KR101704607B1

KR101704607B1 - 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치

Info

Publication number: KR101704607B1
Application number: KR1020140190778A
Authority: KR
Inventors: 임성민; 배경호
Original assignee: 한국항공우주산업 주식회사
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2017-02-08
Also published as: KR20160079433A

Abstract

본 발명은 헬리콥터와 같은 회전익 항공기의 로터-허브를 조립하는 장치에 관한 것으로, 회전익 항공기의 핵심 부품인 로터 허브를 자동으로 조립할 수 있도록 함으로써 로터 허브의 조립공정 시간을 단축하여 회전익 항공기의 생산성 향상, 조립품질 및 작업효율성을 향상시킬 수 있는 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치에 관한 것이다.

Description

회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치{Automatic Assembly System for Rotor-Craft Rotor-Hub}

로터-허브는 회전익 항공기의 엔진 회전력을 블레이드에 전달하는 핵심 부품으로 종래에는 회전익 항공기의 로터-허브 조립 시 각각의 부품을 크레인 등으로 이송한 후 수동 조립 지그 등을 사용해 주로 작업자에 의한 수작업으로 로터-허브의 조립이 이루어졌으며, 각각의 부품의 무게가 상당하고, 지면에서 상방으로 일정거리 이격 부양된 상태에서 조립이 이루어지기 때문에 다수의 작업자가 투입되어 인력이 낭비되며, 작업에 소요되는 시간이 오래 걸리고, 조립 정밀도가 낮아 생산성 및 안전성에 많은 문제점이 있었다.

즉, 각각의 부품들을 이송하여 로터-허브 조립용 지그 상에 특정한 높이 및 위치로 로터 마스터를 고정시킨 후 작업자가 수작업으로 다른 부품을 로드 마스터에 조립하는 공정을 수행하므로, 각 부품간의 조립 정밀도 및 작업성이 좋지 않으며 작업자의 안전사고 위험을 내포하고 있었다.

이에 따라 로터-허브를 조립함에 있어서 각각의 부품을 자동으로 조립할 수 있도록 하여 조립 정밀도 향상, 작업성 향상, 생산성 향상, 조립시간 단축 및 안전사고 방지를 위한 장치의 개발이 요구된다.

한국공개특허공보 제2014-0056114호(2014.05.09. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 회전익 항공기의 로터-허브를 자동으로 조립할 수 있도록 함으로써 로터-허브의 조립공정 시간을 단축할 수 있으며 이에 따라 회전익 항공기의 생산성 향상, 조립품질 및 작업효율성을 향상시킬 수 있는 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치는, 부품을 이송하기 위해 작업공간의 중앙에 배치되는 로봇; 상기 로봇의 작업반경 내에 배치되며, 복수의 부품이 각각 거치되는 복수의 작업대; 상기 로봇의 작업반경 내에 배치되며, 상기 부품이 고정 및 조립되는 지그 프레임; 및 상기 로봇의 작업반경 외에 배치되며, 상기 로봇을 제어하는 조작부; 를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 지그프레임은, 상기 부품이 고정되는 메인 프레임; 상기 메인프레임을 X축 방향으로 회전시키도록 상기 메인프레임의 양단에 힌지 결합되는 지지 프레임; 및 상기 부품을 Z축 방향으로 회전시키도록 상기 메인프레임과 부품을 연결하는 회전 프레임; 을 포함한다.

또한, 상기 로봇은, 지면에 고정되는 지지 몸체; 상기 지지몸체의 상측에 Z축 방향으로 회전 가능하도록 결합되는 회전 몸체; 일단이 상기 회전 몸체에 힌지 결합되는 암; 상기 암의 타단에 탈착 가능하도록 결합되며, 상기 부품을 픽업하여 이송하는 로봇핸드부; 를 포함한다.

