KR102346103B1 - 평탄화 및 다짐 자동화 시스템 - Google Patents

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KR1020210037723A
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이동은
이승열
김상호
이용석
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경북대학교 산학협력단
재단법인대구경북과학기술원
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    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/06—Solidifying concrete, e.g. by application of vacuum before hardening
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    • E04G21/066—Solidifying concrete, e.g. by application of vacuum before hardening making use of vibrating or jolting tools acting upon the surface of the concrete, whether or not provided with parts penetrating the concrete

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Abstract

일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템은, 축조물을 건설하기 위한 구조체에 체결되는 지지부; 상기 지지부에 의해 지지되고 거푸집 내부에 포설된 재료의 평탄화 또는 다짐 작업을 수행하는 작업부; 상기 작업부를 수평 이동시키는 수평이동부; 상기 작업부를 수직 이동시키는 수직이동부; 및 상기 작업부가 일정한 작업 속도로 작동하도록 원격 제어하는 상기 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 재료의 평탄화 및 다짐 상태를 기반으로 작업경로를 생성하여 상기 작업부가 연속적으로 평탄화 및 다짐 작업을 수행하게 한다.

Description

평탄화 및 다짐 자동화 시스템{Flattening and compaction automation system}
평탄화 및 다짐 자동화 시스템이 개시된다.
일반적으로 건축 구조물을 소정의 형태 및 치수로 만들기 위하여 거푸집이 설치된다. 이러한 거푸집은 만들고자 하는 모양으로 짜인 틀로, 공사에 따라 거푸집 용 합판, 경질섬유판, 합성수지, 알루미늄 패널, 강판 등 다양한 재료를 사용하여 만들어진다. 거푸집 내에는 콘크리트, 흙 등 건축 구조물을 이루는 재료들이 부어 넣어지고, 거푸집은 이 재료들이 정확한 위치 및 형상을 유지하게 하는 역할을 한다.
예를 들어, 흙건축에 사용되는 일반적인 담틀 공법도 거푸집을 이용한다. 담틀 공법은 다짐흙벽(Rammed earth wall)을 시공하기 위한 방법으로, 벽체 거푸집을 설치하고 그 안에 흙을 채워 넣은 후 이를 다짐하여 흙벽을 형성한다. 이러한 담틀 공법은 거푸집의 반입, 설치, 정렬, 해체, 청소, 박리재 도포, 이동, 재설치의 과정을 반복해야 하기 때문에 노무집약적이다. 그뿐만 아니라 담틀 공법에 있어서, 거푸집 내부에 포설된 흙 재료를 고르게 하기 위해 평탄화 공정이 수행되고 다짐흙벽을 견고하게 하기 위해 다짐 공정이 반복적으로 수행되어야 한다. 이러한 평탄화 및 다짐 공정은 노무인력이 수동으로 이동하면서 충격력을 가해야 하기 때문에 흙건축의 생산성 및 비용에 큰 영향을 미친다.
2003년 09월 29일에 출원된 등록특허공보 제10-0536772호는 흙다짐 공법용 벽체 거푸집 및 이를 이용한 벽체 시공 방법을 개시하고 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지 기술이라고 할 수는 없다.
일 실시예에 따른 목적은 축조물 시공 작업을 자동화하여 시공에 필요한 노무 의존성을 줄이고 생산성을 향상시킴으로써 공사 비용을 절감할 수 있는 평탄화 및 다짐 자동화 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 평탄화 및 다짐 작업 시 수평 방향 및 수직 방향으로 정확한 직선 운동이 유도되고, 일정한 속도로 이동하도록 제어하여 정밀도가 향상된 평탄화 및 다짐 자동화 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 수직 및 수평 방향의 작업 경로를 자동으로 생성하고, 생성된 작업 경로를 일정한 작업 속도로 추종하며 연속적으로 평탄화 및 다짐 자동화 작업이 가능한 시스템을 제공하는 것이다.
