KR101847306B1 - 자동화된 파이프 이송 시스템 - Google Patents

자동화된 파이프 이송 시스템 Download PDF

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박진섭
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유대영
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 파이프를 대상물에 연결시켜 이송하는 자동화된 파이프 이송 시스템으로서, 제1 방향의 길이를 가지는 대상물을 이송하는 대상물 이송유닛; 파이프를 적재하는 파이프 적재유닛; 상기 파이프 적재유닛으로부터 공급되는 상기 파이프를 고정하는 고정모드와 상기 파이프의 고정을 해제하는 고정해제모드 사이에서 제어가능한 파이프 고정유닛; 및 상기 파이프 고정유닛이 고정해제모드인 상태에서 상기 파이프를 상기 대상물에 연결시키는 파이프 연결유닛;을 포함하며, 상기 파이프 고정 유닛은, 상기 파이프의 길이 방향이 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에 평행할 수 있도록 상기 파이프를 위치시키는 제1 위치와, 상기 파이프의 길이 방향이 상기 제1 방향에 평행할 수 있도록 상기 파이프를 위치시키는 제2 위치 사이에서 소정의 회전중심을 중심으로 회전 이동가능한, 자동화된 파이프 이송 시스템을 개시한다.

Description

자동화된 파이프 이송 시스템{AUTOMATED SYSTEM FOR TRANSFERRING PIPE}
본 발명의 실시예들은 자동화된 파이프 이송 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 파이프를 안정적으로 공급 및 이송할 수 있는 자동화된 파이프 이송 시스템에 관한 것이다.
종래에는 파이프의 외주면에 도장 작업을 수행하기 위해서는 다수의 작업자가 파이프를 수직하게 세운 상태에서 파이프를 수작업에 의해 상승시켜 상부 고정물에 연결되어 있는 고리에 삽입시켜야 했다.
종래기술에 따르면, 고리에 파이프를 연결시키는 작업을 작업자의 수동 작업에 의존하였기 때문에, 고리와 파이프를 정렬시키는 작업의 균일성을 기대하기 어려워 파이프 및/또는 고리가 파손되는 등의 위험이 있었으며, 작업 시간도 오래 걸리며 작업자의 안전도 기대하기 어려웠다.
또한 종래기술에 따르면, 공정량을 증대하기 위해서 작업자 수를 증가하여야 했으므로, 인건비 상승으로 공정비용이 높아지는 문제도 있었다.
본 발명의 실시예들은 파이프를 안정적으로 공급 및 이송할 수 있는 자동화된 파이프 이송 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 파이프를 대상물에 연결시켜 이송하는 자동화된 파이프 이송 시스템으로서, 제1 방향의 길이를 가지는 대상물을 이송하는 대상물 이송유닛; 파이프를 적재하는 파이프 적재유닛; 상기 파이프 적재유닛으로부터 공급되는 상기 파이프를 고정하는 고정모드와 상기 파이프의 고정을 해제하는 고정해제모드 사이에서 제어가능한 파이프 고정유닛; 및 상기 파이프 고정유닛이 고정해제모드인 상태에서 상기 파이프를 상기 대상물에 연결시키는 파이프 연결유닛;을 포함하며, 상기 파이프 고정 유닛은, 상기 파이프의 길이 방향이 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에 평행할 수 있도록 상기 파이프를 위치시키는 제1 위치와, 상기 파이프의 길이 방향이 상기 제1 방향에 평행할 수 있도록 상기 파이프를 위치시키는 제2 위치 사이에서 소정의 회전중심을 중심으로 회전 이동가능할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파이프 고정유닛은, 길이 방향으로 연장되어 있는 부재로서, 상기 파이프가 안착될 수 있도록 상기 파이프의 외주면에 대응되는 형상의 안착홈이 형성되어 있는 본체; 및 상기 본체의 일측에 마련되는 전자석부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파이프 고정유닛은, 상기 제2 위치로의 회전 이동 및 고정해제모드 상태에서 상기 대상물에 인접한 파이프의 일단부 반대 측에 위치한 타단부를 수용하며, 상기 본체의 타단부 상에서 미리 정한 길이만큼 왕복 슬라이딩 이동 가능한 홀더를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파이프 고정유닛은, 상기 본체가 상기 제2 위치로부터 제1 위치로 회전하는 동안 상기 대상물 이송유닛으로부터 상기 파이프 적재유닛을 향하는 방향으로 수평 이동할 수 있도록 하며, 상기 본체가 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 회전하는 동안 상기 파이프 적재유닛으로부터 상기 대상물 이송유닛을 향하는 방향으로 수평 이동할 수 있도록 하는 캠부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파이프 연결유닛은, 상기 파이프 고정유닛이 제2 위치로 회전 이동되고 고정해제모드인 상태에서 상기 파이프의 단부 측을 푸쉬함으로써 상기 파이프를 상기 대상물에 연결시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대상물의 