KR20160062378A

KR20160062378A - 중량측정장치를 갖춘 다관절 로봇

Info

Publication number: KR20160062378A
Application number: KR1020140164975A
Authority: KR
Inventors: 송창동; 박정호
Original assignee: 유도스타자동화 주식회사
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-06-02
Also published as: MX2015005333A; CN106197638A; KR101641164B1; EP3025829A1; US20160144516A1

Abstract

본 발명은 다관절로봇의 로봇암에 설치되는 흡착장치에 중량 센서를 내장하여 사출물의 흡착시에 무게를 미리 측정하거나 또는 컨베이어 이송단계 이전에 다관절로봇에서 무게를 미리 측정할 수 있게 구성하여, 다관절로봇의 기능을 더욱 향상시키고, 작업 공정을 단축하고 생산성과 효율을 크게 향상시킨 발명에 관한 것이다. 본 발명의 주요 구성은 다관절로봇(60)의 로봇암(1) 선단부(62)에 로봇이송장치(10)를 설치하되, 로봇이송장치(10)는 흡착구(11)를 갖춘 흡착장치와, 흡착장치에 설치하는 중량측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 흡착장치는, 이동시키고자 하는 흡착 대상물을 흡착하는 흡착구(11)와, 흡착구(11)와 연결되는 지주대(14)와, 지주대(14)와 연결되는 흡착구가로대(42)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 중량측정장치는, 로봇암(1)에 연결되는 프레임(41)과, 프레임(41)에 형성하는 설치판(40)과, 설치판(40)에 설치하는 로드셀(50)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 로드셀(50)에는 흡착장치가 설치되어 흡착장치의 무게를 측정할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 흡착장치에는 온도센서이송장치(13)를 더 포함하여 흡착 대상물의 온도를 측정하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 온도센서이송장치(13)는, 흡착장치와 연결되는 가로대(30)와, 가로대(30)와 연결되는 전후진축(18)과, 전후진축(18)과 연결되는 브라켓(17)과, 브라켓(17)과 연결되는 온도센서(2)를 포함하는 것을 특징으로 하며,상기 흡착구(11)에는 성형물 중 어느 하나가 흡착되는 것을 특징으로 한다.

Description

중량측정장치를 갖춘 다관절 로봇{MILTI-JOINT ROBOT HAVING A WEIGHTING APPARATUS}

본 발명은 중량측정장치를 갖춘 다관절 로봇에 관한 것이다

[문헌1] 특허등록 10-0624119 (등록일 2006. 9. 7)

[문헌2] 특허공개번호 10-2007-0044513 (공개일 2007. 4. 30).

[문헌3] 특허등록 10-1394496(등록일 2014. 5. 9)

다관절 로봇은 자동화 설비에서 여러 용도로 사용하는 바, 본 발명이 적용되는 예로는, 예를 들어 사출물을 취출하는 로봇장치에서 취출되는 사출물의 무게를 측정하여 사출물의 불량 여부를 측정 할 수 있는 기능을 갖춘 다관절 로봇에 관한 것이다.

사출 성형 산업에서는 사출물의 중량을 측정하여 제품의 양,불량을 선별하는 방식을 사용하는데 이 경우, 사출성형기 주변에 전자 저울을 설치하여 사람이 손이나 기계를 이용하여 저울에 올려 놓거나 또는 로봇이 사출된 제품을 올려놓고 전자저울에서 제품의 양,불양을 선별하는 방법을 사용해 왔으나 이 방법은 협소한 공간에서는 사용이 불가능하여 막대한 시설투자비용이 발생한다.

따라서 로봇을 이용한 무게 측정을 하는 장치가 개발되었다.

이 경우, 사출물을 수평으로 위치 시킨 후, 이송장치 예를 들어 컨베이어로 이송시켜 컨베이어 상에서 로드를 측정하여 소정의 표준무게와 차이가 나면 불량으로 감지하는데 이 경우, 사출물을 이동시키고 수평으로 위치시키고 그리고 컨베이어 장치에서 무게를 감지하여야 하므로 그 검사 공정상 시간이 많이 소요되어 생산 속도의 저하의 원인이 된다.

