KR20140023240A

KR20140023240A - 컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20140023240A
Application number: KR1020130097407A
Authority: KR
Inventors: 매턴 토마스; 한슈케 다비드; 리드밀러 베른하르트; 문트 알오이스
Original assignee: 리브에르-베르잔테크니크 게엠베하
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2014-02-26
Also published as: US9902066B2; EP2698234B1; EP4046755A1; DK4046755T3; EP4046755B1; CN103586865B; US20140052297A1; DK2698234T3; EP2698234A2; DE102013013114A1; KR102115983B1; CN103586865A; EP2698234A3

Abstract

본 발명은 컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치에 관한 것으로, 공작물을 검출하기 위한 검출 유닛과 상기 컨테이너로부터 공작물을 그리핑하여 제거하기 위한 적어도 6개의 축을 가진 로봇 암에 의해 이동할 수 있는 그리퍼 및 상기 검출 유닛의 데이터를 평가하고, 상기 로봇 암과 상기 그리퍼의 경로를 계획하고 제어하기 위한 제어 장치를 포함하고, 이 경우 상기 그리퍼의 이동을 위한 로봇 암은 적어도 2개의 다른 이동축을 가진 그리퍼 암 부재를 포함한다.

Description

컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치{APPARATUS FOR AUTOMATED REMOVAL OF WORKPIECES ARRANGED IN A CONTAINER}

본 발명은 컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히 상기 장치는 사전에 위치가 알려지지 않은 대상물을 안전하게 의도대로 컨테이너로부터 제거하기 위해 이용된다. 이러한 장치들은 일반적으로 "빈피킹(bin picking)"이라는 용어로 공지되어 있다.

컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 일반적인 장치들은 공작물을 검출하기 위한 검출 유닛과 컨테이너로부터 공작물을 그리핑하여 제거하기 위한 6개의 축을 가진 로봇 암에 의해 이동 가능한 그리퍼를 포함한다. 이 경우 제어 장치가 제공되고, 상기 제어 장치는 검출 유닛의 데이터를 평가하고, 로봇 암의 이동 경로를 계획하고 상기 경로를 상응하게 제어한다. 그리퍼의 이동을 위해 선행 기술에 따라 일반적으로 표준화된 산업용 로봇이 사용된다.

본 발명의 발명자는 이러한 장치에 의해 컨테이너로부터 공작물을 안전하게 그리고 프로세스 안정적으로 제거하는 것이 항상 가능하지 않다는 사실을 인식하였다.

본 발명의 과제는 컨테이너로부터 공작물의 제거 시 프로세스 안전성을 높이는, 컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는 본 발명에 따라 제 1 양상에서는 청구범위 제 1 항에 따른 장치에 의해 그리고 제 2 양상에서 청구범위 제 2 항에 따른 장치에 의해 해결된다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항의 대상이다.

본 발명은 제 1 양상에서 컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치를 제안하고, 상기 장치는 공작물을 검출하기 위한 검출 유닛과 컨테이너로부터 공작물을 그리핑하여 제거하기 위한 적어도 6개의 축을 갖는 로봇 암에 의해 이동할 수 있는 그리퍼를 포함한다. 또한, 검출 유닛의 데이터를 평가하고, 로봇 암과 그리퍼의 경로를 계획하고 제어하기 위한 제어 장치가 제공된다. 본 발명의 제 1 양상에 따라, 로봇 암은 그리퍼의 이동을 위해 적어도 2개의 다른 이동축을 가진 그리퍼 암 부재를 포함한다.

본 발명의 발명자는, 2개의 다른 이동축을 사용함으로써 특히 대칭이 아니거나 또는 회전 대칭이 아닌 부품들의 경우에 훨씬 개선된 제거율이 달성될 수 있다는 것을 인식하였다. 특히, 공작물들이 예컨대 컨테이너 가장자리 또는 컨테이너의 매우 깊숙한 곳에 배치된 경우에도 그리퍼 암의 총 8개의 축에 의해 상기 공작물들이 안전하게 제거될 수 있다. 본 발명에 따른 그리퍼 암 부재에 의해 박스 내에서 그리핑하기 위해 필요한 공간이 감소한다. 이로 인해 접근성이 증가함으로써 제거율이 높아지고, 즉 추가 조치 없이 그리핑될 수 있는 부품의 개수가 증가한다. 또한, 박스와의 충돌 윤곽이 감소한다.

또한, 본 발명은 제 2 양상에서 컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치를 포함하고, 상기 장치는 공작물을 검출하기 위한 검출 유닛과 컨테이너로부터 공작물을 그리핑하여 제거하기 위한 그리퍼를 포함한다. 또한, 검출 유닛의 데이터를 평가하고, 그리퍼의 경로를 계획하고 제어하기 위한 제어 장치가 제공된다. 본 발명의 제 2 양상에 따른 그리퍼는 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 선형축과 적어도 2개의 추가의 회전 운동 축을 가진 표면 갠트리(surface gantry)에 의해 이동할 수 있다.

본 발명의 발명자는 선행기술에 공지된 6개의 선회축을 가진 로봇 암에 대한 대안으로서, 표면 갠트리에 적어도 2개의 추가 회전축이 장착되는 경우에, 표면 갠트리가 사용될 수도 있음을 인식하였다.

