의 사이드 핸드(side hand)을 나타낸 도면.
도 12는 보틀 그립퍼의 간지 픽업(pick up) 유닛을 나타낸 도면.
도 13은 보틀 그립퍼의 에어(air) 분사기를 나타낸 도면.
도 14 및 도 15는 보틀 그립퍼의 고정 집게 유닛을 나타낸 도면.
도 16은 보틀 그립퍼에 의하여 파지되는 공병 집합의 예를 나타낸 도면.
도 17 내지 도 31은 본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템의 동작을 나타낸 도면.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템의 레이아웃을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템은 공급라인(10), 멀티플 레인 에어 컨베이어(multiple lane air conveyor)(20), 정렬 로봇(30), 공병 이송 컨베이어(40), 적층 로봇(50), 밴딩 머신(60), 파렛트 매거진(pallet magazine)(1), 탑보드(top board) 매거진(2), 간지 매거진(3) 및 파렛트 이송 컨베이어(4)를 포함하여 구성될 수 있다.

공급라인(10)은 복수의 라인을 통해 복수의 성형된 공병을 병렬식으로 공급하는 구성으로, 하나의 라인을 복수의 라인으로 분기시키는 적어도 하나의 분기부(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공병은 페트(PET)병일 수 있다.

즉, 하나의 라인으로 투입된 공병들은 분기부를 거쳐 복수의 라인으로 분기되며, 이에 따라 공병들이 복수의 열로 동시에 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 공급라인(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 4개의 라인을 통해 4열의 공병을 동시에 공급할 수 있다. 이하에서는, 발명의 이해와 설명의 편의를 위하여, 공급라인(10)이 4열의 공병을 병렬식으로 공급하는 것으로 가정하기로 한다. 1열당 공병의 개수는 미리 설정되며, 공급라인(10)과 멀티플 레인 에어 컨베이어(20) 사이에 설치된 카운터(11)에 의하여 공병의 개수가 카운팅됨으로써, 1열당 공급되는 공병의 개수가 제어될 수 있다.

멀티플 레인 에어 컨베이어(20)는 공급라인(10)의 라인 개수의 2배의 이송 라인을 구비하여 공급라인(10)으로부터 공급되는 공병들을 2배의 열로 정렬한다.

즉, 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)는 공급라인(10)으로부터 4열로 공급되는 공병들을 두 차례 공급받아 8열로 정렬할 수 있다. 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)에서 배열된 8개의 이송 라인의 폭은 4개의 라인으로 배열된 공급라인(10)의 폭에 상응하다. 그래서, 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)는 짝수열 또는 홀수열이 교대로 공급라인(10)과 일치되게 이동함으로써, 4열로 공급되는 공병들을 두 차례 공급받아 8열로 정렬할 수 있다.

이후, 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)의 이송 라인과 정렬 로봇(30)의 그립(grip) 라인이 일치되면, 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)는 8열로 정렬된 공병들을 정렬 로봇(30)으로 공급할 수 있다.

정렬 로봇(30)은 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)으로부터 공급된 정렬된 공병들을 파지하여 공병 이송 컨베이어(40)에 내려 놓는다. 이때, 정렬 로봇(30)은 정렬된 공병들이 공병 이송 컨베이어(40)에 최대한 접근한 상태에서 하강 속도를 가감한 후, 서서히 내려놓을 수 있다.

공병 이송 컨베이어(40)는 정렬 로봇(30)에 의하여 내려진 정렬된 공병들을 적층 로봇(50)의 작업 위치까지 이동시킨다. 공병 이송 컨베이어(40)는 중간에 칸막이를 구비하며, 미리 설정된 개수의 열을 가지는 공병들이 적층 로봇(50)의 작업 위치까지 이동하도록 칸막이의 개폐가 제어될 수 있다.

적층 로봇(50)의 보틀 그립퍼(52)는 공병 이송 컨베이어(40)를 통해 작업 위치까지 이송된 정렬된 다수열의 공병 집합을 파지하여 파렛트에 쌓아 올린다. 이때, 적층 로봇(50)은 공병 층 사이에 간지가 적층되도록 간지를 파지한 상태에서 다수열의 공병들을 파지하여 파렛트로 옮길 수 있다. 그리고, 미리 설정된 층수만큼 공병이 쌓이면, 그 위에 탑 보드를 적층한다.