본 발명은 상기한 종래의 단점을 개선하기 위하여 발명한 것으로, 다관절로봇의 로봇암에 설치되는 흡착장치에 중량 센서를 내장하여 사출물을 흡착시에 무게를 미리 측정하거나 또는 컨베이어 이송단계 이전에 다관절로봇에서 무게를 미리 측정할 수 있게 구성하여, 다관절로봇의 기능을 더욱 향상시키고, 작업 공정을 단축하고 생산성과 효율을 크게 향상시킨 발명에 관한 것이다.

본 발명의 주요 구성은 다관절로봇(60)의 로봇아암(1) 선단부(62)에 로봇이송장치(10)를 설치하되, 로봇이송장치(10)는 흡착구(11)를 갖춘 흡착장치와, 흡착장치에 설치하는 중량측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 흡착장치는, 이동시키고자 하는 흡착 대상물을 흡착하는 흡착구(11)와, 흡착구(11)와 연결되는 지주대(14)와, 지주대(14)와 연결되는 흡착구가로대(42)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 중량측정장치는, 로봇아암(1)에 연결되는 프레임(41)과, 프레임(41)에 형성하는 설치판(40)과, 설치판(40)에 설치하는 로드셀(50)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 로드셀(50)에는 흡착장치가 설치되어 흡착장치의 무게를 측정할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 흡착장치에는 온도센서이송장치(13)를 더 포함하여 흡착 대상물의 온도를 측정하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 온도센서이송장치(13)는, 흡착장치와 연결되는 가로대(30)와, 가로대(30)와 연결되는 전후진축(18)과, 전후진축(18)과 연결되는 브라켓(17)과, 브라켓(17)과 연결되는 온도센서(2)를 포함하는 것을 특징으로 하며,상기 흡착구(11)에는 금형 또는 성형물 중 어느 하나가 흡착되는 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면, 다관절로봇의 로봇암에 설치되는 흡착장치에 중량 센서를 내장하여 사출물을 흡착시에 무게를 미리 측정할 수 있어, 다관절로봇의 기능성을 더욱 향상시키고, 작업 공정을 단축하고 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 다관절로봇의 로봇암에 온도측정장치가 설치되어 있어 온도 차이에 따른 사출물 등의 불량을 검출하여 낼 수 있어 다관절로봇의 기능성을 더욱 향상시키고, 작업 공정을 단축하고 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 별도의 무게 측정 및 온도 측정 설비가 불필요하여 시설비를 크게 줄이며 장치의 시설 공간을 크게 줄일 수 있다

도 1 은 본 발명의 일부 구성을 설명하기 위한 한 예시도
도 2 는 본 발명에 따라 사출물의 무게를 측정하는 것을 예시하는 도면
도 3 및 도 4 는 흡착구(11)가 회전되기 전,후를 나타내는 도면
도 5 는 도 1 의 실시 예에 대한 요부 단면도
도 6 은 온도센서(2)의 조절을 나타내는 도면
도 7 은 접촉방식 온도센서의 설치를 예시하는 도면
도 8 은 본 발명에 따라 다관절로봇(60)에 로봇이동장치(10)가 설치되는 것을 보여 주기 위한 도면.

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 추가로 상술한다

도 1 은 본 발명에 따른 장치 중, 로봇암(1)에 연결되는 성형물 흡착장치를 나타낸다. 흡착구(11)에는 성형물을 흡착된 상태에서 성형물의 중량을 측정할 수 있다.

로봇암(1) 단부에는 프레임(41)이 연결되고 프레임(41)엔 설치판(40)이 설치된다. 설치판(40)에는 흡착구가로대(42)가 설치되고, 흡착구가로대(42) 양단에는 지주대(14)가 설치되며, 지주대(14) 상하 단부엔 흡착구(11)가 설치된다. 그리하여 흡착구(11)는 성형사출물을 흡착할 수 있다. 그리고 설치판(40)과 흡착가로대(42) 사이에는 중량을 측정할 수 있는 로드셀(미도시)가 설치된다.