바람직하게는 제 2 양상에서 그리퍼는 그리퍼 암 부재에 배치되고, 상기 그리퍼 암 부재는 표면 갠트리의 3개의 선형축과 경우에 따라서 하나의 다른 회전 운동 축 외에도 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 다른 이동축을 갖는다. 제 3 선형축 대신에 하나의, 2개의 또는 다수의 다른 회전 운동 축이 대체될 수도 있다.

따라서 전체적으로 적어도 5개의 이동축, 즉 하나 이상의 회전 운동 축을 가진 2개의 선형축 또는 3개의 선형축, 추가 회전축 및 적어도 하나의 다른 이동축에 의해 그리퍼의 제어 시 더 높은 융통성과 정확도가 주어진다. 바람직하게 다른 이동축은 회전 운동 축이기도 하다.

또한, 그리퍼 암 부재가 장착된 표면 갠트리는 전체적으로, 회전 운동 축 외에 적어도 2개의 다른 이동축, 특히 2개의 다른 회전 운동 축을 포함할 수 있으므로, 장치는 전체적으로 적어도 6개의 축을 가질 수 있다.

특히, 로봇 암의 장비의 제 1 양상에서 사용되는 것과 같은 그리퍼 암 부재가 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 제공된 추가 축은 바람직하게 회전 운동 축, 즉 360°의 회전 운동을 가능하게 하는 회전축이거나 또는 작은 선회 범위를 갖는 선회축이다.

본 발명에 따라 제 1 또는 제 2 양상에서 사용되는 그리퍼 암 부재는 이 경우 특히 바람직하게 적어도 2개의 회전 운동 축을 갖고, 특히 회전- 및 선회 장치를 포함한다. 특히, 회전 장치는 그리퍼와 선회 장치 사이에 배치될 수 있다.

특히 바람직하게, 제 1 양상에서 그리퍼의 이동을 위해 로봇 암이 사용되고, 상기 로봇 암에 그리퍼 암 부재가 배치되고, 따라서 2개의 다른 회전 운동 축이 제공된다. 제 2 양상에 따라, 특히 바람직하게 적어도 2개 또는 3개의 선형축을 가진 표면 갠트리가 사용되고, 상기 표면 갠트리에 그리퍼 암 부재가 배치되고 따라서 적어도 2개의 다른 회전축이 제공된다. 특히 바람직하게 이러한 경우에 다른 회전운동 축, 특히 회전축이 더 제공된다.

본 발명은 임의의 그리퍼와 함께 사용될 수 있다. 특히 그리퍼는 자기식, 압축 공기식 및/또는 기계식 그리퍼일 수 있다.

특히 바람직하게 본 발명은 기계적 그리퍼와 함께 사용되는데, 그 이유는 상기 그리퍼는 특히 높은 그리핑 정확도를 가능하게 하기 때문이다. 또한, 본 발명에 따라 제공된 추가 축은 그리핑될 공작물의 그리핑 영역으로 그리퍼의 특히 정확한 이동을 가능하게 한다. 따라서, 그리핑이 어려운 상황에서도 컨테이너 내에서 공작물의 정확한 그리핑이 가능하다.

특히 본 발명에 따른 그리퍼는 핑거 그리퍼, 예컨대 2-핑거 그리퍼일 수 있다.

본 발명의 실시예에서 그리퍼는 그리퍼 암 부재에 오프셋 되어 배치될 수 있다. 그리퍼의 이러한 오프셋 배치는 예컨대 컨테이너 내벽에 가깝게 배치된 공작물의 간단한 그리핑을 가능하게 한다.

특히 그리퍼의 그리핑 영역의 중앙축은 마지막 회전 운동 축의 회전축에 대해 오프셋 되어 배치된다.

특히 바람직하게 이 경우 그리퍼 암의 더 위쪽에 배치된 다른 부재들은 그리퍼와 관련해서 돌출 에지를 형성하지 않는다. 이로 인해, 그리퍼가 소정의 위치에 도달할 수 없는 것이 저지된다.

특히 본 발명에 따른 그리퍼는 핑거- 및/또는 죠 그리퍼일 수 있고, 상기 그리퍼의 그리퍼 핑거 또는 그리퍼 죠는 그리퍼의 외부 에지에 배치된다. 이로 인해 그리퍼는 컨테이너의 전체 측벽까지 확실히 그리핑할 수 있다. 특히 이는, 2-핑거 그리퍼 또는 2-죠 그리퍼일 수 있다. 바람직하게 이 경우 2개의 핑거 또는 2개의 죠 사이의 연결 라인은 마지막 회전 운동 축 그리고 특히 마지막 회전 힌지의 회전축에 대해서 외부로 오프셋 된다. 특히 연결 라인은 마지막 회전 운동 축의 회전축에 대해 접선으로 연장될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서 그리퍼 암 부재는, 그리핑할 공작물이 컨테이너의 바닥에 배치되더라도 공작물의 그리핑을 위해 그리퍼 암만은 항상 그리고 경우에 따라서는 로봇 암의 또는 그리퍼 암이 배치된 표면 갠트리의 마지막 선회 암만은 항상 컨테이너 내로 안내되도록 로봇 암 또는 표면 갠트리에 배치된다. 특히 그리퍼 암 부재는 그리퍼 암 연장부를 형성하고, 이 경우 경우에 따라서 로봇 암의 또는 그리퍼 암이 배치된 표면 갠트리의 마지막 선회 암의 길이와 합한 그리퍼 암의 길이는 컨테이너의 측벽의 높이보다 크거나 같다. 따라서 로봇 암 또는 표면 갠트리의 더 위쪽에 배치되는 부분들은 고려되어야만 하는 돌출 에지를 형성하지 않는다.

