KR102370544B1 - 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 매연발생과 소음이 없는 정숙한 미장 작업을 수행하되, 미장 작업 중 발생되는 오동작과 이동방향의 교정이 가능하며, 미장면에 적정한 살수를 수행할 수 있도록 한 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 미장로봇은 구동부 설치판, 구동부 설치판의 하부에 복수개로 지지 배치되어 있는 타원형의 가드레일, 가드레일을 구동부 설치판에 연결시키는 다수의 가드레일 연결대를 포함한 미장로봇 프레임과; 상기 구동부 설치판의 상면에 좌우 대칭적으로 장착된 미장날 회전모터 및 방향제어모터와; 상기 미장날 회전모터 각기 출력축에 틸팅/승강 조인트유닛을 매개로 연결되어 기울기 조절과 승강가능한 회전구동축을 형성하는 틸팅회전축과; 방사상으로 배치되어 원형 배열되며 상호 반대방향으로 회전하는 다수의 미장날을 각기 갖고, 상기 틸팅회전축)의 하부에 각기 조립되어 미장날 회전모터의 구동으로 회전하여 미장을 수행하는 미장날유닛과; 회전구동축에 직교 방향을 이루고 각각 틸팅각이 생성되는 X틸팅축과 Y틸팅축을 가지고 상기 틸팅회전축의 둘레에 각기 삽입되며, 방향제어모터의 구동방향에 따라 Y틸팅축에 틸팅각을 생성시키는 샤프트 피치와; X틸팅축에 연결된 틸팅바와, 일단이 틸팅바의 일단에 피봇 연결되고 타단이 구동부 설치판에 힌지 연결되어 있는 힌지로드, 일단이 틸팅바의 타단에 피봇연결되고 타단이 방향제어모터의 출력단측 작동레버에 힌지 연결된 틸팅로드로 이루어진 방향제어링크유닛;을 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 미장로봇은 구동부 설치판, 구동부 설치판의 하부에 복수개로 지지 배치되어 있는 타원형의 가드레일, 가드레일을 구동부 설치판에 연결시키는 다수의 가드레일 연결대를 포함한 미장로봇 프레임과; 상기 구동부 설치판의 상면에 좌우 대칭적으로 장착된 미장날 회전모터 및 방향제어모터와; 상기 미장날 회전모터 각기 출력축에 틸팅/승강 조인트유닛을 매개로 연결되어 기울기 조절과 승강가능한 회전구동축을 형성하는 틸팅회전축과; 방사상으로 배치되어 원형 배열되며 상호 반대방향으로 회전하는 다수의 미장날을 각기 갖고, 상기 틸팅회전축)의 하부에 각기 조립되어 미장날 회전모터의 구동으로 회전하여 미장을 수행하는 미장날유닛과; 회전구동축에 직교 방향을 이루고 각각 틸팅각이 생성되는 X틸팅축과 Y틸팅축을 가지고 상기 틸팅회전축의 둘레에 각기 삽입되며, 방향제어모터의 구동방향에 따라 Y틸팅축에 틸팅각을 생성시키는 샤프트 피치와; X틸팅축에 연결된 틸팅바와, 일단이 틸팅바의 일단에 피봇 연결되고 타단이 구동부 설치판에 힌지 연결되어 있는 힌지로드, 일단이 틸팅바의 타단에 피봇연결되고 타단이 방향제어모터의 출력단측 작동레버에 힌지 연결된 틸팅로드로 이루어진 방향제어링크유닛;을 포함한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 콘크리트 슬래브의 시공 중 콘크리트를 평탄화시키는 미장공정에 사용되는 미장로봇에 관한 것으로, 특히 매연발생과 소음이 없는 정숙한 미장 작업을 수행하되, 미장 작업 중 발생되는 오동작과 이동방향의 교정이 가능하며, 미장면에 적정한 살수를 수행할 수 있도록 한 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇에 관한 것이다.
일반적으로 바닥 평활도는 수평도와 평탄도를 의미하는 것으로, 바닥 미장의 품질에 의해 결정된다. 바닥 미장은 품질이 확보되지 않으면 예로 이웃간의 분쟁으로 이어지는 층간소음의 원인이 될 수 있다. 층간소음은 평활도가 기준범위를 초과하게 되면 미장면과 바닥재(완충재)와의 사이에 틈새가 발생되어 나타날 수 있다.
또한 물류창고나 각종 기계 장비나 설비가 들어서는 공장형 건축물의 경우 바닥의 미장 품질이 떨어지게 되면 안전 주행 및 가공정밀도에 영향을 미칠 수 있으므로 미장 후 품질 확인이 필요하며, 미장의 평활도가 기준범위를 초과하게 되면 추가적인 평탄화 작업이 필요하다. 미장의 평탄화작업은 수작업으로 의존할 경우 많은 시간과 노동력이 필요함으로 자동화작업이 바람직하다.
