KR100408591B1 - Driving Carrier of Welding Robot for Vertical Steel Beam - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직철골 용접작업을 위해 고정된 가이드 레일을 따라 용접로봇을 이동시키는 수직철골 용접로봇의 주행 캐리어 장치에 관한 것으로, 그 목적은 용접로봇을 탑재한 상태에서 가이드 레일을 따라 이동하여 용접로봇이 주행 중에도 용접작업이 가능하며 곡선부 주행도 가능하도록 구성된 수직철골 용접로봇의 주행 캐리어 장치를 제공함에 있다.The present invention relates to a traveling carrier device of a vertical steel welding robot for moving a welding robot along a fixed guide rail for vertical steel welding work, the object of which is to move along the guide rail in the state of mounting the welding robot welding robot The present invention provides a traveling carrier device for a vertical steel welding robot configured to be able to perform welding work even during driving and to run a curved portion.
본 발명은 수직철골의 크기와 종류에 따라 설치되는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일에 설치되어 주행 캐리어 장치를 구동하는 구동부와, 상기 구동부와 일정간격 이격되도록 설치되어 회전모멘트 발생을 방지하는 가이드부와, 상기 구동부와 가이드부의 상단에 설치되어 구동부와 가이드부를 연결하며 용접로봇이 탑재되는 로봇 설치대로 구성되었다.The present invention provides a guide rail installed according to the size and type of the vertical steel frame, a drive unit installed on the guide rail to drive the traveling carrier device, and a guide unit which is installed to be spaced apart from the drive unit at a predetermined interval to prevent the generation of rotation moment; It is installed on the top of the drive unit and the guide unit was connected to the drive unit and the guide portion was composed of a robot mounting rod mounted on the welding robot.
Description
본 발명은 수직철골 용접로봇의 주행 캐리어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수직철골의 크기와 종류에 따라 다양한 형상으로 설치 가능한 가이드 레일과, 상기 가이드 레일에 설치되고 로봇의 탑재가 가능하도록 로봇 설치대가 형성되며 구동모터와 다수의 롤러에 의해 가이드 레일을 따라 용접로봇을 이동시켜 주행중 용접작업이 가능하도록 구성된 수직철골 용접로봇의 주행 캐리어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a traveling carrier device for a vertical steel welding robot, and more particularly, a guide rail that can be installed in various shapes according to the size and type of the vertical steel frame, and a robot installed to allow the robot to be mounted on the guide rail. It is related to a traveling carrier device of a vertical steel welding robot configured to enable a welding operation during driving by moving a welding robot along a guide rail by a driving motor and a plurality of rollers.
최근 건축 구조물이 대형화, 고층화되면서 기존의 철근 콘트리트 구조에서 철골 구조 공법이 대부분 사용되고 있다. 따라서 후판에 대한 철골 용접 작업이 늘어나 이에 따른 용접 시공의 고능률화, 용접 품질의 안정화 및 숙련 작업자의 부족 대처 방안으로서 용접로봇의 필요성이 대두되고 있다. 일본 등 선진국가들의 중공업 부분에서는 철골 용접로봇 시스템 개발이 활성화되어 있고 부분적으로는 현장 적용을 실시한 사례가 있다. 특히, 철골 용접이 후판인 경우 인간이 작업하게 되면 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 품질의 문제와 반복정밀도의 문제를 이유로 선진국에서는 용접로봇을 건설현장에 적극 도입하고자 이에 관련된 연구가 한창이나, 국내의 경우 건설, 토목 분야에 로봇을 적용한 사례가 전무한 상황이다.Recently, as the building structure is enlarged and higher, steel frame construction methods are mostly used in the existing reinforced concrete structures. Therefore, the steel welding work on the steel plate has been increased, the need for welding robots has emerged as a method of high efficiency of welding construction, stabilization of welding quality and coping with shortage of skilled workers. In the heavy industry of developed countries such as Japan, the development of steel welding robot system is active, and in some cases, the field application has been carried out. In particular, when steel welding is a heavy plate, it takes a lot of time for humans to work, and due to the problems of quality and repeatability, advanced countries actively introduce welding robots into construction sites. There are no examples of robots applied to construction and civil engineering.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 용접로봇을 탑재한 상태에서 가이드 레일을 따라 이동하여 용접로봇이 주행중에도 용접작업이 가능하며 곡선부 주행도 가능하도록 구성된 수직철골 용접로봇의 주행 캐리어 장치를 제공함에 있다.The present invention is devised to solve the above conventional problems, the object is to move along the guide rail in the state equipped with a welding robot is configured to enable welding work even while the welding robot is running and curve part running The present invention provides a traveling carrier device for a vertical steel welding robot.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 수직철골의 크기와 종류에 따라 가이드 레일을 설치하고, 상기 가이드 레일을 따라 용접로봇이 이동 가능하도록 구동축 롤러가 설치된 구동축과 편심축 가이드 롤러가 설치된 편심축으로 구성된 구동부와 상기 구동부와 소정간격 이격되어 설치되며 다수의 롤러로 구성된 가이드부로 주행 캐리어 장치를 구성하여 가이드 레일 상에 설치하며, 상기 주행 캐리어 장치의 상단에 용접로봇을 탑재하여 주행 중 용접작업이 가능토록 구성되었다.The present invention for achieving the above object is to install a guide rail according to the size and type of vertical steel frame, the drive shaft and the eccentric shaft is installed with a drive shaft and an eccentric shaft guide roller is installed so that the welding robot can move along the guide rail The driving unit and the driving unit are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the driving unit is composed of a plurality of rollers to form a traveling carrier device to be installed on the guide rail, and the welding robot is mounted on the upper end of the traveling carrier device to perform welding work while driving. It was constructed throughout.
