KR101622654B1 - 백히팅용 케이블 로봇 - Google Patents

Abstract

장비의 1회 설치 후 4줄의 백히팅 작업을 수행하여 장비의 재설치 작업을 절반으로 감소시킬 수 있는 백히팅용 케이블 로봇이 게시된다. 백히팅용 케이블 로봇은 지면에 안착되는 베이스와, 상기 베이스에 수직 방향으로 연장 설치되는 프레임부와, 토치를 고정시키는 엔드 이펙터와, 상기 프레임부에 지지되어 엔드 이펙터에 연결되는 다수의 케이블과, 상기 케이블의 길이를 조절하는 다수의 윈치를 포함하며; 상기 엔드 이펙터에는 횡 방향으로 연장된 바가 연결되고, 상기 바의 길이 방향 양측에 적어도 한 쌍의 토치가 구비된다. 따라서, 한번 설치 후 4줄을 작업할 수 있어 장비의 재설치 횟수를 절반으로 감소시키고, 토치 간격이 조절 가능하므로 다양한 블록에 적용이 가능하며, 작업 속도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 바와 케이블 간의 간섭을 방지하고, 엔드 이펙터를 대상 블록 측에 밀착시켜 안정적인 구동이 가능하다.

Description

백히팅용 케이블 로봇{CABLE ROBOT FOR BACK HEATING}

본 발명은 백히팅용 케이블 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 건조 시 강판의 필렛 용접 후 발생하는 변형을 방지하고 잔류 응력을 제거하기 위해 용접 이면부에 토치로 가열 작업을 수행하는 백히팅용 케이블 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 강판의 필렛(Fillet) 용접 후 변형이 발생하며, 이러한 변형을 방지하고 잔류 응력을 제거하기 위해 용접 이면부에 토치로 가열하는 백히팅(Back heating) 작업을 수행하게 된다.

이 경우, 턴오버가 불가능한 블록의 경우 수직면에 대해 가열을 실시하는데, 작업 높이가 5m 이상되는 높은 위치에는 발판을 설치해야 하는 번거로움이 있으며, 장시간 가열 작업으로 인해 작업자의 근골격계 질환의 위험이 높다.

즉, 수직 백히팅의 경우 대부분 수작업으로 수행되며, 곡직사의 숙련도에 따라 작업 품질의 편차가 크다. 약 1m 간격으로 작업을 해야 하며, 높은 위치에는 발판을 설치해야 하므로 작업시간이 오래 걸리는 문제점이 있다. 자동 백히팅 장치의 경우 오토 캐리지를 이용한 방식이 있으나, 수직 백히팅에서는 낙하 위험이 있어 매우 위험하므로 거의 사용되지 않고 있는 실정이다.

선 출원된 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0128917호(2012.11.28)에는 측판 히팅이 가능한 자동 백히팅 장치가 개시된바 있고, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0386741호(2005.06.03)에는 자동 백히팅 장치가 개시된바 있다.

도 1은 종래의 자동 백히팅 장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 종래의 자동 백히팅 장치를 도시한 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 자동 백히팅 장치(50)는 몸체(1)와, 토치 고정대(34)와, 토치(14)와, 브래스휠(15)을 포함한다. 몸체(1)는 운반바퀴(6)와, 후면 하측의 가스메니폴더(17) 및 양측면에 토치리프트 가이드(5)가 설치된다. 토치 고정대(34)는 토치리프트 가이드(5)의 내부에 삽입된 상태로 이동되며 상부에 토치(14)를 고정하기 위한 토치프레임(19)이 고정 설치된다.

토치(14)는 토치프레임(19)을 따라 수평으로 이동하는 토치 이송 슬라이더(8)에 고정된다. 브래스휠(15)은 토치(14)의 일측에 고정되어 블록의 하면을 따라 토치(14)를 가이드한다. 몸체(1)의 일부에는 운반 손잡이(2)가 설치되고, 상부에 콘트롤 패널(4)이 구비되며, 콘트롤 패널(4)을 보호하기 위한 보호 커버(3)가 상부에 설치된다.

