KR102502738B1 - 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템 - Google Patents

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KR102502738B1 KR1020220135771A KR20220135771A KR102502738B1 KR 102502738 B1 KR102502738 B1 KR 102502738B1 KR 1020220135771 A KR1020220135771 A KR 1020220135771A KR 20220135771 A KR20220135771 A KR 20220135771A KR 102502738 B1 KR102502738 B1 KR 102502738B1
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박장철
이석원
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주식회사 오토콘시스템
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Abstract

본 발명은 콘크리트 파일 몰드의 상형과 하형을 조립 또는 해체하기 위해 볼트를 자동으로 체결 또는 체결 해제하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 관한 것으로, 콘크리트 파일 몰드가 일 방향으로 이송되는 컨베이어와, 컨베이어의 일측에 설치되는 로봇암과, 로봇암의 단부에 장착되며 구동모터의 작동에 의해 볼트를 체결 또는 체결 해제하는 체결장치를 포함한다.

Description

콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템{AUTOMATIC ASSEMBLING AND DISASSEMBLING SYSTEMP FOR CONCRETE PILE MOLD}
본 발명은 콘크리트 파일 몰드의 상형과 하형을 조립 또는 해체하기 위해 볼트를 자동으로 체결 또는 체결 해제하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 고층 건물이나 구조물을 세울 때에는 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 구조물을 지지하기 위해 지반을 보강하는 기초공사를 시행한다.
이때, 통상적으로 시멘트 관이나 전신주 또는 PHC 파일(Pretensioned spun High strength Concrete Pile) 등이 널리 사용되는데, 이중 PHC 파일은 PC 파일보다 축방향 하중 지지력이 우수하고, 타격에 강하며, 휨 내력이 크다는 장점을 갖추고 있다.
도 1은 이러한 콘크리트 파일을 제조하기 위한 몰드(mold)의 일 예를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 콘크리트 파일 몰드(10)는 상부 방향으로 볼록한 반원 형상의 상형(20)과, 상형(20)의 하측에 결합되며 하부 방향으로 볼록한 반원 형상의 하형(30)을 포함한다. 콘크리트 파일 몰드(10)의 상형(20)과 하형(30)은 길이 방향을 따라 길게 연장 형성되는 플랜지부(40)에 볼트(50)와 너트(60)가 체결되어 상호 결합되며, 내부에 콘크리트를 충진하고 일정 시간 양생 후 해체함으로써 콘크리트 파일을 제조하게 된다.
종래에는 콘크리트 파일 몰드의 조립과 해체시, 작업자에 의해 수동으로 볼트 또는 너트를 체결하거나 체결 해제해야 하는 번거로움이 있었으며, 작업시간과 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 최근에는 상형과 하형의 양측에 볼트 또는 너트를 자동으로 체결 또는 체결 해제하는 자동장치가 제안되고 있다.
그러나, 종래의 자동장치의 경우, 볼트 또는 너트의 정확한 체결 위치를 인식하지 못하여 장애가 빈번하게 발생하는 문제가 있었다. 또한, 콘크리트 파일 몰드가 일측으로 기울어진 경우, 양측의 볼트 또는 너트의 체결 높이가 상이하여 공정 오차에 따른 품질 저하의 문제가 발생하게 된다.
아울러, 구동모터의 작동에 의해 회전하는 회전툴을 사용하여 볼트 또는 너트를 체결 또는 체결 해제하는 경우, 하나의 볼트 또는 너트에 대한 작업 완료 후, 회전툴의 공회전이 멈출 때까지 다른 볼트 또는 너트에 대한 작업이 불가하다는 점에서 작업시간 연장에 따른 생산성 저하의 문제가 있다.