이송 중 상기 대상물이 상기 파이프와 연결되는 연결위치에 위치하는 것을 감지하는 대상물 위치 감지부; 및 상기 대상물 위치 감지부에 의해 감지되는 상기 대상물의 위치를 기초로, 상기 파이프가 상기 대상물에 연결될 수 있도록 상기 파이프 연결유닛을 제어하는 파이프 연결유닛 제어부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파이프 적재유닛은, 상기 파이프가 수평하게 놓일 수 있는 베이스부; 상기 파이프 고정유닛에 인접한 상기 베이스의 일단부로부터 돌출된 형상으로 마련되어 상기 파이프가 상기 베이스부로부터 이탈하는 것을 방지하는 걸림턱; 및 상기 걸림턱에 의해 걸려있는 파이프를 푸쉬하여 상기 제1 위치에 위치한 파이프 고정유닛으로 공급하는 푸쉬부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 베이스부는 상기 파이프 고정유닛으로 인접할수록 하방을 향하여 경사져 있을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파이프를 상기 파이프 적재유닛으로 이송하는 파이프 이송유닛; 상기 파이프 적재유닛에 적재된 파이프의 적재량을 감지할 수 있는 파이프 적재량 감지부; 및 상기 파이프 적재량 감지부에 의해 감지되는 파이프의 적재량을 기초로, 상기 파이프의 이송유닛의 구동을 선택적으로 제어하는 파이프 이송유닛 제어부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파이프는 그 중공에 상기 대상물이 삽입됨으로써 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대상물은 상기 파이프의 중공에 삽입됨으로써, 상기 파이프의 중공 내주면을 탄성 바이어스할 수 있는 "J"자 형상의 고리일 수 있다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 간단한 구성으로 파이프를 수평 상태로 안정적으로 공급한 뒤 수직 상태로 자세를 전환하여 대상물에 연결시키는 공정을 자동화한 자동화된 파이프 이송 시스템을 제공할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 파이프 이송 시스템을 개략적으로 나타낸 전체 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 파이프 적재유닛의 일 실시예에 관한 작동과정을 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 파이프 고정유닛의 일 실시예에 관한 작동과정을 도시한 도면이다.
도 4는 파이프 고정유닛의 일부 구성의 분해 사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 파이프 이송 시스템을 개략적으로 나타낸 전체 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 관한 자동화된 파이프 이송 시스템(1000)은 파이프(P)를 대상물(O)에 연결시켜 이송할 수 있는 자동화 시스템으로서, 대상물 이송유닛(100)과, 파이프 거치유닛(200)과, 파이프 이송유닛(300)과, 파이프 적재유닛(400)과, 파이프 고정유닛(500) 및 파이프 연결유닛(600)을 포함할 수 있다.
대상물 이송유닛(100)은 제1 방향(D1)의 길이를 가지는 대상물(O)을 이송할 수 있다.
여기서, 대상물(O)은 파이프(P)를 제1 방향(D1)과 평행하게 하여 제1 방향(D1)과 수직한 가상의 평면과 나란한 방향을 따라 이송될 수 있도록 하는 매개체 역할을 하는 부재일 수 있다. 여기서, 제1 방향(D1)은 도 1 기준으로 수직 방향일 수 있으며, 제1 방향(D1)과 수직한 가상의 평면과 나란한 방향은 수평 방향일 수 있다.
대상물(O)은 예를 들어, 파이프(P)의 단부가 삽입될 수 있는 중공 형상의 부재일 수도 있으며, 반대로 파이프(P)의 단부 상 중공 내에 삽입될 수 있는 부재일 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 대상물(O)이 파이프(P)의 단부 상 중공 내에 삽입됨으로써, 대상물(O)과 파이프(P)가 서로 연결될 수 있는 부재인 것을 기준으로 설명하기로 한다. 대상물(O)은 파이프(P)의 중공에 삽입된 상태에서 파이프(P) 중공 내주면에 밀착될 수 있도록, "J"자 형상의 탄성형 고리 부재인 것이 바람직하다. 이로써, 대상물(O)은 "J"자로 휘여져 있는 부분이 파이프(P)의 중공에 삽입되는 과정에서 내측으로 더 휘어지다가 복원력을 발휘하여 파이프(P)의 중공 내주면을 탄성바이어스할 수 있게 된다.
대상물 이송유닛(100)은 제1 프레임(110)과, 레일 프레임(120) 및 대상물 위치 감지부(130)를 포함할 수 있다.
제1 프레임(110)은 레일 프레임(120)을 하방에서 지지할 수 있는 구조체로서, 레일 프레임(120)이 작업장의 바닥면로부터 상방으로 이격된 위치에 위치할 수 있도록 한다. 제1 프레임(110)은 제1 방향(D1)과 나란한 방향으로 연장 형성될 수 있으며, 적어도 사각 형상의 레일 프레임(120) 상의 꼭지점 부를 지지할 수 있도록 복수 개가 마련될 수 있다.
