KR101302013B1 - 절단용 로봇 및 이의 제어방법 - Google Patents

절단용 로봇 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

절단용 로봇 및 이의 제어방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은 피절단체를 절단하는 절단부, 위치설정신호에 따라 움직이는 회전 관절을 통하여 피절단체의 절단위치로 절단부를 이동시키는 위치설정부, 위치설정부와 연결되어 이송제어신호에 따라 절단이 이루어진 절단위치로부터 멀어지도록 절단용 로봇의 진행방향으로 후진하는 이송부 및 위치설정신호와 이송제어신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

절단용 로봇 및 이의 제어방법{CUTTING ROBOT AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 절단용 로봇 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피절단체 상에서 주행이 가능한 절단용 로봇 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
선박이나 해상에서 운용되는 설비를 제조하기 위해서는 많은 형강이 필요하다.
이러한 형강의 절단 공정은 작업자들에 의하여 수동으로 이루어지고 있다. 수동 형강 절단 공정은 크게 마킹 공정과 절단 공정으로 분류된다. 먼저 마킹사가 도면을 보며 각 절단선의 위치를 마킹하고 각 부재의 취부 정보를 기록하면 절단사는 마킹된 절단선을 따라 절단 작업을 수행하고 크레인 기사는 라벨링 정보를 이용하여 생산된 부재를 정리한다.
이와 같이 형강 절단 작업이 수동으로 이루어질 경우, 사전 작업에 의하여 절단선의 형상에 대한 작도가 필요하다. 아울러 작업자가 절단선을 따라 절단기를 운용하여 절단을 행하므로 작업자는 장시간 동안 특정 자세를 유지하게 되어 근 골격계 이상과 같은 직업병이나 작업 실수가 발생할 가능성이 높다. 또한 작업자가 도면 정보를 알고 전반적인 공정에 대해서 이해를 하고 있어야 하기 때문에 숙련자 양성에 시간이 오래 걸리는 문제점이 발생한다.
이와 같은 수동 절단 작업의 여러 문제점을 해결하기 위하여 한국 특허 10-1999-0012498과 같은 절단장치가 제안되었다. 이 절단장치는 가이드부를 통하여 가이드를 따라 이동하는 방식이어서 다양한 절단동작이나 피절단체에 적용하기 어렵다.
이에 따라 피절단체 상을 자율적으로 주행할 수 있는 절단용 로봇에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 절단용 로봇은 피절단체 상을 주행하면서 절단 동작을 수행하므로, 경우에 따라서는 절단된 부분과 함께 지지대 밑으로 같이 추락할 수 있다. 따라서 절단 동작을 안정적이고 효율적으로 할 수 있는 절단용 로봇 및 이의 제어 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇 및 그의 제어방법은 절단용 로봇의 진행방향을 고려함으로써 동작 중에 절단용 로봇의 추락을 방지하고자 한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 피절단체를 절단하는 절단부, 회전 관절을 제어하여 상기 절단위치로 상기 절단부를 이동시키는 위치설정부, 상기 위치설정부와 연결된 몸체를 절단 동작이 이루어진 절단위치로부터 멀어지도록 이동시켜 상기 몸체를 다음 절단이 이루어질 상기 피절단체의 절단 예정 부분 상에 위치시키는 이송부 및 상기 이송부 및 위치설정부 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 절단용 로봇이 제공될 수 있다.
상기 제어부는 절단 위치를 소정의 순서로 재배치하여 절단정보를 재처리할 수 있다.
상기 제어부는 상기 피절단체로부터 절단되는 부분들 중, 상기 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지는 부분이 마지막에 절단되도록, 상기 절단정보를 재처리할 수 있다.
상기 제어부는 상기 피절단체로부터 절단되는 부분들의 각 길이가 상기 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 짧을 경우, 마지막 절단작업에 대한 수행을 생략할 경우에 잔존하는 피절단체의 길이가 상기 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지도록 절단정보를 재처리할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 다음 절단이 이루어질 위치가 마지막 절단위치인 경우, 상기 절단부가 상기 마지막 절단위치를 향하여 회전하여 상기 절단부가 상기 마지막 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하도록 상기 위치설정부 및 상기 이송부 중 하나 이상을 제어할 수 있다.
