KR20150001220A - 다기능 제함 로봇 - Google Patents

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Abstract

매거진에 적재된 제함 전 상태의 박스를 흡착하여 제함장치로 이송하는 다기능 제함 로봇에 있어서, 베이스; 상기 베이스에 회전 가능하게 설치되며 다단으로 절곡되는 다단 아암부; 및 상기 다단 아암부 일단에 설치된 헤드부;를 포함하며, 상기 헤드부는, 박스를 흡착하기 위한 메인 흡착부; 상기 박스의 일측을 지지하는 보조 흡착부; 다수의 제품을 한번에 흡착하는 제품 흡착부; 및, 상기 메인 흡착부, 상기 보조 흡착부 및 상기 제품 흡착부를 지지하는 고정프레임;을 포함한다.

Description

다기능 제함 로봇{MULTI FUNCTION BOXING ROBOT}
본 발명은 제함 로봇에 관한 것으로, 특히 제함 전 상태의 박스를 입체형상으로 형성하는 제함 전처리, 박스에 제품을 담는 인케이싱 처리 및 제품 인케이싱 후 완전히 봉함된 박스를 팔레트로 로딩하는 팔레팅 처리를 행할 수 있는 다기능 제함 로봇에 관한 것이다.
일반적으로 제함 로봇은 매거진 또는 포장박스 공급장치로부터 제함 전 상태의 박스를 파지하여 제함부로 이송하는 역할을 한다.
이와 같은 종래의 제함 로봇은 통상 박스의 일측을 흡착하기 위한 다수의 흡착노즐과 상기 다수의 흡착노즐이 설치된 아암을 포함한다.
그런데, 상기 종래의 제함 로봇은 단일 기능 즉, 흡착노즐을 통해 박스를 흡착하여 제함부로 이송하는 기능 외에 다른 기능을 구비하고 있지 않다. 이에 따라, 제함부와 함께 테이핑부, 적재부 및 팔레트가 단일 라인에 모두 구비되어 있는 경우, 제함부에서 제함된 박스에 제품을 인케이싱 처리하는 별도의 로봇과, 제품이 담긴 박스를 팔레트에 적재하는 팔레팅 처리하는 별도의 로봇이 각각 구비되어야 하므로, 각 처리 기능에 따른 로봇을 모두 구비해야 하므로 제작 비용은 물론 넓은 설치 공간을 확보해야 하는 문제가 있었다.
국내 공개특허 제10-2008-0089845호(공개일자: 2008년 10월 08일)
상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 제함 로봇에 다기능 즉, 제함 전 상태의 박스를 입체적인 형상으로 유지하여 제함부로 이송하는 기능, 인케이싱 기능 및 팔레팅 기능을 동시에 구비하는 다기능 제함 로봇을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 매거진에 적재된 제함 전 상태의 박스를 흡착하여 제함장치로 이송하는 제함 로봇에 있어서, 베이스; 상기 베이스에 회전 가능하게 설치되며 다단으로 절곡되는 다단 아암부; 및 상기 다단 아암부 일단에 설치된 헤드부;를 포함하며, 상기 헤드부는, 박스를 흡착하기 위한 메인 흡착부; 상기 박스의 일측을 지지하는 보조 흡착부; 다수의 제품을 한번에 흡착하는 제품 흡착부; 및, 상기 메인 흡착부, 상기 보조 흡착부 및 상기 제품 흡착부를 지지하는 고정프레임;을 포함하는 다기능 제함 로봇을 제공한다.
상기 메인 흡착부는, 흡착면에 다수의 흡입구멍이 형성되는 진공그립퍼; 및 상기 흡착면에 부착되어 흡착 면적을 확장하는 다공성 부재;를 포함할 수 있다.
상기 다공성 부재는 탄력을 가지는 스폰지로 제작할 수 있다.
상기 메인 흡착부는, 제1 구동실린더; 및 상기 제1 구동실린더의 피스톤부와 상기 진공그립퍼를 연결하기 위한 연결플레이트;를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 흡착부는, 진공흡착노즐; 상기 진공흡착노즐이 설치되고, 상기 진공흡착노즐로 박스의 일측을 지지하기 위해 미리 설정된 각도로 회동하는 회동로드; 및 상기 회동로드를 회동하기 위한 제2 구동실린더;를 포함할 수 있다.
상기 제품 흡착부는 다수의 제품을 흡착하기 위한 다수의 진공흡입컵을 포함할 수 있다.
상기 다수의 진공흡입컵은 상기 고정프레임에 설치된 다수의 지지튜브에 각각 탄력적으로 지지될 수 있다.