실시 예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템은, 축조물을 건설하기 위한 구조체에 체결되는 지지부; 상기 지지부에 의해 지지되고 거푸집 내부에 포설된 재료의 평탄화 또는 다짐 작업을 수행하는 작업부; 상기 작업부를 수평 이동시키는 수평이동부; 상기 작업부를 수직 이동시키는 수직이동부; 및 상기 작업부가 일정한 작업 속도로 작동하도록 원격 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 재료의 평탄화 및 다짐 상태를 기반으로 작업경로를 생성하여 상기 작업부가 연속적으로 평탄화 및 다짐 작업을 수행하게 할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 작업부는, 상기 재료를 평탄화하거나 다지도록 재료와 접촉하는 제1 작업부재; 및 상기 제1 작업부재에 결합되고 상기 재료에 일정한 다짐력을 제공하는 제2 작업부재; 를 포함하고, 상기 제1 작업부재는 상기 재료를 일정한 높이로 평탄화하고 일정한 다짐력으로 다질 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제1 작업부재는, 상기 제1 작업부재의 저부에 평면으로 형성되며 상기 재료와 접촉하는 평면요소; 및 상기 제1 작업부재의 측부에 곡면으로 형성되는 곡면요소;를 포함하고, 상기 곡면요소는 상기 평면요소의 수평 방향 이동에 의해 평탄화되고 남은 재료를 이동시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제1 작업부재는 상기 곡면요소의 중앙에 형성되는 오목요소를 더 포함하고, 상기 오목요소는 철골기둥의 적어도 일부를 수용하는 크기로 구성될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 작업부는 상기 제2 작업부재에 결합되어 상기 작업부와 상기 수직이동부를 연결하는 제3 작업부재를 더 포함하고, 제3 작업부재는 상기 수직이동부에 탈부착식으로 장착될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 수직이동부는, 상기 작업부 및 상기 수평이동부와 연결되고, 수직 방향으로 직선운동하는 제1 수직이동부재; 및 상기 제1 수직이동부재의 운동 방향을 안내하는 제2 수직이동부재;를 포함하고, 상기 제1 수직이동부재는 상기 수평이동부에 의해 수평 방향으로 이동함과 동시에, 상기 작업부를 일정한 높이로 상승 또는 하강시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 수평이동부는, 상기 지지부에 형성되는 제1 수평이동부재; 상기 수직이동부와 연결되고 상기 제1 수평이동부재를 따라 수평 방향으로 이동하는 제2 수평이동부재; 및 상기 제2 수평이동부재의 일측에 연결되는 제3 수평이동부재;를 포함하고, 상기 제3 수평이동부재는 상기 제2 수평이동부재가 일정한 속도로 이동하도록 구동할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제3 수평이동부재는, 상기 제2 수평이동부재에 대한 동력을 생성하는 제1 구동요소; 상기 제1 구동요소로부터 발생된 동력을 상기 작업부로 전달하는, 제2 구동요소; 상기 제1 구동요소 및 상기 제2 구동요소 사이에 결합되며, 상기 동력으로 상기 제2 구동요소를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제3 구동요소; 및 상기 제2 구동요소의 장력을 조절하는 제4 구동요소;를 포함하고, 상기 제4 구동요소는 상기 제2 구동요소가 상기 작업부에 일정한 동력을 전달하게 할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 지지부는, 상기 수평이동부가 이동 가능하게 장착되는 제1 지지부재; 및 양단이 상기 제1 지지부재의 대향면에 각각 고정되는 제2 지지부재;를 포함하고, 상기 제2 지지부재는 상기 수평이동부 또는 수직이동부에 의한 상기 제1 지지부재의 변형을 방지할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 재료에 대한 작업 환경 정보를 수집하는 정보수집부를 더 포함하고, 상기 정보수집부는, 상기 지지부에 설치되어 포설된 상기 재료의 높이 또는 재료의 다짐 높이를 측정하는 제1 센서; 및 상기 작업부에 설치되어 상기 작업부에서 발생하는 다짐력 및 반력을 측정하는 제2 센서;를 포함하고, 상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서로부터 수집된 정보는 상기 제어부로 실시간 전달될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제어부는 상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서로부터 수신된 정보를 통해 상기 수평이동부 및 상기 수직이동부의 이동 경로를 생성하고, 상기 작업부가 일정한 작업 속도로 상기 재료를 평탄화하거나 다지게 할 수 있다.
