KR100823550B1

KR100823550B1 - 자동이송용접로봇용 클램핑 장치

Info

Publication number: KR100823550B1
Application number: KR1020060129844A
Authority: KR
Inventors: 김태훈; 조기수
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-04-22

Abstract

본 발명은 서보 모터, 기어 역회전 임시방지부, 웜기어부, 볼스크루, 선형가이드, 클램핑 확인 센서를 포함하여, 주름부의 크기와 형상의 차이를 극복할 수 있고, 클램핑 힘을 조절할 수 있는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자동이송용접로봇용 클램핑 장치는 선박의 멤브레인 패널의 주름부를 파지하도록 클램프부를 갖되, 상기 클팸프부를 가까워지게 또는 멀어지게 이동시키는 볼스크루; 상기 볼스크루와 상기 클램프부 사이를 연결하여 상기 볼스크루의 회전력을 직선운동으로 전환하는 선형가이드; 상기 주름부에 접촉하여 감지 신호를 출력하도록 상기 클램프부에 결합된 근접센서; 상기 클램프부가 상기 주름부에 클램핑 된 것에 상응한 클램핑 확인 신호를 출력하도록 장치 본체에 결합된 복수개의 클램핑 확인 센서; 상기 로봇의 제어부에 의해 동력을 발생하는 모터 조립체; 상기 모터조립체의 회전력을 상기 볼스크루에 전달하도록 상기 볼스크루와 상기 모터조립체 사이에 결합된 웜기어부를 포함한다.

멤브레인, 용접, 웜기어부, 볼스크루, 선형가이드, 모터조립체

Description

자동이송용접로봇용 클램핑 장치{Clamping apparatus for auto feeding and welding robots}

도 1은 종래 기술에 따른 자동이송용접로봇의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 자동이송용접로봇의 멤브레인 패널 부착을 위한 파지유닛의 내부를 보인 평면도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동이송용접로봇용 클램핑 장치의 구성 및 결합관계를 보인 구성도이다.

도 4와 도 5는 도 3에 도시된 자동이송용접로봇용 클램핑 장치의 작동관계를 보인 측면도들이다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동이송용접로봇용 클램핑 장치의 구성을 보인 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 주름부 9 : 멤브레인 패널

100 : 장치 본체 110 : 모터조립체

120 : 웜기어부 121 : 웜기어

122, 128, 129 : 웜휠기어 130, 130a, 130b : 볼스크루

136 : 베어링브래킷 140 : 클램핑 확인 센서

150 : 선형가이드 160 : 클램프부

170 : 근접센서

본 발명은 자동이송용접로봇용 클램핑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 멤브레인 패널은 코로게이션(corrugation)과 같은 주름부가 형성된 얇은 패널로서 액화천연가스 운반선의 카고탱크(cargo)의 내면에 용접에 의해 고정된다.

멤브레인 패널의 주름부는 격자 형상으로 배열되어 있는 것으로서, 수평 방향으로 배열된 복수개의 수평 주름부와, 수직 방향으로 배열된 복수개의 수직 주름부와, 이들 수평 주름부 및 수직 주름부가 각각 교차하는 지점에 형성된 피라미드 또는 사각뿔 형상을 갖는 교차점 돌기부를 갖는다.

이러한 멤브레인 패널간 용접을 자동화하기 위한 노력은 2003년부터 지속되었다.

예컨대, 본 출원인은 대한민국 2003년 특허출원 제102062호로서 개시된 바와 같이, 선박의 멤브레인 자동용접 및 검사로봇의 소형 제어기를 통해 선박의 멤브레인 패널을 자동용접하고 검사하기 위한 4개의 발을 가진 로봇, 즉 스파이더로봇을 개발한 바 있다.

그러나, 종래의 스파이더로봇은 자체 이동을 위한 다리에 구성된 관절이 11개이므로 16개의 엔코더 및 16개의 모터를 구동할 수 있도록 제작하여, 시스템의 복잡성, 이동 안전성 등의 문제가 지적되어 왔다.

한편, 본 출원인은 계속된 연구를 통해서, 2004년 특허출원 제75206호의 엘엔지씨 멤브레인 자동 용접 장치의 클램핑 방법과, 제75207호의 자동이송용접로봇 및 그 로봇의 이동방법을 개발하게 되었다.

종래 기술의 클램핑 장치 또는 클램핑 방법은 클램핑 장치를 갖는 이동형 또는 고정형 파지유닛의 작동 방법 또는 제어 방식만을 개시하고 있다.

