KR102530906B1 - 박스 적재 장치 - Google Patents

Abstract

복수열의 박스를 한 번에 운반하여 적재하고, 박스의 형태에 따라 다양한 패턴으로 박스를 정렬하여 적재할 수 있도록, 자유 구동되는 로봇의 아암 선단에 장착되어 이송라인 상에 정렬된 박스를 적재라인으로 옮겨 기 설정된 패턴으로 적재하기 위한 그리퍼를 포함하고, 상기 그리퍼는 로봇의 아암에 장착되며 뼈대를 이루는 프레임, 상기 프레임에 설치되고 전후방향으로 이동되어 물품의 하단을 선택적으로 받쳐 지지하는 포크부, 상기 프레임의 후단에 설치되고 하부로 연장되어 포크부 이동시 박스의 이동을 제한하는 스토퍼부재, 상기 프레임 하단에 설치되어 포크부재에 놓인 박스 상단을 눌러 지지하는 상부가압부를 포함하는 박스 적재 장치를 제공한다.

Description

박스 적재 장치{APPARATUS FOR LOADING BOX}

본 개시내용은 박스 등의 물품을 운반하여 적재하기 위한 박스 적재 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 음료 용기 제품를 포함하여 다양한 제품들은 공정화된 자동 생산 공장에서 대량으로 생산되어 유통된다. 대량 유통을 위해 제품은 적정 크기의 박스에 담겨지고, 이러한 박스는 그 형태에 따라 다양한 패턴으로 배열되고 복수의 층으로 빠렛트에 적재되어 이송된다.

콘베이어밸트를 통해 이송되는 박스를 효율적으로 빠렛트에 적재하기 위해, 다수의 박수를 운반하여 다양한 형태로 배열하여 적층하기 위한 적재시스템이 사용되고 있다.

적재시스템은 예를 들어 로봇의 아암 선단에 적재장치를 장착하여 박스를 이동하는 구조일 수 있다. 로봇 적재 시스템의 경우 좁은 장소에서도 설치가 가능하여 많은 곳에서 활용되고 있다.

그런데, 종래의 적재시스템은 충분히 많은 양의 박스를 한 번에 옮기지 못해 공급되는 박스를 신속하게 적재 처리하지 못하는 문제가 있다.

또한, 종래의 경우 단순히 박스를 들어 적재 위치로 옮겨 적층하는 구조로, 박스의 형태나 크기에 따라 다양한 패턴으로 적재하기 어려웠다. 이에, 박스를 원하는 패턴으로 적재하기 위해서는 로봇이 반복적으로 움직여야 하므로, 작업시간이 많이 소요되고 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

최근 들어, 제품의 생산성이 더 가속화되고 있어 대량의 박스를 보다 빠른 시간 내에 적재 처리할 필요가 있다. 이에, 종래 적재시스템을 개선하는 것은 사용자에게 많은 장점을 제공한다.

본 과제는, 복수열의 박스를 한 번에 운반하여 적재할 수 있도록 된 박스 적재 장치를 제공하는 것이다.

본 과제는, 박스의 형태에 따라 다양한 패턴으로 박스를 정렬하여 적재할 수 있도록 된 박스 적재 장치를 제공하는 것이다.

본 과제는, 기존 생산되고 있는 적재장치 보다 다수의 박스를 한 번에 그리핑하여 기존보다 작은 움직임으로 박스를 적재하여 박스 적재에 소요되는 시간을 줄일 수 있고 생산 속도를 향상 시킬 수 있는 박스 적재 장치를 제공하는 것이다.

본 과제는, 보다 안정적으로 박스를 정렬하여 적재할 수 있도록 된 박스 적재 장치를 제공하는 것이다.

본 구현예의 적재 장치는, 자유 구동되는 로봇의 아암 선단에 장착되어 이송라인 상에 정렬된 박스를 적재라인으로 옮겨 기 설정된 패턴으로 적재하기 위한 그리퍼를 포함할 수 있다.

상기 그리퍼는 로봇의 아암에 장착되며 뼈대를 이루는 프레임, 상기 프레임에 설치되고 전후방향으로 이동되어 물품의 하단을 선택적으로 받쳐 지지하는 포크부, 상기 프레임의 후단에 설치되고 하부로 연장되어 포크부 이동시 박스의 이동을 제한하는 스토퍼부재, 상기 프레임 하단에 설치되어 포크부재에 놓인 박스 상단을 눌러 지지하는 상부가압부를 포함할 수 있다.