일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템에 의하면, 축조물 시공 작업을 자동화하여 시공에 필요한 노무 의존성을 줄이고 생산성을 향상시킴으로써 공사 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템에 의하면, 평탄화 및 다짐 작업 시 수평 방향 및 수직 방향으로 정확한 직선 운동이 유도되고, 일정한 속도로 이동하도록 제어하여 정밀도가 향상되는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템에 의하면, 수직 및 수평 방향의 작업 경로를 자동으로 생성하고, 생성된 작업 경로를 일정한 작업 속도로 추종하며 연속적으로 평탄화 및 다짐 자동화 작업이 가능한 효과가 있다.
일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템의 정면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템의 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템의 하부사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템의 상부사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템의 좌측면도이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)의 정면도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)의 평면도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)의 하부사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)의 상부사시도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)의 좌측면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)은 지지부(100), 작업부(200), 수평이동부(300), 수직이동부(400), 제어부(500) 및 정보수집부(600)를 포함한다.
지지부(100)는 축조물을 건설하기 위한 구조체에 체결될 수 있다. 또한, 지지부(100)는 작업부(200), 수평이동부(300), 수직이동부(400) 및 정보수집부(600)의 하중을 지탱할 수 있다.
작업부(200)는 거푸집 내부에 포설된 재료의 평탄화 또는 다짐 작업을 수행할 수 있다. 이를 위해 작업부(200)는 재료에 대해 다짐력을 가하도록 수직 왕복 운동할 수 있다. 또한, 작업부(200)는 수직이동부(400)와 연결되어 수직 운동 높이가 조절될 수 있다. 또한, 작업부(200)는 수직이동부(400)를 통해 수평이동부(300)와도 연결되어 재료를 평탄화하도록 수평 방향으로 이동될 수 있다. 이와 같이 결합된 작업부(200)의 하중은 수평이동부(300) 및 수직이동부(400)와 함께 지지부(100)에 의해 지지될 수 있다.
수평이동부(300)는 지지부(100)에 이동 가능하게 장착되며, 수직이동부(400)를 통해 작업부(200)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
수직이동부(400)는 작업부(200) 및 수평이동부(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 수직이동부(400)는 일단이 작업부(200)와 결합되며, 타단이 수평이동부(300)와 결합될 수 있다. 이러한 수직이동부(400)는 작업부(200)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 동시에, 수직이동부(400)는 수평이동부(300)에 의해 수평 방향으로 이동할 수 있다.
제어부(500)는 작업부(200)가 일정한 작업 속도로 작동하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 작업부(200)를 원격으로 제어할 수도 있다. 이때, 제어부(500)는 포설된 재료의 평탄화 및 다짐 상태를 기반으로 작업경로를 생성할 수 있다. 이에 따라, 작업부(200)는 연속적으로 평탄화 및 다짐 작업을 수행할 수 있다.
정보수집부(600)는 재료에 대한 작업 환경 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 정보수집부(600)는 재료의 다짐 높이 또는 작업부(200)에서 발생하는 다짐력을 실시간으로 측정할 수 있다. 또한, 정보수집부(600)는 수집한 정보들을 제어부(500)로 전송할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기와 같은 구성을 포함하는 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)은 평탄화 또는 다짐 공정에 필요한 노무 인력을 제거하고 공정을 자동화함으로써, 축조물 시공에 필요한 공사 비용을 절감할 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 평탄화 및 다짐 자동화 시스템의 구성요소들에 대해 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 지지부(100)는 제1 지지부재(110) 및 제2 지지부재(120)를 포함한다.
제1 지지부재(110)는 축조물을 건설하기 위한 주변의 건설 구조체에 체결될 수 있다. 제1 지지부재(110)는 예를 들어 사각형 프레임으로 구성될 수 있다. 또한, 제1 지지부재(110)는 강성 재료로 구성될 수 있다. 이러한 제1 지지부재(110)의 하부에는 수평이동부(300)가 이동 가능하게 장착될 수 있다. 또한, 제1 지지부재(110)는 수평이동부(300)에 연결된 수직이동부(400) 및 작업부(200)의 하중을 지탱할 수 있다.