밴딩 머신(60)은 파렛트 이송 컨베이어(4)를 통해 이동해 온 적층된 공병을 밴딩한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템의 각 구성에 대하여 이후, 도 2 내지 도 16을 참조하여 상세히 후술한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티플 레인 에어 컨베이어의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티플 레인 에어 컨베이어의 측면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)는 멀티플 레인 에어 컨베이어 몸체(21) 및 8개의 이송라인(23)을 구비한 이송라인 이동 모듈(22)을 포함하여 구성된다. 여기서, 이송라인 이동 모듈(22)은 이송라인(23)에 대한 수직 방향으로 이동할 수 있다.

즉, 이송라인 이동 모듈(22)은, 8개의 이송라인(23) 중 홀수열 또는 짝수열의 이송라인(23)과 공급라인(10)의 4개의 라인이 일치되어 공급라인(10)으로부터 한번에 4열의 공병(500)을 공급받을 수 있으며, 이를 홀수열 및 짝수열에 대하여 두 차례 반복하여 공병(500)들을 총 8열의 공병(500) 집합으로 정렬할 수 있다. 이때, 이송라인 이동 모듈(22)은 8개의 이송라인(23) 중 홀수열 또는 짝수열을 공급라인(10)의 4개의 라인에 일치시키기 위하여 이송라인(23)에 대한 수직 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 8개의 이송라인(23) 중 홀수열이 공급라인(10)의 4개의 라인에 일치된 상태에서 4열의 공병(500)이 공급된 후, 8개의 이송라인(23) 중 짝수열이 공급라인(10)의 4개의 라인에 일치되도록, 이송라인 이동 모듈(22)이 이송라인(23)에 대한 수직 방향으로 이동할 수 있다.

8개의 각 이송라인(23)은 공병(500)의 목 부분이 걸린 상태에서 공압에 의하여 슬라이딩되도록, 공병(500)의 목 부분이 걸리는 걸림부가 형성된 레일 형태로 형성된다. 예를 들어, 페트병은 마개에 삽입되는 부분과 인접한 부분에 목의 테두리를 따라 걸림부가 형성되어 있다.

멀티플 레인 에어 컨베이어 몸체(21)는 이송라인 이동 모듈(22)을 지지하며, 이송라인 이동 모듈(22)을 이동시키는 구성을 구비한다.

예를 들어, 멀티플 레인 에어 컨베이어 몸체(21)는 이송라인(23)에 대한 수직 방향으로 형성된 레일, 레일과 이송라인 이동 모듈(22)을 연결하는 구성을 이동시키기 위한 모터 등을 포함하는 구동 장치를 탑재할 수 있다.

멀티플 레인 에어 컨베이어(20)의 이송 라인(23)과 정렬 로봇(30)의 그립 라인(32)이 일치되면, 8열로 정렬된 공병들은 공압에 의하여 정렬 로봇(30)로 공급될 수 있다. 이를 위하여, 멀티플 레인 에어 컨베이어 몸체(21)는 일정 이상의 압력을 가지는 공기를 이송 라인(23)으로 공급하는 구성을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 로봇의 저면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 로봇의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정렬 로봇의 정면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정렬 로봇의 그립 라인을 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 정렬 로봇(30)은 4각 형상의 프레임(31), 프레임(31)에 의하여 지지되는 8개의 그립 라인(32) 및 프레임(31)에 연결되어 프레임(31)을 이동시키는 다관절 로봇 암(33)을 포함하여 구성될 수 있다.

정렬 로봇(30)은 8개의 그립 라인(32)이 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)의 8개의 이송 라인(23)과 일치되어 8열로 정렬된 공병(500) 집합을 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)의 이송라인(23)으로부터 공급받도록 움직임이 제어될 수 있다.

