KR20060104955A

KR20060104955A - 3차원 프레스 로봇시스템 및 3차원 프레스 로봇시스템을이용한 프레스 소재 운반방법

Info

Publication number: KR20060104955A
Application number: KR1020060070686A
Authority: KR
Inventors: 한재형
Original assignee: 한재형
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2006-10-09
Also published as: KR100809912B1

Abstract

본 발명은 3차원 운동하는 클램퍼를 이용하여 블랭킹 소재를 프레스로 자동 공급하도록 하고, 블랭킹된 소재는 다른 로봇시스템의 클램퍼를 이용하여 자동 배출시키도록 함으로써 대량 생산을 위한 신설 설비는 물론이고 다품종 소량 생산하고 있는 대 다수 기존 생산설비의 다양한 설치조건과 사용환경에 폭 넓게 적용할 수 있도록 한 3차원 프레스 로봇시스템 및 3차원 프레스 로봇시스템을 이용한 프레스 소재 운반방법에 관한 것이다.

프레스, 소재, 클랜퍼, 센서, 운반, 로봇, 프레임, 아이들 테이블, 제어기

Description

3차원 프레스 로봇시스템 및 3차원 프레스 로봇시스템을 이용한 프레스 소재 운반방법{ROBOT SYSTEM FOR THREE-DIMENSIONAL PRESS AND THE CONVEYANCE METHOD OF PRESS MATERIALS BY ITS SYSTEM}

도 1 : 본 발명 3차원 프레스 로봇시스템의 배치 상태 평면도.

도 2 : 본 발명 3차원 프레스 로봇시스템의 일 실시예 사시도.

도 3 : 본 발명에서 클램퍼가 후진한 상태의 평면도.

도 4 : 본 발명에서 클램퍼가 전진한 상태의 평면도.

도 5 : 본 발명에서 클램퍼가 전진하여 일측으로 이동한 상태의 평면도.

도 6 : 본 발명에서 X축 이동수단을 한 쌍으로 사용한 상태의 평면도.

도 7 : 본 발명 3차원 프레스 로봇시스템의 측면도.

도 8 : 본 발명에서 X축 이동수단을 반대편으로 이동 설치한 상태의 측면도.

도 9 : 본 발명 다른 실시예의 측면도.

도 10 : 본 발명 또 다른 실시 예의 측면도.

도 11 : 본 발명 또 다른 실시 예의 측면도.

도 12 : 본 발명에서 X축 이동수단을 좌우 한 쌍으로 설치한 상태의 측면도.

도 13 : 본 발명에 사용되는 프레임의 다양한 예시도.

(A) 폭이 넓은 직사각형 프레임의 사시도.

(B) 폭이 좁은 직사각형 프레임의 사시도.

(C) 정사각형 프레임의 사시도.

도 14 : 본 발명 축 이동수단으로 사용되는 리니어 모듈의 예시도.

도 15 : 본 발명 리니어 모듈의 평면 예시도.

도 16 : 본 발명 리니어 모듈의 측면 구성 예시도.

도 17 : 본 발명 리니어 모듈의 단면 구성 예시도.

도 18 : 본 발명 리니어 모듈의 타이밍 벨트 부분 단면 예시도.

도 19 : 본 발명에서 X축 이동수단의 설치 상태 예시도.

도 20 : 본 발명 Y축 이동수단과 Z축 이동수단의 설치 상태 예시도.

도 21 : 본 발명 아이들 테이블의 고정 상태 사시도.

도 22 : 본 발명 아이들 테이블 위에 소재가 안착된 상태의 사시도.

도 23 : 본 발명 아이들 테이블에 체결되는 소재 지지봉 정면도로,

(A) 머리부가 구비된 지지봉.

(B) 상단부에 나사부가 생략된 지지봉.

(C) 머리부가 생략된 지지봉.

(D) 체결부재 상부에 영구자석이 설치된 상태의 지지봉.

도 24 : 본 발명 아이들 테이블에 소재가 안착된 상태의 측면도.

도 25 : 본 발명 Z축 이동수단의 단면도로,

(A) Z축이 상승된 상태.

(B) Z축이 하강된 상태.

도 26 : 본 발명에서 Z축 이동수단과 상승 상태의 클램퍼 부분 측면도.

도 27 : 본 발명에서 Z축 이동수단과 하강 상태의 클램퍼 부분 측면도.

도 28 : 본 발명에서 클램퍼의 고정위치 변경 상태도.

도 29 : 본 발명 클램퍼 부분 단면도.

도 30 : 본 발명 클램퍼 부분 사시도.

도 31 : 본 발명 클램퍼 부분 분해 사시도.

도 32 : 본 발명에서 영구자석을 이용한 클램핑 수단 단면도로,

(A) 영구자석이 하강하여 소재를 흡착한 상태도.

(B) 영구자석이 상승하여 소재를 탈착한 상태도.

도 33 : 본 발명에서 전자석을 이용한 클램핑 수단의 단면도.

도 34 : 본 발명 전자석 클램수단의 사시도.

도 35 : 본 발명에서 진공흡착구를 이용한 클램핑 수단의 단면도.

도 36 : 본 발명 이동식 아이들 테이블의 정면도.

도 37 : 본 발명 도 36의 측면도로, 로봇시스템을 생략한 상태도.

도 38 : 본 발명 이동식 아이들 테이블의 직선 이동 상태 평면도.

도 39 : 본 발명 이동식 아이들 테이블의 직선 이동 상태 평면도.

도 40 : 본 발명 직선 이동식 아이들 테이블의 회전 상태 평면도.

도 41 : 본 발명 이동식 아이들 테이블의 다른 실시예 정면도.

도 42 : 본 발명 도 41의 측면도.

도 43 : 본 발명 일 예의 타이밍도.

도 44 : 본 발명 소재 투입 로봇시스템의 작업순서도.

도 45 : 본 발명 소재 배출 로봇시스템의 작업순서도.

도 46 : 본 발명 제어기의 회로블럭 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(1)(1a)(1b)(1c)(1d)(1e)(1f)--3차원 프레스 로봇시스템

(2)--소재 (3)(3a)(3b)(3d)--프레스

(5)--X축 이동수단 (3C)(3Cn)--프레스 제어기

(6)--Y축 이동수단 (7)--Z축 이동수단

(8)(9)(54)(F)--프레임 (10)--기대

(11)--아이들 테이블 (12)--클램퍼

(13)--제어기 (14)--받침구

(15)--브라켓 (20)--리니어 모듈

(21)--레일 프로파일 (27)(27X)(27Y)(27Z)(77)--블럭

(22)(23)--풀리 하우징 (24)(25)(60)(62)--타이밍 풀리

(26)(63)--타이밍 벨트 (26a)--타이밍 벨트의 양끝단부

(26b)--타이밍 벨트의 돌출부 (28)--X축 모터

(29)--Y축 모터 (30)(31)--레일홈

(32)(33)--레일 (34)--축 부재

(35)--아이들 롤러 (35a)--요입홈

(36)(43)--걸림턱 (37)(38)--이동체

(37a)(38a)--안내홈 (39)(40)--너트홈

(41)(42)(48)(52)--볼트 (44)(93)--나공

(45)--삽입공 (46)(56)--너트

(47)--지지봉 (47a)--지지봉의 머리부

(49)--캡 (50)(92)--개방부

(51)--영구자석 (53)--소재 감지센서

(55)--볼스크류 (57)--수직홈

(58)--LM가이드 (59)(84)--연결부재

(61)--Z축 모터 (69)(70)(121)(122)(123)(124)--리미트 센서

(64)(75)--수직판재 (65)--고정판재

(67a)--세로장공 (68)--관체

(68a)--중공부 (71)(Xa)(Ya)--피감지부재

(72)--봉체 (74)--체결부재

(78a)--축공 (79)--축 부재

(80)--나선홈 (81)(85)(96)--피스

(81a)--나사홈 (82)--고정부재

(83)--단턱부 (87)(104)(142)--에어실린더

(89)--에어실린더 로드 (90)--하우징

(91)--영구자석 (94)(109)(112)--고정부

(95)(109a)--피스홈 (102)--전자석

(103)--공기분사노즐 (104)(111)--몸체

(105)--코어 (106)--코일

(106b)--전원공급선 (108)--에어호스

(110)--진공흡착구 (113)--스프링

(114)--진공흡착패드 (115)--완충수단

(125)--로드레스 실린더 (126)(143)(144)(146)--안내봉

(130)--로드레스 실린더의 로드 (147)--로터리 실린더

(150)--클램핑 수단 (151)--회전 클램퍼

(d1)--하우징의 깊이 (F1)--프레임의 면

(F2)--너트홈 (J)--제어부

(K)--경보부 (M)--메모리

(P)--표시부 (PC)--컴퓨터

(PI)--통신 인터페이스 (S)--스위치부

(V)--솔레노이드 밸브 (θ1)(θ2)--클램퍼 기울기 각도

본 발명은 3차원 프레스 로봇시스템 및 3차원 프레스 로봇시스템을 이용한 프레스 소재 운반방법에 관한 것으로, 상세하게는 3차원 운동하는 클램퍼를 이용하 여 블랭킹 소재를 프레스로 자동 공급하도록 하고, 블랭킹된 소재는 다른 로봇시스템의 클램퍼를 이용하여 자동 배출시키도록 구성함으로써 대량 생산을 위한 신설 프레스 설비는 물론이고 다품종 소량 생산하고 있는 대 다수 기존 프레스 설비에 적용할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 프레스 작업장에서 간간이 사용되는 기존 셔틀로봇 또는 단동로봇의 구조적인 가장 큰 단점은 궤도와 모션(Motion)이 고정되어 있어서 로봇 설치와 생산 공정상 프레스 안에 위치하는 금형의 높이 정렬과 워크 센터라인 정렬이 반드시 필요하고 공정변화에 따른 구조 변경이 허용되지 않는 고정식 구조이다.