즉, 도 1에 보이듯이, 종래 기술에 따른 자동이송용접로봇은 멤브레인 패널(9)를 가로 방향 또는 세로 방향을 따라 움직이면서, 용접선(4d)와 같이 용접을 수행하는 로봇 몸체(2)를 갖는다.

로봇 몸체(2)는 바(bar) 형상으로 형성되어 있고, 그의 일측 끝단과 타측 끝단의 양측에 각각 이동형 또는 고정형 파지유닛(10)을 구비하고 있다.

파지유닛(10)은 로봇 몸체(2)의 양측에 배열된 각각의 선형구동부(5a, 5b)에 의해 로봇 몸체(2)의 길이 방향으로 거미와 같은 움직임을 보이면서, 이동하도록 되어 있다.

또한 로봇 몸체(2)은 로봇 몸체(2)의 길이 방향을 따라 형성된 용접작동을 위한 레일을 갖는 선형구동부(4a)와; 이런 선형구동부(4a)에 의해 직선 왕복 이동 가능하게 결합된 플라즈마 용접기(4b)와; 플라즈마 용접기(4b)에 장착된 토치(4c) 를 갖는다.

이런 로봇 몸체(2)는 이동형 또는 고정형 파지유닛(10)을 제어하기 위한 제어부(3)와, 플라즈마 용접기(4b)를 제어하기 위한 용접제어부(4)를 갖는다.

이런 로봇 몸체(2)의 제어부(3)는 파지유닛(10)으로 하여금 멤브레인 패널(9)의 주름부(1) 중에서, 교차점 돌기부(1c)의 사방으로 소정 접촉 범위 한도 내에 포함된 수평 주름부(1a) 및 수직 주름부(1b)의 일부분을 클램핑하거나 언클램핑하도록 함에 따라, 결국 로봇 몸체(2)가 이동과 정지 작동을 반복적으로 수행할 수 있게 제어한다.

여기서, 클램핑 또는 언클램핑에 사용되는 동력원은 파지유닛(10)에 장착된 모터(11)를 이용한다.

그러나, 종래 기술의 클램핑 장치에 해당하는 파지유닛은 로봇 몸체 자체의 하중의 영향, 로봇 몸체와 파지유닛 사이에 결합된 다리의 비틀림, 및 멤브레인 패널 형상의 불규칙성과 같은 다양한 원인으로 인해 파지유닛의 아래쪽에 결합된 일종의 조(jaw)와 같은 클램프가 쉽게 닫히지 않는 경우가 빈번히 발생되고 있다.

멤브레인 패널 형상이 불규칙한 이유는, 멤브레인 패널 제작 당시부터, 멤브레인 패널의 주름부 폭 길이가 83∼95㎜ 등과 같이 다양한 크기를 랜덤하게 갖고 있다.

이런 상황에서, 종래 기술의 파지유닛은 멤브레인 패널의 주름부의 표준 폭 길이값, 또는 특정 설정값에 대응하게 작동 행정 거리를 확보할 수 밖에 없고, 이런 상태에서 한 쌍의 클램프를 서로 가까워지도록 닫으면서 무리하게 모터를 움직 일 수밖에 없는 단점이 있다.

이런 단점은 제어 시스템에도 무리를 가져오기 때문에, 앞서 언급한 종래 기술 제75206호의 엘엔지씨 멤브레인 자동 용접 장치의 클램핑 방법에서도, 링크 손상이나 모터 파손 등의 문제점으로서 지적되었다.

그럼에도 불구하고, 제75206호에서는 기계 구조적 해결이 아닌 제어 방법적 해결만을 제시할 뿐, 여전히 기계 구조적 불안정성은 해결되고 있지 못한 상태이다.

이러한 종래 기술에 따른 모터 및 링크의 결합 구조의 파지유닛(10)에 대해서, 도 2를 참조하여 살펴보고자 한다.

도 2에 도시된 파지유닛(10)은 그 파지유닛(10)의 하우징(10a)의 일측에 배치된 모터의 회전축부재(11a)로부터 유한한 각도범위 내의 회전력(f1)을 전달 받도록 결합된 제1링크(21)와; 이런 제1링크(21)의 회전력(f1)을 전달 받은 후 제1가이드(25a)를 이용하여 수평이동력(f4)을 발생시키는 제2링크(22)와; 이런 제2링크(22)에서 이격된 상태로서 상기 제1링크(21)의 회전력(f1)을 전달 받아 수평전달력(f2)로 변환시키는 제3링크(23)와; 이런 제3링크(23)의 수평전달력(f2)를 전달받아 상기 제1링크(21)와 거이 대등한 회전력(f3)을 동시에 동일 방향으로 발생시키도록 힌지축(24a)에 결합된 제4링크(24)와; 이런 제4링크(24)의 회전력(f3)을 전달 받은 후 제2가이드(25b)를 이용하여 상기 제2링크(22)와 반대 방향의 수평이동력(f5)을 발생시키는 제5링크(25)를 갖는다.

