KR101212195B1 - 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 제어에 의해 재료의 이송 및 공급이 연속적으로 이루어지고 프레스 공정에서도 연속적인 성형 및 성형품의 이송이 가능함에 따라 프레스 성형품의 생산량을 크게 증대시킬 수 있는 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템은, 서로 일정거리로 이격되어 배치되며, 재료가 다수로 적재되어 있는 복수의 디스태커와; 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 디스태커에 적재되어 있는 재료를 각각 흡착하여 이송하는 재료이송로봇과; 상기 재료이송로봇 사이에 배치되어 상기 재료이송로봇에 의해 이송된 각각의 재료가 안착되는 복수의 포지셔너와; 상기 재료이송로봇의 후방에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 상기 포지셔너에 안착되어 있는 재료를 흡착하여 프레스에 공급하는 재료공급로봇과; 상기 재료공급로봇의 후방에 다수대가 순차적으로 배치되며, 상기 재료공급로봇으로부터 재료를 공급받아 금형을 가압하여 성형시키는 프레스와; 상기 프레스 사이에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 성형된 성형품을 다음 공정의 프레스에 공급시키는 성형품공급로봇과; 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 프레스들 중에서 가장 후방에 위치한 프레스의 후방에 배치되어 서로 교차 이동하면서 성형 완료된 제품을 외부로 반출시키는 제품반출로봇과; 상기 재료이송로봇, 재료공급로봇, 프레스, 성형품공급로봇, 제품반출로봇의 작동을 제어하는 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템{The system for automatic manufacturing of press forming article using double robot line for tandem press line}

본 발명은 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 제어에 의해 재료의 이송 및 공급이 연속적으로 이루어지고 프레스 공정에서도 연속적인 성형 및 성형품의 이송이 가능함에 따라 프레스 성형품의 생산량을 크게 증대시킬 수 있는 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 프레스를 통한 성형작업을 통해 하나의 성형품을 제작하고 있으며, 프레스 작업은 상,하부 금형 사이에 가공소재인 철판 등을 투입하여 철판을 성형하거나 절단하는 기계장치로서, 종래에는 통상 작업자가 수작업에 의해 철판을 상,하부 금형 사이에 투입하고 프레스를 작동하여 작업하였으나, 이는 산업재해의 위험성이 대단히 높아 작업자들이 기피하는 작업일 뿐만 아니라 생산성 또한 저하됨으로써 근래에는 상,하부 금형 사이에 가공할 소재인 철판을 공급하는 공급장치 등이 이용되어 프레스가공작업이 자동화되고 있다.

최근에는 다축구동의 로봇을 이용한 자동 제조시스템이 개발되어 작업 현장에서 이용되고 있으며, 각각의 요소부품의 다양한 형상의 차이와 앞선 공정에서 다양한 경로로부터 공급되는 각각의 요소부품을 핸들링하기 위해서는 각각의 요소부품에 부응하는 복수의 로봇이 설치되고 부품 성형을 위해 복수의 프레스기가 설치되게 된다.

그러나, 종래의 시스템은 부품의 생산성을 확보하기 위해 복수대의 프레스가 배치되며, 각 프레스 사이에 설치되는 로봇에 의한 재료공급 라인은 1개의 라인으로 이루어져 있고 성형품을 이송시키고 새로운 재료가 공급되는 시간에 비하여 프레스 작업시간은 상대적으로 짧기 때문에, 프레스 작업이 이루어진 후 새로운 재료가 공급되기 까지는 프레스가 대기상태로 있게 되므로 그에 따른 제품의 생산량이 적다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 복수의 디스태커(Destacker)와 포지셔너(Positioner)가 배치되고 재료 이송, 재료 공급, 성형품 공급 및 제품 반출의 공정에서 2대가 1조를 이루는 로봇을 서로 이격 배치하여 서로 교차 이동하면서 프레스 작업시간에 비례하여 재료의 이송 및 공급이 연속적으로 신속하게 이루어지게 함으로써, 부품 생산량을 크게 증대시킬 수 있는 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 재료 이송 및 공급과 제품 반출에 적용되는 로봇이 2대가 1조로 이루어져 있으므로 1대의 로봇 고장 시 다른 1대의 로봇이 작동됨에 따라 장치를 정지시키지 않고 계속해서 작동시킬 수 있는 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템은, 서로 일정거리로 이격되어 배치되며, 재료가 다수로 적재되어 있는 복수의 디스태커와; 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 디스태커에 적재되어 있는 재료를 각각 흡착하여 이송하는 재료이송로봇과; 상기 재료이송로봇 사이에 배치되어 상기 재료이송로봇에 의해 이송된 각각의 재료가 안착되는 복수의 포지셔너와; 상기 재료이송로봇의 후방에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 상기 포지셔너에 안착되어 있는 재료를 흡착하여 프레스에 공급하는 재료공급로봇과; 상기 재료공급로봇의 후방에 다수대가 순차적으로 배치되며, 상기 재료공급로봇으로부터 재료를 공급받아 금형을 가압하여 성형시키는 프레스와; 상기 프레스 사이에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 성형된 성형품을 다음 공정의 프레스에 공급시키는 성형품공급로봇과; 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 프레스들 중에서 가장 후방에 위치한 프레스의 후방에 배치되어 서로 교차 이동하면서 성형 완료된 제품을 외부로 반출시키는 제품반출로봇과; 상기 재료이송로봇, 재료공급로봇, 프레스, 성형품공급로봇, 제품반출로봇의 작동을 제어하는 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템은, 복수의 디스태커(Destacker)와 포지셔너(Positioner)가 배치되고 재료 이송, 재료 공급, 성형품 공급 및 제품 반출의 공정에서 2대가 1조를 이루는 로봇을 서로 이격 배치하여 서로 교차 이동하면서 프레스 작업시간에 비례하여 재료의 이송 및 공급이 연속적으로 신속하게 이루어지게 함으로써, 제품 생산 시간을 단축시키는 한편 제품 생산량을 크게 증대시키는 효과가 있다.