본 발명에 따라 사용되는 그리퍼 암 부재는 전술한 바와 같이, 바람직하게 회전- 및 선회 장치를 포함하고, 이 경우 회전 장치는 그리퍼와 선회 장치 사이에 배치되고, 따라서 그리퍼 암 부재의 마지막 축을 형성한다.

그리퍼 암 부재의 2개의 회전 운동 축은 이 경우 바람직하게 서로 수직이고, 특히 바람직하게는 교차한다. 바람직하게 2개의 회전 운동 축은 그리퍼에 가능한 한 가깝게 배치되므로, 콤팩트한 구조가 제공된다.

또한, 바람직하게는 그리퍼 암 부재는 컨테이너 및/또는 그리핑 되어야 하는 공작물과 관련해서 그리퍼 암 부재가 컨테이너 내의 그리핑될 공작물의 위치와 무관하게 그리핑을 위해 필수적인 그리핑 위치에서 컨테이너 내로 삽입될 수 있는 치수를 갖는다.

이를 위해 특히, 바람직하게 선회축인 끝에서 두 번째 회전 운동 축에 대한 그리퍼의 최대 오프셋(K)이 특히 중요하다.

끝에서 두 번째 회전 운동 축에 대한 그리퍼의 오프셋(K)은 상기 축의 선회 위치에 따라서 마지막 및 끝에서 두 번째 회전 운동 축들 사이의 그리퍼 암 부재의 섹션의 길이 및 마지막 회전 운동 축과 그리퍼 사이의 그리퍼 암 부재의 섹션의 길이에 의존하기 때문에, 최대 오프셋(K)은 그리퍼 암 부재의 끝에서 두 번째의 축의 외부 에지와 그리퍼 부재를 포함하는 그리퍼의 외부 에지 사이의 최대 간격으로 규정된다.

바람직하게 그리퍼 암 부재는 컨테이너와 관련해서 치수 K < W/2 를 갖고, 이 경우 K는 그리퍼 암 부재의 끝에서 두 번째 축의 외부 에지와 그리퍼의 외부 에지 사이의 최대 간격이고, W는 컨테이너의 더 작은 측면의 길이다. 바람직하게 컨테이너는 사각형 베이스 면을 갖는다.

또한, 바람직하게 그리퍼 암 부재는 컨테이너 및 공작물과 관련해서 치수 K < (W-Bw)/2 를 갖고, 이 경우 Bw는 공작물에 그리퍼가 결합하는 방향으로, 즉 그리핑을 위해 그리퍼가 공작물 상으로 또는 공작물 내로 이동하는 방향으로 공작물의 두께이다. 핑거 그리퍼의 경우에 이는 그리퍼 핑거가 공작물 내로 이동하는 방향일 수 있다.

또한, 바람직하게 그리퍼 암 부재는 공작물과 관련해서 치수 Lg < Lw 를 갖고, 이 경우 Lg는 그리퍼의 그리핑 부재의 이동 방향으로, 특히 2-핑거 그리퍼 또는 2-죠 그리퍼의 2개의 핑거 또는 2개의 죠 사이의 연결 라인의 방향으로 그리퍼의 길이이고, Lw는 공작물의 2개의 그리핑 지점 사이의 연결 방향으로 공작물의 최대 길이이다.

컨테이너 및/또는 공작물은 상기 부품들의 시스템을 형성하는 본 발명에 따른 장치의 부분일 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 보상 유닛이 제공될 수 있고, 상기 보상 유닛은 그리퍼의 충돌 시 회피 이동을 가능하게 한다. 이러한 보상 유닛은 이동 장치의 과부하를 저지하고, 또한 빈번한 시스템 정지 없이 작동될 수 있게 한다.

특히 보상 유닛은, 소정의 제 1 부하 한계까지 부동적으로 형성되므로, 이동축과 관련해서 그리퍼의 명확한 위치가 규정된다. 특히 상기 제 1 부하는 그리퍼 또는 그리퍼 암의 자기 중량에 의해 가해지는 부하 및/또는 정상 작동시 부하보다 크다. 이로써, 충돌이 발생하는 경우에야 보상 유닛이 작동한다.

바람직하게 그리퍼 암은 보상 유닛의 작동에 의해 충돌이 검출되는 경우에 규정된 거리만큼 더 이동된다.

바람직하게 보상 유닛은, 적어도 하나의, 바람직하게는 적어도 2개의 다른 이동축을 가진 본 발명에 따른 그리퍼 암 부재 전체의 회피 이동이 가능하도록 배치된다. 특히 보상 유닛은 로봇 암과 그리퍼 암 부재 사이에 또는 표면 갠트리와 그리퍼 암 부재 사이에 배치될 수 있다.

대안으로서 또는 추가로 특히 회전 운동의 보상을 위해 그리퍼 암 부재에 통합된 보상 유닛이 제공될 수도 있다.