제2 지지부재(120)는 제1 지지부재(110)에 결합되어 제1 지지부재(110)의 변형을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제2 지지부재(120)는 강성 재료로 구성될 수 있다. 또한, 제2 지지부재(120)는 길쭉한 모양으로 형성되어 양단이 제1 지지부재(110)의 대향하는 프레임에 각각 고정될 수 있다. 또한, 제2 지지부재(120)는 복수 개로 마련되고 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 제2 지지부재(120)는 제1 지지부재(110) 상에 이격 배치될 수 있다.
이와 같이 제1 지지부재(110)에 고정된 복수 개의 제2 지지부재(120)는 작업부(200), 수평이동부(300) 및 수직이동부(400)의 하중에 의한 제1 지지부재(110)의 비틀림과 같은 변형을 방지할 수 있다.
상기와 같은 구성을 포함하는 지지부(100)는 작업부(200), 수평이동부(300) 및 수직이동부(400)를 지지할 수 있고, 작업부(200), 수평이동부(300) 및 수직이동부(400)의 하중 및 이들의 작동에 의해 가해질 수 있는 반력 등의 외력에 의한 변형이 방지될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 작업부(200)는 제1 작업부재(210), 제2 작업부재(220) 및 제3 작업부재(230)를 포함한다.
제1 작업부재(210)는 재료를 평탄화하거나 다지기 위해 재료와 접촉하는 부분이다. 제1 작업부재(210)는 강성 재료로 구성될 수 있다. 또한, 제1 작업부재(210)는 설치된 거푸집의 너비와 동일한 너비를 갖도록 마련되어, 평탄화 또는 다짐 작업의 효율을 높일 수 있다.
구체적으로, 제1 작업부재(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 평면요소(2101), 곡면요소(2102) 및 오목요소(2103)를 포함한다.
평면요소(2101)는 제1 작업부재(210)의 저부에 평면으로 형성될 수 있다. 평면요소(2101)는 평탄화 또는 다짐 작업을 위해 재료와 접촉하는 부분이다.
곡면요소(2102)는 제1 작업부재(210)의 양 측부에 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 곡면요소(2102)는 평면요소(2101)의 가장자리와 접할 수 있다. 이러한 곡면요소(2102)는 평면요소(2101)가 재료의 표면을 따라 수평 방향으로 이동할 때 평탄화 작업에 의해 밀리는 재료를 운반할 수 있다. 이때, 곡면요소(2102)는 오목한 곡면으로 형성되어 재료가 평탄하게 밀리고 용이하게 운반될 수 있다.
오목요소(2103)는 곡면요소(2102)의 중앙에 형성될 수 있다. 오목요소(2103)는 오목요소(2103)보다 더 내측으로 함몰된 형상으로, 축조물의 시공을 위해 미리 설치된 철골기둥 등의 구조물을 수용하는 크기로 구성될 수 있다. 이에 따라, 돌출되어 있는 철골구조물 주변에 포설된 재료에도 평탄화 또는 다짐 작업을 수행할 수 있다.
이제 도 4를 참조하여, 제2 작업부재(220)는 제1 작업부재(210)의 중심 부분에 결합될 수 있다. 또한, 제2 작업부재(220)는 일단이 제1 작업부재(210)에 결합되고 타단이 제3 작업부재(230)에 결합되어 있다. 이러한 제2 작업부재(220)는 재료에 대한 제1 작업부재(210)의 다짐력을 제공할 수 있다. 이때, 제2 작업부재(220)는 제1 작업부재(210)가 재료에 일정한 다짐력을 가하도록 일정한 힘을 제공할 수 있다. 이에 따라, 제1 작업부재(210)는 재료를 일정한 높이로 평탄화할 수 있고, 재료를 일정한 다짐력으로 다질 수 있다.