따라서, 신설 프레스 설비의 단일 제품 대량 생산에 제한이 있고, 기능에 비해 장비 단가 마저 고가여서 대량 보급이 되지 않고 있는 실정이며, 이러한 단점을 보완하여 대량 생산을 위한 신설 프레스 설비는 물론이고 다품종 소량생산을 하고 있는 대 다수 기존 프레스 설비의 다양한 설치조건과 사용환경에 폭 넓게 적용할 수 있는 편리하고 경제적인 구조의 로봇시스템이 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 3차원 운동하는 클램퍼를 이용하여 블랭킹 소재를 프레스로 자동 공급하도록 하고, 블랭킹된 소재는 3차원 운동하는 클램퍼를 이용하여 자동으로 배출시킬 수 있게 구성함으로써 대량 생산을 위한 신설 설비는 물론이고 다품종 소량 생산하고 있는 대 다수 기존 생산설비의 다양한 설치조건과 사용환경에 폭 넓게 적용할 수 있는 편리하고 매우 경제적인 구조의 3차원 프레스 로봇시스템 및 3차원 프레스 로봇시스템을 이용한 프레스 소재 운반방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 프레스 주변에 1대 이상 복수의 3차원 프레스 로봇시스템을 설치하여 소재의 투입과 배출을 겸하거나, 소재의 투입과 배출을 각각 담당하도록 함으로써 다단계의 블랭킹작업이 자동으로 이루어지는 3차원 프레스 로봇시스템 및 프레스 소재 운반방법을 제공함에 특징이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소재의 물성이나 형상 및 크기등에 따라 이에 걸맞는 다양한 방식과 구조의 클램핑수단(영구자석, 전자석, 진공흡착구, 집게, 지그 또는 이들의 혼용 형태)을 적용할 수 있는 3차원 프레스 로봇시스템을 제공함에 특징이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 3차원 운동하는 클램퍼의 길이와 높이 및 전후좌우 기울기와 상하 기울기를 자유로이 조절할 수 있게 구성함으로써 소재를 신속 정확하게 클램핑할 수 있는 3차원 프레스 로봇시스템을 제공함에 특징이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소재 운반방향을 자유롭게 변경할 수 있도록 소정범위로 회전시킬 수 있는 아이들 테이블을 제공함에 특징이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소재가 안착되는 아이들 테이블은 고정형태, 직선 이동형태, 소재가 180°뒤집어지는 형태, 소재가 이동하면서 180°뒤집어지는 형태 등으로 다양화 할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 다품종 소량생산 현장과 기존생산 설비의 다양 한 사용환경에 대응하기 위하여 고정된 동작궤도와 모션에서 탈피한 패스동작(pass motion), 턴동작(turn motion) 및 3차원 직선, 원호보간 제어기능을 적용하여 로봇 클램퍼의 동작궤도를 유연하게 변형시키고 프레스가 하강하여 타발하고 상승하는 동안 발생하는 손실시간을 이용하여 배출용 클램퍼와 아이들 테이블을 이동시켜 프레스 동작 정지후 클램퍼를 금형에서 가장 가까운 위치로 이동 대기시키고 타발 작업후 각각의 프레스 위치에 따라 신속하게 배출 및/또는 투입할 수 있는 3차원 프레스 로봇시스템을 제공함에 특징이 있다.

또한 본 발명은 종래 사용되고 있는 시스템인 '프레스 동작시 로봇 정지 또는 로봇 동작시 프레스 정지'에서 발생하는 손실시간을 이용하여 로봇 아암의 급속 이동구간을 줄임으로서 진동발생을 최소화 시킬뿐 아니라, 생산 수량도 높일 수 있으며, 생산현장의 작업상황에 따른 소재의 3방향 투입 배출선택이 가능하고 공정상 작업흐름을 좌에서 우 또는 우에서 좌로 단발작업 뿐 아니라 다양한 작업공정을 필요에 따라 수시로 간단히 바꿀 수 있으며, 반전하여 다음 프레스에 투입이 필요할 경우에도 추가설비 없이 간편하게 해결할 수 있어서 생산성이 크게 향상되는 3차원 프레스 로봇시스템을 제공함에 특징이 있다.

본 발명을 설명함에 있어, 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요 지가 모호해지지 않도록 하기 위하여 생략하도록 한다.

본 발명 3차원 프레스 로봇시스템(1)은 프레스(3) 주변에 최소 1대 이상 설치되어 소재(2)를 프레스(3)로 투입하고, 블랭킹(타발)된 소재는 프레스(3) 외부로 배출시키거나, 또는 다른 프레스로 투입시켜 목적으로 하는 블랭킹 작업이 이루어질 수 있도록 동작하게 된다.

상기에서 소재(2) 운반이라 함은 블랭킹 대상 소재를 최초의 프레스(3)로 투입하거나, 블랭킹된 소재를 프레스(3)로부터 배출시키는 배출과정과, 블랭킹되어 배출되는 소재(2)를 다음 단계의 프레스(3)로 투입하고 블랭킹 및 배출하는 과정을 반복하는 동작이나 과정을 거쳐 최종 목적의 블랭킹 소재를 획득할 수 있도록 소재를 이동시키는 과정을 말한다.

이를테면, 도 1에 예시한 것처럼, 프레스(3)와 프레스(3) 사이, 또는 프레스(3) 주변(프레스 측부나 프레스 전면부 등)에 본 발명 3차원 프레스 로봇시스템(1)이 설치되어 순차적이거나 공정 단계별로 소재를 운반하면서 블랭킹이 이루어지게 되므로 블랭킹 작업의 자동화가 가능하여 생산성이 크게 향상된다.

상기 도 1에서 소재(2) 투입용 3차원 프레스 로봇시스템(1a)이 프레스(3a) 선단에 설치되고, 프레스(3a)와 다른 프레스(3b) 사이에는 도 36에 도시한 직선 이동식 아이들 테이블이 설치된 3차원 프레스 로봇시스템(1b)(1c)이 설치되어 타발된 소재(2)의 배출과 투입을 각각 담당하게 되고, 다른 프레스(3b)와 또 다른 프레스(3d) 사이에는 소재(2)의 배출을 담당하는 3차원 프레스 로봇시스템(1d)과 도 40에 도시한 아이들 테이블 회전형 3차원 프레스 로봇시스템(1e)이 설치되어 재 타발된 소재를 배출하게 되고, 상기 또 다른 프레스(3d)의 후단에는 소재(2) 배출용 3차원 프레스 로봇시스템(1f)이 설치되어 소재(2)가 자동으로 운반되면서 단계별 블랭킹이 이루어지게 된다.

상기 도 1에서 3차원 프레스 로봇시스템(1c)에 표기된 (B)는 사용환경이나 여건에 따라 도 7에 도시한 것처럼 기대 후면에 설치된 X축 이동수단(5)을 기대 전면으로 이동 설치하여 사용할 수 있음을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명 3차원 프레스 로봇시스템(1)의 사시도이고, 도 3 내지 도 7은 그 평면도이며, 도 8 내지 도 12는 그 측면도로, 프레스(프레스기: 3) 주변에 최소 1대 이상 복수로 설치되어 사용되며, 소재(2)의 투입과 배출을 겸하거나, 또는 소재(2)의 투입과 배출을 각각 담당하게 된다.

상기 3차원 프레스 로봇시스템(1)은 복수의 수평프레임(8)과 복수의 수직프레임(9)으로 연결 구성되는 기대(10)와, 기대(10) 상부에 설치되는 X축 이동수단(5)과, X축 이동수단(5)의 이동블럭에 설치되는 Y축 이동수단(6)과, Y축 이동수단(6)의 이동블럭 측부에 설치되는 Z축 이동수단(7)과, 소재(2)가 안착되는 아이들 테이블(11)과, Z축 이동수단(7)의 이동블럭 선단에 설치되어 3차원 운동하면서 소정의 위치로 소재(2)를 운반하는 클램퍼(12)와, 각종 엑츄에이터와 센서류 및 제어기(13)등으로 크게 구성되며, 기대(10) 하부에는 기대(10)의 높낮이를 조절할 수 있는 받침구(14)가 복수 개소에 설치된다.

상기 클램퍼(12)는 X, Y, Z축 이동수단(5)(6)(7)의 유기적인 동작에 의해 3차원 운동하면서 아이들 테이블(11)에 안착된 소재(2), 또는 블랭킹(타발)된 프레스 금형 상의 소재를 클램핑한 다음 소정의 위치로 운반하게 되며, 높낮이와 돌출위치 및 전후좌우 기울기와 상하 기울기(θ1)(θ2)를 적절히 조절할 수 있어서 소재(2)의 투입위치와 배출위치 및 그 높이에 큰 영향을 받지 않는다.

상기 클램퍼(12)는 후술하겠지만 소재(2)를 집거나 흡착하는 등의 방법으로 클램핑시켜 소정의 위치로 운반할 수 있는 구성이면 만족한다. 예컨대, 영구자석(永久磁石) 및 전자석(電磁石)의 흡자력을 이용하여 흡착하거나, 집게 또는 지그(Jig) 등을 이용하여 압지하거나, 진공흡착구를 이용하여 진공흡착하거나, 이들을 적절히 혼용하는 등의 다양한 방법으로 소재(2)를 클램핑할 수 있다. 그리고, 소재(2)의 표면이 고르지 못하거나 거친 경우에는 진공흡착구(110)보다는 영구자석(91)이나 전자석(102) 또는 집게나 지그등을 이용하여 쉽게 클램핑할 수 있다.

본 발명에서 기대(10)를 구성하거나 연결부재 또는 고정부재로 사용되는 프 레임(F)은 임의의 길이로 절단 사용할 수 있는 장척물로 여러가지의 다양한 형태를 띈다.

도 13은 상기 프레임(F)을 도시한 것처럼 각 면(F1)의 길이방향으로 1개 이상 복수 개의 너트홈(F2)이 형성되어 있어서 소정 위치의 한 면 또는 여러 면에 다른 프레임(8)(9)이나 X, Y, Z축 이동수단(5)(6)(7) 등을 부착 고정시킬 수 있는 구성이며, 높이나 폭이 다양하여 원하는 형태의 프레임(F)을 사용할 수 있다.

상기 프레임(F)의 단면 측부에는 복수의 홀(F3)이 형성되어 있어서 다른 프레임이나 연결부재 또는 고정부재를 접촉시킨 다음 볼트나 피스 등의 체결수단을 이용하여 고정시키거나, 또는 브라켓(15)과 볼트 너트 등의 체결수단을 이용하여 고정시킬 수 있으며, 물론 도 13에 예시한 크기나 형상, 모양에 한정되는 것은 아니다.

상기 브라켓(15)을 이용하는 경우, 도 2와 같이 프레임(8)(9)의 중간 부분에 다른 프레임을 직각방향 또는 같은 방향으로 연결하는 경우 브라켓(15)의 도움을 받을 수 있다.

그리고, 프레임(8) 상부에 X축 이동수단(5)을 고정하는 경우, 도 19와 같이 "ㄴ" 형상의 브라켓(15)과 볼트 너트등의 체결수단 및 너트홈을 이용하여 복수 개소에 견고히 고정시킬 수 있다.

그리고, X축 이동수단(5)의 상부에 Y축 이동수단(6)을 고정하는 경우, 도 20 과 같이 X축 이동수단(5)의 블럭(27X) 위에 Y축 이동수단(6)을 옆으로 세운 다음 "ㄴ"형상 또는 "ㄷ" 형상의 브라켓(15)과 볼트 너트등의 체결수단과 프레임 및 블럭에 형성된 너트홈을 이용하여 견고히 고정시킬 수 있다.