로드셀은 바람직하기로는 좌우 2 곳 또는 2 곳 이상 여러 위치에 설치한다. 로드셀은 도면에서 예를 들어 "a" 및 "b" 위치에 설치한다. 즉 흡착구가로대(42)와 설치판(40) 사이에 설치하되, 로드셀이 설치판(40)에 설치되게 하여 로드셀 위에 흡착구가로대(42)가 올려져 하중을 측정할 수 있는 구조로 만든다.

도 5 는 로드셀(50)이 설치되는 것을 요부 단면으로 예시한 것이다.

도시한 바와 같이 로드셀(50)이 설치판(40)에 설치되게 하여 로드셀(50) 위에 흡착구가로대(42)가 올려져 하중을 측정할 수 있다.

로드셀을 1곳만 설치하면 측정하고자 하는 금형이나 성형물의 무게 중심이 쏠리므로 정확한 측정이 어렵다. 따라서 적어도 좌우 양측에 2 곳 또는 그 이상 개소에 설치함이 바람직하다. 로드셀은 결국 흡착가로대(42)에 걸리는 하중을 측정하는 바, 흡착가로대(42)의 하중은 흡착구(11)에 부착된 성형물의 무게를 포함하는 무게가 된다. 따라서 성형물의 무게가 미리 설정한 소정의 표준 무게 편차에서 벗어나면 불량으로 판단한다.

성형물에 무게 차이가 나는 것은 내부에 동공이 생기거나 기타 수지 성형물의 주입이나 흐름에 불량이 있기 때문에 나타나는 것이므로, 이를 감지하여 불량 성형물로 판단하는 것이다.

상기 로드셀 설치 위치는 단지 예시적인 것이다. 상기 로드셀(50)의 장착 위치는 다른 위치에 구성할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 설치판(40)과 프레임(41) 사이 또는 프레임(41)과 로봇아암(1)의 연결부 사이 등에도 설치할 수 있음은 물론이다.

참고로 도 1 에서 적외선 온도센서가 장착된 로봇이동장치(10)도 함께 설명한다. 도시한 바와 같이, 로봇이동장치(10)에는 흡착구(11)가 4 곳에 형성되어 사출물을 흡착한다. 그리고 이 흡착된 사출물(미도시)에 대하여 적외선 온도센서(2)가 장착된 온도센서이송장치(13)를 조절하여 적외선 레이저의 촛점을 맞춘다. 촛점은 온도센서(2)를 좌우 회전, 전후진 및 상하 및 가로로 이송시켜 레이저 포인트의 촛점이 맞도록 조절 설치 가능하다.

적외선 온도센서(2)의 좌우 회전은 브라켓(17)에 형성한 조절구(15)에 의하여 좌우 조절 가능하다. 조절구(15)에는 호형상의 호형홈(10)이 구성되어 있다. 그리하여 이 호형홈(10)에 볼트 등을 삽입하여 고정하면 온도센서(2)를 고정하고 있는 체결판(22)과 나사 결합하여 고정된다. 즉, 온도센서(2)의 위치를 좌우로 틀어지게 위치시키고자 할 경우엔 호형홈(20)의 홈 범위 내에서 좌우로 틀어서 고정하면 위치 변경이 가능하다

상기 조절구(15)는 브라켓(17)과 일체로 이루어지며, 브라켓(17)은 전후진축(18)과 연결된다. 그리하여 전후진축(18)에서 브라켓(17)을 이동시켜 레이저포인트의 촛점이 맺히도록 조절한다

또한 전후진축(18)은 가로대(30)에 설치되며, 가로대(30)는 좌우 이동 및 상하 승강 위치 조절이 가능하다. 전후진축(18)이 설치되는 가로대(30)의 좌우 및 상하 이동을 이하 설명한다. 가로대(30)의 좌우 상하 이동은 가로대(30)에 형성한 가로홈(31)과 지주대(14)에 형성한 수직홈(33)에 의하여 이루어진다

지주대(14)의 수직홈(33)에서 가로대(30)를 상하 이동 시키고 아울러 가로대(30) 위치를 지주대(14)에 대하여 좌우 가로로 이동 시켜, 수직홈(33) 및 가로홈(31)을 관통하는 고정볼트 등의 체결수단으로 체결 고정하면 가로대(30)의 좌우 상하 위치 이동 및 고정이 가능하다.