제3 작업부재(230)는 저면에 제2 작업부재(220)가 결합되고 상면은 수직이동부(400)에 결합될 수 있는 구조로 형성되어, 작업부(200)와 수직이동부(400)를 연결할 수 있다. 이때, 제3 작업부재(230)는 수직이동부(400)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다. 따라서, 마모, 파손 등의 이유로 교체가 필요한 작업부(200)는 새로운 작업부(200)로 교체될 수 있다. 또한, 수직이동부(400)에 전술한 작업부(200) 외에 다른 구성 또는 형태의 작업부가 장착되는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성을 포함하는 작업부(200)는 거푸집 내부에 불규칙한 높이로 포설된 분말 형태의 재료를 일정한 높이로 평탄화하고 주변 장애물을 피하면서 다짐 작업을 수행할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 수평이동부(300)는 제1 수평이동부재(310), 제2 수평이동부재(320) 및 제3 수평이동부재(330)를 포함한다.
제1 수평이동부재(310)는 지지부(100)에 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 수평이동부재(310)는 제1 지지부재(110)의 하부에 한 쌍의 레일과 같은 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 수평이동부재(310)는 제2 수평이동부재(320)의 수평 방향 이동 경로를 안내하며, 제2 수평이동부재(320)의 정확한 수평 방향 직선 운동을 유도할 수 있다.
제2 수평이동부재(320)는 제1 지지부재(110)에 제1 수평이동부재(310)를 따라 이동 가능하게 장착될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 수평이동부재(320)의 양단에는 복수 개의 휠이 마련될 수 있으며, 휠이 회전하면서 제2 수평이동부재(320)가 제1 수평이동부재(310)를 따라 이동할 수 있다. 또한, 제2 수평이동부재(320)의 중심부에는 수직이동부(400)가 결합될 수 있다. 따라서, 제2 수평이동부재(320)는 수직이동부(400) 아래에 결합된 작업부(200)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
제3 수평이동부재(330)는 제2 수평이동부재(320)에 구동력을 제공하며, 제2 수평이동부재(320)가 일정한 속도로 이동하도록 구동할 수 있다. 제3 수평이동부재(330)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제2 수평이동부재(320)의 일측에 연결되고, 지지부(100)에 고정될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 제3 수평이동부재(330)는 제1 구동요소(3301), 제2 구동요소(3302), 제3 구동요소(3303) 및 제4 구동요소(3304)를 포함할 수 있다.
제1 구동요소(3301)는 제2 수평이동부재(320)에 대한 동력을 생성할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 구동요소(3301)는 제1 지지부재(110)의 일측에 배치되고 제3 구동요소(3303)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 제3 구동요소(3303)는 회전축을 포함하는 모터로 마련될 수 있다. 이때, 모터의 하우징은 제1 지지부재(110)의 일측에 고정되며, 모터의 회전축은 제3 구동요소(3303)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 제1 구동요소(3301)는 제3 구동요소(3303)를 회전시킬 수 있다.
제2 구동요소(3302)는 제1 구동요소로(3301)부터 발생된 동력에 의해 회전할 수 있다. 예를 들어, 제2 구동요소(3302)는 벨트로 마련될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 구동요소(3302)는 두 개의 제3 구동요소(3303)에 걸쳐 설치될 수 있다. 따라서, 제1 구동요소(3301)가 회전 동력을 생성하면, 제1 구동요소(3301)와 결합된 제3 구동요소(3303)가 회전하고, 이에 의해 제2 구동요소(3302)가 회전함으로써 제1 지지부재(110)의 타측에 배치된 다른 제3 구동요소(3303)를 회전시킬 수 있다.
또한, 제2 구동요소(3302)의 일측에는 제2 수평이동부재(320)의 일단이 결합되어 있다. 따라서, 제2 구동요소(3302)는 고정된 위치에서 회전하고, 제2 수평이동부재(320)는 제2 구동요소(3302)의 회전 방향에 따라 수평 이동할 수 있다. 결국, 제2 구동요소(3302)는 제1 구동요소(3301)의 회전 운동을 작업부(110)의 직선 운동으로 변환할 수 있다.
