KR101016263B1 - 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇에 관한 것으로, 그 목적은 고층 또는 초고층 빌딩 건설시 철골 구조의 조립위치에 접근하여 볼트 체결이 가능한 로봇을 사용하여 신속하고 정밀하게 수행하되, 시저 타입의 승하강수단이 보다 바람에 강하고 흔들림에 견고한 구조를 가지도록 더블시저타입으로 구성하여 안정적으로 정밀하게 철골구조에 대한 볼팅작업이 가능토록 한 메니퓰레이터 로봇을 제공하는 데 있다.

본 발명의 구성은 레일(6) 하부에 설치되어 레일을 따라 움직이는 이송대차(1)와; 이송대차 하부에 설치되어 더블시저구동모터(21)의 직선운동에 의해 승하강 되는 한쌍의 구동시저링크부(22)와 이 구동시저링크부(22)의 승하강에 연동되어 승하강하도록 양 측면부와 힌지 결합된 한쌍의 LM가이드시저링크부(23)로 이루어진 더블시저(2)와; 더블시저(2)의 하부에 매달려 회전하도록 구성되고, 내부에는 작업자가 탑승할 수 있는 공간부와 유선 또는 무선으로 제어명령을 내리는 제어기 및 모니터가 구비된 캐빈(3)과; 캐빈(3)의 외부 양측면에 설치되어 철골과 접촉지지되도록 전후진하는 앵커접촉부(41)를 구비한 앵커수단(4)과; 캐빈(3)의 전면부에 설치되어 철골구조간을 볼팅하는 볼트 체결용 앤드이펙트(5);로 구성된 것을 기술적 사상의 특징으로 한다.

이송대차부, 더블시저타입 승하강수단부, 볼팅로봇, 철골연결, 이동 메니퓰레이터

Description

철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇{Double scissor type mobile manipulator for bolting steel structure}

본 발명은 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇에 관한 것으로, 자세하게는 철골구조를 가진 고층 또는 초고층 빌딩 건설에 있어서 골조를 이루는 철골과 철골간의 연결 조립을 인력에 의하지 않고 볼팅 작업을 수행하는 조종형 로봇을 이용하여 신속정확하고 안전하게 수행하는 장치에 관한 것이다.

고층 또는 초고층 빌딩 건설에 있어서 철골 구조를 이루는 철골과 철골간의 볼트 결합은 타워 크레인에 의해 각종 철골이 공급되면 수직철골과 수직철골 또는 수직철골과 수평철골 간을 사람이 직접 접근하여 철골에 형성된 볼트 구멍을 관통하여 볼트와 너트를 체결함으로써 철골구조를 완성하였다.

종래와 같이 고층 또는 초고층 빌딩 건설시 철골 구조를 사람이 직접 볼트 너트를 체결하여 철골 구조를 조립하는 방식은 철골구조 높이가 높아감에 따라 바람등의 영향으로 인한 작업자의 안전문제와, 또한 사람이 작업함에 따른 작업 진행속도 저하 및 철골간의 체결정밀도의 저하 등과 같은 문제점이 있어 왔다.

상기한 문제점을 해결한 종래의 장치 및 방법으로 본 출원인의 선행 출원건인 특허 제 10-2007-82231호가 있는데, 고층 또는 초고층 빌딩 건설시 철골 구조의 조립위치에 접근하여 볼트 체결이 가능한 조종형 로봇을 사용하여 신속하고 정밀하게 수행하는 장치 및 이를 이용한 철골구조의 볼트 체결공법으로 특히, 볼트작업을 수행하는 조종형 로봇이 바람 영향 및 작동 중에 의한 흔들림 없이 승하강하여 정밀하고 신속하게 철골과 철골간의 볼트 체결 위치에 다다를 수 있는 승하강 수단을 포함한 구성으로 도 18에 도시된 바와 같이 레일부 하부에 장치되어 수평방향으로 전후진 하는 이송대차부(1)와; 이송대차부 하부에 위치하여 수직방향으로 승하강되는 승하강수단부(2)와; 승하강수단부 하부에 회전부, x축테이블 및 y축테이블이 차례로 적층되어 회전, X축방향 전후진, Y축방향 전후진을 하여 그 하부에 장치된 볼팅툴부의 위치를 조절하는 볼팅툴부위치조절부(3)와; 볼팅툴부위치조절부(3) 하부에 장치되어 철골구조를 볼팅하는 볼팅툴부(4)와; 상기 이송대차부(1), 승하강수단부(2), 볼팅툴부위치조절부(3) 및 볼팅툴부(4)를 무선 또는 유선으로 원격조종하는 조종부(5)로 구성되어 철골구조를 볼트 결합하도록 한 구성을 특징으로 한다.

