KR101177315B1 - 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연기 롤 및 슬리브를 자동으로 교체하는 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 압연기 롤 및 슬리브를 자동으로, 신속하게 교체하여 인력 낭비를 방지하고, 공정 시간을 단축하기 위한 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은, 로봇에 의해 압연기의 롤, 및 상기 롤의 내경부에 협착되어 압연기 샤프트의 외경부에 결합되는 슬리브를 교체하는 시스템에 있어서, 6자유도의 로봇 매니퓰레이터; 상기 로봇 매니퓰레이터의 엔드 이펙터에 구비어 롤 및 슬리브를 교체하는 롤 교체 툴; 상부에 상기 로봇 매니퓰레이터가 부착되고, 전진 또는 후진으로 이동할 수 있는 대차; 및 상기 로봇 매니퓰레이터, 상기 롤 교체 툴 및 상기 대차의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 샤프트들의 위치 데이터를 저장하여, 롤 및 슬리브가 교체될 샤프트의 위치로 상기 대차를 이동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REPLACING PRESS ROLL BY ROBOT}

본 발명은 압연기 롤 및 슬리브를 자동으로 교체하는 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 압연기 롤 및 슬리브를 자동으로, 신속하게 교체하여 인력 낭비를 방지하고, 공정 시간을 단축하기 위한 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템 및 방법에 관한 것이다.

철강 공정은 크게 제선-제강-연주-압연 공정으로 이루어진다. 이 중 "압연 공정"은 연주 공정에 의해 생산된 중간 소재를 회전하는 여러 개의 롤 사이를 통과시켜 연속적인 힘을 가함으로써 늘리거나 얇게 하여 강판이나 선재를 만드는 공정이다.

압연기는 롤 샤프트(shaft)의 외경과 롤 내경 사이에 롤 슬리브가 억지 끼움 형태로 결합되어 롤 샤프트와 롤간의 슬립을 방지하고, 생산 과정에서 롤을 견고히 유지시켜 주도록 구성되어 있다. 이러한 압연 공정에서는 선재를 일정 시간 생산 후, 마모된 압연기 롤을 새로운 롤로 교체해 주어야 양질의 제품을 계속 생산할 수 있게 된다.

도 1은 압연기 롤(210) 및 롤 내경부에 협착된 슬리브(220)를 도시하는 도면이다.

롤 교체작업은 일정한 양의 선재를 생산한 후 롤이 마모되면 압연기의 샤프트에 설치된 롤을 분리하고 미리 정비를 끝낸 새 롤을 압연기의 샤프트에 설치하는 작업이다. 롤(210)을 압연기의 샤프트(230)에 설치하기 위해 슬리브(220)를 사용하는데 롤 분리 작업은 억지 끼움된 슬리브(220)를 샤프트(230)에서 분리하는 작업을 포함하고, 롤 설치 작업은 롤(210)과 슬리브(220)를 샤프트(230)에 억지 끼움에 의해 고정시키는 작업을 포함한다.

공개특허 제10-2005-0067606호는 선재 압연용 툴과 매니퓰레이터를 일체형으로 개시하고 있는데, 압연용 툴과 매니퓰레이터에 프로그래밍이 불가능하여 자동화가 불가능하다. 따라서, 사람이 인력으로 매니퓰레이터를 이동시켜야 한다. 수동으로 매니퓰레이터를 샤프트에 위치시키므로, 그 위치가 항상 일정하지 않게 된다.

또한, 종래의 매니퓰레이터에 의하는 경우, 롤 교체 작업시 롤을 호이스트(hoist)와 크레인(crane)에 걸어 압연기의 샤프트로 이동시키므로, 크레인이 항시 대기하여야 한다.

또한 종래의 매니퓰레이터는, 매니퓰레이터를 인력으로 롤에 접근시키고, 롤의 조립을 위해 샤프트의 중심과 롤 해체조립기의 중심을 작업자의 감에 의존하여 맞추게 된다. 이때, 롤 교체 툴의 중심과 샤프트 중심이 맞지 않거나, 롤 교체 툴의 밑면과 샤프트의 윗면이 평행하지 않으면, 가압을 진행할 때 힘이 한쪽으로 쏠리면서 롤 조립과 롤 해체가 잘 되지 않게 된다.