제3 구동요소(3303)는 전술한 바와 같이 제1 구동요소(3301) 및 제2 구동요소(3302) 사이에 결합될 수 있다. 또한, 제3 구동요소(3303)는 복수 개로 마련되어 각각의 제3 구동요소(3303)는 제1 지지부재(110)의 양측에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 제3 구동요소(3303)는 예를 들어, 롤러 또는 아이들러로 마련될 수 있다. 이러한 제3 구동요소(3303)는 제1 구동요소(3301)의 동력으로 제2 구동요소(3302)를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 즉, 제3 구동요소(3303)는 제2 구동요소(3302)의 진행 방향을 변경할 수 있다.
제4 구동요소(3304)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 수평이동부재(320)가 결합된 제2 구동요소(3302)의 일부분에 부착될 수 있다. 이러한 제4 구동요소(3304)는 제2 구동요소(3302)의 장력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제4 구동요소(3304)는 제2 구동요소(3302)의 장력을 일정하게 유지시켜서, 제2 구동요소(3302)가 작업부(200)에 일정한 동력을 전달하도록 제어할 수 있다.
상기 구성을 포함하는 수평이동부(300)는 작업부(200)의 수평 방향으로 정확한 직선 운동을 유도할 수 있고, 작업부(200)를 일정한 속도로 이동시킬 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 수직이동부(400)는 제1 수직이동부재(410) 및 제2 수직이동부재(420)를 포함한다.
제1 수직이동부재(410)는 작업부(200) 및 수평이동부(300)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 수직이동부재(410)는 작업부(200)의 제3 작업부재(230)와 연결되고, 수평이동부(300)의 제2 수평이동부재(320)와 연결될 수 있다. 이러한 제1 수직이동부재(410)는 수직 방향으로 직선 운동할 수 있다. 이에 따라, 작업부(200)가 수직 방향으로 상승 또는 하강하면서 제1 작업부재(210)의 평면요소(2101)는 재료의 다짐면과 접촉할 수 있다. 또한, 제1 수직이동부재(410)는 제어부(500)에 의해 직선 운동 범위가 조절되어 작업부(200)가 일정한 다짐 높이로 작업하도록 유지될 수 있다. 또한, 제1 수직이동부재(410)는 제2 수평이동부재(320)의 이동에 따라 수평 방향으로 이동함과 동시에, 작업부(200)를 일정한 높이로 상승 또는 하강시킬 수 있다.
제2 수직이동부재(420)는 한 쌍의 길쭉한 원기둥 형상으로 마련되어 제1 수직이동부재(410)의 양 측면에 각각 배치될 수 있다. 이때, 제1 수직이동부재(410)는 각각의 제2 수직이동부재(420)에 대해 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 제2 수직이동부재(420)는 제1 수직이동부재(420)가 정확한 수직 방향으로 직선 운동하도록 안내할 수 있다.
상기 구성을 포함하는 수직이동부(400)는 작업부(200)를 일정한 높이로 상승 또는 하강시킬 수 있다. 동시에, 수직이동부(400)는 수평이동부(300)를 따라 작업부(200)와 함께 수평 방향으로 이동할 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 정보수집부(600)는 제1 센서(610) 및 제2 센서(620)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하여, 제1 센서(610)는 지지부(100)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제1 센서(610)는 복수 개로 마련되어 지지부(100)의 제2 지지부재(120)에 각각 설치될 수 있다. 이러한 제1 센서(610)는 도 1에 도시된 바와 같이 거푸집 내에 포설된 재료의 높이 또는 재료의 다짐 높이를 측정할 수 있다. 제1 센서(610)는 이와 같이 수집된 재료 상태에 관한 정보들을 제어부(500)로 실시간 전송할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2 센서(620)는 작업부(200)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제2 센서(620)는 제1 작업부재(210) 및 제2 작업부재(220)의 연결 부분에 설치될 수 있다. 제2 센서(620)는 제2 작업부재(220)에 의해 제1 작업부재(210)에 제공되는 다짐력 또는 다짐력에 의해 재료로부터 작업부(200)에 발생되는 반력을 측정할 수 있다. 제2 센서(620)는 이와 같이 수집된 정보들을 제어부(500)로 실시간 전송할 수 있다.
