KR100882807B1 - 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈에 관한 것으로, 작업자에 의해 이루어지던 마킹작업을 수행할 수 있는 로봇에 탑재가 가능하며, IGPS를 이용하여 편평도(Flatness) 계측, 부착 기준선(IP-Line) 마킹 및 스터드볼트(Stud Bolt) 용접위치에 펀칭작업 및 브러싱(Brushing)작업, 용접작업 등을 하나의 로봇에서 동시에 수행함으로써, 마킹공정에 대한 효율성 및 생산성을 향상시킨 것이다.
특히, 작업목적에 따라 펀치, 그라인더, 용접토치 등을 선택적으로 구비할 수 있도록 함으로써, 다양한 공정에 적용할 수 있도록 호환성을 향상시킨 것이다.
또한, 마킹공정상의 작업오차 발생요인을 제거하여 마킹품질을 향상시키며, 이러한 마킹품질의 향상은 마킹공정 이후의 공정상에서 발생하는 불량율을 최소화함으로써, 생산되는 LNG 선박의 생산성 및 신뢰성을 향상시킨 것이다.
따라서, LNG 선박을 건조하는 전체 시스템 및 건조된 LNG 선박에 대한 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
로봇 본체, 작업모듈 제어장치, 작업모듈, 위치추적툴, 보정툴, 작업툴
Description
본 발명은 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 IGPS를 이용하여 편평도(Flatness) 계측, 부착 기준선(IP-Line) 마킹 및 스터드볼트(Stud Bolt) 용접위치에 펀칭작업 및 브러싱(Brushing)작업, 용접작업 등을 하나의 로봇에서 동시에 수행하도록 한 것으로, 마킹공정에 대한 신뢰성을 향상시킴은 물론, 마킹품질의 향상에 따른 마킹공정 이후의 공정상에서 발생하는 불량율을 최소화함으로써, 생산되는 LNG 선박의 생산성 및 신뢰성을 향상시킨 것이다.
특히, 작업목적에 따라 펀치, 그라인더, 용접토치 등을 선택적으로 구비할 수 있도록 함으로써, 다양한 공정에 적용할 수 있도록 호환성을 향상시킨 것이다.
일반적으로 LNG를 운반하는 선박으로는 크게, 모스(Moss)형과 멤브레인(Membrane)형이 있고, 모스형 LNG 선박은 전체적으로 구 형상을 갖는 화물창의 절반이상이 선박외부로 돌출되는 형태를 갖으며, 멤브레인형 LNG 선박은 선박내부에 멤브레인형 화물창이 구성되거나, 멤브레인형 화물창의 일부만이 선박의 외부로 돌출되어 있는 형태를 갖는다.
멤브레인형 LNG 선박의 경우, 화물창의 대부분 또는 전부가 선박 내부에 구성되며 직사각형 형태를 기본구조로 하기 때문에, 모스형에 비하여 보다 많은 LNG를 운송할 수 있고 바람의 영향을 최소화할 수 있어 운항성능도 뛰어난 것으로 평가받고 있다.
한편, LNG 선박은, LNG를 액화상태로 보관하여 운반하기 때문에, 외부와의 열차단이 가장 중요한 것 중에 하나이며, 이를 위하여, 화물창의 내부에 2차방벽 역할을 하는 단열패널(Insulation Panel : IP)을 접착하고 그 위에 1차 방벽이 구성된다.
화물창 내부에 단열패널을 부착하기 위해서는 편평도(Flatness) 계측, 부착 기준선(IP-Line) 마킹 및 스터드볼트(Stud Bolt) 용접위치에 펀칭작업 및 브러싱(Brushing) 작업 등을 수행하는 마킹(Marking)공정이 필요하다. 예를 들어, 패널과 패널을 조립함에 있어, 서로 다른 패널을 어느 위치에서 결합할 것인지, 결합수단은 무엇이며 어디에 결합할 것인지 등에 대한 것을 패널표면에 표시하여야만 서로 다른 패널을 정확히 결합할 수 있는 것이다.
