KR102443167B1 - 배관 접합 로봇 - Google Patents

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KR102443167B1
KR102443167B1 KR1020200129413A KR20200129413A KR102443167B1 KR 102443167 B1 KR102443167 B1 KR 102443167B1 KR 1020200129413 A KR1020200129413 A KR 1020200129413A KR 20200129413 A KR20200129413 A KR 20200129413A KR 102443167 B1 KR102443167 B1 KR 102443167B1
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정명수
홍성호
백종환
장민우
신동호
서갑호
이기수
김선섭
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한국로봇융합연구원
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    • F16L55/32—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 배관 접합 로봇은, 길이방향으로 신장 가능한 복수의 다단 실린더, 상기 다단 실린더들이 고정되는 센터 프레임, 상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 구동 휠을 구비하고 배관 내부에 강화섬유 매트를 접착하는 제1 구동모듈, 및 상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 구동 휠을 구비하고, 접합 부위에서 틈새를 채우는 퍼티를 도포하는 제2 구동모듈을 포함할 수 있다.

Description

배관 접합 로봇{PIPE JOINING ROBOT}
본 발명은 배관 접합 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강화섬유를 이용한 배관 접합 로봇에 관한 것이다.
배관은 유체나 분체의 이동을 위한 밀폐된 통로를 제공하는 것이다. 이러한 배관은 지하에 매설되기도 하며 플랜트나 액상 및 분말 제품의 생산을 위한 공장 또는 건물 및 시설에 다양하게 설치된다.
특히, 섬유 강화 복합소재로 제작된 배관은 화학 저장 탱크, 배관 시스템, 장치 및 기타 유형의 산업 공정 장비를 구성하는데 널리 활용되고 있으며, 내화학성 및 내식성을 목적으로 사용된다. 섬유 강화 배관은 금속재 배관보다 유지보수가 쉽고 제품수명이 긴 장점이 있으며 열경화성수지와 다양한 조합으로 구성된 유리섬유로 이루어진 제품이 시장에 다양하게 유통되고 있다.
이러한 섬유 강화 배관의 접합 시에 많은 인력이 필요하며 관의 설치 길이가 길어짐에 따라 질식, 가스 중독의 위험이 있었다. 또한, 배관의 직경이 큰 경우 작업대 설치로 인한 배관 내부에 과도한 하중 부과와 이에 따른 부대비용의 증가가 발생하며, 안전 관리자의 업무 부담 등의 다양한 문제점이 제기되고 있다.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 로봇을 이용하여 용이하고 효율적으로 배관을 접할 수 있는 배관 접합 로봇을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배관 접합 로봇은, 길이방향으로 신장 가능한 복수의 다단 실린더, 상기 다단 실린더들이 고정되는 센터 프레임, 상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 구동 휠을 구비하고 배관 내부에 강화섬유 매트를 접착하는 제1 구동모듈, 및 상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 구동 휠을 구비하고, 접합 부위에서 틈새를 채우는 퍼티를 도포하는 제2 구동모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 구동모듈은 강화섬유 매트가 감겨진 보빈과 상기 강화섬유 매트 이동시키는 이송 롤러와 접착 수지를 분사하는 분사부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 제2 구동모듈은 퍼티가 저장된 퍼티 탱크와 퍼티를 분사하는 퍼티 노즐과 분사된 퍼티를 평탄화시키는 스크래퍼를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 제2 구동모듈은 둘레방향으로 이어진 복수의 홈을 포함하는 제1 가압 롤러와 길이방향으로 이어진 복수의 홈을 포함하는 제2 가압 롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에는 복수의 구동 휠을 갖는 제3 구동모듈이 설치되고, 상기 제3 구동모듈에는 접착 수지를 경화시키는 열풍을 분사하는 메인 히터가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 메인 히터는 에어 덕트와 상기 에어 덕트에 설치된 송풍 팬과 상기 에어 덕트에서 하부로 이어진 복수의 가열 관과 상기 가열 관의 내부에 설치되어 열을 발생시키는 히팅 패드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 구동모듈은 상기 접착 수지를 경화시키는 적외선 히터를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 배관 접합 로봇은 제1 구동모듈과 제2 구동모듈을 포함하므로 배관을 신속하고 용이하게 접합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇이 관내부에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센터 프레임을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈을 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈을 바닥에서 본 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈에서 강화섬유 매트가 배출되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동모듈을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동모듈을 바닥에서 본 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 구동모듈을 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 히터를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 접합 로봇에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇이 관내부에 설치된 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센터 프레임을 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 배관 접합 로봇(100)은 센터 프레임(110), 복수의 다단 실린더(120), 제1 구동모듈(140), 제2 구동모듈(150), 및 제3 구동모듈(160)을 포함한다.