레일 프레임(120)은 대상물(O)의 이송 라인을 형성하는 구조체로서, 본 실시예에서는 4개의 모서리를 가지는 사각 형상으로 형성되어 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 레일 프레임(120)을 형성하는 모서리에는 대상물(O)의 이송을 안내할 수 있는 레일(미도시)이 형성될 수 있다. 대상물(O)은 레일 프레임(120)의 레일을 따라 소정의 속도로 이송될 수 있다.
대상물 위치 감지부(130)는 대상물(O)의 이송 중 대상물(O)이 파이프(P)와 연결되는 연결위치에 위치하는 것을 감지할 수 있다.
여기서, "연결위치"란 후술하는 파이프 고정유닛(500)이 제2 위치(L2)에 위치한 상태에서의 파이프(P)의 길이 방향과 레일 프레임(120)이 교차하는 지점일 수 있다.
대상물 위치 감지부(130)는 예를 들어, 대상물(O)이 레일 프레임(120) 상의 연결위치에 위치할 때의 대상물(O)을 감지할 수 있는 레이저 센서가 이용될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
파이프 거치유닛(200)은 후술하는 파이프 이송유닛(300)을 통해 파이프(P)가 소정의 지점으로 이송될 수 있도록 파이프(P)를 미리 공급하여 거치시킬 수 있는 구조체일 수 있다.
파이프 거치유닛(200)은 대상물 이송유닛(100)으로부터 이격된 위치에 마련되며, 제2 프레임(210) 및 걸쇄 부재(220)을 포함할 수 있다.
제2 프레임(210)은 복수의 파이프(P)가 거치될 수 있는 구조물로서, 한 쌍의 하부 프레임(211)과, 한 쌍의 상부 프레임(212)과, 마주 보고 있는 하부 프레임(211)과 상부 프레임(212)의 전단부를 연결하는 한 쌍의 전방 프레임(213)과, 마주 보고 있는 하부 프레임(211)과 상부 프레임(212)의 후단부를 연결하는 한 쌍의 후방 프레임(214)를 포함할 수 있다. 제2 프레임(210)은 후술하는 걸쇄 부재(220)가 걸릴 수 있도록 한 쌍의 전방 프레임(213)의 하단부 사이를 서로 연결하는 연결 프레임(215)을 더 포함할 수 있다.
한 쌍의 하부 프레임(211)은 복수의 파이프(P)를 지지하는 부분으로서, 후방 프레임(214)으로부터 전방 프레임(213)으로 갈수록 하방을 향하여 경사지게 형성될 수 있다. 이로써, 복수의 파이프(P)를 하부 프레임(211)에 놓아두면 복수의 파이프(P)는 자연스럽게 전방을 향하여 구름이동할 수 있다.
결쇄 부재(220)는 연결 프레임(215) 상에 걸었다 뺐다를 반복할 수 있는 부재로서, 연결 프레임(215) 상에 걸려 있는 경우에는 하부 프레임(211)의 전방을 향해 구름이동하는 파이프(P)의 움직임을 저지할 수 있다. 그리고, 연결 프레임(215)으로부터 제거되는 경우에는 하부 프레임(211)의 최전방에 있는 파이프(P)부터 순차적으로 후술하는 파이프 이송유닛(300)으로 이동하게 된다.
파이프 이송유닛(300)은 파이프 거치유닛(200)으로부터 이동되어 온 파이프(P)를 후술하는 파이프 적재유닛(400)으로 이송할 수 있다.
파이프 이송유닛(300)은 파이프 거치유닛(200)과 파이프 적재유닛(400) 사이에 배치되며, 제3 프레임(310) 및 컨베이어 부재(320)을 포함할 수 있다.
제3 프레임(310)은 파이프 거치유닛(200)으로부터 파이프 적재유닛(400)으로 갈수록 상방으로 경사져 있는 경사면을 가지는 삼각 형상의 구조물일 수 있다.
컨베이어 부재(320)는 제3 프레임(310)의 경사면을 따라 무한궤도 방식으로 연결되는 컨베이어 벨트일 수 있다. 컨베이어 부재(320) 상에는 파이프(P)의 이송방향과 수직하게 파이프(P)가 정렬될 수 있도록 파이프(P)의 측부를 지지할 수 있는 돌출부재가 마련될 수 있다.
본 실시예에 관한 자동화된 파이프 이송 시스템(1000)은 필요에 따라 컨베이어 부재(320)의 구동을 선택적으로 제어할 수 있는 파이프 이송유닛 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 파이프 이송유닛 제어부는 후술하는 파이프 적재량 감지부(460)에 의해 감지되는 파이프 적재유닛(400)에 적재된 파이프의 적재량을 기초로, 컨베이어 부재(320)의 구동을 선택적으로 제어할 수 있다. 더욱 상세하게는, 파이프 적재유닛(400)에 적재된 파이프의 적재량이 미리 정한 적재량 기준에 도달하게 되면, 컨베이어 부재(320)의 구동을 정지시켜 파이프 적재유닛(400) 상의 파이프 적재량이 적정 수준을 유지할 수 있도록 할 수 있다.
