KR101290796B1 - 폼플러그 삽입장치 및 방법 - Google Patents

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KR101290796B1
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한승룡
한성호
조기수
한성종
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삼성중공업 주식회사
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    • B63B25/16Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated

Abstract

본 발명은 선박의 화물창 내부 벽면에 형성된 보온재의 폼플러그홀(form plug hole)에 각각 폼플러그를 삽입하여 보온재 시공 작업효율을 증대시킬 수 있는 폼플러그 삽입장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 폼플러그 삽입장치는 화물창의 보온재 작업영역(9)을 따라 이동되는 프레임부(100)에 탑재되고, 프레임부(100)의 구동부(200)에 의해 주행되면서, 보온재 작업영역(9)의 보온재(1)에 형성된 폼플러그홀(3)에 폼플러그(5)를 삽입하되, 프레임부(100)에 결합된 베이스판(501)과 이런 베이스판(501)에 설치되고 복수개의 폼플러그(5)를 곡선형 탄창 형식으로 장착하여 개별적으로 차출하여 공급하는 제2피딩부(500)와; 이런 제2피딩부(500)로부터 공급된 폼플러그(5)를 삽입가이드(620)를 통해 폼플러그홀(3)에 삽입시키는 제2삽입부(600)와; 구동부(200), 제2피딩부(500) 및 제2삽입부(600)에 설치된 복수개의 센서(51 ∼ 56, 201 ∼ 204)로부터 입력받은 신호에 대응하게 제2피딩부(500), 제2삽입부(600)의 작동을 제어하도록 프레임부(100)에 탑재된 제어장치(20);를 포함한다.
폼플러그, 폼플러그홀, 삽입부, 피딩부, 삽입가이드

Description

폼플러그 삽입장치 및 방법{Apparatus and method for inserting form plug into insulation panel}
도 1은 종래기술에 따른 선박의 화물창에 부착되는 보온재 구조와 삽입재 시공구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 폼플러그 삽입장치와 삽입재 조립시스템간 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 폼플러그 삽입장치와 삽입재 조립시스템간 결합사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제어장치의 블록도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제2피딩부의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 제2삽입부의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 제2삽입부의 작동원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 도 4에 도시된 제어장치에 의해 폼플러그 삽입방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9a 내지 도 9j는 도 2에 도시된 폼플러그 삽입장치의 작동관계를 보여주기 위한 사시도들이다.
<도면의주요 부분에 대한 설명>
3 : 폼플러그홀 5 : 폼플러그
10 : 삽입재 조립시스템 20 : 제어장치
50 : 본 실시예 51 ∼ 56, 201 ∼ 204 : 센서
100 : 프레임부 200 : 구동부
500 : 제2피딩부 501 : 베이스판
510 : 곡선카트리지부 520 : 제2추진대
530 : 그리퍼(gripper) 540: 선회기구부
550 : 수평이동기구부 600 : 제2삽입부
610 : 엑스와이 프리 스테이지 620: 삽입가이드
630 : 푸셔(pusher) 640 : 승하강실린더
본 발명은 로봇 형식의 폼플러그 삽입장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박의 화물창 또는 탱크 내부의 방열을 위한 방열 시공 작업에 사용되는 폼플러그 삽입장치 및 방법에 관한 것이다.
선박 화물창에는 화물창 내부의 방열 작용을 위해서 내부 벽면에 수천에서 수만개 정도의 패널 형식의 보온재(예 : insulation panel)가 설치된다. 이들 설 치 작업은 수작업에 의해 수행되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 보온재 시공 또는 설치 작업에서, 각각의 보온재(1)는 스터드볼트를 통해 선박의 선체(hull)에 고정된다.
이때 보온재(1)에는, 해당 화물창 기술 규격에 대응하게, 스터드볼트용 볼트구멍에 해당하는 폼플러그홀(3, form plug hole)이 복수개로 일정한 간격을 유지하면서 형성되고, 틈새가 격자 형상으로서 보온재(1)들 사이에 형성된다.
이런 보온재(1)가 탱크 내부 벽면을 따라서, 스터드볼트 등에 의해 선체에 시공될 경우, 보온재(1)의 상부에는 격자 방향으로 보온재 작업영역(9)이 형성된다.
보온재(1)에 형성된 각각의 폼플러그홀(3)에는 원기둥 형상으로서 아래쪽 단부에 함몰 구멍을 형성한 폼플러그(5, form plug)가 삽입된다.
화물창 기술 규격에서는, 삽입된 상태의 폼플러그(5)의 상단면과 폼플러그홀(3)의 입구 사이의 단차 깊이가 +0∼-2㎜ 범위 내에 포함되어야 하는 품질 제한 규정이 존재한다.
그러나, 종래 기술의 보온재 시공에서는, 폼플러그홀에 폼플러그를 삽입시킴에 있어서, 폼플러그를 작업 영역으로 이동 후 폼플러그홀에 삽입하고, 삽입된 상태를 품질 제한 규정에 맞게 조정하는 등 100% 수작업으로 수행하고 있다.
즉, 종래 기술의 보온재 시공에서는, 폼플러그 삽입 시공을 위한 전체 공정이 수작업으로 진행되었다. 즉, 폼플러그가 삽입될 폼플러그홀의 위치를 인식하는 방법과, 폼플러그를 상기 폼플러그홀에 삽입하는 작업 모두 작업자의 육안에 의 존하거나 수작업으로 진행되었다. 또한, 폼플러그를 삽입한 후, 단차 깊이 또는 상면 단차를 인식하여 정밀한 삽입 공정이 이루어지도록 하는 것도 작업자의 육안에 의존하였다.
따라서, 모든 공정이 작업자의 육안에 의존한 상태에서 수작업으로 진행되어서, 작업의 정확성 및 품질의 균일성이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 단차 깊이가 허용치 이상으로 발견될 경우, 이를 바로 잡는데 많은 시간이 소모되었으며, 작업자의 숙련 정도에 따라 작업 시간 또는 품질 신뢰성에 많은 차이가 발생하는 등, 폼플러그의 시공 품질이 일정치 않고, 불량 시공에 따른 재시공의 불편함과 함께, 작업효율이 매우 떨어지는 문제점이 지적되고 있다.
또한, 종래 기술의 보온재 시공이 수행되고 있는 화물창 또는 탱크 내부에서는, 선박의 화물창 내부 전체 벽면, 즉 바닥면, 내벽면, 천정면 모두를 수작업으로 수행하므로, 작업자들의 피로도 증가, 안전사고의 위험, 작업 효율 저하 등이 우려되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수작업을 자동화하여 생산성, 작업성, 정도 향상을 극대화시킬 수 있는 폼플러그 삽입장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 100% 수작업으로 이뤄지고 있는 보온재용 삽입재인 폼플러그를 복수개로 탑재 및 이동하면서, 폼플러그홀에 각각 플랫조인트 를 자동으로 삽입시켜, 품질의 신뢰성 확보, 불량률 최소화, 작업 효율 최대화, 안전사고 방지를 가져올 수 있는 폼플러그 삽입방법을 제공한다.
앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적은, 구동부를 프레임부에 설치하고 있는 폼플러그 삽입장치에 있어서, 폼플러그 삽입장치의 작동 상황을 검출하는 복수개의 센서; 상기 프레임부에 결합된 베이스판; 상기 베이스판에 설치되고 복수개의 폼플러그를 곡선형 탄창 형식으로 장착하여 개별적으로 차출하여 공급하는 제2피딩부; 상기 제2피딩부로부터 공급된 폼플러그를 삽입가이드를 통해 폼플러그홀에 삽입시키는 제2삽입부; 상기 센서로부터 입력받은 신호에 대응하게 상기 제2피딩부, 상기 제2삽입부의 작동을 제어하도록, 상기 프레임부에 탑재된 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입장치에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 폼플러그 삽입장치를 이용하여 보온재에 형성된 복수개의 폼플러그홀에 각각 폼플러그를 삽입하는 폼플러그 삽입방법에 있어서, 보온재에 형성된 폼플러그홀을 감지하도록 설치된 폼플러그홀 인식 센서로부터 상기 폼플러그가 정확히 삽입될 폼플러그홀의 위치를 인식하기 위한 홀 위치 감지 신호를 수신하였는지 확인하는 제1단계; 상기 홀 위치 감지 신호가 수신되었음을 확인한 경우, 구동부의 주행 및 정지를 제어하여 삽입가이드가 폼플러그홀에 위치되게 하는 제2단계; 제2피딩부에 장착된 폼플러그를 개별적으로 차출하여 제2삽입부쪽으로 공급하고, 제2삽입부로 공급된 폼플러그를 폼플러그홀에 삽입시키도록 상기 제2피딩부와 제2삽입부의 작동을 제어하는 제3단계; 폼플러그가 삽입된 폼플러그홀에서 단차 깊이를 감지하도록 설치된 복수개의 단차 확인 센서로부터 상기 단차 깊이를 인식하기 위한 단차 감지 신호를 수신하여 상기 단차 깊이가 사전에 정한 정상치와 일치하는지 판단하는 제4단계; 단차 깊이가 사전에 정한 정상치와 일치하는 경우, 상기 적재된 폼플러그의 존재 유무를 인식하도록 설치된 적재 폼플러그 인식 센서로부터 상기 적재된 폼플러그를 인식하기 위한 적재 폼플러그 감지 신호를 수신하여 상기 적재된 폼플러그의 존재 유무 여부를 확인하는 제5단계; 및 상기 적재된 폼플러그의 존재를 확인한 경우, 상기 구동부를 구동시켜서 다음 작업을 위해 주행시키는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입방법에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 설명에서, 삽입재 조립시스템은 도시되어 있지 않지만, 본 발명과 관련 있는 플랫조인트와 관련하여 독립 및 연동학적으로 탈, 부착 및 작동이 가능한 제1모듈과; 폼플러그와 관련하여 역시 독립 및 연동학적으로 탈, 부착 및 작동이 가능한 제2모듈과; 이들을 프레임부에 탑재시킨 상태에서 주행하는 주행력을 발생시키는 구동부; 및 장치 또는 시스템을 제어하는 제어장치를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 설명에서, 제2모듈의 구성요소는, 제2피딩부와 제2삽입부로서 지칭될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 폼플러그 삽입장치와 삽입재 조립시스템간 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 폼플러그 삽입장치와 삽입재 조립시스템간 결합사시도이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시된 제어장치의 블록도이고, 도 5는 도 2에 도시된 제2피딩부의 구성을 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 6은 도 2에 도시된 제2삽입부의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 제2삽입부의 작동원리를 설명하기 위한 개념도이다. 또한, 도 8은 도 4에 도시된 제어장치에 의해 폼플러그 삽입방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 9a 내지 도 9j는 도 2에 도시된 폼플러그 삽입장치의 작동관계를 보여주기 위한 사시도들이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예(50)는 폼플러그 공급 수단인 제2피딩부(500)와, 폼플러그 삽입 수단인 제2삽입부(600)로 이루어진 폼플러그 삽입장치를 개시한다.
본 실시예(50)에 따른 폼플러그 삽입장치는 삽입재 조립시스템(10)에서 독립적으로 모듈화된 형식으로 탈착 또는 부착되어 사용된다. 같은 방식으로, 삽입재 조립시스템(10)은 제1피딩부 및 제1삽입부(도시 안됨)를 독립적으로 모듈화된 형식으로 탈착 또는 부착하여 플랫조인트를 자동 삽입하는데 적용될 수 있다.
본 실시예(50)에 따른 폼플러그 삽입장치는 삽입재 조립시스템(10)의 프레임부(100)의 전방측 또는 후방측 중 어느 하나의 외측 가로대(115)에 설치되어 있다.
제2피딩부(500)는 복수개의 폼플러그를 곡선형 탄창 형식으로 장착하고, 제어장치(20)의 사전에 미리 세팅한 명령에 따라 제2삽입부(600)에게 폼플러그를 개 별적으로 차출하여 제공하는 역할을 담당한다.
제2삽입부(600)는 제2피딩부(500)로부터 제공받은 폼플러그를 폼플러그홀에 삽입하는 역할을 담당한다.
아울러, 프레임부(100)에는 앞서 언급한 다른 모듈들이 프레임부(100)에 탑재되더라도 화물창 내부의 바닥면, 천정면, 측벽면 등 전체 벽면에서 주행 할 수 있는 구동부(200)가 설치된다.
이때, 구동부(200)는 프레임부(100)의 좌, 우측을 기준으로 각각 쌍을 이루는 제1구동모듈(210) 및 제2구동모듈(250)을 구비하되, 보온재 작업영역의 주위 또는 별도의 레일(도시 안됨)을 지지기반으로 하여 안정되고 충분한 가반하중 및 강성을 확보한 상태에서 주행하도록 구성되어도 무방하다.
도 2와 도 3에 보이듯이, 제2피딩부(500)의 베이스판(501)은 프레임부(100)의 전방측 가로대(115)에 안착된 후, 볼로크(ball lock) 및 스냅패스너(snap fastener)와 같은 복수개의 체결수단에 의해 탈, 부착 가능하게 결합된다.
제2피딩부(500)는 복수개의 폼플러그를 장착하여 임시 보관하기 위한 한 쌍의 곡선카트리지부(510)를 갖는다. 또한, 제2피딩부(500)는 각각의 곡선카트리지부(510)에 장착된 스프링을 이용하여 폼플러그를 이동시키되, 그 이동을 위한 추진력을 발생시키도록 곡선카트리지부(510)의 내부에 각각 결합된 제2추진대(520), 곡선카트리지부(510)의 차출블록에 도착한 폼플러그를 개별적으로 잡아 차출시키는 한 쌍의 로봇형 그리퍼(530 : gripper), 선회기구부(540), 수평이동기구부(550)를 갖는다.
또한, 제2삽입부(600) 각각은 엑스와이 프리 스테이지(610)(X-Y free stage)를 통해 제2피딩부(500)의 베이스판(501)의 측면에 결합된다. 각각의 엑스와이 프리 스테이지(610)는 플랫패널의 양측변 주위에서 플랫패널의 길이방향을 따라 일정 간격을 상호 유지하면서 배열 및 형성된 폼플러그홀 사이 간격 및 배열 구조에 일치하게 베이스판(501)의 측면에 고정된다.
이때, 엑스와이 프리 스테이지(610)와 동일 설치 선상에 결합될 폼플러그 삽입가이드(620 : 이하, '삽입가이드'라 칭함)의 위치는 적어도 하기에 설명할 Y축방향을 기준으로, 미리 플랫패널의 폼플러그홀에 일치되게 설정 및 설치되어 있다.
결국 본 발명의 폼플러그 삽입장치는 구동부에 의해 주행하면서, 폼플러그홀을 인식하여 정지하는 시점 또는 위치에서, 각각의 삽입가이드(620)가 해당 폼플러그홀에 각각 삽입될 수 있는 매우 근접한 상태가 된다.
제2삽입부(600)는 삽입가이드(620), 푸셔(630 : pusher) 및 승하강실린더(640)를 갖는다. 여기서 승하강실린더(640)는 전원 또는 공압원을 이용하여 푸셔(630)를 미리 정한 가압력으로 상승 또는 하강시키는 선형구동장치 및 선형작동제어시스템을 의미한다. 구동부(200)를 비롯한 모든 장치는 제어장치(20)에 의해 제어된다.
