KR102636032B1

KR102636032B1 - 배터리 이송장치

Info

Publication number: KR102636032B1
Application number: KR1020230111164A
Authority: KR
Inventors: 박진원
Original assignee: 박진원
Priority date: 2023-08-24
Filing date: 2023-08-24
Publication date: 2024-02-08

Abstract

본 발명은 팔레트에 배터리를 적재하기 위해 이송하는 배터리 이송장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨베이어를 통해 이송된 배터리를 승강시키는 승강기에 안착된 배터리의 안착상태를 확인하는 제1카메라부의 확인에 의해, 배터리의 안착상태에 따라 대응동작하는 스위블헤드를 이용해 배터리를 그립한 픽업장치는 제2카메라부를 이용해, 배출부에 다수개의 배터리홈을 구비하여 안착된 팔레트의 빈 배터리홈에 그립된 배터리를 안착시키는 배터리 이송장치에 관한 것이다.

Description

배터리 이송장치{Pallet loading device for vehicle battery}

일반적으로 차량에 탑재되는 배터리는 배터리의 생산라인에서 낱개로 생산된 후 일정한 개수의 배터리가 하나의 팔레트에 적재되어 공급된다.

상기에서 배터리는 이송 컨베이어에 의해 정해진 구간을 이동한 후 픽업장치에 의해 팔레트에 다수개가 수납되어 배출된다.

일례로, 국내 등록특허 제10-2229951호(2021.03.15.등록; 전지자동차용 배터리팩 이송장치)에서는 공급위치로 운반된 대차에 올려진 배터리를 자동으로 픽업하여 팔레트와 함께 배출컨베이어로 배출하는 구성을 갖는다.

한편, 컨베이어로 이송된 배터리를 픽업하는 픽업장치는 배터리의 상면이 평판임을 가정하여 배터리의 상면을 흡착판으로 흡착하는 흡착식과, 금속성 평판인 상면을 자력으로 견인하는 자석식이 유용하다. 그러나 배터리의 종류에 따라서는 부착되는 각종 장치로 인해 배터리 상면이 평판형일 수 없는 경우가 있다. 이 경우에는 배터리의 측면을 움켜쥐어 고정하는 그립(grip)방식이 주로 사용된다.

국내 등록특허 제10-2229951호(2021.03.15.등록) 국내 공개특허 제10-2023-0047592호(2023.04.10.공개)

상기에서와 같이 배터리의 양측면을 움켜쥐는 그립방식을 이용한 픽업장치에서는 먼저 배터리의 이동이 중지되어 고정된 상태를 유지해야 그립 작업이 용이하다. 이에 배터리가 정지됨과 함께 픽업이 용이한 위치로 승강시키는 승강기가 사용될 수 있다. 그런데 일정한 이동속도를 갖는 컨베이어에서 승강기로 안착되는 과정에서 배터리는 이동관성으로 인해 항상 일정한 상태로 안착되지 못할 수 있다.

이에, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 방식이나 선행기술의 장단점과 문제점을 감안하여, 가장 효과적인 방식을 채택하되 보다 경제적이고 단순 간결한 구조이면서도, 선행기술의 구성과는 차별되는 구성을 제안함으로써 기술적 다양성을 풍부하게 하는 배터리 이송장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 컨베이어를 통해 승강기로 이송된 배터리의 안착상태가 일정하지 않더라도, 배터리의 안착상태에 대응하여 작동하는 픽업장치가 구성되는 배터리 이송장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 배터리의 상면의 형상과 무관하게 배터리의 측면을 그립하여 고정할 수 있는 배터리 이송장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 배터리 이송장치는, 컨베이어를 통해 이송된 배터리를 승강시키는 승강기에 안착된 배터리의 안착상태를 확인하는 제1카메라부의 확인에 의해, 배터리의 안착상태에 따라 대응동작하는 스위블헤드를 이용해 배터리를 그립한 픽업장치는 제2카메라부를 이용해, 배출부에 다수개의 배터리홈을 구비하여 안착되는 팔레트의 빈 배터리홈에 그립된 배터리를 안착시키는 구성을 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 스위블헤드는, 상기 이송몸체에 제1모터와 회전연결부로 결합되어 상기 이송몸체에 대해 회전동작 가능하게 설치되는 헤드보드; 및 상기 헤드보드의 양측단부에 구비되어 상기 배터리를 탈착가능하게 그립하는 그립부; 를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 그립부는, 상기 헤드보드의 양측단부에서 수직방향으로 작동하도록 설치되는 제1실린더에 결합되는 제1그립퍼홀더에 장입되어 동작하는 피스톤의 수직운동으로 상기 제1그립퍼홀더의 하단에서 수평확산운동을 하는 그립볼을 갖는 볼형그립부와; 상기 헤드보드의 양측단부에서 수평방향으로 작동하도록 설치되는 제2실린더를 따라 동작하는 제2그립퍼홀더에 결합되어 수평왕복운동은 하는 그립집게를 갖는 집게형그립부; 로 구성되고, 상기 배터리의 양측단부에는 그립홀더가 설치되는데, 상기 그립홀더에는 상면에 관통되는 관통공을 통해 내부공간으로 진입한 상기 제1그립퍼홀더의 그립볼이 수평확산으로 상기 관통공에 고정지지되고, 측면의 개방구를 통해 내부공간으로 진입한 상기 제2그립퍼홀더의 그립집게가 상기 개방구에 고정지지되는 클램핑부가 구비된다.

