KR102279031B1 - 철근 결속용 자주 로봇 - Google Patents

Abstract

시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근 중 임의의 1개의 철근 상을 주행하는 전륜(60) 및 후륜(620)을 가지는 차륜 유닛(600)과, 상기 차륜 유닛(600)을 주행시키는 철근의 배열 간격에 대응하여 상기 차륜 유닛(600)을 좌우로 복수 병설하여 탑재하는 프레임 유닛(200)과, 상기 차륜 유닛(600)의 전륜(610)과 후륜(620) 사이에 위치하여 철근 상호의 교차부를 결속선에 의해 결속하는 철근 결속기(BD)를 상기 차륜 유닛(600)마다 각각 착탈 가능하게 장착하는 복수의 결속기 유지 유닛과, 상기 결속기 유지 유닛을 상하로 구동하는 결속기 구동부(520)를 각각 가지는 복수의 구동 유닛과, 상기 차륜 유닛(600)의 주행 동작과 상기 철근 결속기(BD)의 결속 동작을 제어하는 제어 유닛(400)을 적어도 구비한 철근 결속용 자주 로봇(100)로서, 상기 복수의 구동 유닛(400)이, 트리거 구동 핀(524)을 각각 설치하고 있고, 또한 상기 제어 유닛(400)이, 상기 복수의 철근 결속기(BD)의 트리거를 상기 복수의 구동 유닛의 트리거 구동 핀(524)에 각각 동시에 압압시키는 결속 제어부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 철근 결속용 자주 로봇(100).

Description

철근 결속용 자주 로봇

본 발명은, 시공면에 격자형으로 부설(敷設)한 복수의 철근 상을 자동주행하고 또한 철근 상호의 교차부를 결속하는 철근 결속기를 장착한 철근 결속용 자주(自走) 로봇에 관한 것이다.

철근 콘크리트에 의해 구조체를 건축할 때, 형틀에 콘크리트를 따라 넣기 전에 철근을 격자형으로 배근(配筋)한다.

그리고, 격자형으로 배근된 철근끼리가 움직이지 않도록, 결속선으로 철근 상호의 교차부를 결속하는 결속 작업이 발생한다.

이 결속 작업은, 등간격으로 설치된 철근 상호의 교차부마다 행할 필요가 있어, 사용하는 철근의 수가 많을수록 증가하는 작업이다.

또한, 결속 작업은 직사 일광 등이 닿는 옥외에서의 작업이나 고정되어 있지 않은 불안정한 철근의 발판 위 등의 가혹한 환경 하에서 행해지는 것이므로, 결속 작업을 행하는 작업자의 노동 환경에는 개선의 여지가 있었다.

그래서, 결속 작업을 행하는 작업자의 노동 환경을 개선하기 위하여, 철근 평면 상을 자동으로 주행하면서 결속 작업이 가능한 철근 결속용 자주 로봇이 고안되었다(예를 들면, 비특허문헌 1).

이 철근 결속용 자주 로봇은, 철근 평면 상을 전후 방향 및 좌우 방향으로 이동 가능하고 또한 철근 상호의 교차부를 결속하는 1기(基)의 철근 결속 기구를 구비하고 있다.

이토 도시아키, 외 3명, 「자동 철근 결속용 자주 로봇의 개발-이동 기구와 결속 기구의 설계 개발-」, 로보틱스·메카트로닉스 강연회 강연 개요집, 일반 사단법인 일본 기계 학회, 2017년 11월 25일 공개

그러나, 상기의 철근 결속용 자주 로봇의 철근 결속 기구는, 철근 결속용 자주 로봇에 1기만 내장되어 있으므로, 한 번의 결속 작업에 있어서 철근 교차부를 1개소씩밖에 결속할 수 없어, 시공면 전체의 결속 작업을 조속히 행하기 위해서는, 철근 결속용 자주 로봇 자체의 투입 대수를 증가하여 대응해야 한다는 문제가 있었다.

이에, 본 발명은, 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하는 것으로서, 즉, 본 발명의 목적은, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근을 결속선에 의해 효율적으로 안정되게 결속하고, 또한 철근 결속기에 발생하는 결속선의 보충, 마손 부품의 교환 등의 보수유지를 간편하게 달성하는 철근 결속용 자주 로봇을 제공하는 것이다.

본 청구항 1에 관한 발명은, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근 중 임의의 1개의 철근 상을 주행하는 전륜 및 후륜을 가지는 차륜 유닛과, 이 차륜 유닛을 주행시키는 철근의 배열 간격에 대응하여 상기 차륜 유닛을 좌우로 복수 병설하여 탑재하는 프레임 유닛과, 상기 차륜 유닛의 전륜과 후륜 사이에 위치하여 철근 상호의 교차부를 결속선에 의해 결속하는 철근 결속기를 상기 차륜 유닛마다 각각 착탈 가능하게 장착하는 복수의 결속기 유지 유닛과, 상기 결속기 유지 유닛을 상하로 구동하는 결속기 구동부를 각각 가지는 복수의 구동 유닛과, 상기 차륜 유닛의 주행 동작과 상기 철근 결속기의 결속 동작을 제어하는 제어 유닛을 적어도 구비한 철근 결속용 자주 로봇으로서,

상기 복수의 구동 유닛이, 트리거 구동 핀을 각각 설치하고 있고, 또한,

상기 제어 유닛이, 상기 복수의 철근 결속기의 트리거를 상기 복수의 구동 유닛의 트리거 구동 핀에 각각 동시에 압압(押壓)시키는 결속 제어부를 가지고 있는 것에 의해, 전술한 문제점을 해결하는 것이다.

본 청구항 2에 관한 발명은, 청구항 1에 기재된 철근 결속용 자주 로봇의 구성에 더하여, 상기 결속 동작 영역이 상기 주행 방향과 직교하는 일직선 상에 배열되도록, 상기 복수의 결속기 유지 유닛이 설치되어 있는 것에 의해, 전술한 과제를 더욱 해결하는 것이다.