또한, 파지유닛(10)은 제1링크(21)의 회전각도 및 제5링크(25)에 의한 수평 이동량을 각각 감지하는 복수개의 센서(31, 32); 상기 제2링크(22) 및 제5링크(25)의 수평이동력(f4, f5)을 전달 받는 한 쌍의 LM(Linear Motion)블록(26); 이런 한 쌍의 LM블록(26)의 직선 이동을 가이드하는 LM레일(27); 상기 한 쌍의 LM블록(26)의 저부에 각각 결합되어 상기 수평이동력(f4, f5)에 대응한 닫음 작동(상호 가까워지도록 이동)과 열림 작동(상호 멀어지도록 이동)을 수행하는 한 쌍의 클램프(28)로 이루어져 있다.

이처럼, 종래의 파지유닛은 닫힘 작동 또는 열림 작동을 스위칭하는 모터 및 링크의 결합 구조를 갖고 있기 때문에, 멤브레인 패널의 주름부의 폭 길이가 예상치 않게 클 경우, 모터가 견딜 수 있는 최대치 이상의 부하가 걸리게 되므로, 모터가 과열 및 손상될 수 있고, 이와 함께 링크들이 변형 및 훼손될 수 있는 단점이 있다.

또한, 종래의 파지유닛은 멤브레인 패널의 주름부의 폭길이가 예상치 않게 작을 경우, 상기 한 쌍의 클램프가 주름부에 헐겁게 접촉되어 엘엔지씨 멤브레인 자동 용접 장치에게 견고한 지지력을 제공하지 못하는 단점이 있다.

물론, 이를 해결하기 위해 상기 모터의 파워를 증가시키고 링크를 포함한 기구를 더 강하게 만들 수도 있겠으나, 이용 가능한 모터의 파워에도 한계가 있으며 링크를 포함한 기구의 강성 증대에도 한계가 있을 수 있다.

이렇게, 종래 기술의 파지유닛은 표준 크기의 주름부 형상만을 클램핑할 수 있도록 설계되어 있기 때문에, 엘엔지씨 멤브레인 자동 용접 장치가 정확하게 멤브레인 패널에 붙어 있기 힘들고, 경우에 맞게 클램핑 량을 조절할 수 없으며, 파지 유닛의 단순한 포지션 제어를 통해 일정한 거리나 일정한 각도만큼 구동시키는 것만으로 모터를 포함한 기구에 무리를 주지 않으면서도 안전하게 클램핑 할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 서보 모터, 기어 역회전 임시방지부, 웜기어부, 볼스크루, 선형가이드, 클램핑 확인 센서를 포함하여, 주름부의 크기와 형상의 차이를 극복할 수 있고, 클램핑 힘을 조절할 수 있는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 기어비가 작은 소형 웜기어부를 사용하면서, 웜기어부의 역회전 현상을 방지할 수 있는 기어 역회전 임시방지부를 더 구비하여, 정지 작동시 클램핑력이 감쇠되는 것을 방지할 수 있는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 선형가이드 및 볼스크루의 사용량을 최소화하여, 장치 본체의 내부 구성을 콤팩트하게 하면서도, 최적의 힘전달 성능을 발휘할 수 있는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치를 제공하고자 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 멤브레인 패널의 주름부를 파지하도록 클램프부를 갖는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치에 있어서, 상기 클팸프부를 가까워지게 또는 멀어지게 이동시키는 볼스크루; 상기 볼스크루와 상기 클램프부 사이를 연결하여 상기 볼스크루의 회전력을 직선운동으로 전환하는 선형가이드; 상기 주름부에 접촉하여 감지 신호를 출력하도록 상기 클램프부에 결합된 근접센서; 상기 클램프부가 상기 주름부에 클램핑 된 것에 상응한 클램핑 확인 신호를 출력하도록 장치 본체에 결합된 복수개의 클램핑 확인 센서; 상기 로봇의 제어부에 의해 동력을 발생하는 모터 조립체; 상기 모터조립체의 회전력을 상기 볼스크루에 전달하도록 상기 볼스크루와 상기 모터조립체 사이에 결합된 웜기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치가 제공되는 것이 바람직하다.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

제1실시예

도면에서, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동이송용접로봇용 클램핑 장치의 구성 및 결합관계를 보인 구성도이고, 도 4와 도 5는 도 3에 도시된 자동이송용접로봇용 클램핑 장치의 작동관계를 보인 측면도들이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 클램핑 장치는 선박의 멤브레인 패널의 주름부를 파지하는 장치 본체(100)를 갖는다.

