KR102393983B1

KR102393983B1 - 커피음료 제조용 로봇

Info

Publication number: KR102393983B1
Application number: KR1020210119415A
Authority: KR
Inventors: 박노섭
Original assignee: (주)플레토로보틱스
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2022-05-03

Abstract

본 발명은 커피음료 제조용 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핸들링 로봇의 암에 결합된 하나의 핑거부에 의해 컵, 컵뚜껑, 스팀피쳐의 파지 및 이동, 컵뚜껑 결합 등의 다양한 기능을 수행할 수 있는 그러퍼가 구비된 커피음료 제조용 로봇에 관한 것이다.
본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇는 핸들링 로봇(R)의 암(100) 단부에 회전 가능하게 결합되는 결합부(200); 상기 결합부(200)의 내측에 결합되며, 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제하는데 소요되는 동력을 제공하는 구동부(300); 상기 구동부(300)에 의해 작동되어 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제하며, 내측면에 복수의 파지면(410)이 형성되는 한 쌍의 핑거부(400); 및 상기 핑거부(400)의 외부에 일정 간격으로 삽입되어 탄성적으로 밀착되는 미끄럼방지부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

커피음료 제조용 로봇{Robot for manufacturing coffee drink}

본 발명은 커피음료 제조용 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핸들링 로봇의 암에 결합된 하나의 핑거부에 의해 컵, 컵뚜껑, 스팀피쳐의 파지 및 이동, 컵뚜껑 결합 등의 다양한 기능을 수행할 수 있는 그리퍼가 구비된 커피음료 제조용 로봇에 관한 것이다.

최근 커피에 대한 소비자의 관심이 계속적으로 증가하면서 커피를 판매하는 커피전문점 또한 그 수가 점차 증가하고 있는 추세이다.

커피원두를 이용하여 제조되는 커피음료는 크게 인스턴트커피와 원두커피로 구분된다. 또한, 원두커피는 커피원두의 추출 방법에 따라 핸드드립과 에스프레소 머신 등으로 구분된다.

특히, 커피전문점에서 판매하는 여러 종류의 커피 중 그 기본 원료가 되는 것이 에스프레소인데, 이러한 에스프레소를 이용한 아메리카노, 카페라떼, 마끼아또, 카푸치노 등의 커피음료는 오로지 바리스타의 수작업에 의해 이루어진다.

따라서, 비숙련 바리스타와 전문 바리스타의 숙련도에 따라 커피음료 맛이 결정되고, 매장의 매출에도 영향을 미친다.

한편, 커피전문점 운영비용 중 큰 비중을 차지하는 것 중의 하나가 인건비 지출이며, 인건비를 줄이기 위해 커피자판기가 제공되고 있지만, 이를 통해 만족스러운 맛의 커피를 제공하는 것은 불가능하다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.

특허문헌 1에는 내부에 제어실이 형성되고, 상부에 컵 받침부가 승강 가능하도록 형성되는 부스본체; 상기 부스본체의 전방에 설치되며, 주문자에 의해 입력된 커피음료 주문 정보를 핸들링 로봇으로 전송하는 주문단말기; 상기 주문단말기와 무선통신이 가능하도록 커피음료 주문용 애플리케이션이 설치되며, 상기 주문단말기에 관한 정보를 전송받아 커피음료 메뉴 중에서 원하는 커피음료를 주문하고, 주문한 커피음료에 대한 결제처리를 수행하며, 주문번호 정보 확인 및 커피음료 인수 예약시간 정보를 입력할 수 있는 클라이언트 단말기; 상기 부스본체의 상부에 설치되며, 커피음료를 추출하여 공급하는 자동 커피머신; 상기 부스본체의 상부에 설치되며, 컵을 낱개씩 공급하는 컵 공급부; 상기 부스본체의 상부에 설치되며, 다수의 컵 뚜껑이 적층되어 있는 컵 뚜껑 공급부; 상기 부스본체의 상부에 설치되며, 상기 컵 공급부에서 컵을 파지하여 배출한 후 자동 커피머신으로 이동하여 주문한 커피음료를 컵에 담고, 컵을 컵 받침부에 올려놓은 상태에서 상기 컵 뚜껑 공급부에서 컵 뚜껑을 파지하여 배출한 후 이동하여 컵의 상부에 컵 뚜껑을 덮어주는 핸들링 로봇;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 커피음료 제조시스템에 대해 개시되어 있다.