상기와 같은 작업을 수행하는 마킹공정은 대부분 작업자에 의해 수행되기 때문에, 해당 작업자의 숙련도 및 작업환경 등에 따라 정확도 및 작업시간 등에 차이가 발생하며, 동일한 작업을 반복수행해야 하므로 효율성 및 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 마킹공정이 작업자에 의해 이루어짐으로 인해 필연적으로 작업오차가 발생하여 마킹품질이 저하되며, 이러한 마킹품질의 저하는 마킹공정 이후의 공정상에서 발생하는 불량율 등에 영향을 미치게 되어, 생산되는 LNG 선박의 생산성 및 신뢰성을 저하시키는 요인이 되었다.
특히, 단열패널의 부착이 용이하지 못하게 되거나, 단열패널의 부착 이후 단열패널 사이에 간격이 발생하여 외부와의 열차단이 완벽하게 이루어지지 못하는 경우가 발생된다.
상기와 같이 외부와의 열차단이 완벽하게 이루어지지 않을 경우, 탱크내부로 열전달이 일어나고, 전달되는 열에 의해 화물창 내부의 액화된 LNG가 기화하면서 폭발의 위험이 발생되어 대형사고가 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 로봇을 이용한 자동화시스템을 운용하고 있으나, 상기 로봇은 하나의 기능만을 수행하고 있어, 편평도(Flatness) 계측, 부착 기준선(IP-Line) 마킹 및 스터드볼트(Stud Bolt) 용접위치 산출 등을 수행하기 위해서는 각각의 기능을 갖는 로봇을 다수 이용해야 하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 작업자에 의해 이루어지던 마킹작업을 수행할 수 있는 로봇에 탑재가 가능하며, 하나의 로봇을 이용하여 편평도(Flatness) 계측, 부착 기준선(IP-Line) 마킹 및 스터드볼트(Stud Bolt) 용접위치에 펀칭작업 및 브러싱(Brushing)작업, 용접작업 등을 동시에 수행할 수 있는 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 작업목적에 따라 펀치, 그라인더, 용접토치 등을 선택적으로 구비할 수 있도록 함으로써, 다양한 공정에 적용할 수 있도록 호환성을 향상시킨 작업모듈을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈은, 작업대상물에 대하여 마킹공정에 따른 설정작업을 수행하는 로봇의 동작을 제어하는 로봇제어부와 전기적으로 연결되도록, 로봇 본체의 일측에 탈부착 가능하도록 결합되는 작업모듈에 있어서, IGPS(Indoor GPS)를 이용하여 실시간으로 위치정보를 획득하고, 획득된 위치정보를 상기 로봇제어부로 전송하는 위 치추적툴(Tool); 상기 로봇제어부의 제어신호에 대응하여 작동되는 적어도 하나의 작업수단이 결합고정되는 작업툴 및 상기 로봇의 일측에 탈부착 가능하도록 고정설치되며, 상기 위치추적툴과 작업툴의 결합상태를 확인하고, 상기 위치추적툴과 작업툴 중 적어도 하나의 전후/좌우이동 및 회전이동을 제어하여, 상기 위치추적툴과 작업툴의 결합상태를 보정하는 보정툴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 작업자에 의해 이루어지던 마킹작업을 수행할 수 있는 로봇에 탑재가 가능하며, IGPS를 이용하여 편평도(Flatness) 계측, 부착 기준선(IP-Line) 마킹 및 스터드볼트(Stud Bolt) 용접위치에 펀칭작업 및 브러싱(Brushing)작업, 용접작업 등을 하나의 로봇에서 동시에 수행함으로써, 마킹공정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.
특히, 작업목적에 따라 펀치, 그라인더, 용접토치 등을 선택적으로 구비할 수 있도록 함으로써, 다양한 공정에 적용할 수 있도록 호환성을 향상시킨 것이다.
또한, 마킹공정상의 작업오차 발생요인을 제거하여 마킹품질을 향상시키며, 이러한 마킹품질의 향상은 마킹공정 이후의 공정상에서 발생하는 불량율을 최소화함으로써, 생산되는 LNG 선박의 생산성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있는 것이다.
