KR20220042647A

KR20220042647A - 팔레타이징 로봇

Info

Publication number: KR20220042647A
Application number: KR1020200125703A
Authority: KR
Inventors: 김태현; 김종욱; 김종헌
Original assignee: 현대중공업지주 주식회사
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-04-05

Abstract

본 발명은 물건을 적재 또는 이송하는 팔레타이징 로봇에 관한 것으로서, 특히 적재 및 이송 작업속도의 증대 및 작업 범위의 확대가 가능하게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 팔레타이징 로봇은 트랙을 따라 이동하는 주행부와, 주행부에 선회 가능하게 장착된 선회부와, 선회부에 장착된 승강부와, 승강부에 장착되어 승강부를 따라 상하방향으로 이동 가능한 암부와, 암부의 양단에 각각 장착된 복수의 로봇암을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

팔레타이징 로봇{Palletizing robot}

본 발명은 물건을 적재 또는 이송하는 팔레타이징 로봇에 관한 것으로서, 특히 적재 및 이송 작업속도의 증대 및 작업 범위의 확대가 가능하게 구성한 것이다.

자동화 라인 등을 통해 연속적으로 생산된 물건을 효율적으로 적재, 보관, 이송하기 위해서는 같은 물건끼리 한 장소에 적재하여 보관하고, 적재 보관된 물건을 한꺼번에 이송하며, 이송된 적재된 물건은 다시 하역 장소에서 설정된 장소로 분산 이송되는 것이 효율적이다.

통상적으로 연속 생산된 물건은 컨베이어 등을 통해 적재장소로 이동되며, 하역 장소에도 컨베이어를 통해 물건을 설정된 장소로 이송한다.

이와 같이 대량 생산된 물건을 유통하기 위해서 팔레타이징 로봇들이 개발되고 있으며, 팔레타이징 로봇은 물건들을 적층, 보관 및 이송하기 위해 산업현장에 설치되고 있다.

도면에서 도 1은 종래 기술에 따른 팔레타이징 로봇을 나타낸 이미지이고, 도 2는 로봇암 구조의 팔레타이징 로봇을 나타낸 이미지이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 팔레타이징 로봇(1)은 4개의 다리(11)가 형성되며 다리 사이로 물건을 이송하는 컨베이어(3) 및 물건을 적재하기 위한 팰럿(5)이 위치하는 프레임(10)과, 프레임(10)에 장착되어 3축 이동이 가능하며 컨베이어(3)와 팰럿(5)의 사이를 왕복 이동하며 컨베이어(3)에 위치한 물건을 팰럿(5)으로 또는 팰럿(5)에 위치한 물건을 컨베이어(3)로 이송하는 로봇(20)을 포함한다.

여기에서 로봇(20)은 프레임(10)의 상면을 따라 이동하는 2축 이동과 수직방향으로 1축 이동 가능하다. 따라서 컨베이어(3)의 상면 또는 팰럿(5)의 상면에 위치한 물건을 잡을 수 있도록 수직방향인 1축 이동하여 물건을 파지 후 상승한 상태에서 프레임(10)의 상면을 따라 2축 이동하면서 프레임(10)의 상면에 해당하는 면적의 아래에 물건을 이송할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 구성된 팔레타이징 로봇(1)는 그 작업 범위가 프레임(10)의 상면에 해당하는 면적 이하로 제한되고, 적재할 수 있는 높이 또한 프레임(10)의 상면 높이 이하로 제한된다.

또한 로봇(20)은 1회 작동 시 1개의 물건만을 이송하게 됨에 따라 작업속도가 제한되는 단점이 있다.

한편, 도 2에 도시된 팔레타이징 로봇(1)은 6축 로봇암(30) 구조로서, 팔레타이징 로봇이 설치된 지점에서 로봇암(30)이 신장 가능한 범위로 물건을 적재 가능하되, 로봇암(30)을 이용하여 적재할 수 있는 물건의 높이는 로봇암(30)의 말단 관절(31)에 연결된 빔(33)이 수평하게 위치할 수 있는 높이까지 제한됨에 따라 로봇암(30)의 최대 신장 길이보다 낮은 높이로 물건을 적재할 수밖에 없다.