하지만 상기한 본 출원인의 선행 특허는 종래의 문제점을 해결한 현저하게 증진된 작용효과를 가짐에도 불구하고, 시저타입을 이용한 승하강 수단이 고공에서 강한 바람이 불 경우와 작업을 위하여 움직일 경우 이로 인해 볼팅 작업을 하는 조종형 로봇이 흔들릴 수 있다는 단점과,

또한 승하강수단에 의한 상하 볼팅 위치를 설정후 조정형 로봇이 수평 또는 수직골조에 지지되는 수단이 없어 볼팅 작업에 따른 진동이나 바람에 의한 흔들림시 정교한 볼팅 작업이 이루어지지 않을 수 있다는 단점과,

또한 실제 로봇이 행하고 있는 볼팅 작업을 현장 작업자가 지휘 감독할 필요가 있을 경우에도 이를 직접 확인 할 수 있는 탑승수단이 없다는 단점과 같은 일부 문제점을 내포하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고층 또는 초고층 빌딩 건설시 철골 구조의 조립위치에 접근하여 볼트 체결이 가능한 로봇을 사용하여 신속하고 정밀하게 수행하되, 시저 타입의 승하강수단이 보다 바람과 흔들림에 강한 구조를 가지도록 더블시저타입으로 구성하여 안정적으로 정밀하게 철골구조에 대한 볼팅작업이 가능토록 한 메니퓰레이터 로봇을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 고층 또는 초고층 빌딩 건설시 철골 구조의 조립위치에 접근하여 볼트 체결이 가능한 로봇을 사용하여 신속하고 정밀하게 수행하되, 승하강수단에 의한 상하 볼팅 위치 설정후 수평골조에 지지되는 수단을 구비하여 볼팅 작업에 따른 진동이나 바람에 의한 흔들림시에도 정교한 볼팅 작업이 이루어지도록 한 메니퓰레이터 로봇을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 고층 또는 초고층 빌딩 건설시 철골 구조의 조립위치에 접근하여 볼트 체결이 가능한 로봇을 사용하여 신속하고 정밀하게 수행하되, 볼팅 작업을 현장 작업자가 지휘 감독할수 있는 탑승수단을 가진 메니퓰레이터 로봇을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수 행하는 본 발명은 레일 하부에 설치되어 레일을 따라 움직이는 이송대차와;

이송대차 하부에 설치되어 더블시저구동모터의 직선운동에 의해 승하강 되도록 중앙 힌지에 의해 "X"자 형태로 힌지 결합된 다수개의 구동시저링크가 상하로 이웃하는 구동시저링크와 연속해서 측면힌지에 의해 힌지 결합구성된 한쌍의 구동시저링크부와, 이 구동시저링크부의 승하강에 연동되어 승하강하도록 다수개로 설치된 LM가이드측면링크지지대의 바깥쪽에서, LM가이드중앙힌지에 의해 "X"자 형태로 힌지 결합된 다수개의 LM가이드시저링크가 상하로 이웃하는 LM가이드시저링크와 힌지결합하여 양 측면부와 힌지 결합된 한쌍의 LM가이드시저링크부로 이루어진 더블시저와;

더블시저의 하부에 매달려 회전하도록 구성되고, 내부에는 작업자가 탑승할 수 있는 공간부와 유선 또는 무선으로 제어명령을 내리는 제어기 및 모니터가 구비된 캐빈과;

캐빈의 외부 양측면에 설치되어 철골과 접촉지지되도록 전후진하며, 그 재질이 자석으로 이루어진 앵커접촉부를 구비한 앵커수단(Anchoring device)과;

캐빈의 전면부에 설치되어 철골구조간을 볼팅하는 볼트 체결용 앤드이펙트;로 구성된 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇을 제공함으로써 달성된다.

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상기 제어기는 이송대차의 전후진, 더블시저의 승하강, 캐빈의 회전, 앵커수단의 전후진 및 볼트체결용 앤드이펙터를 유선 또는 무선방식으로 구동부를 원격 조종하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 캐빈은 그 상부에 설치된 브라켓에 매달린 구조로 설치되고, 이 브라켓 은 더블시저 하부를 이루는 시저링크하부베이스와 결합되고, 브라켓의 상부에 캐빈회전모터가 설치되어 캐빈회전모터의 회전축과 연결된 캐빈이 회전되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 더블시저는 더블시저구동모터가 이송대차의 일측면에 형성된 시저구동모터 브라켓과 결합되는 모터 브라켓에 의해 일측면의 위치가 고정지지되고, 더블시저구동모터의 타측 신축부인 더블시저구동모터로드는 이동힌지블록브라켓과 연결되어 지지되면서 그 길이가 가변 신축되도록 구성하고,

상부고정힌지블록이 이송대차의 양 측면브라켓 및 저면을 가로지르면서 고정 설치되어 하부에 위치한 일측 구동시저링크의 고정 힌지점으로 작용하게 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 이동힌지블록브라켓의 양측단 하부에는 각각 상부이동힌지블록이 설치되어, 이 상부이동힌지블록에 대응하여 설치된 각각의 상부LM가이드 상을 더블시저구동모터의 구동에 의한 더블시저구동모터로드의 신축력에 따라 직선운동하면서 하부에 위치한 구동시저링크부의 일측 구동시저링크의 이동 힌지점으로 작용하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 상부LM가이드는 각각 이송대차의 양 측면에 각각 돌출된 측면브라켓의 하부와 일정거리 이격되어 연결부재에 의해 고정 설치된 것을 특징으로 한다.