따라서, LNG 선박을 건조하는 전체 시스템 및 건조된 LNG 선박에 대한 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명에 따른 마킹공정용 로봇의 작업모듈에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 마킹공정용 로봇과 작업모듈의 구성 및 연결관계에 대한 일 예를 나타낸 블록도로서, 작업대상물에 대하여 마킹공정에 따른 설정작업을 수행하는 로봇본체(100)와, 로봇본체(100)에 탑재되는 작업모듈(300)을 제어하는 작업모듈제어장치(200) 및 마킹공정에 따른 설정작업을 수행하기 위한 작업모듈(300)을 포함하여 구성된다.
상기 로봇본체(100)는, 로봇본체(100)를 이동시킬 수 있는 구동수단(도시하지 않음)을 포함하고 있으며, 상기 구동수단 및 작업모듈(300)의 동작을 제어하는 로봇제어부(110)를 포함한다. 여기서, 상기 로봇본체(100)의 외형 등은 당업자의 요구에 따라 다양하게 적용할 수 있으므로, 특정한 형태에 한정하지 않음은 당연하며, 상기 로봇본체(100)의 중심 또는 가장자리에는 상기 작업모듈(300)을 탑재하기 위한 연결수단(도시하지 않음)이 구비되어 있다.
상기 작업모듈제어장치(200)는 로봇본체(100)의 로봇제어부(110)와 작업모듈(300)간의 IGPS(Indoor GPS)에 의한 위치감지신호 등의 감지신호와 용접, 펀칭, 그라인딩을 위한 제어신호 등의 송수신을 제어하기 위한 것으로, 처리부(210), 모듈연결부(220), 모듈확인부(230), 모듈설정부(240)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 IGPS는 GPS(Global Positioning System)와 같은 위치추적시스템을 실내에 적용한 시스템이다.
상기 처리부(210)는 로봇제어부(110)와 작업모듈(300)간의 감지신호 및 제어신호를 송수신하여 처리하기 위한 것으로, 작업모듈(300)의 각 툴에 대한 초기화 및 동작제어를 수행한다.
상기 모듈연결부(220)는 작업모듈(300)의 각 툴과 기계적 및 전기적으로 연결되며, 처리부(210)와 작업모듈(300)간의 데이터 송수신을 제어한다. 또한, 작업모듈(300)이 연결되면, 작업모듈(300)에 구성된 툴과의 데이터 송수신에 의해, 해당 툴의 장착여부를 확인하고, 그 결과를 모듈확인부(230)로 전송한다.
상기 모듈확인부(230)는 작업모듈(300)에 구성된 툴의 종류 및 개수를 확인하고, 해당 툴의 고유식별자(제품의 MAC 주소 또는 고유번호 등)를 모듈설정부(240)로 전송한다.
상기 모듈설정부(240)는 모듈확인부(230)로부터 전송된 툴의 고유식별자를 분석 및 비교하여 작업모듈(300)에 구성된 툴을 확인하고, 해당 툴의 기능, 동작방식, 작동프로그램 등을 검색하여 처리부(210)로 전송한다.
이후, 상기 처리부(210)는 모듈설정부(240)로부터 전송된 작동프로그램 등을 이용하여 작업모듈(300)에 구성된 해당 툴을 제어하게 된다.
이상에서 살펴본 작업모듈제어장치(200)는 로봇본체(100)에 포함하여 구성될 수 있으며, 하기하는 작업모듈(300)에 포함될 수도 있다. 또한, 작업모듈제어장치(200)가 작업모듈(300)에 포함되는 경우, 각 툴마다 별도의 프로세서를 이용하여 작동프로그램 등을 탑재하도록 할 수 있다.
따라서, 상기 로봇본체(100) 및 작업모듈제어장치(200)의 구성 및 동작에 대 해서는, 당업자의 요구에 따라 다양한 변형이 가능함은 당연하다.