종래의 매니퓰레이터에 의하면, 롤 조립시 작업자가 무거운 인서트 핀을 들어 롤 교체 툴에 장착하고, 압연기의 샤프트에 진입시켜야 하는데 이는 작업자에게 과도한 신체적 부담을 주게 되고, 생산성의 저하를 가져올 수 있다.

종래의 매니퓰레이터는, 한 개의 팔레트에 4개의 롤을 수납할 수 있게 되어 12개의 롤을 수납하기 위해 3개의 팔레트가 필요하고, 3개의 팔레트의 이송 작업은 호이스트를 사용하고 있으므로, 이는 과도한 인력 낭비가 될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 롤 교체 작업을 자동화하여 롤 교체시 발생할 수 있는 작업자의 안전사고를 예방하고, 신속한 롤 교체 작업 수행을 통하여 롤 교체 작업시간을 단축하고, 선재의 생산성을 향상시킬 수 있는 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은,

로봇에 의해 압연기의 롤, 및 상기 롤의 내경부에 협착되어 압연기 샤프트의 외경부에 결합되는 슬리브를 교체하는 시스템에 있어서, 6자유도의 로봇 매니퓰레이터; 상기 로봇 매니퓰레이터의 엔드 이펙터에 구비어 롤 및 슬리브를 교체하는 롤 교체 툴; 상부에 상기 로봇 매니퓰레이터가 부착되고, 전진 또는 후진으로 이동할 수 있는 대차; 및 상기 로봇 매니퓰레이터, 상기 롤 교체 툴 및 상기 대차의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 샤프트들의 위치 데이터를 저장하여, 롤 및 슬리브가 교체될 샤프트의 위치로 상기 대차를 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은, 상기 대차의 상부에 부착되어 고정되고, 롤 및 슬리브들을 담을 수 있는 팔레트를 더 포함할 수 있다.

상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은, 상기 대차의 이동 경로가 되는 레일을 더 포함할 수 있다.

상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은, 상기 롤 및 슬리브를 교체한 이후, 상기 로봇 매니퓰레이터 및 상기 롤 교체툴의 내부로 분진이 들어가는 것을 방지하기 위한 로봇 하우스를 더 포함할 수 있다.

상기 롤 교체 툴은, 길이 방향을 따라 양측면에 나사산을 구비하고, 샤프트의 내부로 삽입되며, 샤프트의 내부에서 회전하여 샤프트 내부의 나사산과 맞물려 고정될 수 있는 인서트 핀을 포함하되, 상기 인서트 핀은 내부에 카메라를 구비하여, 상기 샤프트 내부로 삽입되기 전에 상기 샤프트의 상부로 일정 간격 이격된 위치에서 영상을 촬영하며, 상기 제어부는 인서트 핀이 샤프트에 정확히 삽입될 때의 영상을 저장하고, 이를 상기 샤프트의 내부로 삽입되기 전의 영상과 대비하여 상기 인서트 핀의 위치, 및 상기 인서트 핀의 나사산과 상기 샤프트 내부의 나사산이 맞물리지 않는 진입 각도의 오프셋을 계산하고, 상기 오프셋에 따라 수정된 인서트 핀 위치 및 진입 각도에 대응하여 상기 인서트 핀을 상기 샤프트의 내부로 삽입시키는 것을 특징으로 한다.

상기 롤 교체 툴은, 상기 롤 교체 툴의 양측에 구비되어, 상기 롤 및 슬리브를 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부; 원통 형상으로, 내주면에 방사상으로 돌출된 돌출부를 구비하고, 슬리브와 결합한 상태에서 회전을 하여 상기 슬리브의 돌출부와 맞물려 고정될 수 있는 러그너트; 및 상기 러그너트의 내부에 위치하며, 전진 또는 후진 이동을 하여 상기 슬리브 또는 상기 샤프트에 힘을 가할 수 있는 유압 실린더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 방법은,