도 1 은 본 발명에 따른 주행 캐리어 장치가 장착된 용접로봇을 나타낸 조립도1 is an assembly view showing a welding robot equipped with a traveling carrier device according to the present invention.
도 2 는 본 발명의 가이드 레일의 접철식 레일 조립장치를 나타낸 예시도Figure 2 is an exemplary view showing a folding rail assembling apparatus of the guide rail of the present invention
도 3 은 본 발명의 구동부 구조를 나타낸 구성도3 is a configuration diagram showing the structure of the drive unit of the present invention
도 4 는 본 발명의 가이드부 구조를 나타낸 구성도Figure 4 is a block diagram showing the structure of the guide portion of the present invention
도 5 는 본 발명의 편심축의 형상을 나타낸 형상도5 is a diagram showing the shape of the eccentric shaft of the present invention;
도 6 은 곡선부 레일 주행시 선속도 유지를 위한 자기 위치 복원에 대한 설명도6 is an explanatory diagram for restoring the magnetic position for maintaining the linear velocity when driving the curved rail;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
(A) : 용접로봇 (B) : 주행 캐리어 장치(A): welding robot (B): traveling carrier device
(C) : 편심거리(C): eccentric distance
(1) : 구동부 (2) : 가이드부(1): drive part (2): guide part
(3) : 가이드 레일 (4) : 로봇 설치대(3): guide rail (4): robot mounting table
(5)(5′) : 캐리어 상판 (6)(6′) : 캐리어 하판(5) (5 '): Carrier upper plate (6) (6'): Carrier lower plate
(7)(7′) : 캐리어 상판 지지대 (8)(8′) : 프레임(7) (7 '): Carrier upper support (8) (8'): Frame
(9) : 접철식 레일 조립장치 (10) : 구동모터(9): Folding rail assembling device (10): Drive motor
(11) : 구동축 (12)(22) : 편심축(11): drive shaft (12) (22): eccentric shaft
(12′) : 편심부 (13) : 구동축 롤러12 ': eccentric 13: drive shaft roller
(14)(24) : 편심축 가이드 롤러 (15) : 구동축 원통롤러(14) (24): Eccentric Shaft Guide Roller 15: Drive Shaft Cylindrical Roller
(16)(26) : 원통 가이드 롤러 (17) : 슬립방지 구동기어(16) (26): Cylindrical guide roller 17: Slip resistant drive gear
(18)(28) : 오일리스 베어링 (19)(29) : 와셔(18) (28): Oilless Bearing (19) (29): Washer
(21) : 지지축 (23) : 지지축 롤러21: support shaft 23: support shaft roller
(25) : 지지축 원통롤러 (31) : 상부 가이드 레일25: support shaft cylindrical roller 31: upper guide rail
(32) : 하부 가이드 레일32: lower guide rail
본 발명의 구성에 대해 첨부도면과 연계하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention in conjunction with the accompanying drawings as follows.