파이프 적재유닛(400)은 파이프(P)를 미리 적재하고 있다가 적재된 파이프(P)를 파이프 고정유닛(500)으로 공급할 수 있다. 파이프 적재유닛(400)은 파이프 이송유닛(300)과 파이프 고정유닛(500) 사이에 배치될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 파이프 적재유닛의 일 실시예에 관한 작동과정을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 파이프 적재유닛(400)은 제4 프레임(410)과, 베이스부(420)과, 걸림턱(430)과, 가이드 프레임(440)과, 푸쉬부(450) 및 파이프 적재량 감지부(460)를 포함할 수 있다.
제4 프레임(410a, 410b)은 베이스부(420)을 하방에서 지지할 수 있는 구조체로서, 베이스부(420)를 작업장의 바닥면으로부터 상방으로 이격된 위치에 위치할 수 있도록 한다. 제4 프레임(410a, 410b)은 제1 방향(D1)과 나란한 방향으로 연장 형성되는 판형 부재일 수 있으며, 사각 형상의 베이스부(420)의 전단부를 지지하는 전방 프레임(410a)과, 베이스부(420)의 후단부를 지지하는 후방 프레임(410b)로 구분될 수 있다.
베이스부(420)는 사각 형상의 판형 부재로서, 파이프 이송유닛(300)으로부터 이송되어 온 파이프(P)가 수평하게 놓일 수 있다. 여기서, "수평"이라 함은 수직 방향의 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)과 평행함을 의미한다. 베이스부(420)는 파이프 이송유닛(300)으로부터 파이프 고정유닛(500)으로 갈수록 하방을 향하여 경사지게 형성될 수 있다. 이로써, 파이프 이송유닛(300)으로부터 이송되어 온 파이프(P)는 자연스럽게 파이프 고정유닛(500)에 인접하는 방향으로 구름이동할 수 있다.
베이스부(420)의 전단부 상에는 미리 정한 폭을 가지는 관통공(421)이 형성될 수 있으며, 관통공(421)을 통해 후술하는 푸쉬부재(541)가 이동할 수 있다.
걸림턱(430)은 파이프 고정유닛(500)에 인접한 베이스부(420)의 전단부로부터 돌출된 형상으로 마련되는 부재로서, 베이스부(420)의 전단부를 향해 구름이동되어 온 파이프(P)가 베이스부(420)부터 이탈할 것을 방지할 수 있다.
가이드 프레임(440)은 "┏┓"형 부재로서, 수평 방향의 상단부가 걸림턱(430)으로부터 상방을 향하여 이격되어 걸림턱(430)과의 사이에 이격공간을 형성할 수 있다. 후술하는 푸쉬부(450)에 의하여 밀어올려지는 파이프(P)는 가이드 프레임(440)과 걸림턱(430) 사이의 이격공간을 통해 파이프 고정유닛(500)으로 안내될 수 있다.
푸쉬부(450)는 걸림턱(430)에 의해 걸려있는 파이프(P)를 푸쉬하여 제1 위치(P1, 후술)에 위치한 파이프 고정유닛(500)으로 공급할 수 있다.
푸쉬부(450)는 푸쉬부재(451)와 푸쉬부구동부(452)를 포함할 수 있다.
푸쉬부재(451)는 상하 방향으로 왕복이동할 수 있는 부재로서, 도 2a와 같이 베이스부(420)의 관통공(421) 하방에 위치하다가 상방으로 이동하여, 도 2b와 같이 베이스부(420)의 관통공(421)을 통과함으로써 걸림턱(430)에 의해 걸려있는 파이프(P)를 걸림턱(430)의 상단 높이보다 높게 밀어낼 수 있다. 그리고, 도 2a와 같이, 다시 하방으로 복귀할 수 있다.
푸쉬부재(451)의 상단부(451a)는 전방으로 갈수록 하방으로 경사지게 형성될 수 있다. 밀어올려지는 파이프(P)는 경사진 상단부(451a)에 의해 후방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
푸쉬부구동부(452)는 푸쉬부재(451)가 상하 방향으로 왕복이동할 수 있도록 구동력을 제공하며, 예를 들어, 공압실린더가 이용될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
파이프 적재량 감지부(460)는 파이프 적재유닛(400)에 적재된 파이프(P)의 적재량을 감지할 수 있다. 파이프 적재량 감지부(460)는 예를 들어, 베이스부(420)의 전단부로부터 미리 정한 간격 이격되어 있는 위치에 위치하는 레이저 센서를 포함할 수 있으며, 파이프(P)가 베이스부(420)의 전단부로부터 순차적으로 적재되어 레이저 센서가 위치하는 지점까지 적재되면 그 레이저 센서는 이를 감지하여 파이프의 적재량이 미리 정한 적재량 기준에 도달한 것으로 파악할 수 있다. 이로써, 파이프 이송유닛 제어부는 파이프 적재량 감지부(460)를 통해 파이프의 적재량이 미리 정한 적재량 기준에 도달한 것으로 파악되면, 컨베이어 부재(320)의 구동을 정지시켜 파이프 적재유닛(400) 상의 파이프 적재량이 적정 수준을 유지할 수 있도록 할 수 있다.