도 4에 보이듯이, 제어장치(20)는 앞서 언급한 삽입재 조립시스템을 비롯하여, 구동부(200)의 구동(주행) 및 일련의 폼플러그 삽입 단계(과정)를 총괄적으로 제어하도록 구성되어 있다.
이를 위해 제어장치(20)는, 주지의 전원 공급 방식 또는 제어신호 전송 방식 에 상응하게 구동부(200)와 본 실시예(50)의 해당 구성요소와 접속된다.
여기서 본 실시예(50)는 본 발명에서 상세하게 설명할 제2피딩부와 상기 제2삽입부를 포함한다. 또한, 구동부(200)는 기본적으로 주행을 위한 모터 및 기구적 장치를 갖고 있다. 또한, 구동부(200)의 작동 제어를 위해 제어장치(20)에 각각 접속된 교차점 인식 센서(201), 복수개의 단차 확인 센서(202), 전방 거리 인식 센서(203), 후방 거리 인식 센서(204)는 구동부(200)에 설치되어 있다. 또한, 구동부(200)는 표면가압력 조절을 위해 보정스프링의 변형량을 측정하는 포텐쇼미터(도시 안됨), 과도한 모터 또는 링크의 작동을 제어하기 위한 각종 리미트센서(예 : 가압리미트센서)(도시 안됨)를 더 포함할 수 있다.
교차점 인식 센서(201)는 구동부(200) 또는 구동부가 탑재된 프레임부 중 어느 하나의 전방 부위에 설치되고, 보온재 작업영역이 교차하는 교차로를 감지한 후, 상기 교차로를 인식하기 위한 교차로 감지 신호를 출력할 수 있다. 바람직하게는, 교차로 인식 센서(201)는 보온재 작업영역을 감지하는 광센서(포토센서)일 수 있다. 여기서 제어장치(20)는 교차점 인식 센서(201)로부터 출력된 교차로 감지 신호를 수신하여 보온재 작업영역의 교차로를 인식할 수 있다.
단차 확인 센서(202)는 구동부(200) 또는 프레임부 중 어느 하나에서 복수개로 설치되고, 폼플러그홀에 삽입된 상태의 폼플러그의 상단면과 폼플러그홀의 입구 사이의 단차 깊이(상호간 높이 차이)를 감지한 후, 상기 단차 깊이를 인식하기 위한 단차 감지 신호를 출력할 수 있다. 바람직하게는, 단차 확인 센서(202)는 상기 단차 깊이를 감지하도록 구성된 초음파 센서, 벡터 센서, 레이저 거리 측정 센 서 중 어느 하나일 수 있다.
여기서 제어장치(20)는 상기 복수개의 단차 확인 센서(202)로부터 출력된 상기 단차 감지 신호를 수신하여 상기 단차 깊이를 인식할 수 있다. 또한, 제어장치(20)는 상기 인식된 단차 깊이를 사전에 정한 정상치와 일치하는지 판단하여 상기 폼플러그가 정상적으로 폼플러그홀에 삽입되었는지 확인할 수 있다.
전방 거리 인식 센서(203) 및 후방 거리 인식 센서(204)는, 구동부(200)가 보온재 작업영역을 따라 주행될 때, 전방 혹은 후방에 위치한 장애물을 인식하고, 그 인식에 대응한 인식 신호를 제어장치(20)에게 전송한다.
여기서 제어장치(20)는 전, 후방에 위치한 장애물을 인식하여, 구동부(200)와 장애물간의 충돌을 미연에 방지시킬 수 있다.
또한, 본 실시예(50)의 제2피딩부와 제2삽입부에는, 제어장치(20)에게 신호를 전송하도록, 폼플러그홀 인식 센서(51), 가이드 삽입 확인 센서(52), 가이드 확장 확인 센서(53), 공급 준비 확인 센서(54), 공급 완료 확인 센서(55) 및 적재 폼플러그 인식 센서(56)가 설치되어 있다.
폼플러그홀 인식 센서(51)는 플랫패널(보온재)에서 일정 간격을 유지하면서 복수열로 배열된 복수개(예 : 8개)의 폼플러그홀 각각의 위치를 감지하는 역할을 담당한다. 폼플러그홀 인식 센서(51)는 폼플러그의 정위치 삽입을 위한 폼플러그홀의 위치를 나타내는 홀 위치 감지 신호를 출력하여 제어장치(20)에게 송신한다. 바람직하게는, 폼플러그홀 인식 센서(51)는 폼플러그홀을 감지하는 광센서(포토센서)일 수 있다.
여기서 제어장치(20)는 상기 폼플러그홀 인식 센서(51)로부터 출력된 홀 위치 감지 신호를 수신하여 상기 폼플러그가 삽입될 상기 폼플러그홀을 인식할 수 있다. 또한, 제어장치(20)는 하기에 설명할 제2삽입부로 폼플러그를 폼플러그홀에 삽입시킬 수 있도록, 상기 구동부(200)의 이동 및 정지를 제어하여, 결국 프레임부 및 본 실시예(50)가 상기 인식된 폼플러그홀의 위치에 정위치 되도록 제어한다.
가이드 삽입 확인 센서(52)는 가이드 삽입 확인 감지 신호를 출력하도록 구성되어 있되, 각각의 삽입가이드 관련 구성요소(예 : 가이드원주부)가 폼플러그홀로 삽입되는 삽입 상황을 각각 확인하기 위한 용도로 사용된다. 바람직하게는, 가이드 삽입 확인 센서(52)는 삽입가이드가 상기 폼플러그홀에 임시 안착되었음을 감지하는 근접 센서일 수 있다.
특히, 삽입가이드는 적어도 두개로서 본 발명에 구비되어, 복수열(예 : 2열)로 배열된 폼플러그홀 쪽으로 각각의 폼플러그를 동시에 가이드하도록 구성된다. 예컨대, 각각의 삽입가이드는 한 쌍을 이루는 곡면형의 가이드원주부와; 상기 가이드원주부의 외측에 각각 연결된 아암(arm)과; 상기 아암 각각을 상호 멀어지게 또는 가깝게 수평 이동시키는 아암작동부와; 이런 아암작동부를 승강시키도록 결합된 복수개의 가이드실린더와; 가이드실린더 상부에 결합된 엑스와이 프리 스테이지를 포함한다(도 6참조).
가이드 확장 확인 센서(53)는 가이드 확장 확인 감지 신호를 출력하도록 구성되어 있되, 삽입가이드가 폼플러그홀에서 상기 폼플러그홀의 내경 크기에 대응하게 확장되는 동작을 완료 하였을 때를 확인하기 위한 용도로 사용된다. 바람직하 게는, 가이드 확장 확인 센서(53)는 상기 확장 시점을 감지하는 근접 센서일 수 있다.
여기서 제어장치(20)는 상기 가이드 삽입 확인 센서(52) 및 가이드 확장 확인 센서(53)로부터 출력된 가이드 삽입 확인 감지 신호 및 가이드 확장 확인 감지 신호를 수신하여 상기 삽입가이드의 삽입 혹은 확장 동작 전반에 걸친 제2삽입부의 아암작동부와 가이드실린더의 작동, 정지, 복귀 등을 제어할 수 있다.
공급 준비 확인 센서(54)는 폼플러그가 상기 확장 동작을 한 삽입가이드 안으로 공급되도록 준비되었을 경우, 상기 폼플러그가 상기 삽입가이드 쪽으로 공급될 수 있음을 확인시키기 위한 공급 준비 확인 감지 신호를 출력할 수 있다. 바람직하게는, 공급 준비 확인 센서(54)는 제2피딩부에 설치되어 상기 공급된 폼플러그가 상기 삽입가이드 쪽으로 공급 준비되었음을 감지하는 근접 센서일 수 있다.
