KR101313249B1 - 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템에 관한 것이다. 이는 길이방향으로 연장되며 직각의 모서부를 가지고 상기 모서리부를 중심으로 제 1평면부와 제 2평면부가 이웃하는 형상의 형강을 절단하기 위한 것으로서, 수평면상에 놓여지되 상기 제 1,2평면부가 하향 경사지도록 놓여진 상기 형강의 모서리부 상부에 앉혀진 상태로, 모서리부에 가이드되며 형강의 길이방향을 따라 이동하는 캐리지부와; 상기 캐리지부의 상부에 설치되며 외부의 입력수단을 통해 입력된 동작정보에 의해 동작하는 로봇부와; 외부로부터 제공된 절단용 가스를 받아들여 열을 발생하는 것으로서, 상기 로봇부의 선단부에 장착된 상태로 로봇부의 동작에 의해 상기 형강에 근접하여 입력된 패턴의 절단선을 따라 이동하며 형강을 절단하는 가스절단토치와; 상기 캐리지부와 로봇부를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템은, 형강의 길이방향을 따라 자율 주행하며 절단할 지점에 도착하여, 입력된 정보에 따른 패턴으로 형강을 절단할 수 있으므로, 마킹작업을 따로 할 필요가 없어 그만큼 전체 작업시간이 줄고 특히 절단선이 정밀하며 절단 작업효율과 생산성을 향상시킨다.

Description

자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템{Automatic driving Robot system for cutting Section shape steel}

본 발명은 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템에 관한 것이다.

이를테면 대형 선박의 건조나 토목, 건축용 철골 구조물의 제작에는 다양한 형상 및 크기를 갖는 형강이 필수적으로 사용된다. 상기한 형강은 길이방향으로 연장되며 일정한 단면을 갖는 구조용 압연강재로서 단면의 형상에 따라 분류되기도 한다.

여하튼, 상기한 형강은 필요한 장소에 적용되기 위해 적절한 길이 및 모습으로 미리 절단되어 진다. 특히 선박의 건조에 사용되는 형강은 그 단부에 다양한 기하학적 형상이 요구될 때가 많다. 따라서 조선용 형강의 경우, 대부분의 절단시 형강의 단부에 원이나 타원 또는 사선이나 슬릿 등을 형성하여야 한다.

상기한 수준의 절단은 재단(裁斷)에 가까우며, 보다 정밀한 절단을 위하여 형강 위에 절단선을 미리 표시하는 마킹작업이 선행된다. 상기 마킹작업은 작업자가 도면을 보면서, 형강위에, 절단하기 위한 절단선의 위치를 표시하는 작업이다. 상기 마킹공정이 완료된 후에는, 절단용 토오치를 이용하여 절단선을 따라 형강을 절단한다.