또한, 상기 로봇핸드부는, 각각의 부품의 형상에 따라 픽업이 용이하도록 각각의 부품에 대응되는 복수 개의 로봇핸드로 이루어지며, 상기 복수 개의 로봇핸드는, 상기 로봇의 작업반경 내에 배치되는 핸드 거치대; 에 거치된다.

또한, 상기 핸드 거치대는, 상하 길이방향으로 형성된 수직거치대; 및 일단이 상기 수직거치대에 상하 길이 방향을 따라 이격 고정되되, 상방으로 갈수록 길이가 짧아지는 복수 개의 수평거치대; 상기 수평거치대의 타단에 상기 로봇핸드가 거치되도록 형성되는 거치부; 를 포함한다.

또한, 상기 조작부는, 작업자의 조작공간이 형성된 스테이지; 상기 로봇을 제어하도록 상기 스테이지 상에 구비되는 조작패널; 을 포함하며, 상기 스테이지 상에는 작업자에 의해 상기 로봇의 비상 정지를 제어하도록 비상정지 스테이지; 가 구비된다.

또한, 상기 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치는, 상기 로봇의 작업반경 내에 배치되며, 상기 부품에 열을 가하기 위한 오븐; 을 더 포함한다.

아울러, 상기 작업공간에는, 상기 작업공간의 둘레를 따라 형성되는 가이드벽; 및 상기 로봇의 작업반경 둘레를 따라 형성되는 보호벽; 을 포함하는, 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치는, 로터-허브를 자동으로 조립할 수 있어 회전익 항공기의 핵심 부품인 로터-허브의 조립공정 시간을 단축할 수 있으며, 이에 따라 회전익 항공기의 생산성 향상, 조립품질 및 작업효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

특히 한정된 공간에서 공정이 용이하도록 구성하여 공간활용도를 높이고, 작업자의 안전을 고려하여 작업 시 부주의로 인한 작업자의 안전사고를 예방한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 조립 자동화 장치의 평면개략도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 지그 프레임 사시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇 사시도
도 4는 본 발명의 로봇의 암부와 로봇핸드부의 결합사시도
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 로봇핸드 평면도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇핸드 거치대 사시도
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 조작부 사시도
도 8은 조립이 완성된 로터-허브가 고정된 지그 프레임 사시도

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일실시 예에 따른 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치(1000, 이하 "조립 자동화 장치")를 나타낸 전체 평면개략도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 조립 자동화 장치(1000)는, 로터-허브의 조립을 위해 구비되는 복수 개의 부품을 조립하는 지그 프레임(100), 복수 개의 부품을 지그 프레임(100)에 이송하는 로봇(200), 로봇(200)의 다양한 로봇핸드부가 거치되는 핸드 거치대(300), 지그 프레임(100)과 로봇(200)을 조작하도록 작업자가 위치하는 조작부(400), 복수 개의 부품이 각각 거치되는 복수의 작업대(500, 600), 조작부(400)의 조작에 따라 지그 프레임(100)과 로봇(200)을 제어하는 제어부(700), 작업공간의 둘레를 안내하는 가이드벽(800) 및 로봇(200)의 작업 반경을 구획하는 보호벽(900)을 포함하여 구성된다.

여기서 로봇(200)은 중앙에 배치되며, 몸체가 Z축 방향으로 회전 가능하도록 구성됨에 따라 로봇(200)의 암의 길이만큼의 회전 반경이 작업 반경일 수 있다. 따라서 로봇(200)의 부품 픽업을 위한 복수의 작업대(500, 600)와, 로봇(200)의 부품 최종 이송 목표인 지그 프레임(100)은 상기 작업 반경 내에 배치되며, 로봇(200)의 직접적인 이송작업과 관계없고, 로봇(200) 동작 시 안전사고의 우려가 있는 조작부(400)와, 로봇(200) 동작 시 파손의 우려가 있는 제어부(700)는 상기 작업 반경 외에 배치될 수 있다.