상기 피절단체의 일측에서 타측 방향으로 상기 용접용 로봇이 이동하며 절단을 수행하는 경우, 절단작업을 완료한 절단위치에서 멀어지는 방향으로 상기 용접용 로봇이 이동하도록 상기 이송부를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 피절단체 상에서 동작하며 소정의 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는 절단용 로봇의 제어방법에 있어서, 절단위치를 재배치하여 절단정보를 재처리하는 단계; 상기 재처리된 절단정보에 따라 제1 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는 단계; 상기 제1 절단위치의 다음 제2 절단위치가 마지막 절단위치인 지를 판단하는 단계; 만일 제2 절단위치가 마지막 절단위치가 아닌 경우, 상기 제1 절단위치로부터 멀어지도록 이동하여 다음 절단이 이루어질 상기 피절단체의 절단 예정 부분 상에 위치하여 상기 제2 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는 단계; 및 만일 제2 절단위치가 마지막 절단위치인 경우, 상기 절단용 로봇의 절단부를 상기 제2 절단위치를 향하여 회전시켜 상기 제2 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는단계를 포함하는 절단용 로봇의 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 절단정보를 재처리하는 단계는, 상기 피절단체로부터 절단되는 부분들 중, 상기 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지는 부분이 마지막에 절단되도록, 절단정보를 재처리하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절단정보를 재처리하는 단계는, 상기 피절단체로부터 절단되는 부분들의 각 길이가 상기 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 짧을 경우, 마지막 절단작업에 대한 수행을 생략할 경우에 잔존하는 피절단체의 길이가 상기 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지도록 절단정보를 재처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 제어방법.
본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇 및 이의 제어방법은 절단용 로봇을 후진시켜 절단동작을 수행함으로써 피절단체 상에서 주행하며 절단 동작을 수행하는 과정에서 발생할 수 있는 절단용 로봇의 추락을 방지하고 효율적인 절단동작을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇 동작을 종래기술과 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 절단용 로봇의 동작예를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 절단용 로봇의 동작예를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은 절단부(110), 위치설정부(130), 이송부(151) 및 제어부(170)를 포함한다.
절단부(110)는 형강(形鋼)과 같은 피절단체를 절단한다. 피절단체는 절단되는 대상체를 의미하며, 피절단체는 선박의 제조시에 사용되는 보강재일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 절단부(110)는 가스절단용 팁을 내장하고 있는 토치(torch)(111)와 토치(111)를 고정시키는 토치 홀더(torch holder)(113)를 포함할 수 있다. 연소가스인 에틸렌가스, 예열을 위한 저압산소 및 절단을 위한 고압가스의 라인들이 토치 상부에 위치하고, 사용자의 수동 점화를 통하여 이들 가스들이 점화될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 절단부(110)는 가스절단방법을 이용하나 이외의 다른 방법이 절단부(110)에 적용될 수 있다.
위치설정부(130)는 위치설정신호에 따라 회전 관절을 제어하여 피절단체의 절단위치로 절단부(110)를 이동시킨다. 본 발명의 실시예에서 위치설정부(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 4축 서보 시스템(servo system)을 통하여 절단위치를 설정할 수 있다.
여기서, 위치설정신호는 후술하는 제어부(170)가 출력하는 신호로서, 소정의 절단위치에 절단작업을 수행하기 위한 절단부(110)의 위치정보를 포함하며, 또한 현재의 절단부(110)의 현재위치에서 절단위치로 절단부(110)를 이동하기 위한 절단용 로봇의 각 관절의 회전정보로 포함할 수 있다. 또한, 절단용 로봇이 회전관절 외에 연장 또는 신축가능한 축을 더 포함하는 경우 , 해당 축에 대한 길이정보도 포함할 수 있다.
이송부(151)는 위치설정부(130)와 연결된 몸체(150)를 이송시키고, 피절단체 상에서 주행가능하며, 이송제어신호에 따라 절단이 이루어진 절단위치로부터 멀어지도록 후진할 수 있다.
여기서, 절단용 로봇의 전진 또는 후진 방향은, 절단용 로봇에서 절단부(110)가 위치하는 방향으로 절단용 로봇이 이동하는 경우를 전진하는 것으로, 그리고 절단용 로봇이 절단부(110)가 위치하는 반대 방향으로 이동하는 것을 후진하는 것으로 설명한다. 그러나. 발명의 이해와 설명의 편의를도모하기 위한 것일 뿐, 절단용 로봇의 이동에 대해서 한정하는 것은 아니다.