이러한 자동화작업을 위해 미장로봇이 개발되어 있다. 이러한 미장로봇을 통해 평탄화가 필요한 부분의 자동 작업을 수행시킬 경우 공사비의 절감과 공기 단축의 효과를 얻을 수 있을 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0443595호(특허문헌 1)로서, 로봇 본체에 탑재된 소형엔진의 구동력을 감속기어와 베벨기어를 통하여 트로웰에 전달하여 트로웰을 회전시키고, 스텝모터와 워엄기어를 이용하여 상기 트로웰의 기울어짐 각도를 조절하여 트로웰과 바닥면과의 마찰력을 추진력으로 하여 전방향 이동이 가능하도록 구성된 것이다. 그러나 이 배경기술은 소형엔진의 구동시 발생되는 소음과 매연으로 인해 작업공간이 오염되며 소음이 심하여 작업자에게 유해한 문제가 발생될 뿐만 아니라 후진 이동 및 자세 교정을 할 수 없는 단점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 미국 특허 제5816740호(특허문헌 2)로서, 파워 미장을 위한 유압 컨트롤 조향기(HYDRAULICALLY CONTROLLED STEERING FOR POWER TROWEL)가 제안되어 있다. 이는 엔진의 구동력으로 로터를 구동시켜 미장날을 회전시키고, 프레임의 시트에 작업자가 탑승하여 미장 작업을 수행하도록 한 것이다. 그러나 이 배경기술은 전,후진 및 방향 제어가 가능한데 반해, 엔진의 구동시 발생되는 소음과 매연으로 인해 작업공간이 오염되며 소음이 심하여 작업자에게 유해한 문제가 발생된다.
본 발명은 매연발생과 소음이 없는 정숙한 미장 작업을 수행하되, 미장 작업 중 발생되는 오동작과 이동방향의 교정이 가능하며, 미장면에 적정한 살수를 수행할 수 있도록 한 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 미장로봇은 구동부 설치판, 구동부 설치판의 하부에 복수개로 지지 배치되어 있는 타원형의 가드레일, 가드레일을 구동부 설치판에 연결시키는 다수의 가드레일 연결대를 포함한 미장로봇 프레임과; 상기 구동부 설치판의 상면에 좌우 대칭적으로 장착된 미장날 회전모터 및 방향제어모터와; 상기 미장날 회전모터 각기 출력축에 틸팅/승강 조인트유닛을 매개로 연결되어 기울기 조절과 승강가능한 회전구동축을 형성하는 틸팅회전축과; 방사상으로 배치되어 원형 배열되며 상호 반대방향으로 회전하는 다수의 미장날을 각기 갖고, 상기 틸팅회전축)의 하부에 각기 조립되어 미장날 회전모터의 구동으로 회전하여 미장을 수행하는 미장날유닛과; 회전구동축에 직교 방향을 이루고 각각 틸팅각이 생성되는 X틸팅축과 Y틸팅축을 가지고 상기 틸팅회전축의 둘레에 각기 삽입되며, 방향제어모터의 구동방향에 따라 Y틸팅축에 틸팅각을 생성시키는 샤프트 피치와; X틸팅축에 연결된 틸팅바와, 일단이 틸팅바의 일단에 피봇 연결되고 타단이 구동부 설치판에 힌지 연결되어 있는 힌지로드, 일단이 틸팅바의 타단에 피봇연결되고 타단이 방향제어모터의 출력단측 작동레버에 힌지 연결된 틸팅로드로 이루어진 방향제어링크유닛;을 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부 설치판의 상면에 미장날 회전모터 중 어느 하나를 두고 전,후로 대칭하여 장착된 한 쌍의 자세교정용 모터와; 한 쌍의 자세교정용 모터의 출력단부에 각기 일단이 고정 연결된 작동아암과; 일단이 작동아암의 타단에 각기 힌지 연결되고 타단이 일측 샤프트 피치의 Y틸팅축에 힌지 연결된 자세교정용 로드;를 더 포함하여, 자세교정용 모터의 구동제어를 통해 일측 샤프트 피치의 X틸팅축에 회전각을 생성시킴으로써 미장로봇의 미장작업 중 자세를 교정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 미장날유닛은 틸팅회전축의 하부에 삽입 결합된 미장날 허브와; 상기 미장날 허브에 일단이 회전가능하게 결합되고 반경방향으로 배치되어져 원형 배열된 다수의 미장날 샤프트와; 상기 미장날 샤프트의 일단에 고정되어 미장날 허브의 하면으로 돌출된 샤프트 레버와; 미장날 샤프트의 타단에 연결된 미장날 지지대와; 미장날 지지대의 하단에 연결된 미장날과; 상기 