또한, 도 2에 도시된 팔레타이징 로봇(1)은 한 장소에 설치됨에 따라 물건의 이송 범위도 로봇암의 최대 신장 범위이하로 제한되는 문제점이 있으며, 로봇암의 1회 작동 시 1개의 물건만을 이송하게 됨에 따라 작업속도가 느리다는 문제점이 있다.

특허공보 공고번호 특1994-0003949(공고일자 1994년05월09일) 특허공개공보 제10-2012-0103356호(공개일자 2012년09월19일) 특허공개공보 제10-2017-0092734호(공개일자 2017년08월14일)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 컨베이어 등과 같은 이송수단에 의해 이송된 물건을 적재장소로 이송하여 적재하거나 적재된 물건을 이송수단으로 이송함에 있어 적재 및 이송 작업속도의 증대시킬 수 있으며 작업 범위의 확대가 가능한 팔레타이징 로봇을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 팔레타이징 로봇은 트랙을 따라 이동하는 주행부와, 주행부에 선회 가능하게 장착된 선회부와, 선회부에 장착된 승강부와, 승강부에 장착되어 승강부를 따라 상하방향으로 이동 가능한 암부와, 암부의 양단에 각각 장착된 복수의 로봇암을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 로봇암은 수평방향으로 신축 가능하며, 로봇암의 말단에는 그리퍼가 장착된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 승강부는 선회부의 상면에 고정된 고정프레임과, 고정프레임을 따라 상하방향으로 이동 가능한 승강 프레임을 포함하며, 승강 프레임에 암부가 장착되어 암부가 승강 프레임을 따라 상하방향으로 이동 가능하다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 팔레타이징 로봇은 암부의 양단에 로봇암이 장착되고, 암부가 선회 가능함에 따라 2대의 로봇암으로 물건을 동시에 옮길 수 있어 작업 효율이 우수하다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 팔레타이징 로봇은 현장 바닥에 설치된 트랙을 따라 이동할 수 있어 작업 범위를 확대할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 팔레타이징 로봇의 로봇암은 수평방향으로 신축됨에 따라 측방향으로 개방된 보관함에 물건을 인입 또는 인출할 수 있다는 장점이 있으며, 승강부를 2단으로 승강시킬 수 있게 구성함으로써 적재 높이를 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 팔레타이징 로봇을 나타낸 이미지이고,
도 2는 로봇암 구조의 팔레타이징 로봇을 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명에 따른 팔레타이징 로봇을 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 팔레타이징 로봇의 정면도이고,
도 5a와 도 5b는 도 3에 도시된 선회부의 작동에 의해 방향이 전환된 상태를 나타낸 측면도이며,
도 6은 도 3에 도시된 로봇암의 작동관계를 나타낸 평면도이다.
도 7은 선박의 각 층에 물건을 인입출하는 관계를 나타낸 개념도이며,
도 8은 도 3에 도시된 팔레타이징 로봇에 승강부가 추가된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 9는 도 7에 도시된 승강부의 작동에 따른 적재 가능한 높이를 나타낸 개념도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 팔레타이징 로봇의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 3은 본 발명에 따른 팔레타이징 로봇을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 팔레타이징 로봇의 정면도이고, 도 5a와 도 5b는 도 3에 도시된 선회부의 작동에 의해 방향이 전환된 상태를 나타낸 측면도이며, 도 6은 도 3에 도시된 로봇암의 작동관계를 나타낸 평면도이다. 그리고 도 7은 선박의 각 층에 물건을 인입출하는 관계를 나타낸 개념도이며, 도 8은 도 3에 도시된 팔레타이징 로봇에 승강부가 추가된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 9는 도 7에 도시된 승강부의 작동에 따른 적재 가능한 높이를 나타낸 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 팔레타이징 로봇(100)은 현장의 바닥에 설치된 트랙(101)을 따라 이동하는 주행부(110)와, 주행부(110)에 일단이 선회 가능하게 장착되어 일단의 회전중심축을 중심으로 타단이 선회하는 선회부(120)와, 선회부(120)의 타단 상면에 장착된 승강부(130)와, 승강부(130)를 따라 수직방향으로 상하 이동하며 승강부(130)를 기준으로 양측에 각각 로봇암(141R, 141L)이 장착되어 어느 한 쪽에 위치한 물건을 다른 한 쪽으로 옮겨 적재하거나 어느 한 쪽에 적재된 물건을 다른 한 쪽으로 옮기는 암부(140)를 포함한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 팔레타이징 로봇에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 팔레타이징 로봇(100)이 현장의 여러 곳으로 이동할 수 있게 현장 바닥에는 트랙(101)이 설치된다.