본 청구항 3에 관한 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 철근 결속용 자주 로봇의 구성에 더하여, 상기 차륜 유닛을 주행시키는 철근의 철근 종단부를 검지하는 철근 검지 유닛이, 상기 차륜 유닛의 전륜의 전방 및 후륜의 후방에 형성되어 있는 것에 의해, 전술한 과제를 더욱 해결하는 것이다.

본 청구항 4에 관한 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 철근 결속용 자주 로봇의 구성에 더하여, 상기 제어 유닛이, 상기 복수의 차륜 유닛의 전진 동작과 후퇴 동작을 전환하는 전진 후퇴 전환 제어부를 가지고 있는 것에 의해, 전술한 과제를 더욱 해결하는 것이다.

본 발명의 철근 결속용 자주 로봇은, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근 중 임의의 1개의 철근 상을 주행하는 전륜 및 후륜을 가지는 차륜 유닛과, 이 차륜 유닛을 주행시키는 철근의 배열 간격에 대응하여 차륜 유닛을 좌우로 복수 병설하여 탑재하는 프레임 유닛과, 차륜 유닛의 전륜과 후륜 사이에 위치하여 철근 상호의 교차부를 결속선에 의해 결속하는 철근 결속기를 차륜 유닛마다 각각 착탈 가능하게 장착하는 복수의 결속기 유지 유닛과, 결속기 유지 유닛을 상하로 구동하는 결속기 구동부를 각각 가지는 복수의 구동 유닛과, 차륜 유닛의 주행 동작과 철근 결속기의 결속 동작을 제어하는 제어 유닛과를 적어도 구비하고 있는 것에 의해, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근 상을 자주하면서 철근 상호의 교차부를 결속선에 의해 결속할 수 있고, 또한 복수의 철근 결속기가 각각 철근 상호의 교차부를 결속하기 위하여, 종래와 같은 수작업에 의한 결속 작업이나 1기의 철근 결속 기구를 구비한 철근 결속용 자주 로봇에 의한 결속 작업에 비교하면, 차륜 유닛의 병설 대수분만큼 철근 결속 효율이 증가하고, 그 결과, 시공면에 대한 결속 작업의 소요 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

또한, 차륜 유닛마다 철근 결속기를 착탈 가능하게 장착함으로써, 철근 결속기에 장전된 결속선의 보충, 마손 부품의 교환, 철근 결속기 자체의 어떠한 고장이 생긴 경우라도 철근 결속기를 분리하는 것이 가능해지므로, 철근 결속용 자주 로봇에 착탈 가능하게 장착된 철근 결속기에 생기는 결속선의 보충, 마손 부품의 교환 등의 보수유지를 간편하게 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 이하와 같은 특유한 효과를 발휘할 수 있다.

본 청구항 1에 관한 발명의 철근 결속용 자주 로봇에 의하면, 복수의 구동 유닛이, 트리거 구동 핀을 각각 설치하고 있고, 또한 제어 유닛이, 복수의 철근 결속기의 트리거를 복수의 구동 유닛의 트리거 구동 핀에 각각 동시에 압압시키는 결속 제어부를 가지고 있는 것에 의해, 복수의 결속기 유지 유닛에 장착된 복수의 철근 결속기가 동시에 결속 동작을 행하므로, 종래와 같은 어떤 하나의 결속기 유지 유닛에 탑재 장착된 철근 결속기에 의한 결속 작업이 종료된 후에 다른 결속기 유지 유닛에 탑재 장착된 철근 결속기에 의한 결속 작업을 개시하는 것과 같은 경우에 비하여, 결속 작업 시에서의 다른 결속기 유지 유닛의 대기 시간이 없어지고, 효율적으로 안정되게 결속 작업을 행할 수 있다.

본 청구항 2에 관한 발명의 철근 결속용 자주 로봇에 의하면, 청구항 1에 관한 발명이 발휘하는 효과에 더하여, 결속 동작 영역이 주행 방향과 직교하는 일직선 상에 배열되도록, 복수의 결속기 유지 유닛이 설치되어 있는 것에 의해, 주행 방향의 철근에 대하여 직교 방향으로 부설된 1개의 철근의 복수의 교차부의 결속 위치가 한꺼번에 위치 결정되기 때문에, 복수의 교차부를 정확하고 또한 확실하게 결속할 수 있다.

본 청구항 3에 관한 발명의 철근 결속용 자주 로봇에 의하면, 청구항 1 또는 청구항 2에 관한 발명이 발휘하는 효과에 더하여, 차륜 유닛을 주행시키는 철근의 철근 종단부를 검지하는 철근 검지 유닛이, 차륜 유닛의 전륜의 전방 및 후륜의 후방에 설치되어 있는 것에 의해, 차륜 유닛을 주행시키는 철근의 철근 종단부를 검지한 검지 신호가 제어 유닛에 송신되므로, 제어 유닛이 전진 동작 또는 후퇴 동작의 주행 동작을 정지 제어할 수 있다.

본 청구항 4에 관한 발명의 철근 결속용 자주 로봇에 의하면, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 관한 발명이 발휘하는 효과에 더하여, 제어 유닛이, 복수의 차륜 유닛의 전진 동작과 후퇴 동작을 전환하는 전진 후퇴 전환 제어부를 가지고 있는 것에 의해, 시공 현장에 있어서 되접어 결속 작업을 행할 때 철근 결속용 자주 로봇의 주행 방향이 전진 동작과 후퇴 동작 사이에서 전환되므로, 철근 결속용 자주 로봇 자체의 방향을 회전할 필요가 없고, 되접어 행하는 결속 작업을 간편하고 또한 효율적으로 행할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 실시예인 철근 결속용 자주 로봇을 나타내는 우측 전방 사시도이다.
[도 2] 본 발명의 실시예인 철근 결속용 자주 로봇을 나타내는 좌측 전방 사시도이다.
[도 3] 도 1에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇의 자주 상태를 나타내는 설명도이다.
[도 4] 도 1에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇의 제어 유닛에 의한 반송 모터 및 구동 모터의 제어 관계를 나타내는 블록도이다.
[도 5] 도 1에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇의 제어 플로를 나타내는 플로차트이다.
[도 6] 도 1에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇에 의한 지그재그 결속의 결속 패턴을 나타내는 설명도이다.
[도 7] 도 1에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇에 의한 전체 결속의 결속 패턴을 나타내는 설명도이다.