KR 10-0939003 B1 (2010.01.20 등록) KR 10-2036559 B1 (2019.10.21 등록) KR 10-1181817 B1 (2012.09.05 등록)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 콘크리트 파일 몰드의 상형과 하형 양측에 길이 방향을 따라 다수 개의 볼트를 자동으로 체결 또는 체결 해제할 수 있는 자동화 시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 컨베이어에 의해 이송되는 콘크리트 파일 몰드를 로봇암으로 트랙킹(tracking)하면서 볼트의 체결 또는 체결 해제 작업을 할 수 있는 자동화 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 AI 비전 시스템을 이용하여 콘크리트 파일 몰드의 볼트 체결 위치 및 높이를 정확히 검출하여 작업할 수 있는 자동화 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 볼트의 체결 또는 체결 해제 작업 후 브레이크 패드에 의해 회전툴의 공회전이 방지됨으로써, 신속한 후속 작업이 가능하고, 작업 시간 단축에 따른 생산성 향상의 효과가 있는 자동화 시스템을 제공함에 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 콘크리트 파일 몰드의 상형과 하형 양측에 상기 콘크리트 파일 몰드의 길이 방향을 따라 다수 개의 볼트를 자동으로 체결 또는 체결 해제하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 있어서, 상기 콘크리트 파일 몰드가 일 방향으로 이송되는 컨베이어; 상기 컨베이어의 일측에 설치되는 로봇암; 및 상기 로봇암의 단부에 장착되며, 구동모터의 작동에 의해 상기 볼트를 체결 또는 체결 해제하는 체결장치를 포함하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템을 제공함에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 컨베이어에 적재되는 상기 콘크리트 파일 몰드의 상부를 볼 수 있도록 설치되어 상기 볼트의 위치를 감지하는 제1 카메라와, 상기 로봇암의 일측에 설치되며 상기 제1 카메라를 상기 컨베이어의 상부에 지지하는 지지대를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 지지대의 일측에 설치되며, 상기 볼트의 높이를 감지하는 제2 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 딥러닝(deep learning)에 의해 상기 제1,제2 카메라에서 촬영된 영상을 분석하고, 상기 볼트의 유무와 체결 위치 및 높이를 검출하는 AI 비전 시스템을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 체결장치는, 상기 로봇암의 단부에 결합되는 지지 브라켓과, 상기 지지 브라켓의 일측에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 결합되며 상기 구동모터의 작동에 의해 상기 볼트를 체결 또는 체결 해제하는 회전툴을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 체결장치는, 상기 지지 브라켓에 마련되며, 상기 회전툴에 의한 상기 볼트의 체결 또는 체결 해제시에는 상기 회전툴과 이격하고, 상기 볼트의 체결 또는 체결 해제 작업 후 상기 회전툴이 상기 볼트로부터 이격하면 상기 회전툴에 밀착되어 상기 회전툴의 회전을 정지시키는 브레이크 패드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 회전툴은, 상기 구동모터의 구동축에 결합되는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트가 중공 상단에 슬라이드 이동 가능하게 결합되며 상기 회전 샤프트와 일체로 회전하는 실린더와, 상기 실린더의 하단에 결합되며 볼트가 수용되는 소켓홀더를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 회전툴은, 상기 실린더의 중공 하단에 결합되는 조인트부재와, 상기 조인트부재와 상기 실린더 사이에 개재되며 상기 실린더를 탄성 지지하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 조인트부재는, 상기 실린더의 중공 하단에 결합되는 제1 결합부재와, 상기 제1 결합부재의 하단을 감싸도록 결합되며 상기 소켓홀더의 상단이 핀 결합되는 제2 결합부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 회전툴은, 상기 제2 결합부재의 외측 둘레를 감싸도록 결합되고 상기 탄성부재의 하단이 지지되는 하부링과, 상기 제2 결합부재와 상기 실린더 사이에 개재되고 상기 탄성부재의 상단이 지지되는 상부링을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 의하면, 콘크리트 파일 몰드의 상형과 하형 양측에 길이 방향을 따라 다수 개의 볼트를 자동으로 체결 또는 체결 해제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 의하면, 컨베이어에 의해 이송되는 콘크리트 파일 몰드를 로봇암으로 트랙킹(tracking)하면서 볼트의 체결 또는 체결 해제 작업을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 의하면, AI 비전 시스템을 이용하여 콘크리트 파일 몰드의 볼트 체결 위치 및 높이를 정확히 검출하여 작업할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 의하면, 볼트의 체결 또는 체결 해제 작업 후 브레이크 패드에 의해 회전툴의 공회전이 방지됨으로써, 신속한 후속 작업이 가능하고, 작업 시간 단축에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
도 1은 일반적인 콘크리트 파일 몰드의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템의 사시도.