상기 몸체(1)의 외부 측면 상부에 토치 높이 측정용 줄자(10)가 고정되며, 토치프레임(19)은 토치 프레임 홀더(18)를 사용하여 수평으로 고정된다. 상기 토치(14)에는 가스 매니폴더(17)에 연결된 가스호스(16)를 통해 가스가 공급된다. 상기 토치(14)를 고정하는 고정장치에는 토치간 간격 조절 손잡이(11)와, 토치 이동손잡이(9)와, 토치 고정손잡이(13)가 설치되어 토치(14)의 미세 이동을 가능하게 한다.

하지만, 종래의 자동 백히팅 장치는 구성이 복잡하고 여러 가닥의 케이블이 구성되어 설치 및 해체가 복잡할 뿐 아니라 비용이 상승하며, 고소 작업 시 안정성이 떨어져 낙하 위험을 안고 있는 치명적 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0128917호(2012.11.28) 특허문헌 2 : 대한민국 등록실용신안공보 제20-0386741호(2005.06.03)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 구성이 매우 간단하여 설치 및 해체가 용이하며 고소 작업 시 안정성을 높여 낙하 위험을 줄인 백히팅용 케이블 로봇을 제공한다.

이와 더불어, 본 발명에서는 장비의 1회 설치 후 4줄의 백히팅 작업을 수행하여 장비의 재설치 작업을 절반으로 감소시킬 수 있는 백히팅용 케이블 로봇을 제공한다.

본 발명에 따른 백히팅용 케이블 로봇은 지면에 안착되는 베이스와, 상기 베이스에 수직 방향으로 연장 설치되는 프레임부와, 토치를 고정시키는 엔드 이펙터와, 상기 프레임부에 지지되어 엔드 이펙터에 연결되는 다수의 케이블과, 상기 케이블의 길이를 조절하는 다수의 윈치를 포함하며; 상기 엔드 이펙터에는 횡 방향으로 연장된 바가 연결되고, 상기 바의 길이 방향 양측에 적어도 한 쌍의 토치가 구비된다.

상기에서, 토치는 바의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비된다.

상기에서, 토치는 바의 양측에 고정되고, 상기 바는 엔드 이펙터에 대해 길이 방향으로 이동 가능하게 연결된다.

상기에서, 토치는 적어도 두 개의 화염구를 구비한다.

상기에서, 프레임부의 상부 양측에 케이블을 통해 엔드 이펙터를 지지하는 제1 도르래가 구비되고, 대상 블록을 향하는 반대 측 방향인 제1 도르래의 후방 측에 제1 도르래를 통과한 케이블을 지지하여 바와 케이블 간의 간섭을 방지하는 제2 도르래가 구비된다.

상기에서, 제1 도르래는 엔드 이펙터보다 대상 블록 측에 더 인접하게 배치된다.

상기에서, 윈치를 통해 케이블의 길이를 조절함에 따라 엔드 이펙터를 이동시키며, 상기 프레임부는 단일개로 이루어지고, 상기 윈치는 모두 베이스에 구비된다.

본 발명에 따른 백히팅용 케이블 로봇은 발판 설치 없이 손쉽게 고소 작업이 가능하고, 작업 시간이 감소되며 균일한 작업 품질을 확보할 수 있고, 장시간 작업으로 인한 근골격계 질환을 예방할 뿐 아니라, 여러개의 케이블로 구성되어 낙하 위험을 방지하며, 작업자 혼자 용이하게 설치 및 해체가 가능하다.

아울러, 본 발명에 따른 백히팅용 케이블 로봇은 한번 설치 후 4줄을 작업할 수 있어 장비의 재설치 횟수를 절반으로 감소시키고, 토치 간격이 조절 가능하므로 다양한 블록에 적용이 가능하며, 작업 속도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 바와 케이블 간의 간섭을 방지하고, 엔드 이펙터를 대상 블록 측에 밀착시켜 안정적인 구동이 가능하다.

