KR101505641B1 - 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블트레이 상에 설치된 적어도 두 개 이상의 전선포설로봇들에 구비된 실린더의 현재 위치를 감지하여 실린더의 신축 정도가 다른 로봇의 실린더를 다른 로봇의 실린더와 같은 위치로 신축 시킨 후 재 구동되게 함으로써 케이블을 로봇들 사이의 케이블에 좌굴 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있게 한 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치 및 방법{synchronizing method of cable feeding robot using the distance sensor}

본 발명은 전선포설로봇에 관한 것으로서, 상세하게는 케이블트레이 상에 설치된 적어도 두 개 이상의 전선포설로봇들에 구비된 실린더의 현재 위치를 감지하여 실린더의 신축 정도가 다른 로봇의 실린더를 다른 로봇의 실린더와 같은 위치로 신축 시킨 후 재 구동되게 함으로써 케이블을 로봇들 사이의 케이블에 좌굴 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있게 한 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박이나 대 단위 공장을 건설할 때에는 다양한 종류의 전기 전자 기계들이 설치되고, 이러한 각각의 전기 전자 기계에 전원을 공급하기 위해서는 다량의 전선이 포설된다. 이러한 전선포설작업은 작업인원도 많이 투입될 뿐만 아니라 좁은 작업공간과 높고 깊은 전로(Cable Tray)로 인해 작업 조건이 매우 열악하여 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

즉, 케이블은 보통 트레이 위에 고정하게 되는데 일반적인 경우 트레이의 위치는 벽면 측면이나 상부에 있고, 이런 공간에서 작업자가 케이블을 포설하기 위해서는 사다리를 올라가면서 이동하는 방법으로 위험하고 작업에 번거로움이 많다.

또한, 케이블 포설에 있어 어려운 점은 케이블트레이와 케이블 간의 마찰에 의한 저항으로 케이블의 견인이 쉽게 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 케이블을 당기는 과정에서 트레이와 케이블 사이의 마찰에 의해 케이블의 피복이 벗겨지는 것이다. 예를 들어, 선박 건조시 전원 공급 및 장치 간 연결을 위해 각종 케이블 또는 튜브 및 전선 등의 지지 대상물이 포설된다. 이러한 케이블은 다단의 케이블트레이(Cable Tray) 내에 설치되어 선박에 고정되며, 그 종류 및 사이즈가 다양하며 선종에 따라 많게는 백만 미터가 포설된다. 따라서 케이블 포설 작업은 배선 작업자에 의해 자동화 장비와, 각종 포설용 치구를 이용하여 실시된다. 이때, 자동화 장비는 케이블과 케이블 트레이 간의 마찰을 감소시켜 케이블의 이송을 원활하게 만들고 케이블 포설에 필요한 노동력을 최소화 할 수 있는 역할을 하지만, 종래에 개발된 자동화 장비 중 공압에 의해 작동하는 케이블 포설 장치는 실린더 로드가 외부로 돌출 되어 있다. 따라서 공압에 의한 실린더의 왕복 운동을 할 시에 노출된 실린더 로더는 작업자에게 위험 할 수 있다. 또한, 작업자의 설치나 분리시 안전상 문제가 생길 수 있으며, 트레이간의 간격이 근접하는 다단의 트레이나 트레이 상단에 케이블 포설 장치의 설치가 어려울 경우 자동화 장비가 필요한 구간임에도 불구하고 설치하지 않아 작업시 과도한 마찰부하가 발생하여 케이블의 외피가 손상되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예로 특허문헌 1 및 2가 있다.

특허문헌 1에는 케이블 선출장치에 관한 것으로, 드럼의 하부를 지지하는 지지 롤러들이 구동모터의 구동력에 의해 회전되어 지지 롤러들 상부에 안착되는 드럼이 회전됨에 따라 드럼에 권취 포설된 케이블의 선출작업이 용이하게 하고, 보조지지체가 지지체의 일 측 또는 양측에 마련되어 드럼에 권취 포설된 케이블을 3선 이상으로 동시에 선출할 수 있게 한 것이다.

특허문헌 2는 길이방향으로 나란하게 위치된 한 쌍의 길이 방향 지지부 및 한 쌍의 길이방향 지지부 사이에 일정간격으로 횡방향으로 위치된 다수의 횡방향 지지부를 구비한 케이블 트레이에 설치되어, 케이블을 지지하도록 마련된 케이블 안내 장치에 관한 것이다.