도 3은 도 2의 부분 확대도.
도 4는 도 3의 측면도.
도 5는 도 3의 전면도.
도 6은 도 3의 평면도.
도 7은 콘크리트 파일 몰드의 회전에 따른 볼트의 체결 높이 변화를 도시한 개략도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 카메라의 사용 상태도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 체결장치가 장착된 로봇암의 사시도.
도 10은 도 9에 도시된 회전툴의 부분 확대도.
도 11은 도 10의 분해 사시도.
도 12는 도 10의 단면도.
이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
실시예
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템의 사시도이고, 도 3은 도 2의 부분 확대도이며, 도 4는 도 3의 측면도이다. 또한, 도 5는 도 3의 전면도이며, 도 6은 도 3의 평면도이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템(100)은, 콘크리트 파일 몰드(10)를 이송하는 컨베이어(200)와, 컨베이어(200)에 적재되는 콘크리트 파일 몰드(10)의 상부를 볼 수 있도록 설치되는 제1 카메라(310)와, 컨베이어(200)의 일측에 설치되는 로봇암(400)과, 로봇암(400)의 단부에 장착되는 체결장치(500)를 포함하며, 콘크리트 파일 몰드(10)의 상형(20, 도 1 참조)과 하형(30, 도 1 참조) 양측의 플랜지부(40, 도 1 참조)에 콘크리트 파일 몰드(10)의 길이 방향을 따라 다수 개의 볼트(또는 너트(60, 도 1 참조)(50, 도 1 참조), 이하 동일)를 자동으로 체결 또는 체결 해제하여, 상형(20)과 하형(30)을 상호 조립 또는 해체한다.
여기서, 컨베이어(200)는 콘크리트 파일 몰드(10)를 일 방향(도 2의 화살표 방향)으로 이송하는 역할을 한다. 이때, 컨베이어(200)의 상부에는 콘크리트 파일 몰드(10)의 양측과 대향하여 각각 하나씩, 한 쌍의 제1 카메라(310)가 설치되며, 컨베이어(200)의 일측에는 콘크리트 파일 몰드(10)의 양측에 각각 하나씩 한 쌍의 로봇암(400)이 설치된다.
로봇암(400)의 단부에는 콘크리트 파일 몰드(10)에 볼트(50)를 체결 또는 체결 해제하기 위한 체결장치(500)가 장착되며, 로봇암(400)은 컨베이어(200)에 의한 콘크리트 파일 몰드(10)의 이동을 트랙킹(tracking)하면서 구동모터(700)에 의해 회전하는 체결장치(500)로 볼트(50)를 체결 또는 체결 해제하게 된다.
제1 카메라(310)는 볼트(50)의 체결 위치를 검출하기 위한 것으로, 컨베이어(200)에 적재되는 콘크리트 파일 몰드(10)의 상부를 볼 수 있도록 설치된다. 이를 위해, 로봇암(400)의 일측에는 제1 카메라(310)를 컨베이어(200)의 상부에 지지하기 위한 지지대(900)가 설치된다.
