KR101716906B1 - 용해로 슬래그 제거 자동화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조공정에서 용해로의 사용시 발생하는 슬래그를 로봇을 이용하여 효과적으로 제거 및 처리할 수 있도록 한 용해로 슬래그 제거 자동화 장치가 개시된다.
본 발명은 하나 이상의 용해로를 따라 이동하면서 슬래그 제거작업을 할 수 있도록 용해로의 전면에 걸쳐서 형성되는 주행 레일과; 상기 주행 레일상에서 슬라이딩 이동할 수 있도록 구비되면서 주행레일을 따라 주행가능한 바디부의 상면 일측에 구비되는 슬래그 보관 구조체와, 상기 바디부의 상부에 용해로내의 슬래그를 제거하기 위한 슬래그 제거툴이 갖추어지는 로봇으로 이루어지는 로봇 캐리지; 를 포함하여 구성되는 것이다.

Description

용해로 슬래그 제거 자동화 장치{Automatic Apparatus for Eliminating Slag of Melting Furnace}

본 발명은 용해로 슬래그 제거 자동화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주조공정에서 용해로의 사용시 발생하는 슬래그를 로봇을 이용하여 효과적으로 제거 및 처리할 수 있도록 한 자동화 장치에 관한 것이다.

종래에, 주조공정에서 용해로의 내용물을 소정크기의 래들(laddle)에 출탕하는 작업시, 용해로 내용물 상면에 비금속 물질 또는 금속산화물 등에 의해 발생하는 슬래그를 제거하는 작업은 완전히 수작업으로 하였다.

즉, 슬래그 제거 작업은 확실하게 이루어져야 양질의 제품을 생산할 수 있게된다.

그런데, 이러한 슬래그 제거 작업은 고온의 환경하에서 작업자가 방열복을 입고 수행해야 하므로, 작업의 위험성이 높고 매우 힘든 작업이다.

더욱이, 작업자는 용해로의 커버를 열고, 그 내부에 슬락스(slax)를 살포하여 이물질과 슬락스가 혼합된 젤(gel) 상태의 슬래그를 제거하도록 하였다.

종래의 슬래그 제거시에는 별도의 슬래그 제거용 기구를 사용하였다. 이 기구는 소정의 길이를 가지는 로드의 형태를 가지고, 이 로드의 선단부에 제거부가 절곡,형성되어서, 작업자가 이 기구를 잡고 용해로안의 슬래그를 긁어내어서 제거하도록 하는 매우 원시적인 작업을 하였다.

또한, 상기 슬래그 제거를 위해 사용되는 기구는 고온의 용해물 최상면에 접촉하면서 작업을 하기 때문에, 쉽게 녹거나 변형되어 재사용이 어려운 경우도 발생하였다.

따라서, 작업환경이 매우 열악하고, 작업자는 매우 뜨거운 열기속에 작업을 하므로, 쉽게 피로를 느끼기 때문에, 작업성이 저하될 수 밖에 없는 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 슬래그 제거작업시 작업자가 직접 제거작업을 하지 않고 로봇 캐리지를 이용하여 작업을 수행하고, 용해로가 여러대 설치되어 있더라도 주행 레일을 따라 이동하면서 각 용해로 안의 슬래그를 포집하여 용이하게 처리할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결수단은 하나 이상의 용해로를 따라 이동하면서 슬래그 제거작업을 할 수 있도록 용해로의 전면에 걸쳐서 형성되는 주행레일과; 상기 주행레일상에서 슬라이딩 이동할 수 있도록 구비되면서 주행레일을 따라 주행가능한 바디부의 상면 일측에 구비되는 슬래그 보관 구조체와, 상기 바디부의 상부에 용해로내의 슬래그를 제거하기 위한 슬래그 제거툴이 갖추어지는 로봇으로 이루어지는 로봇 캐리지; 를 포함하여 구성되는 것이다.

또한, 상기 슬래그 보관 구조체는 투입부와, 이 투입부의 하부에 개폐되는 개폐도어와, 이 개폐도어를 개폐시키도록 하는 실린더로 이루어진 것이다.

또한, 상기 개폐도어는 서로 마주 접하는 한쌍의 도어부로 구성되고, 각 도어부의 회전부에는 기어부가 각각 맞물리도록 형성되어 있는 구조이다.

또한, 상기 슬래그 제거툴은, 로봇의 아암부의 선단에 형성된 클램핑 척에 결합된 툴 어댑터에 결합되면서 로드부와, 이 로드부의 선단에 절곡되어 슬래그를 제거하도록 하는 제거부로 이루어진 구조이다.

또한, 상기 로드부는 로봇 방향으로 절곡되어 형성되는 것이다.