샤프트 레버에 회전 자유롭게 연결된 레버 베어링;으로 구성되고, 미장날의 미장각도를 제어하기 위해 구동부 설치판에 장착된 한 쌍의 미장날 각도 제어모터와; 상기 미장날 각도 제어모터의 출력단에 연결된 아암과; 일단이 상기 아암과 접하고 타단이 틸팅회전축을 지지하는 샤프트홀더에 피봇 연결됨과 동시에 샤프트 피치를 지렛점으로 이용하여 틸팅회전축을 상승 조작시키는 리프트 브라켓과; 틸팅회전축의 하단에 장착되어 레버 베어링과 구름 접촉되어 있는 미장날 각도조정판을 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미장로봇 프레임의 상부에 배치되어 구동부 설치판에 지지되어 있는 물탱크와; 상기 구동부 설치판에 장착되어 상기 물탱크의 출수구측에 연결되어 있는 분사펌프와; 상기 가드레일에 장착되어 상기 분사펌프와 연결되어 미장 작업이 이루어지는 콘크리트 표면에 물을 분사시키는 하나 이상의 분사노즐;을 더 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 틸팅/승강 조인트유닛은 상기 미장날 회전모터의 각기 출력축에 결합된 상부 힌지축, 상부 힌지축에 힌지핀을 매개로 힌지 연결된 하부 힌지축, 하부 힌지축에 상단이 삽입되어 커플링 핀을 매개로 결합되고 하단에 하부로 개방된 핀 안내홈을 갖는 샤프트 커플링, 틸팅회전축의 상단에 끼움 결합되어 샤프트 커플링의 핀 안내홈에 위치함과 동시에 틸팅회전축의 상승 이동시 핀 안내홈을 따라 이동하는 회전력 전달핀을 구비하고, 상기 미장날 회전모터의 구동 중 틸팅회전축의 상승 동작시 상부 힌지축과 하부 힌지축 및 샤프트 커플링의 일체된 회전력이 회전력 전달핀을 매개로 틸팅회전축에 계속적으로 전달되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇에 따르면, 2대의 미장날 회전모터에 각기 축결된 틸팅회전축은 기울어진 각도 조절이 가능하게 설치되고, 틸팅회전축에 결합된 샤프트 피치를 방향제어모터의 구동으로 회전제어하여 틸팅회전축에 연동 회전하는 각 미장날유닛의 자세를 다양한 형태로 기울여 전,후진 및 좌우 방향을 용이하게 제어할 수 있다. 특히 한 쌍의 자세교정용 모터의 구동으로 어느 한쪽에 위치한 미장날유닛측에서 발생되는 미장 마찰력의 발생지점을 조정하여 미장 작업 중 발생되는 불균형된 이상 회전 동작이나 이동 중 경로의 오차를 보정할 수 있다.
또한, 분사노즐을 통해 적정한 살수를 수행할 수 있어 미장면의 균열 방지를 도모할 수 있다.
또한, 배터리의 전원으로 각 모터가 구동되어져 소음 및 매연의 발생이 없이 정숙한 미장 작업을 실시할 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미장로봇의 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 2의 일측면도.
도 4는 도 2의 저면도.
도 5a는 도 1에서 커버, 배터리 및 컨트롤러를 제거시킨 상태에서의 사시도.
도 5b는 도 5a에서 프레임 및 물탱크를 제거시킨 상태에서의 사시도.
도 6은 도 5a에서 틸팅회전축을 단면하여 나타낸 종단면도.
도 7은 도 5a의 일측면도.
도 8은 도 1의 미장로봇에 설치된 한쪽 틸팅회전축의 단면도.
도 9a는 도 8의 A-A선에서 본 단면도.
도 9b는 도 8의 A-A선에서 본 단면도로서 틸팅회전축이 상승된 동작상태도.
도 10은 도 5b에서 일부를 도시한 사시도.
도 11은 도 10에서 일부를 도시한 사시도.
도 12는 도 11에서 미장날 회전모터와 미장날유닛을 제거한 사시도.
도 13은 도 12의 분해사시도.
도 14는 도 11에 도시된 미장날유닛의 사시도.
도 15는 도 1의 미장로봇이 전후진 및 좌우회전을 위한 미장날유닛의 다양한 동작상태도.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미장로봇의 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 2의 일측면도.
도 4는 도 2의 저면도.
도 5a는 도 1에서 커버, 배터리 및 컨트롤러를 제거시킨 상태에서의 사시도.