상부고정힌지블록, 상부LM가이드 및 상부이동힌지블록에 대응하는 하부 구조물로는 시저링크하부베이스 상부면에 설치되는 하부고정힌지블록, 하부LM가이드 및 하부이동힌지블록이 설치되어, 상부에서 더블시저구동모터의 구동에 의해 더블시저구동모터로드가 신축하게 되면 상부이동힌지블록이 상부LM가이드 상에서 직선운동을 하게 되고, 이에 연동되는 하부이동힌지블록 역시 하부LM가이드 상에서 직선운동을 하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 구동시저링크부는
최상부의 일측 구동시저링크가 상부에 형성된 측면힌지에 의해 상부이동힌지블록과 힌지결합하고, 최하부의 일측 구동시저링크는 하부에 형성된 측면힌지에 의해 하부이동힌지블록과 힌지 결합하도록 구성하고,
최상부의 타측 구동시저링크가 상부에 형성된 측면힌지에 의해 상부고정힌지블록과 힌지 결합되고, 최하부의 타측 구동시저링크는 하부에 형성된 측면힌지에 의해 하부고정힌지블록과 힌지 결합하도록 구성되며,

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마주보는 구동시저링크부 간에는 승하강시 흔들림 없이 안정적으로 연동되도록 마주보는 구동시저링크의 양측 측면힌지 간을 LM가이드측면링크지지대로 힌지 결합하여 연결 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 LM가이드시저링크부는,
일측은 고정LM가이드측면힌지에 의해 힌지결합하고 타측은 이동LM가이드측면힌지에 의해 상측 또는 하측의 LM가이드측면링크지지대에 형성된 측면 LM가이드의 측면LM블록과 힌지결합하여 이동하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 고층 또는 초고층 빌딩 건설시 철골 구조의 조립위치에 접근하여 볼트 체결이 가능한 메니퓰레이터 로봇을 사용하여 신속하고 정밀하게 수행하되, 시저 타입의 승하강수단을 더블시저타입으로 구성함으로써 보다 바람과 흔들림에 강한 구조를 가져 안정적으로 정밀하게 철골구조에 대한 볼팅작업이 이루어져 고층 또는 초고층 빌딩 건설 공정이 획기적으로 단축된다는 장점과,

또한 메니퓰레이터 로봇을 사용하여 신속하고 정밀하게 철골구조에 대한 볼팅 작업을 수행하되, 승하강수단에 의한 상하 볼팅 위치 설정후 수평골조에 지지되는 수단을 구비하여 볼팅 작업에 따른 진동이나 바람에 의한 흔들림시에도 정교한 볼팅 작업이 이루어지도록 하였다는 장점과,

또한 메니퓰레이터 로봇을 사용하여 신속하고 정밀하게 철골구조에 대한 볼팅 작업을 수행시, 볼팅 작업을 현장 작업자가 지휘 감독할수 있는 탑승수단을 가짐으로써 메니퓰레이터 로봇의 작업을 직접 확인하면서 현장 상황에 맞게 즉각적으로 메니퓰레이터 로봇의 제어를 수정할 수 있다는 장점과,

또한 고층 또는 초고층 빌딩 건설시 철골 구조의 볼트 조립시 사람이 아닌 볼트 체결용 메니퓰레이터 로봇을 사용함으로써 안전사고 등의 염려가 없다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 장치 구성을 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 정면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 좌측면도이고, 도 4는 도 2의 A-A선 단면도를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이 본 발명의 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇의 구성은 상부로부터 레일(6) 하부에 설치되어 레일을 따라 움직이도록 이송대차 구동모터(101)의 전후진에 의해 롤러가 수평방향으로 전후진 하여 움직이는 이송대차(1)가 설치된다. 이러한 이송대차는 타워크레인 하부 크레인 대차 옆에 별도의 레일을 설치되거나, 고층 또는 초고층 건물 시공시 중앙부에 형성되는 코어(core)의 둘레에 형성되어 건물의 층수가 높아짐에 따라 승강하는 붐대레일에 설치된 붐대 하부에 설치되어 수평방향으로 이동하도록 구성된다.