또한, 상기 용해로의 측면에는 용해로의 경사각도를 확인하여 로봇이 아암부를 통해 슬래그 제거툴을 동작시키도록 용해로의 회전에 따라 회전하는 센서부와, 이 센서부와는 별개로 항상 수직방향으로 배열되는 추로 이루어진 경도각도 센서가 구비되는 구조를 가진다.

이와 같이, 본 발명은 고온의 작업환경하에서 종래에 작업자에 의해 수작업으로 진행했던 용해로안의 슬래그 제거작업을 로봇에 의해 수행하도록 함으로써, 보다 안전하게 작업이 가능하고, 더욱이 복수의 용해로가 설치되어 있더라도 주행레일을 따라 로봇을 탑재한 로봇 캐리지가 이동하면서 슬래그 제거 작업을 원활하게 수행할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용해로 슬래그 제거 자동화 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 캐리지의 정면도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4a는 도 3의 A부 확대도이다.
도 4b는 도 3의 B부 확대도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬래그 보관 구조체의 정면도로서,개폐도어가 폐쇄된 상태이다.
도 5b는 도 5a의 상태로부터 개폐도어가 개방된 상태의 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬래그 보관 구조체의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇의 아암부에 결합되는 슬래그 제거툴을 도시한 도면이다.
도 8은 용해로의 측면에 경동각도 센서가 구비된 모습을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용해로 슬래그 제거 자동화 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 용해로(10)를 따라 이동하면서 슬래그 제거작업을 할 수 있도록 용해로(10)의 전면에 걸쳐서 형성되는 주행 레일(20)과, 이 주행 레일(20)상에서 슬라이딩 이동할 수 있도록 된 로봇 캐리지(100)로 이루어진다.

상기 로봇 캐리지(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 주행레일(20)을 따라 주행가능한 바디부(101)의 일측에 구비되는 슬래그 보관 구조체(110)와, 상기 바디부(101)의 상부에 설치되면서 용해로(10)내의 슬래그를 제거하기 위한 로봇(120)으로 구성되어 있다.

또한, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 주행 레일(20)을 따라 이동하는 로봇 캐리지(100)는 바디부(101)의 측면 상부 및 하부에 각각 가이드롤러가 구비되는데, 먼저 도 4a에 도시된 바와 같이, 바디부(101)의 상부측에는 주행 레일(20)의 양쪽으로 가이드롤러(102)(103)가 접촉하여 가이드하도록 구비되고, 주행 레일(20)의 하부측에는 랙기어(104)와 피니언기어(105)가 설치되어서 모터에 연결된 피니언기어(105)가 회전하여 이동이 가능하도록 한다.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 바디부(101)의 하부측에는 복수의 가이드롤러(106)(107)가 설치되어서 주행 레일(20)에 접촉되어 가이드된다.

상기 가이드롤러(106)는 하나 설치되고, 가이드롤러(107)는 평행하게 간격을 두고 2개가 설치되어서 이 가이드롤러(106)(107)가 한조를 이루어서 바디부(101)의 길이방향을 따라 간격을 두고 복수,설치된다.

또한, 상기 슬래그 보관 구조체(110)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 하향 경사진 호퍼형의 투입부(111)와, 이 투입부(111)의 하부에 개폐되는 개폐도어(112)와, 이 개폐도어(112)를 개폐시키도록 하는 실린더(113)로 이루어진 구조이다.

또한, 상기 개폐도어(112)는 서로 마주 접하는 한쌍의 도어부(112a)(112b)로 구성되고, 회전이 가능하도록 하는 기어부(112c)(112d)가 각각 맞물려서 이루어진구조이다.

또한, 상기 실린더(113)의 상부는 지지 브라켓(114)에 의해 회전가능하게 결합되고, 실린더(113)의 하부는 한쪽 도어부(112b)와 연결편(115)(116)을 통해 회전가능하게 결합된 구조를 이루는데, 상기 실린더(113)내에는 슬라이딩 이동하는 피스톤 로드(113a)가 구비되어서 이 피스톤 로드(113a)의 단부와 상기 연결편(116)이 결합되고, 상기 한쪽 도어부(112b)와 결합되는 연결편(115)은 상기 연결편(116)과 회전가능하게 결합된 것이다.

또한, 상기 로봇(120)은 회전이 자유롭게 구비되고, 도 7에 도시된 바와 같이, 아암부(121)의 선단에는 슬래그 제거툴(130)이 결합된다.

상기 아암부(121)의 선단에는 클램핑 척(122)이 형성되고, 이 클램핑 척(122)에 툴 어댑터(123)가 형성되며, 이 툴 어댑터(123)에 슬래그 제거툴(130)이 착탈가능하게 결합된다.