또한, 재료 이송 및 공급과 제품 반출에 적용되는 로봇이 2대가 1조로 이루어져 있어 1대의 로봇 고장 시 다른 1대의 로봇이 작동함에 따라 생산라인을 정지시키지 않고 계속해서 작동시킬 수 있으므로 설비 가동률을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템의 배치상태를 도시한 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템에 의해 제조된 성형품의 일예를 도시한 사진.

본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템은, 서로 일정거리로 이격되어 배치되며, 재료가 다수로 적재되어 있는 복수의 디스태커와; 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 디스태커에 적재되어 있는 재료를 각각 흡착하여 이송하는 재료이송로봇과; 상기 재료이송로봇 사이에 배치되어 상기 재료이송로봇에 의해 이송된 각각의 재료가 안착되는 복수의 포지셔너와; 상기 재료이송로봇의 후방에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 상기 포지셔너에 안착되어 있는 재료를 흡착하여 프레스에 공급하는 재료공급로봇과; 상기 재료공급로봇의 후방에 다수대가 순차적으로 배치되며, 상기 재료공급로봇으로부터 재료를 공급받아 금형을 가압하여 성형시키는 프레스와; 상기 프레스 사이에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 성형된 성형품을 다음 공정의 프레스에 공급시키는 성형품공급로봇과; 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 프레스들 중에서 가장 후방에 위치한 프레스의 후방에 배치되어 서로 교차 이동하면서 성형 완료된 제품을 외부로 반출시키는 제품반출로봇과; 상기 재료이송로봇, 재료공급로봇, 프레스, 성형품공급로봇, 제품반출로봇의 작동을 제어하는 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템의 배치상태를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템에 의해 제조된 성형품의 일예를 도시한 사진이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템은 디스태커(1), 재료이송로봇(2), 포지셔너(3), 재료공급로봇(4), 프레스(5), 성형품공급로봇(6), 제품반출로봇(7), 제어부(8)를 포함한다.

본 발명은 수동이 아닌 자동 제어에 의해 재료 이송 및 공급, 프레스, 제품 반출의 제조 공정이 이루어지면서 프레스 성형품의 생산량을 분당 20개 정도까지 생산해낼 수 있다. 따라서, 재료 이송 및 공급에서부터 프레스에 의한 성형 및 제품 반출의 공정을 수행함에 있어서 연속 작업이 가능하도록 하여 제품 생산 시간을 단축시키는 한편, 부품 생산량을 크게 증대시킬 수 있다.

상기 디스태커(1)는 복수대로 구성되어 서로 일정거리로 이격되어 배치되며, 다수의 금속 재료가 적재될 수 있도록 지게차 등을 이용한다.