이와 같은 장치에 의하면 도 6 에서 보듯이, 금형(3)의 형태에 따라 온도센서(2)의 상하, 전후 및 비스듬한 경사 이동이 가능하다. 한가지 예를들어 비스듬한 경사지게 온도센서(2)를 위치시키고자 한다면, 도 2 의 도면에서, 브라켓(17)을 전후진축(18)에 대하여 회전시켜 위치시키고 아울러 온도센서(2)의 체결판(22)을 호형홈(20) 내에서 틀어주면 온도센서(2)가 비스듬하게 경사지게 위치시킬 수 있다.

상기한 설명은 적외선을 이용한 비접촉식 온도센서(2)를 예를 들어 설명하였으나 이에 한정되지 않고 다른 온도센서에 의한 온도 측정도 가능하다. 예를 들어, 도 7 은 다른 실시 예로 온도센서(2)가 적외선 감지 온도센서가 아니라 접촉식 온도센서(2)이다

상기 장치에 의하면, 종래와 같이 제작되는 각각의 금형 마다 매번 온도 센서를 내장할 필요가 없어 금형 제작비와 제작시간을 절감할 수 있다.

또한 온도센서(2)의 위치를 전후, 좌우, 상하 및 비틀어짐 등 모든 각도로 위치 변화 시킬 수 있어, 어떠한 검사 대상물인 금형이나 사출물(이하에서는 편의상 금형(3)이라 표현한다)에 대하여도 자유롭게 그리고 편리하게 온도 측정 가능하다. 그리고 온도 측정 결과 표준편차에서 벗어나는 온도가 측정되면, 금형의 불량으로 판단되어 로봇이송장치(10)에 의하여 불량으로 구분이송 시킨다.

도 2 는 로드셀 장착구조에 대한 다른 실시 예이다

본 실시 예에서는 로드셀(50)이 좌우 두 곳에 설치된 것을 예시한다

도시한 바와 같이, 금형(3)(또는 사출물)을 좌우 양쪽에서 잡아 주어 로드 측정이 더욱 정확하다.

도면에서는 금형(3)을 하방으로 위치시켜 무게를 측정하는데 이에 대한 설명은 도 3 및 도 4 를 참고로 설명한다.

도 3 에서 보듯이, 도 1 과 같은 상태에서 흡착구(11)에 금형이나 사출물(미도시)을 흡착시킨 후, 로봇암(1) 하단에 장착된 회전장치에서 도 4 에서 보듯이 회전시킨다. 그러면 도 2 와 같이 금형(3)이 하부로 위치하게 된다. 이상태에서 로드셀에서 로드를 측정하게 구성할 수 도 있는 것이다. 이 경우엔 로드셀(50)의 고정 구조가 도 1 과는 다소 상이하게 된다. 즉 하방에서 금형(3)이 당기면 로드가 측정되게 로드셀(50)을 설치판(40)(도 1 및 도 5 참조)에 설치하여야 한다

도 1 의 실시예에서는 흡착구(11)에 사출물을 붙인 상태에서 바로 무게 측정이 가능하나 도 2 이 경우에는 사출물을 회전시킨후 무게를 측정하는 것이다. 이와 같이 어떠한 방식을 택하여도 무관하나 공정상 신속성을 감안하면 흡착구(11)에 금형(3)이 부착되어 분리하는 순간 바로 무게를 측정하는 것이 공정상 더욱 효율적이다. 그러면 도 2 와 같은 금형(3)의 회전 공정 없이 다음 공정으로 이동 시킬 수 있어 공정 단축에 더욱 효율적이다