도 5b는 도 5a에서 프레임 및 물탱크를 제거시킨 상태에서의 사시도.
도 6은 도 5a에서 틸팅회전축을 단면하여 나타낸 종단면도.
도 7은 도 5a의 일측면도.
도 8은 도 1의 미장로봇에 설치된 한쪽 틸팅회전축의 단면도.
도 9a는 도 8의 A-A선에서 본 단면도.
도 9b는 도 8의 A-A선에서 본 단면도로서 틸팅회전축이 상승된 동작상태도.
도 10은 도 5b에서 일부를 도시한 사시도.
도 11은 도 10에서 일부를 도시한 사시도.
도 12는 도 11에서 미장날 회전모터와 미장날유닛을 제거한 사시도.
도 13은 도 12의 분해사시도.
도 14는 도 11에 도시된 미장날유닛의 사시도.
도 15는 도 1의 미장로봇이 전후진 및 좌우회전을 위한 미장날유닛의 다양한 동작상태도.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 5와 같이 본 실시 예에 따른 미장로봇(10)은 미장로봇 프레임(12)이 구비된다. 미장로봇 프레임(12)은 구동부 설치판(121), 구동부 설치판(121)의 하부에 복수개로 지지 배치되어 있는 타원형의 가드레일(122), 가드레일(122)을 구동부 설치판(121)에 연결시키는 다수의 가드레일 연결대(123)를 포함한다. 또한 미장로봇 프레임(12)은 구동부 설치판(121)의 둘레로 입설된 사이드 커버(124), 사이드 커버(124)의 상단에 수평적으로 배치된 탑 플레이트(125)를 갖는다. 탑 플레이트(125)에는 후술할 각종 모터에 구동 전원을 공급하기 위한 배터리(5)와 그 모터의 구동을 제어하기 위한 컨트럴 박스(6)가 설치된다. 컨트럴 박스(6)는 송수신부가 포함되어 원격으로 미장로봇(10)의 이동방향 및 자세교정 그리고 미장날(305)의 미장각도를 조정할 수 있게 되어 있다.
도 5a 내지 도 7과 같이 미장로봇 프레임(12)의 구동부 설치판(121) 상면에는 좌우 대칭적으로 배치된 미장날 회전모터(14a,14b) 및 방향제어모터(16a,16b)가 장착되어 있다. 미장날 회전모터(14a,14b)는 후술할 미장날유닛(30a,30b)을 회전시키기 위한 것이고, 방향제어모터(16a,16b)는 미장로봇(10)의 미장 작업 중 전,후진 이동 및 좌,우 회전의 방향을 각기 제어하기 위한 것이다.
도 8, 도 9a 및 도 13과 같이 미장날 회전모터(14a,14b)의 각기 출력축(141)에는 틸팅/승강 조인트유닛(140)을 매개로 연결되어 회전구동축(Z)을 형성하고, 회전구동축(Z)의 기울어진 각도(±θ)의 조절이 가능하고, 회전구동축(Z)의 길이방향으로 일정량(G) 범위내에서 승강이동가능하도록 설치된 틸팅회전축(20a,20b)이 연결된다.
틸팅/승강 조인트유닛(140)은 미장날 회전모터(14a,14b)의 각기 출력축(141)에 결합된 상부 힌지축(142), 상부 힌지축(142)에 힌지핀(144)을 매개로 힌지 연결된 하부 힌지축(143), 하부 힌지축(143)에 상단이 삽입되어 커플링 핀(145)을 매개로 결합되고 하단에 하부로 개방된 핀 안내홈(164a)을 갖는 샤프트 커플링(146), 틸팅회전축(20a,20b)의 상단에 끼움 결합되어 샤프트 커플링(146)의 핀 안내홈(164a)에 위치함과 동시에 틸팅회전축(20a,20b)의 상승 이동시 핀 안내홈(164a)을 따라 이동하는 회전력 전달핀(147)을 포함한다.
따라서 도 9b와 같이 미장날 회전모터(14a,14b)의 구동 중 틸팅회전축(20a,20b)의 상승 동작시 상부 힌지축(142)과 하부 힌지축(143) 및 샤프트 커플링(146)의 일체된 회전력이 회전력 전달핀(147)을 매개로 틸팅회전축(20a,20b)에 계속적으로 전달된다.
틸팅회전축(20a,20b)에는 회전축 허브(22)를 매개로 미장날유닛(30a,30b)이 각각 장착되어 있다. 회전축 허브(22)와 틸팅회전축(20a,20b)은 상호 다각단면 결합을 통해 결합되어 있다. 따라서 틸팅회전축(20a,20b)에 연동하여 회전축 허브(22)가 회전한다. 미장날유닛(30a,30b)은 방사상으로 배치되어 원형 배열되어 상호 반대방향으로 회전하는 다수의 미장날(31)을 각기 갖고, 틸팅회전축(20a,20b)의 하부에 각기 고정 설치되어 있다.