본 발명에 따라, 제어 장치는 순수 조절축으로서 그리퍼 암 부재의 2개의 축을 제어할 수 있다. 이로 인해, 2개의 다른 축에도 불구하고 예컨대 로봇 암의 제어를 위한 표준 소프트웨어가 이용될 수 있는 간단한 제어가 이루어진다.

특히 제어 장치는 본 발명에 따라 공작물의 그리핑을 가능하게 하는 그리퍼 암 부재의 축들의 필수적인 최종 위치를 계산할 수 있다. 바람직하게는 그리퍼가 그리핑할 공작물로 이동하기 전에, 그리퍼 암 부재의 2개의 축은 그 목표 위치에 배치된다.

또한, 제어 장치는 나머지 축들의 제어에 의해 공작물에 그리퍼를 배치시킬 수 있다. 특히 이 경우 나머지 축들은 바람직하게는, 그리퍼가 충돌하지 않고 공작물로 이동되도록 제어된다.

또한, 그리퍼 암 부재의 조절축의 위치는 로봇 암 또는 표면 갠트리에 대해서 그리퍼의 변경된 위치 및/또는 조절축의 조절에 의해 변경된 그리퍼 암의 변경된 돌출 에지와 관련해서만 제어 장치에 의해 고려된다.

특히 로봇 암 또는 표면 갠트리의 제어를 위해 제공된 소프트웨어가 이용될 수 있고, 일반적인 경로 계획이 이용되고, 이 경우 그리퍼 암 부재는 로봇 암 또는 표면 갠트리에 대해서 그리퍼의 변경된 위치와 그리퍼 암의 변경된 돌출 에지와 관련해서만 고려된다.

대안으로서, 추가 축들은 완전한 NC-축으로서 로봇 제어 장치에 통합되고 따라서 동기 이동이 가능할 수 있다.

특히 본 발명에 따른 장치는 제거된 공작물을 목표 수용부에 자동으로 위치 설정하는데 이용될 수 있고, 이 경우 제어 장치는, 공작물이 컨테이너로부터 직접 목표 수용부에 배치되도록 그리퍼를 이동시킨다. 본 발명에 따른 추가 축들에 의해 이를 위한 필수적인 그리핑 정확도가 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 임의의 공작물의 취급을 위해 이용될 수 있다. 특히 본 발명에 따른 장치는 그리퍼에 의해 정확히 접근되어야 하는 하나 또는 특정 개수의 규정된 그리핑 영역만을 갖는 공작물들의 취급을 위해 이용될 수도 있다.

공작물은 임의의 재료로, 예컨대 금속, 플라스틱 또는 금속과 플라스틱의 조합으로 제조될 수 있다. 특히, 부분 영역에서만 그리핑 영역을 포함하는 공작물일 수도 있다. 예를 들어 부분 영역만 금속으로 제조되고, 상기 부분 영역에서 자기 그리퍼에 의해 그리핑 되어야 하는 공작물일 수도 있다.

공작물은 본 발명에 따라 컨테이너 내에 무작위로 배치될 수 있지만 안전하게 그리핑될 수 있다. 본 발명에 따른 검출 유닛은 먼저 컨테이너 내의 공작물에 대한 데이터를 검출하고, 이 경우 제어 장치는 상기 데이터를 참고로 개별 공작물을 식별하고 상기 공작물 중에서 그리핑 되어야 하는 공작물을 선택한다. 그리핑을 위해 선택된 공작물의 위치 데이터를 참고로 이동축의 경로 계획이 이루어지고, 상기 이동축에 의해 그리퍼가 공작물로 이동된다. 경로 계획 시 바람직하게는 충돌 검사가 이루어지고, 상기 검사는 그리퍼 또는 그리퍼 암이 공작물로 이동 시 예컨대 다른 공작물 또는 컨테이너 벽과 같은 돌출 에지와 충돌하지 않는 것을 보장한다.

공작물을 검출하기 위해 본 발명에 따라 광학 시스템, 특히 바람직하게 레이저 스캐너, 특히 3D-레이저 스캐너가 사용될 수 있다. 검출 유닛은 특히 컨테이너 상부에 배치될 수 있다.

장치는 특히 바람직하게, 하나의 공작물이 제거된 후에 바로 목표 수용부에 저장되는 경우에는 컨테이너 내의 공작물들이 항상 검출되도록 제어될 수 있다. 이로 인해 다음에 그리핑 할 공작물이 식별될 수 있고 선택될 수 있고, 이를 참고로 다음 그리핑 과정을 위한 경로 계획이 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 장치 외에도 본 발명은 본 발명에 따른 장치를 위한 그리퍼 암 부재를 포함한다. 특히 그리퍼 암 부재는 이 경우 그리퍼를 지지할 수 있고, 그리퍼의 이동을 위한 적어도 2개의 추가 축을 포함할 수 있다. 바람직하게 그리퍼 및/또는 그리퍼 암 부재는, 본 발명에 따른 장치와 관련해서 전술한 바와 같이 구성된다.

특히 본 발명에 따른 그리퍼 암 부재는 적어도 2개의 회전 운동 축, 특히 선회- 및 회전축을 포함할 수 있다. 또한, 바람직하게 그리퍼는 그리퍼 암 부재에 오프셋 되어 배치된다.