도 1 은 본 발명에 따른 주행 캐리어 장치가 장착된 용접로봇을 나타낸 조립도를, 도 5 는 본 발명의 가이드 레일의 접철식 레일 조립장치를 나타낸 예시도를,도 3 은 본 발명의 구동부 구조를 나타낸 구조도를, 도 4 는 본 발명의 가이드부 구조를 나타낸 구조도를, 도 5 는 본 발명의 편심축의 형상을 나타낸 형상도를, 도 6 은 곡선부 레일 주행시 선속도 유지를 위한 자기 위치 복원에 대한 설명도를 도시한 것으로, 본 발명은 수직철골의 크기와 종류에 따라 설치되는 가이드 레일(3)과, 상기 가이드 레일(3)에 설치되어 주행 캐리어 장치(B)를 구동하는 구동부(1)와, 상기 구동부(1)와 일정간격 이격되도록 설치되어 회전모멘트 발생을 방지하는 가이드부(2)와, 상기 구동부(1)와 가이드부(2)의 상단에 설치되어 구동부(1)와 가이드부(2)를 연결하며 용접로봇(B)이 탑재되는 로봇 설치대(4)로 구성되었다.1 is an assembly view showing a welding robot equipped with a traveling carrier device according to the present invention, Figure 5 is an exemplary view showing a folding rail assembling apparatus of the guide rail of the present invention, Figure 3 is a drive unit structure of the present invention 4 is a structural diagram showing the structure of the guide portion of the present invention, Figure 5 is a shape diagram showing the shape of the eccentric shaft of the present invention, Figure 6 is a description of the magnetic position recovery for maintaining the linear velocity when running the curved rail As shown in the drawings, the present invention provides a guide rail 3 installed according to the size and type of the vertical steel frame, a drive unit 1 installed on the guide rail 3 to drive the traveling carrier device B, A guide part 2 installed to be spaced apart from the driving part 1 at a predetermined interval to prevent rotation moment, and installed at an upper end of the driving part 1 and the guide part 2, and the driving part 1 and the guide part 2. ) And the welding robot (B) It consisted of the robot mounting stand 4 mounted.
상기 가이드 레일(3)은 도 2에 도시된 바와 같이 상하 일정간격 이격된 한쌍의 상하부 가이드 레일(31,32)이 클립 레버 타입의 접철식 레일 조립장치(9)에 의해 수직철골의 크기와 종류에 따라 다양한 형상으로 설치가 용이하도록 다수의 직선부와 다수의 곡선부로 구성되었다.The guide rail 3 is a pair of upper and lower guide rails 31 and 32 spaced apart from each other by a predetermined interval as shown in FIG. 2 by the clip lever type folding rail assembling device 9 to the size and type of the vertical steel frame. Accordingly, it is composed of a plurality of straight portions and a plurality of curved portions to facilitate installation in various shapes.
상기 구동부(1)는 도 3에 도시된 바와 같이 캐리어 하판(6)과 캐리어 상판(5)이 캐리어 상판 지지대(7)에 의해 연결되어 구성되는 프레임(8)과, 상기 캐리어 하판(6)의 하단에 설치되는 구동모터(10)와, 상기 구동모터(10)축에 설치되는 구동축(11)과, 상기 구동축(11)에 설치되는 구동축 롤러(13) 및 구동축 원통롤러(15)와, 상기 구동축(11)과 소정간격 이격되게 캐리어 상판(5) 및 캐리어 하판(6)에 설치되는 편심축(12)과, 상기 편심축(12)에 설치되는 편심축 가이드 롤러(14) 및 원통 가이드 롤러(16)로 구성되며, 상기 구동축 롤러(13)와 편심축 가이드 롤러(14) 사이에는 상부 가이드 레일(31)이 위치하게 되고, 상기 구동축 원통롤러(15)와 원통 가이드 롤러(16) 사이에는 하부 가이드 레일(32)이 위치하도록 구성되었다.As shown in FIG. 3, the drive unit 1 includes a frame 8 having a carrier lower plate 6 and a carrier upper plate 5 connected by a carrier upper plate support 7, and the carrier lower plate 6. A drive motor 10 installed at a lower end, a drive shaft 11 installed at the drive motor 10 shaft, a drive shaft roller 13 and a drive shaft cylindrical roller 15 installed at the drive shaft 11, and An eccentric shaft 12 provided on the carrier upper plate 5 and the carrier lower plate 6 so as to be spaced apart from the drive shaft 11 by a predetermined distance, and an eccentric shaft guide roller 14 and a cylindrical guide roller provided on the eccentric shaft 12. An upper guide rail 31 is positioned between the drive shaft roller 13 and the eccentric shaft guide roller 14, and between the drive shaft cylindrical roller 15 and the cylindrical guide roller 16. The lower guide rail 32 is configured to be located.
상기 편심축(12)은 도 5와 같이 편심부(12′)를 구비하여 가이드 레일(3)에 조립시 예압을 조정할 수 있도록 구성되었다.The eccentric shaft 12 has an eccentric portion 12 ′ as shown in FIG. 5 and is configured to adjust the preload when assembled to the guide rail 3.