상기 디스태커(1)는 복수의 재료이송로봇(2)의 일측에 근접되게 각각 배치되며, 한 대는 일측 재료이송로봇(2)의 후방에 배치되고 다른 한 대는 타측 재료이송로봇(2)의 전방에 배치되어 상기 재료이송로봇(2)의 작동 시 서로 간섭받지 않도록 설계되었으며 배치는 얼마든지 변경 가능하다. 특히, 2대의 디스태커(1)의 상부에 적재되어 있는 재료가 소진되는 것을 대비하여 2대의 디스태커(1)가 더 설치되어 있다. 추가로 설치되는 복수대의 디스태커(1)는 전술한 디스태커(1)의 배치 방향과 서로 대응되게 설치하게 된다. 특히, 상기 재료이송로봇(2)의 전방에 배치되는 디스태커(1)들은 로봇간의 간섭을 피하도록 약 30~45도의 각도로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 디스태커(1)는 통상적으로 널리 이용되고 있는 장치로서, 유압에 의해 작동되며 상부에 다수개의 롤러가 설치되어 있고 롤러의 상부에 적재되어 있는 재료가 한 개씩 공급되어 감소됨에 따라 디스태커(1)에 설치된 받침대 상승수단에 의해 받침대가 연동 상승된다.

상기 재료이송로봇(2)은 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 디스태커(1)에 적재되어 있는 재료를 각각 흡착하여 이송하는 역할을 한다.

상기 재료이송로봇(2)은 물론 후술될 모든 로봇은 금속 재료 혹은 성형품의 이송 및 공급을 위한 장치로서, 다축으로 구성되어 제어부(8)의 제어에 의해 작동되는 산업용 로봇으로서, 전자, 기계 등의 분야에서 소재의 이송 및 공급을 위하여 이미 널리 사용되고 있는 기술로서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 포지셔너(3)는 복수대로 구성되되 상기 재료이송로봇(2) 사이에 배치되어 상기 재료이송로봇(2)에 의해 이송된 각각의 재료가 안착된다. 즉, 상기 포지셔너(3)는 상기 재료이송로봇(2)에 의해 재료의 이송이 가능하도록 상기 재료이송로봇(2)의 구동 영역 내에 설치되며, 다수의 수직다리에 의해 지지되도록 상기 수직다리의 상단에 구비되는 테이블 상판은 외측에서 내측으로 하향 경사지게 형성된다. 상기 포지셔너(3)의 경사각도는 대략 10 내지 45도 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 포지셔너(3)의 주 역할은 로봇에 의해 재료를 프레스(5)의 상하 금형 사이의 정위치에 공급할 수 있도록 상기 포지셔너(3)의 일측에 배치 고정된 로봇이 재료를 흡착하여 이송하도록 로봇의 구동 영역에 맞게 재료를 정위치 시키기 위한 것이다.

좀 더 구체적으로는, 상기 포지셔너(3)의 상부에 상기 재료이송로봇(2)에 의해 디스태커(1)에 적재되어 있는 재료를 이송하여 안착시키면 재료가 포지셔너(3)의 경사면을 따라 포지셔너(3)의 모서리로 슬라이딩되어 정위치에서 안착되게 하고, 다시 재료공급로봇(4)에 의해 포지셔너(3)의 재료를 프레스(5)의 정위치에 공급할 수 있는 것이다.

상기 재료공급로봇(4)은 상기 재료이송로봇(2)의 후방에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 상기 포지셔너(3)에 안착되어 있는 재료를 흡착하여 프레스(5)에 공급하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 재료이송로봇(2), 재료공급로봇(4), 복수의 디스태커(1) 및 포지셔너(3)의 구성으로 재료의 공급라인이 2개의 라인으로 구축됨에 따라, 기존의 생산라인에 비해 더 많은 수량의 제품을 생산해낼 수가 있다.

상기 프레스(5)는 상기 재료공급로봇(4)의 후방에 다수대가 순차적으로 배치되며, 상기 재료공급로봇(4)으로부터 재료를 공급받아 금형을 가압하여 성형시키게 된다.

상기 프레스(5)는 본 발명에서 모두 4대가 배치되어 있으나, 자동차 성형품의 종류에 따라 추가로 더 설치될 수 있다. 또한, 상기 프레스(5)는 메인의 제어부(8)에 의해 제어됨은 물론, 각각의 프레스(5)에 별도의 수동 제어부가 구비되어 있어 개별 제어가 가능하다.

상기 성형품공급로봇(6)은 상기 프레스(5) 사이에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 성형된 성형품을 다음 공정의 프레스(5)에 공급시키는 역할을 한다.

즉, 상기 성형품공급로봇(6)은 상기 프레스(5)와 프레스(5) 사이에 마련된 공간에 서로 대응되게 배치되어 전 공정의 프레스(5)에 의해 성형된 성형품을 후 공정의 프레스(5)에 연속적으로 공급할 수 있다.