그런데 종래에는 상기한 절단작업이 수작업으로 이루어져 왔다. 즉 작업자가 절단용 토오치를 들고 형강에 올라가, 표시되어 있는 절단선을 따라 이동하며 절단을 수행한 것이다. 이러한 작업방식은 매우 비효율적인 것임은 물론 마킹된 절단선과 실제로 절단된 절단선의 오차가 발생할 수 있다는 문제를 갖는다. 또한 작업시간이 많이 소요되며 작업자는 작업자대로 육체적인 힘이 들어 절단작업을 신속 정확하게 할 수 없다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 형강의 길이방향을 따라 자율 주행하며 절단할 지점에 도착하여, 입력된 정보에 따른 패턴으로 형강을 절단할 수 있으므로, 마킹작업을 따로 할 필요가 없어 그만큼 전체 작업시간이 줄고 특히 절단선이 정밀하며 절단 작업효율과 생산성을 향상시키는 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템은, 길이방향으로 연장되며 직각의 모서부를 가지고 상기 모서리부를 중심으로 제 1평면부와 제 2평면부가 이웃하는 형상의 형강을 절단하기 위한 것으로서, 수평면상에 놓여지되 상기 제 1,2평면부가 하향 경사지도록 놓여진 상기 형강의 모서리부 상부에 앉혀진 상태로, 모서리부에 가이드되며 형강의 길이방향을 따라 이동하는 캐리지부와; 상기 캐리지부의 상부에 설치되며 외부의 입력수단을 통해 입력된 동작정보에 의해 동작하는 로봇부와; 외부로부터 제공된 절단용 가스를 받아들여 열을 발생하는 것으로서, 상기 로봇부의 선단부에 장착된 상태로 로봇부의 동작에 의해 상기 형강에 근접하여 입력된 패턴의 절단선을 따라 이동하며 형강을 절단하는 가스절단토치와; 상기 캐리지부와 로봇부를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캐리지부는; 내부공간을 제공하며 그 하부에, 상기 형강의 모서리부에 앉혀질 수 있도록 모서리부를 수용하는 직각의 사이각을 가지는 절곡홈이 형성되어 있는 케이싱과; 상기 케이싱의 양측부에 배치되며 상기 형강의 제 1평면부와 제 2평면부에 각각 접하는 다수의 바퀴와; 상기 케이싱의 내부에 설치되는 것으로, 상기 콘트롤러의 제어에 의해 상기 로봇부와 연동하며 회전력을 발생하는 서보모터와; 상기 서보모터의 회전력을 상기 바퀴에 전달하는 동력전달부와; 상기 캐리지의 이동거리 및 이동방향을 검출하여 상기 콘트롤러로 보내는 이동감지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동력전달부는; 상기 서보모터의 구동축에 고정되는 제 1풀리와, 상기 구동축과 평행하며 케이싱내에 축회전 가능하게 지지되고, 그 일단부가 케이싱 외부로 연장되어 바퀴와 결합하는 제 1전동샤프트와, 상기 제 1전동샤프트와 결합하고 벨트를 통해 제 1풀리로부터 회전력을 전달받아 제 1전동샤프트를 축회전시키는 제 2풀리와, 상기 제 1전동샤프트와 직교하도록 배치되며, 베벨기어를 통해 제 1전동샤프트의 회전력을 전달받아 축회전하고, 그 일단부가 케이싱 외부로 연장되어 바퀴와 결합하는 제 2전동샤프트와, 상기 제 2전동샤프트와 나란하게 이격되고 그 일부가 케이싱 외부로 연장되어 바퀴와 결합하는 바퀴축과, 상기 제 2전동샤프트와 바퀴축에 각각 고정되며 벨트로 연결된 제 3,4풀리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 로봇부는; 상기 캐리지부가 형강의 모서리부에 안착된 상태로 상향 연장되고 그 내부에 제 1축을 포함하며, 상단부에는 상기 제 1축에 의해 회전하는 회전좌대가 구비되어 있는 어뎁터와, 상기 어뎁터의 회전좌대에 고정되며 그 일측에 상기 콘트롤러를 가지는 지지체와; 그 후단부가 제 2축을 통해 상기 지지체에 링크되며 길이방향으로 연장되고 상기 제 2축을 중심으로 회동운동 가능한 제 1아암과, 상기 제 1아암의 연장단부에 제 3축을 통해 연결되며 길이방향으로 연장되고 제 3축을 중심으로 회동 가능하며 그 내부 중심축선상에 제 4축을 갖는 제 2아암과, 상기 제 4축에 연결되어 제 4축의 축회전에 의해 회전운동하며 상기 가스절단토치와 결합되는 핑거부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스절단토치는; 상기 핑거부재에 고정되는 토치홀더와, 상기 토치홀더에 결합하며 외부로부터 공급된 절단용 가스를 그 내부로 통과시켜 선단부로 분출하며 사용자에 의한 점화시 절단열을 발생하는 토오치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 콘트롤러에는; 외부의 무선통신단말기로부터 작업정보를 무선으로 전달받기 위한 무선통신부와, 상기 무선통신부로부터 전달받은 신호를 기초로 상기 캐리지부와 로봇부를 동작시키는 제어부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템은, 형강의 길이방향을 따라 자율 주행하며 절단할 지점에 도착하여, 입력된 정보에 따른 패턴으로 형강을 절단할 수 있으므로, 마킹작업을 따로 할 필요가 없어 그만큼 전체 작업시간이 줄고 특히 절단선이 정밀하며 절단 작업효율과 생산성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템을 형강과 함께 도시한 도면이다.
도 2는 상기 도 1에 도시한 로봇시스템에서의 캐리지부의 내부 구조를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 상기 도 2에 도시한 캐리지부의 평면도이다.
도 4는 상기 도 1에 도시한 로봇시스템이 형강에 안착된 모습을 나타내 보인 측면도이다.
도 5는 상기 도 1에 도시한 로봇시스템의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템을 형강과 함께 도시한 도면이다.

