KR20100002671A - 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축천연가스(CNG: Compressed natural gas)의 저장용기와 같은 튜브형 금속용기의 내압시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브형 금속용기의 클램핑 작동을 포함하여 금속용기의 이송 및 전도식(顚倒式) 회전작동이 가능한 다관절로봇을 설치하고, 상기 다관절로봇의 회전작업반경을 따라 튜브형 금속용기의 로딩컨베이어와, 튜브형 금속용기의 물충수장치와, 튜브형 금속용기의 내압시험장치와, 튜브형 금속용기의 배수건조장치와, 튜브형 금속용기의 언로딩컨베이어를 순차적으로 설치함으로서, 튜브형 금속용기의 내압시험에 필요한 모든 과정을 하나의 로봇에 의하여 자동적으로 수행토록 하며, 이로 인하여 튜브형 금속용기의 내압시험에 따른 시간과 인력의 낭비를 방지함은 물론, 내압시험에 필요한 각 장치들의 설치에 따른 공간을 최소화시킬 수 있도록 함으로서, 튜브형 금속용기의 제조에 따른 원가절감과 생산성 향상을 이루어낼 수 있도록 한 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치에 관한 것이다.

다관절로봇, 튜브형 금속용기, 물충수장치, 내압시험장치, 배수건조장치

Description

로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치{Automatic pressure testing system of tube type metal container using a robot}

본 발명은 튜브형 금속용기의 클램핑 작동을 포함하여 금속용기의 이송 및 전도식(顚倒式) 회전작동이 가능한 다관절로봇을 설치하고, 상기 다관절로봇의 회전작업반경을 따라 튜브형 금속용기의 로딩컨베이어와, 튜브형 금속용기의 물충수장치와, 튜브형 금속용기의 내압시험장치와, 튜브형 금속용기의 배수건조장치와, 튜브형 금속용기의 언로딩컨베이어를 순차적으로 설치함으로서, 튜브형 금속용기의 내압시험에 필요한 모든 과정을 하나의 로봇에 의하여 자동적으로 수행토록 하며, 이로 인하여 튜브형 금속용기의 내압시험에 따른 시간과 인력의 낭비를 방지함은 물론, 내압시험에 필요한 각 장치들의 설치에 따른 공간을 최소화시킬 수 있도록 함으로서, 튜브형 금속용기의 제조에 따른 원가절감과 생산성 향상을 이루어낼 수 있도록 한 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업용이나 의료용으로 사용되는 각종 가스용기는 그 내부에 천연가스(Natural gas)나 질소 또는 산소 등이 일정한 압력으로 충진되는 튜브형 금속용기로 제조되는 바, 이러한 튜브형 금속용기는 고압가스를 저장하는 용기의 특 성상 우수한 기밀성능 및 내압성능을 발휘할 수 있도록 대부분이 이음매 없는 금속용기로 제조되며, 튜브형 금속용기의 제조 직후에는 내압시험과 같은 용기의 성능검사를 수행하게 된다.

상기와 같은 튜브형 금속용기의 내압시험 과정은 통상적으로 금속용기의 내부에 물을 충진시킨 다음, 이 금속용기의 넥크부(Neck: 밸브 등이 조립될 수 있도록 내부에 나사산이 형성된 용기의 목부위)에 고압수의 공급배관이 나사체결식으로 고착되도록 한 상태에서 금속용기를 수조의 내부로 장입시키게 되며, 이와 같이 수조의 내부로 장입된 금속용기측으로 펌프에 의한 고압수의 압력이 약 30초 정도 작용되도록 하게 된다.

상기와 같이 수조에 장입된 금속용기측으로 고압수의 압력이 가해지도록 함에 따라, 고압용기의 팽창에 의하여 수조로부터 흘러나온 물의 량을 기준으로 튜브형 금속용기의 전증가를 측정하게 되며, 이와 같이 금속용기의 전증가를 측정한 다음에는 고압수의 압력을 해지시켜 금속용기에 발생한 영구증가를 최종적으로 측정 및 기록한 후 금속용기를 수조로부터 이탈시킨 상태에서, 금속용기에 충진된 물을 배수 및 건조시키는 순서로 이루어지게 된다.