이송대차 하부에는 승하강용 신축 더블시저(2)가 설치되는데 이 더블시저(2)는 그 하부에 위치한 캐빈(3)을 승하강시 바람 및 흔들림에 의한 영향을 줄이면서도 정밀하고 신속하게 승하강시키는 역할을 하게 된다. 이에 따라 캐빈에 설치된 볼트 체결용 앤드 이펙터도 연동되어 승하강하여 볼팅될 철골구조가 있는 위치까지 이동하게 된다.

더블시저(2)는 리니어모터인 더블시저구동모터(21)의 직선운동에 의해 승하강 되는 한쌍의 구동시저링크부(22)와 이 구동시저링크부(22)의 승하강에 연동되어 승하강하는 한쌍의 LM가이드시저링크부(23)로 구성된다. 구동시저링크부(22)와 LM가이드시저링크부(23)는 각 측면이 서로 연결된 구조로 본 발명의 더블시저(2)는 4방향이 모두 시저링크구조를 가진다.

더블시저(2) 하부 시저링크하부베이스(2107)에는 브라켓(32)이 설치되어 캐빈(3)이 매달린 형태로 설치되는데, 캐빈은 브라켓 상부쪽에 설치된 캐빈회전모터(31)의 회전축과 연결되어 360도 회전되는 구조로 구성된다. 또한 캐빈(3)은 탑승가능한 공간부를 가진 구조로, 내부에는 제어기(도시없음)와 모니터(도시없음)가 구비되어 필요시 작업자가 직접 로봇을 제어할 수 있게 구성된다. 상기 브라켓은 내부에 베어링과 같은 마찰저감 부품이 설치되어 캐빈 회전시 마찰력을 줄여주게 구성된다.

캐빈(3)의 외부 양측면에는 각각 앵커수단(Anchoring device, 4)이 설치되어 있는데, 이 앵커수단은 캐빈이 볼팅 작업할 지점에 위치시 철골구조까지 전진하여 접촉하여 고정하게 된다. 이를 위해 앵커수단은 리니어모터(도시없음) 또는 유압 또는 공압 실린더(도시없음) 등의 장치에 의해 앞단에 설치된 앵커접촉부(41)가 전후진하게 되는데, 특히 앵커접촉부는 자석으로 구성되어 철골과 접촉시 강한 고정 지지력을 발휘하게 된다. 이와 같은 장치 구성에 의해 고층이나 초고층에서 철골구조를 볼팅시 바람에 의한 영향을 받지 않으면서도 정밀하고 신속하게 볼팅작업을 할 수 있게 된다.

또한 캐빈(3)의 전면부에는 철골구조간을 볼팅하는 볼트 체결용 앤드이펙트(5)가 설치되어 캐빈과 함께 승하강하면서 볼팅될 철골구조 지점까지 함께 이동하도록 구성된다. 따라서 캐빈이 승하강하거나 회전시 함께 연동되어 움직이게 된다.

이 볼트 체결용 앤드이펙트(5)는 2개의 철골간에 형성된 구멍에 볼트를 삽입하고 반대측면에서 너트를 위치시켜 회전시킴으로써 철골간을 조립하게 된다. 이러한 앤드이펙트는 여러 가지 방식의 볼팅용 앤드이펙트 방식을 선택할 수 있는데 구체적인 설명은 생략한다. 또한 이 볼트 체결용 앤드이펙트와 함께 용접용 앤드이펙트 또는 비전센서용 앤드이펙트 등이 하나 또는 하나 이상 선택적으로 장치될 수 있다. 여기서 철골간의 결합이라는 것이 수직 철골에 수평철골을 ㄱ'자로 결합하거나 또는 수직 철골에 수직철골간을 결합하는 것을 말한다.

상기에서 설명한 이송대차(1)의 전후진, 더블시저(2)의 승하강, 캐빈(3)의 회전, 앵커수단(4)의 전후진 및 볼트체결용 앤드이펙터(5)의 동작 조종은 유선 또는 무선방식으로 원격 조종하는 방식으로 미도시된 캐빈(3) 내부에 제어기와 모니터 등이 설치되어 자동 또는 수동으로 조종하게 된다. 이러한 방식은 메니퓰레이터 등을 멀리 떨어진 곳에서 조종하는 방식인 텔레오퍼레이터 시스템(teleoperator system)으로 무선 또는 유선으로 각 구동부와 연결하면 된다. 단 도면 도시상 구체적인 회로 연결 구성은 생략한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇은 타워크레인이 볼트 결합될 "H형강"등의 철골을 승하강 시켜 기 조립된 철골 옆에 위치시키면 캐빈 내부에 설치된 제어기의 명령에 의해 볼트 구멍이 형성된 양 철골부위로 이송대차(1)가 움직인 후 더블시저(2)가 하강하고, 이후 캐빈의 양측에 설치된 앵커수단(4)이 전진하여 캐빈을 고정시키면, 캐빈의 전면에 설치된 볼트체결용 앤드이펙터(5)가 볼트 및 너트를 철골의 볼트 구멍에 삽입 후 회전시켜 조립하게 된다.

