KR102259203B1

KR102259203B1 - 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇

Info

Publication number: KR102259203B1
Application number: KR1020210054843A
Authority: KR
Inventors: 윤명구
Original assignee: 윤명구
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2021-05-31
Also published as: US11661226B2; US20220348373A1

Abstract

본 발명은, 랩핑로봇의 핸들을 랩핑되는 제품 쪽에 치우치도록 배치하여 랩핑작업을 할 때 로봇이 제품 주위를 회전하는 동안 작업자 또는 다른 물체가 로봇 본체 외측으로 돌출된 핸들에 걸리면서 발생하는 안전사고를 방지하고, 랩이 권취된 스풀이 장착된 마스트를 랩이 잡아당겨지는 방향과 반대방향으로 기울어지도록 경사지게 설치하여 랩이 잡아당겨지는 장력에 의해 랩핑로봇이 전복되거나 이동 궤도를 이탈하지 않도록 하여 작업안전성을 향상시키며, 랩의 장력이 느슨해지거나 끊기는 것을 감지하는 센서를 장착하여 랩핑작업 도중에 랩이 느슨해지거나 끊겼을 때 랩핑로봇의 작동을 정지시켜 랩핑작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있는, 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇을 제공하기 위한 것이다.

Description

안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇{Wrapping robot with enhanced safety and reliability}

본 발명은 랩핑로봇(wrapping robot)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 랩핑로봇의 핸들의 위치를 변경하고 랩(wrap)이 장착된 마스트(mast)를 경사지도록 설치하여 작업안전성을 향상시키고, 랩핑작업 도중에 랩이 느슨해지거나 끊김 여부를 감지하는 센서를 장착하여 랩핑작업의 신뢰성을 향상시킨, 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇에 관한 것이다.

제품(랩핑되는 대상물체를 말함. 이하 같다)을 판매하거나 운반 또는 보관할 때, 제품의 운송과정이나 보관 중에 제품이 손상되지 않도록 하기 위하여 랩핑용 얇은 비닐(본 명세서에서는 '랩'이라 한다)로 제품의 외부를 랩핑(wrapping)하게 되는데, 제품을 랩핑할 때는 원통형 롤 형상으로 스풀(spool)에 둥글게 권취된 랩의 선단(先端)쪽에서 잡아당기면 랩이 감겨져 있는 스풀이 회전하여 랩이 풀리게 되면서 제품을 랩핑하게 된다.

제품을 랩핑하는 장치에 관하여 출현한 기술을 살펴보면, 한국 공개특허 특1993-12512호 "필름 랩핑기계"에 제시된 기술은, 지지용 기둥에 고정 설치된 리프터에 권취된 랩을 장착하고, 지지용 기둥의 내부에 설치된 턴테이블 위에 제품을 올려놓고 턴테이블을 회전시키면서 권취되어 있는 랩이 풀리도록 하여 제품을 랩핑하는 기술이다.

또, 특허등록 제1111674호 "대상체를 플라스틱 포일 웹으로 랩핑하는 랩핑기계 및 방법"에 제시된 기술은, 4개의 기둥을 수직으로 배치하여 프레임을 형성하고 제품을 안치시키는 베이스가 프레임 내부에 구비되고, 프레임을 이루는 4개의 기둥에 고정되어 설치된 원형 가이드트랙에 포일분배기를 장착하여 랩핑기계를 구성하며, 제품을 베이스에 안치된 상태로 놔둔 상태에서 포일분배기가 원형 가이드트랙을 따라 회전하면 권취된 포일(랩)이 풀리면서 프레임 내부의 베이스에 안치시킨 제품을 랩핑하도록 한 기술이다.

상기 특허 뿐만 아니라 지금까지 출현했던 제품을 랩핑하는 장치는, 제품을 옮겨서 지지용 기둥(또는 프레임) 내부에 설치된 베이스(또는 턴테이블 등) 위에 안치시킨 다음, 권취된 랩이 제품 주위를 회전하거나 베이스에 안치된 제품이 회전하면 권취된 랩이 풀리면서 랩핑을 하도록 구성된 것이 대부분이다.