작업대(500, 600)는 도면상의 상측에 배치된 제1 작업대(500)와 도면상의 하측에 배치된 제2 작업대(600)로 구분할 수 있으며, 제1 작업대(500)는 제1-1 작업대(510), 제1-2 작업대(520)가 차례로 배치될 수 있다. 또한, 제2 작업대(600)는 역시 제2-1 작업대(610), 제2-2 작업대(620) 및 제2-3 작업대(630)가 차례로 배치될 수 있다.

상술된 각각의 작업대(500, 600)에는 로터-허브의 조립을 위한 복수 개의 부품 각각이 거치되며, 일예로 로터 마스터, 시저 드라이브, 슬리브 아세이, 코니컬 하우징, 스와시 플레이트 등이 각각 거치될 수 있다.

제1 작업대(500)와 이웃하여 배치되는 오븐(550)은 상기 코니컬 하우징의 베어링을 열간 가공하여 베어링의 조립이 용이하도록 구성하였다. 오븐(550) 역시 고온으로 공정이 진행되기 때문에 작업자가 직접 조작하지 않고 로봇(200)을 통해 무선통신 제어되도록 구성하였다. 따라서 오븐(550)은 제1 작업대(500)와 이웃하여 배치되되 로봇(200)의 작업 반경 내에 위치하도록 구성할 수 있다.

가이드벽(800)은 한 쌍의 출입구(810, 820)를 제외한 작업공간의 둘레부 전영역을 감싸도록 구성하여 조립 자동화 장치(1000)의 작업 공간과 그 외의 공간을 구획하도록 구성된다. 또한, 보호벽(900)은 로봇(200)의 작업 반경 둘레부를 감싸도록 구성하여 로봇(200) 동작 시 발생할 수 있는 안전사고를 예방하도록 구성된다. 보다 상세하게 보호벽(900)은 지그 프레임(100)과 제2 작업대(600) 사이에 구비되는 제1 보호벽(910)과, 제2 작업대(600)와 제어부(700) 사이에 구비되는 제2 보호벽(920)과, 조작부(400)와 제1 작업대(500) 사이에 구비되는 제3 보호벽(930)과 핸드 거치대(300)와 제어부(700) 사이에 구비되는 제4 보호벽(940)으로 이루어진다.

이하 상기와 같은 구성의 조립 자동화 장치(1000)의 핵심 구성인 지그 프레임(100), 로봇(200), 핸드 거치대(300) 및 조작부(400)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 지그 프레임(100)의 전체 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 지그 프레임(100)은 로터-허브 조립 시 가장 기본이 되는 로터 마스터(10)를 지면에서 일정한 높이로 고정시킨 상태에서 추가 부품을 이송한 후 조립하도록 하여 로터 허브의 조립 편의성을 높이기 위해 구성된다. 또한 지그 프레임(100)은 로터 마스터(10) 고정 시 Z축 방향 및 X축 방향으로 회전 가능하도록 구성하여 조립 편의성을 더욱 향상시켰다. 위와 같은 구성을 위해 지그 프레임(100)은 부품이 고정되는 메인프레임(110)과 메인프레임(110)을 X축 방향으로 회전시키기 위해 메인프레임(110)의 양단에 힌지 결합되는 지지프레임(120)과, 부품을 Z축 방향으로 회전시키기 위해 메인프레임(110)과 부품을 연결하는 회전프레임(130)을 포함하여 구성된다. 지지프레임(120) 상에는 메인프레임(110)의 X축 방향 회전을 제어하는 구동부(140)가 구비될 수 있고, 지지프레임(120)의 하측 단부에는 지그 프레임(100)을 지면에 고정하기 위한 지지대(150)가 구비된다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇(200)의 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 로봇(200)의 암(230)과 로봇핸드부(250)의 결합사시도가 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 로봇핸드부(250)의 평면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 로봇(200)은, 지면에 고정되는 지지몸체(201)와, 지지몸체(201)의 상측에 Z축 방향으로 회전 가능하도록 결합되는 회전몸체(210)와, 일단이 회전몸체(210)에 힌지 결합되는 암(230)과, 암(230)의 타단에 탈착 가능하도록 결합되며, 부품을 픽업하여 이송하는 로봇핸드부(Robot End Effector Part, 250)를 포함하여 구성된다. 로봇(200)은 회전몸체(210)와 암(230) 사이에는 암(230)의 높이 및 길이 조절이 가능하도록 일단이 회전몸체(210)에 힌지 결합되며, 타단이 암(230)의 일단에 힌지 결합되는 관절(220)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 암(230)의 타단에는 로봇핸드결합부(235)가 구비되어 로봇핸드부(250)를 장착 또는 탈착할 수 있도록 구성된다. 이는 로터-허브를 구성하는 부품의 형상이 각각 다르며 각각의 부품을 픽업하기에 용이한 형태로 이루어진 복수 개의 로봇핸드를 로봇이 적절히 교체하여 부품을 픽업한 후 이송하도록 하기 위함이다.