바람직하게, 상기 이송몸체는, 상기 승강기와 상기 배출부를 왕복운동하는 왕복이송부; 및 상기 왕복이송부를 수직 및 수평방향으로 이동하는 승강작동부; 를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 배터리 이송장치는, 컨베이어로 이송된 배터리를 승강시키는 승강기에 안착된 배터리의 안착상태를 제1카메라부가 확인하면, 이에 대응하여 회전동작하는 스위블헤드를 이용해 배터리를 그립한 픽업장치가 제2카메라부의 확인으로 배출부에 놓여 있는 팔레트의 빈 배터리홈에 배터리를 용이하게 안착시킴으로써 작업효율이 증대되는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 목적은 픽업장치의 스위블헤드에 설치된 그립부가 배터리의 양측면에 설치된 그립홀더를 그립하여 픽업이송하도록 구성하여, 배터리의 상면이 일정하지 않은 경우라 할지라도 얼마든지 픽업이송이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명 배터리 이송장치의 전체 사시도.
도 2는 도 1의 주요부 사시도.
도 3은 도 2의 측면도.
도 4는 본 발명 스위블헤드의 구성개념 일측면도.
도 5는 도 4의 타측면 개념도.
도 6은 본 발명 그립부의 구성개념도.
도 7은 본 발명 그립부 중 볼형그립부의 작동개념도.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로, 이들 도면에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 공지기술에 속하거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

도 1 내지 도 7과 같이, 본 발명 배터리 이송장치는 컨베이어(10)로 이송된 배터리(B)를 승강시키는 승강기(20)에 안착된 배터리(B)의 안착상태를 제1카메라부(30)가 확인하면, 이에 대응하여 회전동작하는 스위블헤드(42)를 이용해 배터리(B)를 그립한 픽업장치(40)가 제2카메라부(60)의 확인으로 배출부(50)에 놓여 있는 팔레트(P)의 빈 배터리홈(Pa)에 배터리(B)를 안착시키는 구성을 포함한다.

도 1과 같이, 바람직하게 상기 컨베이어(10), 승강기(20), 제1카메라부(30), 픽업장치(40), 배출부(50) 및 제2카메라부(60)는 장치프레임(F)의 내측에 연결동작되는 구조로 배치된다.

도 2와 같이, 상기 컨베이어(10)는 배터리(B)를 상기 승강기(20)로 수평 이송시킨다.

도 3과 같이, 상기 승강기(20)에는 상기 컨베이어(10)를 통해 이송된 배터리(B)가 승강판에 한 개씩 안착된다. 승강판은 하부에 설치된 승강모터에 의해 일정높이로 승강할 수 있다.

상기 컨베이어(10)에서 상기 승강기(20)의 승강판에 안착되는 배터리(B)는 컨베이어(10)의 이동속도로 인해 승강기(20)에 안착될 때, 항상 동일한 안착상태를 갖지 못한다. 일례로 배터리(B)가 승강기(20)의 전방 또는 후방에 치우쳐 안착될 수 있거나, 또는 배터리(B)의 좌우가 틀어져 승강기(20)에 안착될 수 있다.

상기와 같이, 승강기(20)에 안착되는 배터리(B)의 안착상태를 확인하기 위해, 승강기(20)의 전방에는 배터리(B)의 안착상태를 확인하는 제1카메라부(30)가 구비된다.