상기 슬래그 제거툴(130)은 로드부(131)와, 이 로드부(131)의 선단에 절곡되어 슬래그를 제거하도록 하는 제거부(132)로 이루어진다.

또한, 로드부(131)는 로봇(120)방향으로 소정의 각도(α)로 절곡되어 형성되는데, 이 각도(α)는 예를 들어 135도로 설정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 다른 범위의 각도로 설정할 수 있으며, 로봇(120)이 슬래그 제거동작을 수행하는데 적합한 각도로 설정하면 된다.

또한, 바디부(101)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇 캐리지(100)의 동작을 제어하는 캐리지 제어기(140)와, 로봇(120)의 동작을 제어하는 로봇 제어기(150)가 더 포함되어 구성된다.

또한, 용해로(10)안에 있는 슬래그를 젤 상태로 만들기 위해 슬락스를 살포할 수 있도록 로봇 캐리지(100)의 바디부(101)상에 슬락스가 내장된 용기를 구비하고, 분사호스를 로봇(120)의 아암부(121)를 따라 구비하고, 아암부(121)의 선단측에 분사노즐를 설치하여 분사호스와 연결한 구조를 가지도록 할 수 있는데, 상세한 도면은 생략한다.

슬래그 제거동작은 용해로 접근, 용해로 진입, 슬래그 포집, 슬래그를 용탕구쪽으로 이동, 용탕구를 통해 긁어내는 동작으로 이루어진다. 용해로(10)의 주변온도는 매우 높기 때문에, 로봇(120) 및 클램핑 척(122)이 용해로(10)에 근접해 있으면 고온에 의해 문제가 발생될 우려가 있으므로, 슬래그 제거 툴(130)의 길이를 충분히 길게해서 적절한 거리를 두고 접근하여 작업을 수행할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 용해로(10)안의 슬래그 제거시, 용해로(10)를 소정의 경사각도로 기울여서 슬래그 제거툴(130)을 통해 슬래그를 긁어내도록 한다.

용해로(10)를 기울이도록 하는 동작은 실린더에 의해 힌지부를 중심으로 회전이 이루어지면서 가능한데, 상세한 설명 및 도면은 공지의 기술이므로 이하 생략한다.

이때, 상기 용해로(10)의 측면에는 도 8에 도시된 바와 같이, 경동각도 센서(160)가 구비되어 용해로(10)의 경사각도(β)를 확인하여 로봇(120)이 적절하게 아암부(121)를 통해 슬래그 제거툴(130)을 동작시킨다.

더욱 구체적으로 설명하면, 상기 경동각도센서(160)는 센서부(161)와 추(162)로 이루어진 구조이다. 상기 센서부(161)는 엔코더를 이용한다.

상기 센서부(161)는 용해로(10)의 측면에 부착되는 프레임(163)에 결합되어 용해로(10)의 용해물을 출탕시키고자 회전시킬때 함께 회전이동된다.

따라서, 상기 경동각도센서(160)는 용해로(10)의 측면에 구비하여 추(162)와 센서부(161)간의 경사 각도(β)값을 읽게 되는데, 로봇 캐리지(100)의 캐리지 제어기(140)로부터 용해로(10)의 경동(傾動)각도를 로봇 제어기(150)에서 입력받으면, 해당 경동에 맞는 로봇 작업 프로그램을 호출(call)하여 작업을 실시하게 된다.

로봇 캐리지(100)의 주행동작을 수행하기 위한 전원공급은 주행 레일(20)과 나란하게 파워덕트(170)를 구비하여 이루어지고, 이 파워덕트(170)는 일반적으로 널리 사용되는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 캐리지 제어기(140)와 로봇 제어기(150)와의 통신은 시리얼 통신으로 연결하여 무선랜을 통해 이루어진다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 로봇 캐리지(100)를 통해 용해로(10)안에 구비된 용해물의 상부에 형성된 슬래그를 제거하도록 한 것으로서, 미리 슬락스를 용해로안의 용해물 상면에 분사하여 슬래그를 긁어내기 용이하도록 젤 상태로 만든 다음 제거하는데, 복수의 용해로(10)가 구비되어 있더라도, 주행레일(20)을 따라 이동하면서 각 용해로(10)안의 슬래그를 제거할 수 있다.

슬래그를 제거한 다음에는 별도 마련된 래들(도시되지 않음)에 용해로(10)안의 용해물을 붓는 출탕작업을 하고, 다음 공정을 수행하도록 한다.

슬래그 제거 작업시에는, 용해로(10)를 소정의 각도로 기울인 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 로봇(120)의 아암부(121)에 결합된 슬래그 제거툴(130)을 통해 용해로(10)안의 슬래그를 제거하는데, 슬래그 제거툴(130)의 선단부에 형성된 제거부(132)를 통해 실제로 슬래그를 긁어내어 슬래그 보관 구조체(110)안에 넣게된다.