예를 들어, 피절단체 상에서 절단용 로봇의 전진 또는 후진 방향을 설명하는 경우에는, 절단부(110)가 위치하는 정확한 방향이 아닌, 피절단체 상에서 절단부(110)가 위치하는 측으로 절단용 로봇이 이동하는 경우 전진, 그 반대 방향으로 이동하는 경우를 후진으로 이해할 수 있어야 할 것이다.
또한, 후술하겠지만, 위치설정부(130)의 제어에 따라 절단부(110)의 위치가 절단용 로봇에서 반대편으로 이동된 경우에는, 절단용 로봇의 이동방향을 설명함에 있어 전진 및 후진의 방향이 반대가 될 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 절단이 이루어진 후, 이송부(151)는 몸체(150)를 절단부(110)의 맞은 편 진행 방향으로 후진시킴으로써 절단위치로부터 멀어질 수 있다. 보다 구체적으로, 위치설정부(130)가 절단이 이루어질 절단위치로 절단부(110)를 이동시키고 절단부(110)가 절단을 수행하면, 이송부(151)는 절단부(110)의 맞은 편 방향으로 몸체(150)를 이동시켜 몸체(150)가 다음 절단위치 근처로 이동되도록 한다. 이 후 위치설정부(130)는 다음 절단위치로 절단부(110)를 이동시키면 절단부(110)는 다음 절단위치에서 절단 동작을 수행한다. 이 때 이송부(151)의 구동축(미도시)은 위치설정부(130)의 4축 서보 시스템과 연동될 수 있다.
여기서, 이송제어신호는 절단용 로봇이 다음 절단위치로 이동하여야할 거리정보를 포함할 수 있으며, 상술한 위치설정신호와 관련하여, 절단용 로봇의 절단부(110)가 위치할 수 있는 반경을 참조하여 설정될 수 있다.
또한 몸체(150)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 형강과 같은 피절단체 위를 주행하기 위하여 피절단체 형태의 형상을 가질 수 있다. 이송부(151)는 휠(wheel) 4개와 가이드 휠(guide wheel) (미도시) 2개를 이용하여 피절단체 위를 주행할 수 있다. 이송부(151)는 휠과 가이드 휠(미도시)의 회전을 위하여 구동모터(미도시)를 포함할 수 있으며, 구동모터(미도시)의 구동축(미도시)은 휠 및 가이드 휠(미도시)과 연결될 수 있다. 이와 같이 이송부(151)가 피절단체 상을 주행할 수 있으므로 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은 갠트리(gantry)나 궤도의 도움없이 자율 주행을 통하여 피절단체를 절단할 수 있다.
또한, 이송부(151)가 구동모터(미도시) 또는 휠(151)의 회전량을 출력할 수 있으며, 이 경우 후술하는 제어부(170)로 출력할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다 할 것이다.
본 발명의 실시예에서의 이송부(151)는, 피절단체 위를 주행하기 위하여 도 1과 같은 시스템 이외에 다양한 시스템이 적용될 수 있다. 즉, 동일한 피절단체 상에서도 공지된 다양한 시스템이 가능하며, 또한 피절단체의 형상에 따라 공지된 시스템이 적용될 수 있다.
제어부(170)는 위치설정신호와 이송제어신호를 출력한다. 본 발명의 실시예에서 위치설정신호와 이송제어신호는 위치설정부(130)와 이송부(151)에 설치된 모터 또는 위치설정부(130)와 이송부(151)가 소정의 기능을 수행하기 위해 제어하는 모터를 구동하기 위한 신호일 수 있다. 이 때 제어부(170)는 절단용 로봇에 포함되거나 절단용 로봇의 외부에 설치될 수 있다.
지금까지 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 구성의 일례를 설명하였다. 그러나, 이러한 구성은 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위한 일 례에 불과하며 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 한 구성의 기능이 더욱 세분화되어 복수개의 구성부로 구성될 수 있으며, 또한 복수개의 구성부의 기능이 통합적으로 하나의 구성부에서 구현될 수도 있다.