그리고, Z축 이동수단(7)은 Y축 이동수단(6)의 블럭(27Y) 표면에 프레임(54)을 수직으로 고정시키고, 상기 프레임(54) 내부에는 Z축 모터(61)에 의해 정역회전하는 볼스크류(55)를 설치하고, 볼스크류(55)에 결합된 너트(56) 일측에는 상기 프레임(54)에 승강운동할 수 있게 연결부재(58)로 연결하고, 또한 LM가이드(58)로 결합된 Z축 블럭(27Z)를 연결하고, Z축 블럭(27Z)의 일측에는 클램퍼(12)를 설치하여 아이들 테이블(11) 상의 소재(2)를 소정의 위치로 운반할 수 있게 구성된다.

상기 X축 이동수단(5)의 양측에는 제어기(13)에 접속된 리미트 센서(123)(124)가 각각 설치되고, X축 이동수단(5)의 블럭(27X)에는 블럭(27X)을 따라 이동하는 피감지부재(Xa)가 설치되어 X축 블럭(27X)의 이동 스트로크가 결정된다.

그리고, Y축 이동수단(6)의 양측에도 제어기(13)에 접속된 리미트 센서(121)(122)가 각각 설치되고, Y축 이동수단(6)의 블럭(27Y)에는 블럭(27Y)을 따라 이동하는 피감지부재(Ya)가 설치되어 Y축 블럭(27Y)의 이동 스트로크가 결정된다.

그리고, Z축 이동수단(7)의 상하 부분에도 제어기(13)에 접속된 리미트 센서(69)(70)가 각각 설치되고, Z축 이동수단(5)의 블럭에는 블럭(27Z)을 따라 이동 하는 피감지부재(71)가 설치되어 Z축 블럭(27Z)의 이동 스트로크가 결정된다.

상기 X, Y, Z축 블럭(27X)(27Y)(27Z)의 이동 스트로크는 작업환경을 고려하여 상기 리미트 센서(123)(124)(121)(122)(69)(70)의 위치를 소정의 위치로 각각 이동 설치함으로써 이들의 이동 스트로크가 새로이 수정되거나 설정된다.

본 발명에서 고속왕복 운동을 필요로하는 X축 이동수단(5)과 Y축 이동수단(6)은 그 구성이 대체로 동일하며, Z축 이동수단(7)도 상기 X축 또는 Y축 이동수단(5)(6)과 동일한 구성이거나 보다 간략하게 구성할 수 있다.

도 5 내지 도 8은 상기 X축 이동수단(5)과 Y축 이동수단(6)으로 사용되는 리니어 모듈(20)의 일 예를 도시한 것으로, 벨트로 구동되는 기구적인 운동방식으로 보다 심플하면서 고속 왕복운동이 가능하며, 고속 왕복운동이 요구되지 않는 Z축 이동수단(7)은 벨트 구동방식보다는 클램퍼가 불필요하게 하강하지 않도록 미끄럼이 방지되는 볼스크류 방식이 바람직하다.

상기 리니어 모듈(20)은 소정 길이의 레일 프로파일(21) 양측에 각각 설치되는 풀리 하우징(22)(23)과, 상기 풀리 하우징(22)(23) 내부에 각각 설치되는 구동 타이밍 풀리(24) 및 피동 타이밍 풀리(25)와, 상기 구동 타이밍풀리(24)와 피동 타이밍풀리(25)를 연결하는 타이밍 벨트(26)와, 레일 프로파일(21)의 길이방향으로 왕복 운동하고 타이밍 벨트(26)의 양측 끝부분이 연결되는 블럭(27)과, 구동 타이 밍 풀리(24)를 정역회전시키는 X축 모터(28) 및 Y축 모터(29)와, 레일 프로파일(21)의 길이방향 양측에 형성되는 레일홈(30)(31)과, 상기 레일홈(30)(31)에 일부 결합되어 바깥방향으로 돌출되는 레일(32)(33)과, 블럭(27) 내부에 축 부재(34)로 축 설치되고 휠 부분이 상기 레일(32)(33)에 구름 접촉되는 복수 개의 아이들 롤러(35)와, 타이밍벨트(26)의 양 끝부분을 잡아당겨 적절히 당겨 긴장시키는 긴장수단과, 레일 프로파일(21)과 블럭(27)의 길이방향으로 각각 형성되는 복수 개의 너트홈(39)(40)으로 구성된다.

따라서, 모터(28)(29)의 정역회전에 의해 타이밍벨트(26)가 왕복 이동하면 타이밍벨트(26)에 고정된 블럭(27)(27X)(27Y) 또한 왕복 이동하게된다. 상기 휠 부분에는 레일(32)(33)이 결합되는 요입홈(35a)이 빙둘러 형성되어 이탈이 방지되고 구름접촉에 의해 마찰계수가 크게 낮아진다.

상기 블럭(27)에 형성된 너트홈(40)에는 X축 또는 Y축 또는 Z축 이동수단(5)(6)(7)이나 프레임 또는 브라켓(15)이 볼트 너트 등의 체결수단에 의해 고정되며, 레일 프로파일(21)에 형성된 너트홈(39)에는 브라켓(15)과 볼트 너트 등의 체결수단에 의해 기대(10) 프레임(8)에 고정된다.

도 8은 상기 긴장수단의 일 예를 도시한 것으로, 타이밍 벨트(26)의 양끝단부(26a)가 결합되는 이동체(37)(38)와, 상기 이동체(37)(38)가 슬라이드 운동할 수 있게 결합되는 안내홈(37a)(38a)과, 이동체(37)(38)를 화살표 방향으로 이동시켜 타이밍 벨트(26)의 긴장도를 적절히 유지시키는 볼트(41)(42)로 구성된다.

상기 타이밍 벨트(26)의 일측면에는 소정 간격의 돌출부(26b)가 형성되어 있고, 이동체(38)(38)에는 상기 돌출부(26b)가 결합되는 요입홈이 형성되어 있어서 타이밍 벨트(26)의 미끄러짐이나 분리 이탈이 방지되며, 이동체(37)(38)가 슬라이드 운동할 수 있게 결합된 블럭(27)의 양측 끝부분에는 걸림턱(36)(43)이 각각 형성되어 있어서 이동체(37)(38)의 분리 이탈이 방지된다.

도 21 내지 도 24는 수직프레임(9) 또는 수평프레임(8) 상부에 설치되는 아이들 테이블(11)과, 상기 아이들 테이블(11)에 체결되는 지지봉(37)을 도시한 것으로, 아이들 테이블(11)은 소정 면적의 평판형이 바람직하지만 소재의 형상이나 물성 등에 따라 평판형이 아닌 곡면형이나 오목형 또는 돌출형 또는 이들의 혼용형으로 구성될 수도 있다. 그리고 평면 형상도 사각형으로 도시하였으나, 물론 작업여건에 따라 원형ㆍ타원형ㆍ다각형이나 이들의 변형 형상으로 다양화 할 수 있다.

상기 아이들 테이블(11)은 소재(2)의 평면적보다 크게 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 아이들 테이블(11)의 바닥 부분에는 상하로 관통되는 복수 개의 나공(44)이 조밀한 간격으로 형성되며, 가장자리 부분에는 아이들 테이블(11)을 프레임(8)(9)에 고정하기 위한 볼트(48) 삽입공(45)이 복수 개소에 형성된다.

상기 아이들 테이블(11)은 평면 상태로 설치되지만 소재(2)의 형상에 따라 일측으로 기울어지게 설치할 수 있다.

상기 나공(44)에는 나사홈이 외주면에 형성된 지지봉(47)이 나사 결합되며, 지지봉(47)에는 충격이나 외압 등에 의해 지지봉(47)의 이완을 방지하는 너트(46)가 체결된다.

아이들 테이블(11)의 나공(44)에 체결되는 상기 지지봉(47)은 작업하기 편할 뿐 아니라 소재(2)의 다양한 형상, 모양이나 높이 차이에 대응할 수 있도록 그 길이가 긴 편이며, 상단부에는 도 20 (A)와 같이 머리부(47a)를 형성하거나, (B)와 같이 상단부에 나사부를 생략하거나, (C)와 같이 무두볼트로 구성할 수 있다.

또한 도 20 (D)와 같이 상단부에 캡(49)을 체결하고, 캡(49)의 상향 개방부(50)에 영구자석(51)을 설치하여 도 21과 같이 지지봉(47) 상부에 안착된 자성 소재(2)의 유동을 방지하도록 함이 바람직하다.

그리고 길이방향으로 홀이 형성된 볼트(52)의 상부에 소재 감지센서(53)를 설치하여 제어기(13)의 입력에 접속함으로써 소재의 안착이나 이동을 감지하도록 한다.

상기 소재 감지센서(53)는 철 소재의 경우 홀소자 등을 적용할 수 있으며, 비철금속의 경우, 비철금속의 접근을 감지할 수 있는 일반 근접센서를 적용할 수 있을 것이다.

상기 영구자석(51)은 캡(49)의 머리부보다 조금 깊게 설치함으로써 소재(2) 가 안착하거나 안착된 소재(2)가 클램핑 될 때 발생되는 충격으로부터의 파손이나 손상을 방지할 뿐 아니라, 잔류자기량이 이격거리의 제곱에 반비례하여 줄어들게 되므로 안착 소재(2)의 탈착이 보다 쉽게 달성된다.

상기 지지봉(47)은 나공(44) 마다 체결할 필요는 없다. 즉, 도 21, 도 22와 같이 아이들 테이블(11) 위에 소정 높이로 안착되는 소재(2)를 떠 받치면서 소재(2)의 위치가 이탈하지 않는 정도의 개수만으로 만족한다.

소재(2)의 하부에 위치하면서 소재(2)를 떠받치는 복수 개의 지지봉(47)과 소재(2)의 유동이 방지되게 소재(2)의 측면을 지지하는 복수의 지지봉(47)으로 구성되며, 클램퍼(12)에 의해 소재(2)가 이동하는 방향으로는 측면 지지봉(47)이 생략된다.

또한 상기 지지봉(47)은 소재(2)의 형상과 안착높이 등을 감안하여 높낮이를 조절할 수 있게 구성된다. 즉, 소재(2)의 단면 형상이 평면형인 경우 지지봉(47)의 높이가 같아지도록 체결하면 되지만, 도 24와 같이 소재(2)의 단면 형상이 굴곡형상인 경우 그 형상에 따라 지지봉(47)의 높이를 각각 조절하여 클램퍼(12)가 최적의 상태로 클램핑할 수 있도록 한다.

한편, X축 이동수단(5)의 길이 또는 스트로크가 길어진 경우, X축 이동수단(5)의 무게중심이 한 쪽으로 치중되어 Y축 이동수단(6)의 원활한 동작을 기대할 수 없으므로 도 6, 도 11과 같이 평행하는 양측 프레임 상부에 X축 이동수단(5)을 각각 설치하여 Y축 이동수단(6)의 원활하고 안정적인 운동이 달성되게 구성할 수 있다.