이하에서는, 상기 작업모듈제어장치(200)와 기계적 및 전기적으로 연결되며, 로봇본체(100)의 일측에 탈부착 가능하도록 결합되는 작업모듈(300)에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 작업모듈(300)은 도 2에 나타난 바와 같이, IGPS(Indoor GPS)를 이용하여 로봇본체(100) 또는 작업모듈(300)에 대한 위치정보를 실시간으로 획득하기 위한 위치추적툴(310)과, 상기 위치추적툴(310)과 작업툴(330)의 결합상태를 보정하기 위한 보정툴(320) 및 상기 로봇제어부(110)의 제어신호에 대응하여 작동되는 적어도 하나의 작업수단이 결합고정되는 작업툴(330)을 포함하여 구성된다.
이때, 로봇본체(100)에는 상기 보정툴(320)이 결합고정되며, 상기 위치추적툴(310) 및 작업툴(330)은 보정툴(320)과 연결된다.
상기 위치추적툴(310)은 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 보정툴(320)에 결합고정되는 연결판(311)과, 상기 연결판(311)의 일측에 고정설치되는 적어도 하나의 위치감지센서(312)를 포함하여 구성된다.
상기 보정툴(320)은 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 위치추적툴(310)과 작업툴(330)을 전후방향으로 이동시키는 X축보정수단(321)과, 상기 위치추적툴(310)과 작업툴(330)을 좌우방향으로 이동시키는 Y축보정수단(322) 및 상기 위치추적툴(310)과 작업툴(330)을 회전이동시키는 회전보정수단(323)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 위치추적툴(310) 및 작업툴(330)은 회전보정수단(323)과 결합되며, 상기 X축보정수단(321) 및 Y축보정수단(322)은 회전보정수단(323)을 전후좌 우로 이동시킴으로써, 상기 위치추적툴(310) 및 작업툴(330)을 이동시킬 수 있다. 또한, 당업자의 요구에 따라 상기 회전보정수단(323)을 서로 다른 두 개로 구성하고, 서로 다른 두 개의 회전보정수단(323)이 각각 위치추적툴(310) 및 작업툴(330)과 결합되어, 상기 위치추적툴(310) 및 작업툴(330)을 각각 제어할 수도 있음은 당연하다.
이러한 보정툴(320)은 로봇본체(100)와 위치추적툴(310) 및 작업툴(330) 간의 기계적인 오차 등을 보정하기 위한 것으로, 도 1에 나타난 바와 같이, 보정툴(320)이 위치추적툴(310) 및 작업툴(330) 간의 초기화정보를 수신하고, 상기 로봇본체(100)의 로봇제어부(110)와 연계하여 상기 로봇본체(100)와 위치추적툴(310) 및 작업툴(330) 간의 오차 등을 보정하게 된다.
상기 작업툴(330)은 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 회전보정수단(323)의 다른 일측에 결합고정되는 연결구(331)와, 상기 연결구(331)의 일측에 고정설치되어 작업대상물에 마킹하는 마킹수단(333) 및 상기 연결구(331)의 다른 일측에 고정설치되며, 상기 로봇제어부의 제어신호에 대응하여 중심선 및 스터드볼트(Stud Bolt) 용접위치에 펀칭작업 및 브러싱(Brushing)작업 등의 설정작업을 수행하는 작업수단(334)을 포함하여 구성된다.
또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 연결구(331)의 또 다른 일측에 고정설치되며, 작업대상물의 일측면에 대한 휨정도(Flatness)를 측정하는 편평도측정수단(332)을 더 포함하여 구성된다.
한편, 상기 작업수단(334)의 프레임(Frame)(미부호)에는 도 4에 나타난 바와 같이, 거리센서(334a)와 작업대상물의 일측면을 그라인딩하는 그라인더(334b)가 구성되며, 당업자의 요구에 따라 도 3에 나타난 바와 같은 작업대상물에 스터드볼트(Stud Bolt)위치를 펀칭하는 펀치(334c) 또는 작업대상물을 용접하는 용접토치(도시하지 않음) 등을 더 구성할 수 있으며, 상기 용접토치는 펀치(334c)를 제거하고, 펀치(334c)가 설치되는 위치에 설치할 수도 있다.