일 예로서, 지지대(900)는 도면에 도시된 바와 같이 컨베이어(200)의 양측에 각각 한 쌍씩 수직하게 설치되는 수직 프레임(910)과, 인접하는 한 쌍의 수직 프레임(910) 사이에 결합되는 적어도 하나 이상의 보강 프레임(920)과, 컨베이어(200)의 상부를 가로지르도록 수직 프레임(910)의 상단에 설치되는 상단 프레임(930)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상단 프레임(930)에는 한 쌍의 제1 카메라(310)가 소정 간격 상호 이격하여 콘크리트 파일 몰드(10)의 양측 플랜지부(40)와 대향하도록 설치된다.
또한, 지지대(900)의 일측, 예컨대 양측 수직 프레임(910)에 각각 하나씩 한 쌍의 제2 카메라(320)가 설치될 수 있다. 이 제2 카메라(320)는 볼트(50)의 체결 높이를 검출하는 역할을 하는바, 이하 도 7과 도 8을 참조하여 이에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 콘크리트 파일 몰드의 회전에 따른 볼트의 체결 높이 변화를 도시한 개략도이다.
도 7(a)에 도시된 바와 같이, 콘크리트 파일 몰드(10)는 양측의 볼트(50) 체결 높이가 동일하도록 컨베이어(200) 상에 놓이는 것이 바람직하다. 그러나 도 7(b), 도 7(c)에 도시된 바와 같이 콘크리트 파일 몰드(10)가 일측으로 기울어져 이송되거나 이송중 기울어지게 되면, 양측에 체결된 볼트(50)의 높이가 상이하게 되어 볼트(50) 체결 또는 체결 해제 작업시 높이 오차가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 콘크리트 파일 몰드(10) 양측의 볼트(50) 체결 높이 오차를 파악할 수 있도록, 컨베이어(200) 양측에 각각 하나씩 한 쌍의 제2 카메라(320)가 지지대(900)의 수직 프레임(910)에 설치되며, 한 쌍의 제2 카메라(320)는 양쪽 볼트(50)의 체결 높이를 각각 개별 검출하여 로봇암(400)의 작동을 제어하게 된다.
한편, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 카메라의 사용 상태도로서, 제2 카메라(320)에 의하면, 도 8에 도시된 바와 같이 콘크리트 파일 몰드(10)의 규격에 따른 볼트(50)의 체결 높이 변화 역시 검출할 수 있게 된다.
아울러, 전술한 제1 카메라(310)로부터 획득된 영상과 제2 카메라(320)로부터 획득된 영상은 볼트(50)의 유무와 위치(XY 좌표) 및 체결 높이(Z 좌표)를 검출하여 로봇암(400)의 작동을 제어하기 위해 이용된다. 예컨대, 볼트(50)의 유무와 위치 및 높이 정보는 딥러닝(deep learning) 방식을 활용하여 상기 영상들을 분석하는 AI 비전 시스템(미도시)에 의해 정확히 파악될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 체결장치가 장착된 로봇암의 사시도이다.
체결장치(500)는 로봇암(400)의 단부에 결합되는 지지 브라켓(600)과, 지지 브라켓(600)의 일측에 설치되는 구동모터(700)와, 구동모터(700)의 작동에 의해 회전하며 볼트(50)를 체결 또는 체결 해제하는 회전툴(800)을 포함한다.
일 예로서, 지지 브라켓(600)은 로봇암(400)의 단부에 일면이 결합되는 수직 브라켓(610)과, 수직 브라켓(610)의 상단과 하단에 각각 결합되는 상단 브라켓(620) 및 하단 브라켓(630)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 전체적으로 'ㄷ'자 단면의 외관 형태를 갖는다.
지지 브라켓(600)의 일측에 구동모터(700)가 결합된다. 예컨대, 도면에 도시된 바와 같이, 구동모터(700)의 구동축이 하단 브라켓(630)을 향하도록, 상단 브라켓(620)의 하부에 구동모터(700)의 상단이 결합될 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 회전툴의 부분 확대도이고, 도 11은 도 10의 분해 사시도이며, 도 12는 도 10의 단면도이다.