공급 완료 확인 센서(55)는 폼플러그가 상기 삽입가이드의 가이드원주부 내측 공간으로 삽입되었을 경우, 상기 폼플러그가 상기 삽입가이드의 가이드원주부 내측 공간으로 삽입되었음을 확인시키기 위한 공급 완료 확인 감지 신호를 출력할 수 있다. 바람직하게는, 상기 공급 완료 확인 센서(55)는 상기 제2삽입부에 설치되어 상기 삽입된 폼플러그가 상기 삽입가이드쪽으로 삽입 완료되었음을 감지하는 근접 센서일 수 있다.
여기서 제어장치(20)는 상기 공급 준비 확인 센서(54) 및 공급 완료 확인 센서(55)로부터 출력된 공급 준비 확인 감지 신호 및 공급 완료 확인 감지 신호를 수신하여 제2피딩부의 작동 구성 요소(예 : 로봇형 그리퍼, 그리퍼 선회용 제1모터, 그리퍼 수평이동용 제2모터와)와 제2삽입부의 작동 구성 요소(예 : 푸셔 승하강용 승하강실린더) 각각의 작동, 정지, 복귀를 제어할 수 있다.
적재 폼플러그 인식 센서(56)는 사전에 적재된 폼플러그의 존재를 인식하였을 경우, 상기 적재된 폼플러그의 존재를 확인시키기 위한 적재 폼플러그 감지 신호를 출력시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 적재 폼플러그 인식 센서(56)는 상기 적재된 폼플러그를 감지하는 광센서일 수 있다.
제어장치(20)는 상기 적재 폼플러그 인식 센서(56)로부터 출력된 적재 폼플러그 인식 신호를 수신하여 상기 본 실시예(50)에 적재된 폼플러그의 수량이 하나 이상임을 인식할 수 있다.
제어장치(20)는 전원 공급부(21), 입출력부(22), 중앙 처리 장치(23 : CPU), 모션 제어부(24) 및 모터 구동부(25)를 포함한다.
제어장치(20)는 상기 구동부(200)에 포함된 각종 센서(201, 202, 203, 204)와 상기 본 실시예(50)에 포함된 각종 센서(51, 52, 53, 54, 55, 56)로부터 출력되는 해당 출력 신호를 수신하여 상기 구동부(200)와 상기 본 실시예(50)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
이때 제어장치(20)는 상기 구동부(200) 및 상기 본 실시예(50)에 구비된 각종 모터, 실린더 각각의 엔코더로부터 출력된 출력 신호를 피드백 받을 수 있다.
전원 공급부(21)는 상기 제어장치(20) 및 모든 관련 회로에 필요한 전원을 해당 요소에 적합하게 각각 변환하여 공급하는 기능을 수행한다.
입출력부(22)는 상기 각종 센서(51 ∼ 56, 201 ∼ 204)로부터 출력되는 해당 출력 신호를 수신하여 제어장치(20)의 내부 회로 소자 또는 중앙 처리 장치(23)에 의해 인식될 수 있게 하는 기능을 수행한다.
중앙 처리 장치(23)는 상기 입출력부(22)를 통해 상기 폼플러그홀 인식 센서(51)로부터 출력된 홀 위치 감지 신호를 수신하여 상기 폼플러그가 삽입될 폼플러그홀의 위치를 인식하거나, 상기 폼플러그홀에 상기 폼플러그를 삽입시키도록 명령할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 중앙 처리 장치(23)는 복수개의 단차 확인 센서(202)로부터 출력된 단차 감지 신호를 수신하여 플랫패널의 안쪽으로 삽입된 폼플러그 관련 단차 깊이(높이 차이)가 사전에 정한 정상치와 일치하는지 판단할 수 있다. 또한, 중앙 처리 장치(23)는 적재 폼플러그 인식 센서(56)로부터 출력된 적재 폼플러그 감지 신호를 수신하여 상기 본 실시예(50)에 적재된 폼플러그의 존재 여부를 판단할 수 있다. 중앙 처리 장치(23)는 적재 폼플러그 감지 신호가 수신되지 아니하거나, 단차 깊이가 사전에 정한 정상치와 일치하지 아니하는 경우, 상기 구동부(200) 및 상기 본 실시예(50)를 미리 정한 작동 알고리즘(예 : 폼플러그 삽입 알고리즘)에 대응하게 제어할 수 있도록 되어 있다.
모션 제어부(24)는 중앙 처리 장치(23)로부터 출력된 각종 모터, 실린더, 그리퍼, 아암작동부 등의 구동(작동) 요청 또는 중단 신호와 복귀 신호 등을 수신하여, 상기 수신한 신호에 대응하게 해당 모터, 실린더, 그리퍼, 아암작동부 중 어느 하나를 작동시키기 위한 실질적인 제어 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 또한, 모션 제어부(24)는 모터 또는 실린더 등에 설치된 각각의 엔코더로부터 출력된 출력 신호를 피드백 받아 상기 중앙 처리 장치(23)로 전송할 수 있다.
모터 구동부(25)는 상기 모션 제어부(24)로부터 출력된 모터 제어 신호를 수신하여 상기 모터 제어 신호에 따라 상기 구동부(200) 및 상기 본 실시예(50)에 구비된 각종 모터의 실질적 작동에 필요한 구동 전류로 증폭시켜 공급하는 역할을 수행한다.
또한, 제어장치(20)는 본 발명에서 설명할 작동 관계 및 제어 또는 조립 관계를 통해서 이해될, 각종 센서를 이용한 인식 제어, 각동 모터를 이용한 모션 제어, 각종 실린더를 이용한 작동 제어 각각의 제어알고리즘을 프로그램으로서 제어장치(20)의 메모리(도시 안됨)에 저장하고, 중앙 처리 장치(23)에 의해 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하도록 되어 있는 것이 바람직하다.
제어장치(20)의 프로그램 실행은, 구동부, 제2피딩부, 제2삽입부 등의 작동과 직접 대응되므로, 본 설명의 구동부, 제2피딩부, 제2삽입부에 관한 작동 관계로서 이해될 것이다.
본 실시예(50)는 플러그(5)를 폼플러그홀(3)에 연속적으로 삽입시키도록 되어 있다.
도 2, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예(50)에서, X축방향은 프레임부(100)를 포함한 장치의 길이 방향이고, Y축방향은 프레임부(100)를 포함한 장치의 폭 방향이며, 같은 방식으로 Z축방향은 장치의 높이 방향을 의미한다.
이하, 제2피딩부(500)와 제2삽입부(600)의 결합구성에 대해서 더욱 상세하게 설명하고자 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2피딩부(500)는 베이스판(501)을 기준으로 설치 된 곡선카트리지부(510), 제2추진대(520), 로봇형 그리퍼(530), 선회기구부(540), 수평이동기구부(550)를 갖는다.
각각의 곡선카트리지부(510)는 차출블록(515)과 레버 조작형 클램프장치(511)에 의해 베이스판(501)의 상방 양측단에 설치된다.
각각의 곡선카트리지부(510)는 그의 내부에 형성된 곡선형 공간(예 : ∩자 형상) 내부에 폼플러그(5)를 일자형 공간에 비해 상대적으로 많게 임시 적재 및 장착하고 있는 구조를 갖는다.
차출블록(515)의 상부는 개구된 것으로서, 곡선카트리지부(510)의 일측 단부와 관통하게 연결된다. 곡선카트리지부(510)의 타측 단부는 밀폐되어 있으며, 제2추진대(520)가 결합되어 있다.
제2추진대(520)는 스프링(521)의 탄성력을 이용하여, 곡선카트리지부(510)의 곡선형 공간을 따라 이동되어서, 폼플러그(5)를 곡선카트리지부(510)의 타측 단부에서 일측 단부까지 공급하는 역할을 담당한다.