상기 상부가압부는 상기 프레임 하단에 설치되어 포크부재에 놓인 박스 상단을 눌러 지지하는 상부가압판, 상기 상부가압판을 상하로 이동시키기 위한 수직구동실린더, 상기 수직구동실린더와 상기 상부가압판 사이에 설치되는 탄성스프링을 포함할 수 있다.

상기 포크부는 상기 프레임에 설치된 가이드홀더에 슬라이딩가능하게 삽입되어 전후방향으로 이동가능하게 설치되는 이동바, 상기 이동바 일측 선단에 설치되고 하부로 연장되는 연결부재, 상기 연결부재의 하단에 설치되고 전후방향을 따라 연장되어 물품의 하단을 받쳐 지지하는 복수개의 포크부재, 상기 프레임에 설치되어 상기 이동바를 프레임에 대해 전후진시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

상기 그리퍼는 상기 프레임에 간격을 두고 배열되는 적어도 두 개 이상의 포크부를 구비하고, 상기 각 포크부는 개별적으로 구동되어, 각 포크부에 놓은 박스를 동시에 또는 각각 적재하는 구조일 수 있다.

상기 구동부는 프레임에 설치되는 서보모터, 상기 서보모터에 연결되어 회전되는 피니언기어, 상기 이동바를 따라 나란하게 연장되어 이동바 선단에 설치되는 지지부재와 상기 연결부재 사이에 설치되는 지지바, 상기 지지바에 설치되어 상기 피니언기어에 맞물리는 랙기어를 포함할 수 있다.

상기 구동부는 상기 서보모터의 구동에 따라 상기 프레임에 대한 상기 포크부재의 이동량을 제어하여, 상기 포크부에 놓인 박스를 한 번에 또는 다단계로 구분하여 적재하는 구조일 수 있다.

상기 그리퍼는 상기 프레임의 적어도 일 측면에 설치되어 박스의 측면을 정렬하는 측지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 측지지부는 상기 프레임의 측면에 설치되는 브라켓에 회동가능하게 축결합되는 회전판, 상기 프레임에 설치되고 상기 회전판에 연결되어 회전판을 회전시키는 회동실린더를 포함할 수 있다.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 박스의 하단을 받쳐줌으로써, 2열 이상으로 배열된 박스도 한 번에 운반할 수 있어, 시간당 박스 이동량을 극대화할 수 있게 된다.

이에, 종래 설비의 한계 속도를 극복하여 고속 작업이 가능하고, 보다 생산성을 높일 수 있게 된다.

운반된 박스를 원하는 위치에 필요한 개수만큼만 옮겨 적재할 수 있어, 박스 종류에 따라 다양한 패턴으로 박스를 적재할 수 있다. 이에, 하나의 시스템으로 박스의 적재 패턴을 다양화할 수 있다.

또한, 박스를 적재함에 있어서 로봇의 움직임을 최소화하여 로봇의 이동량을 줄이고, 박스 적재에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

박스를 균일하고 안정적으로 정렬하여 적재할 수 있어, 박스 적재 불량에 따른 사고를 방지할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따라 박스 적재 장치가 장착된 로봇이 배치된 적재설비를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 박스 적재 장치를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 박스 적재 장치의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 박스 적재 장치의 개략적인 측면도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 박스 적재 장치의 개략적인 정면도이다.
도 6과 도 7은 패턴에 따라 본 실시예에 따른 박스 적재 장치에 의해 박스가 적재되는 상태를 도시한 개략적인 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하 설명에서, 박스는 내부에 제품이 수용되는 사각 직육면체 형태의 상자를 의미한다. 박스의 형태나 크기는 다야하게 변형될 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 적재장치가 마련된 설비 구조를 나타내고 있다.

본 실시예의 적재 장치는 로봇(100)의 아암 선단에 장착되어 이송라인(200) 상에 정렬된 박스(B)를 적재라인(300)으로 옮겨 기 설정된 패턴으로 적재하는 그리퍼(10)를 포함한다.

제품이 담긴 박스(B)는 이송라인(200)을 따라 출측으로 이동된다. 이송라인(200)으로 이동된 박스(B)는 로봇(100)의 구동에 따라 로봇(100)에 장착된 그리퍼(10)에 의해 적재라인(300) 상에 복수의 층으로 적층되어 옮겨진다.

이송라인(200)은 복수개의 박스(B)를 일정한 행과 열로 배열하여 출측으로 이송한다. 이송라인(200)을 따라 이송된 박스(B)는 종횡으로 정렬되어, 설정된 행과 열에 맞춰 정렬될 수 있다.