특히, 상기 제1,2 로봇으로 사용하는 스카라 로봇의 경우 회동 가능하면서 물건을 클램핑 할 수 있는 핑거가 설치된 구조를 갖는다. 이때 핑거는 대상물을 클램핑하는 기능과 함께 회전툴을 구비하여 핑거가 회전되어 클램핑한 대상물의 방향전환이 이루어질 수 있도록 한다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 커피음료가 담긴 컵에 컵뚜껑을 덮지 않은 상태로 주문자에게 제공하기 때문에, 종래의 핑거는 단순히 컵을 파지하거나 또는 파지 해제시키는 역할만 수행하므로 사용범위가 제한적이었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 2에 개시되어 있다.

특허문헌 2에는 핸들링 로봇암의 단부에 결합되는 로봇 그리퍼에 있어서, 상기 로봇암의 단부에 회전 가능하게 결합되는 회전브라켓; 상기 회전브라켓의 일측에 결합되어 컵 또는 컵뚜껑을 파지하는 제1 파지유닛; 상기 회전브라켓의 타측에 결합되어 스팀피쳐를 파지하는 제2 파지유닛; 상기 회전브라켓의 양측에 각각 결합되어 상기 제1 파지유닛 및 제2 파지유닛을 구동시키는 에어척; 및 상기 제2 파지유닛의 일측에 고정되어 컵의 상부에 놓인 컵뚜껑을 가압하여 컵의 상부에 컵뚜껑을 결합시키는 가압헤드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피음료 제조용 로봇 그리퍼에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상기 종래의 기술은 컵, 컵뚜껑, 스팀피쳐의 파지 및 이동, 컵뚜껑 결합 등의 기능을 수행하기 위해서 하나의 부품으로 수행할 수 없었다. 결국, 상기와 같은 기능을 수행하기 위해서는 제1 파지유닛, 제2 파지유닛 및 가압헤드 등 복수의 부품이 설치되어야 하며, 이러한 부품들의 작동에 의해 커피음료가 제조되기 때문에 기능 전환에 걸리는 시간이 많이 소요되므로 작업속도가 느리다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2093088호(2020.03.24. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-2118843호(2020.06.03. 공고)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 내측면에 복수의 파지면이 형성된 하나의 핑거부에 의해 컵, 컵뚜껑, 스팀피쳐의 파지 및 이동, 컵뚜껑 결합 등의 다양한 기능을 수행함으로써 종래와 같이 각각의 기능을 가진 부품을 별도로 설치하지 않아도 되고, 커피음료 제조 과정에서 기능 전환에 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있는 커피음료 제조용 로봇을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇은 핸들링 로봇(R)의 암(100) 단부에 회전 가능하게 결합되는 결합부(200); 상기 결합부(200)의 내측에 결합되며, 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제하는데 소요되는 동력을 제공하는 구동부(300); 상기 구동부(300)에 의해 작동되어 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제하며, 내측면에 복수의 파지면(410)이 형성되는 한 쌍의 핑거부(400); 및 상기 핑거부(400)의 외부에 일정 간격으로 삽입되어 탄성적으로 밀착되는 미끄럼방지부(500);를 포함하며, 상기 핑거부(400)의 파지면(410)은, 상기 핑거부(400)의 내측면 상부 둘레를 따라 형성되는 수직면(411)과 상기 수직면(411)의 하단에서 외측 방향으로 하향 경사지게 연장되는 경사면(412)으로 형성되고, 상기 결합부(200)를 시켜 상기 경사면(412)이 상부에 위치되고, 상기 수직면(411)이 하부에 위치된 상태에서 상기 경사면(412)으로 컵을 파지하여 커피머신으로부터 커피음료를 받고, 상기 결합부(200)를 회전시켜 상기 수직면(411)이 상부에 위치되고, 상기 경사면(412)이 하부에 위치된 상태에서 상기 경사면(412)으로 컵뚜껑을 파지히여 컵뚜껑을 컵의 상부에 결합시키며, 상기 결합부(200)를 회전시켜 상기 수직면(411)이 상부에 위치되고, 상기 경사면(412)이 하부에 위치된 상태에서 상기 수직면(411)에 의해 스팀피쳐의 외면이 파지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부(300)는, 내부에 공기의 압력에 의해 왕복 운동하는 피스톤이 구비된 실린더(310);