또한, 본 발명은 제 1 양상에 따라 컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 방법을 포함하고, 상기 방법은 공작물을 검출하는 단계, 그리퍼로 공작물을 그리핑하는 단계 및 컨테이너로부터 공작물을 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따라, 그리퍼는 적어도 6개의 축을 가진 로봇 암과 적어도 2개의 다른 이동축을 가진 다른 그리퍼 암 부재에 의해 이동된다.

제 2 양상에서 본 발명은 컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 방법을 포함하고, 상기 방법은 공작물을 검출하는 단계, 그리퍼로 공작물을 그리핑하는 단계 및 컨테이너로부터 공작물을 제거하는 단계를 포함한다. 이러한 양상에 따라 그리퍼는 적어도 3개의 선형축과 적어도 하나의 추가 회전 운동 축을 가진 표면 갠트리에 의해 이동된다. 특히 바람직하게 그리퍼의 이동을 위해 회전 운동 축 외에 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 이동축을 갖는 그리퍼 암 부재가 사용된다.

바람직하게 본 발명에 따른 2개의 방법은 전술한 바와 같이 실시될 수 있다. 특히 그리퍼 암 부재의 2개의 다른 이동축들은 순수 조절축으로서 이용될 수 있는 한편, 그리퍼의 실제 그리핑 이동은 일반적인 것처럼 로봇 암의 6개의 축 또는 표면 갠트리에 의해 이루어진다. 대안으로서, 2개의 다른 이동축들은 완전한 NC-축으로서 로봇 제어 장치에 통합될 수 있으므로 동기화된 이동이 가능할 수 있다.

특히 바람직하게 본 발명에 따른 방법은 전술한 본 발명에 따른 장치의 이용하에 실시된다.

또한, 본 발명은 전술한 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 특히 전술한 장치의 제어를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램일 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 제어 장치의 메모리 또는 데이터 캐리어에 저장될 수 있다.

본 발명은 하기에서 실시예 및 도면을 참고로 설명된다.

본 발명은 컨테이너로부터 직접 제거되어 목표 수용부에 저장될 수 있는 공작물의 프로세스 안정적인 그리핑을 가능하게 한다.

또한, 본 발명에 의해 컨테이너가 100% 비워질 수 있다.

도 1은 그리퍼가 2개의 다른 이동축을 가진 그리퍼 암 부재에 의해 6축 산업용 로봇에 배치된, 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 2는 사용된 그리퍼 암 부재의 세부도.
도 3은 컨테이너 및/또는 공작물의 치수와 관련해서 본 발명에 따른 그리퍼 암 부재의 치수를 설명하는 기본도.
도 4는 본 발명에 따른 그리퍼 암 부재가 표면 갠트리에 배치된, 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예를 도시한 도면.

도 1 및 도 3은 컨테이터(1) 내에 배치된 공작물들을 제거하는데 이용되는 본 발명에 따른 장치의 실시예들을 도시한다. 특히 공작물들은 컨테이너(1) 내에 무작위로 배치된다.

검출 유닛(2)이 제공되고, 상기 검출 유닛은 컨테이너 내의 공작물을 검출한다. 특히 이것은 레이저 스캐너, 특히 3D-레이저 스캐너일 수 있다. 검출 유닛은 컨테이너 상부에 배치되어 상기 컨테이너 내부를 탐색한다. 본 발명에 따라, 제어 장치가 제공되고, 상기 제어 장치는 검출 유닛(2)에 의해 생성된 데이터를 평가한다. 이로 인해 컨테이너 내의 공작물이 식별되고, 그리핑에 적합한 공작물이 선택된다. 선택된 공작물의 위치 데이터를 참고로 그리퍼의 이동 경로의 경로 계획이 이루어진다.

그리퍼는 도 1에 도시된 실시예에서 산업용 로봇(3)에 의해 제어되고, 상기 로봇의 로봇 암은 6개의 축을 가진다. 특히 로봇 암은 제 1 수직 회전축(5)에 의해 플랫폼 상에 배치되고, 이 경우 제 1 선회 암은 선회축(6)에 의해 로봇 암의 베이스 부재에 배치된다. 제 1 선회 암에 선회축(7)에 의해 제 2 선회 암이 배치된다. 상기 선회 암은 회전축(8)을 갖고, 다른 선회축(9)을 지지한다. 상기 선회축에 제 3 선회 암이 배치되고, 상기 선회 암은 회전축(10)을 갖는다. 본 발명에 따라, 상기 로봇 암의 단부에 그리퍼 암 부재(4)가 배치되고, 상기 부재는 2개의 다른 이동축들을 포함한다. 그리퍼 암 부재의 단부에 그리퍼가 배치되고, 상기 그리퍼에 의해 공작물이 그리핑될 수 있다.

실시예에서 그리퍼는 기계적 그리퍼이다. 그러나 대안으로서 자기식 또는 압축 공기식 그리퍼가 사용될 수도 있다.

본 발명에 따른 그리퍼 암 부재의 2개의 다른 이동축들은 예컨대 완전히 박스(1)의 측벽에 배치되어 추가 축 없이는 적절하게 그리핑될 수 없는 공작물의 그리핑도 가능하게 한다. 특히, 적절한 방향으로부터 정확히 접근되어야 하는 하나의 가능한 그리핑 영역만을 갖는 공작물도 그리핑될 수 있다.