로봇(100)은 아암 선단에 그리퍼(10)를 장착한다. 로봇(100)은 자유롭게 회전 및 상하좌우로 움직여 그리퍼(10)를 원하는 방향과 위치로 이동시킬 수 있다. 로봇(100)의 형태나 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 로봇(100)의 구동에 따라 그리퍼(10)는 이송라인(200)과 적재라인(300) 사이를 이동하며 필요한 작업을 수행할 수 있다.

그리퍼(10)는 이송라인(200) 상의 종횡으로 정렬된 복수의 박스(B)를 한 번에 들어 올려 적재라인(300) 상에 설정된 패턴에 따라 적재 및 적층한다.

도 2는 본 실시예에 따른 그리퍼를 전체적인 구조를 나타내고 있으며, 도 3 내지 도 5는 본 실시예에 따른 그리퍼의 구성을 나타내고 있다.

이하 설명에서, 도 1에서 y축 방향은 상하방향이라 하고, y축 방향을 따라 위쪽을 상 또는 상부라 하고, 아래쪽을 하 또는 하부라 한다. 또한, 도 1에서 z축 방향은 측방향이라 하고, z축 방향을 따라 양쪽을 측 또는 측부라 한다. 또한, 도 1에서 x축은 전후방향이라 하고, x축을 따라 박스가 출입되는 쪽을 전 또는 전방이라하고 그 반대쪽을 후 또는 후방이라 한다.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 그리퍼(10)는 로봇(100)의 아암에 장착되며 뼈대를 이루는 프레임(12), 프레임(12)에 설치되고 전후방향으로 이동되어 물품의 하단을 선택적으로 받쳐 지지하는 복수개의 포크부(20), 프레임(12)의 후단에 설치되고 하부로 연장되어 포크부(20) 이동시 박스(B)의 이동을 제한하는 스토퍼부재(40), 프레임(12) 하단에 설치되어 포크부재(24)에 놓인 박스(B) 상단을 눌러 지지하는 상부가압부(50)를 포함할 수 있다.

프레임(12)은 예를 들어 사각의 구조물로, 각 구성부를 지지한다. 프레임(12)의 상단 중심부에는 로봇(100)의 아암 선단에 장착될 수 있도록 연결축(14)이 설치될 수 있다. 프레임(12)의 형태나 크기는 다양하게 변형될 수 있다.

프레임(12)의 하부에 복수개의 포크부(20)가 측방향으로 배열 설치될 수 있다. 이에, 본 장치는 측방향으로 복수개의 박스(B)를 포크부(20)에 적재하여 한 번에 옮길 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 그리퍼(10)는 두 개의 포크부(20)가 구비되어 개별적으로 각 포크부(20)가 개별적으로 구동되는 구조일 수 있다. 따라서, 그리퍼(10)는 각 포크부(20)가 동시에 구동되어 박스(B)를 동시에 적재라인(300)에 적재하거나 각각의 포크부(20)가 개별적으로 구동되어 각 포크부(20)의 박스(B)를 구분하여 적재할 수 있다.

이에, 그리퍼(10)에 최대한 박스(B)를 올려 적재라인(300)으로 이동시킨 상태에서 설정된 적재패턴에 따라 박스(B)를 모두 또는 일부만을 필요한 위치에 적재함으로써, 그리퍼(10)에 지지되어 있는 박스(B)를 다양한 패턴으로 적재할 수 있다.

이하 본 실시예는 그리퍼(10)에 두 개의 포크부(20)가 구비된 구조를 예로서 설명한다. 본 장치는 이에 한정되지 않으며, 3개 이상의 포크부(20)가 측방향을 따라 일정간격으로 배치된 구조 역시 적용될 수 있다. 이러한 구조의 경우도 각각의 포크부(20)는 개별적으로 구동되어 박스(B)를 동시에 또는 개별적으로 적재할 수 있다.

두 개의 포크부(20)는 프레임(12)의 측방향으로 나란하게 배치된다. 각 포크부(20)는 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 포크부(20)는 전후방향으로 이동되어 물품의 하단을 선택적으로 받쳐 지지한다.