상기 실린더(310)의 피스톤의 작동에 따라 상호 간격이 조절되는 한 쌍의 죠(320);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 핑거부(400)는 반원호 형상으로 이루어지되 서로 대향되는 한 쌍의 핑거로 구성되며, 상기 구동부(300)에 의해 핑거의 간격이 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 핑거부(400)에는 일정 간격으로 내측을 향해 함몰되는 복수의 고정홈(420)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파지면(410)은, 핑거부(400)의 내측면 상부 둘레를 따라 형성되는 수직면(411); 상기 수직면(411)의 하단에서 외측 방향으로 하향 경사지게 연장되는 경사면(412);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미끄럼방지부(500)는 상기 핑거부(400)의 외부를 감싸는 링 형태의 실리콘 밴드로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇은 컵, 컵뚜껑, 스팀피쳐의 파지 및 이동, 컵뚜껑 결합 등의 다양한 기능을 하나의 핑거부에 의해 수행할 수 있게 됨으로써, 부품 단순화로 인하여 제작비용을 줄이는 한편 커피음료의 제조 과정에서 기능 전환에 걸리는 시간을 대폭 줄여 작업속도가 빨라지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇 그리퍼가 장착된 핸들링 로봇을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇의 그리퍼를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇의 그리퍼를 도시한 정단면도.
도 4는 본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇의 그리퍼를 도시한 측단면도.
도 5는 본 발명에 따른 구동부를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 핑거부를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 핑거부에 의해 컵을 파지한 상태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 핑거부에 의해 컵뚜껑을 파지한 상태를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 핑거부에 의해 스팀피쳐를 파지한 상태를 도시한 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇은 컵, 컵뚜껑, 스팀피쳐의 파지 및 이동, 컵뚜껑 결합 등의 다양한 기능을 수행할 수 있는 것으로, 결합부(200), 구동부(300), 핑거부(400) 및 미끄럼방지부(500)를 포함한다.

상기 결합부(200)는 핸들링 로봇(R)의 암(100) 단부에 회전 가능하게 결합된다. 상기 결합부(200)의 회전과 함께 핑거부(400)도 연동 회전된다.

또한, 상기 결합부(200)는 핸들링 로봇(R)의 암(100) 단부에 고정되거나 또는 분리될 수 있다.

상기 결합부(200)는 내측에 구동부(300)를 장착하기 위한 것으로서, "ㄷ"자 형태의 프레임으로 구비될 수 있다.

상기 결합부(200)에는 구동부(300)를 고정시키기 위해 볼트 등의 체결부재가 체결되도록 체결공(210)이 형성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(300)는 상기 결합부(200)의 내측에 결합되며, 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제하는데 소요되는 동력을 제공한다. 이러한 구동부(300)는 실린더(310)와 한 쌍의 죠(320)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더(310)는 내부에 공기의 압력에 의해 왕복 운동하는 피스톤(미도시)이 구비된다. 상기 실린더(310)의 일측에는 피스톤과 연결되도록 급기구(311)가 형성된다.

상기 죠(320)는 집게 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 실린더(310)의 피스톤의 작동에 따라 상호 간격이 조절된다.

상기 죠(320)는 핑거부(400)의 일측에 삽입되어 볼트 등의 체결부재를 통해 체결 고정된다.

이에 따라, 상기 구동부(300)는 피스톤의 상부로 급기구(311)를 통하여 압축공기를 공급하게 되면 피스톤이 하강하면서 죠(320) 간의 간격이 벌어지게 되고, 피스톤의 하부로 급기구(311)를 통하여 압축공기를 공급하게 되면 피스톤이 상승하면서 죠(320) 간의 간격이 좁혀지게 되는 것이다. 상기 구동부(300)의 작동과 함께 핑거부(400)가 연동되면서 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제할 수 있다.

상기 핑거부(400)는 상기 구동부(300)에 의해 작동되어 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제한다.

도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 핑거부(400)는 반원호 형상으로 이루어지되 서로 대향되는 한 쌍의 핑거로 구성된다. 이러한 핑거부(400)는 구동부(300)에 의해 핑거의 간격이 조절된다.

상기 핑거부(400)의 후단부에는 구동부(300)의 죠(320)가 삽입되도록 삽입홈(431)을 갖는 연결부재(430)가 연장 형성된다.