팔레타이징 로봇(100)의 하단에는 주행부(110)가 설치되며, 주행부(110)는 트랙(101)에 장착되어 트랙(101)을 따라 이동함에 따라 팔레타이징 로봇(100)은 트랙(101)을 따라 이동 가능하다.

한편, 주행부(110)의 상면에는 선회부(120)가 장착되는데, 선회부(120)의 일단은 주행부(110)의 상면에 선회 가능하게 장착된다. 따라서 선회부(120)의 일단이 주행부(110)의 상면에 장착된 상태에서 선회부(120)가 작동하게 되면 선회부(120)의 일단을 중심으로 선회부(120)의 타단은 원 궤적으로 선회한다.

그리고 선회부(120)의 타단 상면에는 승강부(130)가 장착되며, 승강부(130)에는 암부(140)가 장착되어 승강부(130)를 따라 상하방향으로 이동한다.

암부(140)는 승강부(130)에 결합되어 승강부(130)를 따라 상하방향으로 이동하며, 암부(140)의 양단에는 각각 로봇암(141R, 141L)이 장착된다.

로봇암(141R, 141L)은 다수의 관절부가 형성되되, 관절부의 회전축은 수직방향으로 위치함에 따라 로봇암(141R, 141L)의 빔(143)들은 수평상태에서 회전축을 중심으로 선회하게 되고, 그에 따라 로봇암(141R, 141L)은 승강부(130)의 양측방향으로 수평하게 신축 가능하다. 한편, 로봇암(141R, 141L)의 끝단에는 해당 물건을 파지할 수 있는 그리퍼(gripper)(145)가 장착된다.

아래에서는 이와 같이 구성된 팔레타이징 로봇의 작동관계에 대해 설명한다.

팔레타이징 로봇(100)은 앞서 설명한 바와 같이 트랙(101)을 따라 이동하는 주행부(110)에 설치된다. 따라서 팔레타이징 로봇(100)은 트랙(101)이 설치된 노선을 따라 이동 가능하다. 이와 같이 팔레타이징 로봇(100)이 트랙(101)을 따라 이동함에 따라 팔레타이징 로봇(100)의 작업 범위를 트랙(101)이 설치된 전구역으로 확장 가능하다.

한편 암부(140)의 양측에 장착된 로봇암(141R, 141L)에 대해 편의상 좌측 로봇암(141L) 그리고 우측 로봇암(141R)으로 칭하고, 선회부(120)와 승강부(130)의 작동에 대해 설명한다.

도 5a 및 도 5b에서와 같이 승강부(130)를 중심으로 좌측에 위치한 로봇암을 좌측 로봇암(141L) 그리고 우측에 위치한 로봇암을 우측 로봇암(141R)이라고 정하였을 경우, 선회부(120)가 작동하여 180도 회전하게 되면 승강부(130)에 장착된 양측 로봇암(141R, 141L)의 위치 또한 바뀌게 된다. 즉 좌측 로봇암(141L)이 승강부(130)의 우측에 위치하게 되고 우측 로봇암(141R)이 승강부(130)의 좌측에 위치하게 되며, 다시 선회부(120)가 정위치로 복귀하면 좌측 로봇암(141L)은 승강부(130)의 좌측에 위치하고, 우측 로봇암(141R)은 승강부(130)의 우측에 위치하게 된다. 이와 같이 선회부(120)의 작동에 따라 양측 로봇암(141R, 141L)은 상호 위치가 바뀌게 된다.

구체적으로 승강부(130)는 트랙(101)을 따라 이동함에 따라 트랙(101)의 우측에 위치한 물건을 우측 로봇암(141R)으로 파지한 상태에서 선회부(120)가 180도 선회하면 물건은 트랙(101)의 좌측에 위치하게 된다. 반대로 트랙(101)의 좌측에 위치한 물건을 좌측 로봇암(141L)으로 파지한 상태에서 선회부(120)가 180도 선회하면 물건은 트랙(101)의 우측에 위치하게 된다.