상술한 바와 같은 특허문헌 1의 기술은 지상에서의 케이블 권취 작업에는 효율성이 있다고 하더라도, 선박 등과 같은 작업장에서는 실현할 수 없으며, 행거 등에 장착되는 경우 특허문헌 1에 개시된 케이블 선출장치를 사용할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 많은 롤러의 사용과 설치가 번거로울 뿐만 아니라 각각의 롤러를 구동하기 위한 전원이 필요하다는 문제도 있었다.

특허문헌 2의 경우에는 베이스 부재의 하측부에 위치되어 베이스 부재를 케이블 트레이 상단에 고정하는 고정수단를 마련하므로, 트레이 간의 간격이 좁은 다단 트레이나 트레이 상단에 공간이 협소할 경우 케이블 안내장치를 설치 할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 상부 롤러부가 일정 영역으로 형성되어 있으므로, 특정한 규격의 케이블만을 안내하여야 한다는 문제도 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 본 출원인에 의해 출원된 기술로 실용신안등록출원 제2013-0010275호(케이블포설장치)가 있다. 이는 도 3에 도시한 바와 같이, 케이블트레이(100)의 헹거(110)에 탈착가능하게 설치될 수 있고, 공압 공급부(400)에 의해 공급된 공기의 압력에 의해 구동되어 신축되는 실린더(200)와, 상기 실린더의 구동에 의해 수평으로 이동가능하게 그러퍼(300)를 설치하여 구성된 것이다. 이러한 전선포설장치는 트레이의 하부에 설치되어 케이블이 로봇이나 트레이로부터 떠 있는 상태에서 케이블을 밀어 이송함으로 케이블과 트레이 사이의 마찰을 줄을 수 있는 효과가 있다. 그러나 이러한 로봇은 하나 만으로 케이블을 이송시킬 수 없고 다수가 하나의 트레이에 설치된 상태에서 구동되어 케이블을 이동시키는 것으로 다수가 일정 간격으로 배열되어 있고, 이렇게 배열된 다수의 전선포설로봇에 구비된 실린더가 불규칙하게 작동될 경우 로봇과 로봇 사이의 케이블이 좌굴되어 케이블이 손상되거나 케이블 포설 작업에 어려움이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제2011-0097172호 대한민국 공개특허공보 제2012-0083753호

상기한 실용신안등록출원 제2013-0010275호의 기술은 하나 만으로 케이블을 이송시킬 수 없고 다수가 하나의 트레이에 설치된 상태에서 구동되어 케이블을 이동시키는 것으로 다수가 일정 간격으로 배열되어 있고, 이렇게 배열된 다수의 전선포설로봇에 구비된 실린더가 불규칙하게 작동될 경우 로봇과 로봇 사이의 케이블이 좌굴되어 케이블이 손상되거나 케이블 포설 작업에 어려움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 각 로봇에 설치된 실린더가 동시에 같은 동작을 할 수 있게 동기화시킴으로써 각 로봇에 의해 이동되는 케이블의 이동시간 및 거리를 일정하게 조정하여 케이블이 좌굴되거나 당겨져 손상되는 것을 방지할 수 있게 한 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치는 실린더에 의해 이동되어 케이블을 이동시키는 그리퍼를 구비한 다수의 전선포설로봇을 동기화하는 전선포설로봇 동기화 장치에 있어서, 상기 실린더가 이동되는 방향의 실린더의 일단 과 대향되는 부분에 설치된 거리센서와; 상기 거리센서에서 감지된 거리 정보로부터 각 로봇에 설치된 실린더의 위치를 추적하고, 추적된 위치에 따라 실린더의 신축을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 거리센서는 초음파거리센서 또는 레이저거리센서 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 실린더는 공기의 압력에 의해 신축 구동되는 공기압 실린더인 것이 바람직하고, 상기 거리센서는 제어기에 설정된 시간 간격으로 거리를 감지하여 제어기에 전송하여 실린더의 이상 유무 판단 정보로 활용될 수 있다.