파이프 고정유닛(500)은 파이프 적재유닛(400)으로부터 파이프(P)를 공급받아 파이프(P)가 대상물(O)에 연결되기 전에 파이프(P)의 자세를 변환시키기 위한 유닛이다.
도 3a 내지 도 3d는 파이프 고정유닛의 일 실시예에 관한 작동과정을 도시한 도면이며, 도 4는 파이프 고정유닛의 일부 구성의 분해 사시도이다.
파이프 고정유닛(500)은 파이프 적재유닛(400)으로부터 공급되는 파이프(P)를 고정하는 고정모드와 파이프(P)의 고정을 해제하는 고정해제모드 사이에서 제어될 수 있다.
파이프 고정유닛(500)은, 파이프(P)의 길이 방향이 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)에 평행할 수 있도록 파이프(P)를 위치시키는 제1 위치(L1)와, 파이프(P)의 길이 방향이 제1 방향(D1)에 평행할 수 있도록 파이프(P)를 위치시키는 제2 위치(L2) 사이에서 소정의 회전중심을 중심으로 회전이동할 수 있다. 여기서, 제1 방향(D1)은 도 1 및 도 3a 내지 도 3d기준으로 수직 방향이며, 제2 방향(D2)는 도 1 및 도 3a 내지 도 3d기준으로 수평 방향인 것이 바람직하다. 파이프 적재유닛(400)에 파이프(P)를 적재할 때는 수직하게 적재하는 것보다 수평하게 적재하는 것이 보다 안정적이기 때문이다. 또한, 파이프(P)를 대상물(O)에 연결하여 수직하게 이송하는 경우에는, 이송 중에 파이프(P)의 외주면을 간섭하지 않고 파이프(P)의 외주면에 골고루 작업을 수행할 수 있다. 파이프(P)의 외주면에 골고루 작업을 수행하는 경우는, 예를 들어, 대상물(O)에 파이프(P)를 연결한 채 파이프(P) 외주면에 도장을 수행하는 경우일 수 있다.
파이프 고정유닛(500)은 제5 프레임(510)과, 본체(520)와, 전자석부(530)와, 홀더(540), 캠부(550) 및 구동부(560)를 포함할 수 있다.
제5 프레임(510)은 본체(520)가 작업장의 바닥면으로 이격된 위치에 위치할 수 있도록 본체(520)에 연결된 캠부(550) 및 구동부(560) 등이 설치될 수 있는 구조체이다. 제5 프레임(510)의 후방 하단부에는 후술하는 파이프 연결유닛(600)이 왕복 이동할 수 있는 관통공(511)이 형성될 수 있다.
본체(520)는 길이 방향으로 연장되어 있는 길이 부재로서, 제5 프레임(510)에 대해 소정의 회전중심을 중심으로 90˚만큼 왕복 회전운동이 가능할 수 있다. 즉, 본체(520)는 파이프(P)의 길이 방향이 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)에 평행할 수 있도록 파이프(P)를 위치시키는 제1 위치(L1)와, 파이프(P)의 길이 방향이 제1 방향(D1)에 평행할 수 있도록 파이프(P)를 위치시키는 제2 위치(L2) 사이에서 소정의 회전중심을 중심으로 회전이동할 수 있다.
본체(520)에는 파이프 적재유닛(400)으로부터 공급된 파이프(P)가 안착될 수 있도록 길이 방향을 따라 파이프(P)의 외주면에 대응되는 형상의 안착홈(521)이 형성될 수 있다.
도 4 기준으로, 본체(520)의 우측 단부에는 안착홈(521)이 노출되지 않도록 안착홈(521)의 우측 단부 형상에 연장되는 홀더가이드부(523)이 형성될 수 있다. 홀더가이드부(523)는 후술하는 홀더(540)가 내측에 안정적으로 위치할 수 있도록 홀더(540)의 외주면에 대응되는 형상이며, 홀더(540)의 이동시 본체(520)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
안착홈(521)의 우측 단부 상에는 본체(520)의 길이 방향을 따라 슬라이딩홈(522)이 소정 길이 형성될 수 있다. 슬라이딩홈(522)은 후술하는 홀더(540)의 왕복이동을 안내할 수 있으며, 길이가 제한되어 있기 때문에 홀더(540)의 이동 길이를 제한할 수 있다.
전자석부(530)는 파이프 고정유닛(500)의 고정모드와 고정해제모드 사이의 모드 변경을 실현할 수 있는 수단이다. 이러한 전자석부(530)는 본체(520)의 일측에 전자석을 위치시켜 마련될 수 있다. 더욱 상세하게는 도 4기준으로 본체(520)의 좌측 단부 외주면 상에 위치할 수 있다.