센터 프레임(110)은 길게 이어진 막대로 이루어지며 배관 접합 로봇(100)의 중앙에 배치된다. 센터 프레임(110)에는 센서 유닛(112)이 설치되는데, 센서 유닛(112)은 레이저를 이용하여 관의 내경을 측정하는 센서와 공정 감시를 위한 카메라가 설치될 수 있다.
또한 센터 프레임(110)에는 공기, 수지, 유체 등의 유입을 위한 복수의 튜빙 연결부재(115)가 설치될 수 있다. 센터 프레임의 일측에는 이동 거리를 측정하는 거리 측정 센서(114)가 설치될 수 있다.
또한 센터 프레임(110)에는 케이블의 꼬임을 방지하기 위해서 센터 프레임을 회전시키는 로터리 유닛(113)이 설치된다. 로터리 유닛(113)은 배관 접합 로봇(100)의 회전 시에 케이블의 꼬임을 방지하기 위해서 회전한다. 센터 프레임(110)에는 배관 접합 로봇(100)의 회전하는 정도를 관성측정 센서가 설치되며, 관성측정 센서에서 측정된 정보를 바탕으로 로터리 유닛(113)의 내부에 설치된 모터와 유성 기어 감속기를 통해서 회전하여 케이블이 꼬이는 것을 방지한다.
센터 프레임(110)에는 구동모듈들을 지지하는 복수의 다단 실린더(120)가 연결 설치된다. 하나의 구동모듈은 2개의 다단 실린더(120)에 의하여 지지되며, 센터 프레임(110)에는 6개의 다단 실린더(120)가 연결 설치될 수 있다. 다단 실린더(120)는 유압에 의하여 신축 가능한 구조로 이루어지며 3단으로 신축될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다단 실린더는 2단 또는 4단으로 신축될 수도 있다.
제1 구동모듈(140)을 지지지하는 다단 실린더(120)와 제2 구동모듈(150)을 지지하는 다단 실린더(120)는 120도 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 또한, 제3 구동모듈(160)을 지지지하는 다단 실린더(120)는 제1 구동모듈(140) 및 제2 구동모듈(150)을 지지하는 다단 실린더(120)와 120도 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 다단 실린더의 길이는 유압에 의하여 늘어나거나 줄어들 수 있다.
센터 프레임(110)에는 다단 실린더(120)의 신축을 제어하는 서브 제어모듈(131)이 설치되며, 서브 제어모듈(131)은 다단 실린더(120)에 공급되는 작동유체 이동을 조절할 뿐만 아니라 와이어 센서를 이용하여 다단 실린더(120)의 길이를 측정한다.
배관 접합 로봇(100)이 배관에 투입되면 다단 실린더(120)가 센서에서 측정한 관경에 맞게 확장된다. 이때 각각의 다단 실린더(120)는 동일한 속도와 길이로 확장되며 압력 센서에서 측정된 압력을 통해서 다단 실린더(120)는 적절한 길이로 확장될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈을 도시한 측면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈을 바닥에서 본 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈에서 강화섬유 매트가 배출되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 제1 구동모듈(140)은 2개의 다단 실린더(120)의 길이방향 일측 단부에 결합되며 배관(200) 내부에 강화섬유 매트(300)를 접착한다. 제1 구동모듈(140)은 복수의 구동 휠(171), 가이드 휠(172), 제1 가압 롤러(173), 보빈(145), 이송 롤러(147), 분사부재(146), 적외선 히터(144)를 포함할 수 있다. 제1 구동모듈(140)은 부품들을 지지하는 지지 프레임(FR)을 더 포함할 수 있다.
