KR100557485B1 - 휠용접로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠용접로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원격조정되는 휠용접로봇(10)과 상기 휠용접로봇(10)의 본체(11)의 무게를 지지하는 제1주행롤러(113)가 구르는 인너휠(191)과, 상기 인너휠(191)의 외부에 위치하며 제2주행롤러(114)가 구르는 아우터휠(19)과, 상기 휠용접로봇(10)의 일측에 부착된 본체(11)에 소정의 프로그램을 입력하기 위한 입력부, 표시부, 입출력포트, 마이크로 프로세서를 지니는 무선조정기(20)를 포함하며, 회전축을 내부에 구비한 각각의 서보모터(131,141,151,161,171,181)와, 다수링크(131a,141a,151a,161a,171a,181a)를 사용하여 상호간에 결합 및 해체 가능한 지지아암(111) 및 다수의 아암(12-18)과 제7아암(18)의 상단에는 카메라(182)가 장착되고, 고정축(181)에는 용접토치(183)와 랜턴(184)이 부착되어 있는 것을 특징으로 하며, 각각의 서보모터를 지니는 복수의 아암을 작업범위에 따라 탈부착하여 길이를 조절할 수 있으며, 다관절로 구성되어 있어서 밀폐된 공간이나 협소한 부위의 용접 혹은 도장에 사용할 수 있어 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

용접로봇, 서보모터, 조정기, 아암

Description

휠용접로봇{Wheel welding robot}

도 1은 본 발명에 따른 휠용접로봇의 구성을 도시한 전체개념도.

도 2는 본 발명의 휠용접로봇의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 휠용접로봇의 작업상태를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 휠용접로봇의 부분단면도.

도 5는 본 발명의 무선조정기의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 휠용접로봇 11 : 본체

12 : 제1아암 13 : 제2아암

14 : 제3아암 15 : 제4아암

16 : 제5아암 17 : 제6아암

18 : 제7아암 19 : 아우터휠

20 : 무선조정기 30 : 작업부재

111 : 지지아암 114a : 돌출부

131-181 : 서보모터 131a : 제1링크

141a : 제2링크 151a : 제3링크

161a : 제4링크 171a : 제5링크

181a : 제6링크 182 : 카메라

183 : 고정축 183a : 용접토치

183b : 랜턴 191 : 인너휠

191a : 제1삽입홈 192 : 제2삽입홈

본 발명은 휠용접로봇에 관한 것으로서, 특히 아우터휠과 인너휠이 본체의 외측부에 부착되어 있어 좌우방향으로 이동하며 협소부의 용접을 무선조정기로 제어하여 용접할 수 있는 것에 관한 것이다.

일반적으로, 용접장치는 피용접물의 모양과 형상, 피용접물간의 접합방향 및 용접방향, 용접작업의 특성 등의 주변요인에 따라서 이미 다양한 형태의 것들이 개발되어 사용되고 있는 실정이다.

그러나, 종래 용접장치는 토치가 위치고정된 상태에서 이송장치를 매개로 피용접물들을 용접위치로 이동시켜서 용접하거나, 피용접물이 위치고정된 상태에서 이송장치를 매개로 토치를 용접위치로 이동시켜서 용접하는 방식을 취하고 있어서, 그 구조가 상당히 복잡하고 대형화될 수 밖에 없으므로, 피가공물의 제품비용이 상승되고, 용접적용 대상이 크게 한정되는 문제가 초래되었다.

특히, 선박의 해치커버를 밀봉하는 패킹을 설치하기 위한 가이드 피스(Guide Piece)와 같이, 비교적 용접공간이 협소하면서 용접길이가 길고 연속적인 피용접물 들을 적절하게 용접할 수 있는 용접장치가 개발되어 있지 못하여, 작업자가 수작업으로 이들 피용접물을 상호용접하고 있는 실정이다.

실용신안등록출원 제20-2003-0025849는 용접토치와 바닥인 안착부와 이에 수직인 컬럼부로 구성된 베이스와 상기 컬럼부에 결합되어 높이 방향으로 승강하는 메인프레임과 상기 메인프레임에마련되고 수평 방향으로 이동 가능케 하는 수평이동부 및 상기 수평이동부의 일측단에 마련되어 상기 용접토치를 회전 가능하도록 지지하는 클램핑부를 포함하며, 상기 메인프레임은 일단은 상기 컬럼부에 나사 결합되고 타단은 메인프레임을 통과하여 외측으로 노출되는 스크루샤프트와 상기 스크루샤프트의 노출단에 결합되어 상기 스크루샤프트를 회전시키는 승강핸들 및 상기 승강핸들의 회전운동이 상기 메인프레임의 승강운동으로 변환되도록 상기 스크루샤프트에 마련되어 상기 메인프레임을 회전 가능하게 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접장치를 소개하고 있다.

