KR20180073173A - 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형기의 금형에서 사출품을 취출 및 이송하기 위한 것이며, 특히 사출성형의 전반적인 과정을 모니터링 하기 위한 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 사출성형기(10)에 설치되어 성형된 사출품을 취출 및 운반하는 동작을 수행하는 취출 로봇(100)과; 상기 취출 로봇(100)에 하나 또는 그 이상으로 구비되되, 사출성형 과정에서 사출품 배출을 위한 금형의 개방 또는 폐쇄시 기계적 변형에 의한 금형의 동작불량으로 발생하는 이상소음을 소리센서(210)를 이용해 감지 및 비교판독하여 도출된 사출성형의 이상 징후에 대한 정보데이터를 제공하는 사고예지 유닛(200)을 포함하여 구성된다.

Description

이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치 {Drawing Robot for injection molding machine}

본 발명은 사출성형기의 금형에서 사출품을 취출 및 이송하기 위한 것이며, 특히 사출성형에서의 금형 사고 및 금형의 타이-바(Tie-Bar) 등의 동작 부위에 기계적 변형에 따른 소음을 주변 소음과 분리하여 취출 사이클마다 자동 분석 및 판별함으로 사출성형기의 이상 상태를 감지 가능한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사출성형은 가소화 상태의 성형재료(합성수지)를 금형의 캐비티 내로 사출시키고 이를 경화시켜 완성품인 사출품을 만드는 가공법으로, 압출성형 등과 함께 합성수지 재질의 가공품을 만들기 위해 널리 사용되고 있다.

이러한, 사출성형 공정은 사출성형기를 이용한 자동화 시스템으로 구축하는 것이 보통인데, 특히 사출성형기에는 금형이 개방되면 완료된 사출품을 취출 및 이송하기 위해 사용되는 자동화 설비로 취출 로봇을 이용하고, 그 취출 로봇은 기 설정된 경로를 따라 반복적 자동작동하여 사출품의 취출을 수행하고 있다.

이와 같은 기술과 관련하여 종래 등록실용신안공보 제20-0421394호를 살펴보면, 인서트 너트 및 사출품 이송로봇에 관한 것으로, 전후, 좌우 및 상하로 직교 이송하는 이송로봇 중 수직이송바에 인서트 삽입지그와 사출품 인출지그가 상하로 결착되어 너트정렬 공급장치로부터 공급된 인서트용 너트를 진공 흡착 후 사출금형의 캐비티로부터 사출품의 흡착 인출과 함께 상기 인출된 캐비티 내에 진공 흡착된 인서트용 너트를 삽입시키는 인서트 너트 및 사출품 이송로봇에 있어서, 상기 사출품 인출지그를 통해 인서트용 너트가 인서트된 사출품을 흡착 인출하여 원위치로의 상승 복귀시 상기 사출품의 인서트 위치에 인서트용 너트가 모두 삽입되었는지를 작업자가 확인할 수 있도록 이송로봇의 전후이송바 하단에 카메라가 설치된 구성이다.

그러나 종래 선행기술문헌을 배경으로 다양한 사출성형기의 취출 로봇이 개발되고 있지만, 이들은 개선해야할 기술적 문제점들이 노출되고 있는 상황이다.

이를 살펴보면, 종래의 경우 사출성형기의 금형 작동 중에 금형의 이젝트핀이나 코어의 습동 동작이 계속되면서, 그 동작 부위의 변형에 의한 동작불량으로 금형이 원위치로 복귀하지 않은 상태로 닫히면서 금형 파손으로 이루어지며, 금형 복구에 따른 경제적, 시간적인 손실을 초래하고, 특히 이러한 동작불량에 의한 소음은 인간의 비가청 음역에서부터 징후가 나타나며, 인간의 청각으로 판별될 시점은 매우 심각한 상황을 야기할 수 있고, 현장 소음환경에서는 더더욱 청력의 한계가 있음으로 사전 예방을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.