즉, 상기 핑거부(400)는 압축공기의 압력에 의해 작동되도록 상기 구동부(300)에 결합된다.

상기 핑거부(400)에는 일정 간격으로 내측을 향해 함몰되는 복수의 고정홈(420)이 형성된다. 상기 고정홈(420)에는 핑거부(400)에 삽입된 미끄럼방지부(500)가 고정된다.

한편, 상기 핑거부(400)의 내측면에는 복수의 파지면(410)이 형성된다. 상기 파지면(410)은 수직면(411)과 경사면(412)으로 이루어진다.

상기 수직면(411)은 핑거부(400)의 내측면 상부 둘레를 따라 형성된다.

상기 경사면(412)은 상기 수직면(411)의 하단에서 외측 방향으로 하향 경사지게 연장된다.

상기와 같이, 상기 핑거부(400)의 내측면에 형성된 수직면(411)과 경사면(412)에 의해 컵, 컵뚜껑, 스팀피쳐의 파지 및 이동, 컵뚜껑 결합 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.

부연하면, 상기 수직면(411)을 통해서는 컵과 스팀피쳐를 파지 및 이동을 수행할 수 있고, 상기 경사면(412)을 통해서는 컵뚜껑을 파지 및 이동은 물론 컵뚜껑 결합을 수행할 수 있다.

이처럼, 하나의 핑거부(400)의 내측면에 수직면(411)과 경사면(412)이 형성되는 구조를 통해 종래와 같이 각각의 기능을 가진 부품을 별도로 설치하지 않아도 되는 것이다. 따라서, 부품 단순화로 인하여 제작비용을 줄이는 효과가 있다. 또한, 커피음료의 제조 과정에서 기능 전환에 걸리는 시간을 대폭 줄임으로써 작업속도가 빨라지는 효과가 있다.

도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 미끄럼방지부(500)는 상기 핑거부(400)의 외부에 일정 간격으로 삽입되어 탄성적으로 밀착된다.

이러한 미끄럼방지부(500)는 상기 핑거부(400)의 외부를 감싸는 링 형태의 실리콘 밴드로 이루어진다.

즉, 상기 미끄럼방지부(500)는 상기 핑거부(400)의 외부에 삽입되어 탄성적으로 밀착됨으로써 핑거부(400)의 수직면(411)과 경사면(412)에 상응하는 접촉면을 갖게 된다.

따라서, 상기 미끄럼방지부(500)는 상기 핑거부(400)에 의해 파지되는 파지 대상물인 컵, 컵뚜껑, 스팀피쳐의 외면에 접촉하여 이들의 미끄러짐을 방지함은 물론 안정된 파지기능을 발휘하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 커피음료 제조용 로봇 작용을 설명하면 다음과 같다.

[컵의 파지 및 이동]

도 7에 도시된 바와 같이, 일예로 커피음료 중 아이스 아메리카노를 제조하기 위하여 컵 공급기에서 컵을 파지하여 이동하는 경우에는, 먼저 핑거부(400)의 경사면(412)이 상부에 위치하고, 수직면(411)이 하부에 위치한 상태에서 다수의 컵이 뒤집혀 적층되어 있는 컵 공급기 측으로 이동하면서 곧바로 핸들링 로봇(R)의 암(100) 단부에 결합된 결합부(200)의 회전으로 핑거부(400)가 연동 회전된다. 핑거부(400)의 회전으로 수직면(400)이 상부에 위치한 상태에서 핑거부(400)의 수직면(411)이 컵 공급기의 최상부에 위치한 컵의 외면에 접촉되어 컵을 파지하게 된다. 이후, 컵을 파지하여 분리한 상태에서 다시한번 결합부(200)의 회전으로 핑거부(400)가 회전되어 파지한 컵의 개구부가 상부에 위치하도록 뒤집은 상태로 제빙기와 커피머신 측으로 이동하게 된다. 파지한 컵의 내부에 제빙기로부터 얼음을 받고, 커피머신으로부터 커피음료를 받고 난 후, 컵 받침부에 커피음료가 담긴 컵을 내려놓는다.