제1 구동모듈(140)은 서브 제어모듈(131)과 링크 어셈블리(132)를 통해서 연결되며, 링크 어셈블리(132)의 내부에는 각종 전선과 공급라인이 설치될 수 있다. 링크 어셈블리(132)는 회전 가능하게 결합된 복수의 관을 포함할 수 있다.
또한, 제1 구동모듈(140)에는 복수의 카메라와 센서가 설치될 수 있다. 제1 구동모듈(140)에는 2개의 구동 휠(171)이 설치되며, 각각의 구동 휠(171)에는 주행모터와 조향모터가 연결될 수 있다. 이에 따라 배관 접합 로봇(100)은 조향모터에 의하여 배관의 원주방향, 길이방향, 나선방향으로 이동할 수 있다.
가이드 휠(172)은 구동 휠(171)의 외측에 회전 가능하게 설치되며, 제1 구동모듈(140)에는 4개의 가이드 휠(172)이 설치될 수 있다. 가이드 휠(172)의 외면에는 가이드 휠(172)과 교차하는 방향으로 회전하는 복수의 보조 바퀴(172a)가 설치되며, 이에 따라 가이드 휠(172)은 다양한 방향으로 이동하는 배관 접합 로봇(100)을 안정적으로 지지할 수 있다.
다단 실린더(120)가 확장되는 과정에서 관의 내경 대응을 위해서 가이드 휠(172)이 배관(200)의 내면과 접촉하여, 배관 접합 로봇(100)의 균형이 무너지는 것을 방지한다. 다단 실린더(120)의 확장이 완료되어 균형이 이루어지면 가이드 휠(172)은 배관(200)과 접촉하지 않는다.
제1 가압 롤러(173)는 제1 구동모듈(140)의 길이방향으로 이어지며, 회전 가능하게 설치된다. 제1 가압 롤러(173)에는 제1 가압 롤러(173)를 높이 방향(배관의 반경 방향)으로 이동시키는 승강 실린더(175)가 설치된다. 이에 따라 제1 가압 롤러(173)는 가압이 필요한 경우에만 배관과 접촉할 수 있다.
제1 가압 롤러(173)에는 복수의 홈이 형성되며, 홈은 제1 가압 롤러(173)의 둘레 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 이러한 홈들은 제1 가압 롤러(173)의 길이방향으로 이격 배치될 수 있다. 제1 가압 롤러(173)는 강화섬유 매트(300)를 가압하여 기포 및 이물질 등을 밀어서 제거한다. 제1 가압 롤러(173)는 불소수지가 코팅된 구조로 이루어질 수 있다. 여기서 불소수지는 테트라플루오르에틸렌으로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 가압 롤러(173)에 불소수지가 코팅되면 제1 가압 롤러에 부착된 접착 수지를 용이하게 제거할 수 있다.
보빈(145)은 브라켓(145a)을 매개로 제1 구동모듈(140)에 회전 가능하게 설치되며, 보빈(145)에는 강화섬유 매트(300)가 감겨져 있다. 브라켓(145a)은 이송 베이스(미도시)에 의하여 제1 구동모듈(140)의 길이방향(배관의 길이방향)으로 이동 가능하게 설치된다.