또한, 주행캐리어 장치(B)의 구동시 슬립이 발생하지 않도록 슬립방지 구동기어(17)를 구동축 롤러(13)와 편심축 가이드 롤러(14)에 설치하여 구동축 롤러(13)의 구동력을 편심축 가이드 롤러(14)에 전달하게 함으로서 편심축 가이드 롤러(14)가 상부 가이드 레일(31)을 따라 자연스럽게 회전하도록 구성되었다.In addition, an anti-slip drive gear 17 is provided on the drive shaft roller 13 and the eccentric shaft guide roller 14 so that slip does not occur when the traveling carrier device B is driven, thereby driving the driving force of the drive shaft roller 13 to the eccentric shaft. By transferring to the guide roller 14, the eccentric shaft guide roller 14 is configured to rotate naturally along the upper guide rail 31.
상기 가이드부(2)는 상기 구동부(1)와 소정간격 이격되어 설치되며, 도 4에 도시된 바와 같이 캐리어 하판(6′)과 캐리어 상판(5′)이 캐리어 상판 지지대(7′)에 의해 연결되어 구성되는 프레임(8′)과, 상기 캐리어 하판(6′)과 캐리어 상판(5′)에 연결되어 설치되는 지지축(21)과, 상기 지지축(21)과 소정간격 이격되도록 캐리어 상판(5′) 및 캐리어 하판(6′)에 설치되는 편심축(22)과, 상기 지지축(21)에 설치되는 지지축 롤러(23) 및 지지축 원통롤러(25)와, 상기 편심축(22)에 설치되는 편심축 가이드 롤러(24) 및 원통 가이드 롤러(26)로 구성되었다.The guide part 2 is installed to be spaced apart from the driving part 1 by a predetermined distance, and as shown in FIG. 4, the carrier lower plate 6 ′ and the carrier upper plate 5 ′ are supported by the carrier upper plate support 7 ′. A frame 8 'configured to be connected, a support shaft 21 installed and connected to the carrier lower plate 6' and a carrier upper plate 5 ', and a carrier upper plate to be spaced apart from the support shaft 21 by a predetermined distance. (5 ') and an eccentric shaft (22) provided on the carrier lower plate (6'), a support shaft roller (23) and a support shaft cylindrical roller (25) provided on the support shaft (21), and the eccentric shaft ( 22) and an eccentric shaft guide roller 24 and a cylindrical guide roller 26, which are installed in the shaft.
상기 로봇 설치대(4)는 오일리스 베어링(18,28)이 설치되어 구동부(1) 및 가이드부(2)와 연결되고, 상기 오일리스 베어링(18,28)은 가이드 레일(3)의 중심선상에 위치하도록 설치되어 용접로봇의 자기 위치 복원이 자연스럽게 이루어지도록 구성되었다.The robot mounting table 4 is provided with oilless bearings 18 and 28 and connected to the driving unit 1 and the guide unit 2, and the oilless bearings 18 and 28 are on the center line of the guide rail 3. It is installed to be located at, so that the welding robot's magnetic position can be restored naturally.
상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration as described above the operation of the present invention.
본 발명은 로봇 설치대(4) 위에 용접로봇(A)을 탑재하게 되며, 용접로봇(A)의 주행은 구동모터(10)의 구동력이 구동축(11)을 통해 구동축 롤러(13)에 전달되어 구동축 롤러(13)가 회전하게 되면 구동축 롤러(13)와 상부 가이드 레일(31)과의 접촉 면압으로 인해 가이드 레일(3)을 따라 주행하게 된다. 이때 주행 캐리어 장치(B)에 슬립이 발생하게 되면 주행 후 자기위치 복원시 많은 주행 오차를 갖게 되기 때문에 구동축 롤러(13)와 상부 가이드 레일(31)간의 일정한 선속도를 유지하도록 슬립방지 구동기어(17)를 구동축 롤러(13)와 편심축 가이드 롤러(14)에 설치하여 구동축 롤러(13)와 편심축 가이드 롤러(14)의 회전수 차이를 방지하게 되는것이다.In the present invention, the welding robot (A) is mounted on the robot mounting table (4), the driving of the welding robot (A) is the driving force of the drive motor 10 is transmitted to the drive shaft roller 13 through the drive shaft 11 drive shaft When the roller 13 rotates, the roller 13 is driven along the guide rail 3 due to the contact surface pressure between the drive shaft roller 13 and the upper guide rail 31. In this case, when slip occurs in the traveling carrier device B, since the driving position has a large driving error when restoring the magnetic position, the anti-slip driving gear is maintained to maintain a constant linear speed between the drive shaft roller 13 and the upper guide rail 31. 17 is installed on the drive shaft roller 13 and the eccentric shaft guide roller 14 to prevent the difference in the rotational speed of the drive shaft roller 13 and the eccentric shaft guide roller 14.