도 7을 참조하면, 그립 라인(32)은 공병(500)의 목 부분을 파지하는 라인 형태의 집게(37) 및 집게(37)에 의하여 파지된 공병(500)의 상단을 가압하여 공병(500)을 움직이지 않도록 고정시키는 누름부(35)를 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 정렬 로봇(30)은 8개의 그립 라인(32)을 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)의 8개의 이송 라인(23)과 일치시켜 8열로 정렬된 공병(500) 집합을 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)의 이송라인(23)으로부터 공급받아 집게(37)로 공병(500)을 파지한 후, 파지된 공병(500)의 상단을 가압하여 공병(500)을 고정시키고, 프레임(31)을 공병 이송 컨베이어(40)로 하강시켜, 8열로 정렬된 공병(500) 집합을 공병 이송 컨베이어(40)에 내려 놓는다. 이때, 정렬 로봇(30)은 정렬된 공병들이 공병 이송 컨베이어(40)에 내려질 때 넘어지지 않게 하기 위하여, 정렬된 공병들이 공병 이송 컨베이어(40)에 최대한 접근한 상태에서 하강 속도를 가감한 후에 내려 놓도록 제어될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적층 로봇의 측면도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 적층 로봇의 보틀 그립퍼(bottle gripper)의 정면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 적층 로봇의 보틀 그립퍼의 평면도이고, 도 11은 보틀 그립퍼의 사이드 핸드(side hand)을 나타낸 도면이고, 도 12는 보틀 그립퍼의 간지 픽업(pick up) 유닛을 나타낸 도면이고, 도 13은 보틀 그립퍼의 에어(air) 분사기를 나타낸 도면이고, 도 14 및 도 15는 보틀 그립퍼의 고정 집게 유닛을 나타낸 도면이고, 도 16은 보틀 그립퍼에 의하여 파지되는 공병 집합의 예를 나타낸 도면이다.

우선, 도 8을 참조하면, 적층 로봇(50)은 다관절 로봇 암(51) 및 다관절 로봇 암(51)에 연결되어 이동이 제어되는 보틀 그립퍼(52)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 보틀 그립퍼(52)는 4각 형상의 보틀 그립퍼 몸체(53), 보틀 그립퍼 몸체(53)에 연결되어 이동이 제어되며 4방으로 형성된 4개의 사이드 핸드(54), 보틀 그립퍼 몸체(53)에 하부를 향하도록 연결된 간지 픽업 유닛(55) 및 공병(500) 집합의 중심 영역에 위치하는 복수의 공병(500)의 목 부분을 파지하는 고정 집게 유닛(56)을 포함하여 구성될 수 있다.

4개의 사이드 핸드(54)는 도 11에 도시된 바와 같이, 바(bar) 형상으로 형성되며, 양단부에는 사이드 핸드(54)를 서로 연결시키는 연결부(57)가 형성될 수 있다. 연결부(57)는 복수의 폴(pole)이 일정 간격으로 이격되어 평행하게 배열되어 형성될 수 있으며, 각 사이드 핸드(54)의 연결부(57) 간의 연결은 폴이 폴 사이의 공간으로 관통됨으로써 이루어질 수 있다.

즉, 4개의 사이드 핸드(54)는 4방으로 배치되어 사각형 형태를 형성할 수 있으며, 폴의 길이에 상응하는 만큼 사각형의 중심 방향 또는 중심의 반대 방향으로 이동되도록 제어될 수 있다.

간지 픽업 유닛(55)은 도 12에 도시된 바와 같이, 간지를 흡착하는 진공 패드(58)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 간지 픽업 유닛(55)은 진공 패드(58)를 이용하여 간지를 파지할 수 있으며, 간지를 파지하기 위하여 상하로 이동되도록 제어될 수 있다.

에어 분사기(59)는 도 13에 도시된 바와 같이, 사이드 핸드(54)에 부착되어 간지가 파지되는 위치를 향하여 공기를 분사할 수 있다.

간지 픽업 유닛(55)과 에어 분사기(59)는 간지 매거진(3)에 쌓여있는 간지들 중 최상부에 위치하는 하나의 간지를 파지할 때, 파지하고자 하는 간지와 붙어있는 간지를 분리하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.