또한, 도 1에는 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은 절단선이 피절단체 표면에 마킹(marking)된 경우, 절단선을 확인하는 마킹확인부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 마킹확인부는 공지된 영상인식 기술을 이용한 다양한 장치가 이용될 수 있는바, 예를 들어, 피절단체의 표면을 향하여 레이저를 방출하는 레이저발진부(미도시) 및 반사된 레이저를 수신하는 레이저수신부(미도시)를 포함할 수 있으며, 제어부(170)는 레이저수신부에 수신되는 신호를 이용하여 절단선이 마킹된 표면과 절단선이 마킹되지 않은 표면을 식별하여 절단선 정보를 추출할 수 있다. 이 경우, 제어부(170)가 절단선 정보를 이용하여 위치설정신호 및 이송제어신호를 생성하고, 위치설정부(130) 및 이송부(151)가 위치설정신호 및 이송제어신호에 따라 해당 절단선이 마킹된 절단위치로 절단용 로봇을 이송할 수 있으며, 제어부(170)가 절단부(110)를 제어하여 절단을 수행할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 동작을 상세히 설명한다.
앞서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 구성은 다양하게 구현될 수 있으므로, 이하 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 동작을 설명함에 있어서, 해당 기능의 주체를 해당 구성부에 한정하지 아니하고 절단용 로봇인 것으로 설명한다.
다만, 절단용 로봇의 전체적인 동작을 설명함에 있어서, 해당 구성부의 구체적인 설명이 필요한 경우, 도 1을 참조하여 해당 구성부를 명시하여 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇 동작을 설명하기 위한 도면으로서. 보다 상세하게는 도 2a 및 도 2b는 종래기술에 따른 절단용 로봇 동작의 문제점을 설명하기 위한 도면이며, 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇 동작을 예시한 도면이다.
선박에 사용되는 보강재 또는 부재는 그 크기가 크고 꺽인 형태를 지닐 수 있기 때문에 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 정반과 같은 지지대 위에 올려져 절단된다. 이 때 절단용 로봇은 피절단체 위를 이동하면서 절단 동작을 수행할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 절단용 로봇이 절단위치에서 피절단체에 대한 절단을 수행한 후 절단용 로봇이 절단된 부분 상에 있을 경우 절단용 로봇이 절단된 부분과 함께 지지대 밑으로 떨어질 위험이 있다.
또한 도 2b에 도시된 바와 같이, 절단용 로봇이 절단이 이루어진 절단위치, 즉 절단이 이루어진 절단선을 향하여 전진할 경우 이송부(도1의 151)의 휠이 200 ℃ 내지 300 ℃의 절단선에 닿으면서 파손될 수 있다.
반면에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 경우, 이송부(151)가 이송제어신호에 따라 절단이 이루어진 절단위치로부터 멀어지도록 절단용 로봇을 후진한다. 즉, 절단용 로봇에 의하여 절단이 이루어진 후, 이송부(151)가 몸체(150)를 절단 동작이 이루어진 절단위치로부터 멀어지도록 이동시켜 다음 절단이 이루어질 피절단체의 절단 예정 부분 상에 위치시킨다. 피절단체의 절단 예정 부분은, 피절단체 중에서 절단용 로봇에 의하여 절단된 부분을 제외한 나머지 부분을 의미한다. 이 때, 피절단체의 절단 부분은 지지대 밑으로 떨어질 위험이 있으나 절단 예정 부분은 지지대에 걸쳐 있어 떨어지지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은 절단을 수행한 후, 도 2c를 기준으로 우측에서 좌측으로,절단위치로부터 멀어지도록 후진 이동한다.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은, 절단이 이루어져 지지대 밑으로 떨어질 위험이 있는 피절단체 부분 상에 위치하는 것이 아니라, 지지대 위에 견고히 지지되어있는, 다음 절단이 이루어질 피절단체 상에 위치한다.
이에 따라 도 2a와 같이 절단용 로봇이 지지대 밑으로 추락하는 것이 방지될 수 있고, 이송부(151)의 휠(151)이 절단이 이루어진 절단선과 접촉하지 않으므로 휠(151)의 파손이 방지될 수 있다.도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 절단용 로봇의 동작예를 나타낸다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 절단용 로봇은 피절단체의 좌측에서 우측으로 진행하면서 절단 동작을 수행할 수 있고, 피절단체의 우측에서 좌측으로 진행하면서 절단 동작을 수행할 수도 있다.