또한, 상기 그라인더(334b), 펀치(334c), 용접토치 등은 상하로 이동가능하도록 설치된다.
그리고, 상기 거리센서(334a)는 상기 그라인더(334b), 펀치(334c), 용접토치 등을 이용하여 작업하고자 할 경우, 작업대상(예를 들어, 화물창 벽면)과의 거리를 측정하기 위한 것으로, 감지된 거리에 따라 상기 그라인더(334b), 펀치(334c), 용접토치 등의 작업 위치를 보정하여 작업품질을 향상시킬 수 있다.
따라서, 하나의 작업모듈(300), 특히 작업툴(330)에 펀치(334c), 그라인더(334b), 용접토치 등을 선택적으로 구성할 수 있음은 물론, 상기 작업모듈(300)에 위치추적툴(310)을 구비하여, 해당 작업의 정확성을 향상시킬 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명에 의한 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보 다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 마킹공정용 로봇과 작업모듈의 구성 및 연결관계에 대한 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈에 대한 일 예를 나타낸 결합사시도이다.
도 3은 도 2에 나타난 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈에 대한 분해사시도이다.
도 4는 도 3에 나타난 작업모듈의 작업툴에 대한 분해사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 로봇 본체 200 : 작업모듈 제어장치
300 : 작업모듈 310 : 위치추적툴
311 : 연결판 312 : 위치감지센서
320 : 보정툴 321 : X축보정수단
322 : Y축보정수단 323 : 회전보정수단
330 : 작업툴 331 : 연결구
332 : 편평도측정수단 333 : 마킹수단
334 : 작업수단 334a : 거리센서
334b : 그라인더 334c : 펀치
Claims (5)
- 작업대상물에 대하여 마킹공정에 따른 설정작업을 수행하는 로봇의 동작을 제어하는 로봇제어부와 전기적으로 연결되도록, 로봇 본체의 일측에 탈부착 가능하도록 결합되되, IGPS(Indoor GPS)를 이용하여 실시간으로 위치정보를 획득하고, 획득된 위치정보를 상기 로봇제어부로 전송하는 위치추적툴(Tool); 상기 로봇제어부의 제어신호에 대응하여 작동되는 적어도 하나의 작업수단이 결합고정되는 작업툴; 및 상기 로봇의 일측에 탈부착 가능하도록 고정설치되며, 상기 위치추적툴과 작업툴의 결합상태를 확인하고, 상기 위치추적툴과 작업툴 중 적어도 하나의 전후/좌우이동 및 회전이동을 제어하여, 상기 위치추적툴과 작업툴의 결합상태를 보정하는 보정툴을 포함하는 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈에 있어서,상기 보정툴은,상기 위치추적툴과 작업툴 중 적어도 하나의 전후이동을 제어하는 X축보정수단;상기 위치추적툴과 작업툴 중 적어도 하나의 좌우이동을 제어하는 Y축보정수단; 및상기 위치추적툴과 작업툴 중 적어도 하나의 회전이동을 제어하는 회전보정수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 위치추적툴은,상기 회전보정수단의 일측에 결합고정되는 연결판과,상기 연결판의 일측에 고정설치되는 위치감지센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈.
- 제 1항 또는 3항에 있어서,상기 작업툴은,상기 회전보정수단의 다른 일측에 결합고정되는 연결구;상기 연결구의 일측에 고정설치되며, 작업대상물의 일측면에 대한 휨정도를 측정하는 편평도측정수단;상기 연결구의 다른 일측에 고정설치되며, 상기 로봇제어부의 제어신호에 대응하여 작업대상물에 마킹하는 마킹수단 및상기 연결구의 또 다른 일측에 고정설치되며, 상기 로봇제어부의 제어신호에 대응하여 설정작업을 수행하는 작업수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈.
- 제 4항에 있어서,상기 작업수단은 작업대상물을 용접하는 용접토치, 작업대상물에 스터드볼트(Stud Bolt)위치를 펀칭하는 펀치, 작업대상물의 일측면을 그라인딩하는 그라인더 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 마킹공정용 로봇에 장착되는 작업모듈.
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