본 발명에서 소재(2)의 투입위치, 또는 소재(2)의 배출 위치, 또는 3차원 프레스 로봇시스템(1)의 설치조건이나 제약 등에 따라 X축 이동수단(5), 또는 Y축 이동수단(5), 또는 X축 이동수단(5)과 Y축 이동수단(6)의 위치를 쉽게 변경할 수 있다. 이는 기대(10)를 구성하는 프레임의 나사홈 구조와 리니어 모듈(20)에 형성되는 나사홈 기타 연결부재에 형성되는 나사홈 구조를 이용하여 쉽게 변경할 수 있다.

즉, 도 3 내지 도 5는 뒷쪽 상부 프레임에 X축 이동수단(5)을 설치하였으나, 도 7은 앞쪽 상부 프레임에 X축 이동수단(5)을 설치한 것이며, 클램퍼(12) 또한 도 9와 같이 우측에 설치하거나, 또는 도 10과 같이 좌측에 설치할 수 있다.

도 25 내지 도 29는 Z축 이동수단(7)을 도시한 것으로, 고속 왕복운동이 요구되지 않고, 수직으로 설치되는 구조이므로 벨트 구동방식보다는 클램퍼(12)가 불필요하게 하강하지 않도록 미끄럼이 방지되는 볼스크류 방식이 바람직하다.

상기 Z축 이동수단(7)은 Y축 이동수단(6)의 블럭(27Y)에 고정된 수직 프레임(54) 내부에 볼스크류(55)가 수직으로 축 설치되고, 볼스크류(55)에는 너트(56) 가 결합되고, 프레임(54) 전면으로 수직홈(57)이 형성되고, 프레임(54) 외부에는 프레임(54)을 따라 승강하는 LM가이드(58)가 설치되고, LM가이드(58)와 너트(56)는 연결부재(58)로 연결되고, 볼스크류(55)의 상단부에는 타이밍 풀리(60)가 고정되고, 프레임(54)으로부터 조금 이격하여 위치하는 Z축 모터(61)의 회전축봉에도 타이밍 풀리(62)가 고정되고, 타이밍 풀리(60)(62)는 타이밍 벨트(63)로 연결된 구성으로, Z축 모터(61)의 정역회전에 의해 볼스크류(55)가 정역회전하면 LM가이드(58)가 승강운동하게 된다.

상기 프레임(54)의 상하 부분에는 리미트 센서(69)(70)가 구비된 브라켓이 각각 설치되고, Z축 이동수단(5)의 블럭(27Z)에는 피감지부재(71)가 설치되어 있어서 Z축 블럭(27Z)의 승강 스트로크가 결정되며, 상기 브라켓은 승강 스트로크를 감안하여 높낮이를 적절히 조절할 수 있게 프레임(54) 부분에 형성된 너트홈에 볼트 너트로 체결된다.

도 30 내지 도 35는 소재(2)를 집거나 흡착하는 클램퍼(12) 부분 도면으로, Z축 블럭(27Z)의 LM가이드(58)에 고정되는 한 쌍의 수직판재(64)와, 수직판재(64)에 고정되는 고정판재(65)와, 또 다른 고정판재(67) 양측에 형성되는 단턱부를 갖는 세로장공(67a)과, 고정판재(67) 전면에 수평으로 고정되는 관체(68)와, 관체(68) 중공부(68a)에 결합되는 봉체(72)와, 관체(68)에 결합되는 봉체의 결합각도를 조절한 다음 봉체(72)가 회전하지 않도록 나공(73)에 체결되는 체결부재(74)와, 봉체(72) 선단부에 고정되는 수직판재(75)와 수직판재(75) 전면에 고정되는 블럭(77)과, 블럭(77) 양측면에 축부재(79)로 결합되는 한 쌍의 고정부재(82)와, 고정부재(82)의 단턱부(83)에 형성되는 복수 개의 나공(93)과, 고정부재(82)의 축공(78a)을 중심으로 다소 이격되고 피스(81)의 머리부가 걸림되게 단턱부를 갖는 소정 반경의 나선홈(80)과, 도 26과 같이 축공(78a)을 중심으로 클램퍼(12)의 기울기 각도(θ1)(θ2)를 조절한 다음 블럭(77) 부분의 나사홈(81a)에 체결시키는 상기 피스(81)와, 고정부재(82)의 선단을 피스(85)로 체결시켜 연결하는 연결부재(84)와, 고정부재(82)의 나공(93)에 체결되는 영구자석ㆍ전자석ㆍ진공흡착구ㆍ집게 및 지그 또는 이들 혼용 형태의 클램핑 수단으로 구성된다.

상기 봉체(72)는 관체(68) 내부로 깊숙히 삽입할 수 있게 구성함으로써 소재(2)의 형상이나 크기 및 클램핑 환경등에 따라 봉체(72)의 돌출정도를 적절히 조절할 수 있으며, 작업환경에 따라서는 길이가 보다 길거나 또는 길이가 보다 짧은 별도의 봉체(72) 및 관체(68)를 사용할 수 있다.

상기 클램퍼(12)는 소재의 크기나 형상, 모양등에 따라 최적의 조건으로 집거나 흡착할 수 있게 1개 이상 복수 개로 설치되며, 도 26과 같이 돌출길이와 전후좌우 기울기와 상하 기울기가 적절히 조절된다.

상기 관체(68) 및 이에 결합되는 봉체(68)는 원형으로 구성함으로써 소재의 형상이나 클램핑 환경에 따라 클램핑수단의 각도를 원하는 각도로 회전시켜 고정할 수 있게된다.

상기 클램퍼(12)의 높이는 여러가지로 조절할 수 있다. 즉, 수직판재(64)에 설치된 고정판재(65)의 설치높이를 조절하거나, 또는 상기 고정판재(65)에 설치된 또 다른 고정판재(67)의 설치높이를 조절하거나, 또는 수직판재(64)와 고정판재(67)의 길이를 보다 길게 형성 함으로써 클램퍼(12)의 높이 위치를 조절할 수 있다.

그리고 수직판재(64)와 고정판재(65)를 체결하는 브라켓(15)은 도 26 내지 도 28에서와 같이 고정판재(65)의 상하로 설치하는 것보다, 도 3 내지 도 6에서와 같이 고정판재(65)의 양측면에 설치하면 수직판재(64)와 고정판재(65)의 체결위치를 보다 확장할 수 있어서 바람직하다.

한편, 클램핑수단(12)은 소재의 재질 등을 포함한 물성이나 형상 및 크기, 환경 등에 따라 다양한 방식으로 집거나 흡착할 수 있게된다.

예컨대, 소재(2)가 자력에 흡착되는 철금속인 경우, 영구자석(永久磁石)이나 전자석(電磁石)을 이용하여 간편하면서 확실한 클램핑을 달성할 수 있으며, 소재(2)의 재질이 비철금속인 경우 진공흡착구(110) 또는 집게나 지그를 이용하여 클램핑할 수 있다.

도 32는 영구자석(91)을 이용한 클램핑수단(86)을 도시하고 있다.

즉, 몸체 바깥 양측에 형성되는 고정부(94)와, 고정부(94)에 형성되는 원호형 피스홈(95)과, 몸체 상부에 설치되는 에어실린더(87)와, 몸체 하부에 형성되는 하향 개방부와, 상기 개방부 내에서 승강운동하는 에어실린더 로드(89)와, 로드(89) 단부에 설치되는 하우징(90)과, 하우징(90)에 형성되는 하향 개방부(92)와, 상기 개방부(92) 내에 삽입 고정되는 영구자석(91)으로 구성되며, 상기 고정부(94)는 도 30과 같이 양측 고정부재(82)의 나공(93) 부분에 피스(96)로 체결되어 고정된다.

상기 영구자석(91)은 도 32와 같이 하우징(90)보다 안으로 조금 더 깊이(d1) 들어가게 설치함으로써 소재(2)가 흡착될 때 직접적인 충격이 방지되어 파손이나 손괴가 방지된다.

그리고 소재(2)를 흡착할 때에는 에어실린더(87)에 의해 도 32의 (A)와 같이 하우징(90)이 몸체 바깥으로 돌출되게 구성하고, 흡착된 소재(2)를 소정의 위치, 이를테면 프레스 금형이나 아이들 테이블(11) 위로 이동한 다음 탈착할 때에는 도 32의 (B)와 에어실린더(87)에 의해 하우징(90)이 개방부 안으로 들어가면서 저절로 탈착되게 구성함으로서 자동 탈착이 신속히 달성된다.

도 33, 도 34는 전자석(102)을 이용한 클램핑수단을 도시하고 있다.

즉, 몸체(104) 바깥 양측에 형성되는 고정부(109)와, 양측 고정부(109)에 형성되는 원호형 피스홈(109a)과, 몸체(104) 내부에 설치되는 전자석(102)으로 구성 되며, 상기 고정부(109)는 양측 고정부재(82)의 나공(93) 부분에 피스(96)로 체결되어 고정된다.

상기 전자석(102)은 코일(106)이 감긴 코어(105)와 전원공급선(106b)으로 구성되며, 동작전원을 차단하더라도 잔류자기에 의해 가벼운 소재(2)의 경우 탈착되지 않거나 탈착시간이 지연지면서 생산성에 지대한 영향을 초래할 수 있다. 이러한 경우 본 발명에서는 전자석(102)과 전자석(102) 사이, 또는 전자석(102) 일측에 공기분사노즐(103)을 1개 또는 1개 이상 복수 개로 설치하여 소재(2)의 신속한 탈착을 달성하도록 함이 바람직하다.

상기 공기분사노즐(103)은 소재(2) 탈착시 제어기(13)의 제어명령을 받는 솔레노이드밸브(V)가 개방되면서 에어호스(108)로 공기가 분사되며, 소재(2)의 크기나 설치개수 등을 감안하여 공기분사압이 적절히 조절된다.

상기 공기분사노즐(103) 대신 제어기(13)의 제어명령을 받는 솔레노이드에 의해 동작하는 푸쉬(도시안됨)를 이용하여 소재(2) 탈착시 푸쉬가 소재(2)를 하방으로 밀어 신속한 탈착을 달성할 수 있게 구성할 수도 있다.

물론, 이러한 공기분사노즐(103)이나 푸쉬 이외에도 소재(2)에 손상을 주지않는 범위내에서 신속히 탈착시킬 수 있는 여타의 방식이 적용되거나 동원될 수 있다.

상기 전자석(電磁石) 방식의 경우, 전원제어 방식으로 소재(2)의 흡착과 탈착을 달성하게 되므로, 제어가 보다 신속 간편하고, 자력(磁力)의 강약 조절 또한 용이하다.