예를 도 3a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 절단용 로봇은 피절단체의 좌측단에 절단을 수행한 후, 도 1의 제어부(170)는 절단용 로봇의 1축 회전을 제어하여 절단부(도1의 110)를 절단용 로봇의 우측에 위치하도록 회전할 수 있다. 그리고, 절단용 로봇의 몸체(150)는 절단위치에서 멀어지도록 이동하여 피절단체 우측단에 위치하는 다음 절단위치 근처에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은, 다음 절단 작업에 의하여 지지대 밑으로 떨어질 가능성이 없는, 즉, 다음 절단 작업이 수행된 후에도 피절단체의 지지대에 의하여 지지되는 위치로 이동할 수 있다.
이송부(도1의 151)가 절단용 로봇을, 피절단체의 우측단에 위치하는 다음 절단위치 근처로 이동시킨 후, 제어부(도1의 170)가 위치설정부(130) 및 절단부(110)를 제어하여 절단을 수행할 수 있다. 물론, 그 역방향으로 우측단에서 절단용 로봇이 피절단체를 절단한 후, 좌측으로 이동하여 좌측단에서 절단할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 용접로봇이 피절단체의 제1 방향에서 복수개의 절단위치에서 절단을 수행한 후 제1 방향의 반대방향으로 이동하여 절단을 수행할 수 있다. 도 3b를 참조하면, 절단용 로봇이 좌측단에서 절단을 두번 수행한 후, 우측으로 이동하여 피절단체의 우측단에 대한절단을 수행하는 일례가 예시되어 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 피절단체의 제1 방향에서 위치한 하나 또는 복수개의 절단위치에 대하여, 절단용 로봇은 제1 방향의 반대반향인 제2 방향으로 이동하면서 절단을 수행한 후, 피절단체의 제2 방향에 위치한 절단위치로 이동하여 절단을 수행할 수 있다.
즉, 절단용 로봇은 피절단체의 좌측단에 첫 번째 절단을 수행한 후, 제어부(170)는 이송부(151)를 제어하여 몸체(150)가 첫 번째 절단 위치에서 멀어지도록 이동시켜 몸체(150)가 두 번째 절단이 이루어질 피절단체의 절단 예정 부분에 위치하도록 한다. 이후 절단용 로봇은 피절단체의 좌측단에 두 번째 절단을 수행한다.
이와 같이 피절단체의 좌측단에서 두 번의 절단이 이루어진 후 도 1의 제어부(170)는 절단용 로봇의 1축 회전을 제어하여 절단부(도1의 110)를 절단용 로봇의 우측에 위치하도록 회전할 수 있다. 그리고, 절단용 로봇의 몸체(150)는 두 번째 절단위치에서 멀어지도록 이동하여 피절단체 우측단에 위치하는 절단위치 근처에 위치할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은, 다음 절단 작업에 의하여 지지대 밑으로 떨어질 가능성이 없는, 즉, 다음 절단 작업이 수행된 후에도 피절단체의 지지대에 의하여 지지되는 위치로 이동할 수 있다.
여기서, 절단용 로봇이 복수개의 절단위치 중 절단할 순서를 정하는 방법에 대해서는 이후, 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 후술한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 절단용 로봇의 동작예를 나타낸다.
도 4a는, 도 4a를 기준으로 피절단체의 우측방향에서 좌측방향으로 절단용 로봇이 이동하면서 절단한 경우를 예시한 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 이송부(151)가 절단이 이루어진 절단위치로부터 좌측 방향으로 멀어지도록 후진한 후, 절단용 로봇이 피절단체의 좌측 방향에서 피절단체를 절단하면 절단용 로봇이 절단된 부분과 함께 지지대 밑으로 떨어질 위험이 있다.
이를 방지하기 위하여 제어부(170)는, 다음 절단이 이루어질 위치가 마지막 절단위치인 경우, 절단부(도 1의 110)가 마지막 절단위치를 향하여 회전하여 절단부(도 1의 110)가 마지막 절단위치를 절단하도록 위치설정부(도 1의 130) 및 이송부(도 1의 151) 중 하나 이상을 제어한다.
