KR101141133B1 - 러그 취부장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 러그 취부장치에 관한 것으로, 베이스프레임과; 상기 베이스프레임의 상면에 고정되고, 다단 인출되는 형태로 구비된 다수의 높이조절아암과; 상기 높이조절아암 중 최상단의 단부에 고정된 고정판과; 상기 고정판의 상부에 설치된 턴테이블과; 상기 턴테이블의 상면에 자회전되게 설치된 제1스크류샤프트와; 상기 제1스크류샤프트에 나사결합되어 제1스크류샤프트를 따라 움직일 수 있는 제1유동판과; 상기 제1유동판의 상면에 상기 제1스크류샤프트와 직교되는 방향으로 자회전되게 설치된 제2스크류샤프트와; 상기 제2스크류샤프트에 나사결합되어 제2스크류샤프트를 따라 움직일 수 있는 제2유동판과; 상기 제2유동판의 상면에 고정된 고정아암과; 상기 고정아암의 단부에 연결된 유동아암과; 상기 유동아암의 일단에 연결된 작동아암과; 상기 유동아암의 일단에 구비되고, 상기 고정아암에 대해 상기 유동아암을 회전시키는 구동축 및 구동스프라켓과; 상기 유동아암의 타단에 구비되고, 상기 유동아암에 대해 상기 작동아암을 회전시키는 종동축 및 종동스프라켓과; 상기 구동스프라켓과 종동스프라켓을 연결하는 체인과; 상기 작동아암의 단부에 연결된 대상물 파지용 바이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 러그 취부장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 러그 취부에 사용되는 로봇을 직교좌표계를 활용한 3차원 제어가 가능토록 함으로써 제어의 용이성 확보, 정확한 위치 제어 가능, 구동수단 구비를 통한 이동의 편의성 향상, 소형화 경량화 가능, 작업의 효율성 및 생산성 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.

Description

러그 취부장치{LUG ATTACHING EQUIPMENT}

본 발명은 러그 취부장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선체 하부에 러그 취부시 윗보기 용접이 가능한 구조로 이루어져 용접작업의 용이성을 확보하고 정확한 위치로의 이동 제어가 쉬워 작업의 편의성 및 생산성 향상에 일조할 수 있도록 개선된 러그 취부장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박 조립라인에서 대중량의 각종 철구조물인 블록(Block: 배조립전 각 단위 조립체)를 운송하기 위해서 밑 부분에 러그(LUG)를 용접 고정시킨 후 이를 이용하여 중량물인 블록을 이송시킨다.

그런데, 이와 같은 러그(LUG)도 무겁기 때문에 블록 하부에 용접시 작업상 불편함과 어려움이 크다.

이에, 러그의 용접을 보다 편리하게 할 수 있는 취부 장치들이 개발되었으며, 일 예로 다축관절을 갖는 로봇을 들 수 있다.

예컨대, 등록실용 제0364302호에는 "대차식 포터블 용접러그 취부 로보트"가 개시되어 있는데, 개시된 예는 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 대차(10)의 마운트(12) 상에 다수의 아암(21,23)과 관절(22,24) 및 바이트(25)를 구비하여, 이를 회전 및 굴절 조작하여 바이트(25)로 러그(L)를 파지한 상태에서 원하는 위치로 이동 지지할 수 있도록 구성된 것임을 알 수 있다.

다른 예로, 등록특허 제0556279호 "러그취부장치"에도 유사한 형태의 러그 취부용 로봇이 개시되어 있는데, 개시된 예는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 테이블(30) 상에 지지암(32)을 일체로 고정하고, 이 지지암(32)에 고정되는 고정암(34), 고정암(34)에 연결되는 리프팅암(36), 로테이팅암(38) 및 바이트 형태의 파지대(40)를 구비하여 회전 및 굴절되면서 러드(L)를 파지 이동시킬 수 있도록 구성된 것임을 알 수 있다.

하지만, 이들 개시 기술에 나타난 바와 같이, 지금까지 개발된 러그 취부장치는 일직선상으로 굴절가능한 다축 관절을 사용하고 있고, 이들을 회전가능하게 하는 회전축을 구비한 형태로 이를 테면, 구좌표계를 변형한 형태로 제어하는 구조이기 때문에 주로 각도 조절을 통해 위치제어해야 하므로 적어도 3축 이상을 움직이도록 조작해야된다.

