KR20190004596A - 인서트 사출성형용 피치조절 부가축 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인서트 사출성형에서 사출성형기의 상부에 설치되어 인서트 할 부품을 금형의 내에 공급하거나 성형완료된 사출품을 인출하는 용도로 사용되는 로봇에 관한 것으로, 인서트 사출을 위한 사출성형기의 일측에 설치되는 다관절 로봇에 부가축 유닛을 결합하되, 부가축 유닛에는 서보모터에 의해 서로 다른 방향으로 회전하는 1나사축과 2나사축을 연결한 후, 전후진 하는 1이동블럭 및 2이동블럭을 설치하였다. 상기 1이동블럭 및 2이동블럭의 전후면에 각각 공급장치판과 취출장치판을 설치하여 피더의 설치 상태에 관계없이 피치를 조절하면서 여러 개의 인서트 부품을 한꺼번에 공급하고 사출품 취출도 할 수 있도록 한 것이다.

Description

인서트 사출성형용 피치조절 부가축 다관절 로봇{Pitch control part livestock joint robot for insert injection Molding}

본 발명은 인서트 사출성형에서 사출성형기의 상부에 설치되어 인서트 할 부품을 금형의 내에 공급하거나 성형완료된 사출품을 인출하는 용도로 사용되는 로봇에 관한 것으로, 피더의 설치 상태에 관계없이 피치를 조절하면서 여러 개의 인서트 부품을 한꺼번에 공급하고 사출품 취출도 할 수 있도록 한 것이다.

사출성형(Injection Molding)은 고분자 재료를 용융 온도까지 상승시켜 녹인 다음에 금형이라 불리는 틀 내에서 충전 및 고화 등의 과정을 거쳐 원하는 형태의 제품을 제조하는 일련의 공정을 의미한다. 이러한 사출성형은 치수 정밀도가 요구되는 복잡한 형상의 제품을 한 번에 제조할 수 있는 공정으로, 대량 생산이 요구되는 제품 생산에 적합하고 원하는 형상의 제품을 추가적인 2차 가공 없이 완성된 제품을 얻을 수 있는 장점이 있다.

상기와 같은 사출성형 중에서 금형 내에서 이질 또는 이색의 플라스틱이나 플라스틱 이외의 부품(금속부품, 케이블, PCB, 자석 등)을 일체화시키는 성형방법을 인서트 성형(Insert Molding)이라 하는데, 플라스틱 단독으로는 얻기 어려운 특성을 가진 성형품을 얻을 수 있으며 그 응용분야는 갈수록 광범위 해지고 있다.

특히 금속과 플라스틱이 일체화된 제품들이 주종을 이루고 있으며, 이는 금속이 가진 강성, 도전성, 표면처리성과 플라스틱의 전기 절연성, 착색성, 유연성, 강성, 가공성 등을 조합하여 매우 부가가치가 높은 제품을 만들 수 있으며, 이 재질의 조합에 의해 각각 재질의 장점과 결점이 보완되어 합리적인 부품구조를 얻을 수 있고 상대위치 정밀도가 좋고 느슨해짐과 탈락 등이 없는 신뢰성 높은 부품이 가능하여 전기전자, 자동차, 시계, 카메라 등의 정밀기기, 사무기기, 완구 등의 업계에서 부품을 만드는 데에 활용되어 코스트 다운, 품질과 기능의 향상, 납기의 단축 등에 공헌하고 있다.

이러한 인서트 성형과정에서 인서트 부품을 피더로부터 집어서 금형의 내부까지 정확하게 안착시키는 과정은 단순한 2차원적 작동으로는 어렵고 신속하고도 정확하며 동일한 작업을 수없이 많이 반복하여야 하므로 로봇을 이용하여 공급하는 추세이다.