여기서 강화섬유 매트(300)는 유리 섬유로 이루어질 수 있으며, 서피스 매트(surface mat)와 ? 스트랜드 매트(chopped strand mat)가 결합된 구조로 이루어질 수 있다. 강화섬유 매트(300)는 서피스 매트와 ? 스트랜드 매트가 적층된 구조로 이루어질 수 있으며, 테이프, 스티치 등에 의하여 고정된 구조로 이루어질 수도 있다. 여기서 ? 스트랜드 매트가 배관(200)의 내면을 향하도록 배출된다. 이와 같이 강화섬유 매트(300)가 서피스 매트와 ? 스트랜드 매트를 포함하면, 보다 견고하게 배관(200)을 고정할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 제1 구동모듈(140)에는 복수의 이송 롤러(147)가 설치되며, 이송 롤러(147)에 의하여 강화섬유 매트(300)가 용이하게 이동할 수 있다. 또한 제1 구동모듈(140)에는 가이드 롤러(149)와 커터(148)가 설치될 수 있다. 커터(148)는 강화섬유 매트(300)의 설치가 종료될 때 강화섬유 매트(300)를 절단한다. 이송 롤러(147)에 의하여 배출된 강화섬유 매트(300)는 제1 가압 롤러(173)에 의하여 가압되어 배관(200) 내부에 부착될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 구동모듈(140)에는 2개의 분사부재(146)가 설치되며, 분사부재(146)는 각각 접합을 위한 접착 수지와 접착 수지를 경화시키는 경화제를 분사한다. 이를 위해서 하나의 분사부재(146)에는 접착 수지를 분사하는 노즐과 경화제를 분사하는 노즐이 설치될 수 있다. 여기서 접착 수지는 열에 의하여 경화되는 다양한 종류의 폴리머로 이루어질 수 있으며, 비닐에스터 수지로 이루어질 수도 있다. 접착 수지는 경화되어 강화섬유 매트(200)와 함께 배관을 지지한다.
접착 수지와 경화제는 강화섬유 매트(300)가 도포되기 전에 배관(200) 내부에 분사되며, 강화섬유 매트(300)가 도포된 후에도 접착 수지와 경화제가 분사되어 강화섬유 매트(300)에 접착 수지가 함침될 수 있다. 분사부재(146)는 배관(200)과의 거리 조절을 위한 리니어 가이드(146a)를 매개로 제1 구동모듈(140)에 설치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 제1 구동모듈(140)의 바닥에는 가열을 위한 적외선 히터(144)가 설치된다. 적외선 히터(144)는 수분을 제거하고 함침에 적절한 점도를 갖도록 접착 수지를 가열한다
또한, 제1 구동모듈에는 라인마크 탐지센서(143)가 설치된다. 배관(200)에는 제작 시에 길이방향 단부와 인접한 위치에 색상을 갖는 테이프로 이루어진 라인 마크가 생성된다. 라인마크 탐지센서(143)는 연결될 2개의 배관에 형성된 라인 마크를 탐지하며, 배관 접합 로봇(100)은 라인 마크 사이의 중간 지점을 접합지점으로 설정하여 작업을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동모듈을 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동모듈을 바닥에서 본 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 제2 구동모듈(150)은 2개의 다단 실린더(120)의 길이방향 일측 단부에 결합되며 접합 부위에서 틈새를 채우는 퍼티를 도포한다. 제2 구동모듈(150)은 복수의 구동 휠(171), 가이드 휠(172), 제1 가압 롤러(173), 제2 가압 롤러(174), 퍼티 탱크(151), 퍼티 노즐(154), 스크래퍼(156), 메인 히터(180)를 포함할 수 있다.
제2 구동모듈(150)은 부품들을 지지하는 지지 프레임(FR)을 더 포함할 수 있다. 제2 구동모듈(150)은 서브 제어모듈(131)과 링크 어셈블리(132)를 통해서 연결되며, 링크 어셈블리(132)의 내부에는 각종 전선과 공급라인이 설치될 수 있다.
또한, 제2 구동모듈(150)에는 복수의 카메라와 센서가 설치될 수 있다. 제2 구동모듈(150)에는 2개의 구동 휠(171)이 설치되며, 각각의 구동 휠(171)에는 주행모터와 조향모터가 연결된다.