국내 등록실용신안공보 제20-0421394호(등록일:2006.07.05)가 제시되어 있다.

본 발명은 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 취출 로봇의 선단에 소리센서를 구비하는데, 사출성형 과정에서 사출품 배출을 위한 금형의 개방 또는 폐쇄시 금형의 이젝트핀, 금형 코아, 타이-바의 기계적 변형에 의한 동작불량으로 고주파 이상소음이 발생하면 취출 로봇의 이동,대기 방향에 따라 소리센서가 이를 감지 및 판독하게 하고, 이상소음 판독시 사고 예지 알람을 관리자의 모바일단말기로 전달할 수 있게 하면서, 수회 반복 발생시 취출 로봇의 동작, 사출성형기의 금형 개폐 동작을 정지시켜 관리자가 사출성형기의 상태를 확인하고 사전 사고를 방지할 수 있도록 하는 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은;

사출성형기에 설치되어 성형된 사출품을 취출 및 운반하는 동작을 수행하는 취출 로봇과;

상기 취출 로봇에 하나 또는 그 이상으로 구비되되, 사출성형 과정에서 사출품 배출을 위한 금형의 개방 또는 폐쇄시 기계적 변형에 의한 금형의 동작불량으로 발생하는 이상소음을 소리센서를 이용해 감지 및 비교판독하여 도출된 사출성형의 이상 징후에 대한 정보데이터를 제공하는 사고예지 유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치를 제공한다.

이러한 본 발명에 따르면, 사출성형기의 금형에 대한 기계적 변형에 의한 동작불량으로 발생하는 이상소음을 취출 로봇의 이동, 대기 방향에 따라 소리센서가 이를 감지 및 판독할 수 있고, 사고 예지 알람을 관리자의 모바일단말기로 전달가능하며, 이상소음의 수회 발생시 취출 로봇의 동작, 사출성형기의 금형 개폐 동작을 정지시켜 사전에 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치에 대한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치에 대한 제어 블럭도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치의 작동상태도.

본 발명에 따른 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 각 실시 예에 따른 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

이에 따른 취출 로봇장치(1)를 개략적으로 살펴보면, 사출품을 취출 및 운반하는 동작을 수행하는 취출 로봇(100)과, 기계적 변형에 의한 금형의 동작불량으로 발생하는 이상소음을 감지 및 비교판독하여 도출된 사출성형의 이상 징후에 대한 정보데이터를 제공하는 사고예지 유닛(200)을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 기본구성으로서, 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치에 대한 각부 구성을 도 1 내지 도 2를 참고로 구체적으로 설명한다. 도 1은 취출 로봇장치의 사시도, 도 2는 취출 로봇장치의 제어 블럭도이다.

먼저, 상기 취출 로봇(100)은;

사출성형기(10)에 설치되어 성형된 사출품을 취출 및 운반하는 동작을 수행하기 위한 것이다.

예를 들면, 상기 취출 로봇(100)은; 사출성형기(10)의 임의 위치에 설치되어 사출성형되는 사출품에 대한 취출 및 운반을 위한 장치로서, 하나 이상의 리니어 액추에이터(linear actuator)를 이용해 직선으로 왕복 이동동작을 수행하는 기구로, X축, Y축, Z축 방향으로 각각 이동동작이 가능하며, 취출 로봇(100)의 구조는 사출성형기(10)에 적용되는 범위 안에서 다양하게 변경 가능한 것이다.

이때, 리니어 액추에이터는 모터와 스크류를 이용해 무빙 가이드를 왕복이동시키거나, 또는 모터와 랙 앤 피니언을 이용해 무빙 가이드를 왕복이동시키거나, 또는 전자석을 기계적 운동에 이용하는 솔레노이드에 의해 무빙 가이드를 왕복이동시키는 타입을 적용할 수 있다.