이를 위해 본 실시예에의 포크부(20)는, 프레임(12)에 설치된 가이드홀더에 슬라이딩가능하게 삽입되어 전후방향으로 이동가능하게 설치되는 이동바(21), 이동바(21) 일측 선단에 설치되고 하부로 연장되는 연결부재(23), 연결부재(23)의 하단에 설치되고 전후방향을 따라 연장되어 물품의 하단을 받쳐 지지하는 복수개의 포크부재(24), 프레임(12)에 설치되어 이동바(21)를 프레임(12)에 대해 전후진시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

이와 같이, 포크부재(24)가 박스(B)의 하단을 받쳐 지지함으로써, 전후 방향으로 늘어선 복수 열의 박스(B)도 한 번에 들어 이동시킬 수 있게 된다.

이동바(21)는 프레임(12)에 설치된 가이드홀더(22)에 끼워져 프레임(12)에 결합되며 가이드홀더(22)를 따라 슬라이딩되어 전후방향으로 이동될 수 있다. 이동바(21)는 두 개가 한 쌍을 이루어 간격을 두고 배치될 수 있다. 이에, 이동바(21)는 프레임(12)의 전후 방향으로 보다 안정적으로 움직일 수 있다.

한 쌍의 이동바(21)의 전방쪽 선단에는 지지부재(25)가 설치되어 이동바(21) 사이를 결합한다. 이동바(21)의 후방쪽 선단에는 연결부재(23)가 설치되어 있어 두 이동바(21) 사이를 결합한다. 이에, 두 개의 이동바(21)는 지지부재(25)와 연결부재(23)에 의해 양 선단 결합되어 한 몸체를 이룬다.

연결부재(23)는 수직방향을 따라 하방향으로 연장된다. 연결부재(23)의 길이는 박스(B)의 높이 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

연결부재(23)의 하단에 포크부재(24)가 설치된다. 포크부재(24)는 일단이 연결부재(23)에 고정되며 타단은 전방쪽을 향해 수평으로 연장된다. 복수개의 포크부재(24)가 연결부재(23) 하단을 따라 일정 간격으로 배열 설치될 수 있다. 본 실시예에서, 포크부재(24)는 4개가 설치된 구조로 되어 있으나, 설치 개수는 박스(B) 크기에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 측방향으로 길이가 긴 박스(B)의 경우 포크부(20)의 측방향 크기도 커질 수 있고 이 경우 포크부재(24)의 설치 개수 역시 증가할 수 있다.

본 실시예에서, 포크부재(24)의 길이는 전후방향을 따라 적어도 두 개 이상의 박스(B)가 놓일 수 있는 정도의 길이로 형성될 수 있다. 이에, 본 장치는 측방향으로 두 줄 이상, 전후방향으로 두 개 이상의 박스(B)를 한 번에 포크부재(24)로 들어 올려 옮길 수 있게 된다. 따라서, 한 번에 보다 많은 개수의 박스(B)를 옮겨 적재함으로써, 작업 시간을 단축할 수 있다.

구동부는 이동바(21)를 전후진 이동시킴으로써, 포크부재(24)를 박스(B) 밑으로 이동하거나 박스(B) 외측으로 이동시키게 된다.

구동부는, 프레임(12)에 설치되는 서보모터(30), 서보모터(30)에 연결되어 회전되는 피니언기어(31), 이동바(21)를 따라 나란하게 연장되어 이동바(21) 선단에 설치되는 지지부재(25)와 연결부재(23) 사이에 설치되는 지지바(33), 지지바(33)에 설치되어 피니언기어(31)에 맞물리는 랙기어(32)를 포함할 수 있다.

지지바(33)는 두 개의 이동바(21) 사이에서 이동바(21)와 나란하게 배치되어 지지부재(25)와 연결부재(23) 사이에 설치될 수 있다. 지지바(33)에 랙기어(32)가 설치된다. 프레임(12)의 내측에는 서보모터(30)와 피니언기어(31)가 설치되고, 피니언기어(31)는 랙기어(32)에 맞물려 결합된다.

이에, 서보모터(30)가 정역 회전되면 피니언기어(31)가 회전되고 피니언기어(31)에 맞물려 있는 랙기어(32)가 직선 운동하게 된다. 따라서 랙기어(32)가 설치된 지지바(33)가 움직임에 따라, 이동바(21)가 가이드홀더(22)에서 슬라이딩되어 전후방향으로 이동된다.

이동바(21)가 전후방향으로 이동됨에 따라 이동바(21)와 한 몸체로 연결되어 있는 포크부재(24)가 전진 또는 후진된다.