그러나 상기 고안은 용접부의 형태 및 조건에 따라 토치홀더의 경사각도를 적절하게 조절할 수 있도록 하는 한편 용접토치의 위치를 수평방향 뿐만 아니라 높이방향으로도 이동시킬 수 있도록 하여 용접 효율을 높일 수 는 있으나, 용접공간이 협소하면서 용접길이가 길고 작업자가 왕래할 수 없는 깊은 부위의 용접은 사실상 불가능한 문제점이 있게 된다.

이에 따라 본 발명은 상기한 단점 및 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 각각의 서보모터를 지니는 복수의 아암을 작업범위에 따라 탈부착하여 길이를 조절할 수 있으며, 다관절로 구성되어 있어서 밀폐된 공간이나 협소한 부위의 용접 혹은 도장에 사용할 수 있어 안전사고를 방지할 수 있는 시스템을 제공하고자 하는 것이 목적이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 원격조정되는 휠용접로봇과 상기 휠용접로봇의 본체의 무게를 지지하는 제1주행롤러가 구르는 인너휠과, 상기 인너휠의 외부에 위치하며 제2주행롤러가 구르는 아우터휠과, 상기 휠용접로봇의 일측에 부착된 본체에 소정의 프로그램을 입력하기 위한 입력부, 표시부, 입출력포트, 마이크로 프로세서를 지니는 무선조정기를 포함하여 이루어지며, 상기 휠용접로봇은 회전축을 내부에 구비한 각각의 서보모터를 지니고, 다수링크를 사용하여 상호간에 결합 및 해체 가능한 지지아암 및 다수의 아암과 제7아암의 상단에는 카메라가 장착되고, 고정축에는 용접토치와 랜턴이 부착되어 있으며, 상기 아우터휠의 내측부와 인너휠의 외주면에는 제2주행롤러의 돌출부가 맞물려서 회전할 수 있도록 각각 횡방향의 제1삽입홈과 제2삽입홈이 형성되어 있으며, 또한 휠용접로봇이 좌우방향으로 이동시 제2주행롤러가 아우터휠을 밀면서 정회전시에 상기 제1주행롤러는 인너휠을 타고 역회전하는 것을 특징으로 하는 휠용접로봇을 제공하고자 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선 첨부된 도면을 살펴보면, 도 1은 본 발명에 따른 휠용접로봇의 구성을 도시한 전체개념도이고, 도 2는 본 발명의 휠용접로봇의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 휠용접로봇의 작업상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 휠용접로봇의 부분단면도이며, 도 5는 본 발명의 무선조정기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명인 휠용접로봇은 그 구성을 도시한 전체개념도인 도1에서 알 수 있듯이, 원격조정되는 휠용접로봇(10)과 상기 휠용접로봇(10)의 본체(11)의 무게를 지지하는 제1주행롤러(113)가 구르는 인너휠(191)과, 상기 인너휠(191)의 외부에 위치하며 제2주행롤러(114)가 구르는 아우터휠(19)과, 상기 휠용접로봇(10)의 일측에 부착된 본체(11)에 소정의 프로그램을 입력하기 위한 입력부, 표시부, 입출력포트, 마이크로 프로세서를 지니는 무선조정기(20)를 포함하여 이루어지게 된다.

그리고 도1 및 본 발명의 휠용접로봇의 구조를 개략적으로 도시한 사시도인 도2에서 알 수 있듯이, 상기 휠용접로봇(10)은 회전축을 내부에 구비한 각각의 서보모터(131,141,151,161,171,181)와, 다수링크(131a,141a,151a,161a,171a,181a)를 사용하여 상호간에 결합 및 해체 가능한 지지아암(111)과 다수의 아암(12-18) 및 고정축(183)으로 구성되게 된다.

또한 상기 본체(11)는 적외선센서를 포함하는 입력부, 발광다이오드(LED)를 포함하는 출력부가 마이콤 제어되도록 설치되고, 외부에서 입력되어 저장된 프로그램에 따라 상기 복수의 서보모터(131,141,151,161,171,181)를 독립적으로 정역회전시켜 소정의 동작을 실행하게 된다.

그리고 본 발명의 본체(11)는 로봇을 제어하기 위해 마이크로프로세서 및 메모리가 각각의 서보모터(131-181)의 제어라인을 연결하기 위한 6채널 PWM출력부, 2 채널 신호출력부, 3채널 신호입력부 및 직렬전송 인터페이스 등의 전자회로부와 함께 모듈로서 장착된다. 마이크로프로세서는 8비트의 원칩형을 사용하고 메모리는 적어도 4Kbyte이고 16Kbyte까지 확장 가능한 구성을 지닌 비휘발성의 EEPROM을 사용한다. PWM발생부는 100Hz의 주파수를 사용한다. 3채널 신호입력부는 용접로봇의 작동조건을 검출하기 위한 것으로서 위치를 감지하는 적외선 센서(도면미도시) 외에 어둠을 감지하는 빛센서, 소리를 감지하는 음센서 등을 연결할 수 있다. 직렬전송 인터페이스는 RS232방식을 사용한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체(11)에 소정의 프로그램을 입력하기 위한 입력부, 표시부, 입출력포트, 마이크로 프로세서 등을 지니고, 상기 본체(11)에 통신포트를 개재하여 착탈 가능하게 결선되는 조정기(30)를 구비한다. 도 3을 참조하면, 조정기(30)에서 키입력부는 텐키를 사용할 수 있고, 표시부는 LCD패널을 사용할 수 있고, 입출력포트는 본체(11)에서와 동일한 직렬전송 인터페이스를 사용한다. 도시에는 없으나 작동모드를 선택하기 위한 선택스위치를 둘 수도 있다.