회전툴(800)은 구동모터(700)의 구동축에 결합되며, 구동모터(700) 작동시 일 방향으로 회전하여 볼트(50)를 체결하거나, 반대 방향으로 회전하여 볼트(50)의 체결을 해제한다.
이때, 회전툴(800)은 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 구동모터(700)의 구동축에 결합되는 회전 샤프트(810)와, 회전 샤프트(810)가 슬라이드 이동 가능하게 삽입되도록 중공을 갖는 실린더(820)와, 실린더(820) 하단에 결합되며 볼트(50)가 수용되는 소켓홀더(860)를 포함하며, 회전 샤프트(810)는 실린더(820)의 중공 상단에 슬라이드 이동 가능하게 결합한다.
구동모터(700) 작동에 따른 구동축 회전시 구동축에 결합된 회전 샤프트(810)가 구동축과 일체로 회전한다. 이때, 실린더(820) 역시 회전 샤프트(810)와 일체로 회전한다. 이를 위해, 회전 샤프트(810)는 상측면에 구동축 결합홈(811a)을 갖고 외주면에 고정홀(811b)이 관통 형성되는 헤드부(811)와, 헤드부(811)의 하부에 헤드부(811)의 폭보다 더 작은 폭으로 다각형 단면 형상을 갖도록 연장 형성되는 삽입부(812)를 포함한다.
고정홀(811b)을 관통하여 구동모터(700)의 구동축에 삽입, 결합되는 핀부재(미도시)에 의해 구동모터(700)의 구동축과 회전 샤프트(810)의 결합이 이루어지며, 실린더(820)의 중공은 삽입부(812)와 대응되는 다각형 단면 형상을 갖는다.
예컨대, 도면에 도시된 실시예의 경우, 회전 샤프트(810)의 삽입부(812)와 실린더(820)의 중공이 각각 사각형 단면 형상을 갖는 예를 도시하고 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예일 뿐이며, 실린더(820)의 중공을 따라 회전 샤프트(810)의 슬라이드 이동이 가능하고, 아울러 회전 샤프트(810) 회전시 실린더(820)가 회전 샤프트(810)와 함께 일체로 회전 가능하다면 회전 샤프트(810)의 삽입부(812)와 실린더(820)의 중공 단면 형상은 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
한편, 실린더(820)의 상단에는 링 형상의 걸림부(821)가 확장 형성되며, 걸림부(821)의 저면에는 걸림부(821)의 폭보다 더 작은 폭을 갖는 연장부(822)가 하향 연장 형성된다. 실린더(820)의 연장부(822)는 하단 브라켓(630)의 관통홀(631)을 관통하여 하향 연장되며, 실린더(820)의 걸림부(821)는 하단 브라켓(630)의 관통홀(631) 상측 테두리에 지지된다.
실린더(820)의 중공 하단에 조인트부재(830)가 결합된다. 이 조인트부재(830)는 실린더(820)의 중공 하단에 삽입되어 실린더(820)와 핀 결합되는 제1 결합부재(840)와, 제1 결합부재(840)의 하단을 감싸도록 제1 결합부재(840)와 핀 결합되며 하단에 소켓홀더(860)의 상단이 핀 결합되는 제2 결합부재(850)를 포함한다.
도면에 도시된 실시예와 같이, 제1 결합부재(840)는 육면체 형상의 제1 몸체(841)와, 제1 몸체(841)의 외측면에 관통 형성되는 제1 핀홀(842)과, 제1 핀홀(842)과 수직하게 관통 형성되는 제2 핀홀(843)을 포함한다.
제2 결합부재(850)는 제1 결합부재(840)의 하단이 수용되도록 상측면에 수용홈을 갖는 제2 몸체(851)와, 제2 몸체(851)의 하단에 확장 형성되는 플랜지부(852)와, 플랜지부(852)의 저면에 제2 몸체(851)의 폭보다 더 작은 폭을 갖도록 육면체 형상으로 하향 돌출 형성되는 돌출부(853)를 포함한다. 제2 몸체(851)의 일면에는 제3 핀홀(854)이 관통 형성되며, 돌출부(853)에는 제4 핀홀(855)이 관통 형성되는데, 도면에 도시된 바와 같이 제3 핀홀(854)과 제4 핀홀(855)은 축선이 상호 수직 방향으로 형성될 수 있다.