상기와 같이 튜브형 금속용기의 내압시험은 크게 물충수와 가압에 의한 내압시험 및 배수건조의 3단계로 이루어진다고 볼 수 있으며, 종래의 경우에는 이러한 각각의 시험과정 및 장치가 서로 독립적인 요소로 분리된 상태에서 개별적으로 이루어짐에 따라, 튜브형 금속용기의 제조로부터 내압시험 및 제품의 출고에 이르기까지 많은 인력과 시간이 낭비되었음은 물론이고, 내압시험용 장치를 설치하는데 있어서도 많은 공간을 필요로 하게 되는 문제점이 있었다.

다시 말해서, 튜브형 금속용기의 내부로 물을 충진시키는 물충수장치와, 튜브형 금속용기를 수조의 내부로 장입시켜 고압수의 압력을 가하는 내압시험장치와, 금속용기의 내부에 충진된 물을 배수 및 건조시키는 장치마다 각각 2 ~ 3명의 작업자가 지속적으로 상주하면서 물충수작업과 내압시험 및 배수건조작업을 수행하여야 함으로서, 불필요한 인력의 낭비와 인건비의 상승을 초래하여 튜브형 금속용기의 원가상승을 유발시키게 된다는 것이다.

또한, 튜브형 금속용기의 무게가 다소 무겁기 때문에 금속용기를 인력으로 운반하는 것이 거의 불가능하므로, 내압시험이 요구되는 금속용기의 로딩컨베이어와 내압시험이 완료된 금속용기의 언로딩컨베이어를 포함하여, 물충수장치와 내압시험장치 및 배수건조장치의 사이에도 별도의 이송컨베이어 및 소형크레인 등을 설치하여야 함으로서, 내압시험에 필요한 각각의 장치를 설치하기 위하여 많은 공간을 필요로 하게 된다는 것이다.

뿐만 아니라, 물충수장치와 내압시험장치 및 배수건조장치의 주변에 상주하는 작업자가 튜브형 금속용기를 해당 장치에 장착하여 요구하는 작업을 수행하는 과정에서도, 외부표면이 물기로 젖어서 미끄러운 상태가 된 무거운 금속용기를 취급하여야 함에 따라, 해당 작업을 정확하고 신속하게 수행하기가 매우 어렵게 되는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 튜브형 금속용기의 내압시험을 완료하기까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같이 튜브형 금속용기의 내압시험에 필요한 과정 및 장치가 서로 분 리되어 개별적으로 수행됨에 따라, 튜브형 금속용기의 제조로부터 내압시험 및 제품의 출고에 이르기까지 많은 인력과 시간이 낭비됨은 물론이고, 내압시험용 장치를 설치하는 데에 있어서도 많은 공간을 필요로 하게 됨으로서, 튜브형 금속용기의 생산성이 크게 저하되고 튜브형 금속용기 제품의 원가가 상승하게 되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치는 튜브형 금속용기의 클램핑 작동을 포함하여 금속용기의 이송 및 전도식(顚倒式) 회전작동이 가능한 다관절로봇을 설치하고, 상기 다관절로봇의 회전작업반경을 따라 튜브형 금속용기의 로딩컨베이어와, 튜브형 금속용기의 물충수장치와, 튜브형 금속용기의 내압시험장치와, 튜브형 금속용기의 배수건조장치와, 튜브형 금속용기의 언로딩컨베이어를 순차적으로 설치함으로서, 튜브형 금속용기의 내압시험에 필요한 모든 과정을 하나의 로봇에 의하여 자동적으로 수행토록 하며, 이로 인하여 튜브형 금속용기의 내압시험에 따른 시간과 인력의 낭비를 방지함은 물론, 내압시험에 필요한 각 장치들의 설치에 따른 공간을 최소화시킬 수 있도록 함으로서, 튜브형 금속용기의 제조에 따른 원가절감과 생산성 향상을 이루어낼 수 있도록 하는 것을 제 1의 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 튜브형 금속용기의 내부로 물을 충진시키기 위한 물충수장 치의 물충수파이프와, 튜브형 금속용기의 내부건조를 위하여 배수건조장치에 설치되는 스팀파이프가 유압실린더와 승하강 스크류잭에 의하여 금속용기의 넥크부를 따라 삽입될 수 있도록 함으로서, 금속용기의 물충수작업과 건조작업을 물과 스팀의 낭비없이 보다 경제적이고 신속하게 수행할 수 있도록 하며, 상기 내압시험장치에 있어 구동모터에 의한 스플라인축의 회전으로 용기지그의 센터핀이 넥크부와 탈고착 되는 용기탈착기구를 적용시키는 한편, 상기 용기탈착기구의 상단측에는 슬라이드바에 의한 편심조정수단을 설치함으로서, 고압수배관이 금속용기의 넥크부와 견고하게 고착될 수 있도록 하는 동시에, 넥크부와 용기지그의 센터가 어느 정도 어긋나더라도 금속용기의 고착 과정에서 정확한 센터맞춤이 자동적으로 이루어지도록 하며, 이로 인하여 넥크부 부위의 마모 및 손상을 방지하면서도 용기탈착기구에 의한 튜브형 금속용기의 내압시험이 보다 정확하고 안전하게 수행될 수 있도록 하는 것을 제 2의 기술적 과제로 한다.