상기 구성을 포함하는 정보수집부(600)는 재료의 평탄 및 다짐 상태를 모니터링함으로써 작업 환경 정보를 수집하고, 수집된 정보들을 제어부(500)로 실시간 전달할 수 있다.
제어부(500)는 제1 센서(610) 또는 제2 센서(620)로부터 수신된 정보를 이용하여 작업부(200)에 대한 작업 명령을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 수평이동부(300) 및 수직이동부(400)의 이동 경로를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 실시간으로 수신되는 작업 환경 정보들을 이용하여 작업부(200)가 장애물을 회피하도록 상기 이동 경로를 실시간으로 수정할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 작업부(200)가 상기 이동 경로를 추종하면서 일정한 작업 속도로 재료를 평탄화하거나 다지도록 제어할 수 있다. 이러한 제어부(500)는 작업부(200), 수평이동부(300) 및 수직이동부(400)에 대한 원격 제어가 가능하며, 외부 작업자의 작업 지령을 원격으로 수신하는 것도 가능하다.
전술한 바와 같은 구성을 포함하는 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)은 축조물 시공 작업을 자동화하여 시공에 필요한 노무 의존성을 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 축조물 시공에 필요한 공사 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 작업자에게 발생될 수 있는 근골격계 질환을 예방할 수 있다.
또한, 축조물 시공에 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)을 적용하면, 평탄화 및 다짐 작업 시 수평 방향 및 수직 방향으로 정확한 직선 운동이 유도될 수 있으며, 일정한 속도로 이동하도록 제어되기 때문에, 축조물의 정밀도 및 균일성이 결과적으로 향상될 수 있다.
또한, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)은 평탄화 및 다짐 작업 툴의 수직 또는 수평 방향 작업 경로를 자동으로 생성하고, 작업 툴이 생성된 작업 경로를 일정한 작업 속도로 추종하도록 제어할 수 있다. 결국, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템(10)을 사용함으로써, 축조물 재료에 대한 연속적인 평탄화 및 다짐 작업을 자동화할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 평탄화 및 다짐 자동화 시스템
100: 지지부
110: 제1 지지부재
120: 제2 지지부재
200: 작업부
210: 제1 작업부재
2101: 평면요소
2102: 곡면요소
2103: 오목요소
220: 제2 작업부재
230: 제3 작업부재
300: 수평이동부
310: 제1 수평이동부재
320: 제2 수평이동부재
330: 제3 수평이동부재
3301: 제1 구동요소
3302: 제2 구동요소
3303: 제3 구동요소
3304: 제4 구동요소
400: 수직이동부
410: 제1 수직이동부재
420: 제2 수직이동부재
500: 제어부
600: 정보수집부
610: 제1 센서
620: 제2 센서

Claims (11)

  1. 축조물을 건설하기 위한 구조체에 체결되는 지지부;
    상기 지지부에 의해 지지되고 거푸집 내부에 포설된 재료의 평탄화 또는 다짐 작업을 수행하는 작업부;
    상기 작업부를 수평 이동시키는 수평이동부;
    상기 작업부를 수직 이동시키는 수직이동부; 및
    상기 작업부가 일정한 작업 속도로 작동하도록 원격 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 재료의 평탄화 및 다짐 상태를 기반으로 작업경로를 생성하여 상기 작업부가 연속적으로 평탄화 및 다짐 작업을 수행하게 하며,
    상기 수평이동부는,
    상기 지지부에 형성되는 제1 수평이동부재;
    상기 수직이동부와 연결되고 상기 제1 수평이동부재를 따라 수평 방향으로 이동하는 제2 수평이동부재; 및
    상기 제2 수평이동부재의 일측에 연결되는 제3 수평이동부재;
    를 포함하고,
    상기 제3 수평이동부재는 상기 제2 수평이동부재가 일정한 속도로 이동하도록 구동하며,
    상기 제3 수평이동부재는,
    상기 제2 수평이동부재에 대한 동력을 생성하는 제1 구동요소;