즉, 간지 픽업 유닛(55)은 진공 패드(58)에 의하여 간지가 흡착된 후, 일정 높이 상부로 이동하고, 수차례 짧은 간격으로 상하 운동하도록 제어되어 파지한 간지에 붙어있는 간지를 털어낼 수 있다. 이와 동시에, 에어 분사기(59)는 파지된 간지를 향해 고압의 공기를 분사하도록 제어되어 파지한 간지에 붙어있는 간지를 분리하는데 보조 역할을 수행할 수 있다.

고정 집게 유닛(56)은 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 라인 형태로 형성된 한 쌍의 고정 집게(72) 및 고정 집게(72)를 지지하고 구동시키는 고정 집게 몸체(71)를 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 4개의 사이드 핸드(54)에 의하여 파지되는 공병(500) 집합은 도 16에 도시된 바와 같이 정렬될 수 있다. 공병(500)의 사이즈가 작을수록 공병(500) 집합을 구성하는 공병(500)의 개수는 증가한다. 이렇게 개수가 증가한 공병(500)의 집합이 4개의 사이드 핸드(54)에 의하여 파지되어 이동 중에, 공병(500) 집합의 적어도 하나의 공병(500)이 이탈될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 고정 집게 유닛(56)은 공병(500) 집합의 적어도 일부의 공병(500)들의 목 부분을 파지한다.

바람직하게, 고정 집게 유닛(56)은 공병 집합의 중심을 기준으로 적어도 2개 대향 배치될 수 있다.

보다 바람직하게, 고정 집게 유닛(56)은 공병 집합의 중심인 k열을 기준으로 k+m 및 k-m열(여기서, m은 1 이상의 자연수)의 적어도 하나 이상의 영역에 위치하는 2열 의 공병의 목 부분을 파지할 수 있다.

도 15에는 11열의 중심 영역을 기준으로 6열 및 16열의 5개의 공병을 대향 배치된 고정 집게 유닛(56)이 파지한 상태를 도시한다.

도 17 내지 도 31은 본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템의 동작을 나타낸 도면이다. 이하에서는, 도 17 내지 도 31을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공병 포장 시스템의 동작 방법에 대하여 설명하기로 한다.

우선, 도 17을 참조하면, 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)에 8열의 공병(500)들이 위치한 상태에서, 정렬 로봇(30)은 이동하여 8개의 그립 라인(32)을 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)의 8개의 이송 라인(23)과 일치시킨다.

이어, 도 18에 도시된 바와 같이, 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)에 위치한 8열의 공병(500)들이 정렬 로봇(30)의 8개의 그립 라인(32)으로 이동된다.

이어, 도 19에 도시된 바와 같이, 정렬 로봇(30)이 공병 이송 컨베이어(40)로 하강한다. 이때, 정렬 로봇(30)의 누름부(35)에 의하여 파지된 공병(500) 집합이 고정될 수 있다.

이어, 도 20에 도시된 바와 같이, 정렬 로봇(30)은 공병(500) 집합이 공병 이송 컨베이어(40)에 내려지기 직전에 하강 속도를 가감한 후, 도 21에 도시된 바와 같이 내려 놓는다. 이때, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 멀티플 레인 에어 컨베이어(20)의 8개의 이송라인(23)의 홀수열 및 짝수열에 번갈아 가며 공병(500)들이 공급된다.

이어, 도 22에 도시된 바와 같이, 공병(500) 집합을 공병 이송 컨베이어(40)에 내려 놓은 정렬 로봇(30)은 멀티플 레인 에어 컨베이어(30)를 향해 상승한다.

이어, 도 23에 도시된 바와 같이, 적층 로봇(50)은 간지 매거진(3)에서 간지 픽업 유닛(55)을 이용하여 간지를 파지한다. 이때, 도 29에 도시된 바와 같이, 간지 픽업 유닛(55)은 파지한 간지에 붙어있는 간지를 분리시키기 위하여 상하 운동을 하며, 에어 분사기(59)를 통해 고압의 공기가 간지를 향해 분사된다.

그리고, 공병 이송 컨베이어(40)에 의하여 공병(500) 집합은 적층 로봇(50)의 작업 위치를 향해 이동한다. 이때, 칸막이(45)는 열린 상태가 되도록 제어될 수 있다.