따라서 제품을 랩핑머신의 프레임 내부에 안치시켜야 하므로 랩핑할 수 있는 제품의 크기에 제한이 있어서 파렛트에 놓인 제품이나 여러 개의 박스가 적층되어 있는 파렛트와 같이 크기가 큰 제품의 경우에는 랩핑할 수 없고, 제품의 크기와 형상에 따라서는 랩 전체에 균일한 장력이 작용하지 못하게 되므로 랩핑이 일정하게 이루어지지 않을 수도 있으며, 랩핑을 위해서는 제품을 옮겨서 프레임 내부에 안치시켜야 하므로 랩핑을 하기 전에 부수적인 준비작업을 해줘야 하며, 랩이 매우 얇기 때문에 랩핑작업 도중에 랩의 장력이 느슨해지거나 끊기는 상황이 현장에서는 빈번하게 발생하고 있는데, 랩핑을 하는 도중에 랩의 장력이 느슨해지거나 끊기더라도 작업자가 인식하여 조치를 취할 때까지는 랩핑머신이 계속 작동하더라도 실제로는 랩이 느슨해져서 랩핑이 제대로 이루어지지 않거나 랩이 끊겨서 랩핑이 전혀 이루어지지 않게 된다는 문제가 있다.

한편, 지금까지 랩핑하기 위한 장치의 대부분은 랩핑머신의 위치가 특정장소에 고정 설치되어 있고, 랩핑머신까지 제품을 옮겨놓은 후에 랩핑작업을 하는 형태이기 때문에 임의의 장소에 있는 제품을 랩핑머신이 있는 곳까지 운반하지 않으면 랩핑할 수 없다는 문제가 있다. 그러므로 임의의 장소에 놓여있는 다양한 크기와 형태의 제품을 제품이 놓여있는 위치에서 랩핑하기 위해서는 제품을 찾아가서 제품이 놓여있는 위치에서 제품의 크기와 형태를 인식하면서 정확하고 균일하며 신뢰성 있게 랩핑할 수 있는 랩핑로봇의 출현이 시급하다고 하겠다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 랩핑로봇의 핸들의 위치를 로봇 본체의 중앙에 배치하지 않고 랩핑되는 제품 쪽에 치우치도록 배치하여 랩핑작업을 할 때 랩핑로봇이 제품 주위를 회전하는 동안 작업자 또는 다른 물체가 로봇 본체 외측으로 돌출된 핸들에 걸리면서 발생하게 되는 안전사고를 방지하여 작업안전성을 향상시킬 수 있는, 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 랩(wrap)이 권취된 스풀(spool)이 장착된 마스트(mast)를 랩을 잡아당기는 방향과 반대방향으로 기울어지도록 경사지게 설치하여 랩을 잡아당기는 장력에 의해 랩핑로봇이 전복되거나 궤도를 이탈하지 않도록 하여 작업안전성을 향상시키고, 랩핑되고 있는 랩이 느슨해지거나 끊기는 것을 감지하는 센서를 장착하여 랩핑작업 도중에 랩의 장력이 느슨해지거나 끊겼을 때 랩핑로봇의 직동을 정지시켜 랩핑작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있는, 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇은, 박스 형상의 내부에 배터리와 구동모터가 구비되고, 하부에 이동바퀴가 구비되어 이동 가능하도록 구성된 로봇 본체; 랩핑로봇의 작동조건을 입력시키고 조작하는 조작버튼과 스위치, 작업조건 및 상태를 현시해 주는 디스플레이부가 로봇 본체의 상면에 구비되어, 랩핑로봇의 작동을 제어하게 되는 제어부; 상기 로봇 본체의 전방으로 돌출되도록 설치되어, 랩핑로봇을 임의의 장소로 이동시킬 때 사용되게 되는 핸들; 상기 핸들의 하부에서 랩핑할 제품이 위치하게 되는 쪽으로 돌출되도록 설치되어, 제품의 표면에 접촉한 상태로 회전하면서 제품 주위를 돌면서 랩핑하는 랩핑로봇의 이동을 유도하게 되는 유도바퀴; 상기 로봇 본체의 후방 중앙부분에 기둥 형상으로 설치되고, 랩(wrap)이 롤 형상으로 권취된 스풀(spool)이 기둥 형상의 후방에 설치되어, 권취된 랩이 풀리면서 공급되게 되며, 스풀은 기둥 형상을 따라 상하 이동이 가능하도록 설치되어 있는 마스트(mast)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 핸들은 로봇 본체의 박스 형상에서 핸들이 설치되는 변의 중앙부분에서 변의 길이의 ⅓∼¼ 만큼 랩핑할 제품이 위치하게 되는 쪽으로 치우쳐서 설치된다.

바람직하게는, 마스트는 로봇 본체의 전방, 즉 랩이 잡아당겨지는 방향과 반대방향으로 3∼13°경사지도록 설치된다.