도 11 내지 도 14와 같이 미장날유닛(30a,30b)은 틸팅회전축(20a,20b)의 하부에 삽입 결합된 미장날 허브(301)와, 미장날 허브(301)에 일단이 회전가능하게 결합되어 반경방향으로 배치되어져 원형 배열된 다수의 미장날 샤프트(302)와, 미장날 샤프트(302)의 일단에 고정되어 미장날 허브(301)의 하면으로 돌출된 샤프트 레버(303)와, 미장날 샤프트(302)의 타단에 연결된 미장날 지지대(304)와, 미장날 지지대(304)의 하단에 연결된 미장날(305)과, 샤프트 레버(303)에 회전 자유롭게 연결된 레버 베어링(306)으로 구성된다.
도 5a, 도 8, 도 9a와 같이 미장날(305)의 미장각도를 조정하기 위해 구동부 설치판(121)에 장착된 미장날 각도 제어모터(310a,310b)와, 미장날 각도 제어모터(310a,310b)의 출력단에 연결된 아암(311a,311b)과, 일단이 상기 아암(311a,311b)과 접하고 타단이 틸팅회전축(20a,20b)을 지지하는 샤프트홀더(24)에 피봇 연결됨과 동시에 샤프트 피치(40a,40b)를 지렛점으로 이용하여 틸팅회전축(20a,20b)을 상승 조작시키는 리프트 브라켓(312a,312b)과, 틸팅회전축(20a,20b)의 하단에 장착되어 미장날유닛(30a,30b)측 레버 베어링(306)과 구름 접촉되어 있는 미장날 각도조정판(313a,313b)이 구비된다. 샤프트홀더(24)는 상부베어링(148)을 통해 틸팅회전축(20a,20b)을 각기 회전지지한다.
회전구동축(Z)에 배치된 회전축 허브(22,22)에 각기 샤프트 피치(40a,40b)가 삽입되어 있고, 회전축 허브(22,22)와 샤프트 피치(40a,40b)의 사이에는 하부베어링(149)이 설치되어 있다. 샤프트 피치(40a,40b)는 틸팅회전축(20a,20b)을 기울이기 위해 설치된다.
샤프트 피치(40a,40b)는 회전구동축(Z)에 직교 방향을 이루고 각각 틸팅회전각이 생성되는 X틸팅축(401)과 Y틸팅축(402)을 갖는다. 샤프트 피치(40a,40b)는 방향제어모터(16a,16b)의 구동방향에 따라 Y틸팅축(402)에 틸팅회전각을 생성시켜 미장로봇(10)의 전,후진 이동방향 및 좌,우 회전방향을 결정한다.
방향제어모터(16a,16b)는 방향제어링크유닛(50a,50b)을 매개로 X틸팅축(401)과 연결된다. 도 5b 및 도 13과 같이 방향제어링크유닛(50a,50b)은 X틸팅축(401)에 피봇 연결된 틸팅바(501)와, 일단이 틸팅바(501)의 일단에 피봇 연결되고 타단이 구동부 설치판(121)에 힌지 연결되어 있는 힌지로드(502), 일단이 틸팅바(501)의 타단에 피봇연결되고 타단이 방향제어모터(16a,16b)의 출력단측 작동레버(161)에 힌지 연결된 틸팅로드(503)로 이루어진다.
따라서 어느 하나의 방향제어모터(16a)가 구동하면 틸팅로드(503)의 승강동작에 의해 틸빙바(501)가 힌지로드(502)의 하단을 중심으로 X틸팅축(401)의 단부를 들어올리거나 내리게되어 샤프트 피치(40a)에 삽입된 틸팅회전축(20a)이 도 8과 같이 힌지핀(144)의 중심을 기준으로 기울어져 경사각도(±θ)를 갖게 된다.
이로 인해 방향제어모터(16a,16b)를 구동 제어하게 되면, 도 5와 같이 미장날(305)은 4가지 형태로 자세를 변경시킬 수 있다. 이로 인해 미장날 회전모터(14a,14b)가 구동하는 경우, 도 15에서 (a)와 같이 모두 안쪽에서 미장 마찰력이 이루어지는 경우 전진동작이 일어나고, (b)와 같이 모두 바깥쪽에서 미장 마찰력이 이루어지는 경우 후진동작이 일어난다. 또한, 도 15의 (c) 및 (d)와 같이 어느 한쪽의 미장날개는 안쪽에서 다른 한쪽의 미장날개는 바깥쪽에서 미장 마찰력이 이루어질 경우 각각 우회전 방향과 좌회전 방향으로 전환할 수 있다. 여기서 미장 마찰력이란 회전하는 미장날개가 미장면과 접촉하여 발생하는 마찰력을 의미한다.