제어는 본 발명에 따라, 그리퍼 암 부재의 2개의 추가 축들이 순수한 조절축으로서 제어되도록 이루어질 수 있다. 제어 장치는 선택된 공작물을 그리핑하기 위해 필요로 하는 마지막 2개의 축의 최종 위치를 계산한다. 그리퍼 암 부재의 2개의 축은 실제 그리핑 과정 전에 계산된 목표 위치로 이동된다.

로봇 암(3)의 제어 시 그리퍼 암 부재의 2개의 이동 축들의 위치는 이로 인해 변경된 그리퍼의 영점 위치, 즉 로봇 암의 마지막 선회 암에 대해 그리퍼의 변경된 위치 및 이러한 변경에 의해 형성된 돌출 에지와 관련해서만 고려된다. 그렇지 않은 경우에는 로봇 암의 일반적인 6축에 의한 그리핑 과정을 위한 그리퍼의 이동에 대한 경로 계획이 이루어지고, 따라서 로봇의 표준 소프트웨어가 실행될 수 있다.

대안으로서, 추가 축들은 추가의 완전한 NC-축으로서 로봇 제어 장치에 통합되므로 동기 이동이 가능할 수 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 그리퍼 암 부재(4)의 바람직한 실시예가 도시된다. 상기 부재는 연결 유닛(14)을 통해 로봇 암의 단부에 연결될 수 있다.

2개의 이동축은 실시예에서 회전 운동 축이다. 특히 선회축(12)이 제공되고, 상기 선회축은 실시예에서 로봇 암의 마지막 회전축(10)에 대해 수직이다. 또한, 회전축(13)이 제공되고, 상기 회전축은 선회축(12)에 대해 수직이다.

또한, 그리퍼 암 부재에 보상 유닛(11)이 장착되고, 상기 보상 유닛은 로봇 암과 그리퍼 암 부재의 제 1 이동축 사이에 배치된다. 보상 유닛(11)은 그리퍼와 돌출 에지의 충돌 시 전체 그리퍼 암 부재의 소정의 보상 이동을 가능하게 한다.

그리퍼 암 부재는 본 발명에 따라 그리퍼 암 연장부를 형성하고, 이 경우 로봇 암의 대부분은 더 이상 컨테이너 내로 삽입되지 않아도 되고, 따라서 고려되어야 하는 돌출 에지도 더 이상 형성되지 않는다. 바람직하게 2개의 이동축은 그리퍼 암 부재의 하단부에 배치된다. 바람직하게 로봇 암은 선회축(9) 위로, 즉 컨테이너 내로가 아닌, 마지막 선회 암까지 이동되면 되고, 따라서 돌출 에지를 형성하지 않는다.

실시예에서 그리퍼는 2개의 그리퍼 핑거(15)를 갖는 기계적 그리퍼이고, 상기 그리퍼 핑거들은 구동장치(16)에 의해 서로를 향해 및 서로 멀어지게 이동할 수 있다. 그리퍼 핑거들(15)은 그리퍼 부재의 외부 에지에 배치되므로, 그리퍼 암 부재는 외측면에서 그리퍼 핑거(15)에 이를 수도 있는 돌출 에지를 포함하지 않는다. 그리퍼 핑거(15)의 연결 라인과 그리퍼 핑거의 이동 방향은 회전축(13)에 대해 접선으로 연장된다.

또한, 그리퍼는 그리퍼 암 부재에 오프셋 되어 배치된다. 특히 그리퍼는 측면으로 마지막 회전축(13)에 대해 오프셋 되어 배치된다. 특히 그리퍼 핑거(15)의 연결 라인은 회전축(13)에 대해 외부로 오프셋 된다. 이로 인해, 예컨대 측벽 가까이에 배치된 공작물들은 그럼에도 쉽게 그리핑될 수 있다.

특히 그리퍼는 컨테이너의 측벽까지 이동할 수 있는 한편, 나머지 그리퍼 암 부재는 여전히 측벽에 대해 충분한 간격을 갖는다.

도 3에 의해 설명되는 바와 같이, 그리퍼 암 부재는 컨테이너 및/또는 그리핑 되어야 하는 공작물과 관련해서, 그리퍼 암 부재가 컨테이너 내의 그리핑될 공작물들의 위치와 무관하게 그리핑을 위한 필수적인 그리핑 위치에서 컨테이너 내로 삽입될 수 있는 치수를 갖는다.

컨테이너(1) 는 사각형 베이스 면을 갖고, 이 경우 컨테이너(1)의 더 긴 측면의 길이는 L로 주어지고, 더 짧은 측면은 W로 주어진다. 공작물(30)은 공작물에 그리퍼가 결합하는 방향으로 두께 Bw를 갖고, 이에 대해 수직으로 그리퍼의 그리퍼 핑거가 부착되는 2개의 그리핑 지점들의 연결 라인의 방향으로 길이 Lw를 갖는다.

그리퍼의 조종 성능을 위해 특히 선회축(12)과 관련해서 그리퍼의 최대 오프셋(K)이 중요하다. 도 3의 2개의 작은 도면에는, 선회축(12)에 대한 그리퍼의 오프셋(K)이 상기 축의 선회 위치에 의존하는 것이 도시된다. 따라서 최대 오프셋은 선회축의 바람직하지 않은 위치에서 주어지는 값이고, 이 경우 특히 선회축(12)의 외부 에지와 그리퍼 부재(15)를 포함하는 그리퍼(25)의 외부 에지 사이의 최대 간격이다.