그리고, 상기 사고예지 유닛(200)은;

상기 취출 로봇(100)에 하나 또는 그 이상으로 구비되되, 사출성형 과정에서 사출품 배출을 위한 금형의 개방 또는 폐쇄시 기계적 변형에 의한 금형의 동작불량으로 발생하는 이상소음을 소리센서(210)를 이용해 감지 및 비교판독하여 도출된 사출성형의 이상 징후에 대한 정보데이터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기본 실시 예에 따른 사고예지 유닛(200)은; 소리센서(210), 제어부(220), IoT모듈(230), 모바일단말기(240), 방향타(250)로 구성된다.

예를 들면, 상기 사고예지 유닛(200)은;

사출성형 과정에서 사출품 배출을 위한 금형의 개방 또는 폐쇄시 기계적 변형에 의한 금형의 동작불량으로 발생하는 이상소음을 감지한 후 전기적 신호인 이상소음 정보데이터로 변환하는 소리센서(210)를 더 포함한다.

상기 소리센서(210)는 청각 기능에 해당하는 센서 종류이며, 취출 로봇(100)의 임의 위치에 하나 또는 그 이상으로 설치되어 음파를 감지하는데, 바람직하게는 취출 로봇(100)의 선단에 구비된다.

이때, 상기 소리센서(210)의 가청 주파수는 1KHz ~ 3KHz 이며, 사출성형기(10)의 사출성형 과정에서 사출품 배출을 위한 금형의 개방 또는 폐쇄시 금형의 이젝트핀, 금형 코아, 타이-바의 기계적 변형에 의한 동작불량으로 고주파 이상소음이 발생하면 취출 로봇(100)의 이동, 대기 방향에 따라 소리센서(210)가 위치하여 이를 감지할 수 있게 된다.

또한, 상기 사고예지 유닛(200)은;

소리센서(210)를 이용해 감지된 이상소음에 대한 정보데이터를 미리 저장된 정상적 소음의 정보데이터와 비교판독한 후 판독된 결과에 따라 사출성형기(10)를 원격제어하는 제어부(220)를 더 포함한다.

여기서 상기 제어부(220)는; 사고예지 유닛(200)의 IoT모듈(230)과 무선인터넷으로 송수신하는 무선공유기(221) 및, 상기 무선공유기(221)에 연결되되, 사고예지 유닛(200)을 통해 수집된 이상소음에 대한 정보데이터를 집약적으로 처리하고, 정상적 소음의 정보데이터가 저장되어 비교판독을 가능하게 하며, 모니터(222a)를 통해 실시간으로 처리되는 정보데이터를 출력하여 사출성형기(10)를 원격제어가능하게 하는 관제컴퓨터(222)로 구성된다.

상기 무선공유기(221)는, 관제컴퓨터(222)에 연결되고, 소리센서(210)를 통해 사출성형기(10)의 이상소음에 대한 정보데이터가 수집되면, 그 수집된 이상소음의 정보데이터를 IoT모듈(230)의 무선통신(와이파이;Wi-Fi)에 의해 무선으로 송수신하기 위한 모뎀이다.

상기 관제컴퓨터(222)는, 하나 또는 그 이상의 사출성형기(10)가 운용되는 성형공장 내에 설치된 상태에서 무선공유기(221)에 연결하는데, CCR 컴퓨터(실행, 동시성 및 회복제어 컴퓨터)에 제어기반에 의해 무선공유기(221)로부터 수신되는 사출성형기(10)의 이상소음에 대한 정보데이터를 처리하면서, 모니터(222a)를 통해 시각적으로 출력할 수 있고, 유무선통신서비스를 이용해 수신된 정보데이터를 모바일단말기(240)에 송수신할 수 있다.

이때, 상기 관제컴퓨터(222)를 이용한 정보데이터의 처리의 경우, 이상소음의 정보데이터를 비교판독한 후 정상이 아닌 정보데이터를 판독시 사고 예지 알람을 관리자의 모바일단말기(240)로 전달하게 하면서, 수회 반복 발생시 취출 로봇(100)의 동작, 사출성형기(10)의 금형개폐 동작을 즉각 정지시켜 관리자가 사출성형기(10)의 상태를 확인하고 사전 사고를 방지하는 것으로 사출성형기(10)의 동작에 대한 직간접적인 제어를 말한다.