기본적으로, 본 실시예에 따른 로봇시스템(13)은, 상호 직각으로 절곡된 제 1평면부(11a)와 제 2평면부(11b)를 가지며 길이방향으로 연장된 타입의 형강(11)에 올려진 상태로, 형강의 길이방향을 따라 이동하며 형강의 목적하는 지점을 원하는 패턴으로 절단하는 것이다. 상기 형강(11)은, 수평의 지지대(A) 상에 엎어져, 상기 제 1평면부(11a)와 제 2평면부(11b)가 하향 경사지도록 배치되어 모서리부(11c)가 상단부에 위치된 상태로 절단된다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템(13)은, 상기 형강(11)의 모서리부(11c)에 앉혀진 상태로 형강(11)의 길이방향으로 이동 가능한 캐리지부(15)와, 상기 캐리지부(15)의 상부에 설치되며 4개의 관절축을 갖는 4축 로봇부(31)와, 상기 로봇부(31)의 선단부에 구비되며 로봇부(31)의 구동에 의해 형강(11)의 표면으로 이동하여 형강에 절단열을 가하는 토치(55)로 구성된다.

아울러 상기 로봇부(31)에는 콘트롤러(57)가 설치되어, 캐리지부(15)와 로봇부(31)의 동작을 제어한다.

먼저, 상기 캐리지부(15)는, 그 하부에 직각의 절곡홈(도 2의 23)을 갖는 케이싱(17)과, 상기 케이싱(17)의 외측부에 구비된 다수의 바퀴(19a,19b)를 포함한다. 상기 절곡홈(23)은 형강(11)의 모서리부(11c)를 그 내부에 수용함으로써 로봇시스템(13)이 형강(11)의 상부에 앉혀진 상태로 주행할 수 있게 한다.

도 2 및 도 3을 통해 상기 캐리지부(15)의 내부 구조를 먼저 설명하기로 한다. 도 2는 상기 도 1에 도시한 캐리지부(15)의 일부 절제 사시도이고, 도 3은 상기 도 2에 도시한 캐리지부의 평면도이다.

도면을 참조하면, 내부공간(17a)을 제공하는 케이싱(17) 내에 서보모터(20)가 구비되어 있음을 알 수 있다. 상기 서보모터(20)는 상기한 콘트롤러(57)의 제어에 따라 동작하여 캐리지부(15)를 전후방향으로 이동시키는 엔진의 역할을 한다. 또한 상기 서보모터(20)에는 엔코더(20e)가 구비되어 있다. 상기 엔코더(20e)는 서보모터(20)의 회전속도나 회전방향 또는 회전수 등을 파악하여 상기 콘트롤러(57)로 전송한다.

상기 콘트롤러(57)는 엔코더(20e)와 통신하며 엔코더(20e)로부터 받은 자료를 기초로 캐리지부(15)의 이동방향과 이동거리를 산출하며 캐리지부(15)의 이동을 제어함은 물론 캐리지부(15)와 로봇부(31)을 연동시킨다.