바람직하게 그리퍼 암 부재는 컨테이너와 관련해서 치수 K < (W-Bw)/2 를 갖고, 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 공작물이 컨테이너 내에 단변과 관련해서 중앙에 배치된 경우에도 공작물 옆의 더욱 측면에서 박스 내로 이동할 수 있다.

또한, 바람직하게 그리퍼 암 부재는 공작물과 관련해서 치수 Lg < Lw 를 갖고, 이 경우 Lg는 그리퍼의 그리핑 부재의 이동 방향으로 그리퍼의 길이이므로, 그리퍼는 도 3에 도시된 바와 같이 측벽에 공작물이 배치된 경우에도 상기 공작물로 더 이동할 수 있다.

도 4에는 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예가 도시된다. 그리퍼의 이동을 위해 로봇 암이 사용되는 것이 아니라, 표면 갠트리가 사용된다. 표면 갠트리는 2개의 이동축(20 내지 22)을 포함한다. 특히 이 경우 측면으로 이동 가능한 갠트리 빔(17)이 제공되고, 상기 빔에서 캐리지(18)는 방향(21)으로 이동할 수 있다. 캐리지(18)에서 빔(19)은 수직 방향(22)으로 이동할 수 있다.

상기 표면 갠트리에 회전 운동 축(23), 특히 회전축에 의해 도 2에 도시된 본 발명에 따른, 2개의 다른 이동축을 가진 그리퍼 암 부재가 배치된다. 따라서, 도 4에 도시된 실시예에서 6개의 이동축, 즉 그리퍼의 이동을 위한 3개의 선형 이동축과 3개의 회전 이동 축이 사용된다.

대안으로서, 3개의 회전 이동축들 중 하나의 이동축, 예를 들어 회전 운동 축(23) 또는 그리퍼 암 부재의 2개의 축들 중 하나의 축이 생략될 수 있다. 더 간단하게 공작물을 안전하게 의도대로 그리핑하기에 충분하다.

3개의 선형축을 가진 표면 갠트리 사용의 대안으로서 2개의 선형축을 가진 표면 갠트리가 사용될 수도 있고, 이 경우 생략되는 선형축은 하나 이상의 다른 회전축, 특히 2개 또는 3개의 회전축으로 대체된다. 특히 도 4에 도시된 표면 갠트리의 z-축은 이러한 방식으로 대체될 수 있다.

제 2 실시예의 제어는 제 1 실시예의 제어와 유사하게 이루어질 수 있다. 특히 이 경우에도 그리퍼 암 부재의 축 및/또는 추가의 회전 운동 축은 순수 조절축으로서 작동될 수 있는 한편, 표면 갠트리에 의해 공작물로 실제 접근이 이루어진다.

1 컨테이너
2 검출 유닛
3 로봇 암
5 회전축
4 그리퍼 암 부재
6 선회축
7 선회축
8 회전축
9 선회축
10 회전축
11 보상 유닛
12 선회축
13 회전축
15 그리퍼 핑거
25 그리퍼
30 공작물