가이드 휠(172)은 주행 모터의 외측에 회전 가능하게 설치되며, 제2 구동모듈(150)에는 4개의 가이드 휠이 설치될 수 있다. 가이드 휠(172)의 외면에는 가이드 휠(172)과 교차하는 방향으로 회전하는 복수의 보조 바퀴(172a)가 설치되며, 이에 따라 가이드 휠(172)은 다양한 방향으로 이동하는 배관 접합 로봇(100)을 안정적으로 지지할 수 있다.
제1 가압 롤러(173)와 제2 가압 롤러(174)는 제2 구동모듈(150)의 길이방향으로 이어지며, 회전 가능하게 설치된다. 제1 가압 롤러(173)와 제2 가압 롤러(174)에는 높이 방향(배관의 반경 방향)으로 이동시키는 승강 실린더(175)가 설치된다.
제1 가압 롤러(173)에는 복수의 홈이 형성되며, 홈은 제1 가압 롤러(173)의 둘레 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 이러한 홈들은 제1 가압 롤러(173)의 길이방향으로 이격 배치될 수 있다. 제2 가압 롤러(174)에는 복수의 홈이 형성되며, 홈은 제2 가압 롤러(174)의 길이 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 이러한 홈들은 제2 가압 롤러(174)의 둘레방향으로 이격 배치될 수 있다.
이와 같이 둘레방향으로 이어진 홈을 갖는 제1 가압 롤러(173)와 길이방향으로 이어진 홈을 갖는 제2 가압 롤러(174)가 설치되면 강화섬유 매트(300)를 가압하여 기포 및 이물질 보다 효율적으로 밀어내어 제거할 수 있다.
제1 가압 롤러(173)와 제2 가압 롤러(174)는 실리콘 재질에 불소수지가 코팅된 구조로 이루어질 수 있다. 제1 가압 롤러(173)와 제2 가압 롤러(174)에 불소수지가 코팅되면 부착된 접착 수지가 용이하게 분리될 수 있다.
제2 구동모듈(150)에는 퍼티가 저장된 퍼티 탱크(151)가 설치된다. 퍼티는 비닐에스터 수지에 실리카가 첨가된 젤 형태의 수지 혼합물로 이루어지며, 접합부에 형성된 홈에 삽입되어 평탄화시킨다.
퍼티 탱크(151)는 원기둥 형상으로 이루어지며, 퍼티 탱크(151)의 내부에는 퍼티가 저장되며 플렉서블한 튜브(152)가 설치된다. 또한 퍼티 탱크(151)에는 공기의 주입을 위한 주입구가 설치되고, 튜브(152)는 퍼티 탱크 내부로 공기에 의하여 수축되면서 퍼티를 배출한다.
퍼티 탱크(151)에는 퍼티 노즐(154)과 연결된 퍼티 공급관(157)이 설치되고, 퍼티 공급관(157)에는 튜브(152)의 내부로 삽입된 배출 유도관(153)이 설치된다. 배출 유도관(153)은 길이방향 단부가 개방될 뿐만 아니라 외주면에 개방된 복수의 슬릿이 형성되며 이에 따라 튜브(152) 내부에 퍼티를 남기지 않고 배출시킬 수 있다.
퍼티 공급관(157)에는 퍼티를 분사하는 퍼티 노즐(154)이 연결 설치되며, 퍼티 노즐(154)은 배관(200) 내부로 퍼티를 분사한다. 퍼티 노즐(154)에는 측방향으로 연장된 브라켓(154a)이 설치되고, 브라켓(154a)에는 배관과 맞닿아 회전하는 보조 바퀴(154b)가 설치될 수 있다. 이에 따라 퍼티 노즐(154)은 배관(200)에 안정적으로 지지된 상태에서 퍼티를 분사할 수 있다.
제2 구동모듈(150)에는 잔류하는 퍼티를 보관하는 퍼티 포켓(155)이 설치되고, 퍼티 포켓(155)의 양쪽 측면에는 보조 바퀴(155a)가 설치될 수 있다. 또한 퍼티 포켓(155)에는 스크래퍼(156)에 의하여 상승한 퍼티가 유입되는 개구가 형성될 수 있다.