상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템에 의해 압연기의 롤, 및 상기 롤의 내경부에 협착되어 압연기 샤프트의 외경부에 결합되는 슬리브를 교체하는 방법에 있어서, (a) 상기 제어부에 저장된 샤프트들의 위치 데이터에 따라 상기 대차를 상기 롤 및 슬리브가 교체될 샤프트의 위치로 이동시키는 단계; (b) 상기 롤 교체 툴을 상기 샤프트의 상부에서 일정 간격 이격된 위치로 이동시키는 단계; (c) 상기 인서트 핀의 카메라가 상기 샤프트 내부로 삽입되기 전의 영상을 촬영하는 단계; (d) 러그너트의 돌출부와 슬리브의 돌출부가 맞물리지 않으면서, 인서트 핀이 샤프트에 정확히 삽입될 때의 영상과 상기 샤프트 내부로 삽입되기 전의 영상을 대비하여 상기 인서트 핀의 위치, 상기 인서트 핀의 나사산과 상기 샤프트 내부의 나사산이 맞물리지 않는 진입 각도, 및 상기 러그너트의 돌출부와 상기 슬리브의 돌출부가 맞물리지 않는 진입 각도의 오프셋을 계산하고, 상기 오프셋에 따라 수정된 인서트 핀 위치, 인서트 핀의 진입 각도, 및 상기 러그너트의 진입 각도에 대응하여 상기 인서트 핀을 상기 샤프트의 내부로 삽입시키는 단계; (e) 상기 러그너트를 회전시켜 상기 러그너트의 돌출부와 상기 슬리브의 돌출부가 맞물리게 하는 단계; (f) 상기 로봇 매니퓰레이터의 동작이 고정되는 단계; (g) 상기 유압 실린더가 전진 이동을 하며 상기 샤프트 상부에 힘을 가하여, 상기 슬리브가 상기 샤프트 외경부로부터 분리되도록 하는 단계; (h) 상기 로봇 매니퓰레이터의 동작 고정이 해제되는 단계; (i) 상기 러그너트를 회전시켜 상기 러그너트의 돌출부와 상기 슬리브의 돌출부가 맞물리지 않게 하는 단계; (j) 상기 클램핑부가 상기 롤 및 슬리브를 클램핑하는 단계; (k) 상기 샤프트에서 상기 인서트 핀을 빼는 단계; (l) 상기 롤 교체 툴을 상기 팔레트로 이동시키는 단계; 및 (m) 상기 클램핑부가 상기 롤 및 슬리브를 언클램핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 방법은, (n) 상기 롤 교체 툴이 상기 팔레트로 이동하여, 상기 클램핑부가 상기 롤 및 슬리브를 클램핑하는 단계; (o) 상기 오프셋에 따라 수정된 인서트 핀 위치 및 진입 각도에 대응하여 상기 인서트 핀을 상기 샤프트의 내부로 삽입시키는 단계; (p) 상기 인서트 핀의 나사산과 상기 샤프트 내부의 나사산이 맞물리도록 상기 인서트 핀이 회전하는 단계; (q) 상기 클램핑부가 상기 롤 및 슬리브를 언클램핑하는 단계; (r) 상기 로봇 매니퓰레이터의 동작이 고정되는 단계; (s) 상기 유압 실린더가 전진 이동을 하며 상기 슬리브에 힘을 가하여, 상기 슬리브가 상기 샤프트 외경부에 결합되도록 하는 단계; (t) 상기 로봇 매니퓰레이터의 동작 고정이 해제되는 단계; (u) 상기 인서트 핀의 나사산과 상기 샤프트 내부의 나사산이 맞물리지 않도록 상기 인서트 핀이 회전하는 단계; 및 (v) 상기 샤프트에서 상기 인서트 핀을 빼는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 인해, 압연기 롤의 교체를 무인화 및 자동화할 수 있게 되어, 인력의 낭비를 방지할 수 있고, 작업자의 안전 사고를 예방할 수 있으며, 롤 교체작업 시간을 단축시켜, 선재의 생산량을 증가시킬 수 있다.

도 1은 압연기 롤 및 롤 내경부에 협착된 슬리브를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템의 로봇 하우스를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템의 롤 교체 툴의 구성을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 예시적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 하며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지의 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은 로봇 매니퓰레이터(110), 롤 교체 툴(120), 대차(130), 팔레트(140), 레일(150)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은 압연기 샤프트(230)에 설치된 롤(210) 및 슬리브(220)의 교체를 자동적으로 수행한다.