이어, 도 24 도 25에 도시된 바와 같이, 적층 로봇(50)의 보틀 그립퍼(52)는 간지 픽업 유닛(55)으로 간지를 파지한 상태에서 4개의 사이드 핸드(54)를 이용하여 작업 위치로 이동한 공병(500) 집합을 파지한다. 이때, 칸막이(45)는 닫힐 수 있다.

이어, 도 26에 도시된 바와 같이, 적층 로봇(50)은 간지와 공병(500) 집합을 파지한 상태에서 공병(500)이 적층되는 곳으로 이동하여 간지와 공병(500) 집합을 적층한다.

만약, 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이, 공병(500) 집합의 층이 미리 설정된 층수만큼 쌓이면, 적층 로봇(50)은 탑보드 매거진(2)에서 탑보드를 파지하여 공병(500) 집합의 층 위에 적층한다. 파렛트 및 탑보드는 4개의 사이드 핸드(54)에 의하여 파지된다.

도 30 및 도 31을 참조하면, 공병(500) 집합의 중심 영역에 위치하는 적어도 하나의 공병(500)이 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 고정 집게 유닛(56)은 공병(500) 집합을 향하여 하강한 후, 공병(500) 집합의 중심 영역에 위치하는 2열의 공병(500)들의 목 부분을 파지한다. 고정 집게 유닛(56)이 사용되는 경우, 공병(500) 집합이 적층된 후에 간지는 별도로 파지되어 적층된다.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10: 공급라인
20: 멀티플 레인 에어 컨베이어(multiple lane air conveyor)
30: 정렬 로봇
40: 공병 이송 컨베이어
50: 적층 로봇
60: 밴딩 머신
1: 파렛트 매거진(pallet magazine)
2: 탑보드(top board) 매거진
3: 간지 매거진
4: 파렛트 이송 컨베이어

Claims (1)