그러나 이와 같이 인서트 부품을 공급하는 용도로 사용되는 로봇은 아암의 끝단에 단순한 그리퍼만을 구비한 형태로서, 대체로 한 번의 사출성형에 여러 개의 인서트 부품을 동시에 공급하여야 하는 경우 공급하는 인서트 부품을 공급하는 피더의 배열에 따라 여러 번의 집는 동작을 반복하여야 하고 다시 금형의 내에 각각 정확하게 삽입시키는 동작을 반복하여야 하므로 작업능률이 크게 떨어지는 문제가 있었던 것이다.

특허등록 제10-1431477호(공고: 2014년09월23일)

상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 특히 다관절 로봇에 인서트 공급과 성형 제품 취출의 그리퍼가 구비되어 인서트를 금형 내에 삽입시키는 공정과 완성된 사출물을 취출하는 공정이 원활하게 자동으로 이루어지도록 하기 위한 것으로, 다수의 인서트 공급 또는 성형 제품 취출 그리퍼의 축 간격 피치를 서보모터를 이용하여 다관절 로봇의 부가축으로 제작하여 위치제어를 할 수 있도록 하려는 것이다.

따라서 다관절 로봇의 티칭을 보다 효과적으로 함으로써 생산성을 높일 수 있는 인서트 사출성형용 피치조절 부가축 다관절 로봇을 개발함에 주요한 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인서트 사출을 위한 사출성형기의 일측에 설치되는 다관절 로봇에 부가축 유닛을 결합하되, 부가축 유닛에는 서보모터를 장착한 후, 서로 반대방향인 1나사축과 2나사축을 연결한 후, 1나사축 및 2나사축의 회전으로 전후진 하는 1이동블럭 및 2이동블럭을 설치하였다. 상기 1이동블럭 및 2이동블럭의 전후면에 각각 공급장치판과 취출장치판을 설치하되, 공급장치판에는 공압(또는 유압)으로 작동하는 그리퍼 형태의 공급수단을 구성하였고, 취출장치판에는 그리퍼 또는 진공패드 방식의 취출수단을 설치하였다. 또한, 공급장치판에는 레이저 센서를 설치하여 공급 전 인서트 부품을 공급할 위치의 부품 존재 여부를 확인하고, 공급 후에는 공급된 상태의 확인기능을 하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 공급수단이나 취출수단의 피치 간격을 이동중에 조절하면서 공급 및 취출작업을 할 수 있으므로 인서트 부품 공급부의 상황 즉, 설치공간 여건에 따라 피더를 2단 배열을 할 수 있는 등 공급부에 필요한 공간을 최소화할 수 있게 되고, 작업속도도 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 작업자의 근무환경 개선과 이에 다른 작업 능률향상을 기대할 수 있게 된다.

또한, 레이저 센서를 효율적인 위치에 장착하고 효과적인 센싱 작용으로 인하여 동시에 2포인트 이상 검사가 가능하게 되는 등 불량 발생을 억제할 수 있게 된다.

결국, 이와 같은 본 발명에 의하면 기존의 수평형 사출 성형기 시스템을 운영 중인 업체도 이 다관절 로봇을 도입함으로써 인서트 삽입 및 사출성형제품 취출 자동화를 통하여 생산성과 안전성을 극대화시킬 수 있을 것으로 예상된다.

또한, 국내 산업용 로봇 시장에 인서트 사출성형용 피치조절 부가축을 가진 다관절 로봇이라는 새로운 시장을 개척하고 공급함으로써 플라스틱 사출 산업에도 산업용 로봇시장 활성화 및 생산자동화 시스템 도입의 새로운 계기가 될 것으로 예상된다.

도 1은 본 발명의 정면도
도 2는 본 발명의 평면도
도 3은 본 발명의 측면도
도 4는 도 1의 A-A 단면도
도 5는 도 3의 B-B 단면도
도 6은 본 발명의 부가축 유닛 사시도
도 7은 본 발명의 부가축 유닛 정면도

이하 본 발명을 구현하기 위한 바람직한 구성실시의 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 사출성형기(1)의 일측에 설치되는 다관절 로봇(10)의 아암(11)에 부가축 유닛(100)을 결합하도록 구성된다.