예를 들어, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 도 4b에 도시된 바와 같이, 절단용 로봇이 좌측방향으로 후진하면서 절단 동작을 수행하다가, 마지막으로 피절단체의 절단 예정 부분을 절단하기 위하여 위치설정부(130)는, 절단용 로봇의 제1축 회전에 따라 마지막 절단위치를 향하여 절단부(도1의 110)를 좌측으로 회전시켜 마지막 절단위치에 절단부(도1의 110)를 위치시킨다. 이 후, 제어부(도1의 170)는 절단부(110)를 제어하여 마지막 절단위치에서 절단작업을 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따라 절단용 로봇이 마지막 절단위치에서 절단작업을 수행하는 것에 대해서는 이후, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 제어부(170)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 마지막 절단 동작이 이루어진 후 절단용 로봇이 위치하는 피절단체(도 4b의 400)는 추락을 방지하기 위하여 지지대의 인접한 기둥들 사이에 걸쳐있어야 한다. 따라서 마지막 절단 동작이 이루어진 후 절단용 로봇이 위치하는 피절단체(도 4b의 400)의 길이는 지지대의 인접한 기둥들 사이의 거리(L)보다 커야 한다.
이하, 절단용 로봇이 위치하는 피절단체(도 4b의 400)의 길이가 지지대의 인접한 기둥들 사이의 거리(L)보다 커야한다는 조건과 같이 절단용 로봇이 피절단체를 절단하면서, 추락하거나 휠(도1의 151)이 절단선에 닿여 파손되는 등을 방지하기 위하여 설정되는 조건을 제한조건이라 한다.
예를 들어, 제한조건은 마지막 절단 동작이 이루어진 후 절단용 로봇이 위치하는 피절단체(도 4b의 400)의 길이는 지지대의 인접한 기둥들 사이의 거리(L)보다 커야 한다는 조건을 포함할 수 있다.
하지만 도 5a의 상측에 도시된 바와 같이, 제어부(170)로 입력되는 절단정보는 이와 같은 제한 조건과 상관없이 입력될 수 있다. 즉, 피절단체로부터 절단되는 부분들(①, ②, ③, ④) 중 가장 긴 부분(②)이 피절단체의 끝쪽에 위치하지 않을 수 있다. 따라서 도 5a의 하측에 도시된 바와 같이, 제어부(170)가 이러한 절단 정보를 입력받을 경우 절단 동작을 시작하기 전에 피절단체로부터 절단되는 부분들(①, ②, ③, ④) 중 가장 긴 부분(②)이 마지막에 절단되도록 절단 정보를 재처리할 수 있다. 이와 같은 제어부(170)의 재처리에 따라 ①, ③, ④, ② 순으로 절단될 수 있다. 이 때 도면번호 500은 절단되는 부분들(①, ②, ③, ④)의 길이 기준을 만족하지 못하는 잔재일 수 있다. 여기서, 잔재(500)는 사용자의 설정에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
한편 도 5b의 상측에 도시된 바와 같이, 피절단체로부터 절단되는 부분들(①, ②, ③, ④, ⑤)의 길이가 동일하며, 절단되는 부분들의 각 길이가 지지대에서 인접하는 기둥사이의 길이보다 짧을 경우, 마지막에 절단되는 피절단체의 부분(⑤)이 지지대의 기둥들 사이에 걸쳐지지 않을 수 있다. 이 경우, 절단용 로봇이 절단을 수행하는 경우 절단된 피절단체와 함께 지지대 밑으로 떨어질 가능성이 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 5b의 하측에 도시된 바와 같이, 제어부(170)는 도 5a의 절단 정보를 마지막으로 절단될 부분에 대한 절단 동작이 이루어지지 않도록 재처리할 수 있다.
또한, 피절단체로부터 절단되는 부분들(①, ②, ③, ④, ⑤)의 길이가 동일하지 아니하여도, 피절단체로부터 절단되는 부분들의 각 길이가 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 짧을 경우, 마지막 절단작업에 대한 수행을 생략하는 경우에 잔존하는 피절단체의 길이가 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지도록 절단위치를 재배치할 수도 있다.
도 5c의 상측에 도시된 바와 같이, 피절단체로부터 절단되는 부분들(①, ②, ③, ④) 중 두 개 이상의 부분들(②, ③)의 길이가 지지대의 인접한 기둥들 사이의 거리(L)보다 클 경우, 두 개 이상의 부분들(②, ③) 중 하나가 마지막에 절단되도록 제어부(도1의 170)는 절단 정보를 재처리할 수 있다. 물론, 두 개 이상의 부분들(②, ③)의 길이가 상이한 경우, 설정에 따라 어느 하나가 마지막에 절단되도록 제어부(도1의 170)가 설정할 수 있다.