따라서, 작업자가 정확한 지점으로 러그(L)를 이동시키기 위한 제어가 어렵고, 특히 러그(L) 용접을 위해서는 허용오차 ±5~10% 이내로 미세 조정이 필수적으로 수반되는데 이를 쉽게 조절할 수 없어 작업이 매우 어렵고, 작업시간이 많이 소요되며, 그만큼 생산성이 하락하는 커다란 단점이 있어 왔다.

뿐만 아니라, 러그(L) 취부 작업은 조선소 내 핀지그 위에 블록을 놓고, 핀지그 사이에서 많은 작업들이 이루어지는데, 핀지그의 높이는 블록의 크기 및 형태에 따라 달라지기 때문에 취부해야 할 러그(L)의 높이 또한 달라지게 된다.

예컨대, 최소 900mm에서 최대 2000mm까지 취부 작업이 이루어지게 되는데, 2000mm 이상은 크레인을 이용하기 때문에 블록과의 간섭을 일으키지 않고 원활하게 작업할 수 있는 취부 장치의 크기는 최소 900mm에서 2000mm까지 작업할 수 있는 크기여야 한다.

그러나, 종래 장비는 회전 제어와, 굴절에 의한 곡선 제어 형태로 이루어져 있기 때문에 최대 2000mm까지 작업할 수 있도록 설계하기 위해서는 취부 장치 자체의 크기가 2000mm를 넘게 되어 블록과의 간섭을 피할 수 없게 되고, 작업성이 현저히 떨어지는 단점을 가진다.

나아가, 러그 취부 작업은 보통 한 자리에서 지속적으로 이루어지는 것이 아니라 이동하면서 작업하기 때문에 이동식 대차 타입으로 제작되는 것이 바람직하지만, 기존 장치들은 수동식 타입이라 작업시마다 작업자가 밀고 다녀야 하는 불편과, 작업장 바닥에는 각 종 케이블을 비롯한 작업 장비들이 산재해 있는데 이들과의 간섭과 장치 자체의 무께 때문에 작업자가 장치를 이동시키기 어렵고 곤란하여 생산성 하락의 주요 원인중 하나로 작용하고 있기도 하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 러그 취부를 위해 사용되는 다축관절형 로봇의 제어 구조를 직교좌표계를 이용하는 형태로 개량하여 X, Y, Z 축 방향으로 정량 제어함으로써 정확한 위치 제어가 용이하고, 작업이 편리하며, 장비의 크기를 크게 제작하지 않아도 되고, 굴절식이 아니기 때문에 회전반경내 다른 물건들과의 간섭이 극소화되며, 구동수단을 포함하고 있어 이동의 편의성과 그에 따른 작업효율을 향상시킬 수 있도록 한 러그 취부장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 베이스프레임과; 상기 베이스프레임의 상면에 고정되고, 다단 인출되는 형태로 구비된 다수의 높이조절아암과; 상기 높이조절아암 중 최상단의 단부에 고정된 고정판과; 상기 고정판의 상부에 설치된 턴테이블과; 상기 턴테이블의 상면에 자회전되게 설치된 제1스크류샤프트와; 상기 제1스크류샤프트에 나사결합되어 제1스크류샤프트를 따라 움직일 수 있는 제1유동판과; 상기 제1유동판의 상면에 상기 제1스크류샤프트와 직교되는 방향으로 자회전되게 설치된 제2스크류샤프트와; 상기 제2스크류샤프트에 나사결합되어 제2스크류샤프트를 따라 움직일 수 있는 제2유동판과; 상기 제2유동판의 상면에 고정된 고정아암과; 상기 고정아암의 단부에 연결된 유동아암과; 상기 유동아암의 일단에 연결된 작동아암과; 상기 유동아암의 일단에 구비되고, 상기 고정아암에 대해 상기 유동아암을 회전시키는 구동축 및 구동스프라켓과; 상기 유동아암의 타단에 구비되고, 상기 유동아암에 대해 상기 작동아암을 회전시키는 종동축 및 종동스프라켓과; 상기 구동스프라켓과 종동스프라켓을 연결하는 체인과; 상기 작동아암의 단부에 연결된 대상물 파지용 바이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 러그 취부장치를 제공한다.