바람직하게는, 마스트의 후방에는, 스풀에 권취되어 있던 랩이 풀리면서 공급될 때 공급되는 랩을 이송시키면서 장력을 감지하는 랩 이송 및 장력감지부가 더 설치되어 구성된다.

바람직하게는, 랩 이송 및 장력감지부는, 상기 스풀에 권취된 랩이 풀리면서 이송될 때, 랩을 안내하는 유도롤러; 구동모터의 구동력에 의해 회전하면서 유도롤러를 거쳐 이송되어 오는 랩을 잡아당겨 주는 당김롤러; 상기 유도롤러와 당김롤러 사이에 설치되어, 당김롤러와 함께 회전하면서 이송되는 랩의 장력을 유지하도록 해주는 이동롤러; 단면(斷面)이 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 상판과 하판 사이에 상기 유도롤러와 당김롤러 및 이동롤러가 위치하게 되는 프레임을 포함하여 구성되고, 상기 당김롤러와 이동롤러의 중심축에 제1 및 제2기어가 각각 구비되어 있어서, 제1 및 제2기어가 치합(齒合)되어 구동모터의 구동력에 의해 당김롤러와 이동롤러가 함께 회전하게 되며, 상기 프레임의 상판과 하판에서 이동롤러의 중심축이 삽입된 부분에는 슬롯(slot)이 형성되어 있어서, 이동롤러의 중심축이 슬롯 내를 이동하여 이동롤러가 당김롤러와 가까와지거나 멀어지도록 작동하게 된다.

바람직하게는, 랩 이송 및 장력감지부는, 일정 길이와 폭을 갖는 판상(板狀)으로 형성되어, 상기 당김롤러의 상부 측면에 설치된 센서브라켓; 샤프트의 일단(一端)이 상기 프레임의 상판에 고정되고 판상의 센서브라켓을 관통하도록 설치되어, 샤프트를 중심으로 센서브라켓이 일정 범위 내에서 회동 가능하도록 설치된 고정축; 상기 센서브라켓에서 당김롤러와 먼 쪽에 위치한 단부(端部)의 하단에 설치되어 당김롤러를 거쳐서 공급되어 오는 랩을 가이드하여 제품 쪽으로 이송되도록 하는 센서롤러; 상기 센서브라켓에서 센서롤러가 설치된 반대편 단부(端部)와 프레임 상판 사이를 연결하도록 설치되어, 센서롤러를 거쳐서 이송되는 랩의 장력에 따라 신축(伸縮)하게 됨에 따라 센서브라켓이 고정축을 중심으로 회동하도록 해주는 스프링; 상기 프레임의 상판 하부에 설치되어 센서브라켓의 위치를 감지함으로써 이송되는 랩의 장력을 판단할 수 있도록 해주는 센서를 더 포함한다.

바람직하게는, 센서가 감지할 수 있는 범위 내에 센서브라켓이 위치한 경우에는 랩의 장력이 느슨해지거나 끊김이 발생한 비정상상태로 판단하여 랩핑로봇의 작동을 정지시키도록 제어되며, 랩의 장력이 느슨해지거나 끊김이 발생할 경우 작업자가 시각적 또는 청각적으로 인지할 수 있도록 불빛 또는 경보음을 발생시키게 된다.

본 발명에 따른 랩핑로봇은, 로봇 본체 전방으로 돌출되도록 설치된 핸들의 위치를 로봇 본체의 중앙에 배치하지 않고 랩핑되는 제품이 위치하는 쪽에 치우치도록 배치한 구조이기 때문에 랩핑작업을 하는 동안 랩핑로봇이 제품 주위를 돌면서 작업할 때 제품 주위에 있는 사람이나 다른 물체가 돌출된 핸들에 걸리면서 사람이 다치거나 물체가 파손되고, 또는 랩핑로봇이 전복되거나 궤도를 이탈하게 되는 등의 다양한 형태의 안전사고를 방지할 수 있어서 작업안전성을 현저히 향상시킬 수 있다.