도 1은 종래의 자동 백히팅 장치를 도시한 정면도이고,
도 2는 종래의 자동 백히팅 장치를 도시한 측면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇을 도시한 정면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇의 일부를 확대 도시한 정면도이며,
도 5는 도 4의 "A"부위를 확대 도시한 정면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇을 도시한 측면도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 백히팅용 케이블 로봇의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇을 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇의 일부를 확대 도시한 정면도이며, 도 5는 도 4의 "A"부위를 확대 도시한 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇을 도시한 측면도이다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇은 지면에 안착되는 베이스(110)와, 상기 베이스(110)에 수직 방향으로 연장 설치되는 프레임부와, 토치(200)를 고정시키는 엔드 이펙터(150)와, 상기 프레임부에 지지되어 엔드 이펙터(150)에 연결되는 다수의 케이블(141)(142)과, 상기 케이블(141)(142)의 길이를 조절하는 다수의 윈치(180)와, 상기 엔드 이펙터(150)에 구비되는 것으로서 횡(수평) 방향으로 연장 설치되는 바(210)를 포함하여 이루어진다.

상기 프레임부는 단일개로 이루어지고, 윈치(180)는 모두 베이스(110)에 구비된다. 상기 윈치(180)를 통해 케이블(141)(142)의 길이를 조절함에 따라 엔드 이펙터(150)를 이동시킨다. 즉, 기존의 케이블 로봇은 작업 위치에 포스트와 윈치를 각각 설치하고 케이블을 연결한 후 백히팅 작업을 수행하지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇은 단일 프레임 형태로 구성하여 설치의 번거로움을 없애고, 작업 위치에 놓는 것만으로 모든 설치가 끝나도록 구성하며, 대차 타입으로 이동성을 높였다.

베이스(110)의 하부에는 캐스터(111)가 구비되어, 베이스(110)가 지면에 대해 주행 및 고정 가능하게 구성된다. 아울러, 베이스(110)에는 슬라이드형 아웃트리거를 설치하여, 협소 공간에 진입 시 장치의 폭을 최대한 좁혀도 전복 방지를 효과적으로 수행할 수 있다. 베이스(110)의 일 측에는 정션 박스 및 제어 패널(160)이 구비된다.

상기 프레임부는 베이스(110)에 고정되는 제1 프레임(121)과, 상기 제1 프레임(121)의 상부에 높이 조절 가능하게 연결되는 제2 프레임(122)으로 구성된다. 제1 프레임(121)은 바(Bar) 형상으로 이루어져, 한 쌍이 베이스(110)에 수직으로 연장 설치된다. 제2 프레임(122)은 바 형상으로 이루어지며, 제1 프레임(121)의 상부에 슬라이딩 가능하게 연결된다.

제2 프레임(122)에는 수직 방향으로 다수의 높이 조정용 홀(123)이 이격 형성되며, 높이 고정 핀(124)을 통해 제1 프레임(121)과 제2 프레임(122)은 서로 구속되어 고정된다. 제2 프레임(122)의 상부에는 한 쌍의 제2 프레임(122)을 서로 연결하는 상측 지지 프레임(125)이 고정된다. 이러한 구성을 통해, 프레임부는 정면도 상에서 대략 4각 형을 이루는 단일의 프레임 구조를 갖는다.

상기 프레임부에는 도르래가 구비되고, 일부 케이블(141)이 상기 도르래를 통해 엔드 이펙터(150)에 연결된다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백히팅용 케이블 로봇은 네개의 귀퉁이에 각각 윈치를 구성하지 않고, 도르래를 이용하여 윈치(180)를 모두 하부, 즉 베이스(110) 상에 설치함으로써, 시스템의 안정성을 높이고 유지 보수를 용이하게 한다.

상기 케이블은 일 측이 윈치(180)에 연결되고 타 측이 도르래를 지나 엔드 이펙터(150)의 상부 양측에 연결되는 제1 케이블(141)과, 일 측이 윈치(180)에 연결되고 타 측이 엔드 이펙터(150)의 하부 양측에 연결되는 제2 케이블(142)로 구성된다. 엔드 이펙터(150)는 대상 블록(199)을 향하는 면에 롤러(153)가 구비된다.