상기 구동축 롤러(13)와 편심축 가이드 롤러(14)는 용접로봇(A)의 무게를 지지하는 동시에 구동력을 전달하기 위해 V형의 쐐기타입으로 구성되어 상부 가이드 레일(31)에 접촉하게 된다.The drive shaft roller 13 and the eccentric shaft guide roller 14 are configured as a wedge type of V-type to support the weight of the welding robot A and transmit a driving force to contact the upper guide rail 31.
상기 로봇 설치대(4)에는 오일리스 베어링(18,28)과 와셔(19,29)가 설치되어 캐리어 상판(5,5′)과 연결되고, 상기 오일리스 베어링(18,29)과 와셔(19,29)는 가이드 레일(3)의 중심선상에 위치하고 있어서 항상 가이드 레일(3)과 중심이 일치하며, 구동축(11)과 편심축(12)을 잇는 캐리어 상판(5)은 가이드 레일(3)의 중심선을 중심으로 내 외측의 면압 차이만큼 회전하게 된다. 따라서 도 6과 같이 구동부(1)와 가이드부(2)는 가이드 레일(3)의 곡선 반경의 중심점에 대한 접선방향으로 위치하게 되는 것이다.Oilless bearings 18 and 28 and washers 19 and 29 are installed in the robot mounting unit 4 and are connected to carrier upper plates 5 and 5 ', and the oilless bearings 18 and 29 and washers 19 are provided. (29) is located on the center line of the guide rail (3) and always coincides with the guide rail (3), the carrier upper plate (5) connecting the drive shaft (11) and the eccentric shaft (12) is a guide rail (3). It is rotated by the difference in surface pressure of the inner side about the center line of. Therefore, as shown in FIG. 6, the driving unit 1 and the guide unit 2 are positioned in a tangential direction with respect to the center point of the curved radius of the guide rail 3.
본 발명은 3방향(roll, pitch, yaw)의 모멘트 지지 구조로 이루어졌다. 즉, 상기 구동축 롤러(13)와 편심축 가이드 롤러(14)가 상부 가이드 레일(31)에 접하고 구동축 원통롤러(15)와 원통 가이드 롤러(16)가 하부 가이드 레일(32)에 접하도록 구성되어 회전모멘트(roll)의 발생을 억제하고, 구동부(1)와 가이드부(2)가 일정간격을 두고 설치되어 주행 중 발생하는 회전모멘트(pitch)의 발생을 억제하며, 캐리어 상판(5,5′)이 캐리어 상판 지지대(7,7′)에 의해 캐리어 하판(6,6′)에 연결되어 하부 가이드 레일(32)의 중심선을 중심으로 양측 구동축 원통롤러(15)와 원통 가이드 롤러(26)간의 내외측 면압을 유도하여 곡선부 주행의 회전모멘트(yaw)의 발생을 억제하게 되는 것이다.The present invention consists of a moment support structure in three directions (roll, pitch, yaw). That is, the drive shaft roller 13 and the eccentric shaft guide roller 14 is in contact with the upper guide rail 31 and the drive shaft cylindrical roller 15 and the cylindrical guide roller 16 is in contact with the lower guide rail 32 Suppressing the generation of the rotation moment (roll), the drive unit 1 and the guide portion (2) is provided at a predetermined interval to suppress the generation of the rotation moment (pitch) generated during the running, the carrier upper plate (5, 5 ' ) Is connected to the carrier lower plate (6,6 ') by the carrier upper plate support (7,7') between the two drive shaft cylindrical roller 15 and the cylindrical guide roller (26) around the center line of the lower guide rail (32) By inducing the inner and outer surface pressure to suppress the generation of the rotation moment (yaw) of the running of the curved portion.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
상기와 같이 본 발명은 수직철골의 크기와 종류에 따라 상하부 가이드 레일을 접철식 조립 방식으로 조립하고, 상기 가이드 레일에 주행 캐리어 장치를 설치하며, 그 위에 로봇을 탑재한 상태에서 용접작업을 수행할 수 있게 함으로서, 후판 철골용접에 대한 용접능률 향상과, 용접 품질의 안정화 및 숙련 작업자의 부족에 대처할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention assembles the upper and lower guide rails by a folding assembly method according to the size and type of the vertical steel frame, installs a traveling carrier device on the guide rails, and performs welding in a state where a robot is mounted thereon. By doing so, there is an effect of improving the welding efficiency for the steel plate steel welding, stabilization of the welding quality and coping with the shortage of skilled workers.
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