아울러 상기 서보모터(20)의 구동축(20t)에는 제 1풀리(20a)가 고정되어 있다. 상기 구동축(20t)은 제 1풀리(20a)에 고정됨과 아울러 길이방향으로 더욱 연장되어 케이싱(17)의 외부에서 바퀴(19a)와 결합한다. 도면부호 20w는 베어링이다.

또한 상기 구동축(20t)의 측부에는 제 1전동샤프트(20d)가 평행하게 위치한다. 상기 제 1전동샤프트(20d)는 베어링(20w)에 지지된 상태로 수평을 유지하며 그 일단부가 케이싱(17)의 외부로 연장되어 다른 바퀴(19a)와 결합한다.

아울러 상기 제 1전동샤프트(20d)에는 제 2풀리(20b)와 베벨기어(20h)가 고정되어 있다. 상기 제 2풀리(20b)는 벨트(20c)를 통해 제 1풀리(20a)와 동력 이음된다. 따라서 상기 서보모터(20)가 동작하면, 서보모터(20)의 회전력이 상기 벨트(20)를 통해 제 1전동샤프트(20d)로 전달되어 베벨기어(20h)를 회전시킨다.

상기 제 1전동샤프트(20d)의 타단부에는, 제 1전동샤프트(20d)와 직교하는 제 2전동샤프트(20m)가 축회전 가능하도록 배치된다. 상기 제 2전동샤프트(20m)도 베어링(20w) 지지되며 그 일단부가 케이싱(17)의 외부로 연장되어 바퀴(19b)와 결합한다.

상기 제 2전동샤프트(20m)의 상단부에는 다른 베벨기어(20k)가 고정된다. 상기 베벨기어(20k)는 제 1전동샤프트(20d)의 베벨기어(20h)와 치합하며 제 1전동샤프트(20d)의 회전력을 제 2전동샤프트(20m)로 전달한다.

또한 상기 제 2전동샤프트(20m)에 있어서 베벨기어(20k)의 하부에는 제 3풀리(20p)가 고정되어 있다. 상기 제 3풀리(20p)는 벨트(20r)를 통해 제 4풀리(20q)에 연결된다. 상기 제 4풀리(20q)는 바퀴축(20s)에 고정된 풀리이다. 상기 바퀴축(20s)은 그 일부가 케이싱(17)의 외부로 연장되어 바퀴(19b)와 결합하는 축이다.

결국 상기 서보모터(20)의 회전력은, 벨트(20c)와, 제 1,2전동샤프트(20d,20m)와, 벨트(20r)를 통해 모든 바퀴에 전달된다.

한편, 상기 케이싱(17)의 바닥부에는 사각의 롤러설치구멍(71)이 형성되어 있고, 상기 롤러설치구멍(71)에 보조롤러(20f)가 설치된다. 상기 보조롤러(20f)는 그 주연부 일부가 케이싱(17)의 하부로 노출되어, 형강(11)에 대한 케이싱(17)의 간격을 일정하기 유지시키는 역할을 한다.

아울러, 상기 케이싱(17)의 일측 저면에는 발광부(21)가 설치된다. 상기 발광부(21)는 형강을 향하여 하부로 빛을 조사하는 것으로서, 형강(11)의 상부에 캐리지부(15)를 정위치시키기 위해 사용된다. 상기 발광부(21)로서 레이저다이오우드를 사용할 수 있다. 상기 발광부(21)에 대한 설명은 도 5를 통해 후술된다.

상기 케이싱(17)의 저면에는 다수의 자석(도 4의 73)도 구비된다. 상기 자석(73)은 영구자석으로서, 형강(11)에 대한 케이싱(17)의 위치를 지지한다. 즉 케이싱(17)이 형강(11)으로부터 벗겨지지 않도록 하는 것이다. 상기 자석(73)의 개수나 자기력은 경우에 따라 달라진다.

다시 도 1로 돌아와 설명을 계속하기로 한다.