부가축 유닛(100)은 일측에 다관절 로봇(10)의 아암(11) 결합할 수 있도록 한 아암결합부(110)를 구성하고 그 옆에 서보모터(120)를 장착하였다.

서보모터(120)에는 1나사축(121)을 연결하고 1나사축의 끝단에는 2나사축(122)을 연결한 후, 2나사축(122)의 끝단에는 2나사축(122)의 회전을 지지하는 마감블럭(130)을 구성하였는데, 상기 1나사축(121)과 2나사축(122)은 서로 반대방향의 나사를 형성하였다.

상기 1나사축(121) 및 2나사축(122)의 양측에는 가이드봉(123)을 설치하였으며, 1나사축(121)과 2나사축(122)에 각각 나사결합되어 1나사축(121) 및 2나사축(122)의 회전으로 전후진 하는 1이동블럭(131) 및 2이동블럭(132)을 설치하였고, 1이동블럭(131) 및 2이동블럭(132)에는 상기 가이드봉(123)이 관통하여 이동을 가이드하게 하였다.

상기 1이동블럭(131) 및 2이동블럭(132)의 전후면에 각각 공급장치판(140)과 취출장치판(150)을 설치하였는데, 일측 공급장치판(140)에는 공압(또는 유압)으로 작동하는 그리퍼 형태의 공급수단(141)을 구성하였고, 취출장치판(150)에는 그리퍼 또는 진공패드 등으로 예시되는 취출수단(151)을 설치하였다.

공급장치판(140)의 중앙에는 레이저센서(142)를 설치하여 인서트 부품을 공급하기 전 인서트 부품을 공급할 위치의 부품 존재 여부를 확인하고, 공급 후에는 공급된 상태의 확인기능을 하도록 구성한 것이다.

도면 중 미설명된 부호 101은 서보모터 지지블럭, 102는 나사축 중간지지 블럭이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴본다.

사출성형기(1)의 인근한 위치에 본 발명의 다관절 로봇(10)이 설치된 상태에서 인서트부품을 공급하기 위한 피더(2)를 배치한다. 상기 피더(2)는 본 발명의 특성에 의해 여러 개를 동시에 배치하여 효과적으로 인서트 부품을 공급할 수 있는데, 피더를 작업장의 여건에 따라 수평으로 2개 이상을 설치하거나 수직으로 2개 이상을 배치할 수 있다.

다관절 로봇(10)과 부가축 유닛(100)의 작용은 제어프로그램의 제어로 작동하는 것으로, 먼저 인서트 부품을 피더(2)로부터 집어야 하는데, 다관절 로봇(10)의 아암(11)이 작동하여 아암(11)의 끝에 연결된 부가축 유닛(100)이 피더(2)에 근접하여 대기하고 있는 인서트 부품을 집는다. 이때 피더(2)의 설치 위치에 따라서 부가축 유닛(100)의 서보모터(120)가 작동하여 제1나사축(121)과 2나사축(122)을 동시에 회전시킨다.

이에 따라 1이동블럭(131)과 2이동블럭(132)이 동시에 중앙으로 모이거나 가장자리 방향으로 벌어지는 작용을 하면서 피더(2)의 인서트 부품 공급위치로 공급수단이 위치하여 공급수단(141)이 인서트 부품을 집게 된다.

이후 다관절 로봇(10)이 부가축 유닛(100)을 이동시켜 사출성형기(1)의 내부로 위치하게 하면서 다시 서보모터(12)가 작동하여 공급수단(141)이 인서트 부품을 공급할 위치를 감안하여 1이동블럭(131)과 2이동블럭(132)을 이동시킴으로써 공급수단(141)의 위치를 다시 설정한다.