또, 랩이 권취된 스풀이 기둥 형상의 마스트를 따라 상승하여 높은 위치에 있을 때는 랩핑하면서 랩을 잡아당기는 장력이 작용하는 작용점이 마스트의 높은 위치에 위치하게 되므로 랩핑로봇이 쉽게 전복되거나 앞부분이 들려지면서 이동 궤도를 이탈하는 안전사고가 발생할 가능성이 많은데, 본 발명의 랩핑로봇은 랩이 권취된 스풀이 장착된 마스트를 수직으로 설치하지 않고 랩을 잡아당기는 방향과 반대방향으로 기울어지도록 경사지게 설치한 구조이기 때문에 랩을 잡아당기는 장력이 기울어진 방향과 반대방향에서 작용하게 되므로 로봇이 전복되거나 이동 궤도를 이탈할 가능성이 낮아지게 되어 작업안전성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 랩의 장력이 느슨해지거나 끊기는 것을 감지하기 위하여 장력센서가 장착되어 있기 때문에 랩핑작업 도중에 랩의 장력이 느슨해지거나 끊겼을 때 랩핑로봇의 작동을 정지시키게 되므로, 랩의 장력이 느슨해져서 랩핑이 제대로 이루어지지 않거나, 랩이 끊겨서 랩이 공급되지 못하는 상태에서 랩핑로봇이 제품 주위를 계속 돌면서 작동하는 비정상적인 상태가 발생하지 않게 되기 때문에 랩핑작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 랩핑로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 랩핑로봇이 제품 주위를 돌면서 랩핑하고 있는 상태를 도시한 평면도이다.
도 3은 랩 이송 및 장력감지부를 포함한 롤러와 프레임을 도시한 도면이다.
도 4는 랩 이송 및 장력감지부를 포함한 롤러와 프레임이 배치된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 랩 이송 및 장력감지부, 이동롤러 및 당김롤러의 배치와 조립 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 랩의 장력이 느슨해진 비정상상태일 때를 도시한 도면이다.
도 7은 정상적으로 랩핑작업이 이루어지고 있는 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 랩핑로봇의 기술적 특징은, 랩핑로봇의 핸들의 위치를 랩핑되는 제품 쪽에 치우치도록 배치함으로써 랩핑작업 도중에 핸들에 걸려서 발생하는 안전사고를 방지할 수 있게 했다는 점과, 마스트를 경사지게 설치함으로써 랩을 잡아당기는 장력에 의해 랩핑로봇이 전복되는 안전사고를 방지할 수 있게 했다는 점과, 랩핑작업 도중에 랩의 느슨함 또는 끊김 여부를 감지하는 센서를 장착함으로써 랩의 장력이 느슨해지거나 끊겼을 때 랩핑로봇의 작동을 정지시켜 랩이 제대로 공급되지 않으면서 랩핑작업하는 사태가 발생하지 않도록 하여 랩핑의 신뢰성을 높였다는 점이다.

랩핑머신(wrapping machine)은 고정 설치된 랩핑머신으로 랩핑할 제품을 운반하여 랩핑머신 내의 정해진 위치에 안치시키고, 미리 정해진 위치에 놓인 제품을 회전시키면서 권취된 랩을 풀어서 랩핑을 하거나, 제품은 회전하지 않고 고정되어 있고 권취된 랩이 풀리면서 제품 주위를 돌게 하여 랩핑하는 기계이다. 하지만, 본 발명에 따른 랩핑로봇(wrapping robot)은 임의의 장소에 놓여있는 다양한 크기와 형태의 랩핑할 제품이 있는 장소로 로봇을 이동시키고, 로봇에 작업조건을 입력시켜 주면 작업명령에 따라 권취된 랩을 장착한 랩핑로봇이 제품 주위를 스스로 돌면서 권취된 랩을 풀어서 제품을 자동으로 랩핑하는 로봇장치이다.

본 발명에 따른 랩핑로봇(10)은 랩핑할 제품(20)의 주위를 돌면서 랩핑(wrapping)하게 되는데, 랩핑로봇(10)은 로봇 본체(11)와, 랩핑로봇의 작동을 제어하기 위한 제어부(12)와, 랩핑로봇을 이동시키기 위한 핸들(13)과, 랩핑할 제품에 접하여 랩핑로봇의 이동을 유도하기 위한 유도바퀴(14)와, 랩이 권취된 스풀이 장착된 마스트(mast)(15)를 기본적인 구성으로 구비한다(도 1 및 2 참조).

로봇 본체(11)는 박스 형상의 내부에 배터리와 구동모터 등 로봇 작동에 필요한 구성이 구비되고, 하부에 이동바퀴가 구비되어 이동 가능하도록 구성된다. 제어부(12)는 랩핑로봇의 작동을 제어하기 위한 것으로, 랩핑로봇의 작동조건을 입력시키고 조작하기 위해 필요한 조작버튼(121)과 스위치, 작업조건 및 상태를 현시해 주는 디스플레이부(122)가 로봇 본체(11)의 상면에 구비되어 구성된다.