상기 다수의 지지튜브에는 각각 코일 스프링이 설치되어 상기 다수의 진공흡입컵을 제품 흡착방향으로 전후 탄력적으로 지지하는 것이 바람직하다.
상기 다수의 진공흡입컵은 가로 및 세로로 사각형 또는 직사각형 배열될 수 있다.
상기한 바와 본 발명에 있어서는, 메인 흡착부 및 보조 흡착부를 통해 제함에 관련된 기능을 가지며, 제품 흡착부를 통해 인케이싱 처리를 할 수 있고, 메인 흡착부를 통해 팔레팅 처리를 함께 따라 각 기능을 수행하기 위한 별도의 로봇들을 준비할 필요 없이 저렴한 비용으로 단일 로봇을 통해 상기한 3가지 서로 다른 작업을 수행할 수 있으며, 설치 장소를 확장할 필요 없이 협소한 장소에서도 설치가 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 제함 로봇을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 헤드부를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4 는 도 2에 표시된 'Ⅲ'방향 및 'Ⅳ'방향에서 각각 바라보는 도면이다.
도 5는 메인 흡착부에 제함 전 박스가 흡착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 입체적으로 펼쳐진 상태의 박스를 보조 흡착부가 지지하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 메인 흡착부를 통해 제품을 박스에 인케이싱 처리하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 제품 흡착부를 통해 다수의 병을 한꺼번에 흡착한 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 제함 로봇의 헤드가 이동할 수 있는 이동 반경을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 다기능 제함 로봇(10)은 지면에 고정 설치되는 베이스(20), 상기 베이스(20)에 연결되는 다단 아암부(30) 및 헤드부(100)를 포함한다.
상기 다단 아암부(30)는 제1 내지 제3 아암부(31,32,33)를 포함한다.
제1 아암부(31)는 일단부(31a)가 베이스(20)에 360°회전 가능하게 설치되며, 동시에 제1 관절부(41)에 의해 상하로 회동 가능하도록 가능하게 연결된다.
제2 아암부(32)는 제1 아암부(31)보다 짧은 길이로 형성되고, 일단부(32a)가 제1 아암부(31)의 타단부(31b)에 제2 관절부(42)를 통해 상하로 회동 가능하게 연결된다.
제3 아암부(33)는 제2 아암부(32)보다 짧은 길이로 형성되고, 일단부(33a)가 제2 아암부(32)의 타단부(32b)에 제3 관절부(43)를 통해 상하로 회동 가능하게 연결된다. 이 경우, 제3 아암부(33)는 타단부(33b)가 제3 아암부(30)의 축을 중심으로 360°회전하도록 구성되며 상기 타단부(33b)에는 헤드부(100)가 설치된다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 헤드부(100)의 구성을 상세히 설명한다.
상기 헤드부(100)는 고정프레임(110), 메인 흡착부(130), 보조 흡착부(150) 및 제품 흡착부(170)를 포함한다.
고정프레임(110)은 일측이 제3 아암부(33)의 타단부(33b)에 고정된다. 또한 고정프레임(110)은 서로 다른 위치에 메인 흡착부(130), 보조 흡착부(150) 및 제품 흡착부(170)가 고정 설치된다.
또한, 고정프레임(110)은 제3 아암부(33)의 타단부(33b)와 함께 회전함에 따라, 제품 흡착부(170)의 사용 위치(지면을 향하도록 하향하는 위치) 및 비사용 위치(상향하는 위치)를 설정할 수 있다.
메인 흡착부(130)는 매거진(211,213)에 적재된 제함 전 평평하게 접혀진 상태의 박스(B1, 도 5 참조)를 흡착하거나, 소정의 제품(P, 도 6 참조)을 박스(B3)에 인케이싱 처리할 때 선택적으로 사용될 수 있다.
상기 메인 흡착부(130)는 진공그립퍼(131), 다공성 부재(133), 구동실린더(135) 및 연결플레이트(137)를 포함한다.
진공 그립퍼(131)는 진공압이 작용하는 흡착면(131a)에 다수의 흡입구멍(미도시)이 형성된다. 상기 진공 그립퍼(131)는 소정의 배관(미도시)을 통해 진공원(미도시)에 연결된다.
다공성 부재(133)는 진공 그립퍼(131)의 흡착면(131a)에 대응하는 면적을 가지며 소정 두께로 이루어진다. 상기 다공성 부재(133)는 흡착면(131a)에 부착되며 흡착 면적을 다수의 흡입구멍(미도시)이 형성되지 않은 흡착면(131a)의 전체 영역까지 확장한다.