포크부재(24)가 전방으로 전진하면서, 이송라인(200)에 정렬되어 있는 박스(B) 밑으로 이동되고, 박스(B)는 포크부재(24) 상에 올려져 지지된다. 반대로 포크부재(24)가 후방으로 후진되면, 박스(B) 하부에서 포크부재(24)가 이동되어 빠지게 된다. 이 과정에서 박스(B)는 프레임(12) 후면에 설치되어 아래로 연장되어 있는 스토퍼부재(40)에 걸려 포크부재(24)와 같이 이동되지 않고, 오직 포크부재(24)만이 후진된다. 이에, 박스(B)는 스토퍼부재(40)에 걸려 정위치한 상태에서 포크부재(24)만이 후진되어 박스(B) 외측으로 이동됨에 따라 박스(B)를 받쳐 지지하던 포크부재(24)가 제거되어 박스(B)는 적재라인(300) 상에 적재될 수 있다.

스토퍼부재(40)는 각각의 포크부(20)에 대응되는 위치에 각각 설치될 수 있다. 스토퍼부재(40)는 판 구조물로, 박스(B)가 걸려 이동을 제한할 수 있는 크기면 모두 적용될 수 있다.

여기서, 본 실시예의 구동부는 서보모터(30)의 구동에 따라 프레임(12)에 대한 포크부재(24)의 이동량을 제어하여, 포크부(20)에 놓인 박스(B)를 한 번에 또는 나눠서 적재하는 구조일 수 있다. 이에, 다양한 패턴으로 박스(B)를 적재할 수 있다.

구동부는 전후방향으로 적재된 박스(B) 개수에 따라 포크부재(24)를 다단계로 구분하여 이동시킬 수 있다. 서보모터(30)의 회전량을 제어함으로써, 정확히 포크부재(24)를 설정된 거리만큼 이동시킬 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 포크부재(24)에 전후방향으로 두 줄의 박스(B)를 적재한 경우, 구동부는 두 단계로 구분하여 포크부재(24)를 전후방향으로 이동시킬 수 있다. 이에, 포크부재(24)에 전후방향으로 적재된 두 줄의 박스(B)는 구동부에 의한 포크부재(24)의 이동량에 따라 전방쪽 한줄의 박스(B)만이 적재되거나, 두 줄의 박스(B) 모두가 적재될 수 있다.

즉, 도 4에서 일단계로 포크부재(24)가 반 정도만 이동된 경우에는 두 줄의 박스(B) 중 전방쪽 박스(B)만 포크부재(24)에서 내려져 적재될 수 있고, 다른 한 줄의 박스(B)의 하부에는 여전히 포크부재(24)가 받쳐 지지하고 있어 적재가 이루어지지 않는다. 그리고 그리퍼(10)를 이동시켜 다른 위치에서 포크부재(24)를 완전히 후진 이동시킴으로써, 나머지 한 줄의 박스(B)를 다른 위치에 적재할 수 있다.

이와 같이, 본 장치는 구동부를 통해 박스(B)의 줄 수만큼 포크부재(24)의 이동량을 제어함으로써, 박스(B)를 동시에 적재라인(300)에 적재하거나 각 줄의 박스(B)를 나눠서 구분하여 적재할 수 있다.

따라서, 그리퍼(10)에 최대한 박스(B)를 올려 적재라인(300)으로 이동시킨 상태에서 설정된 적재패턴에 따라 박스(B)를 모두 또는 일부만을 필요한 위치에 적재함으로써, 그리퍼(10)에 지지되어 있는 박스(B)를 다양한 패턴으로 적재할 수 있다.

구동부는 포크부재(24)의 이동량을 검출하기 위한 센서부를 더 포함할 수 있다.

센서부는, 이동바(21)나 지지바(33)에 설치되는 검출편(35), 검출편(35)과 대응되는 위치에서 프레임(12)에 설치되어 검출편(35)을 검출하는 근접센서(36)를 포함할 수 있다. 이에, 구동부의 작동에 따라 포크부재(24)가 이동되고, 이동바(21)나 지지바(33)에 설치된 검출편(35)의 위치가 이동되어 근접센서(36)에 검출됨으로써, 보다 정확한 값으로 포크부재(24)를 이동시킬 수 있게 된다.

센서부는 포크부재의 이동량을 검출할 수 있으면 그 설치 위치는 다양하게 변형될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.

한편, 상부가압부(50)는 프레임(12) 하단에 설치되어 포크부재(24)에 놓인 박스(B) 상단을 눌러 지지하는 상부가압판(51), 상부가압판(51)을 상하로 이동시키기 위한 수직구동실린더(52), 프레임(12)과 상부가압판(51) 사이에 설치되는 탄성스프링(53)을 포함할 수 있다.