또한, 상기 사고예지 유닛(200)은;

소리센서(210)를 이용해 감지된 이상소음의 정보데이터를 무선인터넷을 통해 제어부(220)와 송수신하게 하는 IoT모듈(230)을 더 포함한다.

상기 IoT모듈(230)은, 소리센서(210)에 허브로 접속된 상태에서 사출성형기(10)의 임의 위치에 설치되며, 소리센서(210)를 통해 수집된 사출성형기(10)의 이상소음의 정보데이터를 무선통신환경에서 제어부(220)의 관제컴퓨터(222)과 송수신 가능하게 하는 모뎀이다.

이때, 상기 IoT모듈(230)은 무선통신(와이파이;Wi-Fi)을 활용함으로, 상기 소리센서(210) 및, IoT모듈(230)에 의한 사물인터넷(Internet of Things)을 기반으로 사출성형기(10)를 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 사고예지 유닛(200)은;

소리센서(210)를 통해 이상소음을 감지 및 비교판독하여 도출된 사출성형의 이상 징후에 대한 정보데이터를 무선통신서비스를 이용해 원거리에서 무선으로 제공받아 실시간으로 사출성형기(10)를 제어가능하게 하는 모바일단말기(240)를 더 포함한다.

상기 모바일단말기(240)는, 사출성형기(10)의 이상소음에 대한 정보데이터를 제어부(220)의 무선공유기(221)를 무선통신서비스를 활용해 제공받아 이를 실시간으로 활용할 수 있게 하는 것이며, 이를 위해 상기 모바일단말기(240)는 사출성형기(10)의 이상소음에 대한 정보데이터를 비교판독하면서 사출성형기(10)를 원격제어관리하기 위해 별도 모바일 응용 소프트웨어를 이용할 수 있다.

이에 따라 모바일단말기(240)를 이용해 생산현장에 없는 관리자가 제어부(220)에서 처리되는 각종 정보데이터를 관리자가 소지하고 있는 모바일단말기(240) 즉, 스마트폰으로 실시간 확인하면서, 현장에 없는 상태에서도 제어부(220)에서 처리할 수 있는 상당한 일을 즉각 처리할 수 있게 된다.

또한, 상기 사고예지 유닛(200)은;

상기 소리센서(210)를 감싸서 결합되되, 소리센서(210)의 전방으로 확장되는 개구부(251)를 갖음으로 이상소음을 소리센서(210)의 측정 위치로 유도시켜 감지능률을 향상시키는 방향타(250)를 더 포함한다.

상기 방향타(250)는 소리센서(210)의 둘레를 감싸서 결합되되, 그 결합된 측의 전방은 나팔 형태로 확장되는 개구부(251)를 갖는 구조이다.

이때, 상기 방향타(250)는 소리센서(210)의 결합 측에 상,하 및 좌,우로 개구부(251)의 전개 각도를 조절되게 하는 힌지 결합구조를 갖는 것이 바람직한 것이고, 상기 방향타(250)를 상,하 및 좌,우로 각도를 조절시킴에 따라 이상소음의 발생 위치로 간편하게 개구부(251)가 대응되게 할 수 있다.

한편, 상기 방향타(250)는 사용자의 선택에 따라 소리센서(210)의 둘레에 판재 형태의 판형방향타(250a)를 하나 또는 그 이상 힌지 결합할 수 있고, 상기 판형방향타(250a)는 기본적인 방향타(250) 대비 이상소음의 발생 위치에 대한 각도 조절의 정밀성을 향상시킨 것이다.

한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치의 작동상태를 나타낸 도면이다.