지금까지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 제어부(도1의 170)가 절단위치를 재배치하는 과정을 설명함에 있어서, 절단용 로봇이 피절단체상에서 좌측에서 우측방향으로 이동하는 것을 가정하여 설명하였다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 절단용 로봇이 피절단체상에서 이동하는 방향은 다양할 수 있으며, 그에 따라 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 제어부(도1의 170)가 용접로봇의 절단위치를 다양하게 설정할 수 있으며, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 된다 할 것이다
지금까지 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 절단하는 방법에 대해서 설명하였다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 구성에 대해서는 도 1를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 구성은 도 1에 한정되지 아니하며, 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나의 구성의 기능이 세분화되어 복수개의 구성으로 구현될 수 있으며, 또한, 복수개의 구성부의 기능이 통합되어 하나의 구성부가 기능을 통합적으로 수행할 수도 있다.
따라서, 이하 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 절단방법을 설명함에 있어서, 해당 구성부에 구애받지 아니하고 절단용 로봇이 주체로 해당 기능을 수행하거나, 또는 절단용 로봇을 제어의 대상인 것으로 하여 설명한다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 제어방법을 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
단계 S610에서, 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇은 피절단체의 절단위치에 대한 정보인 절단정보를 입력받아 재처리할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 절단정보 재처리 방법에 대해서는 앞서 도 5를 참조하여 설명하였으므로, 상세설명은 생략한다.
이어서, 단계 S620에서 절단용 로봇은 진행방향에 따라 1축을 제어하여 절단부(도1의 110)의 위치를 회전할 수 있다. 이 점에 대해서는 앞서 도 3을 참조하여 설명하였으며, 피절단체에서 절단용 로봇의 진행방향은 다양하게 설정될 수 있고, 그에 따라 1축을 회전하여 절단부(도1의 110)의 위치를 다양하게 설정할 수 있다.
이어서, 단계 S630에서 절단용 로봇은 소정의 절단위치에서 절단작업을 수행할 수 있으며, 마지막 절단 작업이 아닌 경우 단계 S650에서, 다음 절단위치로 이동하여 절단작업을 수행할 수 있다.
단계 S650에서, 절단용 로봇이 다음 절단위치로 이동하는 과정에 대해서는 앞서 도 1를 참조하여 상세히 설명하였으므로, 중복된 설명은 생략한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따라 절단위치가 다양하게 설정될 수 있음은 앞서 도 5를 참조하여 상세하게 설명하였다.
여기서, 절단용 로봇이 다음 절단작업을 수행할 절단위치가 마지막 절단위치인지 여부를 판단하는 방법은 다양할 수 있다.
예를 들어, 절단용 로봇은 단계 S610에서 재배치된 절단정보를 이용하여, 다음 절단작업을 수행할 절단작업을 수행할 절단위치가 마지막 절단위치인지를 판단할 수 있다.
단계 S660에서, 절단용 로봇이 다음 절단작업을 수행할 절단위치가 마지막 절단위치로 판단한 경우, 절단부(도1의 110)를 반대방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 좌측에서 우측방향으로 절단용 로봇이 이동한 경우, 절단부(도1의 110)은 절단용 로봇의 좌측에 위치하다가, 마지막 절단위치에서는 절단부(도1의 110)가 절단용 로봇의 우측에 위치할 수 있다.
여기서, 절단부(도1의 110)의 위치의 변경에 따라, 절단용 로봇은 마지막 절단위치에 대한 위치설정신호 및 이송제어신호를 산출하고, 산출된 위치설정신호 및 이송제어신호에 따라 절단용 로봇을 마지막 절단위치로 이송하여 절단을 수행할 수 있다.
지금까지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 절단용 로봇의 제어방법에 대해서 설명하였다.
그러나, 본 발명의 실시예에는 다양하게 수정, 변경될 수 있다.