장치 본체(100)는 박스형 하우징에 가까운 형상을 갖는 것으로서, 그의 상부에 모터조립체(110)를 배치하고, 그의 하부에 클램프부(160)를 배치하고 있다.

클램프부(160)는 알루미늄 등과 같이, 고강성을 갖는 재질로 제작되어 있는 4개의 발톱으로서, 각각 2개씩 제1클램프(161) 및 제2클램프(162)로 이루어져 한 쌍으로서 장치 본체(100)에 구비된다.

클램프부(160)는 본 발명이 적용될 자동이송용접로봇의 작동에 대응하게, 클램프부(160)의 열림 작동(상호 멀어지도록 이동)에 대응한 개방 상태를 유지하면서, 클램핑 부위 상부에 위치하게 된다.

여기서, 도 1과 연계하여 설명하면, 클램핑 부위는 멤브레인 패널(9)에 형성된 주름부(1) 중 수평 방향으로 배열된 복수개의 수평 주름부(1a)와, 수직 방향으로 배열된 수직 주름부(1b)와, 이들 수평 주름부(1a) 및 수직 주름부(1b)의 교차 지점에 해당하는 교차점 돌기부(1c)를 의미한다.

이런 클램프부(160)는 개방 상태에서 닫음 작동(상호 가까워지도록 이동)에 대응한 폐쇄 상태로 작동되어 클램핑 부위에 임시 고착 되도록 구성되어 있다.

또한, 본 발명에서는 자동이송용접로봇의 제어부에 전기적으로 접속되어 주름부 감지 신호를 출력하도록, 상기 클램프부(160)의 제1클램프(161) 및 제2클램프(162)에 각각 결합된 복수개의 근접센서(170)에 해당하는 제1근접센서(171) 및 제2근접센서(172)가 제공된다.

제1근접센서(171) 및 제2근접센서(172)는 클램프부(160)의 클램핑 작동인 닫음 작동, 또는 언클램핑 작동인 열림 작동의 제어를 위해서, 도 1의 주름부(1, 1a, 1b)에 접촉하여 주름부 감지 신호를 출력한다.

또한, 본 발명에서는 상기 제어부에 전기적으로 접속되어서, 상기 클램프 부(160)가 도 1의 주름부(1, 1a, 1b)에 클램핑 된 것에 상응한 클램핑 확인 신호를 제어부측으로 출력하도록, 복수개의 클램핑 확인 센서(140)가 상기 장치 본체(100)에 결합되어 있다.

클램핑 확인 센서(140)는 장치 본체(100)에서 미리 정해진 표준 클램핑 거리만큼 이격된 상태로, 가상의 직선을 따라 설치된 제1확인 센서(141)와 제2확인 센서(142)로 이루어져 있다.

클램핑 확인 센서(140)에 해당하는 제1, 제2확인센서(141, 142) 각각은 U자 홈형상의 말굽형 감지부를 갖는다. 이런 클램핑 확인 센서(140)는 하기에 설명할 볼스크루블록(135)에 형성된 감지단부(131)가 말굽형 감지부를 통과할 때, 상기 제어부에 클램핑 확인 신호를 출력하도록 되어 있다.

근접센서(170)와 클램핑 확인 센서(140)가 제어부와 작동되는 작동 관계 설명은 본 발명과 관련되고, 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 2006년 특허출원 제16144호의 '코러게이션이 형성된 멤브레인의 클램핑 제어 시스템 및 방법'에 상세히 설명되어 있으므로, 본 설명에서 생략된다.

또한, 클램프부(160)와 장치 본체(100) 사이의 일측에는 선형가이드(150, LM Guide)가 배치되어 있다.

선형가이드(150)는 볼스크루(130)와 상기 클램프부(160) 사이를 연결하여 볼스크루(130)의 회전력을 직선운동으로 전환하는 역할을 담당한다.

이를 위해, 선형가이드(150)는 복수개의 선형블록(151, 153), 가이드레일(152)로 이루어져 있다.