공급수단(141)이 인서트부품을 사출금형의 적절한 위치에 공급하기 전에 다관절 로봇(1)이 부가축 유닛(100)을 좌우로 약간 틀면서 레이저 센서(142)가 인서트 부품을 공급할 위치에 이미 부품이 삽입되어 있는지, 또는 비어 있는지를 판단하게 하며, 레이저 센서(142)의 판단으로 이미 인서트 부품이 장착되어 있는 경우 해당 부분의 공급 작용을 하지 않고, 비어 있는 다른 부분에 인서트 부품을 공급한다.

공급작용이 이루어진 다음, 다시 다관절 로봇(10)이 부가축 유닛(100)을 작동하여 레이저 센서(142)가 인서트 부품의 공급 완료를 확인하게 된다.

공급이 완료된 다음, 부가축 유닛(100)을 사출성형기(1)로부터 이탈시켜 대기토록 하고, 사출작업이 완료된 다음에는 부가축 유닛(100)을 사출성형기(1)의 내부로 이동시키되, 이번에는 반대쪽 취출장치판(150)의 취출수단(151)이 사출품dmf 향하도록 하여 취출수단(151)이 사출완료된 사출품을 집어 배출하도록 작용하는 것이다.

이후 다시 부가축 유닛(100)을 사출성형기(1)의 외부로 이동시킨 후, 인서트 부품을 집어 공급하는 작용을 반복하게 된다.

1: 사출성형기
2: 피더
10: 다관절 로봇
11: 아암
100: 부가축 유닛
110: 아암 결합부
120: 서보모터
121: 1나사축
122: 2나사축
130: 마감블럭
131: 1이동블럭
132: 2이동블럭
140: 공급장치판
141: 공급수단
142: 레이저 센서
150: 취출장치판
151: 취출수단

Claims (2)

1. 인서트 사출을 위한 사출성형기(1)의 일측에 설치되는 다관절 로봇(10)의 아암(11)에 부가축 유닛(100)을 결합하되, 부가축 유닛(100)의 일측에 다관절 로봇(10)의 아암(11) 결합할 수 있도록 한 아암결합부(110)를 구성하여 결합하고,
   아암 결합부의 옆에 서보모터(120)를 장착한 후, 서보모터(120)에는 1나사축(121)을 연결하고 1나사축의 끝단에는 2나사축(122)을 연결한 후, 2나사축(122)의 끝단에는 2나사축(122)의 회전을 지지하는 마감블럭(130)을 구성하였는데, 상기 1나사축(121)과 2나사축(122)은 서로 반대방향의 나사를 형성하며,
   상기 1나사축(121) 및 2나사축(122)의 양측에는 가이드봉(123)을 설치하며, 1나사축(121)과 2나사축(122)에 각각 나사결합되어 1나사축(121) 및 2나사축(122)의 회전으로 전후진 하는 1이동블럭(131) 및 2이동블럭(132)을 설치하고, 1이동블럭(131) 및 2이동블럭(132)에는 상기 가이드봉(123)이 관통하여 이동을 가이드하게 하며,
   상기 1이동블럭(131) 및 2이동블럭(132)의 전후면에 각각 공급장치판(140)과 취출장치판(150)을 설치하되, 일측 공급장치판(140)에는 공압(또는 유압)으로 작동하는 그리퍼 형태의 공급수단(141)을 구성하였고, 취출장치판(150)에는 그리퍼 또는 진공패드 방식의 취출수단(151)을 설치함을 특징을 하는 인서트 사출성형용 피치조절 부가축 다관절 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   공급장치판(140)의 중앙에는 레이저센서(142)를 설치하여 인서트 부품을 공급하기 전 인서트 부품을 공급할 위치의 부품 존재 여부를 확인하고, 공급 후에는 공급된 상태의 확인기능을 하도록 구성함을 특징으로 하는 인서트 사출성형용 피치조절 부가축 다관절 로봇.

Images