파이프 고정유닛(500)은, 도 3a와 같이, 파이프 적재유닛(400)으로부터 공급된 파이프(P)가 본체(520)의 안착홈(521)에 안착된 상태에서 도 3b와 같이, 본체(520)가 제1 위치(L1)로부터 제2 위치(L2)로 회전하는 동안에는 파이프(P)가 본체(520)로부터 이탈하지 않도록 고정모드로 설정될 수 있다. 이러한 고정모드에서는 전자석부(530)의 전자석이 구동됨으로써, 전자석의 인력에 의해 파이프(P)의 일단부를 고정할 수 있다.
그리고 파이프 고정유닛(500)은 파이프(P)의 고정을 해제하여 파이프(P)의 이동이 가능한 상태를 유지할 수 있도록 고정해제모드로 설정될 수 있다. 이러한 고정해제모드에서는 전자석부(530)의 전자석 구동이 정지됨에 따라, 전자석의 인력은 상실되며 이로써 파이프(P)의 일단부 고정은 해제된다. 예를 들어, 도 3b와 같이, 본체(520)가 제2 위치(L2)로 회전된 상태에서 고정해제모드로 설정되면, 전자석부(530)의 전자석 구동은 정지되어 파이프(P)의 고정은 해제되며, 이에 따라, 도 3c와 같이, 파이프(P)는 본체(520)의 안착홈(521)을 따라 하강하게 되며 후술하는 홀더(540)에 파이프(P)의 타단부(도 3c 기준으로 하단부)가 수용될 수 있다.
홀더(540)는 본체(520)의 제2 위치(L2)로의 회전 이동 및 고정해제모드 상태에서 대상물(O)에 인접한 파이프(P)의 일단부(P1) 반대 측에 위치한 타단부(P2)를 수용할 수 있는 부재이다. 홀더(540)는 본체(520)의 타단부(도 4 기준으로, 우측 단부) 상에서 슬라이딩홈(522)에 의해 미리 정한 길이만큼 왕복 슬라이딩 이동 가능할 수 있다.
캠부(550)는 본체(520)가 제2 위치(L2)로부터 제1 위치(L1)로 회전하는 동안 대상물 이송유닛(100)으로부터 파이프 적재유닛(400)을 향하는 방향으로 수평 이동할 수 있도록 하며, 본체(520)가 제2 위치(L1)로부터 제1 위치(L1)로 회전하는 동안 파이프 적재유닛(400)으로부터 대상물 이송유닛(100)을 향하는 방향으로 수평 이동할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 제2 위치(L2)로부터 제1 위치(L1)로 회전하는 동안에는 파이프 적재유닛(400)으로 인접시켜 파이프(P)를 안정적으로 공급받을 수 있도록 하며, 제1 위치(L1)으로부터 제2 위치(L2)로 회전하는 동안에는 대상물 이송유닛(100)으로 인접시켜 파이프(P)가 대상물(O)에 연결될 수 있는 위치로 이동시킬 수 있도록 한다.
캠부(550)는 캠(551)과, 캠 가이드부재(552)를 포함할 수 있다.
캠(551)은 원기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 그 외주면에는 캠(551)의 직선운동이 수행됨에 따라 회전운동이 동시에 수행될 수 있는 캠 홈(551a)이 형성될 수 있다. 캠(551) 단부의 중심부에 본체(520)가 연결됨으로써, 본체(520)는 직선운동과 함께 회전운동이 동시에 구현될 수 있다.
캠 가이드부재(552)는 원통 형상으로 형성될 있으며, 그 내부에서 캠(551)이 이동할 수 있다. 캠 가이드부재(552)의 내부에는 캠 홈(551a)이 가이드될 수 있도록 캠 홈(551a)의 소정 영역에 삽입되는 돌기부재(미도시)가 형성될 수 있다.
구동부(560)는 캠부(550)의 캠(551)에 동력을 제공할 수 있다. 구동부(560)는 구동부프레임(563)과 구동부프레임(563)에 고정될 수 있는 직선운동형 실린더를 포함할 수 있다. 직선운동형 실린더는 예를 들어, 공압실린더가 이용될 수 있으며, 캠(551)의 단부에 연결되어 캠(551)에 직선 동력을 제공할 수 있다. 직선 동력이 제공된 캠(551)은 캠 홈(551a) 및 캠 가이드부재(552)의 돌기부재에 의해 직선운동 및 회전운동이 동시에 구현될 수 있다.
파이프 연결유닛(600)은 파이프 고정유닛(500)이 고정해제모드인 상태에서 파이프(P)를 대상물(O)에 연결시킬 수 있다. 더욱 상세하게는, 파이프 고정유닛(500)의 본체(520)가 제2 위치(L2)로 회전 이동되고 고정해제모드인 상태에서 파이프(P)의 단부 측을 푸쉬함으로써 파이프(P)를 대상물에 연결시킬 수 있다.