상부가압판(51)은 각각의 포크부(20)에 대응되는 위치에 맞춰 프레임(12)에 설치될 수 있다. 수직구동실린더(52)는 상부가압판(51)을 상승시켜 박스(B)로부터 상부가압판(51)을 이격시킬 수 있다. 상부가압판(51)은 플레이트 구조물로, 박스(B)의 상단을 가압하여 고정한다. 상부가압판(51)은 박스(B) 상으로 하강된 상태에서 탄성스프링(53)의 탄성력에 의해 박스(B)에 가압 밀착될 수 있다. 이에, 로봇(100)의 빠른 움직임에 불구하고 박스(B)를 보다 안정적으로 고정하여 포크부재(24)에서 박스(B)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서, 상부가압판(51)의 하단에는 고무 또는 실리콘 재질의 패드가 더 설치될 수 있다. 패드에 의해 박스(B)의 미끄러짐이 방지되어 고정력을 보다 높일 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 그리퍼(10)는 프레임(12)의 적어도 일 측면에 설치되어 박스(B)의 측면을 정렬하는 측지지부(60)를 더 포함할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 측지지부(60)는 프레임(12)의 측면에 설치되는 브라켓(61)에 회동가능하게 축결합되는 회전판(62), 프레임(12)에 설치되고 회전판(62)에 연결되어 회전판(62)을 회전시키는 회동실린더(63)를 포함할 수 있다.

회동실린더(63)의 신축 구동에 따라 회전판(62)이 힌지축을 중심으로 회전되어 박스(B)의 측면쪽으로 내려뜨려져 박스(B) 측면에 접한다. 또한, 박스(B)를 들어올리는 과정에서 위로 들어올려져 박스(B)와의 간섭을 방지할 수 있다.

회전판(62)은 박스(B)의 측면에 접하여 로봇(100)의 움지임에 따라 그리퍼(10)가 이동하는 과정에서 박스(B)가 포크부재(24)에서 외측으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

회전판(62)은 프레임(12) 측면 중심부에 배치되고 전후방향을 따라 두 줄의 박스(B) 측면에 모두 접하도록 전후방향으로 연장된 구조일 수 있다.

이에, 다단계로 두줄의 박스(B)를 적재라인(300)에 적재하는 과정에서 이미 적재라인(300)에 적재되어 있는 박스(B)의 측면에 맞춰 정확히 포크부재(24)로부터 박스(B)를 내려 적재할 수 있다. 즉, 회전판(62)은 측면으로 내려뜨려진 상태에서 적재라인(300)에 적재되어 있는 박스(B)의 측면에 접함으로써, 적재 위치를 이미 적재라인(300)에 적재된 박스(B)의 측면에 정확히 맞출 수 있다. 따라서, 박스(B)를 적재하는 과정에서 박스(B)의 측면 위치를 전체적으로 균일하게 맞출 수 있게 된다.

도 6과 도 7은 본 실시예의 적재 장치에 의한 박스(B) 적재 패턴의 예를 나타내고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 장치는 복수개의 포크부(20)를 개별적으로 작동함으로써, 4개의 박스(B)를 한 셋트로 하여 적재라인(300) 상에 4세트를 서로 직각으로 배치하는 패턴으로 적재할 수 있다.

본 적재장치를 이용하여 하나의 포크부(20) 당 측방향 및 전후방향으로 각각 2줄씩 4개의 박스(B)를 들어올려, 전체적으로 8개의 박스(B)를 한 번에 들어 올려 운반할 수 있다.

적재장치는 이송라인 상의 박스(B)를 들어 로봇의 구동에 따라 적재라인(300) 상으로 이동된다. 그리고 각각의 포크부(20)를 개별 구동하여 포크부(20)의 포크부재가 뒤로 이동되면서 포크부재에 올려져 있던 박스(B)가 적재라인(300)으로 내려지게 된다.

본 실시예의 적재장치는 박스 셋트를 구분하여 적재라인(300) 상에 내려놓음으로써, 원하는 패턴으로 박스(B)를 적재할 수 있다.

즉, 적재장치가 적재라인(300) 상에 위치한 상태에서 먼저 도 6에서 A 위치의 포크부(20)만 구동되어 x 축 방향으로 박스 한 셋트를 적재한다. 그리고 로봇의 구동에 따라 적재장치의 방향을 90도 전환하여 B 위치의 포크부(20)만 구동되어 z축 방향으로 박스 한 셋트를 적재한다.