[컵뚜껑의 파지 및 결합]

도 8에 도시된 바와 같이, 커피음료가 담긴 컵의 상부에 컵뚜껑을 파지하여 결합하는 경우에는, 컵 받침부에 커피음료가 담긴 컵을 내려놓은 후, 다수의 컵뚜껑이 적층되어 있는 컵뚜껑 공급기로 이동하는 과정에서 결합부(200)의 회전으로 핑거부(400)가 연동 회전되어 핑거부(400)의 수직면(411)이 상부에 위치하고, 경사면(412)이 하부에 위치한 상태에서 핑거부(400)의 경사면(412)이 컵뚜껑 공급기의 최상부에 위치한 컵뚜껑의 외면에 접촉되어 컵뚜껑을 파지하게 된다. 컵뚜껑을 파지하여 분리한 상태에서 컵 받침부 측으로 이동하게 된다. 파지한 컵뚜껑을 컵의 상부에 위치시킨 후 서서히 가압하여 컵뚜껑을 결합시킨다.

[스팀피쳐의 파지 및 이동]

도 9에 도시된 바와 같이, 일예로 라떼음료를 제조하거나 또는 스팀피쳐를 세척하는 경우에는, 컵을 파지 및 이동하는 경우와 마찬가지로 핑거부(400)의 수직면(411)이 상부에 위치하고, 경사면(412)이 하부에 위치한 상태에서 핑거부(400)의 수직면(411)이 스팀피쳐의 외면에 접촉되어 스팀피쳐를 파지하게 된다. 이때, 스팀피쳐의 손잡이를 상기 핑거부(400)의 연결부재(430) 사이에 위치되도록 하여 중심을 맞추게 된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

100 : 암 200 : 결합부
210 : 체결공 300 : 구동부
310 : 실린더 311 : 급기구
320 : 죠 400 : 핑거부
410 : 파지면 411 : 수직면
412 : 경사면 420 : 고정홈
430 : 연결부재 431 : 삽입홈
500 : 미끄럼방지부

Claims

핸들링 로봇(R)의 암(100) 단부에 회전 가능하게 결합되는 결합부(200);
상기 결합부(200)의 내측에 결합되며, 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제하는데 소요되는 동력을 제공하는 구동부(300);
상기 구동부(300)에 의해 작동되어 파지 대상물의 외면을 파지 및 파지 해제하며, 내측면에 복수의 파지면(410)이 형성되는 한 쌍의 핑거부(400); 및
상기 핑거부(400)의 외부에 일정 간격으로 삽입되어 탄성적으로 밀착되는 미끄럼방지부(500);를 포함하며,
상기 핑거부(400)의 파지면(410)은,
상기 핑거부(400)의 내측면 상부 둘레를 따라 형성되는 수직면(411)과 상기 수직면(411)의 하단에서 외측 방향으로 하향 경사지게 연장되는 경사면(412)으로 형성되고,
상기 결합부(200)를 시켜 상기 경사면(412)이 상부에 위치되고, 상기 수직면(411)이 하부에 위치된 상태에서 상기 경사면(412)으로 컵을 파지하여 커피머신으로부터 커피음료를 받고,
상기 결합부(200)를 회전시켜 상기 수직면(411)이 상부에 위치되고, 상기 경사면(412)이 하부에 위치된 상태에서 상기 경사면(412)으로 컵뚜껑을 파지히여 컵뚜껑을 컵의 상부에 결합시키며,
상기 결합부(200)를 회전시켜 상기 수직면(411)이 상부에 위치되고, 상기 경사면(412)이 하부에 위치된 상태에서 상기 수직면(411)에 의해 스팀피쳐의 외면이 파지되는 것을 특징으로 하는 커피음료 제조용 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 구동부(300)는, 내부에 공기의 압력에 의해 왕복 운동하는 피스톤이 구비된 실린더(310);
상기 실린더(310)의 피스톤의 작동에 따라 상호 간격이 조절되는 한 쌍의 죠(320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피음료 제조용 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 핑거부(400)는 반원호 형상으로 이루어지되 서로 대향되는 한 쌍의 핑거로 구성되며, 상기 구동부(300)에 의해 핑거의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 커피음료 제조용 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 핑거부(400)에는 일정 간격으로 내측을 향해 함몰되는 복수의 고정홈(420)이 형성되는 것을 특징으로 하는 커피음료 제조용 로봇.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 미끄럼방지부(500)는 상기 핑거부(400)의 외부를 감싸는 링 형태의 실리콘 밴드로 이루어진 것을 특징으로 하는 커피음료 제조용 로봇.