본 발명은, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근 중 임의의 1개의 철근 상을 주행하는 전륜 및 후륜을 가지는 차륜 유닛과, 이 차륜 유닛을 주행시키는 철근의 배열 간격에 대응하여 차륜 유닛을 좌우로 복수 병설하여 탑재하는 프레임 유닛과, 차륜 유닛의 전륜과 후륜 사이에 위치하여 철근 상호의 교차부를 결속선에 의해 결속하는 철근 결속기를 차륜 유닛마다 각각 착탈 가능하게 장착하는 복수의 결속기 유지 유닛과, 결속기 유지 유닛을 상하로 구동하는 결속기 구동부를 각각 가지는 복수의 구동 유닛과, 차륜 유닛의 주행 동작과 철근 결속기의 결속 동작을 제어하는 제어 유닛을 적어도 구비한 철근 결속용 자주 로봇으로서, 복수의 구동 유닛이, 철근 결속기의 암과 컬 가이드(curl guide) 사이의 공간으로서 규정되는 결속 동작 영역이 철근 상호의 교차부와 중첩되는 상태에 있어서 철근 결속기의 트리거를 맞닿게 하여 압압하는 위치에 트리거 구동 핀을 각각 설치하고 있고, 또한 제어 유닛이, 복수의 결속기 유지 유닛을 동시에 하강시켜 복수의 철근 결속기의 트리거를 복수의 구동 유닛의 트리거 구동 핀에 각각 동시에 압압시키는 결속 제어부를 가지고, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근을 결속선에 의해 효율적으로 안정되게 결속하고, 또한 철근 결속기에 발생하는 결속선의 보충, 마손 부품의 교환 등의 보수유지를 간편하게 달성하는 것이면, 그 구체적인 실시 태양(態樣)은, 어떠한 것이어도 상관없다.

예를 들면, 철근 결속용 자주 로봇에서의 차륜 유닛의 구체적인 병설수에 대하여는, 적어도 2기 이상의 복수이면 되고, 조작성 등의 관점에서 2기 내지 3기가 바람직하다.

예를 들면, 플랜지형 차륜으로 구성된 전륜 및 후륜을 가지는 1기의 차륜 유닛과 평 롤에 의해 구성된 전륜 및 후륜을 가지는 1기의 차륜 유닛을 가지는 철근 결속용 자주 로봇, 플랜지형 차륜으로 구성된 전륜 및 후륜을 가지는 1기의 차륜 유닛과 평 롤에 의해 구성된 전륜 및 후륜을 가지는 2기의 차륜 유닛으로 이루어지는 철근 결속용 자주 로봇, 플랜지형 차륜으로 구성된 전륜 및 후륜을 가지는 2기의 차륜 유닛으로 이루어지는 철근 결속용 자주 로봇 등의 어느 것이어도 된다.

그리고, 본 발명의 철근 결속용 자주 로봇에 있어서 차륜 유닛마다 장착하는 철근 결속기는, 착탈 가능하게 장착할 수 있는 기존의 철근 결속기, 즉, 시판되고 있는 현품 전동 철근 결속기라면 어떠한 철근 결속기라도 되고, 예를 들면, MAX사 제조의 철근 결속기 「TWINTIER(등록상표)」 RB-440T라도 된다.

차륜 유닛마다 철근 결속기를 착탈 가능하게 장착하도록 구성하면, 철근 결속기에 장전된 결속선의 보충, 마손 부품의 교환, 철근 결속기 자체의 어떠한 고장이 생긴 경우라도 차륜 유닛마다 철근 결속기를 분리하는 것이 가능해지므로, 철근 결속용 자주 로봇의 보수유지를 간편하게 달성할 수 있다.

또한, 본 발명의 철근 결속용 자주 로봇에 의한 결속 패턴은, 전체 결속 또는 지그재그 결속 이외에, 2개 건너뛰는 결속을 선택할 수 있도록 해도 되고, 결속 동작을 행하지 않고 주행 동작만을 행하는 것을 선택할 수 있도록 해도 된다.

또한, 결속기 구동부의 트리거 구동 핀은, 철근 결속기를 결속기 유지 유닛에 장착했을 때 철근 결속기의 트리거와 맞닿고, 철근 결속기의 하강과 동시에 트리거 구동 핀도 하강하고, 철근 결속기 암과 컬 가이드 사이의 공간으로서 규정되는 결속 동작 영역이 철근 상호의 교차부와 각각 중첩되는 위치까지 하강했을 때, 트리거 구동 핀만이 하강을 정지하고, 더욱 하강하는 철근 결속기의 트리거를 압압하도록 구성되어 있어도 된다.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 실시예인 철근 결속용 자주 로봇(100)에 대하여, 도 1 내지 도 5에 기초하여 설명한다.

여기에서, 도 1은, 본 발명의 실시예인 철근 결속용 자주 로봇을 나타내는 우측 전방 사시도이고, 도 2는, 본 발명의 실시예인 철근 결속용 자주 로봇을 나타내는 좌측 전방 사시도이며, 도 3은, 도 1 및 도 2에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇의 자주 상태를 나타내는 설명도이고, 도 4는, 도 1 및 도 2에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇의 제어 유닛에 의한 반송 모터 및 구동 모터의 제어 관계를 나타내는 블록도이며, 도 5는, 도 1 및 도 2에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇의 제어 플로를 나타낸 플로차트이며, 도 6은, 도 1 및 도 2에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇에 의한 지그재그 결속의 결속 패턴을 나타내는 설명도이며, 도 7은, 도 1 및 도 2에 나타내는 철근 결속용 자주 로봇에 의한 전체 결속의 결속 패턴을 나타내는 설명도이다.