로봇 매니퓰레이터(110)는 6자유도로 동작이 가능한 산업용 로봇 매니퓰레이터(110)이다.

롤 교체 툴(120)은 로봇 매니퓰레이터(110)의 엔드 이펙터(end effector)에 구비되어, 롤(210) 및 슬리브(220)의 교체를 수행한다.

대차(130)는 구동부를 포함하고 있으며, 로봇 매니퓰레이터(110) 및 롤 교체 툴(120)을 각 샤프트(230)의 위치로 이동시키기 위해, 전진 또는 후진으로 이동 가능하다. 로봇 매니퓰레이터(110)는 대차(130)의 상부에 부착되어 있다.

팔레트(140)는 교체가 될 롤(210) 및 슬리브(220), 또는 교체된 롤(210) 및 슬리브(220)를 담을 수 있는 구성으로서, 압연 설비의 샤프트(230)의 개수에 대응하여 구성될 수 있다. 바람직하게는, 12개의 롤(210) 및 슬리브(220)를 담을 수 있다.

레일(150)은 대차(130)의 이동 경로가 되어, 대차(130)의 전진 또는 후진 이동을 보다 용이하게 한다.

제어부는 로봇 매니퓰레이터(110), 롤 교체 툴(120) 및 대차(130)의 동작을 제어한다. 제어부는 샤프트(230)들 각각의 위치 데이터를 저장하고 있으며, 롤(210) 및 슬리브(220)가 교체될 샤프트(230)의 위치로 대차(130)를 이동시켜 롤 교체 작업을 수행하게 한다.

제어부는 컴퓨터일 수 있으며, 로봇 매니퓰레이터(110)와 롤 교체 툴(120)을 제어하는 제어기를 포함할 수도 있다. 제어부는 대차(130)에 고정되어 부착될 수 있으며, 별도로 설치될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템의 로봇 하우스(160)를 도시하는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은 로봇 하우스(160)를 더 포함할 수 있다.

로봇 매니퓰레이터(110) 및 롤 교체 툴(120)이 롤(210)과 슬리브(220) 교체를 완료한 이후, 압연 공장 내 분진이 로봇 매니퓰레이터(110)와 롤 교체 툴(120) 내부로 들어가서 오작동을 일으키는 것을 방지하기 위해, 이들을 보호할 로봇 하우스(160)를 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템의 롤 교체 툴(120)의 구성을 도시하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 롤 교체 툴(120)은 인서트 핀(122), 클램핑부(124), 러그너트(126), 유압 실린더(128)를 포함한다.

인서트 핀(122)은 길이 방향을 따라 양측면에 나사산을 구비하고, 샤프트(230)의 내부로 삽입된다. 인서트 핀(122)은 샤프트(230)의 내부에서 회전하여 샤프트(230) 내부의 나사산과 맞물려 고정될 수 있다. 인서트 핀(122)은 내부에 카메라를 구비하여, 상기 샤프트(230) 내부로 삽입되기 전의 영상을 촬영할 수도 있다.

클램핑부(124)는 롤 교체 툴(120)의 양측에 구비되어, 롤(210) 및 슬리브(220)를 클램핑 또는 언클램핑한다.

러그너트(126)는 원통의 형상으로, 내주면에 방사상으로 돌출된 돌출부를 구비하고, 슬리브(220)와 결합된 상태에서 회전을 하여 상기 슬리브(220)의 돌출부와 맞물려 고정될 수 있다.

유압 실린더(128)는 러그너트(126)의 내부에 위치하며, 전진 또는 후진 이동을 하여 슬리브(220) 또는 샤프트(230)에 힘을 가할 수 있다.

롤 교체 툴(120)은 인서트 핀(122)을 샤프트(230)의 내부로 삽입하여, 롤 교체 작업을 수행한다. 인서트 핀(122)은 샤프트(230) 내부로 매우 정밀하게 삽입이 되어야 하므로, 이를 위해 영상처리방법이 이용된다.