이를 위해 제2추진대(520)는 곡선카트리지부(510)의 내측면과 외측면에서 한 쌍을 이루는 복수개의 가이드구멍(516)과 가이드기구물에 해당하는 가이드축부재(517), 가이드플레이트(518)에 의해서, 곡선카트리지부(510)의 곡선형 공간을 따라 가이드됨과 함께 이동되도록 결합되어 있다.
특히, 곡선카트리지부(510)의 타측 단부 주변으로 제2추진대(520)의 추진 시작 지점에 해당하는 각각의 가이드구멍(516)의 끝단에는, 폼플러그(5)의 장착을 위해 제2추진대(520)를 임시로 정지 또는 고착시키기 위한 스토퍼구멍(519)이 더 형 성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서 스토퍼구멍(519)은 가이드구멍(516)의 폭 크기보다 상대적으로 넓게 형성되어, 정지 또는 고착을 위한 일종의 단턱을 형성하고 있다.
한편, 곡선카트리지부(510)의 일측 단부에는 상기 언급한 차출블록(515)이 결합되어 있다.
도 5에 보이듯이, 곡선카트리지부(510)는 도 5상에서 설명의 간결성을 위해 한 개만 도시되어 있고 좌, 우 대칭형으로 형성되며, 실질적으로 한 쌍을 이루도록 제작된다.
차출블록(515)도 각각의 곡선카트리지부(510)를 위해서, 좌, 우 대칭 형상을 갖고, 한 쌍을 이루도록 제작된다.
각각의 차출블록(515)은 상부 전체를 개방한 곡선카트리지부(510) 결합용 제1관통구멍(515a)과 일측면 하부를 개방한 폼플러그 출구용 제2관통구멍(515b)과 타측면 및 바닥면 중앙측 일부분만을 개방하여 그리퍼(530)의 이동 선상(path)에 간섭을 없애기 위한 제3관통구멍(515c)과 폼플러그(5)의 유무를 체크하기 위해 개구된 제4관통구멍(515d)을 형성하되, 차출블록(515)의 일측 코너부위에서 차출블록(515)의 길이방향을 따라 일체형으로 돌출된 연결단부(515e)를 갖는다.
각각의 차출블록(515)의 연결단부(515e)는 레버 조작형 클램프장치(511)의 연결단부삽입구멍(512)에 삽입된 후 가압됨에 따라, 결국 탈, 부착이 가능하도록 결합된다.
곡선카트리지부(510)에는 복수개의 폼플러그(5)가 장착(탑재)된다. 곡선카 트리지부(510)로부터 배출 직전에 차출블록(515) 내부에 있던 폼플러그(5)는 제어장치에 연결된 그리퍼(530)에 의해 차출된다. 이때, 폼플러그(5)는 폼플러그 출구인 차출블록(515)의 제2관통구멍(515b)을 통해 차례로 빠져나간다.
그리퍼(530)는 하기에 설명할 삽입가이드 쪽으로 차출블록(515)의 폼플러그(5)를 개별적으로 잡아 동시에 공급하도록 한 쌍으로 구성된다. 예컨대, 각각의 그리퍼(530)는 한 쌍을 이루는 곡면형의 그립부(531 : grip member)와 상기 그립부(531)의 외측에 각각 연결된 핑거부(532 : finger member)와 상기 핑거부(532) 각각을 상호 가깝게 또는 멀어지게 힌지 작동시키는 핑거작동부(533)를 포함하여, 차출블록(515) 등에서 폼플러그(5)를 잡는 움직임을 구현하기 위해, 한 쌍의 그립부(531)를 펼치거나 오므리거나 그 반대의 움직임과 같은 제1작동(f1)을 수행한다.
또한, 그리퍼(530)의 핑거작동부(533)는 선회기구부(540)에 결합되어 선회 작동에 필요한 선회력(회동력)을 전달 받음에 따라 유한한 회전각도 범위 내에서 선회함에 따라, 수평 상태의 폼플러그(5)를 세우거나 다시 복귀하는 제2작동(f2)을 수행한다.
이를 위한 선회기구부(540)는 베이스판(501)에서 모터브래킷을 통해 장착된 그리퍼(530) 선회용 제1모터(541)와 제1모터(541)의 감속기어를 통해 연결되어 회전되면서도 직선 이동을 가이드하도록 스플라인(spline) 형상을갖는 선회축부재(542)와 선회축부재(542)에서 직선 이동 가능하면서 회전력을 전달받도록, 선회축부재(542)의 일측과 타측에 각각 결합된 스플라인 보스(543)와 각각의 스플라인 보스(543)로부터 연장되어 핑거작동부(533)를 장착하고 있는 선회암부(544)를 포함 한다.
또한, 선회기구부(540) 각각의 선회암부(544)는 수평이동기구부(550)의 왕복이동대(557, 558)에 각각 결합되어 유한한 스트로크 범위 내에서 수평이동하는 제3작동(f3)을 수행한다.
제3작동(f3)의 스트로크 범위는 차출블록(515)에서 폼플러그(5)를 잡는 지점과, 삽입가이드에서 폼플러그(5)가 아래로 빠져나가기 위한 지점 사이의 수평 행정 거리를 의미한다.
이를 위해 수평이동기구부(550)는 베이스판(501)의 중앙 상면에서 다른 모터브래킷을 통해 장착된 그리퍼(530) 수평이동용 제2모터(551)와 제2모터(551)의 감속기어, 주동 풀리, 타이밍 벨트, 종동 풀리, 베어링, 중앙 또는 측부쪽 베어링 브래킷 등과 같은 동력전달수단(552)을 통해 연결되어 회전력을 전달받고, 복수개의 지지브래킷 및 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 이형나사축부재(553, 554)를 포함한다.
여기서 이형나사축부재(553, 554)는 볼스크루 형식의 나사산을 갖는 축부재를 의미한다. 이형나사축부재(553, 554)는 그의 중앙 부위의 종동 풀리를 기준으로 축부재 좌측 부위와 축부재 우측 부위에 각각 상호 대향적으로 경사진 나사산을 형성하고 있다.
이런 이형나사축부재(553, 554)는 볼스크루 형식의 이송블록(555, 556)에 각각 체결된다.
여기서 각각의 이송블록(555, 556)은 상기 선회암부(544)에 각각 연결된 왕 복이동대(557, 558)에 장착되어, 결국 좌측과 우측의 그리퍼(530) 각각에게 서로 가까워지거나 서로 멀어지는 수평 이송력을 제공하여, 그리퍼(530)의 제3작동(f3)과 같은 수평 이송을 실현한다. 여기서, 왕복이동대(557, 558)는 그와 연결된 가이드레일(559)에 의해 원활한 수평 이송을 가이드할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2삽입부(600)는 설명의 용이성을 위해 한 개만 도시되어 있을 뿐, 2개를 한 쌍으로 하여 앞서 설명한 제2피딩부의 로봇형 그리퍼 전방에 각각 배치된다. 이때, 각각의 제2삽입부(600)는 보온재 시공시 미리 계측된 폼플러그홀간 표준 사이 거리에 대응하게, 제2삽입부(600)끼리 상호 이격 거리 또는 배치 간격을 유지하면서 프레임부의 베이스판에 설치된다.
각각의 제2삽입부(600)는 엑스와이 프리 스테이지(610), 삽입가이드(620), 푸셔(630), 승하강실린더(640)를 갖는다.
각각의 엑스와이 프리 스테이지(610)는 고정단부(611)를 이용하여 프레임부의 베이스판에 고정된다. 엑스와이 프리 스테이지(610)의 작동 범위 내에서, 엑스와이 프리 스테이지(610)는 상기 고정단부(611)의 하부 및 그 곳에 연결된 모든 구성 요소들에게 패시브(passive)한, 즉 피동적인 움직임을 제공한다. 이와 같은 피동적인 움직임에 대응한 엑스와이 프리 스테이지(610)의 작동원리는 도 7을 통해 상세히 설명될 것이다.