이러한 파이프 연결유닛(600)은 제5 프레임(510)에 형성된 관통공(511)을 통해 푸쉬수단을 이동시킬 수 있는 직선형 실린더를 포함할 수 있다. 직선운동형 실린더는 예를 들어, 공압실린더가 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 3c 와 같이, 파이프(P)가 본체(520)의 안착홈(521)을 따라 하강하게 된 상태로 홀더(540)에 파이프(P)의 타단부(도 3d 기준으로 하단부)가 수용된 상태에서, 도 3d와 같이, 화살표 방향으로 파이프 연결유닛(600)의 푸쉬수단이 관통공(511)을 통해 상방으로 이동하여 홀더(540)의 하단부를 푸쉬함으로써, 파이프(P)는 본체(520)의 안착홈(521)을 따라 상승하게 된다. 이로써, 파이프(P)는 대상물(O) 측으로 인접하게 되며, 파이프(P)의 중공 내에 대상물(O)이 삽입됨으로써, 파이프(P)는 대상물(O)에 연결될 수 있다.
본 실시예에 관한 자동화된 파이프 이송 시스템(1000)은 대상물 위치 감지부(130)에 의해 감지되는 대상물(O)의 위치를 기초로, 파이프(P)가 대상물(O)에 연결될 수 있도록 파이프 연결유닛(600)을 제어하는 파이프 연결유닛 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상물 위치 감지부(130)에 의해 대상물(O)이 연결위치에 위치하는 것을 감지하는 경우에는 파이프(P)의 길이 방향과 대상물(O)의 길이 방향이 일치하도록 정렬된 상황이므로, 이 때 파이프 연결유닛(600)을 구동시켜 도 3d에 도시된 바와 같이, 파이프(P)를 상승시켜 대상물(O)에 연결시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 관한 자동화된 파이프 이송 시스템(1000)의 작동과정을 설명하기로 한다.
먼저, 작업자 또는 파이프 자동 공급 장치에 의해 복수의 파이프(P)를 파이프 거치유닛(200)의 제2 프레임(210)에 거치시킬 수 있다. 이 때, 하부 프레임(211)은 전방으로 갈수록 하방으로 경사져 있기 때문에 파이프(P)는 전방으로 구름이동하게 된다.
다음으로, 걸쇄 부재(220)를 연결 프레임(215)으로부터 제거하면 하부 프레임(211)의 최전방에 위치한 파이프(P)부터 순차적으로 파이프 이송유닛(300)으로 이동하게 된다.
파이프 이송유닛(300)으로 이동된 파이프(P)는 컨베이어 부재(320)의 순환을 통해 파이프 적재유닛(400)으로 이송된다.
파이프 적재유닛(400)으로 이송된 파이프(P)는 베이스부(420) 상에 적재된다. 베이스부(420)는 파이프 이송유닛(300)으로부터 파이프 고정유닛(500) 방향으로 갈수록 하방으로 경사져 있기 때문에 베이스부(420)의 후단부로부터 전단부를 향하여 구름이동하게 된다. 이 때, 베이스부(420)의 전단부에 위치한 걸림턱(430)에 의해 파이프(P)의 구름이동은 저지된다. 그리고, 파이프 적재량 감지부(460)에 의해 파이프 적재량이 일정수준에 도달하면 파이프 이송유닛 제어부는 컨베이어 부재(320)의 구동을 정지시켜 베이스부(420) 상에 파이프(P)가 과도하게 적재되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 푸쉬부(450)에 의해 걸림턱(430)에 걸려있는 파이프(P)를 상방으로 밀어내어 걸림턱(430)과 가이드 프레임(440)의 이격 공간을 통해 파이프(P)를 파이프 고정유닛(500)으로 공급한다.
이 때, 파이프 고정유닛(500)의 본체(520)는 도 3a와 같이, 제1 위치(L1)로 회전된 상태이며, 파이프(P)를 수평한 상태로 안착홈(521)에 안착시키게 된다. 그리고, 고정모드로 설정되어 전자석부(530)를 구동시켜 파이프(P)가 본체(520)에 대하여 이동하는 것을 방지한다.
그리고, 파이프 고정유닛(500) 의 본체(520)는 도 3b와 같이, 제2 위치(L2)로 회전되며, 파이프(P)는 수직한 상태가 된다. 그리고, 고정해제모드로 설정되어 전자석부(530)의 구동은 정지되며 파이프(P)는 도 3c와 같이, 하강하게 되며, 파이프(P)의 타단부는 홀더(540)에 수용된다.
다음으로, 대상물 위치 감지부(130)에 의해 대상물(O)이 연결 위치에 위치하는 것이 감지되면, 파이프 연결유닛 제어부는 파이프 연결유닛(600)을 구동시켜 홀더(540)를 푸쉬하여 파이프(P)를 상승시키게 되며, 이에 따라 파이프(P)는 대상물(O)에 연결된다.
그리고, 파이프(P)는 대상물(O)에 연결된 상태로 레일 프레임(120)을 따라 소정 위치로 이송될 수 있다.