적재장치의 박스가 모두 적재되면 로봇 구동에 따라 다시 이송라인으로 이동되어 적재장치로 다음 박스(B)를 들어 올려 적재라인(300)으로 이송한다.

그리고 로봇 구동에 따라 적재장치의 포크부(20)가 도 6의 C 위치에 위치시킨 상태에서 C위치의 포크부(20)만 구동되어 z 축방향으로 박스(B) 한 셋트를 적재한다. 적재라인(300)의 C 위치에 박스(B)가 적재되면 로봇(100)의 구동에 따라 적재장치의 방향으로 90도 전환하여 D위치의 포크부(20)만을 구동되어 x축 방향으로 박스 한 셋트를 적재한다.

이에, 적재장치를 통해 이송라인과 적재라인 사이에 박스(B)를 2회 운반하더라도 박스 4셋트가 서로 직각 방향으로 배치된 패턴으로 적재될 수 있다.

이와 같이, 본 장치는 복수개의 포크부(20)를 개별적으로 구동함으로써, 이송라인과 적재라인 사이에서 로봇의 왕복 이동을 최소화하면서 원하는 패턴으로 박스(B)를 용이하게 적재할 수 있게 된다.

도 7은 또다른 실시예의 박스 적재 패턴을 나타내고 있다.

도 7에 도시된 바와 같은 패턴으로 박스(B)를 적재함에 있어서, 복수개의 포크부(20)를 개별 작동함과 더불어 각 포크부(20)의 이동량을 다단계로 제어함으로써 원하는 패턴으로 박스(B)를 적재할 수 있다.

본 적재장치를 이용하여 하나의 포크부(20) 당 측방향 및 전후방향으로 각각 2줄씩 4개의 박스(B)를 들어올려, 전체적으로 8개의 박스(B)를 한 번에 들어 올려 운반할 수 있다.

적재장치는 이송라인) 상의 박스(B)를 들어 로봇의 구동에 따라 적재라인(300) 상으로 이동된다. 그리고 각각의 포크부(20)를 개별 구동하고 포크부(20)의 이동량을 제어하여 일부 박스(B)만을 적재라인(300) 상에 내려놓음으로써, 보다 복잡한 패턴으로도 박스(B)를 적재할 수 있다.

즉, 적재장치가 적재라인(300) 상에 위치한 상태에서 먼저 도 7에 도시된 바와 같이, 전체 포크부(20)가 구동되어 z 축방향으로 박스(B) 전체를 적재한다.

적재장치의 박스(B)가 모두 적재되면 로봇 구동에 따라 다시 이송라인으로 이동되어 적재장치로 다음 박스(B)를 들어 올려 적재라인(300)으로 이송한다.

로봇의 구동에 따라 적재장치가 적재라인(300)으로 이동된 상태에서, 적재장치의 각 포크부(20)는 이동량이 제어되어 B 위치의 박스(B)만을 z축 방향으로 적재한다. 포크부(20)는 포크부재가 전체 이동량의 절반만큼만 이동됨으로써, 앞쪽 한줄의 박스(B)만이 적재라인(300) 상에 내려지게 된다. 포크부(20)의 B 위치 뒤쪽 줄의 박스(B)는 여전히 포크부재(24) 위에 올려진 상태로 적재라인(300) 상에 적재되지 않는다.

그리고 로봇(100) 구동에 따라 적재장치의 포크부(20)가 도 7의 C와 D 위치에 위치시킨 상태에서 포크부가 구동되어 남나 있는 박스를 해당 위치에 적재할 수있다.

이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 박스(B)의 측면 위치를 맞출 수 있도록, C위치의 포크부(20)만 먼저 구동되어 포크부(20)에 남아 있는 박스(B)를 적재라인(300)의 C 위치에 먼저 적재할 수 있다. 적재라인(300)의 C 위치에 박스(B)가 적재되면 로봇의 구동에 따라 적재장치는 z축 방향으로 이동되고 D위치의 포크부(20)만이 구동되어 포크부(20)에 남아 있는 박스(B)를 적재라인(300)의 D 위치에 적재할 수 있다.

이 과정에서 적재장치의 측면에 배치된 회전판(62)이 적재라인(300)에 이미 적재되어 있는 A위치의 박스(B)나 B 위치의 박스(B) 외측면 위치에 접하면서 새로 적재될 박스(B)의 측면 위치를 보다 정확히 맞출 수 있다. 이에, 전체적으로 박스(B)의 측면 위치를 일정하게 맞춰 박스(B)를 적재라인(300) 상에 적재할 수 있다.