본 발명의 다른 일 양상에 따른 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 방법은 상기한 바와 같이 구성된 전선포설로봇 동기화 장치를 이용한 전선포설로봇 동기화 방법으로서, 각 로봇에 설치된 거리센서로부터 실린더의 신축 거리를 감지하는 거리감지단계; 각 로봇의 거리센서에서 감지된 거리 정보를 수신한 제어기에서 거리 정보를 비교하는 거리비교단계; 및 상기 거리비교단계에서 비교된 각 로봇의 실린더의 이동거리가 다를 경우 실린더의 구동을 정지시키고, 어느 하나의 로봇에 설치된 실린더의 이동거리를 기준으로 각 로봇에 설치된 실린더의 이동거리를 일치시키는 동기화 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 거리감지단계에서 감지된 각 로봇의 실린더 이동 거리 정보는 제어기에서 서로 비교되어 실린더의 이상 유무를 판단할 수도 있다.

본 발명에 따른 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치 및 방법은 로봇 전, 후 운동이 이산시간 관점에서 완벽히 동기화되므로 케이블 좌굴이 일어나지 않게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 거리센서에서 감지된 신호에 의해 로봇의 작동 속도 파형을 실시간으로 볼 수 있으므로 로봇의 오동작을 미연에 모니터링 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 거리센서에서 감지되는 실린더의 위치를 실시간으로 감지하고 분석하여 실린더의 작동 속도를 감지하여 공압 실린더의 상태를 확인할 수 있는 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치의 일예의 사시도
도 2는 거리센서를 구비한 전선포설로봇의 측면도
도 3은 종래의 전선포설로봇의 사시도

이하, 본 발명에 따른 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 전선포설로봇들에 구비된 실린더의 현재 위치를 감지하여 모든 로봇의 실린더의 신축 정도가 동기화할 수 있게 하기 위한 것으로서, 실린더(200)에 의해 이동되어 케이블을 이동시키는 그리퍼(300)를 구비한 다수의 전선포설로봇을 동기화하는 전선포설로봇 동기화 장치에 있어서, 상기 실린더가 이동되는 방향의 실린더의 일단 과 대향되는 부분에 설치된 거리센서(10)와; 상기 거리센서에서 감지된 거리 정보로부터 각 로봇에 설치된 실린더의 위치를 추적하고, 추적된 위치에 따라 실린더의 신축을 제어하는 제어기(20)를 포함한다.

이러한 본 발명에 따른 동기화 장치를 구비한 전선포설로봇은 전술한 바와 같이 본 출원인에 의해 출원된 실용신안등록출원 제2013-0010275호에 이미 명시되어 있으나 본 발명의 이해를 돕기 위해 간략하게 설명하면, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 케이블트레이(100)에 설치된 헹거(110)에 탈착 가능하게 설치되고, 케이블을 파지(把持)하는 그리퍼(300)와, 상기 그리퍼(300)를 수평으로 이동시키는 실린더(200)를 구비하고 있다. 상기 실린더(200)에는 공압공급부(400)가 연결되어 실린더에 공기를 공급하는 방향에 따라 실린더가 신장 또는 수축하여 그리퍼(300)를 이동시키고, 이에 따라 그리퍼(300)에 고정된 케이블이 실린더의 신축 방향으로 이동하는 것이다.

이러한 전선포설로봇은 전술한 바와 같이 하나의 케이블트레이(100)에 다수가 설치되어 있으며, 각 로봇에 설치된 실린더가 동시에 작동하여 케이블을 이동시킨다.

이때 어느 하나의 실린더의 이동거리가 달라지면 그리퍼(300)의 이동거리가 달라지고, 이웃하는 로봇 사이의 케이블 중 일측은 지나치게 팽팽하게 긴장되고, 다른 부분은 좌굴되며, 이렇게 좌굴된 케이블이 케이블트레이의 다른 부분에 걸려 손상되거나 이동이 잘 이루어지지 않게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기 거리센서와 제어기로 이루어진 동기화 장치를 구비하여 각 로봇에 구비된 실린더가 동시에 같은 거리만큼 신축될 수 있도록 동기화한 것이다.

상기 거리센서(10)는 실린더(200)의 이동거리(또는 그리퍼의 이동거리)를 감지할 수 있는 다양한 센서 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있으나, 바람직하게는 초음파거리센서 또는 레이저거리센서 중 어느 하나를 상용하는 것이다.