도 5에는 각각의 부품에 최적화된 다양한 형상의 로봇핸드(Robot End Effector, 251, 252, 253)의 평면도가 도시되어 있다. 이와 같은 복수의 로봇핸드(251, 252, 253)는 핸드 거치대(300)를 통해 거치되도록 하고, 핸드 거치대(300)를 로봇(200)의 작업 반경 내에 배치하도록 하여 로봇(200)의 작업 편의성을 증진시킨다.

도 6에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드 거치대(300)의 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 핸드 거치대(300)는 지면에 고정되는 받침대(350)와 받침대(350)의 상측에 상하 길이 방향을 따라 형성된 수직거치대(310)와 수직거치대평거치대((310) 상에 상하 이격되어 복수 개가 배치되되 지면에 수평한 방향으로 형성된 수321, 322, 323)를 포함하여 구성된다. 각각의 수평거치대(321, 322, 323)는 길이가 서로 다르게 형성되며, 상측으로 갈수록 짧게 형성된다. 또한 각각의 수평거치대(321, 322, 323)의 끝단에는 로봇핸드(251, 252, 253)가 안착되는 거치부(331, 332, 333)를 구비하여 거치대(300)상에 로봇핸드(251, 252, 253)의 거치가 용이하도록 하고 로봇(200)이 복수의 로봇핸드(251, 252, 253) 각각을 명확하게 구별하여 장착할 수 있도록 구성되었다.

도 7에는 본 발명의 일실시 예에 따른 조작부(400)의 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 조작부(400)는 작업자의 조작 공간이 형성된 스테이지(410)와 스테이지(410) 상에 구비되는 조작패널(420)을 포함하여 구성된다. 따라서 스테이지(410)상에서 작업자가 조작패널(420)을 조작하여 지그 프레임(100)과 로봇(200)을 제어하게 된다. 또한, 스테이지(410)의 하단에는 조작부(400)를 상하 이동시키는 리프트(430)와, 조작부(400)를 지그 프레임(100)에 접근 또는 이격시키는 레일(440)을 포함한다. 이는 로터-허브의 조립 공정 시 작업자가 수작업으로 진행해야 공정이 존재하므로 조작부(400)를 지그 프레임(100)에 접근 시켜 작업자의 수작업이 용이하게 하도록 하기 위함이다. 또한 조작부(400)의 스테이지(410) 상에는 로봇(200)의 비상 정지를 위한 비상정지스테이지(450, 460)가 형성될 수 있다. 즉 로봇(200)의 부품 이송 작업 중 안전사고의 발생 우려가 있는 경우 작업자가 비상정지스테이지(450, 460)에 이동하게 되면, 센서를 통해 이를 감지하여 로봇(200)을 비상 정지시킬 수 있도록 구성하였다.