상기 제1카메라부(30)는 바람직하게 좌우 2개의 카메라를 갖는다. 2개의 카메라에는 물체의 형태, 크기, 패턴 등을 판별할 수 있는 비전센서가 구비된다. 이를 이용해 제1카메라부(30)는 승강기(20)에 안착된 배터리(B)의 위치는 물론 뒤틀림 형태까지 정확하게 감지할 수 있다.

도 1 내지 도 3과 같이, 상기 픽업장치(40)는 상기 승강기(20)와 상기 배출부(50)를 이동하는 이송몸체(41)와, 상기 이송몸체(41)의 하단부에 설치되어 배터리(B)를 그립고정하는 스위블헤드(42)로 구성된다.

좀더 상세하게 상기 이송몸체(41)는 상기 장치프레임(F)에 설치되는 왕복이송부(411)와, 상기 왕복이송부(411)를 수직 및 수평방향으로 이동하는 승강작동부(412)로 구성될 수 있다. 상기 왕복이송부(411)는 상기 승강기(20)와 상기 배출부(50) 사이를 왕복운동하도록 장치프레임(F)에 한 쌍으로 설치될 수 있다. 승강작동부(412)는 한 쌍의 왕복이송부(411)의 사이를 수평방향으로 이동하면서 동시에 수직방향으로도 이동가능하게 구성된다.

바람직하게 상기와 같이 구성되는 이송몸체(41)의 승강작동부(412) 하단에는 상기 스위블헤드(42)가 설치된다. 이러한 상기 스위블헤드(42)는 도 4에서 처럼 회전모터(43)와 회전연결부(44)를 통해 상기 승강작동부(412)에 대해 회전가능하게 설치되는 헤드보드(421)와, 이 헤드보드(421)의 양측단부에 설치되어 배터리(B)를 탈착 가능하게 그립하는 그립부(422)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 스위블헤드(42)가 승강작동부(412)에 대해 회전 가능하게 구성됨은 물론, 승강작동부(412)가 왕복이송부(411)에 대해 수직 및 수평방향으로 이동 가능하게 구성됨에 따라, 앞서 설명한 배터리(B)가 승강기(20)에 일정한 상태로 안착되지 않는다 하더라도 스위블헤드(42)가 배터리(B)를 정확하게 그립할 수 있게 된다. 즉, 상기 제1카메라부(30)에 의한 배터리(B)의 안착상태 확인에 따라서, 승강기(20)에 배터리(B)의 좌우가 틀어져 안착된 경우에는 스위블헤드(42)가 승강작동부(412)에 대해 배터리(B)의 틀어진 각도에 대응하는 각도로 회전동작하여 배터리(B)의 양측을 그립하게 된다. 그리고, 승강기(20)에 배터리(B)가 특정 위치보다 전방 또는 후방으로 치우쳐 안착된 경우에는 승강작동부(412)가 왕복이송부(411)에 대해 수평이동 및/또는 수평이동과 동시에 수직방향으로 하강하여 스위블헤드(42)가 배터리(B)의 양측을 그립할 수 있도록 한다. 당연하게도 승강기(20)에 안착된 배터리(B)의 안착상태가 특정위치의 전방 또는 후방에 치우침과 동시에 좌우가 틀어져 안착되는 경우에는, 승강작동부(412)에 대한 스위블헤드(42)의 회전작동과, 왕복이송부(411)에 대한 승강작동부(412)의 수평이동이 함께 이루어지고, 이와 동시에 승강작동부(412)가 수직이동하여 스위블헤드(42)가 배터리(B)를 정확하게 그립할 수 있게 된다.

그리고, 도 4 내지 도 7과 같이, 상기 스위블헤드(42)를 구성하는 헤드보드(421)의 양측단부에는 배터리(B)를 그립하는 그립부(422)가 구비되는데, 상기 그립부(422)는 볼형그립부(422a) 및/또는 집게형그립부(422b)로 구성될 수 있다.

먼저, 도 6 및 도 7을 참고하면, 상기 볼형그립부(422a)는 상기 헤드보드(421)의 양측단부에서 수직방향으로 작동하도록 설치되는 제1실린더(422a1)와, 상기 제1실린더(422a1)의 하단부에 구비되는 파이프 형태의 제1그립퍼홀더(422a2)와, 상기 제1그립퍼홀더(422a2)에 장입되어 상기 제1실린더(422a1)의 동작에 따라 수직방향으로 왕복동작하는 피스톤(422a3), 및 상기 제1그립퍼홀더(422a2)의 하단부에 구속되어 상기 피스톤(422a3)의 수직운동에 의해 제1그립퍼홀더(422a2)의 측면으로 일부가 노출되도록 수평확산운동하는 다수개의 그립볼(422a4)로 구성될 수 있다.