삽입가이드(620)는 한 쌍을 이루는 곡면형으로서 매끄러운 내표면을 갖는 가이드원주부(621, 622)와; 상기 가이드원주부(621, 622)의 외측에 각각 연결된 아암(623)과; 상기 아암(623) 각각을 상호 멀어지게 또는 가깝게 수평 이동시키는 아 암작동부(624)와; 이런 아암작동부(624)를 승강시키도록 결합된 복수개의 가이드실린더(625)를 포함한다.
여기서 가이드원주부(621, 622)의 상부는 상향으로 갈수록 단면 직경이 확장되는 확장관 형상으로 형성되어 있고, 가이드원주부(621, 622)의 하부는 폼플러그홀(3)의 내경에 대응한 원주면 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이런 확장관 형상을 갖는 가이드원주부(621, 622)의 상부는 폼플러그를 용이하게 삽입시킬 수 있도록 가이드하는 역할을 담당하고, 가이드원주부(621, 622)의 하부와 함께, 매끄러운 내표면에 의해 폼플러그와의 마찰력을 상대적으로 최소화시키는 역할을 담당한다.
또한, 가이드실린더(625)의 상단에는 엑스와이 프리 스테이지(610)가 결합되어 있다. 여기서 아암작동부(624)는 마이크로 볼스크루 기구이거나, 그와 대등한 역할을 수행할 수 있는 등가물로서, 가이드원주부(621, 622) 및 아암(623) 각각을 상호 멀어지게 수평 이동, 즉 도 7의 (a)상태와 같이 가이드 확장을 위한 제6작동(f6)과, 가이드원주부(621, 622) 및 아암(623) 각각을 상호 가깝게 수평 이동, 즉 도 7의 (b)상태와 같이 가이드 축소를 위한 제7작동(f7)을 수행한다.
푸셔(630)는 승하강실린더(640)에 의해 상하 방향(Z축방향)으로 승하강 작동하는 바와 같은 제4작동(f4)을 수행한다.
푸셔(630)의 제4작동(f4)은 삽입가이드(620)의 가이드원주부(621, 622)의 안쪽으로 로딩된 폼플러그를 아래쪽으로 푸싱(pushing) 함에 따라, 결국, 폼플러그로 하여금 보온재의 폼플러그홀에 삽입시키는 역할을 수행한다.
푸셔(630)의 상부는 승하강실린더(640)와 결합되며, 푸셔(630)의 하부는 폼플러그를 압착시킬 수 있는 원형디스크 형상의 가압판(631)을 갖는다. 여기서 가압판(631)의 직경은 한 쌍의 가이드원주부(621, 622)가 원형의 레이아웃에 가까운 단면형상을 갖도록 확장된 상태의 직경보다 상대적으로 작은 사이즈를 갖는 것이 바람직하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 가이드원주부(621, 622)는 아암(623) 및 아암작동부(624)에 의해서, 가이드 확장을 위한 제6작동(f6)을 수행하거나, 가이드 축소를 위해 복귀하는 제7작동(f7)을 할 수 있다.
베이스판(501)은 앞서 설명한 본 발명의 프레임부에 고정된 것으로서, 엑스와이 프리 스테이지(610)의 지지기반이다.
엑스와이 프리 스테이지(610)의 상부는 베이스판(501)에 고정되기 때문에, 엑스와이 프리 스테이지(610)의 하부는 베이스판(501)을 지지기반으로 하여, X-Y 평면내에서 수동적으로 자유롭게 이동 가능한 상태가 된다.
도 7의 (a)상태는 삽입가이드(620)의 초기 작동 상태를 도시한 것이다. 여기서 삽입가이드(620)의 가이드원주부(621, 622)는 아암(623) 및 아암작동부(624)에 의해 상호 마주보는 방향으로 근접되어 타원에 가까운 단면형상을 갖고 있고, 그 결과 폼플러그홀(3)보다 상대적으로 작은 크기로서 폼플러그홀(3)에 삽입 가능한 상태이다.
도 6을 참조하면, 이와 같은 상태에서, 가이드원주부(621, 622)를 포함한 삽입가이드(620) 전체는 앞서 설명한 가이드실린더(625)에 의해 하강 또는 상승하는 제5작동(f5)을 수행한다.
도 7을 참조하면, 가이드원주부(621, 622)의 하부가 폼플러그홀(3)에 삽입된다. 특히, 이러한 삽입 방식은 현장마다 실질적으로 서로 다를 수 있는 폼플러그홀(3)의 센터(c1)를 정밀하게 찾거나, 폼플러그홀(3)의 센터(c1)와 가이드원주부(621, 622)의 센터(c2)를 상호 일치시키는 수고로움을 없애준다.
또한, 센터의 불일치 등의 현장 여건에도 불구하고, 엑스와이 프리 스테이지(610)는 가이드원주부(621, 622)의 일부분이 폼플러그홀(3)에 자연스럽게 삽입되도록 돕는다.
도 7의 (b)상태는 삽입가이드(620)의 작동 후 상태를 보여준다. 폼플러그홀(3)에 삽입된 가이드원주부(621, 622)는 아암(623) 및 아암작동부(624)에 의해 상호 멀어지는 방향으로 이격됨과 함께 원형의 레이아웃에 가까운 단면형상을 갖도록 확장된다.
이에 따라, 가이드원주부(621, 622)의 외주면은 폼플러그홀(3)의 내주면과 밀착된다.
특히, 도 7의 (a)상태와 같이, 폼플러그홀(3)의 센터(c1)와 가이드원주부(621, 622)의 센터(c2)의 차이는, 상기와 같은 밀착과정에서 가이드 확장을 위한 제6작동(f6)이 수행되는 것에 대응하게 엑스와이 프리 스테이지(610)가 피동적인 움직임(P)에 따라서, 결국 도 7의 (b)상태와 같이 제거됨과 함께 상호간 센터(c1, c2) 일치가 자연스럽게 이루어진다.
따라서, 본 발명의 폼플러그 삽입 알고리즘에서, 가이드원주부(621, 622)의 센터(c2)를 기준으로 폼플러그가 삽입되도록 프로그램되어 있더라도, 결국 폼플러그가 폼플러그홀(3)의 센터(c1)를 기준으로 정확하게 삽입되는데 문제가 발생되지 않는다.
이하, 도 8을 통해 제어장치에 의해 제어되는 폼플러그 삽입방법을 설명하고자 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제어장치는 먼저 보온재(플랫패널)에 형성된 폼플러그홀을 감지하도록 설치된 폼플러그홀 인식 센서로부터 상기 폼플러그가 정확히 삽입될 폼플러그홀의 위치를 인식하기 위한 홀 위치 감지 신호를 수신하였는지 확인한다(S10).
이때, 제어장치는 폼플러그홀 인식 센서로부터 출력된 홀 위치 감지 신호를 수신하고 이를 확인한 경우, 구동부를 작동시켜서 삽입가이드를 폼플러그홀에 위치시킨다(S13). 이때, 삽입가이드의 가이드원주부는 도 7의 (a)상태이다.
이후 삽입가이드의 가이드원주부는 가이드실린더에 의해 하강한 후,도 7의 (b)상태와 같이 가이드 확장을 위한 제5작동을 수행한다. 이런 경우, 폼플러그홀과 가이드원주부의 센터가 상호 일치되며, 이와 같은 작동은 단계 S13(특허청구범위 내에서 제2단계 임)에 해당하고, 도 9a 내지 도 9c를 통해 상세히 설명된다.