이때, 상기 베이스프레임의 저면에는 다수의 구동바퀴가 더 구비되고, 상기 구동바퀴는 상기 베이스프레임의 저면에 고정된 구동모터를 통해 그 회전 구동이 제어되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 베이스프레임의 양측에는 상기 베이스프레임의 수평을 잡아주도록 유압실린더에 의해 동작되는 다수의 아웃트리거가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 높이조절아암은 3단 유압실린더인 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 제1스크류샤프트의 일단에는 이를 회전시키기 위한 제1핸들이 고정되고, 상기 제2스크류샤프트의 일단에는 이를 회전시키기 위한 제2핸들이 더 고정된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 턴테이블의 상면에는 제1스크류샤프트와 평행하게 적어도 하나 이상의 가이드레일이 구비되고 상기 가이드레일에는 제1유동판의 저면이 끼워지며; 상기 제1유동판의 상면에는 제2스크류샤프트와 평행하게 적어도 하나 이상의 가이드레일이 구비되고 상기 가이드레일에는 제2유동판의 저면이 끼워지는 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 작동아암과 바이트 사이에는 상기 바이트를 작동아암에 대해 회전시킬 수 있는 연결부가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 러그 취부에 사용되는 로봇을 직교좌표계를 활용한 3차원 제어가 가능토록 함으로써 제어의 용이성 확보, 정확한 위치 제어 가능, 구동수단 구비를 통한 이동의 편의성 향상, 소형화 경량화 가능, 작업의 효율성 및 생산성 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.

도 1 내지 도 4는 종래 기술에 따른 러그 취부장치를 예시한 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 러그 취부장치의 전체 외관을 보인 모식적인 예시도이다.
도 6 내지 도 12는 본 발명에 따른 러그 취부장치를 구성하는 각 요부의 예시도 및 샘플 사진이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 러그 취부장치는 베이스프레임(100)을 포함한다.

상기 베이스프레임(100)은 판상의 부재로서, 그 저면에는 구동모터(110)가 고정되고, 상기 구동모터(110)에서 발생된 동력을 통해 회전 구동하는 구동바퀴(120)가 구비된다.

따라서, 상기 베이스프레임(100)은 상기 구동모터(110)의 동력을 통해 보다 쉽게 작업장 내를 주행할 수 있게 된다.

물론, 필요한 경우 상기 구동바퀴(120) 중 어느 일측에 조향 기능을 추가하여 더욱 쉽게 위치이동할 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.

뿐만 아니라, 상기 베이스프레임(100)의 양측에는 유압에 의해 동작되는 아웃트리거(700)가 구비되어 작업전에 본 발명 장치가 쓰러지거나 한 쪽으로 쏠리지 않고 균형을 잡을 수 있도록 하여 준다.

그리고, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 베이스프레임(100)의 상면에는 높이 조절이 가능한 다수의 아암이 설치되는데, 이를 테면 제1높이조절아암(200), 제2높이조절아암(210), 제3높이조절아암(220)이 그것이다.

이들 제1,2,3높이조절아암(200,210,220)은 3단 유압실린더에 의해 다단 인출가능하게 구성된다.

따라서, 본 발명에 따른 장치의 높이를 쉽게 조절할 수 있게 된다.

아울러, 상기 제3높이조절아암(220)의 단부에는 고정판(300)이 견고히 고정된다.

또한, 상기 고정판(300)의 상면에는 테이블기어(306)가 회전가능하게 설치되고, 상기 테이블기어(306)는 구동기어(304)와 치결합된다.

이때, 상기 구동기어(304)는 회전모터(302)의 회전축에 고정되며, 상기 회전모터(302)는 상기 고정판(300)에 고정된다.

이에 따라, 상기 회전모터(302)가 구동되면 상기 구동기어(304)가 회전하면서 이와 맞물린 상기 테이블기어(306)를 회전시키게 된다.

한편, 상기 테이블기어(306)의 상면에는 턴테이블(310)이 일체로 고정된다.

이 경우, 상기 턴테이블(310)은 여러가지 형태를 가질 수 있는데, 이를 테면 원 형상으로 형성되는 것이 주변 장비와의 간섭을 최소화시키므로 가장 바람직하나 본 발명에서는 설명의 편의상 도 7과 같이 사각판상으로 도시하였고, 이를 기준으로 설명하기로 한다.

아울러, 상기 턴테이블(310)의 상면에는 제1핸들(320)에 의해 회전되는 제1스크류샤프트(330)가 자회전 가능하게 설치되고, 상기 제1스크류샤프트(330)에는 제1유동판(340)이 나사결합된다.

따라서, 상기 제1유동판(340)은 상기 제1핸들(320)을 회전시킴에 따라 제1스크류샤프트(330)를 따라 이동가능하게 되는데, 이 제1유동판(340)의 유동을 "X축 이동"이라 정의하기로 한다.