핸들(13)은 로봇 본체(11)의 전방으로 돌출되도록 설치되어, 랩핑로봇(10)을 임의의 장소로 이동시킬 때 사용되게 되는데, 일반적으로 핸들은 로봇 본체의 일측면 중앙에 설치되어 있지만, 본 발명의 랩핑로봇(10)은 로봇 본체(11)의 일측면 중앙에 설치하지 않고 로봇 본체(11)의 박스 형상에서 핸들(13)이 설치되는 변의 중앙부분에서 변의 길이의 ⅓∼¼ 만큼 랩핑할 제품(20)이 위치하게 되는 쪽으로 치우쳐서 설치되면서, 상단에 핸들(13)이 설치된 포스트가 로봇 본체(11) 쪽으로 접혀지도록 설치했다는 것이 기술적 특징 중 하나이다.

핸들(13)은 로봇 본체(11)에서 전방으로 훨씬 돌출된 상태로 설치되어 있기 때문에 랩핑로봇(10)이 제품(20) 주위를 돌면서 랩핑 작업을 할 때 주위에 있는 작업자 또는 다른 물체가 돌출된 핸들에 걸려서 안전사고가 발생하는 사례가 현장에서는 빈번하게 발생하고 있는데, 본 발명에 따른 랩핑로봇(10)에서는 핸들(13)이 랩핑할 제품 쪽으로 치우쳐서 설치되어 있고 로봇 본체(11) 쪽으로 접혀지도록 설치되어 있기 때문에 랩핑작업 중에 핸들(13)이 로봇 본체(11) 보다 외측으로 돌출되지 않게 되므로 돌출된 핸들에 걸려서 발생하는 안전사고를 확실하게 방지할 수 있다.

유도바퀴(14)는 휠의 외주면이 지면에 접촉하는 것이 아니라 랩핑할 제품에 접촉해야 하므로 휠이 수평상태 설치되어, 랩핑작업을 위해 랩핑로봇(10)이 작동할 때 휠의 외주면이 랩핑할 제품(20)의 표면에 접촉한 상태로 회전하면서 랩핑로봇(10)의 이동을 유도하게 되는 구성인데, 핸들(13)이 설치된 포스트의 하부에서 랩핑할 제품이 위치하게 되는 쪽으로 돌출되도록 설치된다. 유도바퀴(14)가 구비되어 있기 때문에 작업자가 현장에 없더라도 작업조건만 입력시켜서 작동시키면 랩핑로봇(10)이 랩핑할 제품 주위를 돌면서 자동으로 랩핑할 수 있게 된다(도 2 참조).

마스트(mast)(15)는 로봇 본체(11)의 후방 중앙부분에 기둥 형상으로 설치된 구성인데, 랩(wrap)이 롤 형상으로 권취된 스풀(spool)(151)이 기둥 형상의 후방에 설치되고, 기둥 형상에는 스풀(151)과 랩 이송 및 장력감지부(16)를 상하로 이동시키기 위한 상하이동수단에 설치되어 있다. 스풀(151)에 권취된 랩이 풀리면서 공급되게 되며, 스풀(151)이 기둥 형상을 따라 상하로 이동하면서 랩을 공급하게 되므로 제품의 높이가 랩의 폭보다 훨씬 높더라도 무리없이 랩핑할 수 있게 된다.

일반적으로 거의 모든 마스트는 기둥 형상이 수직으로 설치되어 있고, 랩이 롤 형상으로 권취된 스풀이 마스트의 후방에 설치되어 있으며, 랩핑작업을 할 때 랩이 후방에서 잡아당겨지면서 풀리게 되는데, 이때 랩을 잡아당기는 장력이 작용하면서 수직으로 설치된 마스트가 후방에서 쏠리게 되면서, 특히 스풀의 위치가 상승하여 랩을 잡아당기는 장력이 작용하는 작용점이 마스트의 높은 위치에 위치하게 될 때는 랩핑로봇이 쉽게 전복되거나 앞부분이 들려지면서 이동 궤도를 이탈하는 안전사고가 발생하게 된다. 하지만, 본 발명의 랩핑로봇은 마스트(15)가 로봇 본체(11)의 전방 즉 랩을 잡아당기는 방향과 반대방향으로 3∼13°경사지도록 설치되어 있기 때문에 상기와 같은 안전사고의 위험을 방지할 수 있다(도 1 참조).