그런데, 제어장치가 상기 폼플러그홀 위치 인식 센서로부터 출력된 홀 위치 감지 신호를 수신하지 아니하였을 경우, 상기 제어장치는 구동부를 계속 작동시켜서 상기 홀 위치 감지 신호의 수신을 확인하는 단계 S10으로 돌아갈 수 있다(S15).
또한, 제어장치는 제2피딩부에 장착(적재)된 폼플러그를 개별적으로 차출하 여 제2삽입부쪽으로 공급하고, 이후 공급된 폼플러그가 제2삽입부에 의해 결국 폼플러그홀에 삽입되도록 한다(S17).
이와 같은 단계 S15(특허청구범위 내에서 제3단계)는 하기의 도 9d 내지 도 9j를 통해 상세히 설명된다.
이후, 제어장치는 폼플러그가 삽입된 폼플러그홀에서 단차 깊이를 감지하도록 설치된 복수개의 단차 확인 센서로부터 상기 단차 깊이를 인식하기 위한 단차 감지 신호를 수신하여 상기 단차 깊이가 사전에 정한 정상치와 일치하는지 판단한다(S19).
만일, 상기 단차 깊이가 사전에 정한 정상치와 일치하지 아니하는 경우, 상기 제어장치는 본 실시예를 탑재한 삽입재 조립시스템 전체의 작동이 임시 중단되고 사용자가 직접 시스템의 동작을 제어할 수 있는 수동 모드로 전환시킨다(S21).
또한, 상기 단차 깊이가 사전에 정한 정상치와 일치하는 경우, 상기 제어장치는 상기 적재된 폼플러그의 존재 유무를 인식하도록 설치된 적재 폼플러그 인식 센서로부터 상기 적재된 폼플러그를 인식하기 위한 적재 폼플러그 감지 신호를 수신하여 상기 적재된 폼플러그의 존재 유무 여부를 확인한다(S23).
이후, 상기 제어장치는 상기 적재된 폼플러그의 존재를 확인한 경우, 구동부를 구동시켜서 다음 작업을 위해 주행시킨다(S25).
그리고, 구동부의 주행 도중, 제어장치는 다른 폼플러그홀의 위치를 인식하기 위한 폼플러그홀 인식 센서로부터 출력된 홀 감지 신호를 수신하였는지 확인하는 단계 S10으로 되돌아간다.
한편, 제어장치는 상기 적재된 폼플러그의 존재를 확인하지 못한 경우에도, 삽입재 조립시스템 전체의 작동을 임시 중단시키고, 사용자가 직접 시스템의 동작을 제어할 수 있는 수동 모드로 전환시킬 수 있다(S21).
이하, 본 발명의 폼플러그 삽입장치의 작동관계를 폼플러그 삽입방법을 기준으로 설명하고, 제어부에 의해 수행된다.
즉, 본 실시예의 제어장치는 구동부를 이용하여 주행하던 도중, 폼플러그홀의 인식과 함께 각종 단계를 차례로 수행한다.
도 9a에 보이듯이, 삽입가이드 정위치 단계가 수행된다.
삽입가이드 정위치 단계에서는, 제어장치와 폼플러그홀 인식 센서에 의해 정해진 위치까지 구동부의 작동이 이루어져서, 본 발명을 설치한 프레임부 전체가 주행 및 정지를 수행한다.
이 경우, 각각의 폼플러그홀의 연직 상방에는 상기 프레임부에 탑재된 제2삽입부(600)의 삽입가이드(620)의 가이드원주부(621, 622)가 위치한다.
또한, 제2피딩부(500)의 한 쌍의 그리퍼(530)는 각각 해당 곡선카트리지부(510)에서 각각 폼플러그(5)를 개별적으로 차출하도록, 차출블록(515) 내부의 폼플러그(5)를 잡고 있는 초기화 상태로 존재한다.
이후 도 9b에 보이듯이, 삽입가이드 하강 단계가 수행된다.
삽입가이드 하강 단계에서는, 가이드실린더(625)가 제5작동(f5)과 같이 하강 및 정지함에 따라, 결국 각각의 폼플러그홀의 연직 상방에 위치한 제2삽입부(600)의 삽입가이드(620)의 가이드원주부(621, 622)의 하부가 해당 폼플러그홀에 삽입된 다.
이후 도 9c에 보이듯이, 삽입가이드 센터링 단계가 수행된다.
삽입가이드 센터링 단계에서는, 삽입된 가이드원주부(621, 622)의 하부가 제6작동(f6)과 같이 확장되는 제6동작을 완료할 경우, 도 7을 통해 기 설명한 바와 같이 폼플러그홀의 센터와 가이드원주부(621, 622)의 센터가 상호 일치되면서, 폼플러그(5)를 정확히 가이드원주부(621, 622)를 통해 상기 폼플러그홀에 삽입할 수 있는 상태가 된다.
이후 도 9d에 보이듯이, 폼플러그 차출 단계가 수행된다.
폼플러그 차출 단계에서는, 각각의 그리퍼(530)가 차출블록(515)에 대기중인 폼플러그(5)를 잡아당겨 차출하도록, 수평이동기구부(550)가 그리퍼(530) 및 폼플러그(5)를 제3-1작동(f3-1)만큼 이동시킨다.
이 경우, 곡선카트리지부(510)의 스프링(521)을 이용한 제2추진대(520)는 나머지 폼플러그를 이동시켜서, 새로운 폼플러그가 차출블록(515) 쪽으로 공급 및 장전된다.
이후 도 9e에 보이듯이, 폼플러그 선회 단계가 수행된다.
폼플러그 선회 단계에서는, 선회기구부(540)의 그리퍼(530) 선회용 제1모터(541)가 선회축부재(542)를 회전시킨다. 이런 경우, 선회축부재(542)에 결합된 스플라인 보스(543), 선회암부(544) 및 그리퍼(530)는 제2작동(f2)과 같이 선회함에 따라, 수평 상태의 폼플러그(5)를 수직 상태로 세운다.
이후 도 9f에 보이듯이, 폼플러그 정위치 단계가 수행된다.
폼플러그 정위치 단계에서는, 세워진 폼플러그(5)가 삽입가이드(620)의 가이드원주부(621, 622)의 연직 상향에 정위치되도록, 수평이동기구부(550)가 그리퍼(530) 및 폼플러그(5)를 제3-2작동(f3-2)만큼 이동시킨다.
이와 같은 폼플러그 정위치 단계는 도 9g를 통해 더욱 명확히 이해된다.
도 9g에서 보이듯이, 폼플러그(5)는 가이드원주부(621, 622)의 연직 상향에 정위치하고, 가이드원주부(621, 622)와 폼플러그홀이 상호 일치되어 있다. 이는 푸셔(630) 및 승하강실린더(640)가 폼플러그(5)를 밀어내리기(압입)를 수행 하면, 정확하게 폼플러그(5)가 폼플러그홀에 삽입될 수 있는 상태이다.
따라서, 도 9h에서 보이듯이, 폼플러그 삽입 단계가 수행된다.
폼플러그 삽입 단계에서는, 승하강실린더(640)로 작동하는 푸셔(630)가 그리퍼(530)의 한 쌍의 그립부(531)간 사이 공간(Q1)(도 5참조)과 삽입가이드(620)의 가이드원주부(621, 622)간 사이 공간(Q2)(도 6참조)을 통해 간섭 없이 미리 정해진 하강거리만큼 하강 및 압입함에 따라, 폼플러그(5)를 폼플러그홀에 안치시킨다.
여기서, 그립부(531)간 사이 공간(q1)은 도 5에 도시되어 있고, 가이드원주부(621, 622)간 사이 공간(q2)은 도 6에 도시되어 있다.
이후, 도 9i에서 보이듯이, 삽입가이드 원위치 단계가 수행된다.
삽입가이드 원위치 단계에서는, 푸셔(630)가 하강한 상태를 그대로 유지하는 대신, 가이드실린더(625)가 제5작동(f5)과 같이 상승 후 정지한다.