한편, 본 발명의 미장로봇(10)에는 미장 작업 중 발생되는 불균형된 동작이나 오차 방향을 교정할 수 있도록 되어 있다. 즉, 미장로봇(10)은 각종 조립 부품의 가공오차나 각종 모터의 설치오차 그리고 미장시 미장면과의 마찰 조건의 상이함으로 발생되는 이상동작을 교정할 수 있는 수단이 포함되어 있다. 이를 위해 도 5b, 도 7 및 도 10과 같이 구동부 설치판(121)의 상면에 미장날 회전모터(14a,14b) 중 어느 하나를 대칭하여 장착된 한 쌍의 자세교정용 모터(60a,60b)와, 한 쌍의 자세교정용 모터(60a,60b)의 출력단부에 각기 일단이 고정 연결된 작동아암(62a,62b)과, 일단이 작동아암(62a,62b)의 타단에 각기 힌지 연결되고 타단이 일측 샤프트 피치(40b)의 Y틸팅축(402)에 힌지 연결된 자세교정용 로드(64a,64b)를 포함한다.
따라서 도 10과 같이 한 쌍의 자세교정용 모터(60a,60b)를 구동 제어하게 되면, 자세교정용 로드(64a,64b)가 승강 동작하고 샤프트 피치(40b)의 X틸팅축(401)이 회전되어 X축 틸팅회전각을 생성시킴으로써 미장 마찰력의 위치를 조정킬 수 있어 미장로봇의 미장 작업 중 발생되는 불균형된 회전 동작이나 이동방향을 바로 잡기 위한 교정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 미장로봇(10)은 미장면의 균열 방지를 위해 (콘크리트 내부 온도 상승 억제) 살수 장치로서 도 5a와 같이 미장로봇 프레임(12)의 상부에 배치되어 구동부 설치판(121)에 지지되어 있는 물탱크(70)와, 상기 구동부 설치판(121)에 장착되어 상기 물탱크(70)의 출수구측에 연결되어 있는 분사펌프(72)와, 가드레일(122)에 장착되어 상기 분사펌프(72)와 연결되어 미장 작업이 이루어지는 콘크리트 표면에 물을 분사시키는 하나 이상의 분사노즐(74)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 분사펌프(72)의 구동제어는 전술한 제어박스(6)에서 이루어진다.
이와 같이 구성된 미장로봇(10)의 동작을 설명한다.
<미장작업>
먼저, 미장로봇(10)이 미장 작업의 시작 위치에서 미장날 회전모터(14a,14b)를 구동하게 되면, 틸팅/승강 조인트유닛(140)을 매개로 틸팅회전축(20a,20b)이 회전하고, 이에 연동하여 한 쌍의 미장날유닛(30a,30b)이 도 4와 같이 서로 반대 방향으로 회전한다. 이때 다수의 미장날(31)이 회전구동축(Z)을 중심으로 선회하여 타설된 콘크리트를 다짐 평탄화시키는 미장작업을 수행하게 된다.
<전진 및 후진 이동>
이같은 상태에서 전진 또는 후진 이동이 필요한 경우, 방향제어모터(16a,16b)를 구동제어한다. 방향제어모터(16a,16b)의 구동 제어로 방향제어링크유닛(50a,50b)을 매개로 샤프트 피치(40a,40b)가 틸팅되어 Y틸팅축(402)에 틸팅회전각을 발생시키고, 이로 인해 틸팅회전축(20a,20b)에 틸팅각(±θ)이 발생된다. 이때 일측 틸팅회전축(20a)과 타측 틸팅회전축(20b)은 서로 대칭적으로 기울어진 경사각을 갖는다.
따라서 양쪽의 미장날(31)이 도 15의 (a)와 같은 자세를 가질 경우 미장로봇(10)은 전진 동작이 일어나고, 도 15의 (b)와 같은 자세를 가질 경우 미장로봇(10)은 후진 동작이 일어난다. 이때 미장로봇(10)의 전,후진 이동 중 방향제어모터(16a,16b)의 회전 속도를 제어함으로써 이동속도를 증감시킬 수 있다.
이와 같이 전진 및 후진 이동 과정에서도 미장날 회전모터(14a,14b)는 계속적으로 구동하여 미장작업을 수행하게 된다.