각각의 선형블록(151, 153)은 가이드레일(152)의 일측과 타측에 배치된 상태에서, 가이드레일(152)를 따라 슬라이딩 작동 가능하게 가이드레일(152)에 결합되어 있다. 가이드레일(152)은 장치 본체(100)의 저면 일측에 고정되어 있다. 이런 경우, 각각의 선형블록(151, 153)은 본체(100)의 아래쪽에서 가이드레일(152)의 레일 방향을 따라 슬라이딩 작동을 수행할 수 있다. 또한, 선형블록(151, 153) 각각의 저면에는 각각 대응되는 클램프부(160)의 제1클램프(161) 또는 제2클램프(162)가 각각 연결된다. 이때, 가이드레일(152)의 레일 방향은 장치 본체(100)의 길이 방향에 일치될 수 있다.

한편, 클램프부(160)와 장치 본체(100) 사이의 타측에는 상기 선형가이드(150)와 평행되게 볼스크루(130)가 배치되어 있다.

볼스크루(130)는 클팸프부(160)를 가까워지게 또는 멀어지게 이동시키는 역할을 담당한다.

이를 위해, 볼스크루(130)는 볼스크루축부재(137), 베어링브래킷(136), 볼스크루블록(135)으로 이루어져 있다.

볼스크루축부재(137)는 그의 중앙에 구분부위(133)를 형성시키고 있다. 또한, 볼스크루축부재(137)는 상기 구분부위(133)를 통해 구분 가능하듯이, 볼스크루축부재(137)의 양단부위에서 상호 대향적인 나사방향을 갖는 이형(異形) 나사부위(132, 134)를 갖는다.

베어링브래킷(136)은 베어링을 구비한 것으로서, 장치 본체(100)의 일측과 타측에 각각 설치된다. 이런 베어링브래킷(136)의 베어링은 볼스크루축부재(137) 의 양측 끝단부와 각각 체결되어, 볼스크루축부재(137)의 축회전을 지지한다.

이때, 각각의 볼스크루블록(135)은 볼스크루축부재(137)의 이형 나사부위(132, 134)에 각각 나사결합되어 있다. 또한, 각각의 볼스크루블록(135)의 측면은 상호 대응되는 상기 선형블록(151, 153)의 측면과 각각 연결되어 있다.

따라서, 볼스크루축부재(137)에서 회전력을 전달받은 각각의 볼스크루블록(135)은 상호 연결된 선형블록(151, 153) 및 가이드레일(152)에 의해 가이드되어 상호 가까워지도록 이동하거나 상호 멀어지도록 이동될 수 있다.

한편, 볼스크루블록(135)은 상술한 클램핑 확인 센서(140)의 말굽형 감지부를 통과할 때 감지되기 위한 감지단부(131)를 더 형성하고 있다.

여기서, 감지단부(131)는 단순 돌기형이나 절곡형으로 형성될 수 있다.

한편, 웜기어부(120)는 볼스크루(130)의 볼스크루축부재(137)에게 모터조립체(110)의 회전력을 전달하도록, 볼스크루(130)와 모터조립체(110) 사이에 결합된다.

이런 웜기어부(120)는 모터조립체(110)로부터 회전력을 전달받는 웜기어(121)와; 이런 웜기어(121)에 나사 결합되고 모터조립체(110)의 회전력을 볼스크루(130)에게 전달하도록 볼스크루축부재(137)의 일측 끝단에 축결합된 웜휠기어(122)를 포함한다.

여기서, 웜기어(121)와 웜휠기어(122)간 기어 비율은 1:3이며, 이러한 기어 비율은 웜기어부(120)의 소형화 및 콤팩트화에 도움을 준다.

다만, 기어 비율이 본 발명처럼 낮은 웜기어부(120)는 통상의 웜기어 결합관 계에서와 달리 역회전 현상이 발생될 우려가 있다.

그러나, 본 발명에서는 발생 가능한 역회전 현상을 하기의 설명과 같은 모터조립체(110)의 구성에 의해 제거하게 된다.

본 발명의 모터조립체(110)는 자동이송용접로봇의 제어부에 의해 전기적으로 결합되어 모터 회전수를 상기 제어부로 피드백 하는 엔코더(111)를 장착한 서보 모터(112)와; 이런 서보 모터(112)의 회전축부재에 결합된 감속기어박스부(113)와; 이런 감속기어박스부의 출력축부재(114)에 결합된 축부재커플러(116)와; 이런 축부재커플러(116)의 외주면에 복수개의 마찰부재를 배열하고, 탄성스프링의 탄성한도 내에서 상기 마찰부재를 상기 축부재커플러(116)의 외주면에 마찰시키는 기어 역회전 임시방지부(115)를 갖는다.