즉, 제어부는 인서트 핀(122)이 샤프트(230)에 정확히 삽입될 때의 영상을 저장하고 있으며, 이를 인서트 핀(122)이 샤프트(230)의 내부로 삽입되기 전의 영상과 대비하여, 인서트 핀(122)의 위치, 및 인서트 핀(122)의 나사산과 샤프트(230) 내부의 나사산이 맞물리지 않는 진입 각도의 오프셋을 계산한다. 이 오프셋에 따라 수정된 인서트 핀(122) 위치 및 진입 각도에 대응하여 인서트 핀(122)을 샤프트(230)의 내부로 삽입시킨다. 이에 의해 인서트 핀(122)을 샤프트(230) 내부로 정확하게 삽입시킬 수 있다.

로봇 매니퓰레이터(110) 및 롤 교체 툴(120)을 이용하여 롤(210) 및 슬리브(220)를 분리하는 순서는 하기와 같다.

먼저, 제어부에 저장된 샤프트(230)들의 위치 데이터에 따라 대차(130)를 롤(210) 및 슬리브(220)가 교체될 샤프트(230)의 위치로 이동시킨다. 롤 교체 툴(120)을 샤프트(230)의 상부에서 일정 간격 이격된 위치로 이동시켜 인서트 핀(122)의 카메라가 샤프트(230) 내부로 삽입되기 전의 영상을 촬영하도록 한다. 샤프트(230) 상부에서 일정 간격 이격된 위치는 미리 조업자에 의해 설정될 수 있다.

러그너트(126)의 돌출부와 슬리브(220)의 돌출부가 맞물리지 않으면서, 인서트 핀(122)이 샤프트(230)에 정확히 삽입될 때의 영상과 샤프트(230) 내부로 삽입되기 전의 영상을 대비하여 인서트 핀(122)의 위치, 인서트 핀(122)의 나사산과 샤프트(230) 내부의 나사산이 맞물리지 않는 진입 각도, 및 러그너트(126)의 돌출부와 슬리브(220)의 돌출부가 맞물리지 않는 진입 각도의 오프셋을 계산하고, 오프셋에 따라 수정된 인서트 핀(122) 위치, 인서트 핀(122)의 진입 각도, 및 러그너트(126)의 진입 각도에 대응하여 인서트 핀(122)을 샤프트(230)의 내부로 삽입시킨다.

다음에, 러그너트(126)를 회전시켜 러그너트(126)의 돌출부와 슬리브(220)의 돌출부가 맞물리게 한다.

슬리브(220)를 샤프트(230) 외경부로부터 분리하기 위해서는 힘이 가해져야 하므로, 슬리브(220)를 분리하는 동안 로봇 매니퓰레이터(110)의 동작이 고정된다.

유압 실린더(128)가 전진 이동을 하며 샤프트(230) 상부에 힘을 가하면, 슬리브(220)는 반작용에 의해 후진 방향으로 이동되므로, 슬리브(220)를 샤프트(230) 외경부로부터 분리할 수 있다. 슬리브(220)가 분리된 이후에는 로봇 매니퓰레이터(110)의 동작 고정이 해제된다.

다음에, 러그너트(126)를 회전시켜 러그너트(126)의 돌출부와 슬리브(220)의 돌출부가 맞물리지 않게 하고, 클램핑부(124)가 롤(210) 및 슬리브(220)를 클램핑하여, 샤프트(230)에서 인서트 핀(122)을 빼낸다.

로봇 매니퓰레이터(110)는 롤 교체 툴(120)을 팔레트(140)로 이동시키고, 클램핑부(124)가 롤(210) 및 슬리브(220)를 언클램핑하여 롤 분리 작업을 완료한다.

로봇 매니퓰레이터(110) 및 롤 교체 툴(120)을 이용하여 롤(210) 및 슬리브(220)를 설치하는 순서는 하기와 같다.

롤 교체 툴(120)이 팔레트(140)로 이동하고, 클램핑부(124)가 설치가 될 롤(210) 및 슬리브(220)를 클램핑한다.

다음에, 롤(210) 및 슬리브(220)를 분리시킬 때 수정된 인서트 핀(122) 위치 및 진입 각도에 대응하여 인서트 핀(122)을 샤프트(230)의 내부로 삽입시킨다.