1. 복수의 라인을 통해 복수의 성형된 공병을 병렬식으로 공급하는 공급라인, 상기 공급라인에서 공급된 공병을 정렬하여 이송하는 멀티플 레인 에어 컨베이어, 상기 멀티플 레인 에어 컨베이어로부터 공급된 정렬된 공병을 파지하여 공병 이송 컨베이어에 올리기 위한 정렬 로봇, 상기 공병 이송 컨베이어에 의해 작업 위치로 이송된 공병을 파지하여 파렛트에 적재할 수 있도록 다관절 로봇 암에 연결되는 보틀 그립퍼를 구비한 적층 로봇, 파렛트를 공급하기 위한 파렛트 매거진과 파렛트 이송컨베이어, 상기 적층로봇으로 탑보드와 간지를 공급하기 위한 탑보드 매거진 및 간지 매거진을 포함하여, 정렬된 다수열의 공병 집합을 파지하여 파렛트에 쌓아 올리는 공병 포장 시스템으로,
   상기 멀티플 레인 에어 컨베이어는 복수개의 이송라인을 구비한 이송라인 이동모듈, 상기 이송라인 이동 모듈을 지지하며 이송라인 이동모듈을 이동시키기 위한 몸체, 상기 몸체에 설치되어 이송라인에 대해 직각인 방향으로 형성된 레일, 상기 레일을 따라 이송라인 이동모듈을 이동시키기 위한 구동장치를 포함하고,
   상기 멀티플 레인 에어 컨베이어는 상기 공급라인의 폭에 상응하고, 이송라인의 개수는 공급라인의 라인 개수인 4개의 두배인 8개로, 상기 공급라인으로부터 공급되는 공병들을 상기 공급라인의 열보다 2배의 열로 정렬하는 구조이고,
   상기 이송라인 이동모듈은 이송라인 중 짝수열과 홀수열이 교대로 상기 공급라인의 라인과 일치되도록 이동시키는 구조로,
   상기 공급라인의 복수개 라인의 공병을 한번에 이송라인으로 공급하고, 이송라인의 짝수열과 홀수열을 교대로 이동시켜, 두차례 공병을 공급하는 것으로, 모든 이송라인에 공병을 공급할 수 있는 구조이고,
   상기 정렬 로봇은 사각 형상의 프레임, 상기 프레임에 의해 지지되며 상기 멀티플 레인 에어 컨베이어로부터 공병을 공급받아 고정하는 복수개의 그립라인, 및 상기 프레임에 연결되어 프레임을 이동시키는 다관절 로봇 암을 포함하고,
   상기 그립라인은 공병의 목 부분을 파지하는 라인 형태의 집게, 및 집게에 의하여 파지된 공병의 상단을 가압하여 공병을 움직이지 않도록 고정하는 누름부를 포함하고,
   상기 보틀 그립퍼는,
   보틀 그립퍼 몸체;
   상기 보틀 그립퍼 몸체에 연결되어 이동이 제어되며, 4방으로 형성된 4개의 사이드핸드(side hand);
   상기 사이드핸드의 상부에서 하부를 향하도록 위치하며, 간지를 흡착하는 진공 패드를 구비하는 간지 픽업(pick up) 유닛;
   상기 사이드핸드에 부착되어 간지가 파지되는 위치를 향하여 공기를 분사하는 에어 분사기; 및
   상기 공병 집합이 상기 4개의 사이드핸드에 의하여 파지되어 이동 중에, 상기 공병 집합 중 적어도 하나의 공병이 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 상기 공병 집합의 중심을 기준으로 2개가 대향 배치되어 복수의 공병의 목 부분을 파지하는 고정 집게 유닛를 포함하되,
   상기 고정 집게 유닛은 상기 공병 집합의 중심인 k열을 기준으로 k+m 및 k-m열(여기서, m은 1 이상의 자연수) 각각의 복수의 공병의 목 부분을 파지하고,
   상기 간지 픽업 유닛은 상기 진공 패드로 상기 간지를 흡착한 후, 일정 높이 상부로 이동하고 미리 설정된 짧은 시간 간격으로 수차례 상하 운동하도록 제어되어 파지된 간지를 털어내어 파지된 간지에 붙어 있는 간지를 분리시키고, 상기 에어 분사기는 파지된 간지를 향해 공기를 분사하도록 제어되어 상기 파지된 간지에 붙어있는 간지를 분리시키는 보조적 역할을 수행하며,
   상기 4개의 사이드핸드는 4방으로 배치되어 사각형 형태를 형성하고,
   상기 사이드핸드는 바(bar) 형상으로 형성되며, 양단부에 상기 사이드핸드를 서로 연결시키는 연결부가 형성되고,
   상기 연결부는 복수의 폴(pole)이 일정 간격으로 이격되어 평행하게 배열되어 형성되며, 하나의 연결부의 복수의 폴이 다른 연결부의 복수의 폴 사이의 공간으로 관통되어 각 사이드핸드의 연결부가 서로 연결되고,
   상기 4개의 사이드핸드는 상기 폴의 길이에 상응하는 만큼 상기 사각형의 중심 방향 또는 중심의 반대 방향으로 이동되도록 제어되고,
   상기 간지 픽업 유닛은 진공패드를 상부로 이동하는 구조로, 진공패드로 간지를 픽업한 후 상기 사이드핸드가 공병을 파지할 때 진공패드에 픽업된 간지를 일정 높이 상부로 이동하여, 상기 사이드핸드가 공병을 파지할 때 공병과의 간섭을 방지하고,
   상기 보틀 그립퍼는 상기 공병 집합의 층 사이에 상기 간지가 적층되도록 상기 진공패드로 상기 간지를 파지하여 간지를 상부로 이동한 상태에서 상기 사이드핸드로 상기 공병 집합을 파지하여 상기 간지와 공병을 동시에 파지한 상태로 파렛트(pallet)에 공병과 간지를 동시에 적층하고, 미리 설정된 층수만큼 상기 공병 집합이 쌓이면, 탑보드(top board)를 적층하되,
   상기 파렛트 및 상기 탑보드는 상기 4개의 사이드핸드에 의하여 파지되며,
   상기 고정 집게 유닛은 라인 형태로 형성된 한 쌍의 고정 집게 및 상기 고정 집게를 지지하고 구동시키는 고정 집게 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 공병 포장 시스템.
   

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