도 5는 도 1에 따른 이송대차의 사시도이고, 도 6은 도 1에 따른 이송대차의 측면도인데, 도시된 바와 같이 이송대차 구동모터(101)의 동력을 전달받는 제 1 베벨기어(102)와, 제 1베벨기어의 회전방향을 전환하는 제 2 베벨기어(103)와, 제 2 베벨기어와 연동되는 구동축(104)과 구동축의 양측단에 설치되어 레일 상에서 전후 진 하는 구동롤러(105)와, 구동축에 끼워져 타 지점에 있는 스프라켓에 동력을 전달하는 구동축 스프라켓(106)과, 스프라켓에 기워져 동력을 전달하는 체인(107)과, 체인에 의해 구동축의 동력을 전달받는 피동축 스프라켓(108)과, 피동축 스프라켓(108)의 회전에 의해 연동되어 회전하는 피동축(109)과, 피동축(109)의 양측단에 설치되어 레일상에서 전후진 하는 피동롤러(110)로 동력계통이 설치되고,

이송대차가 전후진하는 방향의 일측면에는 시저구동모터 브라켓(111)이 돌출 설치되어 시저구동모터를 고정토록 구성되고, 이송대차가 전후진하는 방향의 양 측면에는 측면브라켓(112)이 돌출 설치되어 더블시저와 결합하여 고정토록 구성된다.

도 7은 도 1에 따른 더블시저부의 사시도이고, 도 8은 도 1에 따른 더블시저부의 정면도이고, 도 9는 도 1에 따른 더블시저부의 측면도이고, 도 10은 본 발명을 구성하는 더블시저부의 상세구성을 보인 사시도이고, 도 11은 도 10에 따른 더블시저부의 정면도이고, 도 12는 도 10에 따른 더블시저부의 측면도를 도시하고 있는데, 전술한 바와 같이 본 발명의 더블시저(2)는 리니어모터인 더블시저구동모터(21)의 직선운동에 의해 승하강 되는 한쌍의 구동시저링크부(22)와 이 구동시저링크부(22)의 승하강에 연동되어 승하강하는 한쌍의 LM가이드시저링크부(23)로 구성된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 더블시저구동모터(21)는 이송대차의 일측면에 형성된 시저구동모터 브라켓(111)과 결합되는 모터 브라켓(2101)에 의해 일측면의 위치가 고정지지된다. 또한 더블시저구동모터(21)의 타측 신축부인 더블 시저구동모터로드(2102)는 이동힌지블록브라켓(2103)과 연결되어 지지되면서 그 길이가 가변 신축된다. 이 이동힌지블록브라켓(2103)의 양측단 하부에는 각각 상부이동힌지블록(2104)이 설치되는데, 이 상부이동힌지블록(2104)은 이에 대응하여 설치된 각각의 상부LM가이드(2105) 상을 더블시저구동모터(21)의 구동에 의한 더블시저구동모터로드(2102)의 신축력에 따라 직선운동하면서 하부에 위치한 링크의 이동 힌지점으로 작용하게 된다. 또한 상부LM가이드(2105)는 각각 이송대차(1)의 양 측면에 각각 돌출된 측면브라켓(112)의 하부와 일정거리 이격되어 연결부재에 의해 고정 설치된다. 한편 상부고정힌지블록(2106) 또한 이송대차(1)의 양 측면브라켓(112) 및 저면을 가로지르면서 고정 설치되어 하부에 위치한 링크의 고정 힌지점으로 작용하게 된다. 이에 따라 더블시저구동모터(21)는 이송대차(1)의 하부에서 고정지지되게 된다.

상기 상부고정힌지블록(2106), 상부LM가이드(2105) 및 상부이동힌지블록(2104)에 대응하는 하부 구조물로는 시저링크하부베이스(2107) 상부면에 설치되는 하부고정힌지블록(2108), 하부LM가이드(2109) 및 하부이동힌지블록(2110)이 있어서 상부에서 더블시저구동모터(21)의 구동에 의해 더블시저구동모터로드(2102)가 신축하게 되면 상부이동힌지블록(2104)이 상부LM가이드(2105) 상에서 직선운동을 하게 되고, 이에 연동되는 하부이동힌지블록(2110) 역시 하부LM가이드(2109) 상에서 직선운동을 하게 된다.

이와 같이 상부이동힌지블록(2104)과 하부이동힌지블록(2110)이 연동되어 움직이게 되면 일측이 상부고정힌지블록(2106)과 하부고정힌지블록(2108)에 연결되 고, 타측이 상부이동힌지블록(2104)과 하부이동힌지블록(2110)에 연결된 구동시저링크부(22)는 수축과 팽창운동을 하면서 승하강하게 된다.