이와 더불어, 상기 용기탈착기구와 함께 튜브형 금속용기를 요구하는 위치에서 견고하게 고정시키도록 하는 용기고정장치를 내압시험장치에 추가적으로 포함시킴으로서, 용기탈착기구에 의한 금속용기의 탈고착 작업시 구동모터의 회전력에 의하여 금속용기가 제자리에서 자전하지 않도록 함에 따라, 용기탈착기구에 의한 금속용기의 탈고착작업 또한 보다 더 신속하고 정확하게 수행될 수 있도록 하며, 상기 용기탈착기구의 용기지그 직상부에 수조의 덮개판을 설치하는 동시에, 내압시험장치의 수조에는 덮개판을 밀착 고정시키는 클램퍼를 설치함으로서, 고압수의 압력을 이용한 금속용기의 내압시험이 수조의 내부에서 보다 더 정확하고 안전하게 수 행되도록 하고, 상기 용기고정장치에 높이조절이 가능한 용기받침대를 설치함으로서, 튜브형 금속용기의 크기나 치수에 거의 구애를 받지 않고 용기탈착기구에 의한 금속용기의 탈고착 작업을 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 것을 제 3의 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 튜브형 금속용기의 클램핑기구가 구비된 다관절로봇의 회전작업반경을 따라 튜브형 금속용기의 로딩컨베이어와, 물충수장치와, 내압시험장치와, 배수건조장치와, 언로딩컨베이어가 순차적으로 설치되며, 상기 다관절로봇은 로봇본체와, 상기 로봇본체의 베이스가 되는 턴테이블과, 상기 로봇본체에 설치되는 관절작동식 로봇암과, 상기 로봇암의 선단에 회전 가능하게 설치되는 프론트핸들로 이루어지며, 상기 클램핑기구는 프론트핸들의 핸들플레이트를 따라 고정 설치되는 유압실린더와, 상기 유압실린더의 피스톤로드와 연결되는 하나의 클램프핑거와, 상기 클램프핑거와 마주보는 위치에 설치되는 다른 하나의 클램프핑거와, 각각의 클램프핑거 내측에 상,하로 고정되어 마주보는 클램프핑거를 관통하도록 설치되는 메인가이드봉 및 보조가이드봉과, 상기 메인가이드봉의 사이에서 메인가이드봉의 랙크부와 맞물리도록 핸들플레이트에 설치되는 피니언기어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 물충수장치는 튜브형 금속용기가 안착되는 베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 수직 방향으로 설치되는 승하강프레임과, 상기 승하강프레임에 설치되는 승하강실린더와, 상기 승하강실린더에 의하여 승하강프레임을 따 라 이동하도록 설치되는 승하강대와, 상기 승하강대에 연결 설치되는 본체튜브와, 상기 본체튜브의 중앙부를 따라 삽입되어 본체튜브의 하단부까지 연장 설치되는 물충수파이프와, 상기 본체튜브의 하단 외주연부에 연결 설치되는 용기커버로 이루어지며, 상기 물충수장치의 본체튜브 상단에는 물충수실린더가 설치되고, 상기 물충수실린더로부터 본체튜브를 관통하여 하방으로 연장되는 피스톤로드의 하단에 물충수파이프가 연결 설치된다.