여기서, 기어 역회전 임시방지부(115)의 탄성스프링의 탄성한도는 서보 모터(112)의 작동력 또는 감속기어박스부(113)의 출력축부재(114)에서 나오는 회전력에 거의 영향을 가하지 못하는 상대적으로 미약한 마찰력을 발생할 수 있음과 함께, 서보 모터(112)가 정지시 웜기어부(120)의 역회전을 방지할 수 있는 정도의 마찰력을 발생하는 범위 내에서 정해지는 것이 바람직하다.

그리고, 축부재커플러(116)는 웜기어(121)에 회전력을 전달시키도록 연결되어 있다.

도 3, 도 4, 도 5를 참조하여, 본 발명의 자동이송용접로봇용 클램핑 장치의 작동관계를 설명하도록 하겠다.

자동이송용접로봇은 그의 제어부의 소정의 제어 알고리즘에 의해서, 로봇 몸 체의 승하강수단(도시 안됨)을 장치 본체(100)의 상면에 고정된 어댑터부(102)를 통해 결합시켜서, 장치 본체(100)를 상승 또는 하강(L)시킬 수 있도록 되어 있다.

자동이송용접로봇의 제어부는 미리 입력된 멤브레인 패널의 위치 정보를 기준으로 승하강수단 및 장치 본체(100)를 해당 클램핑 부위 상부에 위치시킨다.

이때, 한 쌍의 제1클램프(161) 및 제2클램프(162)는 개방되어 있다.

자동이송용접로봇의 제어부는 승하강수단을 제어하여, 장치 본체(100)를 주름부(1)의 해당 클램핑 부위까지 하강(L)시킨다.

이때, 한 쌍의 제1클램프(161) 및 제2클램프(162)는 주름부(1)의 수평 주름부 또는 수직 주름부 중 어느 하나에 안착되고 다른 하나에 비접촉 상태로 된다.

이때, 제1, 제2클램프(161, 162) 각각의 제1, 제2근접센서(171, 172)는 안착된 쪽의 주름부(1)의 표면에 접촉되어 주름부 감지 신호를 출력하여 제어부쪽으로 전달한다.

이후, 제어부는 그의 모터구동회로(도시 안됨)를 이용하여 모터조립체(110)의 서보 모터(112)를 구동시킨다.

여기서, 서보 모터(112)는 엔코더(111)를 통해 체크 가능하고 미리 사전에 설정된 목표값에 대응하게 서보 모터(112)의 회전축부재를 회전시킨다.

이런 서보 모터(112)의 회전력은 서보 모터(112)의 회전축부재, 감속기어박스부(113), 감속기어박스부(113)의 출력축부재(114), 축부재커플러(116)를 통해 웜기어부(120)에 전달되어, 웜기어부(120)의 웜기어(121)가 정회전하게 된다.

이때, 상기 감속기어박스부(113)의 출력축부재(114)의 회전력은 기어 역회전 임시방지부(115)의 마찰력을 뛰어넘는 크기를 갖기 때문에, 웜기어(121)의 정회전에 영향을 미치지 못한다.

이런 웜기어(121)는 웜휠기어(122)를 기어 비율에 대응한 회전수만큼 회전시키고, 이런 웜휠기어(122)와 함께, 도 3에 도시된 바와 같은 볼스크루(130)의 볼스크루축부재(137)가 회전한다.

이런 볼스크루축부재(137)의 회전은, 볼스크루축부재(137)에서 상호 대향적인 나사방향을 갖는 이형 나사부위(132, 134) 및 그 곳에 각각 나사결합된 볼스크루블록(135)에 의해서, 각각의 볼스크루블록(135)을 상호 가까워지도록 이동시킨다.

이런 볼스크루블록(135)에 각각 결합된 선형블록(151, 153)은 가이드레일(152)을 따라 상호 가까워지도록 직선 이동하고, 이와 함께, 선형블록(151, 153) 각각의 하부에 결합된 제1클램프(161) 및 제2클램프(162)도 상기 개방 상태에서 폐쇄 상태로 작동(P)한다.

또한, 모터조립체(110)의 엔코더(111)는 실시간으로 모터 회전에 대응한 감지값을 제어부측으로 전달하고, 제어부로 하여금 서보 모터(112)의 부하가 증가되는 상황을 상기 목표값에서 미리 사전에 설정된 최소감지값까지 체크하는 역할을 담당한다.