이하 구동시저링크부(22) 및 이와 연동되는 LM가이드시저링크부(23)의 구조에 대해 자세히 살펴본다.

구동시저링크부(22)는 중앙 힌지(2111)에 의해 "X"자 형태로 힌지 결합된 다수개의 구동시저링크(2112)가 상하로 이웃하는 구동시저링크(2112)와 연속해서 측면힌지(2113)에 의해 힌지 결합되어 구성되는데, 최상부와 최하부의 일측 구동시저링크(2112)가 상부이동힌지블록(2104) 및 하부이동힌지블록(2110)과 측면힌지(2113)와 힌지 결합하고,

또한 최상부와 최하부의 타측 구동시저링크(2112)가 상부고정힌지블록(2106) 및 하부고정힌지블록(2108)과 측면힌지(2113)와 힌지 결합하도록 구성된다.

또한 마주보는 구동시저링크부(22) 간에는 승하강시 흔들림 없이 안정적으로 연동되도록 마주보는 구동시저링크(2111)의 양측 측면힌지(2113) 간을 LM가이드측면링크지지대(2114)로 힌지 결합하여 연결하였다.

한편 LM가이드시저링크부(23)는 다수개로 설치된 상기 LM가이드측면링크지지대(2114)의 바깥쪽에서, LM가이드중앙힌지(2115)에 의해 "X"자 형태로 힌지 결합된 다수개의 LM가이드시저링크(2116)가 상하로 이웃하는 LM가이드시저링크(2116)와 힌지결합하는데, 일측은 고정LM가이드측면힌지(2117)에 의해 힌지결합하고 타측은 이 동LM가이드측면힌지(2118)에 의해 상측 또는 하측의 LM가이드측면링크지지대(2114)에 형성된 측면 LM가이드(21141)의 측면LM블록(21142)과 힌지결합하여 이동하게 된다.

상기에서 각 힌지를 구성하는 힌지구멍, 힌지핀, 힌지와셔 및 힌지링 등은 힌지를 구성하는 당연한 구조이므로 편의상 구체적인 도면 설명은 생략하였다.

이하 본 발명의 더블시저(2)의 작동을 도 13 내지 15를 참조하여 설명한다. 도 13은 본 발명을 구성하는 더블시저부가 최대로 승강했을때와 하강했을때의 사시도이고, 도 14는 본 발명을 구성하는 더블시저부가 최대로 승강했을때와 하강했을때의 정면도이고, 도 15는 본 발명을 구성하는 더블시저부가 최대로 승강했을때와 하강했을때의 측면도이다.

도시된 바와 같이 더블시저구동모터(21)의 구동에 의해 더블시저구동모터로드(2102)가 최대 신장 상태에서 수축하게 되면 이 더블시저구동모터로드(2102)와 연동되어 움직이는 양측 이동힌지블록브라켓(2103)가 수축되면서 각각의 상부이동힌지블록(2104)이 양측 상부LM가이드(2105)를 따라 이동하게 된다.

동시에 상부이동힌지블록(2104)과 측면힌지(3113)에 의해 힌지결합된 구동시저링크(2112)들이 팽창하면서 상하방향으로 길어지게 된다.

이때 LM가이드측면링크지지대(2114)들로 상하 방향으로 팽창하면서 길어지게 되는데, 이때 LM가이드측면링크지지대(2114)에 형성된 측면LM가이드(21141)상을 움 직이는 측면LM가이드블록(21142)이 측면LM가이드(21141)의 중앙부쪽으로 움직이게 되고 동시에 LM가이드시저링크(2116)도 중앙부쪽으로 이동하면서 상하방향으로 팽창하면서 길어지게 되어 더블시저(2)가 하강하게 된다.

마찬가지로 반대로 작용시에는 수축하게 된다.

도 16은 본 발명의 장치가 설치되는 건물의 코어부 둘레에 설치된 붐대 레일과 붐대를 보인 예시도인데, 고층이나 초고층 건물 신축시 건물 내부 중앙부에 형성되는 코어(core)의 둘레를 따라 상하 이송수단을 구비한 붐대레일(7)을 설치하고, 이 붐대레일을 따라 움직이는 이송수단을 구비한 붐대(71)가 움직이면서 크레인이 이송한 철골 연결부위 옆에 위치하게 된다.