또한, 상기 내압시험장치는 베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 수직 방향으로 설치되는 승하강프레임과, 상기 승하강프레임에 설치되는 승하강실린더와, 상기 승하강실린더에 의하여 승하강프레임을 따라 이동하도록 설치되는 승하강대와, 상기 승하강대의 하측에 구비되어 튜브형 금속용기와 탈착되고 내부에는 고압수의 주입통로가 설치되는 용기탈착기구와, 상기 승하강대에 고정되어 용기탈착기구가 피스톤로드와 연결 설치되는 수평이송실린더와, 상기 용기탈착기구의 하부에 설치되는 수조로 이루어진다.

상기 내압시험장치에 사용되는 용기탈착기구는, 원통 형상의 본체튜브와, 상기 본체튜브의 상단에 고정되어 수평이송실린더의 피스톤로드와 연결 설치되는 캐리어와, 상기 본체튜브의 내측 중앙부를 따라 연결 설치되어 고압수의 주입통로를 형성하는 배관라인으로서 가압배관과 고압커플러 및 스플라인축을 포함하는 고압수배관과, 상기 스플라인축의 회전을 위하여 본체튜브의 하단부에 설치되는 회전장치로 이루어지며, 상기 회전장치는 본체튜브의 하단 외측에 고정 설치되는 본체프레임과, 상기 본체프레임의 양측에 고정 설치되는 모터브라켓과, 상기 모터브라켓의 상측면에 감속기를 구비하는 상태로 고정 설치되는 한 쌍의 구동모터와, 상기 모터브라켓의 내측에서 감속기의 출력축에 고정 설치되는 구동기어와, 상기 본체튜브의 하단부를 관통하여 연장되는 스플라인축에 결합되어 상기 구동기어와 맞물리게 설치되는 스플라인기어로 이루어진다.

상기 용기탈착기구의 스플라인축 하단에는 튜브형 금속용기의 넥크부로 체결되는 센터핀이 포함된 용기지그가 연결 설치되고, 상기 용기지그와 센터핀의 내부에는 고압수배관의 주입통로와 연통되는 고압수의 주입통로가 형성되고, 상기 용기지그의 상측에는 수조의 덮개판이 연결 설치되며, 상기 수조의 상단부에는 용기탈착기구의 덮개판과 맞물리는 클램퍼가 연결 설치되고, 상기 수조의 측면부에는 덮개판의 클램핑실린더가 고정 설치되고, 상기 클램핑실린더의 피스톤로드가 클램퍼의 후단부와 연결 설치된다.

그리고, 상기 용기탈착기구의 캐리어와 본체튜브 사이에는 편심조정수단이 설치되는 바, 상기 편심조정수단은 캐리어와 본체튜브 사이에 삽입 설치되는 슬라이드바디와, 상기 슬라이드바디를 전,후 방향과 좌,우 방향으로 각각 관통하여 삽입 설치되는 한 쌍의 슬라이드바와, 상기 슬라이드바의 양단부가 삽입되도록 캐리어의 하단부와 본체튜브의 상단부에 고정 설치되는 베어링소켓과, 상기 슬라이드바디와 베어링소켓의 사이에서 슬라이드바를 따라 설치되는 센터조정스프링과, 상기 슬라이드바의 양측 끝단부에 고정 설치되는 원판 형상의 스토퍼로 이루어진다.

또한, 상기 내압시험장치는 용기탈착기구와 함께 튜브형 금속용기의 위치고정을 위한 용기고정장치를 추가로 포함하며, 상기 용기고정장치는 튜브형 금속용기 가 안착되는 베이스프레임과, 상기 베이스프레임의 상단에 고정 설치되는 레일브라켓과, 상기 레일브라켓의 후방측 중앙부에 연결 설치되는 용기고정실린더와, 상기 용기고정실린더의 피스톤로드와 연결 설치되는 막대 형상의 슬라이드기어와, 상기 슬라이드기어의 양측 기어부와 맞물리도록 레일브라켓상에 설치되는 한 쌍의 구동기어와, 상기 레일브라켓의 전방면에 수평 방향으로 고정된 가이드레일을 따라 이동하도록 설치되는 한 쌍의 용기고정핑거와, 상기 용기고정핑거의 후방면에 고정되어 각각의 구동기어와 맞물리도록 설치되는 랙기어로 이루어지며, 상기 용기고정장치의 베이스프레임에는 튜브형 금속용기가 안착되는 용기받침대가 설치되고, 상기 용기받침대의 하측면에는 스크류축으로서의 높이조절봉이 연결 설치되며, 상기 높이조절봉은 베이스프레임의 내측에 고정되는 너트형 가이드튜브를 따라 삽입 설치된다.