그리고, 클램핑 작동이 완료되는 시점에서, 볼스크루블록(135의 감지단부는 제1확인 센서(141)와 제2확인 센서(142)에 동시에 감지되고, 이를 통해, 제1확인 센서(141)와 제2확인 센서(142)가 클램핑 확인 신호를 제어부 쪽으로 출력한다.

제2실시예

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 자동이송용접로봇용 클램핑 장치는 복수개의 볼스크루에 각각 결합된 복수개의 웜휠기어를 1개의 웜기어 및 모터조립체로 작동시키도록 구성되어 있는 것을 제외하고는 제1실시예와 동일하다. 그러므로, 도 1 내지 도 6에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동이송용접로봇용 클램핑 장치의 구성을 보인 평면도이다.

도 6에 보이듯이, 제2실시예도 역시 선박의 멤브레인 패널의 주름부를 파지하도록 장치 본체(100)의 하부에 클램프부를 설치한 자동이송용접로봇용 클램핑 장치를 의미한다.

여기서, 제2실시예는 상기 주름부에 접촉하여 감지 신호를 출력하도록 상기 클램프부에 결합된 복수개의 근접센서와; 상기 클램프부가 상기 주름부에 클램핑 된 것에 상응한 클램핑 확인 신호를 출력하도록 상기 장치 본체에 결합된 복수개의 클램핑 확인 센서(140)와; 상기 클램프부와 상기 장치 본체(100) 사이에 결합된 선형가이드(150)를 구비한다.

또한, 장치 본체(100)에 설치된 모터조립체는 그의 회전력을 웜기어부(120a)에게 전달하도록 되어 있다.

예컨대, 모터조립체의 축부재커플러는 웜기어(121)에 회전력을 전달시키도록 연결되어 있다. 여기서, 2개를 한 쌍으로 한 웜휠기어(128, 129)는 웜기어(121)를 중심으로 대향적으로 배치된 상태에서, 웜기어(121)와 치합되어 있다.

각각의 웜휠기어(128, 129)는 각각의 볼스크루축부재(137a, 137b)의 일측 끝단에 결합되고, 이를 통해, 웜기어(121)의 감속된 회전력을 전달받아서, 상호 평행하게 배열된 제1, 제2볼스크루(130a, 130b)의 볼스크루축부재(137a, 137b)에게 상기 회전력을 각각 동시에 전달한다.

물론, 복수개의 볼스크루축부재(137a, 137b) 각각의 양측 끝단부는 베어링브래킷의 베어링에 의해 회전 가능하게 결합되어 있다. 또한, 각각의 볼스크루축부재(137a, 137b)에는 볼스크루블록(135a, 135b)이 각각 나사결합되어 있다.

이때, 제1볼스크루(130a)의 볼스크루축부재(137a)의 나사방향과, 제2볼스크루(130b)의 볼스크루축부재(137b)의 나사방향은 상호 동일하게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 제2실시예에서, 1개의 웜기어(121)는 상호 대향적으로 치합된 2개의 웜휠기어(128, 129)를 상호 반대되는 회전 방향으로 회전시킨다.

이는 제1실시예의 이형 나사부위와 달리, 볼스크루축부재(137a, 137b)의 나사방향을 고려하지 않더라도, 나사방향이 같은 타입의 제1, 제2볼스크루(130a, 130b) 또는 볼스크루축부재(137a, 137b)를 비교적 편리하게 선택하여 사용할 수 있는 용이성을 본 발명에게 줄 수 있다.

또한, 볼스크루블록(135a, 135b) 각각은 앞서 설명한 바와 같거나 유사한 방식으로 선형가이드(150)에 결합되어, 직선 이송을 할 수 있게 되어 있다.

즉, 볼스크루블록(135a, 135b) 각각은 상호 반대되는 방향으로 회전하는 웜휠기어(128, 129) 및 볼스크루축부재(137a, 137b)에 의해서 상호 가까워지도록 직선 이송하는 클램프부의 닫음 작동(C), 또는 상호 멀어지도록 직선 이송하는 클램프부의 열림 작동(O) 중 어느 하나를 수행하게 되어 있다.

이때, 볼스크루블록(135a, 135b) 중 어느 하나에는 감지단부(131)가 형성되어 있고, 제1, 제2확인 센서(141, 142)와 같이, 복수개인 클램핑 확인 센서(140)에 의해 상기 감지단부(131)가 감지된다.