이후 붐대(71) 하부에 결합된 레일(6)을 따라 본 발명의 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇의 이송대차(1)가 전후진 하여 캐빈(3)내에 장치된 제어기가 지시한 볼트 구멍이 형성된 양 철골부위로 움직인 후 더블시저(2)가 구동시저링크부(22) 및 LM가이드시저링크부(23)의 정밀하고 신속한 이동에 의해 바람의 영향을 적게 받으면서 하강 후 캐빈(2)의 양측면에 설치된 앵커수단(4)이 작동하여 앵커접촉부(41)가 자석의 힘에 의해 철골에 부착되면 볼트체결용앤드이펙트(5)가 정밀하게 볼트 조립위치까지 전진하여 볼트 및 너트를 철골의 볼트 구멍에 삽입후 회전시켜 조립하게 된다.

도 17은 본 발명의 장치가 설치되는 타워 크레인의 하부에 설치된 레일을 보 인 예시도인데, 도시된 바와 같이 타원크레인 하부에 레일(6)을 설치하여 크레인과 동일한 위치로 움직이게 된다. 이때 이송대차는 타워크레인 하부 크레인 대차 옆에 별도의 레일을 설치된다. 나머지 작업은 도 16에 설명한 바와 같다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 장치 구성을 사시도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 정면도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 좌측면도이고,

도 4는 도 2의 A-A선 단면도이고,

도 5는 도 1에 따른 이송대차의 사시도이고,

도 6은 도 1에 따른 이송대차의 측면도이고,

도 7은 도 1에 따른 더블시저부의 사시도이고,

도 8은 도 1에 따른 더블시저부의 정면도이고,

도 9는 도 1에 따른 더블시저부의 측면도이고,

도 10은 본 발명을 구성하는 더블시저부의 상세구성을 보인 사시도이고,

도 11은 도 10에 따른 더블시저부의 정면도이고,

도 12는 도 10에 따른 더블시저부의 측면도이고,

도 13은 본 발명을 구성하는 더블시저부가 최대로 승강했을때와 하강했을때의 사시도이고,

도 14는 본 발명을 구성하는 더블시저부가 최대로 승강했을때와 하강했을때의 정면도이고,

도 15는 본 발명을 구성하는 더블시저부가 최대로 승강했을때와 하강했을때의 측면도이고,

도 16은 본 발명의 장치가 설치되는 건물의 코어부 둘레에 설치된 붐대 레일 과 붐대를 보인 예시도이고,

도 17은 본 발명의 장치가 설치되는 타워 크레인의 하부에 설치된 레일을 보인 예시도이고,

도 18은 종래의 볼팅로봇의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 이송대차 (2) : 더블시저

(3) : 캐빈 (4) : 앵커수단

(5) : 볼트 체결용 앤드이펙트 (6) : 레일

(21) : 더블시저구동모터 (22) : 구동시저링크부

(23) : LM가이드시저링크부 (31) : 캐빈회전모터

(32) : 브라켓 (41) : 앵커접촉부

(111) : 시저구동모터 브라켓 (112) : 측면브라켓

(2101) : 모터 브라켓 (2102) : 더블시저구동모터로드

(2103) : 이동힌지블록브라켓 (2104) :상부이동힌지블록

(2105) : 상부LM가이드 (2106) : 상부고정힌지블록

(2107) : 시저링크하부베이스 (2107) :시저링크하부베이스

(2108) : 하부고정힌지블록 (2109) : 하부LM가이드

(2110) : 하부이동힌지블록 (2111) : 중앙 힌지

(2112) : 구동시저링크 (2112) : 구동시저링크

(2113) : 측면힌지 (2114) : LM가이드측면링크지지대

(2115) : LM가이드중앙힌지 (2116) : LM가이드시저링크

(2117) : 고정LM가이드측면힌지 (2118) : LM가이드측면힌지

(21141) : 측면 LM가이드 (21142) : 측면LM블록

Claims (10)

1. 레일(6) 하부에 설치되어 레일을 따라 움직이는 이송대차(1)와;

   이송대차 하부에 설치되어 더블시저구동모터(21)의 직선운동에 의해 승하강 되도록 중앙 힌지(2111)에 의해 "X"자 형태로 힌지 결합된 다수개의 구동시저링크(2112)가 상하로 이웃하는 구동시저링크(2112)와 연속해서 측면힌지(2113)에 의해 힌지 결합구성된 한쌍의 구동시저링크부(22)와, 이 구동시저링크부(22)의 승하강에 연동되어 승하강하도록 다수개로 설치된 LM가이드측면링크지지대(2114)의 바깥쪽에서, LM가이드중앙힌지(2115)에 의해 "X"자 형태로 힌지 결합된 다수개의 LM가이드시저링크(2116)가 상하로 이웃하는 LM가이드시저링크(2116)와 힌지결합하여 양 측면부와 힌지 결합된 한쌍의 LM가이드시저링크부(23)로 이루어진 더블시저(2)와;

   더블시저(2)의 하부에 매달려 회전하도록 구성되고, 내부에는 작업자가 탑승할 수 있는 공간부와 유선 또는 무선으로 제어명령을 내리는 제어기 및 모니터가 구비된 캐빈(3)과;