마스트(15)의 후방에는 스풀(151)에 권취되어 있던 랩이 풀리면서 공급될 때 공급되는 랩을 이송시키면서 장력을 감지하는 랩 이송 및 장력감지부(16)를 더 설치하는 것이 바람직하다. 랩 이송 및 장력감지부(16)는 랩의 이송을 안내하는 유도롤러(161)와, 랩을 당겨주는 당김롤러(162)와, 랩의 장력을 유지해 주기 위해 위치 이동이 가능한 이동롤러(163)와, 상기 롤러들을 설치하기 위한 프레임(160)을 기본적인 구성으로 구비하게 된다(도 5 내지 7 참조).

유도롤러(161)는 스풀(151)에 권취된 랩이 풀리면서 이송될 때 랩을 안내하여 이동롤러(163) 쪽으로 공급하게 된다. 당김롤러(162)는 프레임의 상판(160a) 상부에 설치된 구동모터(164)의 구동에 따라 발생한 구동력에 의해 회전하면서 유도롤러(161)와 이동롤러(163)를 거쳐 이송되어 오는 랩을 잡아당겨 주는 구성이다. 이동롤러(163)는 유도롤러(161)와 당김롤러(162) 사이에 설치되어, 당김롤러(162)와 함께 회전하면서 이송되는 랩이 장력을 유지하도록 해주는 구성이다. 당김롤러(162)와 이동롤러(163)의 중심축 상단부분에 제1 및 제2기어(162a, 163a)가 각각 구비되어 있어서, 제1 및 제2기어가 치합(齒合)되어 구동모터(164)의 구동력에 의해 당김롤러(162)와 이동롤러(163)가 함께 회전하게 되며, 제1 및 제2기어(162a, 163a)는 기어의 이빨(齒) 개수를 달리하여 당김롤러(162)의 회전수를 이동롤러(163)의 회전수보다 1.5배 정도 많게 해야 랩을 잡아당길 때 당김롤러(162)가 이동롤러(163) 보다 빨리 회전하면서 랩이 효과적으로 당겨지게 된다(도 6 및 7 참조).

프레임(160)은 수직으로 배치된 측판의 상단과 하단에 수평으로 배치된 상판(160a)과 하판(160b)이 결합되어 전체적으로 단면(斷面)이 'ㄷ'자 형상으로 형성되고, 상판(160a)과 하판(160b) 사이에 유도롤러(161)와 당김롤러(162) 및 이동롤러(163)가 위치하게 되며, 하판(160b)에서 유도롤러(161)의 측면에는 랩이 권취된 스풀(151)이 설치된다(도 4 참조).

프레임의 상판(160a)과 하판(160b)에서 이동롤러(161)의 중심축이 삽입된 부분에는 일정 길이의 슬롯(slot)(1601)을 형성하여, 이동롤러(161)의 중심축이 슬롯(1601) 내를 이동하면서 이동롤러(163)가 당김롤러(162)와 가까와지거나 멀어지도록 이동 가능하게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 이동롤러(163)가 위치 이동이 가능하기 때문에 랩핑로봇(10)이 랩핑작업을 하고 있는 중에 작업자의 신체의 일부 또는 다른 물체가 이동롤러(163)와 당김롤러(162) 사이에 끼이면 이동롤러(163)가 당김롤러(162)에서 멀어지면서 랩핑로봇(10)의 작동을 중지하도록 제어되기 때문에 안전사고에 따른 산업재해를 방지할 수 있고, 작업자가 랩핑작업을 하기 전에 랩을 롤러 사이에 끼워넣어서 랩핑 준비작업을 할 때 편리하다.

본 발명의 기술적 특징 중 하나가 랩 이송 및 장력감지부(16)를 설치해서 이송되는 랩의 장력을 감지하여 랩의 장력이 느슨해지거나 랩이 끊겼을 경우 랩핑로봇(10)의 작동을 중지시켜 랩핑이 정상적으로 이루어지지 않으면서 랩핑로봇(10)이 계속 작동하는 것을 방지한다는 점이다. 이를 위해 랩 이송 및 장력감지부(16)는 센서브라켓(165), 고정축(166), 센서롤러(168), 스프링(169) 및 센서(167)를 더 구비하게 된다(도 5 내지 7 참조).