이와 같은 다공성 부재(133)는 박스 흡착 시 또는 제품 흡착 시 발생하는 충격을 완화하기 위해 소정의 탄력을 가지며 동시에, 형상을 유지한 소정의 강성을 가지는 스폰지 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
구동실린더(135)는 제1 연결플레이트(134)에 의해 후단부가 고정프레임(110)에 고정 설치된다. 또한, 구동실린더(135)는 제2 연결플레이트(137)에 의해 진공 그립퍼(131)와 연결되는 피스톤부(136)를 구비한다. 이 경우, 구동실린더(135)는 속도제어밸브(미도시)에 의해 전후진 속도를 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 진공 그립퍼(131)는 구동실린더(135)의 피스톤부(136) 구동 시 전진 및 후진 이동하게 된다. 피스톤부(136) 전진 시, 도 6과 같이, 진공 그립퍼(131)는 제품(P)과 함께 박스(B3) 내부로 인입하여 제품(P)을 안전하게 박에 담을 수 있다. 이 경우, 상기 박스(B3)는 제함부(220) 및 하부테이핑부(230)를 거쳐 제품을 담을 수 있도록 제작된 상태의 박스이다.
보조 흡착부(150)는 진공흡착노즐(151), 회동로드(153) 및 구동실린더(155)를 포함한다.
진공흡착노즐(151)은 진공원(미도시)과 연결되며 진공원에서 발생한 진공압을 이용하여 박스(B2)의 측면(B2b)을 흡착 지지한다(도 7 참조).
이 경우, 상기 박스(B2)는 메인 흡착부(130)에 의해 일면이 흡착된 상태에서 박스(B2)의 나머지 부분이 자중에 의해 입체 형상(대략 직육면체)으로 펼쳐진 채로 유지된다. 이때, 진공흡착노즐(151)은 박스(B2)의 측면(B2b)을 메인 흡착부(130)에 의해 흡착된 일면(B2a)에 대하여 대략 90°를 유지하도록 흡착 지지한다.
이와 같이 박스(B2)는 메인 흡착부(130)와 보조 흡착부(150)에 의해 대략 직육면 형상을 유지한 상태로 제함부(220)로 이송되며, 이 제함부(220)에서 박스(B2)의 하부가 되는 4개의 날개부(미도시)가 절첩된다.
회동로드(153)는 일측에 진공흡착노즐(151)이 고정 설치되며, 타측이 제1 및 제2 링크(152a,152b)를 통해 구동실린더(155) 측에 연결된다. 상기 제1 및 제2 링크(152a,152b)는 상호 힌지 연결되며 직선으로 왕복 구동하는 구동실린더(155)의 피스톤부(156)와 연동하여 회동로드(153)를 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)로 회동할 수 있도록 한다.
제1 위치(P1)는 구동실린더(155)와 대략 동축상에 위치하며 진공흡착노즐(151)이 박스를 흡착하지 않는 경우의 위치이다. 제2 위치(P2)는 구동실린더(155)에 대하여 대략 90°를 이루는 위치이며 진공흡착노즐(151)이 박스를 흡착하는 경우의 위치이다.
이와 같이 보조 흡착부(150)의 진공흡착노즐(151)은 메인 흡착부(130)와 함께 박스(B2)를 흡착하여 박스(B2)가 제함부(220)로 이송될 때 까지 입체형상을 유지할 수 있다.
보조 흡착부(150)의 구동실린더(155)는 상술한 메인 흡착부(130)의 구동실린더(135)와 마찬가지로 속도제어밸브(미도시)(메인 흡착부(130)에 구비된 속도제어밸브와 다른 속도제어밸브)에 의해 전후진 속도를 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.
제품 흡착부(170)는 다수의 제품을 흡착하기 위한 다수의 진공흡입컵(171)을 포함한다. 상기 진공흡입컵(171)은 도 8과 같이 병 제품(179)을 흡착하는데 최적화되어 있으며, 병 제품(179)의 주둥이 부분을 진공흡입컵(171) 내부(171a)로 인입하여 흡착한다.
이 경우, 다수의 진공흡입컵(171)은 각각 고정프레임(110)에 설치된 다수의 지지튜브(173)에 설치된다. 각 지지튜브(173)에는 코일 스프링(175)이 설치되어 다수의 진공흡입컵(171)을 제품 흡착방향(도 2의 화살표 참조)으로 탄력적으로 지지한다. 또한, 각 지지튜브(173)는 진공원(미도시)에 연결되어 있어 소정의 진공압으로 제품을 흡착할 수 있다.