그리고 본 발명에 따른 휠용접로봇의 작업상태를 도시한 사시도인 도3과, 본 발명에 따른 휠용접로봇의 부분단면도인 도4와, 본 발명의 무선조정기의 구조를 개략적으로 도시한 도면인 도5에 도시된 바와 같이, 제7아암(18)의 상단에는 카메라(182)가 장착되고, 고정축(183)에는 용접토치(183a)와 랜턴(183b)이 부착되어 있으며,상기 아우터휠(19)의 내측부와 인너휠(191)의 외주면에는 제2주행롤러(114)의 돌출부(114a)와 맞물려서 회전할 수 있도록 각각 횡방향의 제1삽입홈(191a)과 제2삽입홈(192)이 형성되어 있다.

또한 휠용접로봇(10)이 좌우방향으로 이동시 제2주행롤러(114)가 아우터휠(19)을 밀면서 정회전시에 상기 제1주행롤러(113)는 인너휠(191)을 타고 역회전을 하게 된다.

즉, 휠용접로봇(10)이 작업장소의 이동을 위하여 이동시에 제2주행롤러(114)의 돌출부(114a)가 아우터휠(19)의 내측부에 형성된 제1삽입홈(192)과 인너휠(191)의 외주면에 형성된 제2삽입홈(191a)에 맞물려 아우터휠(19)이 회전하게 되며, 이때 인너휠(191)은 상기 아우터휠(19)의 회전방향과 역방향으로 회전하게 된다.

그리고 상기 제1주행롤러(113) 및 제2주행롤러(114)는 본체(11)의 내부에 있는 모터(도면미도시)로 구동하게 된다.

한편 조정기(20)를 사용하는 대신 컴퓨터장치를 본체(11)에 직렬통신으로 연결하여 조정하는 것도 가능한데, 이 경우 별도의 소프트웨어를 사용하여 처리하는 것이 바람직하다. 이에 따라 컴퓨터 기록매체에 티칭데이터를 기록하고 저장하는 기능과, 저장된 데이터를 본체(11)에 전송하고 실행시키는 기능과, 용접로봇의 동작을 모니터에 그래프로서 동시에 표시함으로써 용접로봇의 시뮬레이션기능도 수행할 수 있다.

그리고 본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 각각의 서보모터를 지니는 복수의 아암을 작업범위에 따라 탈부착하여 길이를 조절할 수 있으며, 다관절로 구성되어 있어서 밀폐된 공간이나 협소한 부위의 용접 혹은 도장에 사용할 수 있어 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 본체외부에 아우터휠과 인너휠이 장착되어 있어 장애물이 있는 작업공간에서도 효율적으로 용접작업을 할 수 있게 되는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 원격조정되는 휠용접로봇(10)과 상기 휠용접로봇(10)의 본체(11)의 무게를 지지하는 제1주행롤러(113)가 구르는 인너휠(191)과, 상기 인너휠(191)의 외부에 위치하며 제2주행롤러(114)가 구르는 아우터휠(19)과, 상기 아우터휠(19)의 내측부와 인너휠(191)의 외주면에는 제2주행롤러(114)의 돌출부(114a)와 맞물려서 회전할 수 있도록 각각 횡방향으로 형성된 제1삽입홈(192) 및 제2삽입홈(191a)과, 상기 휠용접로봇(10)의 일측에 부착된 본체(11)에 소정의 프로그램을 입력하기 위한 입력부, 표시부, 입출력포트, 마이크로 프로세서를 지니는 무선조정기(20)로 이루어지는 휠용접로봇에 있어서,

   상기 휠용접로봇(10)은 회전축을 내부에 구비한 각각의 서보모터(131,141,151,161,171,181)와, 다수링크(131a,141a,151a,161a,171a,181a)를 사용하여 상호간에 결합 및 해체 가능한 지지아암(111)과 다수의 아암(12-18) 및 고정축(183)으로 구성된 것을 특징으로 하는 휠용접로봇.
3. 제2항에 있어서, 제7아암(18)의 상단에는 카메라(182)가 장착되고, 고정축(183)에는 용접토치(183a)와 랜턴(183b)이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 휠용접로봇.
4. 삭제
5. 제2항에 있어서, 휠용접로봇(10)이 좌우방향으로 이동시 제2주행롤러(114)가 아우터휠(19)을 밀면서 정회전시에 상기 제1주행롤러(113)는 인너휠(191)을 타고 역회전하는 것을 특징으로 하는 휠용접로봇.

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