이와 같이 선회부(120)의 작동에 따라 트랙(101)의 좌측에 위치한 물건 또는 우측에 위치한 물건을 트랙(101)의 반대편으로 이동시킬 수 있다.

그리고 암부(140)는 승강부(130)를 따라 상하방향으로 이동 가능하다.

이와 같이 암부(140)가 승강부(130)를 따라 상하방향으로 이동 가능함에 따라 양측 로봇암(141R, 141L)에 파지된 물건의 높이를 조절할 수 있다. 즉 좌측에 위치한 물건을 파지한 후 우측으로 옮겨 적재할 때에 적재되는 물건의 높이에 적합하게 암부(140)를 상승시켜 물건을 적재 가능하며, 반대로 높은 위치까지 좌측에 적재된 물건을 상승된 암부(140)의 로봇암(141R, 141L)으로 파지한 후에 우측으로 옮겨 바닥 또는 컨베이어 등에 내려놓을 수 있다.

이와 같이 구성된 팔레타이징 로봇(100)은 좌측 로봇암(141L)과 우측 로봇암(141R) 각각에 물건을 파지한 상태에서 작업이 진행됨에 따라 종래와 같이 1개의 로봇암으로 물건을 이송하는 경우에 비해 작업속도가 빠르며, 암부(140)가 승강부(130)를 따라 상하방향으로 이동함에 따라 승강부(130)의 상단 높이 이하까지 물건을 적재할 수 있다. 특히 암부(140)의 양측에 위치한 로봇암(141R, 141L)은 수평방향으로 신축 가능하게 구성됨에 따라 로봇암(141R, 141L)의 구조에 따른 적재높이의 제한을 최소화 하여 적재 높이를 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 로봇암(141R, 141L)은 수평 방향으로 신축됨에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 팔레타이징 로봇(100)을 향해 측부가 개방된 보관함(103)에 물건을 인입 또는 인출하여 보관 가능하다.

아래에서는 승강부의 구조를 2단 승강 구조로 개선한 실시예로서, 승강부(130)가 고정 프레임(131)과 승강 프레임(133)으로 구분되며, 고정 프레임(131)은 선회부(120)의 타단에 장착 고정되고, 승강 프레임(133)은 고정 프레임(131)에 장착되어 고정 프레임(131)의 길이 즉 높이 방향으로 상하방향 이동 가능하다. 암부(140)는 승강 프레임(133)에 장착되어 승강 프레임(133)의 길이 즉 높이 방향으로 이동 가능하다.

따라서 승강 프레임(133)이 하강하여 고정 프레임(131)과 겹쳐 위치할 경우 암부(140)는 승강 프레임(133)의 높이만큼 상하 이동 가능하며, 이 상태에서 승강 프레임(133)이 고정 프레임(131)을 따라 승강하게 되면 암부(140)는 승강 프레임(133)이 승강 가능한 높이만큼 더 높게 상부로 이동 가능하게 된다.

따라서 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 승강부(130)가 고정 프레임(131)과 승강 프레임(133)으로 구분되어 승강 프레임(133)이 고정 프레임(131)을 따라 승강할 수 있는 경우 암부(140)의 승강 높이를 증대시켜 물건의 적재 높이를 증대시킬 수 있다.

100 : 팔레타이징 로봇
101 : 트랙
103 : 보관함
110 : 주행부
120 : 선회부
130 : 승강부
131 : 고정 프레임
132 : 승강 프레임
140 : 암부
141R : 우측 로봇암
141L : 좌측 로봇암
143 : 빔
145 : 그리퍼

Claims

트랙을 따라 이동하는 주행부와,
주행부에 선회 가능하게 장착된 선회부와,
선회부에 장착된 승강부와,
승강부에 장착되어 승강부를 따라 상하방향으로 이동 가능한 암부와,
암부의 양단에 각각 장착된 복수의 로봇암을 포함하는 것을 특징으로 하는 팔레타이징 로봇.
제1항에 있어서,
로봇암은 수평방향으로 신축 가능하며, 로봇암의 말단에는 그리퍼가 장착된 것을 특징으로 하는 팔레타이징 로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,
승강부는 선회부의 상면에 고정된 고정프레임과, 고정프레임을 따라 상하방향으로 이동 가능한 승강 프레임을 포함하며,
승강 프레임에 암부가 장착되어 암부가 승강 프레임을 따라 상하방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 팔레타이징 로봇.