퍼티 포켓(155)의 하부에는 분사된 퍼티를 평탄화시키는 스크래퍼(156)가 설치된다. 스크래퍼(156)는 탄성을 갖는 막대로 이루어질 수 있으며, 홈에 삽입되고 남은 퍼티를 밀어서 평탄화시킨다.
퍼티 노즐(154)과 퍼티 포켓(155)은 회전 유닛(149)과 이송 유닛(158)을 매개로 제2 구동모듈(150)에 결합된다. 회전 유닛(149)은 퍼티 노즐(154)과 퍼티 포켓(155)을 회전시켜서 배관과의 간격을 조절한다. 이송 유닛(158)은 퍼티 노즐(154)을 배관의 길이방향으로 이동시켜서 퍼티 노즐(154)이 홈에 정확하게 퍼티를 분사할 수 있도록 한다.
메인 히터(180)는 배관을 향하여 열풍을 분사하며, 접착 수지를 건조한다. 메인 히터(180)는 아래에서 설명하는 제3 구동모듈에 설치된 메인 히터와 동일한 구조로 이루어진다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 구동모듈을 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 히터를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면, 제3 구동모듈(160)은 2개의 다단 실린더(120)의 길이방향 일측 단부에 결합되며 강화섬유 매트를 가압할 뿐만 아니라 강화섬유 매트를 가열한다. 제3 구동모듈(160)은 복수의 구동 휠(171), 가이드 휠(172), 제1 가압 롤러(173), 제2 가압 롤러(174), 메인 히터(180)를 포함할 수 있다. 제3 구동모듈(160)은 부품들을 지지하는 지지 프레임(FR)을 더 포함할 수 있다. 제3 구동모듈(160)은 서브 제어모듈(131)과 링크 어셈블리(132)를 통해서 연결되며, 링크 어셈블리(132)의 내부에는 각종 전선과 공급라인이 설치될 수 있다.
또한, 제3 구동모듈(160)에는 복수의 카메라와 센서가 설치될 수 있다. 제3 구동모듈(160)에는 2개의 구동 휠(171)이 설치되며, 각각의 구동 휠(171)에는 주행모터와 조향모터가 연결된다.
가이드 휠(172)은 주행 모터의 외측에 회전 가능하게 설치되며, 제3 구동모듈(160)에는 4개의 가이드 휠(172)이 설치될 수 있다. 가이드 휠(172)의 외면에는 가이드 휠(172)과 교차하는 방향으로 회전하는 복수의 보조 바퀴(172a)가 설치되며, 이에 따라 가이드 휠(172)은 다양한 방향으로 이동하는 배관 접합 로봇(100)을 안정적으로 지지할 수 있다. 제1 가압 롤러(173)와 제2 가압 롤러(174)는 제2 구동모듈(150)의 하부에 설치되며 제2 구동모듈(150)의 폭방향으로 이격 배치된다.
메인 히터(180)는 에어 덕트(181)와 에어 덕트(181)에 설치된 송풍 팬(182)과 에어 덕트(181)에서 하부로 이어진 복수의 가열 관(183)과 가열 관(183)의 내부에 설치되어 열을 발생시키는 히팅 패드(184)를 포함할 수 있다. 에어 덕트(181)는 제3 구동모듈(160)의 길이방향으로 이어져 설치되며, 2개의 송풍 팬(182)은 에어 덕트(181)의 길이방향 양쪽 단부에 각각 설치된다. 송풍 팬(182)은 에어 덕트(181) 내부로 공기를 공급한다.