도 1에 도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 로봇부(31)는, 상기 케이싱(17)의 상면에 고정되되 상향 연장되며 그 상단부에 회전좌대(33a)를 갖는 어뎁터(33)와, 상기 회전좌대(33a)에 고정되는 지지체(45)와, 상기 지지체(45)의 일측에 고정되는 콘트롤러(57)와, 상기 지지체(45)에 제 2축(42)으로 회동 가능하게 연결되는 제 1아암(35)과, 상기 제 1아암(35)의 선단부에 제 3축(43)을 통해 회동운동 가능하게 링크되는 제 2아암(37)과, 상기 제 2아암(37)의 선단부에 구비되며 제 4축에 지지되어 화살표 d방향으로 회전 가능한 핑거부재(39)로 구성된다. 본 실시예에 따른 로봇시스템에서의 로봇부(31)는 4개의 축을 갖는 4축로봇이다.

상기 제 2,3,4축 및 어뎁터(33) 내부에 구비되어 있는 제 1축(도 4의 41)은 도시되지 않는 서보모터들에 의해 동작한다. 상기 서보모터(미도시)는 콘트롤러(57) 내부의 제어부(57d)에 의해 제어된다.

특히 상기 제어부(57d)는 캐리지부(15)의 제어를 동시에 수행한다. 이는 캐리지부(15)와 로봇부(31)가 상호 연동함을 의미한다. 즉 로봇부(31)가 동작하여 형강을 절단하는 동안, 캐리지부(15)가 유기적으로 움직여 로봇부(31)가 완벽한 기능을 할 수 있게 하는 것이다.

상기한 연동작용에 의해, 로봇부(31)의 선단에 구비되어 있는 토치(55)는, 형강의 표면에 다양한 형상의 절단라인을 그릴 수 있다. 가령 원이나 톱니모양 또는 사선모양이나 포물선모양 등의 절단선을 얻을 수 있는 것이다.

여하튼, 상기 제 1,2아암(35,37)과 핑거부재(39)는 상기 콘트롤러(57)의 동작에 의해 회동 및 회전운동한다. 이러한 아암(35,37) 및 핑거부재(39)의 동작은 토치(55)의 선단부를 형강(11)의 표면에 대고 원하는 패턴으로 이동시키기 위한 것임은 물론이다.

상기 어뎁터(33)는 원통의 형태를 취하며 상향 연장되므로 케이싱(17)의 상면에 대해서는 기울어져 있다. 상기 케이싱(17) 상면에 대한 어뎁터(33)의 경사각(도 4의 각도 θ)은 형강의 형상에 따라 달라진다.

아울러 상기 어뎁터(33)의 내부에는 제 1축(도 4의 41)이 구비되어 있다. 상기 제 1축(41)은 상기 콘트롤러(57) 내의 제어부(57d)에 의해 동작하는 서보모터(미도시)에 의해 화살표 a방향으로 축회전하며 회전좌대(33a)를 회전시켜 제 1아암(35)이 어뎁터(33) 상부에서 선회운동 하도록 한다.

또한 상기 제 1아암(35)은 제 2축(42)에 의해 화살표 b방향으로 회동운동한다. 이를 위해 상기 지지체(45)의 내부에 상기 제 2축(42)을 축회전시키기 위한 서보모터(미도시)가 구비되어 있다.

상기 제 2아암(37)은 제 1아암(35)의 선단부에 제 3축(43)으로 연결되며 화살표 c 방향으로 회동운동한다. 상기 제 1아암(35)과 제 2아암(37)의 사이에도 서보모터(미도시)가 구비되어 있음은 물론이다.

아울러 상기 제 2아암(37)의 내부에는 제 4축(44)이 화살표 d방향으로 축회전 가능하게 위치한다. 상기 제 4축(44)은 제 2아암(37)의 길이방향으로 연장된 회전축으로서 그 회전디스크(37a)를 회전시킨다.

상기 회전디스크(37a)에는 예각의 사이각을 가지도록 절곡된 형태의 핑거부재(39)가 고정된다. 상기 핑거부재(39)는 토치홀더(53)를 고정하는 것으로서, 상기 회전디스크(37a)의 회전에 따라 회전하며 토치홀더(53)를 회동시킨다.