이런 경우, 가이드원주부(621, 622)가 폼플러그홀에서 빠져나오는 대신, 비록 습동마찰력이 폼플러그(5)에 작용하더라도, 상기 푸셔(630)에 의해 폼플러그(5) 는 폼플러그홀에 그대로 위치된다.
마지막으로, 도 9j에서 보이듯이, 푸셔 원위치 단계가 수행된다.
푸셔 원위치 단계에서는, 폼플러그(5) 상부에 있던 푸셔(630)가 승하강실린더(640) 상승 작동에 의해 상향으로 이동을 시작하여 원래 위치로 복귀한다.
이후, 앞서 설명한 단계를 반대로 수행하여, 해당 작동 구성 요소들은 원래의 위치로 되돌아간 후, 시스템 정지 또는 수동 모드 전환 전까지 도 9a 내지 도 9j에서 설명한 단계들을 반복할 수 있다.
따라서, 본 발명의 폼플러그 삽입장치 및 삽입방법은 엑스와이 프리 스테이지, 가이드실린더, 아암작동부, 한 쌍의 가이드원주부를 이용하여 삽입가이드와 폼플러그홀간의 센터를 간편하고 용이하게 일치시킬 수 있고, 이로 인하여 정확하게 삽입가이드를 폼플러그홀에 삽입시켜, 결국 폼플러그를 신속하게 폼플러그홀에 삽입시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 폼플러그 삽입장치 및 삽입방법은 균일한 품질을 유지하면서 재시공의 불편함 없이 정확한 삽입작업을 수행하고, 작업효율이 높으며, 작업 품질 균일화를 실현할 수 있는 이점을 갖고 있다.

Claims (10)

  1. 구동부를 프레임부에 설치하고 있는 폼플러그 삽입장치에 있어서,
    폼플러그 삽입장치의 작동 상황을 검출하는 복수개의 센서;
    상기 프레임부에 결합된 베이스판;
    상기 베이스판에 설치되고 복수개의 폼플러그를 곡선형 탄창 형식으로 장착하여 개별적으로 차출하여 공급하는 제2피딩부;
    상기 제2피딩부로부터 공급된 폼플러그를 삽입가이드를 통해 폼플러그홀에 삽입시키는 제2삽입부;
    상기 센서로부터 입력받은 신호에 대응하게 상기 제2피딩부, 상기 제2삽입부의 작동을 제어하도록 상기 프레임부에 탑재된 제어장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 구동부에 설치된 센서와 접속되어서, 적어도 상기 제2피딩부와 상기 제2삽입부가 폼플러그홀까지 이동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 제2피딩부와 상기 제2삽입부에 설치된 센서와 접속되어서, 적어도 폼플러그가 상기 제2피딩부로부터 개별적으로 차출되어 상기 제2삽입부를 통해 폼플러그홀에 삽입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2피딩부는,
    폼플러그를 장착하여 임시 보관하기 위한 한 쌍의 곡선카트리지부;
    상기 곡선카트리지부 각각에 장착된 스프링을 이용하여 폼플러그를 이동시키도록 상기 곡선카트리지부 내부에 각각 결합된 제2추진대;
    상기 곡선카트리지부의 차출블록에 도착한 폼플러그를 개별적으로 잡아 차출시키는 한 쌍의 로봇형 그리퍼;
    상기 로봇형 그리퍼에게 선회 작동에 필요한 회동력을 제공하도록 결합된 선회기구부;
    상기 로봇형 그리퍼에게 수평 이송에 필요한 수평 이송력을 제공하도록 결합된 수평이동기구부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로봇형 그리퍼는 한 쌍을 이루는 곡면형의 그립부;
    상기 그립부의 외측에 각각 연결된 핑거부;
    상기 핑거부 각각을 상호 가깝게 또는 멀어지게 힌지 작동시키는 핑거작동부;
    를 포함하되, 상기 핑거작동부가 상기 선회기구부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2삽입부는,
    상기 베이스판에 고정된 고정단부를 갖는 엑스와이 프리 스테이지;
    상기 엑스와이 프리 스테이지의 하부에 결합되고, 상기 제2피딩부로부터 공급된 폼플러그를 폼플러그홀에 가이드하는 상기 삽입가이드;
    상기 폼플러그를 누르기 위한 푸셔;
    상기 푸셔를 승하강 작동시키는 승하강실린더;
    를 포함하고, 상기 삽입가이드가 센터링 단계를 수행할 때, 폼플러그홀과 폼플러그 각각의 센터가 일치되도록, 상기 엑스와이 프리 스테이지가 피동적인 움직 임을 제공하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 삽입가이드는,
    상기 제2삽입부에 설치된 것으로서, 한 쌍을 이루는 곡면형으로서 매끄러운 내표면을 갖는 가이드원주부;
    상기 가이드원주부의 외측에 각각 연결된 아암;
    상기 아암 각각을 상호 가깝게 또는 멀어지게 수평 이동시키는 아암작동부;
    상기 아암작동부를 승강시키도록 결합된 복수개의 가이드실린더;
    를 포함하되, 상기 가이드원주부의 상부를 확장관 형상으로 형성하고, 상기 가이드원주부의 하부를 폼플러그홀의 내경에 대응한 원주면 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입장치.
  8. 폼플러그 삽입방법에 있어서,
    보온재에 형성된 폼플러그홀을 감지하도록 설치된 폼플러그홀 인식 센서로부터 폼플러그가 정확히 삽입될 폼플러그홀의 위치를 인식하기 위한 홀 위치 감지 신호를 수신하였는지 확인하는 제1단계;
    홀 위치 감지 신호가 수신되었음을 확인한 경우, 구동부의 주행 및 정지를 제어하여 삽입가이드가 폼플러그홀에 위치되게 하는 제2단계;
    제2피딩부에 장착된 폼플러그를 개별적으로 차출하여 제2삽입부쪽으로 공급하고, 제2삽입부로 공급된 폼플러그를 폼플러그홀에 삽입시키도록 제2피딩부와 제2삽입부의 작동을 제어하는 제3단계;
    폼플러그가 삽입된 폼플러그홀에서 단차 깊이를 감지하도록 설치된 복수개의 단차 확인 센서로부터 단차 깊이를 인식하기 위한 단차 감지 신호를 수신하여 단차 깊이가 사전에 정한 정상치와 일치하는지 판단하는 제4단계;
    단차 깊이가 사전에 정한 정상치와 일치하는 경우, 적재 폼플러그 인식 센서로부터 적재 폼플러그 감지 신호를 수신하여 적재된 폼플러그의 존재 유무 여부를 확인하는 제5단계; 및
    적재된 폼플러그의 존재를 확인한 경우, 구동부를 구동시켜서 다음 작업을 위해 주행시키는 제6단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    제2삽입부의 삽입가이드가 폼플러그홀에 정위치하고, 가이드실린더에 의해 삽입가이드의 가이드원주부가 폼플러그홀에 삽입되도록 하강하고, 삽입된 가이드원주부가 폼플러그홀의 내경에 밀착되도록 확장 동작되어 폼플러그홀과 가이드원주부 각각의 센터가 일치되는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    제2피딩부의 수평이동기구부 및 그리퍼에 의해 폼플러그를 잡아당겨 수평한 상태로 차출하고, 차출된 폼플러그를 수직하게 세우도록 선회시키고, 선회된 폼플러그를 가이드원주부의 연직 상향에 정위치시키고, 승하강실린더에 의해 푸셔가 정위치된 폼플러그를 압입하여 폼플러그홀에 안치시키고, 푸셔의 하강 상태 유지 상태에서 가이드원주부를 폼플러그홀에서 제거하고, 그 이후 푸셔를 원위치로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 폼플러그 삽입방법.
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