<좌/우 회전>
한편, 미장 경로를 따르고 있는 미장로봇(10)이 방향 전환(좌,우 회전)이 필요한 경우, 방향제어모터(16a,16b)의 구동 제어로 방향제어링크유닛(50a,50b)을 매개로 샤프트 피치(40a,40b)가 Y틸팅축(402)에 회전각을 발생시키고, 이로 인해 틸팅회전축(20a,20b)에 틸팅각(±θ)이 발생된다. 이때 일측 틸팅회전축(20a)과 타측 틸팅회전축(20b)은 서로 동일 방향으로 기울어진 경사각을 갖는다.
따라서 양쪽의 미장날(31)이 도 15의 (c)와 같은 자세를 가질 경우 미장로봇(10)은 우회전 동작이 일어나고, 도 15의 (d)와 같은 자세를 가질 경우 미장로봇(10)은 좌회전 동작이 일어난다.
<자세 교정>
한편, 미장 작업 중 또는 이동 과정에서 이상 동작(경로를 벗어나가나 불안정한 모션 동작)을 하는 경우, 한 쌍의 자세교정용 모터(60a,60b)를 구동 제어하게 되면, 자세교정용 로드(64a,64b)를 매개로 Y틸팅축(402)이 선회하고 동시에 X틸팅축(401)이 회전되어 X축 틸팅회전각을 생성시킴으로써 미장 마찰력의 위치를 조정시킬 수 있어 미장로봇의 미장 작업 중 발생되는 불균형된 회전 동작이나 이동방향을 바로 잡을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 미장날 회전모터(14a,14b)를 통해 모두 2대의 미장날유닛(30a,30b)을 회전시켜 1회 미장을 넓게 수행함으로써 미장시간을 단축할 수 있다.
또한, 2대의 미장날 회전모터(14a,14b)에 각기 축결된 틸팅회전축(20a,20b)은 기울어진 각도 조절이 가능하게 설치되고, 틸팅회전축(20a,20b)에 결합된 샤프트 피치(40a,40b)를 방향제어모터(16a,16b)의 구동으로 회전제어하여 틸팅회전축(20a,20b)에 연동 회전하는 각 미장날유닛(30a,30b)의 자세를 다양한 형태로 기울여 전,후진 및 좌우 방향을 용이하게 제어할 수 있다. 특히 한 쌍의 자세교정용 모터(60a,60b)의 추가적인 구동으로 미장날유닛(30a,30b) 중 어느 한쪽의 미장날(305)의 미장 마찰력의 발생 위치를 조정시켜 미장 작업 중 발생되는 불균형된 회전 동작이나 이동방향을 바로 잡기 위한 교정을 수행할 수 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
12: 미장로봇 프레임
14a,14b: 미장날 회전모터
16a,16b: 방향제어모터
20a,20b: 틸팅회전축
30a,30b: 미장날유닛
40a,40b: 샤프트 피치
50a,50b: 방향제어링크유닛
14a,14b: 미장날 회전모터
16a,16b: 방향제어모터
20a,20b: 틸팅회전축
30a,30b: 미장날유닛
40a,40b: 샤프트 피치
50a,50b: 방향제어링크유닛
Claims (5)
- 구동부 설치판(121), 구동부 설치판(121)의 하부에 복수개로 지지 배치되어 있는 타원형의 가드레일(122), 가드레일(122)을 구동부 설치판(121)에 연결시키는 다수의 가드레일 연결대(123)를 포함한 미장로봇 프레임(12)과;
상기 구동부 설치판(121)의 상면에 좌우 대칭적으로 장착된 미장날 회전모터(14a,14b) 및 방향제어모터(16a,16b)와;
상기 미장날 회전모터(14a,14b)의 각기 출력축(141)에 틸팅/승강 조인트유닛(140)을 매개로 연결되어 기울기 조절과 승강가능한 회전구동축(Z)을 형성하는 틸팅회전축(20a,20b)과;
방사상으로 배치되어 원형 배열되며 상호 반대방향으로 회전하는 다수의 미장날(31)을 각기 갖고, 상기 틸팅회전축(20a,20b)의 하부에 각기 조립되어 미장날 회전모터(14a,14b)의 구동으로 회전하여 미장을 수행하는 미장날유닛(30a,30b)과;
회전구동축(Z)에 직교 방향을 이루고 각각 틸팅각이 생성되는 X틸팅축(401)과 Y틸팅축(402)을 가지고 상기 틸팅회전축(20a,20b)의 둘레에 각기 삽입되며, 방향제어모터(16a,16b)의 구동방향에 따라 Y틸팅축(402)에 틸팅각을 생성시키는 샤프트 피치(40a,40b)와;
X틸팅축(401)에 연결된 틸팅바(501)와, 일단이 틸팅바(501)의 일단에 피봇 연결되고 타단이 구동부 설치판(121)에 힌지 연결되어 있는 힌지로드(502), 일단이 틸팅바(501)의 타단에 피봇연결되고 타단이 방향제어모터(16a,16b)의 출력단측 작동레버(161)에 힌지 연결된 틸팅로드(503)로 이루어진 방향제어링크유닛(50a,50b);을 포함한 것을 특징으로 하는 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇. - 제 1항에 있어서,