센서브라켓(165)은 일정 길이와 폭을 갖는 판상(板狀)으로 형성되어, 당김롤러(162)의 상부 측면에 설치되고, 고정축(166)을 중심으로 일정 범위 내에서 회동 가능하도록 설치된다. 고정축(166)은 샤프트의 일단(一端)이 프레임의 상판(160a)에 고정되고 판상인 센서브라켓(165)을 관통하도록 설치된 것으로, 샤프트를 중심축으로 하여 센서브라켓(165)이 일정 범위 내에서 회동할 수 있게 해주는 구성이다.

센서롤러(168)는 센서브라켓(165)에서 당김롤러(162)와 먼 쪽에 위치한 단부(端部)의 하단에 설치되어 당김롤러(162)를 거쳐 공급되어 오는 랩을 최종적으로 가이드하여 제품 쪽으로 이송되도록 하는 롤러인데, 센서롤러(168)의 중심축 상단이 센서브라켓(165)에 고정되어 설치된다.

스프링(169)은 센서브라켓(165)에서 센서롤러(168)가 설치된 반대편 단부(端部)와 프레임 상판(160a) 사이를 연결하도록 설치되어, 센서롤러(168)를 거쳐서 랩핑할 제품 쪽으로 이송되는 랩의 장력에 따라 스프링(169)이 신축(伸縮)하게 됨에 따라 센서브라켓(165)이 고정축(166)을 중심으로 회동되게 된다.

센서(167)는 프레임의 상판(160a) 하부에 설치되어 센서브라켓(165)의 위치를 감지함으로써 이송되는 랩의 장력을 판단할 수 있도록 해주는 장력센서이다. 랩의 장력이 느슨해지거나 끊김이 발생하면 스프링(169)이 수축하여 길이가 짧아지면서 센서브라켓(165)을 잡아당겨 센서브라켓(165)이 센서(167)가 감지할 수 있는 범위 내로 위치하게 되고(도 6 참조), 랩의 장력이 정상적일 때에는 스프링(169)이 신장하여 길이가 길어지면서(정상적인 길이) 센서브라켓(165)이 센서(167)가 감지할 수 없는 범위로 이동하게 된다(도 7 참조).

센서(167)가 감지할 수 있는 범위 내에 센서브라켓(165)이 위치한 경우에는 랩의 장력이 느슨해지거나 끊김이 발생한 비정상상태로 판단하여 랩핑로봇(10)의 작동을 정지시키도록 제어된다. 이와 같이 랩의 장력이 느슨해지거나 끊김이 발생하여 비정상상태일 경우 작업자가 시각적 또는 청각적으로 인지할 수 있도록 불빛 또는 경보음을 일정 시간 동안 발생하도록 해주는 것이 바람직하다. 비정상상태가 감지되었을 때 랩핑로봇(10)의 작동을 곧바로 멈추도록 제어할 수도 있지만, 랩이 일시적으로 느슨해졌을 경우에는 몇 초 정도 더 감아주면 다시 랩의 장력이 정상상태로 돌아올 수도 있기 때문에 비정상상태를 감지하더라도 몇 초 정도 더 작동하도록 한 후에 랩핑로봇(10)의 작동을 멈추도록 제어할 수도 있다.

센서(167)가 감지할 수 있는 범위 내에 센서브라켓(165)이 위치하지 않을 경우에는 랩의 장력이 정상상태로 판단한다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 랩핑로봇 11 : 로봇본체
12 : 제어부 121 : 조작버튼
122 : 모니터
13 : 핸들
14 : 유도바퀴
15 : 마스트(mast) 151 : 스풀(spool)
16 : 랩 이송 및 장력감지부 160 : 프레임
161 : 유도롤러 162 : 당김롤러
163 : 이동롤러 164 : 구동모터
165 : 센서브라켓 166 : 고정축
167 : 센서 168 : 센서롤러
169 : 스프링
20 : 제품