이상과 같은 본 발명에 의하면, 흡착구(11)의 흡착 공정 또는 그 후 공정에서 바로 무게 측정이 가능하여 무게 차이로 인한 성형물의 불량 검출 공정이 더욱 단축될 수 있어 생산성 향상에 더욱 기여 가능하다

또한 협소한 공간에서도 무게 측정이 가능하고, 무게 측정을 위한 별도의 무게 측정장치의 시설이 불필요하여 시설비 절감에도 크게 기여한다

도 8 은 도 1 의 장치가 즉, 사출물의 무게와 온도 측정 장치가 구축된 도 1 의 구조가 다관절로봇(60)에 연결되는 것을 보여 주기 위한 도면이다

도시한 바와 같이, 다관절로봇(60)의 로봇암(1) 선단부(62)에 로봇이동장치(10) 전체 구조가 연결된다. 이렇게 구성하면 다관절로봇(60)에 사출물 흡착장치, 사출물 중량측정장치 및 온도 측정장치가 연결되어 있어, 다관절로봇(60)의 기능이 더욱 향상된다.

다관절로봇(60)이 단순하게 물체의 이동이나 정하여진 하나의 기능만 하는 것이 아니라 중량물 측정 및 온도 측정으로 성형물의 불량을 판단하는 기능까지 행할 수 있어, 그 기능성이 더욱 향상된다.

또한 종래 경우, 금형이나 성형물 제작의 후속공정으로 별도로 시설하여야 하는 중량 검사 및 온도 검사 장치도 설치할 필요 없어 시설비 감축 및 생산 라인의 단순화 그리고 시설 공간의 소형화에 크게 기여한다.

1 로봇암 2 온도센서
3. 금형 10 로봇이송장치
11 흡착구 13 온도센서 이송장치
14 지주대 15 조절구
17 브라켓 18 전후진축
20 호형홈 22 체결판
30 가로대 31 가로홈
33 수직홈 40 설치판
41 프레임 42 흡착구가로대
50 로드셀 60 다관절로봇
62 선단부

Claims

다관절로봇(60)의 로봇아암(1) 선단부(62)에 로봇이송장치(10)를 설치하되, 로봇이송장치(10)는 흡착구(11)를 갖춘 흡착장치와, 흡착장치에 설치하는 중량측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착장치와 중량측정장치를 갖춘 다관절로봇.
제 1 항에 있어서, 상기 흡착장치는,
이동시키고자 하는 흡착 대상물을 흡착하는 흡착구(11)와,
흡착구(11)와 연결되는 지주대(14)와,
지주대(14)와 연결되는 흡착구가로대(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착장치와 중량측정장치를 갖춘 다관절로봇.
제 1 항에 있어서, 상기 중량측정장치는,
로봇암(1)에 연결되는 프레임(41)과,
프레임(41)에 형성하는 설치판(40)과,
설치판(40)에 설치하는 로드셀(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착장치와 중량측정장치를 갖춘 다관절로봇.
제 3 항에 있어서,
상기 로드셀(50)에는 흡착장치가 설치되어 흡착장치의 무게를 측정할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 흡착장치와 중량측정장치를 갖춘 다관절로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 흡착장치에는 온도센서이송장치(13)를 더 포함하여 흡착 대상물의 온도를 측정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 흡착장치와 중량측정장치를 갖춘 다관절로봇.
제 5 항에 있어서, 상기 온도센서이송장치(13)는,
흡착장치와 연결되는 가로대(30)와,
가로대(30)와 연결되는 전후진축(18)과,
전후진축(18)과 연결되는 브라켓(17)과,
브라켓(17)과 연결되는 온도센서(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착장치와 중량측정장치를 갖춘 다관절 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 흡착구(11)에는 금형 또는 성형물 중 어느 하나가 흡착되는 것을 특징으로 하는 흡착장치와 중량측정장치를 갖춘 다관절 로봇.