결국 상기한 토치(55)는 로봇부(31)에 의해 형강(11)의 원하는 지점으로 이동하여 형강을 절단하게 된다.

한편, 상기 콘트롤러(57)는, 외부의 무선통신단말기로부터 작업정보를 무선으로 전달받기 위한 무선통신부(57c)와, 상기 무선통신부(57c)로부터 전달받은 신호를 기초로 상기 캐리지부(15)와 로봇부(31)를 동작시키는 제어부(57d)를 구비한다.

상기 무선통신단말기는 작업자가 휴대하는 예컨대 PDA로서, 서버의 데이터베이스로부터 절단에 관련한 정보를 내려 받아, 상기 무선통신부(57c)를 통해 제어부(57d)로 다운로드하는 것이다. 상기 무선통신부(57c)는 콘트롤러(57) 내부에서 제어부(57d)와 접속되어, 무선통신단말기로부터 전달받은 정보를 제어부(57d)에 전달한다.

또한 상기 콘트롤러(57)의 상부에는 입력부(57a)가 구비된다. 상기 입력부(57a)는 제어부(57d)에 간단한 작업명령을 수동으로 입력하기 위한 것으로, 예컨대 발광부(21)를 온오프 시키거나 아니면, 로봇시스템(13)을 온오프 하는 스위치 등을 갖는다.

상기 핑거부재(39)에 장착된 토치홀더(53)에는 토치(55)가 고정되어 있다. 상기 토치(55)는 일반적인 절단용 토치로서 외부로부터 공급된 연료가스와 산소를 통과시키며 작업자의 점화에 의해 불꽃을 만들어 형강(11)을 절단한다. 상기 토치(55) 자체와 토치에 의한 절단작업 기술은 공지의 방법에 따른다.

도 4는 상기 도 1에 도시한 로봇시스템이 형강에 안착된 모습을 나타내 보인 측면도이다.

도시한 바와같이, 상기 형강(11)의 상부에 본 실시예의 로봇시스템(13)이 앉혀져 있다. 특히 상기 어뎁터(33)는 수평의 지지면(A)으로부터 상부로 연장되어 로봇부(31)를 옆으로 쓰러지지 않도록 안정적으로 지지한다. 상기 지지면(A)에 대한 어뎁터의 각도는 당연히 형강(11)의 모양에 따라 달라진다. 즉 형강의 제 1평면부(11a)와 제 2평면부(11b)의 폭에 따라 달라지는 것이다.

또한 상기 캐리지부(15)는 형강(11)의 모서리부(11c)를 그 하부에 수용하며, 모서리부(11c)에 지지된 상태로 형강(11)의 길이방향을 따라 주행한다. 아울러 상기 케이싱(17)의 일측 저면에 구비되어 있는 발광부(21)는, 형강(11)의 제 1평면부(11a)에 빛을 조사하여 캐리지부(15)의 초기위치 설정을 가능케한다.

도면부호 61은 원료가스공급호스이다. 상기 원료가스는 아세틸렌가스 또는 LPG가스로서 저압산소공급호스(62)를 통해 공급된 저압산소와 함께 연소되어 형강을 절단하기 위한 열을 발생한다. 상기 원료가스와 저압산소가 혼합된 혼합가스는 상기 토치(55)로부터 분출되며 작업자에 의해 점화되어 연소된다. 상기 혼합가스의 불꽃은 형강(11)의 절단부위에 가해져 해당 부분을 산화시킨다.

또한 상기 저압가스공급호스(62)의 옆에는 고압산소공급호스(63)가 구비된다. 상기 고압산소공급호스(63)는 고압의 산소를 토치(55)로 보내는 공급관이다. 공지의 사실과 같이 토치(55)로부터 분출되는 고압의 산소는, 불꽃의 열에 의해 산화된 부분을 압력으로 날려 형강이 완전히 절단되게 한다.