상기 다수의 진공흡입컵(171)은 가로 및 세로로 소정 간격을 두고 배치되며 전체적으로 사각형 또는 직사각형 배열로 이루어질 수 있다. 이러한 다수의 진공흡입컵(171)의 배열은 박스에 인케이싱(incasing) 하는 제품의 배열상태에 따라 또는 박스의 형상 및 크기에 따라 다양하게 배열할 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 제함 로봇(10)은 도 9와 같이 제함 전 박스가 적재된 매거진(211,213), 제함부(220), 적재부(250) 및 팔레트(260)에 각각 접근이 가능한 작동반경(300)을 가진다.
상기 도 9에서 제함부(220)는 박스의 하부에 테이핑 처리될 수 있도록 제함하며, 테이핑부(230)는 제함부(220)에서 제함된 박스의 하부 중앙을 따라 테이핑 처리한다. 적재부(250)는 테이핑부(230)에서 컨베이어(241,243)를 통해 이송된 박스에 제품을 제함 로봇(10)을 통해 인케이싱 되도록 박스를 미리 설정된 위치에 일시적으로 정지시킨다. 적재부(250)의 상측에는 박스 상부에 테이핑 처리하기 위한 테이핑부(미도시)가 배치될 수 있다. 컨베이어(261,263)를 통해 적재부(250)로부터 팔레트(270)로 측으로 이송되는 박스(271)는 제함 로봇(10)에 의해 팔레팅 처리된다.
이와 같이 본 발명의 제함 로봇(10)은 메인 흡착부(130), 보조 흡착부(150)를 통해 제함에 관련된 기능을 가지며, 제품 흡착부(170)를 통해 인케이싱 처리를 할 수 있고, 메인 흡착부(130)를 통해 팔레팅 처리를 함께 따라 각 기능을 수행하기 위한 별도의 로봇들을 준비할 필요 없이 저렴한 비용으로 단일 로봇을 통해 상기한 3가지 서로 다른 작업을 수행할 수 있으며, 설치 장소를 확장할 필요 없이 협소한 장소에서도 설치가 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
20: 베이스 30: 다단 아암부
100: 헤드부 110: 고정프레임
130: 메인 흡착부 131: 진공그립퍼
133: 다공성 부재 135,155: 구동실린더
137: 연결플레이트 150: 보조 흡착부
151: 진공흡착노즐 153: 회동로드
155: 구동실린더 170: 제품 흡착부
171: 진공흡입컵 173: 지지튜브
175: 코일 스프링

Claims (9)

  1. 매거진에 적재된 제함 전 상태의 박스를 흡착하여 제함장치로 이송하는 제함 로봇에 있어서,
    베이스;
    상기 베이스에 회전 가능하게 설치되며 다단으로 절곡되는 다단 아암부; 및
    상기 다단 아암부 일단에 설치된 헤드부;를 포함하며,
    상기 헤드부는, 박스를 흡착하기 위한 메인 흡착부; 상기 박스의 일측을 지지하는 보조 흡착부; 다수의 제품을 한번에 흡착하는 제품 흡착부; 및, 상기 메인 흡착부, 상기 보조 흡착부 및 상기 제품 흡착부를 지지하는 고정프레임;을 포함하는 다기능 제함 로봇.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 흡착부는
    흡착면에 다수의 흡입구멍이 형성되는 진공그립퍼; 및
    상기 흡착면에 부착되어 흡착 면적을 확장하는 다공성 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 제함 로봇.
  3. 제2항에 있어서, 상기 다공성 부재는 탄력을 가지는 스폰지인 것을 특징으로 하는 다기능 제함 로봇.
  4. 제2항에 있어서, 상기 메인 흡착부는
    제1 구동실린더; 및
    상기 제1 구동실린더의 피스톤부와 상기 진공그립퍼를 연결하기 위한 연결플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 제함 로봇.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보조 흡착부는
    진공흡착노즐;
    상기 진공흡착노즐이 설치되고, 상기 진공흡착노즐로 박스의 일측을 지지하기 위해 미리 설정된 각도로 회동하는 회동로드; 및
    상기 회동로드를 회동하기 위한 제2 구동실린더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 제함 로봇.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제품 흡착부는 다수의 제품을 흡착하기 위한 다수의 진공흡입컵을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 제함 로봇.
  7. 제6항에 있어서, 상기 다수의 진공흡입컵은 상기 고정프레임에 설치된 다수의 지지튜브에 각각 탄력적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 다기능 제함 로봇.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다수의 지지튜브에는 각각 코일 스프링이 설치되어 상기 다수의 진공흡입컵을 제품 흡착방향으로 전후 탄력적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 다기능 제함 로봇.
  9. 제6항에 있어서, 상기 다수의 진공흡입컵은 가로 및 세로로 사각형 또는 직사각형 배열되는 것을 특징으로 하는 다기능 제함 로봇.
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