본 실시예에 관한 철근 결속용 자주 로봇(100)은, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 프레임 유닛(200)과 결속기 유지 유닛(300)과 제어 유닛(400)과 구동 유닛(500)과 차륜 유닛(600)과 철근 검지 유닛(700)과 전원 유닛(800)을 구비하고 있다.

프레임 유닛(200)은, 각처에 다른 유닛을 배치 고정할 수 있는 프레임 재료로 구성되어 있다.

결속기 유지 유닛(300)의 유지부(310)에는, 각각 철근 결속기(BD)가 장착되고, 커버부(320)로 커버되어 있다.

본 실시예에서는, 결속기 유지 유닛(300)에 장착하는 철근 결속기(BD)로서, 맥스 가부시키가이샤 제조의 현품 전동 철근 결속기 「TWINTIER(등록상표)」 RB-440T를 채용하고 있다.

또한, 결속기 유지 유닛(300)의 유지부(310)에 철근 결속기(BD)의 핸들(BH)을 장착했을 때, 이 결속기 유지 유닛(300)은, 각각의 철근 결속기(BD)의 결속을 행하는 부위, 즉 철근 상호의 교차부(CP)에 대하여 결속 동작을 행하는 암(AM) 및 컬 가이드(CG) 사이의 공간으로서 규정되는 결속 동작 영역(BA)이, 가로 배열로, 즉, 주행 방향과 직교하는 일직선 상에 배열하도록 구성되어 있다.

제어 유닛(400)은 CPU나 메모리 등으로 이루어지고, 메모리의 예를 들면, ROM에 저장되어 있는 각종 프로그램이나 데이터를 RAM에 로드하고, 각종 프로그램을 실행함으로써, 철근 결속용 자주 로봇(100)의 동작을 제어할 수 있다.

제어 유닛(400)은, 입력부(410)와 전원 스위치와 스타트 버튼을 가지고 있고, 작업자가 철근 결속용 자주 로봇(100)의 진행 방향을 예를 들면, 「전진」이나 「후퇴」와 같이 선택 가능하게 구성되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 제어 유닛(400)은, 그 내부에 차륜 구동 제어부(420)를 구비하고 있고, 이 차륜 구동 제어부(420)는, 후술하는 구동 유닛(500)의 차륜 구동부(510)에서의 가감속 및 정지에 관한 주행 동작을 제어하는 주행 제어부(421)와, 후술하는 구동 유닛(500)의 차륜 구동부(510)에서의 전진 동작과 후퇴 동작을 전환하도록 제어하는 전진 후퇴 전환 제어부(422)를 구비하고, 또한 후술하는 구동 유닛(500)의 결속기 구동부(520)에서의 결속기 유지 유닛(300)의 상하 구동을 제어하는 결속 제어부(430)를 구비하고 있다.

구동 유닛(500)은 차륜 구동부(510)와 결속기 구동부(520)를 구비하고 있다.

차륜 구동부(510)는, 반송 모터(511)와 전달 벨트(512)로 이루어지고, 반송 모터(511)의 구동력이 전달 벨트(512)를 통하여 차륜 유닛(600)에 전달되도록 구성되어 있다.

결속기 구동부(520)는, 구동 모터(521)와 구동 기어(522)와 구동 랙(523)과 트리거 구동 핀(524)을 구비하고 있다.

결속기 구동부(520)는, 구동 모터(521)의 동력을 구동 기어(522) 및 구동 랙(523)을 통하여 결속기 유지 유닛(300)에 전달하여 결속기 유지 유닛(300)을 상하로 구동한다.

그리고, 결속기 유지 유닛(300)이 하강하고, 암(AM) 및 컬 가이드(CG) 사이의 공간으로서 규정되는 결속 동작 영역(BA)이 철근 상호의 교차부(CP)까지 하강했을 때, 결속기 유지 유닛(300)에 장착되어 있는 철근 결속기(BD)의 트리거(BT)가, 결속기 구동부(520)의 트리거 구동 핀(524)과 맞닿고, 압압되는 것에 의해, 철근 결속기(BD)가 자동적으로 결속 동작을 행하도록 구성되어 있다.

차륜 유닛(600)은 전륜(610)과 후륜(620)을 구비하고 있다.

좌우 한 쌍의 차륜 유닛(600, 600) 중, 좌측의 차륜 유닛(600)을 구성하는 좌측의 전륜(610)은 전륜 플랜지(611)와 전륜 답면(踏面)(612)을 구비하고, 좌측의 후륜(620)은 후륜 플랜지(621)와 후륜 답면을 구비하고, 각각 플랜지형의 차륜이 되고 있다.

또한, 좌우 한 쌍의 각각의 차륜 유닛(600)의 전륜(610)과 후륜(620) 사이에는, 결속기 유지 유닛(300)이 위치하고 있다.

좌우 한 쌍의 차륜 유닛(600)은, 주행 방향을 향하여 프레임 유닛(200)에 배치되어 있고, 결속 대상이 되는 주행 철근(LR)의 배열 간격에 대응하여 고정 배치 위치를 좌우로 조정할 수 있도록 구성되어 있다.

철근 검지 유닛(700)은, 진행 방향의 철근의 유무를 검지하기 위하여, 전륜(610)의 전방 및 후륜(620)의 후방으로 돌출하여 설치되어 있다.

전원 유닛(800)은, 프레임 유닛(200)의 내부에 탑재되고, 각 유닛 등에 급전하는 동력원이 되고 있다.