상기 제품반출로봇(7)은 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 프레스(5)들 중에서 가장 후방에 위치한 프레스(5)의 후방에 배치되어 서로 교차 이동하면서 성형 완료된 제품을 외부로 반출시키는 역할을 한다. 또한, 상기 제품반출로봇(7)의 사이에는 성형 완료된 제품을 안내 이송하도록 컨베이어(9)가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제어부(8)는 상기 재료이송로봇(2), 재료공급로봇(4), 프레스(5), 성형품공급로봇(6), 제품반출로봇(7)의 작동을 제어하게 된다. 상기 제어부(8)는 본 시스템의 최전방에 별도의 제어실을 마련하고 그 내부에 설치되게 하여 작업자 외의 다른 사람은 출입을 제한하게 한다.

이하, 본 발명에 따른 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템에 의한 성형품의 성형 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 2대가 1조를 이루는 재료이송로봇(2)이 각자 디스태커(1)에 적재된 재료를 포지셔너(3)로 이송한다.

그리고 포지셔너(3)에 이송된 재료를 2대가 1조를 이루는 재료공급로봇(4)이 교대로 가장 전방에 위치한 프레스(5)에 공급한다.

상기 프레스(5)에 공급된 재료가 일정 모양으로 성형이 되면, 2대가 1조를 이루는 성형품공급로봇(6)에 의해 다음 공정의 프레스(5)로 공급된다. 이때 복수의 프레스(5)는 2 이상 N(N은 자연수)개로 구성될 수 있으며, 프레스에 의한 성형 공정이 많을수록 프레스(5)의 개수가 더 필요하다.

여기서, 1대의 로봇이 이전 공정의 프레스에서 제품을 흡착하여 다음 공정의 프레스로 이송하여 다음 공정의 프레스에 적재하는 동안에 1대의 로봇과 1조를 이루는 다른 1대의 로봇은 성형품을 다음 공정의 프레스에 적재하고 성형품없이 다음 공정의 프레스에서 이전 공정의 프레스로 움직이며, 이전 공정의 프레스에서 성형품을 흡착하게 된다. 따라서, 프레스에 의해 성형시킨 성형품을 1조를 이루는 2대의 로봇이 서로 정반대 방향으로 움직이면서 다음 공정의 프레스로 이송하여 공급함으로써 이송시간을 획기적으로 줄일 수 있는 것이다.

성형품의 형상에 따라 여러 프레스 공정을 거쳐 마지막으로 가장 후방에 위치한 프레스(5)를 통과하여 성형된 제품은 제품반출로봇(7)의 이송에 의해 컨베이어(9)로 안내되어 반출시킨다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 디스태커
2 : 재료이송로봇
3 : 포지셔너
4 : 재료공급로봇
5 : 프레스
6 : 성형품공급로봇
7 : 제품반출로봇
8 : 제어부
9 : 컨베이어

Claims (1)

1. 서로 일정거리로 이격되어 배치되며, 재료가 다수로 적재되어 있는 복수의 디스태커(1)와;
   서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 디스태커(1)에 적재되어 있는 재료를 각각 흡착하여 이송하는 재료이송로봇(2)과;
   상기 재료이송로봇(2) 사이에 배치되어 상기 재료이송로봇(2)에 의해 이송된 각각의 재료가 안착되는 복수의 포지셔너(3)와;
   상기 재료이송로봇(2)의 후방에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 상기 포지셔너(3)에 안착되어 있는 재료를 흡착하여 프레스(5)에 공급하는 재료공급로봇(4)과;
   상기 재료공급로봇(4)의 후방에 다수대가 순차적으로 배치되며, 상기 재료공급로봇(4)으로부터 재료를 공급받아 금형을 가압하여 성형시키는 프레스(5)와;
   상기 프레스(5) 사이에 서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 서로 교차 이동하면서 성형된 성형품을 다음 공정의 프레스(5)에 공급시키는 성형품공급로봇(6)과;
   서로 이격 배치된 2대의 로봇이 1조로 구성되며, 상기 프레스(5)들 중에서 가장 후방에 위치한 프레스(5)의 후방에 배치되어 서로 교차 이동하면서 성형 완료된 제품을 외부로 반출시키는 제품반출로봇(7)과;
   상기 재료이송로봇(2), 재료공급로봇(4), 프레스(5), 성형품공급로봇(6), 제품반출로봇(7)의 작동을 제어하는 제어부(8)를; 포함하는 것을 특징으로 하는 탠덤 프레스 라인용 더블 로봇라인을 이용한 프레스 성형품 자동 제조시스템.

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