이에 따르면, 전술한 구조로 이루어진 취출 로봇장치(1)는, 도 3 (a)에서와 같이 최초 사출성형기(10)에 장착된 금형에서 사출품을 배출하기 위해 금형이 개방되는데, 이때 금형 애의 이젝트핀 또는 금형 코어가 습동하여 동작하면서 성형품을 금형 면으로부터 이탈시키며, 그 상황에서 취출 로봇(100)이 이탈된 사출품을 흡착취출하기 위해 이동하여 대기하는 동시에 이젝트핀, 금형코어가 원위치 되면서 기계적 변형에 의한 동작불량으로 발생하는 이상소음을 상기 취출 로봇(100)에 설치되 소리센서(210)가 근접으로 감지한다.

그리고, 도 3 (b)에서와 같이, 취출 로봇(100)이 사출성형기(10)의 금형 상부에 이동 대기함에 따라 금형의 개폐를 위한 타이-바가 습동하면서 기계적 변형에 의한 동작불량으로 발생하는 이상소음을 상기 취출 로봇(100)에 설치된 소리센서(210)가 근접으로 감지한다.

이상 설명한 바와 같이. 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 여기서 사용하는 용어들은 본 발명을 용이하게 설명하기 위함이며, 이 용어들에 대한 의미 한정이나, 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위함이 아니며,

본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1;취출 로봇장치 100; 취출 로봇
200; 사고예지 유닛 210; 소리센서
220; 제어부 230; IoT모듈
240; 모바일단말기 250; 방향타

Claims (6)

1. 사출성형기(10)에 설치되어 성형된 사출품을 취출 및 운반하는 동작을 수행하는 취출 로봇(100)과;
   상기 취출 로봇(100)에 하나 또는 그 이상으로 구비되되, 사출성형 과정에서 사출품 배출을 위한 금형의 개방 또는 폐쇄시 기계적 변형에 의한 금형의 동작불량으로 발생하는 이상소음을 소리센서(210)를 이용해 감지 및 비교판독하여 도출된 사출성형의 이상 징후에 대한 정보데이터를 제공하는 사고예지 유닛(200)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 사고예지 유닛(200)은, 이상소음의 정보데이터를 비교판독한 후 정상이 아닌 정보데이터를 판독시 사고 예지 알람을 관리자의 모바일단말기(240)로 전달하게 하면서, 수회 반복 발생시 취출 로봇(100)의 동작, 사출성형기(10)의 금형개폐 동작을 즉각 정지시켜 관리자가 사출성형기(10)의 상태를 확인하고 사전 사고를 방지하는 것을 더 포함하는 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 사고예지 유닛(200)은, 소리센서(210)를 이용해 감지된 이상소음에 대한 정보데이터를 미리 저장된 정상적 소음의 정보데이터와 비교판독한 후 판독된 결과에 따라 사출성형기(10)를 원격제어하는 제어부(220)를 더 포함하는 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 사고예지 유닛(200)은, 소리센서(210)를 이용해 감지된 이상소음의 정보데이터를 무선인터넷을 통해 제어부(220)와 송수신하게 하는 IoT모듈(230)을 더 포함하는 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 사고예지 유닛(200)은, 소리센서(210)를 통해 이상소음을 감지 및 비교판독하여 도출된 사출성형의 이상 징후에 대한 정보데이터를 무선통신서비스를 이용해 원거리에서 무선으로 제공받아 실시간으로 사출성형기(10)를 제어가능하게 하는 모바일단말기(240)를 더 포함하는 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 제어부(220)는,
   IoT모듈(230)과 무선인터넷으로 송수신하는 무선공유기(221) 및,
   상기 무선공유기(221)에 연결되되, 사고예지 유닛(200)을 통해 수집된 이상소음에 대한 정보데이터를 집약적으로 처리하고, 정상적 소음의 정보데이터가 저장되어 비교판독을 가능하게 하며, 모니터(222a)를 통해 실시간으로 처리되는 정보데이터를 출력하여 사출성형기(10)를 원격제어가능하게 하는 관제컴퓨터(222)를 더 포함하는 이상소음 측정에 의한 사고예지 기능을 갖는 취출 로봇장치.

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