인서트 핀(122)의 나사산과 샤프트(230) 내부의 나사산이 맞물리도록 인서트 핀(122)이 회전하고, 클램핑부(124)가 롤(210) 및 슬리브(220)를 언클램핑한다.

슬리브(220)를 샤프트(230) 외경부에 결합시키기 위해 힘이 가해지기 때문에, 로봇 매니퓰레이터(110)의 동작이 고정된다.

유압 실린더(128)가 전진 이동을 하며 슬리브(220)에 힘을 가하여, 슬리브(220)가 샤프트(230) 외경부에 결합되도록 한 이후, 로봇 매니퓰레이터(110)의 동작 고정이 해제된다.

인서트 핀(122)의 나사산과 샤프트(230) 내부의 나사산이 맞물리지 않도록 인서트 핀(122)이 회전하고, 샤프트(230)에서 인서트 핀(122)을 뺀다. 이에 의해 롤(210) 및 슬리브(220) 설치 작업이 완료된다.

이상, 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

110: 로봇 매니퓰레이터
120: 롤 교체 툴
122: 인서트 핀
124: 클램핑부
126: 러그너트
128: 유압 실린더
130: 대차
140: 팔레트
150: 레일
160: 로봇 하우스
210: 롤
220: 슬리브
230: 샤프트

Claims (8)

1. 로봇에 의해 압연기의 롤, 및 상기 롤의 내경부에 협착되어 압연기 샤프트의 외경부에 결합되는 슬리브를 교체하는 시스템에 있어서,
   6자유도의 로봇 매니퓰레이터;
   상기 로봇 매니퓰레이터의 엔드 이펙터에 구비어 롤 및 슬리브를 교체하는 롤 교체 툴;
   상부에 상기 로봇 매니퓰레이터가 부착되고, 전진 또는 후진으로 이동할 수 있는 대차; 및
   상기 로봇 매니퓰레이터, 상기 롤 교체 툴 및 상기 대차의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는 샤프트들의 위치 데이터를 저장하여, 롤 및 슬리브가 교체될 샤프트의 위치로 상기 대차를 이동시키는 것을 특징으로 하는, 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은,
   상기 대차의 상부에 부착되어 고정되고, 롤 및 슬리브들을 담을 수 있는 팔레트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은,
   상기 대차의 이동 경로가 되는 레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템은,
   상기 롤 및 슬리브를 교체한 이후, 상기 로봇 매니퓰레이터 및 상기 롤 교체툴의 내부로 분진이 들어가는 것을 방지하기 위한 로봇 하우스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템.
   
5. 제2항에 있어서, 상기 롤 교체 툴은,
   길이 방향을 따라 양측면에 나사산을 구비하고, 샤프트의 내부로 삽입되며, 샤프트의 내부에서 회전하여 샤프트 내부의 나사산과 맞물려 고정될 수 있는 인서트 핀을 포함하되,
   상기 인서트 핀은 내부에 카메라를 구비하여, 상기 샤프트 내부로 삽입되기 전에 상기 샤프트의 상부로 일정 간격 이격된 위치에서 영상을 촬영하며,
   상기 제어부는 인서트 핀이 샤프트에 정확히 삽입될 때의 영상을 저장하고, 이를 상기 샤프트의 내부로 삽입되기 전의 영상과 대비하여 상기 인서트 핀의 위치, 및 상기 인서트 핀의 나사산과 상기 샤프트 내부의 나사산이 맞물리지 않는 진입 각도의 오프셋을 계산하고, 상기 오프셋에 따라 수정된 인서트 핀 위치 및 진입 각도에 대응하여 상기 인서트 핀을 상기 샤프트의 내부로 삽입시키는 것을 특징으로 하는, 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 롤 교체 툴은,
   상기 롤 교체 툴의 양측에 구비되어, 상기 롤 및 슬리브를 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부;
   원통 형상으로, 내주면에 방사상으로 돌출된 돌출부를 구비하고, 슬리브와 결합한 상태에서 회전을 하여 상기 슬리브의 돌출부와 맞물려 고정될 수 있는 러그너트; 및
   상기 러그너트의 내부에 위치하며, 전진 또는 후진 이동을 하여 상기 슬리브 또는 상기 샤프트에 힘을 가할 수 있는 유압 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇에 의한 압연기 롤 교체 시스템.
   