다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여, 콘크리트 구조물의 보강용 철근 격자를 부설하는 철근 공사로서, 콘크리트를 타설(打設)하는 시공면에 격자형으로 부설한 철근을, 본 발명에 관한 철근 결속용 자주 로봇(100)을 이용하여 결속할 경우의 작업의 흐름과 철근 결속용 자주 로봇(100)의 동작 플로에 대하여 설명한다.

콘크리트 공사로서, 먼저, 건축 현장에 있어서 콘크리트를 타설하는 시공면 상에 도시하지 않은 스페이서를 소정 간격으로 배치하고, 이 스페이서 위에 직교 철근(TR)을 예를 들면 300㎜ 간격으로 배열하여 시공면에 대한 공간(콘크리트면에서 철근까지)을 확보하고, 또한 그 위에 직교 철근(TR)에 대하여 직행하는 방향으로 주행 철근(LR)을 동일한 간격으로 배치하여, 전체로서 격자형으로 철근을 부설한다.

다음으로, 철근 결속용 자주 로봇(100)을 들어올리고, 이미 부설되어 있는 주행 철근(LR) 중 가장 좌측의 주행 철근(LR) 상의 철근 시단부(RS)의 근방에, 좌측의 차륜 유닛(600)을 구성하는 전륜(610)과 후륜(620)을 탑재한다.

좌측의 전륜(610) 및 후륜(620)은, 플랜지형 차륜으로 구성되어 있으므로, 주행 철근(LR) 상에 탑재함으로써, 주행 방향에 대한 차륜 유닛(600)의 좌우 위치를, 나아가서는 철근 결속용 자주 로봇(100)의 좌우 위치를, 주행 철근(LR)이 규제하는 것이 된다.

한편, 우측의 차륜 유닛(600)을 구성하는 전륜(610)과 후륜(620)은, 좌측으로부터 3개째의 주행 철근(LR) 상의 철근 시단부(RS)의 근방에 탑재되도록, 차륜 유닛(600) 사이의 폭이 조정되어 있다.

그러므로, 좌측의 차륜 유닛(600)과 우측의 차륜 유닛(600)은, 주행 철근(LR)을 1개 걸치도록 하여, 서로 이격되어 부설되어 있는 주행 철근(LR) 상에 각각 탑재된다.

바꾸어 말하면, 주행 방향을 따라 연장되는 철근이 한 쌍의 차륜 유닛의 사이에 1개 배치되도록, 차륜 유닛(600)이 설치되어 있는 것으로 된다.

본 실시예에 관한 우측의 차륜 유닛(600)을 구성하는 전륜(610)과 후륜(620)은, 각각 플랜지를 가지지 않는 드럼형으로 구성되어 있다.

다음으로, 제어 유닛(400)의 전원을 투입하여 전원 ON의 상태로 하고, 입력부(410)를 조작하여, 진행 방향을 「전진 동작」 또는 「후퇴 동작」 중 「전진 동작」을 선택하고, 결속 모드를 「전체 결속」또는 「지그재그 결속」으로부터 선택한다.

본 실시예에서는, 결속 모드로서 「지그재그 결속」을 선택한 경우를 설명한다.

그리고, 지그재그 결속이란 도 6에 나타낸 바와 같이, 1개의 철근에 대하여 교차부를 하나씩 건너서, 또한, 인접한 철근과는 엇갈리도록 교차부를 결속하는 패턴을 가리킨다.

계속해서 스타트 버튼이 눌러지면(스텝 S1, 이하, 「S1」등으로 기재함), 좌우의 결속기 유지 유닛(300, 300)이 각각 최상부에 위치하고 있는지의 여부를, 도시하지 않은 상단(上端) 센서로부터의 검출 신호의 유무에 의해 판정하고(S2), 신호를 검출한 경우에는, 후술하는 (S6)의 스텝으로 진행하고, 미검출의 경우에는, 좌우의 결속기 유지 유닛(300, 300)이 상승을 개시한다(S3).

그 후, 좌우의 결속기 유지 유닛(300, 300)이 각각 최상부에 위치하고 있는지의 여부를, 상단 센서로부터의 검출 신호의 유무에 의해 판정하고(S4), 미검출의 경우에는, S3으로 돌아가서 결속기 유지 유닛(300, 300)의 상승이 계속되고, 검출한 경우에는, 결속기 유지 유닛(300, 300)의 상승이 정지한다(S5).

다음으로, 좌측의 전륜(610) 및 후륜(620)에 반송 모터(511)의 동력이 전달되고, 철근 결속용 자주 로봇(100) 전체가 정속(定速)의 전진 주행을 개시한다(S6).

정속 전진 주행 중에는, 도시하지 않은 감속 센서가 직교 철근(TR)을 검출했는지의 여부를 판정하고(S7), 검출하지 않을 경우에는, S6으로 돌아가서 정속 전진을 계속하고, 감속 센서가 직교 철근(TR)을 검출한 경우에는 반송 모터(511)가 감속하고, 철근 결속 로봇(100)이 감속 주행을 행한다(S8).

그 후, 도시하지 않은 정지 센서가 직교 철근(TR)을 검출했는지의 여부를 판정하고(S9), 검출하지 않는 경우에는, S8로 돌아가서 잇달아 정속 전진 주행을 계속하고, 검출한 경우에는, 당초의 설정이 전체 결속이었는지 지그재그 결속이었는지 판정하고(S10), 본 실시예에서는, 지그재그 결속이 선택되어 있으므로, S12의 스텝으로 이행하여 1개 건너뛴 비트가 ON인지 OFF인지를 판정하고(S12), OFF이었을 경우에는, 반송 모터(511)가 정지하고(S11), ON이었을 경우에는, 1개 건너뛴 비트를 OFF로 하여(S13, S6)의 스텝으로 돌아간다.

S11의 스텝 후, 결속기 유지 유닛(300, 300)에 장착되어 있는 철근 결속기(BD, BD)가 하강한다(S14).