에어 덕트(181)에는 3개의 가열 관(183)이 연결되며, 가열 관(183)은 에어 덕트(181)에서 하부로 이어진다. 히팅 패드(184)는 전기를 이용하여 열을 발생시키며, 관형상으로 이루어질 수 있다. 에어 덕트(181)는 배관의 내면을 향하여 가열된 공기를 분사한다. 히팅 패드(184)의 내측에는 공기와의 열교환을 위한 방열판(185)이 설치될 수 있으며, 방열판(185)은 구리로 이루어질 수 있다. 또한 메인 히터(180)에는 공기의 온도를 측정하는 온도 센서가 설치될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 송풍 팬(182)을 통해서 에어 덕트(181)로 유입된 공기가 가열 관(183)을 지나면서 가열되어 배관(200)의 내부에 부착된 강화섬유 매트(300)로 공급될 수 있다. 이에 따라 메인 히터(180)가 접착 수지의 경화를 유도하므로 신속하게 강화섬유 매트(300)가 배관(200) 내부에 부착될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 배관 접합 로봇 110: 센터 프레임
120: 다단 실린더 131: 서브 제어모듈
132: 링크 어셈블리 140: 제1 구동모듈
144: 적외선 히터 145: 보빈
147: 이송 롤러 146: 분사부재
150: 제2 구동모듈 151: 퍼티 탱크
152: 튜브 154: 퍼티 노즐
155: 퍼티 포켓 156: 스크래퍼
157: 퍼티 공급관 160: 제3 구동모듈
171: 구동 휠 172: 가이드 휠
173: 제1 가압 롤러 174: 제2 가압 롤러
180: 메인 히터 181: 에어 덕트
182: 송풍 팬 183: 가열 관
184: 히팅 패드

Claims (7)

  1. 배관들을 접합하는 배관 접합 로봇에 있어서,
    길이방향으로 신장 가능한 복수의 다단 실린더;
    상기 다단 실린더들이 고정되는 센터 프레임;
    상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 구동 휠을 구비하고 배관 내부에 강화섬유 매트를 접착하는 제1 구동모듈; 및
    상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 구동 휠을 구비하고, 접합 부위에서 틈새를 채우는 퍼티를 도포하는 제2 구동모듈;을 포함하며,
    상기 제2 구동모듈은 둘레방향으로 이어진 복수의 홈을 포함하는 제1 가압 롤러와 길이방향으로 이어진 복수의 홈을 포함하는 제2 가압 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 접합 로봇.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구동모듈은 강화섬유 매트가 감겨진 보빈과 상기 강화섬유 매트 이동시키는 이송 롤러와 접착 수지를 분사하는 분사부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 접합 로봇.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 구동모듈은 퍼티가 저장된 퍼티 탱크와 퍼티를 분사하는 퍼티 노즐과 분사된 퍼티를 평탄화시키는 스크래퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 접합 로봇.
  4. 삭제
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에는 복수의 구동 휠을 갖는 제3 구동모듈이 설치되고,
    상기 제3 구동모듈에는 접착 수지를 경화시키는 열풍을 분사하는 메인 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 배관 접합 로봇.
  6. 배관들을 접합하는 배관 접합 로봇에 있어서,
    길이방향으로 신장 가능한 복수의 다단 실린더;
    상기 다단 실린더들이 고정되는 센터 프레임;
    상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 구동 휠을 구비하고 배관 내부에 강화섬유 매트를 접착하는 제1 구동모듈; 및
    상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 구동 휠을 구비하고, 접합 부위에서 틈새를 채우는 퍼티를 도포하는 제2 구동모듈;을 포함하며,
    상기 다단 실린더의 길이방향 일측 단부에는 복수의 구동 휠을 갖는 제3 구동모듈이 설치되고,
    상기 제3 구동모듈에는 접착 수지를 경화시키는 열풍을 분사하는 메인 히터가 설치되며,
    상기 메인 히터는 에어 덕트와 상기 에어 덕트에 설치된 송풍 팬과 상기 에어 덕트에서 하부로 이어진 복수의 가열 관과 상기 가열 관의 내부에 설치되어 열을 발생시키는 히팅 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 접합 로봇.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 구동모듈은 상기 접착 수지를 경화시키는 적외선 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 접합 로봇.
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