도 8에는 조립이 완성된 로터-허브(50)가 고정된 지그 프레임(100)의 사시도가 도시되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 조립 자동화 장치(1000)를 통해 도 8에 도시된 바와 같이 지그 프레임(100) 상에서 로터-허브(50)의 조립이 완료되며, 조립이 완료된 로터-허브(50)는 크레인을 통해 이송되어 회전익 항공기의 조립라인에 투입될 수 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000 : 조립 자동화 장치
100 : 지그 프레임 110 : 메인 프레임
120 : 지지 프레임 130 : 회전 프레임
200 : 로봇 210 : 회전 몸체
220 : 관절 230 : 암
250 : 로봇핸드부 251, 252, 253 : 로봇핸드
300 : 핸드 거치대 310 : 수직 거치대
320 : 수평 거치대 330 : 거치부
400 : 조작부 410 : 스테이지
420 : 조작패널 430 : 리프트
440 : 레일 450, 460 : 비상정지 스테이지
500 : 제1 작업대 550 : 오븐
600 : 제2 작업대
700 : 제어부
800 : 가이드벽
900 : 보호벽

Claims

부품을 이송하기 위해 작업공간의 중앙에 배치되는 로봇;
상기 로봇의 작업반경 내에 배치되며, 복수의 부품이 각각 거치되는 복수의 작업대;
상기 로봇의 작업반경 내에 배치되며, 상기 부품이 고정 및 조립되는 지그 프레임; 및
상기 로봇의 작업반경 외에 배치되며, 상기 로봇을 제어하는 조작부; 를 포함하여 이루어지되,
상기 로봇은,
지면에 고정되는 지지 몸체;
상기 지지 몸체의 상측에 Z축 방향으로 회전 가능하도록 결합되는 회전 몸체;
일단이 상기 회전 몸체에 힌지 결합되는 암;
상기 암의 타단에 탈착 가능하도록 결합되며, 상기 부품을 픽업하여 이송하는 로봇핸드부; 를 포함하고,
상기 로봇핸드부는,
각각의 부품의 형상에 따라 픽업이 용이하도록 각각의 부품에 대응되는 복수 개의 로봇핸드로 이루어지며,
상기 복수 개의 로봇핸드는, 상기 로봇의 작업반경 내에 배치되는 핸드 거치대; 에 거치되고,
상기 핸드 거치대는,
상하 길이방향으로 형성된 수직거치대; 및
일단이 상기 수직거치대에 상하 길이 방향을 따라 이격 고정되되, 상방으로 갈수록 길이가 짧아지는 복수 개의 수평거치대;
상기 수평거치대의 타단에 상기 로봇핸드가 거치되도록 형성되는 거치부; 를 포함하되,
복수 개 각각이 서로 다른 높이로 구성된 상기 수평거치대 상에 복수의 로봇핸드 각각이 거치되는 것을 특징으로 하는, 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치.
제 1항에 있어서,
상기 지그 프레임은,
상기 부품이 고정되는 메인 프레임;
상기 메인 프레임을 X축 방향으로 회전시키도록 상기 메인 프레임의 양단에 힌지 결합되는 지지 프레임; 및
상기 부품을 Z축 방향으로 회전시키도록 상기 메인 프레임과 부품을 연결하는 회전 프레임;
을 포함하는, 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치.
삭제
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 조작부는,
작업자의 조작공간이 형성된 스테이지;
상기 로봇을 제어하도록 상기 스테이지 상에 구비되는 조작패널; 을 포함하며,
상기 스테이지 상에는 작업자에 의해 상기 로봇의 비상 정지를 제어하도록 비상정지 스테이지가 구비되는, 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치.
제 1항에 있어서,
상기 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치는,
상기 로봇의 작업반경 내에 배치되며, 상기 부품에 열을 가하기 위한 오븐;
을 더 포함하는, 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치.
제 1항에 있어서,
상기 작업공간에는,
상기 작업공간의 둘레를 따라 형성되는 가이드벽; 및
상기 로봇의 작업반경 둘레를 따라 형성되는 보호벽;
을 포함하는, 회전익 항공기의 로터-허브 조립 자동화 장치.