실린더(820)의 일측 하단부에 결합홀(823)이 형성되며, 제1 결합부재(840)의 제1 핀홀(842)과 실린더(820)의 결합홀(823)을 관통하여 핀부재(미도시)가 삽입되어 실린더(820)와 제1 결합부재(840)의 결합이 이루어진다. 또한, 제2 결합부재(850)의 제3 핀홀(854)을 관통하여 제1 결합부재(840)의 제2 핀홀(843)에 삽입되는 핀부재에 의해 제1 결합부재(840)와 제2 결합부재(850)의 결합이 이루어진다. 따라서, 구동모터(700)의 구동축에 결합된 회전 샤프트(810)를 따라 실린더(820)가 승강할 때, 실린더(820)에 결합된 조인트부재(830)와, 조인트부재(830)에 결합된 소켓홀더(860)가 함께 승강하게 된다.
제2 결합부재(850)의 하단에 소켓홀더(860)의 상단이 결합되며, 이때 소켓홀더(860)의 상단이 제2 결합부재(850)의 하단을 감싸도록 결합된다. 소켓홀더(860)는 제2 결합부재(850)의 돌출부(853)가 삽입되도록 상측면에 사각형의 삽입홈이 형성되는 제3 몸체(861)와, 제3 몸체(861)의 일측에 관통 형성되는 제5 핀홀(862)을 포함한다. 제2 결합부재(850)의 제4 핀홀(855)과 소켓홀더(860)의 제5 핀홀(862)을 관통하여 핀부재가 삽입되어 제2 결합부재(850)와 소켓홀더(860)의 결합이 이루어진다.
한편, 실린더(820)와 제1 결합부재(840)가 핀 결합됨에 따라, 제1 결합부재(840)는 실린더(820)에 대하여 제1 방향으로 소정 각도 회전 가능하고, 제1 결합부재(840)와 제2 결합부재(850)가 핀 결합됨에 따라, 제2 결합부재(850)는 제1 결합부재(840)에 대하여 제1 방향에 대하여 직각인 제2 방향으로 소정 각도 회전 가능하다. 또한, 제2 결합부재(850)와 소켓홀더(860)가 핀 결합됨에 따라, 소켓홀더(860)는 제2 결합부재(850)에 대하여 제1 방향으로 소정 각도 회전 가능하다.
즉, 소켓홀더(860)와 실린더(820) 사이에서 일종의 유니버설 조인트(universal joint) 역할을 하는 조인트부재(830)에 의해, 실린더(820)에 대한 소켓홀더(860)의 2축(제1 방향 및 제2 방향) 회전이 소정 각도 가능하다. 이에 따라, 로봇암(400)이 콘크리트 파일 몰드(10)의 이동을 트랙킹하며 볼트(50) 체결 또는 체결 해제 작업을 진행할 때, 볼트(50)와 소켓홀더(860)간 결합이 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
소켓홀더(860)의 중공 하단부는 볼트(50) 헤드부와 대응되는 단면 형상(예컨대, 육각형)으로 형성되며, 따라서 볼트(50) 헤드부가 소켓홀더(860)의 중공 하단부에 맞물려, 소켓홀더(860)의 회전에 따라 볼트(50)의 체결 또는 체결 해제가 이루어진다.
한편, 제2 결합부재(850)의 플랜지부(852) 상측에 하부링(870)이 결합되고, 제2 결합부재(850)와 실린더(820) 사이에 상부링(880)이 결합되며, 하부링(870)과 상부링(880) 사이에 예컨대 코일스프링 등의 탄성부재(890)가 개재된다. 이때, 하부링(870)에는 탄성부재(890)의 하단이 지지되는 안착홈이 형성되고, 상부링(880)에는 탄성부재(890)의 상단이 지지되는 안착홈이 형성된다.