    상기 제1 구동요소로부터 발생된 동력을 상기 작업부로 전달하는, 제2 구동요소;
    상기 제1 구동요소 및 상기 제2 구동요소 사이에 결합되며, 상기 동력으로 상기 제2 구동요소를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제3 구동요소; 및
    상기 제2 구동요소의 장력을 조절하는 제4 구동요소;
    를 포함하고,
    상기 제4 구동요소는 상기 제2 구동요소가 상기 작업부에 일정한 동력을 전달하게 하는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작업부는,
    상기 재료를 평탄화하거나 다지도록 재료와 접촉하는 제1 작업부재; 및
    상기 제1 작업부재에 결합되고 상기 재료에 일정한 다짐력을 제공하는 제2 작업부재;
    를 포함하고,
    상기 제1 작업부재는 상기 재료를 일정한 높이로 평탄화하고 일정한 다짐력으로 다지는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 작업부재는,
    상기 제1 작업부재의 저부에 평면으로 형성되며 상기 재료와 접촉하는 평면요소; 및
    상기 제1 작업부재의 측부에 곡면으로 형성되는 곡면요소;
    를 포함하고,
    상기 곡면요소는 상기 평면요소의 수평 방향 이동에 의해 평탄화되고 남은 재료를 이동시키는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 작업부재는 상기 곡면요소의 중앙에 형성되는 오목요소를 더 포함하고,
    상기 오목요소는 철골기둥의 적어도 일부를 수용하는 크기로 구성되는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 작업부는 상기 제2 작업부재에 결합되어 상기 작업부와 상기 수직이동부를 연결하는 제3 작업부재를 더 포함하고,
    제3 작업부재는 상기 수직이동부에 탈부착식으로 장착되는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수직이동부는,
    상기 작업부 및 상기 수평이동부와 연결되고, 수직 방향으로 직선운동하는 제1 수직이동부재; 및
    상기 제1 수직이동부재의 운동 방향을 안내하는 제2 수직이동부재;
    를 포함하고,
    상기 제1 수직이동부재는 상기 수평이동부에 의해 수평 방향으로 이동함과 동시에, 상기 작업부를 일정한 높이로 상승 또는 하강시키는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 수평이동부가 이동 가능하게 장착되는 제1 지지부재; 및
    양단이 상기 제1 지지부재의 대향면에 각각 고정되는 제2 지지부재;
    를 포함하고,
    상기 제2 지지부재는 상기 수평이동부 또는 수직이동부에 의한 상기 제1 지지부재의 변형을 방지하는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
  10. 축조물을 건설하기 위한 구조체에 체결되는 지지부;
    상기 지지부에 의해 지지되고 거푸집 내부에 포설된 재료의 평탄화 또는 다짐 작업을 수행하는 작업부;
    상기 작업부를 수평 이동시키는 수평이동부;
    상기 작업부를 수직 이동시키는 수직이동부; 및
    상기 작업부가 일정한 작업 속도로 작동하도록 원격 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 재료의 평탄화 및 다짐 상태를 기반으로 작업경로를 생성하여 상기 작업부가 연속적으로 평탄화 및 다짐 작업을 수행하게 하며,
    상기 재료에 대한 작업 환경 정보를 수집하는 정보수집부를 더 포함하고,
    상기 정보수집부는,
    상기 지지부에 설치되어 포설된 상기 재료의 높이 또는 재료의 다짐 높이를 측정하는 제1 센서; 및
    상기 작업부에 설치되어 상기 작업부에서 발생하는 다짐력 및 반력을 측정하는 제2 센서;
    를 포함하고,
    상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서로부터 수집된 정보는 상기 제어부로 실시간 전달되는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서로부터 수신된 정보를 통해 상기 수평이동부 및 상기 수직이동부의 이동 경로를 생성하고, 상기 작업부가 일정한 작업 속도로 상기 재료를 평탄화하거나 다지게 하는, 평탄화 및 다짐 자동화 시스템.
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