더욱 상세하게는, 상기 프레임부의 상부 양측에 케이블(141)을 통해 엔드 이펙터(150)를 지지하는 제1 도르래(130)가 구비되고, 대상 블록(199)을 향하는 반대 측 방향인 제1 도르래(130)의 후방 측에 제1 도르래(130)를 통과한 케이블(141)을 지지하여 바(210)와 케이블(141) 간의 간섭을 방지하는 제2 도르래(135)가 구비된다. 이와 같이, 제1 도르래(130)의 후방 측에 제2 도르래(135)를 추가로 구비함으로써, 바(210)와 케이블 간의 간섭을 효과적으로 방지할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 도르래(130)는 엔드 이펙터(150)보다 대상 블록(199) 측에 더 인접하게 배치된다. 이러한 구성을 통해, 엔드 이펙터(150)가 대상 블록(199) 측으로 향하는 힘이 작용되어, 엔드 이펙터(150)를 대상 블록(199)에서 떨어지지 않도록 밀어주게 된다.

상기 바(210)의 길이 방향 양측에 적어도 한 쌍의 토치(200)가 구비된다. 상기 토치(200)는 바(210)의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비된다. 본 발명의 일 실시 예에서, 토치(200)는 2개가 구비되며, 각각 바(210)의 양측에 고정된다. 상기 바(210)는 엔드 이펙터(150)에 대해 길이 방향으로 이동 가능하게 연결된다. 아울러, 상기 토치(200)는 적어도 두 개의 화염구(201)(202)를 구비한다.

이와 같이, 2개의 화염구(201)(202)를 갖는 2개의 토치(200)의 사이에 바(210)가 설치되어, 프레임부의 작업 영역 밖을 포함하여 한번에 2줄을 작업할 수 있다. 아울러, 토치(200)는 수평 방향으로 이동 가능하여, 장비를 한번 설치 후 총 4줄을 작업할 수 있으므로 기존 대비 장비 재설치 횟수를 50% 줄일 수 있다. 도 4의 점선은 작업줄(298)(299)을 도시한 것으로서, 한 쌍의 작업줄(298)을 작업한 후 토치(200)의 위치를 이동시켜 다른 한 쌍의 작업줄(299)을 작업할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 백히팅용 케이블 로봇은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 백히팅용 케이블 로봇
110 : 베이스 111 : 캐스터
121 : 제1 프레임 122 : 제2 프레임
123 : 높이 조절용 홀 124 : 높이 고정 핀
141,142 : 케이블 150 : 엔드 이펙터
200 : 토치 201,202 : 화염구
210 : 바 130 : 제1 도르래
135 : 제2 도르래

Claims (7)

1. 지면에 안착되는 베이스(110)와, 상기 베이스(110)에 수직 방향으로 연장 설치되는 프레임부와, 상기 프레임부에 지지되는 다수의 케이블(141)(142)에 연결되는 엔드 이펙터(150)와, 상기 엔드 이펙터(150)에 횡 방향으로 연장되어 연결되는 바(210)와, 상기 케이블(141)(142)의 길이를 조절하는 다수의 윈치(180)를 포함하며; 상기 바(210)의 길이 방향 양측에 적어도 한 쌍의 토치(200)가 구비되며,
   상기 프레임부의 상부 양측에 케이블(141)을 통해 엔드 이펙터(150)를 지지하는 제1 도르래(130)가 구비되고, 대상 블록(199)을 향하는 반대 측 방향인 제1 도르래(130)의 후방 측에 제1 도르래(130)를 통과한 케이블(141)을 지지하여 바(210)와 케이블(141) 간의 간섭을 방지하는 제2 도르래(135)가 구비되는 것을 특징으로 하는 백히팅용 케이블 로봇.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 토치(200)는 바(210)의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 백히팅용 케이블 로봇.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 토치(200)는 바(210)의 양측에 고정되고, 상기 바(210)는 엔드 이펙터(150)에 대해 길이 방향으로 이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 백히팅용 케이블 로봇.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 토치(200)는 적어도 두 개의 화염구(201)(202)를 구비하는 것을 특징으로 하는 백히팅용 케이블 로봇.
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 도르래(130)는 엔드 이펙터(150)보다 대상 블록(199) 측에 더 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 백히팅용 케이블 로봇.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 윈치(180)를 통해 케이블(141)(142)의 길이를 조절함에 따라 엔드 이펙터(150)를 이동시키며, 상기 프레임부는 단일개로 이루어지고, 상기 윈치(180)는 모두 베이스(110)에 구비되는 것을 특징으로 하는 백히팅용 케이블 로봇.

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