이렇게 구성된 제2실시예에 따른 자동이송용접로봇용 클램핑 장치는 볼스크루축부재(137a, 137b)에 가해질 토크력을 2개로 분산시켜서 더욱 안정된 회전력 전달이 가능하다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

본 발명에 의한 자동이송용접로봇용 클램핑 장치는 서보 모터, 기어 역회전 임시방지부, 웜기어부, 볼스크루, 선형가이드, 클램핑 확인 센서를 포함하여, 주름 부의 크기와 형상의 차이를 극복할 수 있고, 클램핑 힘을 조절하여 주름부를 안전하게 클램핑을 할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 의한 자동이송용접로봇용 클램핑 장치는 기어 역회전 임시방지부를 구비하여, 서보 모터 정지시 웜기어부 및 볼스크루의 역회전을 방지하여, 안정된 클램핑 작동을 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 자동이송용접로봇용 클램핑 장치는 볼스크루축부재에 가해질 토크력을 2개로 분산시켜서 더욱 안정되게 클램프부쪽으로 서보 모터의 회전력을 전달시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

선박의 멤브레인 패널의 주름부를 파지하도록 클램프부를 갖는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치에 있어서,

상기 클팸프부를 가까워지게 또는 멀어지게 이동시키는 볼스크루;

상기 볼스크루와 상기 클램프부 사이를 연결하여 상기 볼스크루의 회전력을 직선운동으로 전환하는 선형가이드;

상기 주름부에 접촉하여 감지 신호를 출력하도록 상기 클램프부에 결합된 근접센서;

상기 클램프부가 상기 주름부에 클램핑 된 것에 상응한 클램핑 확인 신호를 출력하도록 장치 본체에 결합된 복수개의 클램핑 확인 센서;

상기 로봇의 제어부에 의해 동력을 발생하는 모터 조립체;

상기 모터조립체의 회전력을 상기 볼스크루에 전달하도록 상기 볼스크루와 상기 모터조립체 사이에 결합된 웜기어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.
제1항에 있어서,

상기 선형가이드는

상기 클램프부를 저면에 연결시키고 있고, 볼스크루블록의 측면에 연결된 선 형블록;

상기 선형블록을 레일 방향을 따라 가이드하도록 상기 장치 본체의 저면에 설치된 가이드레일;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.
제2항에 있어서,

상기 볼스크루는

상기 선형블록의 측면을 통해 각각 연결된 복수개의 볼스크루블록;

상기 볼스크루블록과 나사결합되어 상호 가까워지도록 이동하거나 상호 멀어지도록 이동시키도록, 상호 대향적인 나사방향을 갖는 이형(異形) 나사부위를 양단부위에 형성한 볼스크루축부재;

상기 장치 본체의 일측과 타측에 각각 설치되어 상기 볼스크루축부재의 양측 끝단부의 축회전을 베어링으로 지지하는 베어링브래킷;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.
제3항에 있어서,

상기 볼스크루블록은

상기 클램핑 확인 센서의 말굽형 감지부를 통과할 때 감지되는 감지단부를 더 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.
제1항에 있어서,

상기 웜기어부는

상기 모터조립체로부터 회전력을 전달받는 웜기어;

상기 웜기어에 나사 결합되고 상기 회전력을 상기 볼스크루에게 전달하도록 축결합된 웜휠기어;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.
제5항에 있어서,

상기 웜기어와 상기 웜휠기어간 기어 비율이 1:3인 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.
제1항에 있어서,

상기 모터조립체는

상기 제어부에 의해 전기적으로 결합되어 모터 회전수를 상기 제어부로 피드백 하는 엔코더를 장착한 서보 모터;

상기 서보 모터의 회전축부재에 결합된 감속기어박스부;

상기 감속기어박스부의 출력축부재에 결합된 축부재커플러;

를 포함하고, 상기 축부재커플러를 상기 웜기어부의 웜기어에 연결시킨 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.
제7항에 있어서,

상기 축부재커플러의 외주면에 복수개의 마찰부재를 배열하고, 탄성스프링의 탄성한도 내에서 상기 마찰부재를 상기 축부재커플러의 외주면에 마찰시키는 기어 역회전 임시방지부를 상기 모터조립체에 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.
제1항에 있어서,

상호 평행하게 복수개로 배열된 상기 클팸프부의 볼스크루;

웜휠기어가 각각 결합되는 상기 볼스크루의 볼스크루축부재;

상기 웜휠기어와 각각 치합된 웜기어;

복수개의 상기 웜기어와 복수개의 상기 볼스크루축부재를 동시에 회전시키는 웜기어부;

를 포함하며, 상기 복수개의 볼스크루축부재 중 일측의 볼스크루축부재의 나 사방향이 타측의 볼스크루축부재의 나사방향과 상호 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동이송용접로봇용 클램핑 장치.