탄성부재(890)는 하단이 하부링(870)에 의해 지지되고 상단이 실린더(820) 하단에 지지되어, 실린더(820)와 조인트부재(830) 및 소켓홀더(860)를 탄성 지지함으로써, 볼트(50)의 체결 또는 체결 해제시 발생하는 충격과 진동을 완충하는 역할을 한다. 또한, 탄성부재(890)는 볼트(50)의 체결 높이에 약간의 오차가 있더라도, 소켓홀더(860) 장착 높이의 오차를 흡수하여 볼트(50) 체결 또는 체결 해제 작업이 원활하게 이루어지게끔 하는 역할도 한다.
아울러, 실린더(820)의 걸림부(821)와 하단 브라켓(630) 사이에는 링 형상의 브레이크 패드(632)가 개재되는데, 이 브레이크 패드(632)는 볼트(50) 체결 또는 체결 해제시 관성에 의한 회전툴(800)의 회전력을 제거하여, 신속히 다음 차례의 볼트(50)에 소켓홀더(860)를 장착할 수 있게끔 하는 역할을 한다.
좀 더 상세히 설명하자면, 볼트(50)의 헤드부에 소켓홀더(860)를 결합한 후 아래쪽으로 가압시, 소켓홀더(860) 및 조인트부재(830)에 밀려 실린더(820)가 회전 샤프트(810)를 따라 위쪽으로 상승하며, 이때 실린더(820)의 걸림부(821)가 브레이크 패드(632)로부터 이격하고, 구동모터(700) 작동에 의한 실린더(820)와 조인트부재(830) 및 소켓홀더(860)의 회전이 이루어진다.
한편, 볼트(50) 체결 또는 체결 해제 작업 완료 후, 소켓홀더(860)가 볼트(50)로부터 분리되면, 실린더(820)와 조인트부재(830) 및 소켓홀더(860)의 자중에 의해 실린더(820)가 회전 샤프트(810)를 따라 아래쪽으로 하강하며, 이때 실린더(820)의 걸림부(821)가 브레이크 패드(632)와 면접촉하여 회전툴(800)의 공회전을 정지시키게 된다.
즉, 회전툴(800)에 의한 볼트(50)의 체결 또는 체결 해제시에는 실린더(820)의 걸림부(821)가 브레이크 패드(632)로부터 이격하여 회전툴(800)의 회전이 가능하고, 볼트(50)로부터 소켓홀더(860)가 분리되면 실린더(820)의 걸림부(821)가 브레이크 패드(632)와 밀착되어 회전툴(800)의 공회전이 정지되는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100 : 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템
200 : 컨베이어 310 : 제1 카메라
320 : 제2 카메라 400 : 로봇암
500 : 체결장치 600 : 지지 브라켓
632 : 브레이크 패드 700 : 구동모터
800 : 회전툴 810 : 회전 샤프트
820 : 실린더 830 : 조인트부재
840 : 제1 결합부재 850 : 제2 결합부재
860 : 소켓홀더 870 : 하부링
880 : 상부링 890 : 탄성부재
900 : 지지대

Claims (10)

  1. 콘크리트 파일 몰드의 상형과 하형 양측에 상기 콘크리트 파일 몰드의 길이 방향을 따라 다수 개의 볼트를 자동으로 체결 또는 체결 해제하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 있어서,
    상기 콘크리트 파일 몰드가 일 방향으로 이송되는 컨베이어;
    상기 컨베이어의 일측에 설치되는 로봇암; 및
    상기 로봇암의 단부에 장착되며, 구동모터의 작동에 의해 상기 볼트를 체결 또는 체결 해제하는 체결장치를 포함하되,
    상기 체결장치는, 상기 로봇암의 단부에 결합되는 지지 브라켓과, 상기 지지 브라켓의 일측에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 결합되며 상기 구동모터의 작동에 의해 상기 볼트를 체결 또는 체결 해제하는 회전툴과, 상기 지지 브라켓에 마련되며 상기 회전툴에 의한 상기 볼트의 체결 또는 체결 해제시에는 상기 회전툴과 이격하고 상기 볼트의 체결 또는 체결 해제 작업 후 상기 회전툴이 상기 볼트로부터 이격하면 상기 회전툴에 밀착되어 상기 회전툴의 회전을 정지시키는 브레이크 