좌우의 결속기 유지 유닛(300, 300)이 각각 최하부에 위치하고 있는지의 여부를, 도시하지 않은 하단 센서로부터의 검출 신호의 유무에 의해 판정하고(S15), 신호를 미검출의 경우에는, S14의 스텝으로 돌아가서 좌우의 결속기 유지 유닛(300, 300)이 각각 하강을 계속하고, 검출한 경우에는, 결속기 유지 유닛(300, 300)의 하강이 정지한다(S16).

구동 유닛(500)의 결속기 구동부(520, 520)는, 트리거 구동 핀(524, 524)을 구비하고 있고, 좌우 한 쌍의 결속기 유지 유닛(300, 300)의 하강에 따라 결속기 유지 유닛(300, 300)에 각각 장착되어 있는 좌우 한 쌍의 철근 결속기(BD, BD)가 하강하고, 주행 철근(LR)과 직교 철근(TR)을 결속하는 데에 적합한 결속 위치에 도달했을 때, 즉, 결속 동작 영역(BA, BA)이 철근 상호의 교차부(CP, CP)와 중첩되었을 때, 결속기 구동부(520, 520)의 트리거 구동 핀(524, 524)이 철근 결속기(BD, BD)의 트리거(BT, BT)와 맞닿고 압압하는 것에 의해, 자동적으로 결속 동작이 행해진다.

바꾸어 말하면, 결속기 구동부(520, 520)의 트리거 구동 핀(524, 524)은, 철근 결속기(BD, BD)의 암(AM)과 컬 가이드(CG) 사이의 공간으로서 규정되는 결속 동작 영역(BA, BA)이 철근 상호의 교차부(CP, CP)와 각각 중첩되는 상태에 있어서 철근 결속기(BD, BD)의 트리거(BT, BT)와 맞닿고 압압하는 위치에 배치되어 있다.

본 실시예에 있어서는, 좌우 한 쌍의 결속기 구동부(520, 520)가 좌우 한 쌍의 결속기 유지 유닛(300, 300)을 각각 하방으로 이동시켰을 때, 좌우 한 쌍의 철근 결속기(BD, BD)의 트리거(BT, BT)에 각각 트리거 구동 핀(524, 524)이 맞닿고, 압압하는 타이밍이 동시로 되도록 구성되어 있고, 좌우에 장착되어 있는 철근 결속기(BD, BD)가, 주행 철근(LR)과 교차하고 있는 동일한 직교 철근(TR)에 대하여, 좌우 2개소의 교차부(CP, CP)에 있어서 동시에 결속 작업을 행한다.

즉, 좌우 한 쌍의 결속기 구동부(520, 520)는, 좌우 한 쌍의 결속기 유지 유닛(300, 300)을 동시에 하강시키는 구동을 행하지만, 이 때, 좌우 한 쌍의 철근 결속기(BD, BD)의 트리거(BT, BT)가 동시에 하강함으로써, 이들 트리거 구동 핀(524, 524)이 각각 트리거(BT, BT)에 동시에 맞닿고 압압하므로, 좌우 한 쌍의 철근 결속기(BD, BD)에 대하여 자동적으로 동시에 결속 동작을 행하게 할 수 있다.

이 철근 결속기(BD)는, 트리거(BT)의 압압에 의해 암의 형상을 따라 원호형으로 구부러지는 결속선(BL)을 암(AM)으로부터 송출하고, 이 구부러진 결속선(BL)을 컬 가이드(CG)에서 받아들이면서 철근 상호의 교차부(CP)에 소정 회수만 권회시키고, 그 후에 결속선(BL)을 비틀어 철근을 결박하여 결속선(BL)을 절단함으로써, 철근 상호의 교차부(CP)를 결속하는 것이다.

철근 결속기(BD)가 확실하게 철근 결속 동작을 행하기 위하여, 결속기 유지 유닛(300, 300)은, 각각 최하부에 위치한 채, 예를 들면, 1.2초간 정지하도록 타이머로 시간을 계측한다(S17).

소정 시간의 경과 후, 결속기 유지 유닛(300, 300)은 상승을 개시한다(S18).

그 후, 좌우의 결속기 유지 유닛(300, 300)이 각각에서 최상부에 위치하고 있는지의 여부를, 상단 센서로부터의 검출 신호의 유무에 의해 판정하고(S19), 미검출의 경우에는, S18로 돌아가서 결속기 유지 유닛(300, 300)의 상승이 계속되고, 검출한 경우에는, 결속기 유지 유닛(300, 300)의 상승이 정지한다(S20).

그리고, 당초의 설정이 전체 결속이었는지 지그재그 결속이었는지 판정하고(S21), 본 실시예에서는 지그재그 결속이므로, 1개 건너뛴 비트를 ON으로 하여(S22), S2의 스텝으로 이행한다.

이상의 동작 플로에 의해, 도 6에 나타낸 바와 같이, 가장 좌측의 주행 철근(LR)과 좌측으로부터 3번째의 주행 철근(LR)을 따라, 2개의 주행 철근(LR)과 직교 철근(TR)의 교차부가, 각각 A1→A2→A3→A4의 순서로 하나 건너로 결속된다.

이상과 같이, 철근 결속용 자주 로봇(100)이 철근 상에서, 전진 동작과 결속 동작을 교호적(交互的)으로 행하면서 진행하고, 주행 철근(LR)의 안쪽의 철근 종단부(RG)의 근방에 도달하면, 철근 결속용 자주 로봇(100)의 앞쪽에 설치되어 있는 철근 검지 유닛(700)이 철근 종단부(RG)를 검지하여, 검지 신호를 제어 유닛(400)에 송신하고, 인터럽트 처리로서, 제어 유닛(400)의 차륜 구동 제어부(420)로부터 차륜 구동부(510)에 정지 신호가 송신되고, 철근 결속용 자주 로봇(100)이 철근 상에서의 전진 동작 및 결속 동작을 모두 정지하여, 입력부(410)로부터의 입력 대기 상태로 된다.