다음으로 도 5를 참조하면, 상기 집게형그립부(422b)는 상기 헤드보드(421)의 양측단부에 수평방향으로 작동되도록 설치되는 제2실린더(422b1)를 따라 수평방향으로 동작하는 제2그립퍼홀더(422b2)와, 상기 제2그립퍼홀더(422b2)의 단부에 결합되어 수평방향으로 왕복동작하는 그립집게(422b3)로 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 그립부(422)에 대응하여 배터리(B)의 양측면에는 그립홀더(B10)가 설치될 수 있다. 상기 그립홀더(B10)는 배터리(B)의 양측면 전체에 걸쳐 형성되거나 또는 배터리(B) 양측면의 상부에만 형성될 수 있는데, 바람직하게는 상기 픽업장치(40)에 의한 픽업시 배터리(B)의 하중이 배터리(B)의 양측면 상부에 집중되지 않고 고루 분산되도록 배터리(B)의 양측면 전체에 걸쳐 형성된다.

상기 배터리(B)의 양측면에 설치되는 상기 그립홀더(B10)의 상단부에는 상기 그립부(422)가 탈착 가능하게 결합되는 클램핑부(B11)가 구비된다. 상기 클램핑부(B11)에는 상기 볼형그립부(422a)와 상기 집게형그립부(422b)가 각각 탈착 가능하게 결합되는 관통공(B13)과 개방구(B14)가 설치될 수 있다. 상기 관통공(B13)과 개방구(B14)는 내측으로 형성되는 내부공간(B12)과 연결되도록 형성된다.

다시 말해, 배터리(B)의 양측면에 각각 설치되는 그립홀더(B10)의 상단부에는 클램핑부(B11)가 구비되는데, 이 클램핑부(B11)는 내측으로 내부공간(B12)이 형성되며, 이 내부공간(B12)과 연결되도록 상면에는 관통공(B13)이 관통형성된다. 도 7(A)에서 처럼, 상기 관통공(B13)을 통해 상기 제1그립퍼홀더(422a2)의 하단부가 내부공간(B12)으로 진입한 후, 도 7(B)에서 처럼 피스톤(422a3)의 하강으로 그립볼(422a4)이 수평확산하여 관통공(B13)에 고정지지된다. 이를 통해 볼형그립부(422a)는 배터리(B)를 고정그립할 수 있게 된다.

또한, 상기 클램핑부(B11)의 측면에는 내부공간(B12)과 연결되도록 개방구(B14)가 형성된다. 상기 개방구(B14)를 통해 상기 제2그립퍼홀더(422b2)의 수평왕복동작에 따라 그립집게(422b3)가 개방구(B14)에 고정지지된다. 이를 통해 집게형그립부(422b)는 배터리(B)를 고정그립할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이, 승강기(20)에서 픽업장치(40)의 스위블헤드(42)로 그립고정된 배터리(B)는 상기 배출부(50)로 이송된 후 배출부(50)에 안착된 팔레트(P)에 수납된다. 여기서 상기 팔레트(P)에는 다수개의 배터리(B)를 수납할 수 있도록 다수개의 배터리홈(Pa)이 구비된다.

따라서 상기 픽업장치(40)의 스위블헤드(42)에 그립된 배터리(B)를 상기 팔레트(P)에 원활하게 수납하기 위해서는 팔레트(P)에 구비된 다수개의 배터리홈(Pa) 중 비어 있는 배터리홈(Pa)을 찾아 수납해야만 한다. 이를 위해 상기 픽업장치(40)에는 팔레트(P)의 비어 있는 배터리홈(Pa)을 확인할 수 있는 제2카메라부(60)가 설치된다.

상기 제2카메라부(60)는 바람직하게 2개의 카메라로 구성되며, 각 카메라에는 물체의 형태, 크기, 패턴 등을 판별할 수 있는 비전센서가 구비된다. 이러한 제2카메라부(60)의 확인에 따라 상기 왕복이송부(411)와 승강작동부(412)가 연결작동하여 스위블헤드(42)에 그립된 배터리(B)를 팔레트(P)의 빈 배터리홈(Pa)에 안착시킬 수 있게 된다.