상기에서 전자석(102) 또한 몸체(104) 보다 안으로 조금 더 들어가게 설치하면 소재(2)가 흡착될 때 충격에 의해 소재(2) 또는 전자석(103)의 파손이나 손상이 방지되고 잔류자기량이 이격거리의 제곱에 반비례하여 줄어들게 되므로 소재(2) 탈착이 보다 신속해진다.

본 발명에서 소재(2)의 재질이 구리, 알미늄, 스텐레스등과 같이 비철금속인 경우, 진공흡착 또는 집게나 지그를 이용할 수 있으며, 도 38은 진공흡착구(110)를 이용한 클램핑수단을 도시하고 있다.

상기 진공흡착구(110)는 몸체(111) 바깥 양측에 형성되는 고정부(112)와, 고정부(112)에 형성되는 원호형 피스홈과, 고정부(112) 하부에 설치되는 스프링(113) 완충수단(115)과, 완충수단(115) 단부에 설치되는 진공흡착패드(114)와, 공기압 설비 및 그 제어수단으로 구성되며, 고정부(112)는 영구자석이나 전자석에 의한 클램핑수단들 처럼 양측 고정부재(82) 부분에 피스(96)로 체결되어 고정되며, 부수적인 공기압 관련 구성이나 작용효과 및 진공유지와 진공해제 상태는 일반적인 기술이고, 또 타 산업분야에 널리 이용되고 있는 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도 36은 로드레스 실린더(125)를 이용하여 아이들 테이블(11)을 평행 이동시킬 수 있게 구성한 것이다.

즉, 3차원 프레스 로봇시스템(1)이 각각 설치된 한 쌍의 기대(10)를 양측에 이격 설치하고, 양측 기대(10) 프레임에 로드레스 실린더(125)의 로드(130) 단부를 각각 설치하고, 로드레스 실린더(125) 상부에 프레임 구조물을 설치하고, 상기 프레임 구조물 상부에 아이들 테이블(11)을 설치하고, 로드레스 실린더(125) 양측에 평행 결합된 한 쌍의 안내봉(126) 단부를 양측 기대(10) 프레임에 각각 설치함으로써 아이들 테이블(11)이 로드(130)와 안내봉(126)을 따라 슬라이드 운동할 수 있게 구성한 것이다.

상기에서 좌측에 위치하는 3차원 로봇시스템의 클램퍼(12)가 좌측 아이들 테이블(11) 위로 소재(2)를 안착시킨 다음 원복하게 되고, 소재 감지센서(53)가 좌측 아이들 테이블(11) 위에 안착된 소재(2)를 감지하면 로드레스 실린더(125)가 동작하여 아이들 테이블(11)이 우측으로 이동한 다음 정지하게된다.

아이들 테이블(11)이 우측으로 이동한 다음 정지하면 우측에 위치하는 3차원 로봇시스템의 클램퍼(12)가 소재(2)를 클램핑 한 다음 프레스 금형 등 소정의 위치로 소재(2)를 운반한 다음 원복하게 되고, 소재 감지센서(53)가 우측 아이들 테이블(11) 위의 소재(2)가 없는 것으로 감지하면 로드레스 실린더(125)가 동작하여 우측으로 이동된 아이들 테이블(11h)을 좌측으로 이동시켜 소재(2) 투입을 기다리게되며, 소재(2)가 투입되면 상기 과정의 반복으로 아이들 테이블(11)(11h) 직선 왕복 운동하면서 소재(2)를 계속 운반하게된다.

상기 양측 기대(10)에는 로드레스 실린더(125)를 정지시키는 스토퍼(128)와 로드레스 실린더(125)가 정지될 때 충격을 완화시키는 완충구(129)가 각각 설치되며, 도 37과 도 38은 기대(10) 상부에 3차원 프레스 로봇시스템(1)을 생략한 상태의 측면 및 평면 예시도이며, 도 38에서 우측으로 이동한 아이들 테이블은 (11e)로 표현하고 있다.

도 39는 아이들 테이블(11)이 설치되는 로드레스 실린더와 하나의 기대(10)를 이용하여 아이들 테이블(11)이 로드와 안내봉을 따라 직선 왕복 운동할 수 있게 구성하여 상기 도 36 내지 도 38과 같은 작용 효과가 달성되게 구성한 것이다.

우측의 아이들 테이블(11a)은 좌측의 아이들 테이블(11)이 이동한 상태를 도시한 것이다.

도 40은 상기 도 39의 다른 실시예로 도시한 것으로, 아이들 테이블(11)이 설치되는 로드레스 실린더(125)와 하나의 기대(10)로 구성되지만, 로드레스 실린더(125)의 일측 로드(130) 단부와 한 쌍의 안내봉(126) 단부가 고정되는 일측 스토퍼(128)를 축 설치하여 소정각도 단위 또는 소정 구간 임의의 각도로 회전시킬 수 있게 구성함으로써 투입측에 위치하는 아이들 테이블(11)이 소정각도 또는 임의의 각도로 회전된 위치로 아이들 테이블(11b)(11c)(11d)(11d)이 각각 이동할 수 있게 구성된다.

상기에서 기대(10)의 프레임 상부에는 소재(2)를 아이들 테이블(11)로 투입하는 투입 로봇시스템이 설치되고, 아이들 테이블(11b)(11c)(11d)(11d)이 위치하는 부분에는 이동된 소재(2)를 클램핑한 다음 다른 로봇시스템의 아이들 테이블에 안착시키거나 또는 프레스 금형으로 투입시키는 배출 로봇시스템이 설치되거나 위치한다. 상기 도 39, 도 40에서 프레임 상부에 3차원 로봇시스템 도시를 생략하였으나 물론 설치된다.

도 41, 도 42는 소재(2)를 뒤집어 이동시킬 수 있게 구성한 것이다.

즉, 3차원 프레스 로봇시스템(1)이 각각 설치된 한 쌍의 기대(10)를 양측에 이격 설치되고, 양측 기대(10) 프레임에 로드레스 실린더(125)의 로드(130) 단부와 평행 안내봉(143) 단부가 각각 설치되고, 로드레스 실린더(125) 상부에 프레임 구조물이 설치되고, 상기 프레임 구조물 상부에 수직 에어실린더(142)와 한 쌍의 수직 안내봉(144)에 의해 승강 운동하는 아이들 테이블(11)이 설치됨으로써 아이들 테이블(11)이 로드(130)와 안내봉(126)을 따라 슬라이드 운동 및 승강 운동할 수 있게 구성되고, 상기 프레임 구조물 전후부에 에어실린더(140)와 안내봉(146)에 의해 전후진하는 한 쌍의 로터리 실린더(147)가 대향 설치된다.

그리고 좌측 기대(10) 상부에 설치된 3차원 프레스 로봇시스템의 클램퍼(도시안됨)에 의해 좌측에 위치하는 아이들 테이블(11)로 투입된 소재(2)가 우측으로 이동하면서 수평 에어실린더(140)에 의해 회전클램퍼(151)가 전진하고, 회전클램퍼 선단에 설치된 클램핑수단(150)이 아이들 테이블(11) 위의 소재(2)를 클램핑하게 된다.

소재(2)의 클램핑이 완료되면 소재(2)를 180°회전시킬 수 있게 수직 에어실린더(142)에 의해 아이들 테이블(11)이 하강하게 되고, 아이들 테이블(11)의 하강이 완료되면 로터리 실린더(147)에 의해 클램핑된 소재(2)가 180°회전하게 되며, 180°의 회전이 완료되면 하강했던 아이들 테이블(11)이 수직 에어실린더(142)에 의해 다시 상승하면서 180°뒤집어진 소재(2)가 아이들 테이블(11) 위에 안착된다.

이어 아이들 테이블(11)이 우측으로 이동하여 정지하고, 소재 감지센서(53)에 의해 180°뒤집어진 소재(2)의 안착이 감지되면, 우측 기대(10) 상부에 설치된 3차원 프레스 로봇시스템의 클램퍼(12)가 180°뒤집어진 우측 아이들 테이블(11f) 상의 소재(2)를 클램핑하여 다른 3차원 프레스 로봇시스템의 아이들 테이블로 상기 소재(2)를 투입하거나, 또는 주변의 프레스 금형으로 투입시켜 소정 단계의 블랭킹이 이루어지게되며, 이러한 과정의 반복으로 소재가 180°뒤집어진 상태로 이송된다.

상기 도 41, 도 42에서 아이들 프레임(11)(11f)이 기대 양측에 고정형으로 설치되고, 로터리 실린더(147)와 클램핑수단(150)을 포함한 1개로 구성되는 회전클램퍼(150)가 로드레스 실린더(125)에 의해 좌측 또는 우측으로 이동하면서 소재(2)를 180°뒤집어 이동시킬 수 있으며, 에어실린더(140)에 의해 전진하는 클램핑수 단(150)에 의해 소재(2)가 클램핑되면 수직 에어실린더(142)에 의해 아이들 테이블(11)이 하강하게 되고 이동간에 로터리 실린더(142)에 의해 180°회전된 다음 우측 아이들 테이블(11f) 위로 이동하며, 에어실린더(140)의 후진에 의해 클램핑이 해제되고, 소재(2)는 우측 아이들 테이블(11f)위에 안착되게 구성할 수도 있다.

미 설명 부호 (148)은 클러치이고, (149)는 축 브라켓이고, (C)는 케이블 트레이이다.

도 46은 본 발명 3차원 프레스 로봇시스템(1)과 프레스(3)간의 연동관계를 보여주는 타이밍도이다. 상기 로봇시스템(1)은 제어기(13)에 접속된 인터페이스(I)를 통하여 각각의 프레스기(3)...(3n)와 연동되게 접속되어 블랭킹의 자동화가 달성된다.

도면 상부는 프레스(3)의 블랭킹 1 싸이클도이고, 도면 하부는 프레스(3)와 소재 배출용 3차원 프레스 로봇시스템(배출R)과, 소재 투입용 3차원 프레스 로봇시스템(투입R) 과의 타이밍 관계를 예시한 것이다.

즉, 프레스(3)가 1회 타발(블랭킹)하는데 1.5초 소요된다고 가정하였을 때, 1분당 40회의 타발이 이루어지게 된다(SPM 40). 그리고, 3시 위치에서 상부 금형의 하강이 이루어지고, 0.75초 지점인 6시 위치에서 타발이 이루어지며, 1.125초 지점인 9시 위치에서 상부 금형이 상승되고, 1.5초 지점인 12시 위치에서 상부 금형의 상승이 완료되면서 1회의 타발이 완료된다.

이때 소재 투입용 로봇시스템(투입R)의 클램퍼(12)는 아이들 테이블(11) 위로 이동하여 아이들 테이블(11) 위에 안착된 소재(2)를 흡착하는 등의 방법으로 클램핑한 다음 투입시점이 될 때까지 대기하게 되며, 프레스(3)의 상부 금형이 12시 위치에 위치할 때를 전후하여 클램퍼(12)가 금형 상부로 진입하여 소재를 탈착시키고 이동하여 원복하고, 이어 프레스 타발신호를 전송하면 상부 금형이 하강하여 1회의 타발이 이루어지게된다.