이와 같이, 본 장치는 복수개의 포크부(20)를 개별적으로 구동함으로써, 이송라인과 적재라인 사이에서 로봇의 왕복 이동을 최소화하면서 원하는 패턴으로 박스를 용이하게 적재할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 그리퍼 12 : 프레임
20 : 포크부 21 : 이동바
22 : 가이드홀더 23 : 연결부재
24 : 포크부재 25 : 지지부재
30 : 서보모터 31 : 피니언기어
32 : 랙기어 33 : 지지바
35 : 검출편 36 : 근접센서
40 : 스토퍼부재 50 : 상부가압부
51 : 상부가압판 52 : 수직구동실린더
53 : 탄성스프링 60 : 측지지부
62 : 회전판 63 : 회동실린더

Claims (4)

1. 자유 구동되는 로봇의 아암 선단에 장착되어 이송라인 상에 정렬된 박스를 적재라인으로 옮겨 기 설정된 패턴으로 적재하기 위한 그리퍼를 포함하고,
   상기 그리퍼는 로봇의 아암에 장착되며 뼈대를 이루는 프레임, 상기 프레임에 설치되고 전후방향으로 이동되어 물품의 하단을 선택적으로 받쳐 지지하는 포크부, 상기 프레임의 후단에 설치되고 하부로 연장되어 포크부 이동시 박스의 이동을 제한하는 스토퍼부재, 상기 프레임 하단에 설치되어 포크부재에 놓인 박스 상단을 눌러 지지하는 상부가압부를 포함하고,
   상기 포크부는 상기 프레임에 설치된 가이드홀더에 슬라이딩가능하게 삽입되어 전후방향으로 이동가능하게 설치되는 이동바, 상기 이동바 일측 선단에 설치되고 하부로 연장되는 연결부재, 상기 연결부재의 하단에 설치되고 전후방향을 따라 연장되어 물품의 하단을 받쳐 지지하는 복수개의 포크부재, 상기 프레임에 설치되어 상기 이동바를 프레임에 대해 전후진시키기 위한 구동부를 포함하고,
   상기 그리퍼는 상기 프레임에 간격을 두고 배열되는 적어도 두 개 이상의 포크부를 구비하고, 상기 각 포크부는 개별적으로 구동되어, 각 포크부에 놓은 박스를 동시에 또는 각각 적재하는 구조이고,
   상기 구동부는 프레임에 설치되는 서보모터, 상기 서보모터에 연결되어 회전되는 피니언기어, 상기 이동바를 따라 나란하게 연장되어 이동바 선단에 설치되는 지지부재와 상기 연결부재 사이에 설치되는 지지바, 상기 지지바에 설치되어 상기 피니언기어에 맞물리는 랙기어, 상기 포크부재의 이동량을 검출하기 위한 센서부를 포함하고,
   상기 센서부는 상기 이동바나 상기 지지바에 설치되는 검출편, 상기 검출편과 대응되는 위치에서 상기 프레임에 설치되어 상기 검출편을 검출하는 근접센서를 포함하여,
   상기 구동부는 상기 서보모터의 구동에 따라 상기 프레임에 대한 상기 포크부재의 이동량을 제어하되, 상기 포크부재 이동시 상기 검출편의 위치를 상기 근접센서로 검출하여, 전후방향으로 적재된 박스의 개수에 따라 상기 포크부재를 다단계로 구분하여 정확히 이동시켜, 상기 포크부재 이동량에 따라 박스를 한 번에 도는 적재된 박스의 개수에 따라 다단계로 구분하여 적재하는 구조의 박스 적재 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부가압부는 상기 프레임 하단에 설치되어 포크부재에 놓인 박스 상단을 눌러 지지하는 상부가압판, 상기 상부가압판을 상하로 이동시키기 위한 수직구동실린더, 상기 수직구동실린더와 상기 상부가압판 사이에 설치되는 탄성스프링을 포함하는 박스 적재 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 그리퍼는 상기 프레임의 적어도 일 측면에 설치되어 박스의 측면을 정렬하는 측지지부를 더 포함하고,
   상기 측지지부는 상기 프레임의 측면에 설치되는 브라켓에 회동가능하게 축결합되는 회전판, 상기 프레임에 설치되고 상기 회전판에 연결되어 회전판을 회전시키는 회동실린더를 포함하는 박스 적재 장치.

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