도 5는 상기 도 1에 도시한 로봇시스템의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

먼저, 본 실시예에 따른 로봇시스템(13)을 이용하여 형강(11)을 절단하게 위해서는, 형강(11)의 단부에 캐리지부(15)를 정위치 시켜야 한다. 형강(11)에 캐리지부(15)를 정위치시키기 위해서는, 작업자가 형강(11)의 표면에 기준점(67)을 미리 마킹한다.

상기 기준점(67)이 표시되었다면, 로봇시스템(13)을 가져다 형강(11)의 상부에 올리고, 상기 발광부(21)를 점등시킨 상태로 캐리지부(15)를 화살표 z 방향으로 이동시켜, 발광부(21)의 빛이 상기 기준점(67)에 조사되도록 조절한다.

상기 과정을 통해 캐리지부(15)가 초기위치에 세팅되었다면, 상기 혼합가스를 공급하여 토치에 불꽃을 점화시키고, 작업용 PDA를 이용해 서버의 데이터베이스에 저장되어 있는 해당 형강의 절단에 필요한 작업정보를 콘트롤러(57)에 전달한다.

상기 콘트롤러(57)의 제어부(57d)는 상기 PDA로부터 받은 정보에 따라 캐리지부(15)와 로봇부(31)를 연동시키며 상기 토치(55)를 절단예정라인(65)을 따라 이동시키며 절단을 수행한다. 이 때 상기 고압산소도 공급되어야 함은 물론이다. 상기 절단과정 중, 제어부(57d)는 캐리지부(15)를 로봇부(31)에 연동시켜, 캐리지부(15)가 화살표 z방향으로 위치 조절되도록 한다.

상기한 과정을 통해 절단이 완료되었다면, 캐리지부(15)를 동작시켜 로봇시스템(13)을 다음 절단지점을 향해 화살표 B방향으로 이동시킨 후, 상기 과정을 반복하여 형강을 원하는 절단패턴으로 절단한다. 도 5에서의 도면부호 69는 이미 절단이 이루어진 절단라인이다. 아울러 점선으로 표시된 절단예정라인(65)은 설명의 편의상 표시한 것이지, 실제 작업시 형강에는 표시되지 않는다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:형강 11a:제 1평면부 11b:제 2평면부
11c:모서리부 13:로봇시스템 15:캐리지부
17:케이싱 17a:내부공간 19a,19b:바퀴
20:서보모터 20a:제 1풀리 20b:제 2풀리
20c:벨트 20d:제 1전동샤프트 20e:엔코더
20f:보조롤러 20h,20k:베벨기어 20m:제 2전동샤프트
20p:제 3풀리 20q:제 4풀리 20r:벨트
20s:바퀴축 20t:구동축 20w:베어링
21:발광부 23:절곡홈 31:로봇부
33:어뎁터 33a:회전좌대 35:제 1아암
37:제 2아암 37a:회전디스크 39:핑거부재
41:제 1축 42:제 2축 43:제 3축
44:제 4축 45:지지체 53:토치홀더
55:토치 57:콘트롤러 57a:입력부
57c:무선통신부 57d:제어부 61:혼합가스공급호스
62:저압산소공급호스 63:고압산소공급호스 65:절단예정라인
67:기준점 69:절단라인 71:롤러설치구멍
73:자석

Claims (6)