그리고, 배출 로봇의 클램퍼(12)는 상부 금형이 상승하는 9시 위치에서 타발 소재 상부로 진입하여 12시 위치에서 타발 소재를 흡착하는 등의 방법으로 클램핑(약 0.4초 경과)한 다음 이동하여 타발된 소재를 아이들 테이블(11)위에 탈착한 다음(약 1.2초 경과) 대기위치로 이동하게 되며(약 1.8초 경과), 이러한 과정의 반복으로 계속적인 타발이 이루어지게된다.

즉, 본 발명은 프레스가 하강하여 타발하고 상승하는 동안 발생하는 손실시간을 이용하여 클램퍼(12)와 아이들 테이블(11)을 이동시켜 프레스(3) 동작 정지후 클램퍼(12)를 금형에서 가장 가까운 위치로 이동 대기시키고 타발 작업후 각각의 프레스(3) 위치에 따라 신속하게 배출 및/또는 투입할 수 있게된다.

도 47은 본 발명 일 예로 도시한 소재 투입용 3차원 프레스 로봇시스템의 작 업순서도로, 전원공급단계(S1 단계)와, 운전스위치를 온(ON)하는 단계(S2 단계)와, 소재 감지센서로 아이들 테이블(11) 위의 소재(2) 유무를 판단하는 단계(S 17단계)와, 아이들 테이블(11)이 각자의 원점위치로 이동하는 단계(S3 단계)와, 좌측 아이들 테이블(11)이 좌측 원점으로 이동 완료하여 소재(2) 받을 준비를 하는 단계(S4 단계)와, 투입로봇의 클램퍼(12)가 아이들 테이블(11)에 안착된 소재(2) 위로 이동하는 단계(S5 단계)와, 로봇 클램퍼(12)가 소재(2) 표면에 접근하여 소재(2)를 흡착하는 단계(S6 단계)와, 소재흡착 대기 지점을 지나(S7 단계) 프레스 투입대기 지점으로 이동하여 대기하는 단계(S8 단계)와, 프레스 12시 도착 확인신호를 입식하는 단계(S9 단계)와, 프레스 배출원점 경과 여부를 확인하는 단계(S10 단계)와, 로봇 클램퍼(12)가 금형으로 이동하는 단계(S11 단계)와, 상기 클램퍼(12)가 소재(2)를 금형에 탈착시킨 후 복귀하는 단계(S12 단계)와, 투입대기 지점이 경과되는 단계(S13 단계)와, 배출로봇이 프레스로 타발신호를 전송하는 단계(S14 단계)와, 아이들 테이블(11)이 원점으로 이동하여 대기하는 단계(S15 단계)와, 운전 정지스위치의 온/오프(ON/OFF)를 판단하여 온(ON) 상태인 경우 상기 단계 S4로 돌아가 작업을 반복 진행하고, 그렇치 않은 경우 종료하는 판단 단계(S16 단계)로 된다.

상기 운전스위치가 온(ON)된 단계(S2 단계)에서 좌측 아이들 테이블(11) 위에 소재(2)가 있는 것으로 판단되면 좌측 아이들 테이블(11)이 우측 대기 원점으로 이동하는 단계(S18 단계)와, 좌측 아이들 테이블(11) 위에 소재(2)가 없는 것으로 판단되면 좌측 아이들 테이블이 좌측 대기 원점으로 이동하는 단계(S19 단계)와, 운전 정지스위치 온(ON) 여부를 판단하는 단계(S16 단계)와, 상기 운전 정지스위치가 온(ON)되어 있으면 작업을 종료하고 그렇치 아니하면 좌측 아이들 테이블이 좌측 대기 원점으로 이동하여 상기 단계 S4로 이동할 수 있게 온(ON)하는 단계(S4 단계)가 더 포함된다.

도 48은 본 발명 일 예로 도시한 소재 배출용 3차원 프레스 로봇시스템의 작업순서도로, 전원공급단계(S31 단계)와, 운전스위치를 온(ON)하는 단계(S32 단계)와, 아이들 테이블(11) 위의 소재(2) 유무를 판단하는 단계(S 17단계)와, 배출로봇시스템의 클램퍼(12)가 배출 대기지점으로 이동하는 단계(S33 단계)와, 클램퍼(12)가 대기원점으로 이동 완료하여 대기하는 단계(S34 단계)와, 프레스 제어기로부터 소재 배출용 3차원 프레스 로봇시스템으로 9시 경과신호가 입력되는 단계(S35 단계)와, 로봇시스템의 클램퍼(12)가 프레스(3) 금형으로 이동하여 클램핑하는 단계(S36 단계)와, 배출대기 지점이 경과되는 단계(S37 단계)와, 우측 아이들 테이블이 대기 지점으로 이동하는 단계(S38 단계)와, 우측 아이들 테이블 좌측 대기 지점으로 도달하여 대기하는 단계(S39 단계)와, 우측 아이들 테이블로 소재를 탈착하는 단계(S40 단계)와, 우측 아이들 테이블 위의 대기 지점으로 이동 경과되는 단계(S41 단계)와, 운전 정지스위치의 온/오프(ON/OFF)를 판단하여 온(ON) 상태인 경우 상기 단계 S33로 돌아가 작업을 반복 진행하고, 그렇치 않은 경우 종료하는 판단 단계(S46 단계)로 된다.

상기 운전스위치가 온(ON)된 단계(S32 단계)에서 우측 아이들 테이블(11) 위에 소재(2)가 있는 것으로 판단되면 좌측 아이들 테이블(11)이 우측 대기 원점으로 이동하여 대기하는 단계(S44 단계)와, 우측 아이들 테이블(11) 위에 소재(2)가 없는 것으로 판단되면 우측 아이들 테이블이 좌측 대기 원점으로 이동하는 상기 단계 S39로 돌아가는 단계(S43 단계)가 더 포함된다.

도 49는 본 발명 제어기(13)의 일 실시예 블럭도로, 제어부(J) 입력에는 각종 동작상태와 동작모드를 설정하고 수치를 입력할 수 있는 스위치부(S)와, 아이들 테이블(110) 및/또는 클램퍼(12)의 소재(2)를 감지하는 소재 감지센서(53)와, X축 이동수단(5)의 이동 스트로크를 결정하는 X축 리미터 센서(123)(124)와, Y축 이동수단(6)의 이동 스트로크를 결정하는 Y축 리미터 센서(121)(122)와, Z축 이동수단(7)의 이동 스트로크를 결정하는 Z축 리미터 센서(69)(70)가 각각 접속되고, 제어부(J)의 출력에는 동작상태ㆍ동작모드ㆍ설정값ㆍ현재값ㆍ각종 기기의 동작상태 등이 표시되는 표시부(P)와, X축 이동수단(5)을 정역 구동시키는 X축 모터(28)와, Y축 이동수단(6)을 정역 구동시키는 Y축 모터(29)와, Z축 이동수단(7)을 정역 구동시키는 Z축 모터(61)와, 동작 상태를 체크하고 동작 이상에 대처할 수 있게 경보를 발하는 경보부(K)와, 에어실린더 및 에어노즐을 동작시키는 복수의 솔레노이드 밸브(V)와, 전자석(102) 등이 각각 접속되며, 또한 1대 이상 복수의 프레스 제어기(3C)...(3Cn)와 통신하는 인터페이스(I)와, 컴퓨터(PC)와 통신하면서 데이터를 주고 받는 통신 인터페이스(PI)와, 각종 데이터가 저장되고 제어부(J)에 의해 상기 데이터가 독출 및 갱신되는 메모리(M)가 각각 접속된다.

상기 메모리(M)에는 사용빈도가 높은 소재들의 규격화 된 데이터를 저장한 다음 설정모드에서 해당 소재의 데이터를 독출하여 제어되도록 하면 매우 편리하다. 그리고 컴퓨터(PC)를 이용하여 새로 작성된 데이터 및 수정 데이터, 운영데이터 등은 통신 인터페이스(PI)를 통하여 입력 및/또는 입출력할 수 있게된다.

상기 스위치부(S)는 통상의 키패드, 스위치군, 터치스크린등을 각각 또는 혼용할 수 있으며, 표시부(P)는 세븐 세그먼트, 액정표시기(LCD), 전자(유기)발광표시기 등을 사용할 수 있으며, 경보부(K)는 경광등이나 알람을 이용할 수 있다.

본 발명은 현장 사용이 편리한 진보된 직접학습(direct teachting) 입력구조로 개발할 수 있으며, 이러한 경우 기존 트랜스퍼 로봇(Transfer Robot)과는 전혀 다른 개념의 3차원 프레스 로봇시스템이 된다.

본 발명 리니어 모듈(20)은 고속 회전이 가능한 레일(32)(33)과 휠(35)을 채택하여 이동 속도의 폭이 넓고 고속 이송 시에도 큰 소음 발생의 염려가 없으며, 쉴드 타입의 베어링 사용으로 급유가 필요없어 먼지 등의 유입시 오일과 엉켜 굳는 현상이 없어 청결 상태가 유지되며, 리니어 모듈의 길이는 레일 프로파일(21)의 길이와 타이밍 벨트(26)의 길이를 변경함으로써 변경이 가능하다.

본 발명은 블랭킹 대상 소재가 프레스(3)로 투입되거나, 또는 소정 형상으로 블랭킹된 소재가 배출되거나, 또는 상기 블랭킹된 소재를 다음 블랭킹을 위하여 다음 단계의 프레스로 투입된다.

종래 프레스 작업장에서 간간이 사용되는 기존 셔틀로봇 또는 단동로봇의 구조적인 가장 큰 단점은 궤도와 모션(Motion)이 고정되어 있어서 로봇 설치와 생산 공정상 프레스 안에 위치하는 금형의 높이 정렬과 워크 센터라인 정렬이 반드시 필요하고 공정변화에 따른 구조 변경이 허용되지 않았으나, 본 발명에서는 고정된 동작궤도와 모션에서 탈피한 패스동작(pass motion), 턴동작(turn motion) 및 3차원 직선, 원호보간 제어기능을 적용하여 로봇 클램퍼의 동작궤도를 유연하게 변형시키고 프레스가 하강하여 타발하고 상승하는 동안 발생하는 손실시간을 이용하여 배출용 클램퍼와 아이들 테이블을 이동시켜 프레스 동작 정지후 클램퍼를 금형에서 가장 가까운 위치로 이동 대기시키고 타발 작업후 각각의 프레스 위치에 따라 신속하게 배출 및/또는 투입할 수 있게 함으로써 프레스 금형 높이 정렬과 워크 센터라인 정열이 불필요하며, 단일 제품 대량 생산, 소량 다품종 생산, 다양한 설치조건과 사용환경에 구분없이 쉽게 적용할 수 있으며, 다기능에 비해 제조원가가 저렴하다.