Claims

컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치로서,
공작물을 검출하기 위한 검출 유닛과 컨테이너로부터 공작물을 그리핑하여 제거하기 위한 적어도 6개의 축을 가진 로봇 암에 의해 이동할 수 있는 그리퍼를 포함하고,
검출 유닛의 데이터를 평가하고, 로봇 암과 그리퍼의 경로 계획과 제어를 위한 제어 장치를 포함하는 장치에 있어서,
상기 로봇 암은 상기 그리퍼의 이동을 위해 적어도 2개의 다른 이동축을 가진 그리퍼 암 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
컨테이너 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 장치로서,
공작물을 검출하기 위한 검출 유닛과 컨테이너로부터 공작물을 그리핑하여 제거하기 위한 그리퍼를 포함하고,
검출 유닛의 데이터를 평가하고, 그리퍼의 경로 계획과 제어를 위한 제어 장치를 포함하는 장치에 있어서,
상기 그리퍼는 적어도 2개의, 바람직하게는 3개의 선형축과 적어도 2개의 추가의 회전 운동 축을 가진 표면 갠트리에 의해 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 그리퍼는 그리퍼 암 부재에 배치되고, 상기 부재는 표면 갠트리의 2개 또는 3개의 선형축 및 경우에 따라서 하나의 다른 회전 운동 축 외에도 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 다른 이동축을 포함하는 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 그리퍼 암 부재는 적어도 2개의 회전 운동 축, 특히 회전-및 선회 장치를 포함하고, 이 경우 바람직하게 회전 장치는 그리퍼와 선회 장치 사이에 배치되고 및/또는 이 경우 그리퍼는 기계적 그리퍼, 특히 핑거- 또는 죠 그리퍼, 특히 2-핑거 그리퍼 또는 2-죠 그리퍼이고, 이 경우 바람직하게 그리퍼 핑거 또는 그리퍼 죠는 그리퍼의 외부 에지에 배치되고, 또한 바람직하게 2개의 핑거 또는 2개의 죠 사이의 연결 라인은 마지막 회전 운동 축의 회전축에 대해 외부로 오프셋 되는 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 그리퍼는 그리퍼 암 부재에 오프셋 되어 배치되고, 이 경우 바람직하게 그리퍼의 중앙축은 마지막 회전 운동 축, 특히 회전 장치의 회전축에 대해 오프셋 되어 배치되고 및/또는 이 경우 바람직하게는 그리퍼 암의 더 위쪽에 배치된 부재들은 그리퍼에 대한 돌출 에지를 형성하지 않는 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 그리퍼 암 부재는 컨테이너 및/또는 그리핑 되어야 하는 공작물과 관련해서, 상기 그리퍼 암 부재가 상기 컨테이너 내의 그리핑될 공작물의 위치와 무관하게 그리핑을 위해 필수적인 그리핑 위치에서 컨테이너 내로 삽입될 수 있는 치수를 갖는 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 그리퍼 암 부재는 컨테이너와 관련해서 치수 K < W/2 를 갖고, 이 경우 K는 그리퍼 암 부재의 끝에서 두 번째 축의 외부 에지와 그리퍼의 외부 에지 사이의 최대 간격이고, W는 상기 컨테이너의 더 작은 측면의 길이이고,
이 경우 바람직하게 상기 그리퍼 암 부재는 상기 컨테이너 및 공작물과 관련해서 치수 K < (W-Bw)/2 를 갖고, 이 경우 Bw는 상기 공작물에 상기 그리퍼가 결합하는 방향으로 상기 공작물의 두께인 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그리퍼 암 부재는 상기 공작물과 관련해서 치수 Lg < Lw 를 갖고, 이 경우 Lg는 상기 그리퍼의 상기 그리퍼 암 부재의 이동 방향으로, 특히 2-핑거 그리퍼 또는 2-죠 그리퍼의 2개의 핑거 또는 2개의 죠 사이의 연결 라인의 방향으로 상기 그리퍼의 길이이고, Lw는 공작물의 2개의 그리핑 지점 사이의 연결 방향으로 상기 공작물의 최대 길이인 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 핑거- 및/또는 죠 그리퍼와 관련되고, 상기 그리퍼의 그리퍼 핑거 또는 그리퍼 죠는 상기 그리퍼의 외부 에지에 배치되고, 이 경우 특히 2-핑거 그리퍼 또는 2-죠 그리퍼와 관련되고 및/또는 상기 그리퍼 암 부재는, 그리핑 할 공작물이 컨테이너의 베이스에 배치되더라도 공작물의 그리핑을 위해 그리퍼 암만은 항상 그리고 경우에 따라서 로봇 암의 또는 그리퍼 암이 배치된 표면 갠트리의 마지막 선회 암만은 항상 상기 컨테이너 내로 안내되도록 로봇 암 또는 표면 갠트리에 배치되고, 및/또는 이 경우 적어도 하나의 보상 유닛이 제공되고, 상기 보상 유닛은 그리퍼의 충돌 시 회피 이동을 가능하게 하고, 이 경우 보상 유닛은 바람직하게는 전체 그리퍼 암 부재 회피 이동을 가능하게 하고 및/또는 상기 보상 유닛은 특히 회전- 및/또는 선회 운동을 보상하기 위해 그리퍼 암 연장부 내에 배치되는 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 장치는 순수 조절축으로서 그리퍼 암 부재의 2개의 축을 제어하고, 이 경우 제어 장치는 바람직하게 공작물의 그리핑을 가능하게 하는 상기 축들의 필수 최종 위치만을 계산하고, 및/또는 이 경우 제어 장치는 바람직하게 나머지 축들의 제어에 의해 공작물에 그리퍼를 배치시키고, 이 경우 또한 바람직하게 그리퍼 암 부재의 조절축의 위치는 로봇 암 또는 표면 갠트리에 대해서 그리퍼의 변경된 위치 및/또는 그리퍼 암의 변경된 돌출 에지와 관련해서만 제어 장치에 의해 고려되는 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 목표 수용부에 공작물을 자동으로 배치하는데 이용되는 장치로서, 이 경우 제어 장치는 공작물이 컨테이너로부터 직접 상기 목표 수용부에 배치되도록 그리퍼를 이동시키는 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 위한 그리퍼 암 부재로서, 그리퍼 및 상기 그리퍼의 이동을 위한 적어도 2개의 추가 축을 포함하는 그리퍼 암 부재.
특히 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 이용하여 컨테이어 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 방법으로서,
- 공작물을 검출하는 단계,
- 그리퍼로 공작물을 그리핑하는 단계,
- 상기 컨테이너로부터 상기 공작물을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
그리퍼는 적어도 6개의 축을 가진 로봇 암과 적어도 2개의 다른 이동축을 가진 그리퍼 암 부재에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
특히 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 이용하여 컨테이어 내에 배치된 공작물을 자동으로 제거하기 위한 방법으로서,
- 공작물을 검출하는 단계,
- 그리퍼로 공작물을 그리핑하는 단계,
- 컨테이너로부터 상기 공작물을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
그리퍼는 적어도 3개의 선형축과 적어도 2개의 추가의 회전 운동 축을 가진 표면 갠트리에 의해 이동되고, 이 경우 3개의 선형축 및 경우에 따라서 하나의 회전 운동 축 외에도 바람직하게 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 다른 이동축을 가진 그리퍼 암 부재가 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 따른 방법을 실시하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 특히 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 장치의 제어를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램.