콘크리트 공사의 작업자는, 이 단계에서 철근 결속용 자주 로봇(100)을 들어올려, 도 6의 점선 화살표와 같이 인접한 주행 철근(LR), 즉, 좌측으로부터 2번째와 4번째의 주행 철근(LR) 위에 탑재한다.

이 때, 철근 결속용 자주 로봇(100)의 진행 방향은, 제어 유닛(400) 내의 전진 후퇴 전환 제어부(422)에 의해, 왕로에서는 「전진 동작」을, 귀로에서는 「후퇴 동작」으로 되도록 제어할 수 있으므로, 철근 결속용 자주 로봇(100)을 인접한 주행 철근(LR) 위로 바꿔 놓을 때, 철근 결속용 자주 로봇(100) 자체의 방향을 바꾸기 위해 회전시킬 필요는 없다.

인접한 주행 철근(LR) 위에 철근 결속용 자주 로봇(100)을 탑재한 후, 입력부(410)를 조작하여, 귀로의 진행 방향을 「후퇴 동작」으로, 결속 모드로서 왕로와 마찬가지로 「지그재그 결속」을 선택한다.

철근 결속용 자주 로봇(100)은, 가장 왼쪽의 주행 철근(LR)과 좌측으로부터 3번째의 주행 철근(LR)에 대하여 행해 온, 교차부(CP)에 대한 하나 건너서의 결속 작업을, 귀로에서는 후퇴하면서, 좌측으로부터 2번째와 4번째의 주행 철근(LR)에 대하여 마찬가지로 행함으로써, 2개의 주행 철근(LR)과 직교 철근(TR)의 교차부가, 각각 B1→B2→B3→B4의 순서로 하나 건너에 결속된다.

철근 결속용 자주 로봇(100)이, 철근 상에서 후퇴 동작과 결속 동작을 교호적으로 행하면서 후퇴하고, 주행 철근(LR)의 바로 앞쪽의 철근 종단부(RG)의 근방에 도달하면, 철근 결속용 자주 로봇(100)의 뒤쪽에 설치되어 있는 철근 검지 유닛(700)이, 바로 앞쪽의 철근 종단부(RG)를 검지하여, 검지 신호를 제어 유닛(400)에 송신하고, 제어 유닛(400)의 차륜 구동 제어부(420)로부터 차륜 구동부(510)에 정지 신호가 송신되고, 철근 결속용 자주 로봇(100)이, 철근 상의 후퇴 동작 및 결속 동작을 모두 정지하여, 다시, 입력부(410)로부터의 입력 대기 상태로 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 있어서는, 철근 결속용 자주 로봇(100)이 주행 철근(LR) 상을 주행하여 1왕복하는 동안에, 이른바, 우경식(牛耕式)의 결속 순서에 의해, 합계 4개의 주행 철근(LR)에 대한 지그재그 결속을 완료하게 된다.

이하, 주행 철근(LR)을 4개씩 짝으로 하여 동일한 작업을 반복하면, 콘크리트를 타설하는 시공면 상에 격자형으로 부설한 주행 철근(LR)과 직교 철근(TR)에 대하여, 전체면에 걸쳐 효율적으로 지그재그 결속을 완료할 수 있다.

[실시예 2]

다른 실시예로서, 제어 유닛(400)의 전원을 투입하여 전원 ON의 상태로 하고, 입력부(410)를 조작하여, 결속 모드로서 「전체 결속」을 선택한 경우를 설명한다.

전체 결속이 선택되고 있는 경우에는, 도 5의 스텝 S10에 있어서 S11의 스텝으로 이행하고, 반송 모터가 정지하는(S11) 점과, S21의 스텝으로부터 S2의 스텝으로 이행하는 점 이외는, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 콘크리트를 타설하는 시공면에 격자형으로 부설한 철근을, 본 실시예의 철근 결속용 자주 로봇(100)을 이용하여 결속할 수 있다.

그리고, 이 경우의 결속 패턴은 도 7과 같이, 왕로에서는, 가장 좌측의 주행 철근(LR)과 좌측으로부터 3번째의 주행 철근(LR)을 따라, 2개의 주행 철근(LR)과 직교 철근(TR)의 교차부가, 각각 A1→A2→A3→A4→A5→A6→A7→A8의 순서로 모두 결속되고, 귀로에서는, 후퇴하면서, 좌측으로부터 2번째와 4번째의 주행 철근(LR)에 대하여 마찬가지로 행함으로써, 2개의 주행 철근(LR)과 직교 철근(TR)의 교차부가, 각각 B1→B2→B3→B4→B5→B6→B7→B8의 순서로 모두 결속된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 철근 결속용 자주 로봇(100)에 의하면, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근 중 임의의 1개의 철근 상을 주행하는 전륜 및 후륜을 가지는 차륜 유닛(600)과, 이 차륜 유닛(600)을 주행시키는 철근의 배열 간격에 대응하여 차륜 유닛(600)을 좌우로 한 쌍 병설하여 탑재하는 프레임 유닛(200)과, 차륜 유닛(600)의 전륜과 후륜 사이에 위치하여 철근 상호의 교차부(CP)를 결속선(BL)에 의해 결속하는 철근 결속기(BD)를 차륜 유닛(600)마다 각각 착탈 가능하게 장착하는 좌우 한 쌍의 결속기 유지 유닛(300, 300)과, 이들 결속기 유지 유닛(300, 300)을 상하로 구동하는 결속기 구동부(520, 520)를 각각 가지는 좌우 한 쌍의 구동 유닛(500, 500)과, 차륜 유닛(600, 600)의 주행 동작과 철근 결속기(BD, BD)의 결속 동작을 제어하는 제어 유닛(400)을 적어도 구비하고 있는 것에 의해, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근 상을 자주하면서 철근 상호의 교차부(CP, CP)를 결속선(BL)에 의해 결속하여, 종래와 같은 수작업에 의한 결속 작업이나 1기의 철근 결속 기구를 구비한 철근 결속용 자주 로봇에 의한 결속 작업에 비교하면, 차륜 유닛의 병설 대수분만큼 철근 결속 효율이 증가하고, 시공면에 대한 결속 작업의 소요 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

그리고, 차륜 유닛(600)마다 결속기 유지 유닛(300)에 철근 결속기(BD)를 착탈 가능하게 장착함으로써, 철근 결속용 자주 로봇(100)의 철근 결속기(BD)에 생기는 결속선(BL)의 보충, 마손 부품의 교환 등의 보수유지를 간편하게 달성할 수 있다.