   캐빈(3)의 외부 양측면에 설치되어 철골과 접촉지지되도록 전후진하며, 그 재질이 자석으로 이루어진 앵커접촉부(41)를 구비한 앵커수단(Anchoring device, 4)과;

   캐빈(3)의 전면부에 설치되어 철골구조간을 볼팅하는 볼트 체결용 앤드이펙트(5);로 구성된 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제어기는 이송대차(1)의 전후진, 더블시저(2)의 승하강, 캐빈(3)의 회전, 앵커수단(4)의 전후진 및 볼트체결용 앤드이펙터(5)를 유선 또는 무선방식으로 구동부를 원격 조종하도록 구성한 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 캐빈(3)은 그 상부에 설치된 브라켓(32)에 매달린 구조로 설치되고, 이 브라켓은 더블시저(2) 하부를 이루는 시저링크하부베이스(2107)와 결합되고, 브라켓의 상부에 캐빈회전모터(31)가 설치되어 캐빈회전모터의 회전축과 연결된 캐빈이 회전되도록 구성한 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 더블시저(2)는 더블시저구동모터(21)가 이송대차의 일측면에 형성된 시저구동모터 브라켓(111)과 결합되는 모터 브라켓(2101)에 의해 일측면의 위치가 고정지지되고, 더블시저구동모터(21)의 타측 신축부인 더블시저구동모터로드(2102)는 이동힌지블록브라켓(2103)과 연결되어 지지되면서 그 길이가 가변 신축되도록 구성하고,

   상부고정힌지블록(2106)이 이송대차(1)의 양 측면브라켓(112) 및 저면을 가로지르면서 고정 설치되어 하부에 위치한 일측 구동시저링크(2112)의 고정 힌지점으로 작용하게 구성한 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 이동힌지블록브라켓(2103)의 양측단 하부에는 각각 상부이동힌지블록(2104)이 설치되어, 이 상부이동힌지블록(2104)에 대응하여 설치된 각각의 상부LM가이드(2105) 상을 더블시저구동모터(21)의 구동에 의한 더블시저구동모터로드(2102)의 신축력에 따라 직선운동하면서 하부에 위치한 구동시저링크부의 일측 구동시저링크(2112)의 이동 힌지점으로 작용하도록 구성한 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 상부LM가이드(2105)는 각각 이송대차(1)의 양 측면에 각각 돌출된 측면브라켓(112)의 하부와 일정거리 이격되어 연결부재에 의해 고정 설치된 것을 특징 으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.
8. 제 6항에 있어서,

   상부고정힌지블록(2106), 상부LM가이드(2105) 및 상부이동힌지블록(2104)에 대응하는 하부 구조물로는 시저링크하부베이스(2107) 상부면에 설치되는 하부고정힌지블록(2108), 하부LM가이드(2109) 및 하부이동힌지블록(2110)이 설치되어, 상부에서 더블시저구동모터(21)의 구동에 의해 더블시저구동모터로드(2102)가 신축하게 되면 상부이동힌지블록(2104)이 상부LM가이드(2105) 상에서 직선운동을 하게 되고, 이에 연동되는 하부이동힌지블록(2110) 역시 하부LM가이드(2109) 상에서 직선운동을 하도록 구성한 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 구동시저링크부(22)는,

   최상부의 일측 구동시저링크(2112)가 상부에 형성된 측면힌지(2113)에 의해 상부이동힌지블록(2104)과 힌지결합하고, 최하부의 일측 구동시저링크(2112)는 하부에 형성된 측면힌지(2113)에 의해 하부이동힌지블록(2110)과 힌지 결합하도록 구성하고,

   최상부의 타측 구동시저링크(2112)가 상부에 형성된 측면힌지(2113)에 의해 상부고정힌지블록(2106)과 힌지 결합되고, 최하부의 타측 구동시저링크(2112)는 하부에 형성된 측면힌지(2113)에 의해 하부고정힌지블록(2108)과 힌지 결합하도록 구성되며,

   마주보는 구동시저링크부(22) 간에는 승하강시 흔들림 없이 안정적으로 연동되도록 마주보는 구동시저링크(2111)의 양측 측면힌지(2113) 간을 LM가이드측면링크지지대(2114)로 힌지 결합하여 연결 구성한 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 LM가이드시저링크부(23)는,

    일측은 고정LM가이드측면힌지(2117)에 의해 힌지결합하고 타측은 이동LM가이드측면힌지(2118)에 의해 상측 또는 하측의 LM가이드측면링크지지대(2114)에 형성된 측면 LM가이드(21141)의 측면LM블록(21142)과 힌지결합하여 이동하도록 구성한 것을 특징으로 하는 철골 구조의 볼트 체결을 위한 더블시저타입 이동 메니퓰레이터 로봇.

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