B: 배터리 B10: 그립홀더
B11: 클램핑부 B12: 내부공간
B13: 관통공 B14: 개방구
F: 장치프레임 P: 팔레트
Pa: 배터리홈
10: 컨베이어
20: 승강기
30: 제1카메라부
40: 픽업장치 41: 이송몸체
411: 왕복이송부 412: 승강작동부
42: 스위블헤드 421: 헤드보드
422: 그립부 422a: 볼형그립부
422a1: 제1실린더 422a2: 제1그립퍼홀더
422a3: 피스톤 422a4: 그립볼
422b: 집게형그립부 422b1: 제2실린더
422b2: 제2그립퍼홀더 422b3: 그립집게
43: 회전모터 44: 회전연결부
50: 배출부
60: 제2카메라부

Claims

배터리(B)를 이송하는 컨베이어(10);
상기 컨베이어(10)를 통해 이송된 상기 배터리(B)를 승강시키는 승강기(20);
상기 승강기(20)에 안착된 배터리(B)의 안착상태를 확인하는 제1카메라부(30);
상기 제1카메라부(30)가 확인한 상기 배터리(B)를 픽업(pickup)이송하는 이송몸체(41)에, 상기 승강기(20)에 안착된 배터리(B)의 안착상태가 틀어진 경우 이에 대응동작하여 배터리(B)를 그립(grip)하는 스위블헤드(42)가 결합설치되는 픽업장치(40);
상기 픽업장치(40)로 이송된 상기 배터리(B)가 안착되는 배터리홈(Pa)이 다수개 구비되는 팔레트(P)가 안착되는 배출부(50);
상기 픽업장치(40)에 설치되어 상기 스위블헤드(42)에 그립된 상기 배터리(B)가 안착될 빈 상기 배터리홈(Pa)을 확인하는 제2카메라부(60); 를 포함하는 배터리 이송장치.
제1항에 있어서, 상기 스위블헤드(42)는,
상기 이송몸체(41)에 회전모터(43)와 회전연결부(44)로 결합되어 상기 이송몸체(41)에 대해 회전동작 가능하게 설치되는 헤드보드(421); 및
상기 헤드보드(421)의 양측단부에 구비되어 상기 배터리(B)를 탈착가능하게 그립하는 그립부(422); 를 포함하는 배터리 이송장치.
제2항에 있어서,
상기 그립부(422)는, 상기 헤드보드(421)의 양측단부에서 수직방향으로 작동하도록 설치되는 제1실린더(422a1)에 결합되는 제1그립퍼홀더(422a2)에 장입되어 동작하는 피스톤(422a3)의 수직운동으로 상기 제1그립퍼홀더(422a2)의 하단에서 수평확산운동을 하는 그립볼(422a4)을 갖는 볼형그립부(422a)로 구성되고,
상기 상기 배터리(B)의 양측단부에는 그립홀더(B10)가 설치되는데, 상기 그립홀더(B10)에는 상면에 관통되는 관통공(B13)을 통해 내부공간(B12)으로 진입한 상기 제1그립퍼홀더(422a2)의 그립볼(422a4)이 수평확산으로 상기 관통공(B13)에 고정지지되는 클램핑부(B11)가 구비되는 배터리 이송장치.
제2항에 있어서,
상기 그립부(422)는, 상기 헤드보드(421)의 양측단부에서 수평방향으로 작동하도록 설치되는 제2실린더(422b1)를 따라 동작하는 제2그립퍼홀더(422b2)에 결합되어 수평방향으로 왕복운동 하는 그립집게(422b3)를 갖는 집게형그립부(422b) 로 구성되고,
상기 배터리(B)의 양측단부에는 그립홀더(B10)가 설치되는데, 상기 그립홀더(B10)에는 측면의 개방구(B14)를 통해 내부공간(B12)으로 진입한 상기 제2그립퍼홀더(422b2)의 그립집게(422b3)가 상기 개방구(B14)에 고정지지되는 클램핑부(B11)가 구비되는 배터리 이송장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이송몸체(41)는,
상기 승강기(20)와 상기 배출부(50)를 왕복운동하는 왕복이송부(411); 및
상기 왕복이송부(411)를 수직 및 수평방향으로 이동하는 승강작동부(412); 를 포함하여 구성되는 배터리 이송장치.