1. 길이방향으로 연장되며 직각의 모서리부를 가지고 상기 모서리부를 중심으로 제 1평면부와 제 2평면부가 이웃하는 형상의 형강을 절단하기 위한 것으로서,
   수평면상에 놓여지되 상기 제 1,2평면부가 하향 경사지도록 놓여진 상기 형강의 모서리부 상부에 앉혀진 상태로, 모서리부에 가이드되며 형강의 길이방향을 따라 이동하는 캐리지부와;
   상기 캐리지부의 상부에 설치되며 외부의 입력수단을 통해 입력된 동작정보에 의해 동작하는 로봇부와;
   외부로부터 제공된 절단용 가스를 받아들여 열을 발생하는 것으로서, 상기 로봇부의 선단부에 장착된 상태로 로봇부의 동작에 의해 상기 형강에 근접하여 입력된 패턴의 절단선을 따라 이동하며 형강을 절단하는 가스절단토치와;
   상기 캐리지부와 로봇부를 제어하는 콘트롤러를 포함하며,
   상기 콘트롤러에는;
   외부의 무선통신단말기로부터 작업정보를 무선으로 전달받기 위한 무선통신부와, 상기 무선통신부로부터 전달받은 신호를 기초로 상기 캐리지부와 로봇부를 동작시키는 제어부가 포함되고,
   상기 캐리지부는;
   내부공간을 제공하며 그 하부에, 상기 형강의 모서리부에 앉혀질 수 있도록 모서리부를 수용하는 직각의 사이각을 가지는 절곡홈이 형성되어 있는 케이싱과;
   상기 케이싱의 양측부에 배치되며 상기 형강의 제 1평면부와 제 2평면부에 각각 접하는 다수의 바퀴와;
   상기 케이싱의 내부에 설치되는 것으로, 상기 콘트롤러의 제어에 의해 상기 로봇부와 연동하며 회전력을 발생하는 서보모터와;
   상기 서보모터의 회전력을 상기 바퀴에 전달하는 동력전달부와;
   상기 캐리지의 이동거리 및 이동방향을 검출하여 상기 콘트롤러로 보내는 이동감지부;를 구비하며,
   상기 동력전달부는;
   상기 서보모터의 구동축에 고정되는 제 1풀리와,
   상기 구동축과 평행하며 케이싱내에 축회전 가능하게 지지되고, 그 일단부가 케이싱 외부로 연장되어 바퀴와 결합하는 제 1전동샤프트와,
   상기 제 1전동샤프트와 결합하고 벨트를 통해 제 1풀리로부터 회전력을 전달받아 제 1전동샤프트를 축회전시키는 제 2풀리와,
   상기 제 1전동샤프트와 직교하도록 배치되며, 베벨기어를 통해 제 1전동샤프트의 회전력을 전달받아 축회전하고, 그 일단부가 케이싱 외부로 연장되어 바퀴와 결합하는 제 2전동샤프트와,
   상기 제 2전동샤프트와 나란하게 이격되고 그 일부가 케이싱 외부로 연장되어 바퀴와 결합하는 바퀴축과,
   상기 제 2전동샤프트와 바퀴축에 각각 고정되며 벨트로 연결된 제 3,4풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 로봇부는;
   상기 캐리지부가 형강의 모서리부에 안착된 상태로 상향 연장되고 그 내부에 제 1축을 포함하며, 상단부에는 상기 제 1축에 의해 회전하는 회전좌대가 구비되어 있는 어뎁터와,
   상기 어뎁터의 회전좌대에 고정되며 그 일측에 상기 콘트롤러를 가지는 지지체와;
   그 후단부가 제 2축을 통해 상기 지지체에 링크되며 길이방향으로 연장되고 상기 제 2축을 중심으로 회동운동 가능한 제 1아암과,
   상기 제 1아암의 연장단부에 제 3축을 통해 연결되며 길이방향으로 연장되고 제 3축을 중심으로 회동 가능하며 그 내부 중심축선상에 제 4축을 갖는 제 2아암과,
   상기 제 4축에 연결되어 제 4축의 축회전에 의해 회전운동하며 상기 가스절단토치와 결합되는 핑거부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 가스절단토치는;
   상기 핑거부재에 고정되는 토치홀더와,
   상기 토치홀더에 결합하며 외부로부터 공급된 절단용 가스를 그 내부로 통과시켜 선단부로 분출하며 사용자에 의한 점화시 절단열을 발생하는 토오치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율구동형 포터블 형강 절단 로봇시스템.
6. 삭제

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