이때, 상기 제1유동판(340)이 회전하지 않도록 회전방지수단이 구비될 수 있는데, 바람직하기로는 상기 턴테이블(310)의 상면에 가이드레일(도면번호 생략)을 구비하고, 이 가이드레일에 상기 제1유동판(340)의 저면 양측이 끼워지도록 구성함으로써 간단히 해결할 수 있다.

또한, 상기 제1유동판(340)의 상면 중앙에는 상기 제1유동판(340)의 설치구조와 동일한 구조를 갖되 단지 그 유동방향만 제1유동판(340)과 직교되는 방향(이를 "Y축 이동"으로 정의함)으로 움직일 수 있도록 제2핸들(350), 제2스크류샤프트(360) 및 제2유동판(370)이 구비된다.

그리고, 상기 제2유동판(370)의 상면에는 도 5 내지 도 10과 같이, 고정아암(400)이 견고히 고정된다.

따라서, 상기 고정아암(400)은 상기 제1,2유동판(340,370)에 의해 X축과 Y축 방향으로 직교좌표계 내에서 미세 조정이 가능하고, 정확한 위치 조정이 가능하게 되며, 또한 턴테이블(300)을 통해 제자리에서 360°회전도 가능하게 구성된다.

아울러, 상기 고정아암(400)의 일단에는 구동축(412)에 의해 회전가능한 유동아암(410)이 연결된다.

또한, 상기 고정아암(400)의 타단에는 종동축(432)에 의해 회전가능한 작동아암(500)이 연결된다.

나아가, 상기 구동축(412)에는 구동스프라켓(414)이 고정되고, 도시되지 않은 구동원에 의해 상기 구동축(412)이 회전될 수 있게 구성되며, 상기 종동축(432)에는 종동스프라켓(432)이 고정되며, 상기 구동스프라켓(414)과 종동스프라켓(432)에는 무한궤도 형태로 회전되는 체인(420)이 구비되는데, 상기 체인(420)은 상기 유동아암(410)에 내장되는 형태로 구비된다.

이에 따라, 상기 구동축(412)이 구동되면 체인(420)이 회전되면서 종동축(432)을 돌리게 되고, 상기 종동축(432)과 키 고정된 작동아암(500)이 상하방향으로 선회가능하게 된다.

그리고, 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 작동아암(500)의 선단에는 연결부(510)가 구비되고, 상기 연결부(510)에는 바이트(600)가 연결된다.

이때, 상기 연결부(510)는 모터와 기어, 축을 이용하여 상기 바이트(600)를 상기 작동아암(500)에 대해 자회전되게 구성하면 더욱 좋다.

또한, 상기 바이트(600)의 일측에는 상기 연결부(510)에 의해 지지고정되는 바이트실린더(610)가 설치되어 상기 바이트(600)를 통해 대상물을 집을 수 있도록 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.

먼저, 작업장소로의 이동은 구동모터(110)를 구동시켜 구동바퀴(120)를 회전시킴으로써 본 발명 장치를 자유롭고 쉽게 위치 이동시킬 수 있게 된다.

이와 같은 조작을 통해 본 발명 장치가 러그 취부에 필요한 장소로 이동되면 아웃트리거(700)를 펼쳐 본 발명 장치가 유동되지 않고 수평을 유지할 수 있도록 견고히 지지고정되게 한다.

이 상태에서, 작업위치까지 높이 조절하기 위해 제1,2,3높이조절아암(200,210,220)을 신장시킨다.

이들 높이조절아암의 신장을 통해 러그를 취부할 바이트(600)가 어느 정도 높이에 이르면 바이트(600)의 위치를 정확하게 조절하기 위한 제어작업을 수행한다.

이때, 정확한 위치 조정을 위해 턴테이블(300)을 회전시켜 바이트(600)의 방향을 설정하고, 취부할 러그를 파지한 다음 유동아암(410)을 일정 각도로 세우게 된다.

이어, 체인(420)를 구동시켜 작동아암(500)을 펼치게 되면 러그 취부 위치까지 근접하게 된다.

그 상태에서, 제1핸들(320)과 제2핸들(350)을 돌려 바이트(600)를 X축과 Y축으로 이동시키면서 미세조정하게 된다.

이 경우, 상기 제1핸들(320)과 제2핸들(350)도 필요한 경우 모터 등의 구동수단을 이용하여 자동제어할 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.

이렇게 하여, 바이트(600)의 위치가 정해지면 작동아암(500)을 고정시키고, 러그 취부를 위한 용접 작업을 수행하게 된다.