7. 제6항의 압연기 롤 교체 시스템에 의해 압연기의 롤, 및 상기 롤의 내경부에 협착되어 압연기 샤프트의 외경부에 결합되는 슬리브를 교체하는 방법에 있어서,
   (a) 상기 제어부에 저장된 샤프트들의 위치 데이터에 따라 상기 대차를 상기 롤 및 슬리브가 교체될 샤프트의 위치로 이동시키는 단계;
   (b) 상기 롤 교체 툴을 상기 샤프트의 상부에서 일정 간격 이격된 위치로 이동시키는 단계;
   (c) 상기 인서트 핀의 카메라가 상기 샤프트 내부로 삽입되기 전의 영상을 촬영하는 단계;
   (d) 러그너트의 돌출부와 슬리브의 돌출부가 맞물리지 않으면서, 인서트 핀이 샤프트에 정확히 삽입될 때의 영상과 상기 샤프트 내부로 삽입되기 전의 영상을 대비하여 상기 인서트 핀의 위치, 상기 인서트 핀의 나사산과 상기 샤프트 내부의 나사산이 맞물리지 않는 진입 각도, 및 상기 러그너트의 돌출부와 상기 슬리브의 돌출부가 맞물리지 않는 진입 각도의 오프셋을 계산하고, 상기 오프셋에 따라 수정된 인서트 핀 위치, 인서트 핀의 진입 각도, 및 상기 러그너트의 진입 각도에 대응하여 상기 인서트 핀을 상기 샤프트의 내부로 삽입시키는 단계;
   (e) 상기 러그너트를 회전시켜 상기 러그너트의 돌출부와 상기 슬리브의 돌출부가 맞물리게 하는 단계;
   (f) 상기 로봇 매니퓰레이터의 동작이 고정되는 단계;
   (g) 상기 유압 실린더가 전진 이동을 하며 상기 샤프트 상부에 힘을 가하여, 상기 슬리브가 상기 샤프트 외경부로부터 분리되도록 하는 단계;
   (h) 상기 로봇 매니퓰레이터의 동작 고정이 해제되는 단계;
   (i) 상기 러그너트를 회전시켜 상기 러그너트의 돌출부와 상기 슬리브의 돌출부가 맞물리지 않게 하는 단계;
   (j) 상기 클램핑부가 상기 롤 및 슬리브를 클램핑하는 단계;
   (k) 상기 샤프트에서 상기 인서트 핀을 빼는 단계;
   (l) 상기 롤 교체 툴을 상기 팔레트로 이동시키는 단계; 및
   (m) 상기 클램핑부가 상기 롤 및 슬리브를 언클램핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇에 의한 압연기 롤 교체 방법.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 로봇에 의한 압연기 롤 교체 방법은,
   (n) 상기 롤 교체 툴이 상기 팔레트로 이동하여, 상기 클램핑부가 상기 롤 및 슬리브를 클램핑하는 단계;
   (o) 상기 오프셋에 따라 수정된 인서트 핀 위치 및 진입 각도에 대응하여 상기 인서트 핀을 상기 샤프트의 내부로 삽입시키는 단계;
   (p) 상기 인서트 핀의 나사산과 상기 샤프트 내부의 나사산이 맞물리도록 상기 인서트 핀이 회전하는 단계;
   (q) 상기 클램핑부가 상기 롤 및 슬리브를 언클램핑하는 단계;
   (r) 상기 로봇 매니퓰레이터의 동작이 고정되는 단계;
   (s) 상기 유압 실린더가 전진 이동을 하며 상기 슬리브에 힘을 가하여, 상기 슬리브가 상기 샤프트 외경부에 결합되도록 하는 단계;
   (t) 상기 로봇 매니퓰레이터의 동작 고정이 해제되는 단계;
   (u) 상기 인서트 핀의 나사산과 상기 샤프트 내부의 나사산이 맞물리지 않도록 상기 인서트 핀이 회전하는 단계; 및
   (v) 상기 샤프트에서 상기 인서트 핀을 빼는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇에 의한 압연기 롤 교체 방법.

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