상기 거리센서(10)로 사용되는 레이저거리센서(Laser Distance Sensor)는 이동하는 실린더에 레이저를 조사하여 되돌아오는 빛을 감지함에 의해 거리를 감지하는 것으로 높은 정밀도를 갖지만 먼지가 많거나 센서의 발광 및 수광면이 오염되었을 경우 정확한 거리 측정이 어려울 수 있다. 따라서 초음파를 이용한 초음파거리센서(UDS, Ultrasonic Distance Sensor)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 상기 실린더를 구동시키는 수단으로는 유압이나 공기압을 사용할 수 있지만, 상대적으로 가볍고 조작이 용이한 공기압 실린더를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 동기화 장치는 실시간으로 실린더의 상태를 모니터링 할 수도 있다. 즉, 상기 거리센서는 제어기에 설정된 시간 간격으로 거리를 감지하여 제어기에 전송하고, 제어기(20)는 거리센서로부터 전송된 실린더의 거리와 데이터 전송시간을 비교하여 제어기에 기 설정된 정보와 비교하여 실린더의 정상 여부를 감지하는 것이다. 예를 들면 제어기(20)에 기 설정된 실린더의 초당 이동거리가 10cm이고, 거리센서에서 감지된 거리와 시간이 초당 15cm일 경우 실린더에 이물질이 끼이거나 공급되는 공기의 압력이 부족한 것을 알 수 있고, 작업자는 해당 실린더 또는 해당 실린더에 공기를 공급하는 공압 공급부(40)를 점검할 수 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치를 이용하여 로봇을 w동기화 시키는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 각 로봇에 설치된 거리센서로부터 실린더의 신축 거리를 감지한다.

감지된 정보는 제어기에 구비된 메모리에 저장됨 과정 동시에 제어기에 구비된 분석프로그램을 통해 각 로봇의 거리센서에서 감지된 거리 정보를 상호 비교한다.

각 로봇에 구비된 실린더의 신축 거리를 비교한 결과, 모든 실린더의 이동 거리가 동일하면 정상으로 판단하여 지속적으로 공압 공급부를 통해 실린더를 작동시키고, 비교된 각 로봇의 실린더의 이동거리가 다를 경우 실린더의 구동을 정지시키고, 어느 하나의 로봇에 설치된 실린더의 이동거리를 기준으로 각 로봇에 설치된 실린더의 이동거리를 일치시키는 동기화한다.

물론 동기화 단계에서 동기화의 기준은 제어기에 임의로 설정할 수도 있으나, 가능한 적은 수의 실린더를 구동시켜 동기화 하는 것이 동력의 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동기화 시간을 절감할 수 있으므로 모든 실린더의 신축 거리 중 중간 값에 근접한 실린더의 거리를 기준으로 동기화하는 것이 바람직하다.

상기 거리감지단계에서 감지된 각 로봇의 실린더 이동 거리 정보는 제어기에서 서로 비교되어 실린더의 이상 유무를 판단할 수도 있다.

10: 거리센서
20: 제어기

Claims (6)

1. 실린더(200)에 의해 이동되어 케이블을 이동시키는 그리퍼(300)를 구비한 다수의 전선포설로봇을 동기화하는 전선포설로봇 동기화 장치에 있어서,
   상기 실린더가 이동되는 방향의 실린더의 일단 과 대향되는 부분에 설치된 거리센서(10)와;
   상기 거리센서에서 감지된 거리 정보로부터 각 로봇에 설치된 실린더의 위치를 추적하고, 추적된 위치에 따라 실린더의 신축을 제어하는 제어기(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 거리센서(10)는 초음파거리센서 또는 레이저거리센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 실린더는 공기의 압력에 의해 신축 구동되는 공기압 실린더인 것을 특징으로 하는 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 거리센서는 제어기에 설정된 시간 간격으로 거리를 감지하여 제어기에 전송하는 것을 특징으로 하는 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항으로 이루어진 전선포설로봇 동기화 장치를 이용한 전선포설로봇 동기화 방법에 있어서,
   각 로봇에 설치된 거리센서로부터 실린더의 신축 거리를 감지하는 거리감지단계;
   각 로봇의 거리센서에서 감지된 거리 정보를 수신한 제어기에서 거리 정보를 비교하는 거리비교단계; 및
   상기 거리비교단계에서 비교된 각 로봇의 실린더의 이동거리가 다를 경우 실린더의 구동을 정지시키고, 어느 하나의 로봇에 설치된 실린더의 이동거리를 기준으로 각 로봇에 설치된 실린더의 이동거리를 일치시키는 동기화 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 거리감지단계에서 감지된 각 로봇의 실린더 이동 거리 정보는 제어기에서 서로 비교되어 실린더의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 거리센서를 이용한 전선포설로봇 동기화 방법.

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