따라서, X-Y 직교좌표계와 회전운동을 이용하여 보다 정확하고 정밀한 위치 제어가 가능하고, 러그 취부를 위한 용접 작업시 작업의 안정성을 확보하게 된다.

물론, 상기 바이트(600)는 앞서 설명한 연결부(510)를 회전시키는 것에 의해 더 미세한 조정도 가능하다.

100 : 베이스프레임 110 : 구동모터
120 : 구동바퀴 200 : 제1높이조절아암
210 : 제2높이조절아암 220 : 제3높이조절아암
300 : 고정판 310 : 턴테이블
320 : 제1핸들 330 : 제1스크류샤프트
340 : 제1유동판 350 : 제2핸들
360 : 제2스크류샤프트 370 : 제2유동판
400 : 고정아암 410 : 유동아암
420 : 체인 500 : 작동아암
510 : 연결부 600 : 바이트
610 : 바이트실린더

Claims (7)

1. 베이스프레임(100)과;
   상기 베이스프레임(100)의 상면에 고정되고, 다단 인출되는 형태로 구비된 다수의 높이조절아암(200,210,220)과;
   상기 높이조절아암(200,210,22)중 최상단의 단부에 고정된 고정판(300)과;
   상기 고정판(300)의 상부에 설치된 턴테이블(310)과;
   상기 턴테이블(310)의 상면에 자회전되게 설치된 제1스크류샤프트(330)와;
   상기 제1스크류샤프트(330)에 나사결합되어 제1스크류샤프트(330)를 따라 움직일 수 있는 제1유동판(340)과;
   상기 제1유동판(340)의 상면에 상기 제1스크류샤프트(330)와 직교되는 방향으로 자회전되게 설치된 제2스크류샤프트(360)와;
   상기 제2스크류샤프트(360)에 나사결합되어 제2스크류샤프트(360)를 따라 움직일 수 있는 제2유동판(370)과;
   상기 제2유동판(370)의 상면에 고정된 고정아암(400)과;
   상기 고정아암(400)의 단부에 연결된 유동아암(410)과;
   상기 유동아암(410)의 일단에 연결된 작동아암(500)과;
   상기 유동아암(410)의 일단에 구비되고, 상기 고정아암(400)에 대해 상기 유동아암(410)을 회전시키는 구동축(412) 및 구동스프라켓(414)과;
   상기 유동아암(410)의 타단에 구비되고, 상기 유동아암(410)에 대해 상기 작동아암(500)을 회전시키는 종동축(432) 및 종동스프라켓(434)과;
   상기 구동스프라켓(414)과 종동스프라켓(434)을 연결하는 체인(420)과;
   상기 작동아암(500)의 단부에 연결된 대상물 파지용 바이트(600)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 러그 취부장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 베이스프레임(100)의 저면에는 다수의 구동바퀴(120)가 더 구비되고, 상기 구동바퀴(120)는 상기 베이스프레임(100)의 저면에 고정된 구동모터(110)를 통해 그 회전 구동이 제어되는 것을 특징으로 하는 러그 취부장치.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 베이스프레임(100)의 양측에는 상기 베이스프레임(100)의 수평을 잡아주도록 유압실린더에 의해 동작되는 다수의 아웃트리거(700)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 러그 취부장치.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 높이조절아암(200,210,220)은 3단 유압실린더인 것을 특징으로 하는 러그 취부장치.
   
5. 청구항 1에 있어서;
   상기 제1스크류샤프트(330)의 일단에는 이를 회전시키기 위한 제1핸들(320)이 고정되고, 상기 제2스크류샤프트(360)의 일단에는 이를 회전시키기 위한 제2핸들(350)이 더 고정된 것을 특징으로 하는 러그 취부장치.
   
6. 청구항 1에 있어서;
   상기 턴테이블(310)의 상면에는 제1스크류샤프트(330)와 평행하게 적어도 하나 이상의 가이드레일(G1)이 구비되고 상기 가이드레일(G1)에는 제1유동판(340)의 저면이 끼워지며; 상기 제1유동판(340)의 상면에는 제2스크류샤프트(360)와 평행하게 적어도 하나 이상의 가이드레일(G2)이 구비되고 상기 가이드레일(G2)에는 제2유동판(370)의 저면이 끼워지는 것을 특징으로 하는 러그 취부장치.
   
7. 청구항 1에 있어서;
   상기 작동아암(500)과 바이트(600) 사이에는 상기 바이트(600)를 작동아암(500)에 대해 회전시킬 수 있는 연결부(510)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 러그 취부장치.

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