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨베이어에 적재되는 상기 콘크리트 파일 몰드의 상부를 볼 수 있도록 설치되며 상기 볼트의 위치를 감지하는 제1 카메라와, 상기 로봇암의 일측에 설치되며 상기 제1 카메라를 상기 컨베이어의 상부에 지지하는 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지대의 일측에 설치되며, 상기 볼트의 높이를 감지하는 제2 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    딥러닝(deep learning)에 의해 상기 제1,제2 카메라에서 촬영된 영상을 분석하고, 상기 볼트의 유무와 체결 위치 및 높이를 검출하는 AI 비전 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전툴은, 상기 구동모터의 구동축에 결합되는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트가 중공 상단에 슬라이드 이동 가능하게 결합되며 상기 회전 샤프트와 일체로 회전하는 실린더와, 상기 실린더의 하단에 결합되며 볼트가 수용되는 소켓홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전툴은, 상기 실린더의 중공 하단에 결합되는 조인트부재와, 상기 조인트부재와 상기 실린더 사이에 개재되며 상기 실린더를 탄성 지지하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 조인트부재는, 상기 실린더의 중공 하단에 결합되는 제1 결합부재와, 상기 제1 결합부재의 하단을 감싸도록 결합되며 상기 소켓홀더의 상단이 핀 결합되는 제2 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템.
  10. 콘크리트 파일 몰드의 상형과 하형 양측에 상기 콘크리트 파일 몰드의 길이 방향을 따라 다수 개의 볼트를 자동으로 체결 또는 체결 해제하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템에 있어서,
    상기 콘크리트 파일 몰드가 일 방향으로 이송되는 컨베이어;
    상기 컨베이어의 일측에 설치되는 로봇암; 및
    상기 로봇암의 단부에 장착되며, 구동모터의 작동에 의해 상기 볼트를 체결 또는 체결 해제하는 체결장치를 포함하되,
    상기 체결장치는, 상기 로봇암의 단부에 결합되는 지지 브라켓과, 상기 지지 브라켓의 일측에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 결합되며 상기 구동모터의 작동에 의해 상기 볼트를 체결 또는 체결 해제하는 회전툴을 포함하고,
    상기 회전툴은, 상기 구동모터의 구동축에 결합되는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트가 중공 상단에 슬라이드 이동 가능하게 결합되며 상기 회전 샤프트와 일체로 회전하는 실린더와, 상기 실린더의 하단에 결합되며 볼트가 수용되는 소켓홀더와, 상기 실린더의 중공 하단에 결합되는 조인트부재와, 상기 조인트부재와 상기 실린더 사이에 개재되며 상기 실린더를 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하며,
    상기 조인트부재는, 상기 실린더의 중공 하단에 결합되는 제1 결합부재와, 상기 제1 결합부재의 하단을 감싸도록 결합되며 상기 소켓홀더의 상단이 핀 결합되는 제2 결합부재를 포함하고,
    상기 회전툴은, 상기 제2 결합부재의 외측 둘레를 감싸도록 결합되고 상기 탄성부재의 하단이 지지되는 하부링과, 상기 제2 결합부재와 상기 실린더 사이에 개재되고 상기 탄성부재의 상단이 지지되는 상부링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일 몰드의 조립 해체 자동화 시스템.
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