또한, 좌우 한 쌍의 구동 유닛(500, 500)이, 철근 결속기(BD)의 암(AM)과 컬 가이드(CG) 사이의 공간으로서 규정되는 결속 동작 영역(BA, BA)이 철근 상호의 교차부(CP, CP)와 중첩되는 상태에 있어서 철근 결속기(BD)의 트리거(BT)를 맞닿게 하여 압압하는 위치에 결속기 구동부(520)의 트리거 구동 핀(524)을 각각 설치하고 있는 것에 의해, 결속기 유지 유닛(300)을 하강시키는 것만으로 철근 결속기(BD)에 자동적으로 결속 동작을 행하게 할 수 있다.

또한, 제어 유닛(400)이, 좌우 한 쌍의 결속기 유지 유닛(300, 300)을 동시에 하강시켜 좌우 한 쌍의 철근 결속기(BD, BD)의 트리거(BT, BT)를 좌우 한 쌍의 구동 유닛(500, 500)의 트리거 구동 핀(524, 524)에 각각 동시에 압압시키는 결속 제어부(430)를 가지고 있으므로, 종래와 같은 어떤 1개의 결속기 유지 유닛(300)에 탑재 장착된 철근 결속기에 의한 결속 작업이 종료한 후에 다른 결속기 유지 유닛(300)에 탑재 장착된 철근 결속기에 의한 결속 작업을 개시하는 것과 같은 경우에 비하여, 결속 작업 시에서의 다른 결속기 유지 유닛(300)의 대기 시간이 없어지고, 결속선에 의해 효율적으로 좌우로 안정적으로 결속 작업을 행할 수 있고, 그 효과는 절대적이다.

[산업상의 사용 가능성]

본 발명은, 시공면에 격자형으로 부설한 복수의 철근 상을 자동주행하고 또한 철근 상호의 교차부를 결속하는 철근 결속기를 장착한 철근 결속용 자주 로봇에 관한 것이다.

100 : 철근 결속용 자주 로봇
200 : 프레임 유닛
300 : 결속기 유지 유닛
310 : 유지부
320 : 커버부
400 : 제어 유닛
410 : 입력부
420 : 차륜 구동 제어부
421 : 주행 제어부
422 : 전진 후퇴 전환 제어부
430 : 결속 제어부
500 : 구동 유닛
510 : 차륜 구동부
511 : 반송 모터
512 : 전달 벨트
520 : 결속기 구동부
521 : 구동 모터
522 : 구동 기어
523 : 구동 랙
524 : 트리거 구동 핀
600 : 차륜 유닛
610 : 전륜
611 : 전륜 플랜지
612 : 전륜 답면
620 : 후륜
621 : 후륜 플랜지
700 : 철근 검지 유닛
800 : 전원 유닛
BD : 철근 결속기
BA : 결속 동작 영역
BT : 트리거
BH : 핸들
AM : 암
CG : 컬 가이드
LR : 주행 철근
TR : 직교 철근
RS : 철근 시단부
RG : 철근 종단부
CP : 철근 상호의 교차부

Claims (4)

1. 시공면에 격자형으로 부설(敷設)한 복수의 철근 중 임의의 1개의 철근 상을 주행하는 전륜 및 후륜을 가지는 차륜 유닛; 상기 차륜 유닛을 주행시키는 철근의 배열 간격에 대응하여 상기 차륜 유닛을 좌우로 복수 병설하여 탑재하는 프레임 유닛; 상기 차륜 유닛의 전륜과 후륜 사이에 위치하여 철근 상호의 교차부를 결속선에 의해 결속하는 철근 결속기를 상기 차륜 유닛마다 각각 착탈 가능하게 장착하는 복수의 결속기 유지 유닛; 상기 결속기 유지 유닛을 상하로 구동하는 결속기 구동부를 각각 가지는 복수의 구동 유닛; 및 상기 차륜 유닛의 주행 동작과 상기 철근 결속기의 결속 동작을 제어하는 제어 유닛;을 적어도 구비하는 철근 결속용 자주(自走) 로봇으로서,
   상기 복수의 구동 유닛이, 트리거 구동 핀을 각각 설치하고 있고, 또한,
   상기 제어 유닛이, 상기 복수의 철근 결속기의 트리거를 상기 복수의 구동 유닛의 트리거 구동 핀에 각각 동시에 압압(押壓)시키는 결속 제어부를 가지고,
   상기 결속 동작 영역이 상기 주행 방향과 직교하는 일직선 상에 배열되도록, 상기 복수의 결속기 유지 유닛이 설치되어 있는,
   철근 결속용 자주 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차륜 유닛을 주행시키는 철근의 철근 종단부를 검지하는 철근 검지 유닛이, 상기 차륜 유닛의 전륜의 전방 및 후륜의 후방에 설치되어 있는, 철근 결속용 자주 로봇.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제어 유닛이, 상기 복수의 차륜 유닛의 전진 동작과 후퇴 동작을 전환하는 전진 후퇴 전환 제어부를 가지고 있는, 철근 결속용 자주 로봇.
4. 삭제

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