슬래그 보관 구조체(110)의 하단부에는 개폐도어(112)가 설치되어 있는데, 로봇 캐리지(100)가 주행 레일(20)을 따라 이동하면서 복수의 용해로(10)안에 있는 모든 슬래그 제거공정이 완료된 다음, 슬래그 보관 구조체(110)안에 수집된 슬래그를 처리하기 위해서, 소정의 위치에 마련된 곳까지 이동한 다음, 슬래그 보관 구조체(110)의 하부 개폐도어(112)를 개방하여 슬래그를 낙하시키도록 한다.

개폐도어(112)는 슬래그 보관 구조체(110)의 투입부(111) 한쪽 측면에 형성된 실린더(113)를 작동시켜서 개방하게 되는데, 실린더(113)의 피스톤 로드(113a)를 실린더(113)안으로 수축시키면, 연결편(115)(116)을 통해 연결된 한쪽 도어부(112b)가 잡아당겨지면서 개방이 되고, 이때 마주보고 접하고 있던 다른쪽 도어부(112a)도 반대방향으로 회전이동하면서 개방 상태가 된다.

다시 말해서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 한쪽 도어부(112b)가 회전하게 되면, 도어부(112b)의 회전부에는 기어부(112d)가 형성되고, 상기 다른쪽 도어부(112b)에도 상기 기어부(112d)와 맞물리는 기어부(112c)가 형성되어 있어 기어부(112d)의 회전에 따라 기어부(112c)도 동시에 회전하게 되면서 도어부(112a)가 개방되는 것이다.

이처럼, 개방된 개방도어(112)를 통해 수집된 슬래그를 낙하시켜서 처리하면 된다.

또한, 슬래그 제거 작업시 사용되는 슬래그 제거툴(130)은 용해물의 고온에 의해 용손이 되므로, 다른 슬래그 제거툴(130)로 교체하여 사용하면 된다.

이와 같이, 본 발명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의거 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

α : 각도
β : 경사각도
10 : 용해로
20 : 주행레일
100 : 로봇 캐리지
101 : 바디부
102,103 : 가이드롤러
104 : 랙기어
105 : 피니언기어
106,107 : 가이드롤러
110 : 슬래그 보관 구조체
111 : 투입부
112 : 개폐도어
112a,112b : 도어부
112c,112d : 기어부
113 : 실린더
113a : 피스톤 로드
114 : 지지 브라켓
115,116 : 연결편
120 : 로봇
121 : 아암부
122 : 클램핑척
123 : 툴어댑터
130 : 슬래그 제거툴
131 : 로드부
132 : 제거부
140 : 캐리지 제어기
150 : 로봇 제어기
160 : 경동각도 센서
161 : 센서부
162 : 추
170 : 파워덕트

Claims (6)

1. 하나 이상의 용해로를 따라 이동하면서 슬래그 제거작업을 할 수 있도록 용해로의 전면에 걸쳐서 형성되는 주행레일과;
   상기 주행레일상에서 슬라이딩 이동할 수 있도록 구비되면서 주행레일을 따라 주행가능한 바디부의 상면 일측에 구비되는 슬래그 보관 구조체와, 상기 바디부의 상부에 구비되면서 용해로내의 슬래그를 제거하기 위한 슬래그 제거툴이 갖추어지는 로봇으로 이루어지는 로봇 캐리지;
   를 포함하고,
   상기 용해로의 측면에는,
   용해로의 경사각도를 확인하여 로봇이 아암부를 통해 슬래그 제거툴을 동작시키도록 용해로의 회전에 따라 회전하는 센서부와;
   상기 센서부와는 별개로 항상 수직방향으로 배열되는 추로 이루어진 경도각도 센서;
   가 구비되는 것을 특징으로 하는 용해로 슬래그 제거 자동화 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬래그 보관 구조체는 투입부와, 이 투입부의 하부에 개폐되는 개폐도어와, 이 개폐도어를 개폐시키도록 하는 실린더로 이루어진 것을 특징으로 하는 용해로 슬래그 제거 자동화 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 개폐도어는 서로 마주 접하는 한쌍의 도어부로 구성되고, 각 도어부의 회전부에는 기어부가 각각 맞물리도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용해로 슬래그 제거 자동화 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬래그 제거툴은, 로봇의 아암부의 선단에 형성된 클램핑 척에 결합된 툴 어댑터에 결합되면서 로드부와, 이 로드부의 선단에 절곡되어 슬래그를 제거하도록 하는 제거부로 이루어진 것을 특징으로 하는 용해로 슬래그 제거 자동화 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 로드부는 로봇 방향으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 용해로 슬래그 제거 자동화 장치.
   
6. 삭제

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