예를 들어, 절단용 로봇에 입력된 절단정보가 미리 재배치된 것일 수 있다. 즉, 이 경우, 단계 S610은 생략될 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 절단용 로봇이 피절단체의 좌측에서 절단을 수행하며 우측으로 이동하다가, 소정의 위치에서 절단작업을 중단한 후 피절단체의 우측단부터 좌측으로 이동하면서 절단작업을 수행할 수도 있을 것이다. 이 경우에는, 단계 S640에서 절단용 로봇이 마지막 절단인지 여부가 아닌, 절단작업의 방향을 바꾸기 직전인 소정의 절단위치 인지 여부를 판단할 수 있으며, 소정의 절단위치라고 판단된 경우 단계 S650에서는 피절단체의 우측으로 이동하여 우측에서 좌측 방향으로 이동하며 절단작업을 할 절단위치로 이동할 수 있을 것이다. 물론, 이동하는 과정에서, 절단용 로봇은 절단 작업의 방향의 전환에 따라 절단정보를 재배치할 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 도 6에 예시된 단계는 생략되거나, 경우에 따른 추가적이 부가되는 등 다양하게 변경될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨은 당업자에게 자명하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (9)

  1. 피절단체 상에서 동작하며 소정의 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는 절단용 로봇에 있어서,
    피절단체를 절단하는 절단부;
    회전 관절을 제어하여 상기 절단위치로 상기 절단부를 이동시키는 위치설정부;
    상기 위치설정부와 연결된 몸체를 절단 동작이 이루어진 절단위치로부터 멀어지도록 이동시켜 상기 몸체를 다음 절단이 이루어질 상기 피절단체의 절단 예정 부분 상에 위치시키는 이송부; 및
    상기 이송부 및 위치설정부 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 절단용 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 절단 위치를 소정의 순서로 재배치하여 절단정보를 재처리하는 것을 특징으로 하는 절단용 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 피절단체로부터 절단되는 부분들 중, 상기 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지는 부분이 마지막에 절단되도록, 상기 절단정보를 재처리하는 것을 특징으로 하는 절단용 로봇.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 피절단체로부터 절단되는 부분들의 각 길이가 상기 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 짧을 경우, 마지막 절단작업에 대한 수행을 생략할 경우에 잔존하는 피절단체의 길이가 상기 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지도록 절단정보를 재처리하는 것을 특징으로 하는 절단용 로봇.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다음 절단이 이루어질 위치가 마지막 절단위치인 경우, 상기 절단부가 상기 마지막 절단위치를 향하여 회전하여 상기 절단부가 상기 마지막 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하도록 상기 위치설정부 및 상기 이송부 중 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 절단용 로봇.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 피절단체의 일측에서 타측 방향으로 상기 절단용 로봇이 이동하며 절단을 수행하는 경우,
    절단작업을 완료한 절단위치에서 멀어지는 방향으로 상기 절단용 로봇이 이동하도록 상기 이송부를 제어하는 것을 특징으로 하는 절단용 로봇.
  7. 피절단체 상에서 동작하며 소정의 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는 절단용 로봇의 제어방법에 있어서,
    절단위치를 재배치하여 절단정보를 재처리하는 단계;
    상기 재처리된 절단정보에 따라 제1 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는 단계;
    상기 제1 절단위치의 다음 제2 절단위치가 마지막 절단위치인 지를 판단하는 단계;
    만일 제2 절단위치가 마지막 절단위치가 아닌 경우, 상기 제1 절단위치로부터 멀어지도록 이동하여 다음 절단이 이루어질 상기 피절단체의 절단 예정 부분 상에 위치하여 상기 제2 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는 단계; 및
    만일 제2 절단위치가 마지막 절단위치인 경우, 상기 절단용 로봇의 절단부를 상기 제2 절단위치를 향하여 회전시켜 상기 제2 절단위치에서 상기 피절단체를 절단하는단계
    를 포함하는 절단용 로봇의 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 절단정보를 재처리하는 단계는,
    상기 피절단체로부터 절단되는 부분들 중, 상기 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지는 부분이 마지막에 절단되도록, 절단정보를 재처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절단용 로봇의 제어 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 절단정보를 재처리하는 단계는,
    상기 피절단체로부터 절단되는 부분들의 각 길이가 상기 피절단체를 지지하는 지지대의 간격보다 짧을 경우, 마지막 절단작업에 대한 수행을 생략할 경우에 잔존하는 피절단체의 길이가 상기 지지대의 간격보다 긴 길이를 가지도록 절단정보를 재처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절단용 로봇의 제어방법.
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