또한 본 발명은 종래 사용되고 있는 시스템인 '프레스 동작시 로봇 정지 또는 로봇 동작시 프레스 정지'에서 발생하는 손실시간을 이용하여 로봇 아암의 급속 이동구간을 줄임으로서 진동발생을 최소화 시킬뿐 아니라, 생산 수량도 높일 수 있 으며, 생산현장의 작업상황에 따른 소재의 3방향 투입 배출선택이 가능하고 공정상 작업흐름을 좌에서 우 또는 우에서 좌로 단발작업 뿐 아니라 다양한 작업공정을 필요에 따라 수시로 간단히 바꿀 수 있으며, 반전하여 다음 프레스에 투입이 필요할 경우에도 추가설비 없이 간편하게 해결할 수 있어서 생산성이 크게 향상된다.

또한 본 발명은 너트홈과 체결공을 갖는 프레임을 이용하여 각 부품이나 부분품의 위치이동과 변경이 가능하여 다양한 설치조건과 사용환경에 능동적으로 대처할 수 있으므로 매우 편리하고 경제적인 로봇시스템이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

이상과 같이 본 발명은 생산량 극대화(120% 생산성 향상)로 설비 투자 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.(200톤 프레스 기준 최대 20개/분단 생산)

또한 본 발명은 신설 및 기존설비 무관하게 간편하게 설치할 수 있으며, 프레스의 금형높이 및 센터링 조절과 별도의 작업없이 무관하게 설치할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 3방향 투입 또는 배출이 가능하여 작업공정을 좌측에서 우측방향으로, 또는 우측에서 좌측방향으로 작업흐름을 수시로 바꿀 수 있으며 간단히 이동 설치할 수 있어서 작업효율 또한 탁월한 효과가 있다.

또한 작업자가 아이들 테이블 위에 소재를 올려놓으면 다음 공정은 자동으로 달성되며, 기존설비와 공정을 최대한 이용할 수 있어서 150% 이상의 높은 생산성 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 부품의 모듈화로 유지, 보수가 편리하고 설비효율이 높으며, 모션과 궤도변경이 쉽고 X, Y, Z축 이동수단에 의해 턴 오브 유니트(turn over unit)가 불필요한 등의 효과가 있다.

또한 본 발명은 다품종 소량생산 현장과 기존생산 설비의 다양한 사용환경에 대응하기 위하여 고정된 동작궤도와 모션에서 탈피한 패스동작(pass motion), 턴동작(turn motion) 및 3차원 직선, 원호보간 제어기능을 적용하여 클램퍼(12) 동작궤도를 유연하게 변형시키고 프레스(3)가 하강하여 타발하고 상승하는 동안 발생하는 손실시간을 이용하여 배출용 클램퍼와 아이들 테이블을 이동시켜 프레스 동작 정지후 클랜퍼를 금형에서 가장 가까운 위치로 이동 대기시키고 타발 작업후 각각의 프레스 위치에 따라 신속하게 배출/투입할 수 있으며, 프레스가 타발되지 않는 구간(손실시간)을 이용하여 소재(2)의 투입과 배출이 이루어지므로 클램퍼(12)의 급속 이동구간을 줄일 수 있어서 진동발생을 최소화 시킬수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 생산현장의 작업상황에 따른 소재의 3방향 투입 배출선택이 가능하고 공정상 작업흐름을 좌에서 우 또는 우에서 좌로 단발작업 뿐 아니라 다양 한 작업공정을 필요에 따라 수시로 간단히 바꿀 수 있으며 반전하여 다음 프레스에 투입이 필요할 경우에도 추가 설비없이 간편하게 해결할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 다양한 모양의 생산 제품을 빠르고 정확하게 잡을 수 있도록 고안된 전용 클램퍼(12)에 의해 입체적인 형상의 소재(또는 생산제품)를 신속 정확하게 받을 수(흡착) 있으며, 높낮이 조절이 가능한 지지봉을 이용하여 아이들 테이블에 안착되는 소재(또는 생산제품)의 형상 변형시 쉽게 대처할 수 있으며, 프레스 가공물 생산현장에서 생산설비의 변경이나 이설시 간단하고 쉽게 설치환경에 따른 변형이 가능하고 재사용 가능한 모듈화된 구조로 설계되어 있어서 생산성 향상, 인건비 절감, 설비투자, 비용절감 등 많은 장점과 사용의 편리함으로 인하여 프레스 산업 관련 가공 생산공정에서 저비용으로 널리 사용될 수 있는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims

X, Y, Z축 이동수단에 의해 3차원 운동하는 소재 투입용 로봇시스템의 클램퍼를 이용하여 소재를 프레스로 자동 공급하고, 프레스에 의해 블랭킹된 소재는 X, Y, Z축 이동수단에 의해 3차원 운동하는 소재 배출용 3차원 프레스 로봇시스템의 클램퍼를 이용하여 자동 배출시킬 수 있게 구성하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
복수의 수직 및 수평 프레임으로 연결 구성되는 기대와, 상기 기대 상부에 설치되는 X축 이동수단과, 상기 X축 이동수단의 블럭 상부에 설치되는 Y축 이동수단과, 상기 Y축 이동수단 블럭 측부에 설치되는 Z축 이동수단과, 소재가 안착될 수 있게 상기 기대 프레임에 설치되는 아이들 테이블과, 상기 Z축 이동수단의 블럭 선단에 설치되어 3차원 운동하면서 소정 위치로 소재를 운반하는 클램퍼와, 엑츄에이터와 센서 및 제어기로 구성된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 프레스 주변에 1대 이상 복수의 프레스 로봇시스템을 설치하여 다단계의 블랭킹이 자동으로 이루어지도록 함을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 클램퍼는 영구자석ㆍ전자석ㆍ진공흡착구 ㆍ집게ㆍ지그 중 적어도 하나임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 프레임은 임의의 길이로 절단 사용되는 장척물로서 각 면(F1)의 길이방향으로 1개 이상 복수 개의 너트홈이 형성되고, 단면 측부에는 복수의 홀(F3)이 형성된 것임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 프레임 상부에 고정되는 X축 이동수단은 "ㄴ" 형상의 브라켓과 체결수단 및 너트홈을 이용하여 복수 개소에 고정되고, Y축 이동수단은 X축 이동수단의 블럭 위에 "ㄴ"형상의 브라켓과 체결수단과 프레임 및 블럭에 형성된 너트홈을 이용하여 고정되고, Z축 이동수단은 Y축 이동수단의 블럭 표면에 프레임을 수직으로 고정하고, 상기 프레임 내부에 Z축 모터에 의해 정역회전하는 볼스크류를 설치하고, 상기 볼스크류에 결합된 너트 일측에 상기 프레임에 승강운동할 수 있게 연결부재로 연결하고, LM가이드로 결합된 Z축 블럭을 연결하고, 상기 Z축 블럭의 일측에 클램퍼를 설치하여 아이들 테이블 상의 소재를 소정의 위치로 운반할 수 있게 구성하여서된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; X축 이동수단의 양측에 제어기에 접속된 리미트 센서가 각각 설치되고, X축 이동수단의 블럭에는 피감지부재가 설치되고, Y축 이동수단의 양측에 제어기에 접속된 리미트 센서가 각각 설치되고, Y축 이동수 단의 블럭에 피감지부재가 설치되고, Z축 이동수단의 상하 부분에 제어기에 접속된 리미트 센서가 각각 설치되고, Z축 이동수단의 블럭에 피감지부재(71)가 설치된 것 임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; X축 이동수단과 Y축 이동수단은 타이밍 벨트 구동방식의 리니어 모듈임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; Z축 이동수단의 구동은 Z축 모터에 의해 정역회전하는 볼스크류 임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 8에 있어서 ; 리니어 모듈은 소정 길이의 레일 프로파일 양측에 각각 설치되는 풀리 하우징과, 상기 풀리 하우징 내부에 각각 설치되는 구동 타이밍 풀리 및 피동 타이밍 풀리와, 상기 구동 타이밍풀리와 피동 타이밍 풀리를 연결하는 타이밍 벨트와, 상기 레일 프로파일의 길이방향으로 왕복 운동하고 타이밍 벨트의 양측 끝부분이 연결되는 블럭과, 상기 구동 타이밍 풀리를 정역회전시키는 축 모터 와, 상기 레일 프로파일의 길이방향 양측에 형성되는 레일홈과, 상기 레일홈에 일부 결합되어 바깥방향으로 돌출되는 레일과, 블럭 내부에 축 부재로 축 설치되고 휠 부분이 상기 레일에 구름 접촉되는 복수 개의 아이들 롤러와, 타이밍 벨트의 양 끝부분을 잡아 당겨 적절히 당겨 긴장시키는 긴장수단과, 상기 레일 프로파일과 블럭의 길이방향으로 형성되는 복수 개의 너트홈으로 구성하여서 된 3차원 프레스 로 봇시스템.
청구항 10에 있어서 ; 긴장수단은 타이밍 벨트의 양끝단부가 결합되는 이동체와, 상기 이동체가 슬라이드 운동할 수 있게 결합되는 블럭의 안내홈과, 상기 이동체를 화살표 방향으로 이동시켜 타이밍 벨트의 긴장도를 유지시키는 볼트와, 상기 타이밍 벨트의 일측면에 형성되는 소정 간격의 돌출부와, 상기 돌출부가 결합되는 이동체의 요입홈과, 상기 블럭의 양측 끝부분에 형성되는 걸림턱으로 구성하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 아이들 테이블은 바닥부에 상하로 관통되는 복수 개의 나공이 조밀한 간격으로 형성되고, 가장자리 부분 복수 개소에 볼트 삽입공이 형성되고, 상기 나공에 나사홈이 외주면에 형성된 지지봉이 나사 결합되고, 상기 지지봉에 너트가 체결된 구성 임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 12에 있어서 ; 지지봉의 상단부에 캡을 체결하고, 캡의 상향 개방부에 영구자석을 설치하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 12 또는 청구항 13에 있어서 ; 지지봉의 상부에 제어기에 접속된 소재 감지센서(53)를 설치하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; X축 이동수단은 기대의 양측 프레임 상부에 각각 설치하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; Z축 이동수단은 Y축 이동수단의 블럭에 고정된 수직 프레임 내부에 볼스크류가 수직으로 축 설치되고, 상기 볼스크류에는 너트가 결합되고, 상기 수직 프레임 전면으로 수직홈이 형성되고, 상기 수직 프레임 외부에 프레임을 따라 승강하는 LM가이드가 설치되고, 상기 LM가이드 및 너트는 연결부재로 연결되어 있고, 상기 볼스크류의 상단부에는 타이밍 풀리(가 고정되고, 상기 수직 프레임으로부터 조금 이격하여 위치하는 Z축 모터의 회전축봉에 타이밍 풀리가 고정되고, 상기 2개의 타이밍 풀리는 타이밍 벨트로 연결된 구성임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 클램퍼는 Z축 블럭에 고정되는 고정판재와, 상기 고정판재 양측에 형성되는 단턱부를 갖는 세로장공과, 상기 고정판재 전면에 수평으로 고정되는 관체와, 상기 관체 중공부에 결합되는 봉체와, 상기 관체에 결합되는 봉체의 결합각도를 조절한 다음 봉체가 회전하지 않도록 나공에 체결되는 체결부재와, 상기 봉체 선단부에 고정되는 수직판재와, 상기 수직판재 전면에 고정되는 블럭과, 상기 블럭 양측면에 축부재로 결합되는 한 쌍의 고정부재와, 상기 고정부재의 단턱부에 형성되는 복수 개의 나공과, 상기 고정부재의 축공으로 부 터 이격된 지점에 단턱부를 갖는 소정 반경의 나선홈과, 상기 축공을 중심으로 클램퍼의 기울기 각도(θ1)(θ2)를 조절한 다음 블럭 부분의 나사홈에 체결시키는 피스와, 상기 고정부재의 선단을 피스로 체결시켜 연결하는 연결부재와, 상기 고정부재의 나공에 체결되는 클램핑 수단으로 구성하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 클램핑 수단은 몸체 바깥 양측에 형성되는 고정부와, 상기 고정부에 형성되는 원호형 피스홈과, 상기 몸체 상부에 설치되는 에어실린더와, 상기 몸체 하부에 형성되는 하향 개방부와, 상기 개방부 내에서 승강운동하는 에어실린더 로드와, 상기 로드 단부에 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 형성되는 하향 개방부와, 상기 개방부 내에 삽입 고정되는 영구자석으로 구성하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 클램핑 수단은 몸체 바깥 양측에 형성되는 고정부와, 상기 양측 고정부에 형성되는 원호형 피스홈과, 상기 몸체 내부에 설치되는 전자석으로 구성하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 19에 있어서 ; 전자석 부근에 적어도 한 개 이상의 공기분사노즐을 설치하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 클램핑 수단은, 몸체 바깥 양측에 형성 되는 고정부와, 상기 고정부에 형성되는 원호형 피스홈과, 상기 고정부 하부에 설치되는 스프링 완충수단과, 상기 완충수단 단부에 설치되는 진공흡착패드 및 공기압 설비 및 그 제어수단으로 구성된 진공흡착구 임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
X, Y, Z축 이동수단에 의해 클램퍼가 3차원 운동하는 3차원 프레스 로봇시스템이 각각 설치된 한 쌍의 기대를 이격 설치하고, 상기 양측 기대 프레임에 로드레스 실린더의 로드 단부를 각각 설치하고, 상기 로드레스 실린더 상부에 프레임 구조물을 설치하고, 상기 프레임 구조물 상부에 아이들 테이블을 설치하고, 상기 로드레스 실린더 양측에 평행 결합된 한 쌍의 안내봉 단부를 양측 기대 프레임에 각각 설치하여 아이들 테이블이 로드와 안내봉을 따라 직선 왕복 운동할 수 있게 구성하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
X, Y, Z축 이동수단에 의해 클램퍼가 3차원 운동하는 3차원 프레스 로봇시스템이 설치된 기대 프레임에 로드레스 실린더의 로드 단부를 각각 설치하고, 상기 로드레스 실린더 상부에 프레임 구조물을 설치하고, 상기 프레임 구조물 상부에 아이들 테이블을 설치하고, 상기 로드레스 실린더의 일측 로드 단부와 한 쌍의 안내봉 단부가 고정되는 일측 스토퍼를 기대 프레임에 축 설치하여 소정 구간 아이들 테이블 위치를 변경시킬 수 있게 구성하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템.
3차원 프레스 로봇시스템이 각각 설치된 한 쌍의 기대를 양측에 이격 설치되고, 상기 양측 기대 프레임에 로드레스 실린더의 로드 단부와 평행 안내봉 단부가 각각 설치되고, 상기 로드레스 실린더 상부에 프레임 구조물이 설치되고, 상기 프레임 구조물 상부에 수직 에어실린더와 한 쌍의 수직 안내봉에 의해 승강 운동하는 아이들 테이블이 설치되고, 상기 프레임 구조물 전후부에 에어실린더와 안내봉에 의해 전후진하는 한 쌍의 로터리 실린더가 대향 설치된 것 임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 제어기는, 메모리와 통신 인터페이스를 갖는 제어부 입력에 각종 동작상태와 동작모드를 설정하고 수치를 입력할 수 있는 스위치부와, 아이들 테이블의 소재를 감지하는 소재 감지센서와, X축 이동수단의 이동 스트로크를 결정하는 X축 리미터 센서와, Y축 이동수단의 이동 스트로크를 결정하는 Y축 리미터 센서와, Z축 이동수단의 이동 스트로크를 결정하는 Z축 리미터 센서가 각각 접속되고; 제어부의 출력에 동작상태ㆍ동작모드ㆍ설정값ㆍ현재값ㆍ각종 기기의 동작상태 등이 표시되는 표시부와, X축 이동수단을 정역 구동시키는 X축 모터와, Y축 이동수단을 정역 구동시키는 Y축 모터와, Z축 이동수단을 정역 구동시키는 Z축 모터와, 동작 상태를 체크하고 동작 이상에 대처할 수 있게 경보를 발하는 경보부와, 1대 이상 복수의 프레스 제어기와 통신하는 인터페이스와, 에어실린더 및 에어노즐을 동작시키는 솔레노이드 밸브 각각 접속된 구성 임을 특징으로 하는 3차원 프레스 로봇시스템.
프레스 소재를 운반하는 방법에 있어서 ; 전원공급단계(S1 단계)와, 운전스위치를 온(ON)하는 단계(S2 단계)와, 아이들 테이블(11) 위의 소재(2) 유무를 판단하는 단계(S 17단계)와, 아이들 테이블(11)이 원점위치로 이동하는 단계(S3 단계)와, 좌측 아이들 테이블(11)이 좌측 대기원점에 도달하여 대기하는 단계(S4 단계)와, 투입로봇의 클램퍼(12)가 아이들 테이블(11)에 안착된 소재(2) 위로 이동하는 단계(S5 단계)와, 로봇 클램퍼(12)가 소재(2) 표면에 접근하여 소재(2)를 흡착하는 단계(S6 단계)와, 소재흡착 대기 지점에서 경과하는 단계(S7 단계)와, 프레스 투입대기 지점에서 대기하는 단계(S8 단계)와, 프레스제어기로부터 12시 도착 확인신호를 인식하는 단계(S9 단계)와, 프레스 배출원점 경과를 확인하는 단계(S10 단계)와, 로봇 클램퍼(12)가 금형으로 이동하는 단계(S11 단계)와, 상기 클램퍼(12)가 소재(2)를 금형에 탈착시킨 후 복귀하는 단계(S12 단계)와, 투입대기 지점 경과를 확인하는 단계(S13 단계)와, 배출로봇이 프레스로 타발신호를 전송하는 단계(S14 단계)와, 아이들 테이블이 원점으로 이동하여 대기하는 단계(S15 단계)와, 운전 정지스위치의 온/오프(ON/OFF)를 판단하여 온(ON) 상태인 경우 상기 단계 S4로 돌아가 작업을 반복 진행하고, 그렇치 않은 경우 종료하는 판단 단계(S16 단계)로 된 3차원 프레스 로봇시스템을 이용한 프레스 소재 운반방법.
청구항 26에 있어서 ; 운전스위치가 온(ON)된 단계(S2 단계)에서 좌측 아이들 테이블(11) 위에 소재(2)가 있는 것으로 판단되면 좌측 아이들 테이블(11)이 우 측 대기 원점으로 이동하는 단계(S18 단계)와, 좌측 아이들 테이블(11) 위에 소재(2)가 없는 것으로 판단되면 좌측 아이들 테이블이 좌측 대기 원점으로 이동하는 단계(S19 단계)와, 운전 정지스위치 온(ON) 여부를 판단하는 단계(S16 단계)와, 상기 운전 정지스위치가 온(ON)되어 있으면 작업을 종료하고, 그렇치 아니하면 좌측 아이들 테이블이 좌측 대기 원점으로 이동하여 상기 단계 S4로 이동할 수 있게 온(ON)하는 단계(S4 단계)를 더 포함하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템을 이용한 프레스 소재 운반방법.
프레스 소재를 운반하는 방법에 있어서 ; 전원공급단계(S31 단계)와, 운전스위치를 온(ON)하는 단계(S32 단계)와, 아이들 테이블(11) 위의 소재(2) 유무를 판단하는 단계(S 17단계)와, 배출로봇시스템의 클램퍼(12)가 배출 대기지점으로 이동하는 단계(S33 단계)와, 클램퍼(12)가 대기원점으로 이동 완료하여 대기하는 단계(S34 단계)와, 프레스 제어기로부터 소재 배출용 3차원 로봇시스템으로 9시 경과신호가 입력되는 단계(S35 단계)와, 상기 로봇 클램퍼(12)가 프레스(3) 금형으로 이동하여 클램핑하는 단계(S36 단계)와, 배출대기 지점이 경과되는 단계(S37 단계)와, 우측 아이들 테이블 대기 지점으로 이동하여 대기하는 단계(S38 단계)와, 우측 아이들 테이블이 좌측 대기 지점으로 도달하여 대기하는 단계(S39 단계)와, 우측 아이들 테이블 위로 이동 소재를 탈착하는 단계(S40 단계)와, 우측 아이들 테이블 위의 대기 지점 경과 단계(S41 단계)와, 운전 정지스위치의 온/오프(ON/OFF)를 판단하여 온(ON) 상태인 경우 상기 단계 S33로 돌아가 작업을 반복 진행하고, 그렇치 않은 경우 종료하는 판단 단계(S46 단계)로 된 3차원 프레스 로봇시스템을 이용한 프레스 소재 운반방법.
청구항 28에 있어서 ; 운전스위치가 온(ON)된 단계(S32 단계)에서 우측 아이들 테이블(11) 위에 소재(2)가 있는 것으로 판단되면 좌측 아이들 테이블(11)이 우측 대기 원점으로 이동하여 대기하는 단계(S44 단계)와, 우측 아이들 테이블(11) 위에 소재(2)가 없는 것으로 판단되면 우측 아이들 테이블이 좌측 대기 원점으로 이동하는 상기 단계 S39로 돌아가는 단계(S43 단계)가 더 포함하여서 된 3차원 프레스 로봇시스템을 이용한 프레스 소재 운반방법.