상기 구동부 설치판(121)의 상면에 미장날 회전모터(14a,14b) 중 어느 하나를 두고 전,후로 대칭하여 장착된 한 쌍의 자세교정용 모터(60a,60b)와;
한 쌍의 자세교정용 모터(60a,60b)의 출력단부에 각기 일단이 고정 연결된 작동아암(62a,62b)과;
일단이 작동아암(62a,62b)의 타단에 각기 힌지 연결되고 타단이 일측 샤프트 피치(40b)의 Y틸팅축(402)에 힌지 연결된 자세교정용 로드(64a,64b);를 더 포함하여,
자세교정용 모터(60a,60b)의 구동제어를 통해 일측 샤프트 피치(40b)의 X틸팅축(401)에 회전각을 생성시킴으로써 미장로봇의 미장작업 중 자세를 교정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇. - 제 1항에 있어서,
미장날유닛(30a,30b)은 틸팅회전축(20a,20b)의 하부에 삽입 결합된 미장날 허브(301)와; 상기 미장날 허브(301)에 일단이 회전가능하게 결합되고 반경방향으로 배치되어져 원형 배열된 다수의 미장날 샤프트(302)와; 상기 미장날 샤프트(302)의 일단에 고정되어 미장날 허브(301)의 하면으로 돌출된 샤프트 레버(303)와; 미장날 샤프트(302)의 타단에 연결된 미장날 지지대(304)와; 미장날 지지대(304)의 하단에 연결된 미장날(305)과; 상기 샤프트 레버(303)에 회전 자유롭게 연결된 레버 베어링(306);으로 구성되고,
미장날(305)의 미장각도를 제어하기 위해 구동부 설치판(121)에 장착된 한 쌍의 미장날 각도 제어모터(310a,310b)와; 상기 미장날 각도 제어모터(310a,310b)의 출력단에 연결된 아암(311a,311b)과; 일단이 상기 아암(311a,311b)과 접하고 타단이 틸팅회전축(20a,20b)을 지지하는 샤프트홀더(24)에 피봇 연결됨과 동시에 샤프트 피치(40a,40b)를 지렛점으로 이용하여 틸팅회전축(20a,20b)을 상승 조작시키는 리프트 브라켓(312a,312b)과; 틸팅회전축(20a,20b)의 하단에 장착되어 레버 베어링(306)과 구름 접촉되어 있는 미장날 각도조정판(313a,313b)을 포함한 것을 특징으로 하는 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇. - 제 1항에 있어서,
상기 미장로봇 프레임(12)의 상부에 배치되어 구동부 설치판(121)에 지지되어 있는 물탱크(70)와;
상기 구동부 설치판(121)에 장착되어 상기 물탱크(70)의 출수구측에 연결되어 있는 분사펌프(72)와;
상기 가드레일(122)에 장착되어 상기 분사펌프(72)와 연결되어 미장 작업이 이루어지는 콘크리트 표면에 물을 분사시키는 하나 이상의 분사노즐(74);을 더 포함한 것을 특징으로 하는 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇. - 제 1항에 있어서,
상기 틸팅/승강 조인트유닛(140)은 상기 미장날 회전모터(14a,14b)의 각기 출력축(141)에 결합된 상부 힌지축(142), 상부 힌지축(142)에 힌지핀(144)을 매개로 힌지 연결된 하부 힌지축(143), 하부 힌지축(143)에 상단이 삽입되어 커플링 핀(145)을 매개로 결합되고 하단에 하부로 개방된 핀 안내홈(164a)을 갖는 샤프트 커플링(146), 틸팅회전축(20a,20b)의 상단에 끼움 결합되어 샤프트 커플링(146)의 핀 안내홈(164a)에 위치함과 동시에 틸팅회전축(20a,20b)의 상승 이동시 핀 안내홈(164a)을 따라 이동하는 회전력 전달핀(147)을 구비하고,
상기 미장날 회전모터(14a,14b)의 구동 중 틸팅회전축(20a,20b)의 상승 동작시 상부 힌지축(142)과 하부 힌지축(143) 및 샤프트 커플링(146)의 일체된 회전력이 회전력 전달핀(147)을 매개로 틸팅회전축(20a,20b)에 계속적으로 전달되도록 구성한 것을 특징으로 하는 방향 및 자세 교정이 가능한 미장로봇.
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