전술한 바와 같은 구성에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 자동화된 파이프 이송 시스템(1000)은 파이프(P)를 수평 상태로 안정적으로 공급한 뒤 수직 상태로 자세를 전환하여 대상물(O)에 연결시키는 공정을 간단한 구성으로 실현할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1000 : 자동화된 파이프 이송 시스템
100 : 대상물 이송유닛
110 : 제1 프레임
120 : 레일 프레임
130 : 대상물 위치 감지부
200 : 파이프 거치유닛
210 : 제2 프레임
220 : 걸쇄부재
300 : 파이프 이송유닛
310 : 제3 프레임
320 : 컨베이어 부재
400 : 파이프 고정유닛
410 : 제4 프레임
420 : 베이스부
430 : 걸림턱
440 : 가이드 프레임
450 : 푸쉬부
460 : 파이프 적재량 감지부
500 : 파이프 고정유닛
510 : 제5 프레임
520 : 본체
530 : 본체부
540 : 홀더
550 : 캠부
560 : 구동부
600 : 파이프 연결유닛

Claims (11)

  1. 파이프를 대상물에 연결시켜 이송하는 자동화된 파이프 이송 시스템으로서,
    제1 방향의 길이를 가지는 대상물을 이송하는 대상물 이송유닛;
    파이프를 적재하는 파이프 적재유닛;
    상기 파이프 적재유닛으로부터 공급되는 상기 파이프를 고정하는 고정모드와 상기 파이프의 고정을 해제하는 고정해제모드 사이에서 제어가능한 파이프 고정유닛; 및
    상기 파이프 고정유닛이 고정해제모드인 상태에서 상기 파이프를 상기 대상물에 연결시키는 파이프 연결유닛;을 포함하며,
    상기 파이프 고정유닛은, 상기 파이프의 길이 방향이 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에 평행할 수 있도록 상기 파이프를 위치시키는 제1 위치와, 상기 파이프의 길이 방향이 상기 제1 방향에 평행할 수 있도록 상기 파이프를 위치시키는 제2 위치 사이에서 소정의 회전중심을 중심으로 회전 이동가능한, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프 고정유닛은,
    길이 방향으로 연장되어 있는 부재로서, 상기 파이프가 안착될 수 있도록 상기 파이프의 외주면에 대응되는 형상의 안착홈이 형성되어 있는 본체; 및
    상기 본체의 일측에 마련되는 전자석부;를 포함하는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파이프 고정유닛은,
    상기 제2 위치로의 회전 이동 및 고정해제모드 상태에서 상기 대상물에 인접한 파이프의 일단부 반대 측에 위치한 타단부를 수용하며, 상기 본체의 타단부 상에서 미리 정한 길이만큼 왕복 슬라이딩 이동 가능한 홀더를 포함하는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 파이프 고정유닛은,
    상기 본체가 상기 제2 위치로부터 제1 위치로 회전하는 동안 상기 대상물 이송유닛으로부터 상기 파이프 적재유닛을 향하는 방향으로 수평 이동할 수 있도록 하며, 상기 본체가 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 회전하는 동안 상기 파이프 적재유닛으로부터 상기 대상물 이송유닛을 향하는 방향으로 수평 이동할 수 있도록 하는 캠부;를 포함하는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프 연결유닛은,
    상기 파이프 고정유닛이 제2 위치로 회전 이동되고 고정해제모드인 상태에서 상기 파이프의 단부 측을 푸쉬함으로써 상기 파이프를 상기 대상물에 연결시키는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 대상물의 이송 중 상기 대상물이 상기 파이프와 연결되는 연결위치에 위치하는 것을 감지하는 대상물 위치 감지부; 및
    상기 대상물 위치 감지부에 의해 감지되는 상기 대상물의 위치를 기초로, 상기 파이프가 상기 대상물에 연결될 수 있도록 상기 파이프 연결유닛을 제어하는 파이프 연결유닛 제어부;를 포함하는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프 적재유닛은,
    상기 파이프가 수평하게 놓일 수 있는 베이스부;
    상기 파이프 고정유닛에 인접한 상기 베이스의 일단부로부터 돌출된 형상으로 마련되어 상기 파이프가 상기 베이스부로부터 이탈하는 것을 방지하는 걸림턱; 및
    상기 걸림턱에 의해 걸려있는 파이프를 푸쉬하여 상기 제1 위치에 위치한 파이프 고정유닛으로 공급하는 푸쉬부;를 포함하는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 베이스부는 상기 파이프 고정유닛으로 인접할수록 하방을 향하여 경사져 있는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프를 상기 파이프 적재유닛으로 이송하는 파이프 이송유닛;
    상기 파이프 적재유닛에 적재된 파이프의 적재량을 감지할 수 있는 파이프 적재량 감지부; 및
    상기 파이프 적재량 감지부에 의해 감지되는 파이프의 적재량을 기초로, 상기 파이프의 이송유닛의 구동을 선택적으로 제어하는 파이프 이송유닛 제어부;를 포함하는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프는 그 중공에 상기 대상물이 삽입됨으로써 연결되는, 자동화된 파이프 이송 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 대상물은 상기 파이프의 중공에 삽입됨으로써, 상기 파이프의 중공 내주면을 탄성 바이어스할 수 있는 "J"자 형상의 고리인, 자동화된 파이프 이송 시스템.
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