Claims

랩핑할 제품의 주위를 돌면서 랩핑(wrapping)하는 랩핑로봇에 있어서,
상기 랩핑로봇은;
박스 형상의 내부에 배터리와 구동모터가 구비되고, 하부에 이동바퀴가 구비되어 이동 가능하도록 구성된 로봇 본체;
랩핑로봇의 작동조건을 입력시키고 조작하는 조작버튼과 스위치, 작업조건 및 상태를 현시해 주는 디스플레이부가 로봇 본체의 상면에 구비되어, 랩핑로봇의 작동을 제어하게 되는 제어부;
상기 로봇 본체의 전방으로 돌출되도록 설치되어, 랩핑로봇을 임의의 장소로 이동시킬 때 사용되게 되는 핸들;
상기 핸들의 하부에서 랩핑할 제품이 위치하게 되는 쪽으로 돌출되도록 설치되어, 제품의 표면에 접촉한 상태로 회전하면서 제품 주위를 돌면서 랩핑하는 랩핑로봇의 이동을 유도하게 되는 유도바퀴;
상기 로봇 본체의 후방 중앙부분에 기둥 형상으로 설치되고, 랩(wrap)이 롤 형상으로 권취된 스풀(spool)이 기둥 형상의 후방에 설치되어, 권취된 랩이 풀리면서 공급되게 되며, 스풀은 기둥 형상을 따라 상하 이동이 가능하도록 설치되어 있는 마스트(mast);
를 포함하여 구성되고, 상기 마스트의 후방에는 스풀에 권취되어 있던 랩이 풀리면서 공급될 때 공급되는 랩을 이송시키면서 장력을 감지하는 랩 이송 및 장력감지부가 더 설치되며,
상기 랩 이송 및 장력감지부는,
상기 스풀에 권취된 랩이 풀리면서 이송될 때, 랩을 안내하는 유도롤러;
구동모터의 구동력에 의해 회전하면서 유도롤러를 거쳐 이송되어 오는 랩을 잡아당겨 주는 당김롤러;
상기 유도롤러와 당김롤러 사이에 설치되어, 당김롤러와 함께 회전하면서 이송되는 랩의 장력을 유지하도록 해주는 이동롤러;
단면(斷面)이 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 상판과 하판 사이에 상기 유도롤러와 당김롤러 및 이동롤러가 위치하게 되는 프레임;
을 포함하여 구성되고,
상기 당김롤러와 이동롤러의 중심축에 제1 및 제2기어가 각각 구비되어 있어서, 제1 및 제2기어가 치합(齒合)되어 구동모터의 구동력에 의해 당김롤러와 이동롤러가 함께 회전하게 되며,
상기 프레임의 상판과 하판에서 이동롤러의 중심축이 삽입된 부분에는 슬롯(slot)이 형성되어 있어서, 이동롤러의 중심축이 슬롯 내를 이동하여 이동롤러가 당김롤러와 가까와지거나 멀어지도록 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇.
제1항에 있어서,
상기 핸들은, 로봇 본체의 박스 형상에서 핸들이 설치되는 변의 중앙부분에서 변의 길이의 ⅓∼¼ 만큼 랩핑할 제품이 위치하게 되는 쪽으로 치우쳐서 설치되는 것을 특징으로 하는 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇.
제1항에 있어서,
상기 마스트는 로봇 본체의 전방으로 3∼13°경사지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇.
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제1항에 있어서, 상기 랩 이송 및 장력감지부는,
일정 길이와 폭을 갖는 판상(板狀)으로 형성되어, 상기 당김롤러의 상부 측면에 설치된 센서브라켓;
샤프트의 일단(一端)이 상기 프레임의 상판에 고정되고 판상의 센서브라켓을 관통하도록 설치되어, 샤프트를 중심으로 센서브라켓이 일정 범위 내에서 회동 가능하도록 설치된 고정축;
상기 센서브라켓에서 당김롤러와 먼 쪽에 위치한 단부(端部)의 하단에 설치되어 당김롤러를 거쳐서 공급되어 오는 랩을 가이드하여 제품 쪽으로 이송되도록 하는 센서롤러;
상기 센서브라켓에서 센서롤러가 설치된 반대편 단부(端部)와 프레임 상판 사이를 연결하도록 설치되어, 센서롤러를 거쳐서 이송되는 랩의 장력에 따라 신축(伸縮)하게 됨에 따라 센서브라켓이 고정축을 중심으로 회동하도록 해주는 스프링;
상기 프레임의 상판 하부에 설치되어 센서브라켓의 위치를 감지함으로써 이송되는 랩의 장력을 판단할 수 있도록 해주는 센서;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇.
제6항에 있어서,
상기 센서가 감지할 수 있는 범위 내에 센서브라켓이 위치한 경우에는 랩의 장력이 느슨해지거나 끊김이 발생한 비정상상태로 판단하여 랩핑로봇의 작동을 정지시키도록 제어되는 것을 특징으로 하는 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇.
제7항에 있어서,
랩의 장력이 느슨해지거나 끊김이 발생할 경우 작업자가 시각적 또는 청각적으로 인지할 수 있도록 불빛 또는 경보음을 발생시키게 되는 것을 특징으로 하는 안전성과 신뢰성이 강화된 랩핑로봇.