마지막으로, 본 발명의 다른 요부가 되는 상기 배수건조장치는 베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 수직 방향으로 설치되는 승하강프레임과, 상기 승하강프레임에 설치되는 승하강실린더와, 상기 승하강실린더에 의하여 승하강프레임을 따라 이동하도록 설치되는 승하강대와, 상기 승하강대의 하측에 설치되는 용기커버와, 상기 베이스프레임의 상단 내측에 설치되는 배수포트와, 상기 배수포트의 중앙부를 관통하여 상부측으로 연장되는 스팀파이프로 이루어지며, 상기 배수건조장치의 베이스프레임 내측에는 승하강 스크류잭이 고정 설치되고, 상기 승하강 스크류잭으로부터 상방향으로 돌출되는 승하강스크류의 상단에 스팀파이프가 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 튜브형 금속용기의 클램핑 작동을 포함하여 금속용기의 이송 및 전도식 회전작동이 가능한 다관절로봇을 설치하고, 상기 다관절로봇의 회전작업반경을 따라 튜브형 금속용기의 로딩컨베이어로부터 물충수장치와, 내압시험장치와, 배수건조장치와, 언로딩컨베이어를 순차적으로 설치함으로서, 튜브형 금속용기의 내압시험에 필요한 모든 과정을 하나의 로봇에 의하여 자동적으로 수행토록 하는 효과가 있다.

이로 인하여, 물충수장치와 내압시험장치 및 배수건조장치마다 2 ~ 3명의 인력이 상주할 필요가 없이, 전체적인 시스템을 제어하고 불량품을 분리하는 1 ~ 2명의 작업자만으로도 튜브형 금속용기의 내압시험에 따른 전과정을 통제할 수 있도록 하는 효과가 있음은 물론이고, 물충수작업과 내압시험 및 배수건조작업이 다관절로봇 및 미설명된 각종 센서에 의한 자동제어를 거쳐 오차없이 신속하고 정확하게 이루어지도록 하는 효과가 있다.

상기와 같이 튜브형 금속용기의 내압시험에 소요되는 인력의 낭비를 방지함은 물론이고, 다관절로봇에 의하여 각각의 작업이 신속하고 정확하게 수행되도록 함에 따라, 튜브형 금속용기의 제조로부터 내압시험 및 제품의 출고에 이르기까지의 과정이 원활하게 진행될 수 있으며, 이로 인하여 인건비의 절감과 생산성의 향상을 도모하여 제품의 원가절감을 이루어내도록 하는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 로딩컨베이어로부터 언로딩컨베이어에 이르기까지 물충수장치와 내압시험장치 및 배수건조장치가 별도의 컨베이어로 연결되지 않고 다관절로봇 의 회전작업반경을 따라 집적화된 배치를 이루도록 함으로서, 내압시험용 장치의 설치에 필요한 공간 또한 최소화시키도록 하는 효과가 있으며, 이로 인하여 내압시험용 장치의 설치에 따른 공간의 제약을 완화시키는 한편 작업장의 효율적인 공간활용 측면에도 크게 기여하는 효과가 있다.

또한, 튜브형 금속용기의 내부로 물을 충진시키기 위한 물충수장치의 물충수파이프와, 튜브형 금속용기의 내부건조를 위하여 배수건조장치에 설치되는 스팀파이프가 물충수실린더 및 승하강 스크류잭에 의하여 금속용기의 넥크부를 따라 삽입될 수 있도록 함으로서, 금속용기의 물충수작업과 건조작업을 물과 스팀의 낭비없이 보다 경제적이고 신속하게 수행토록 하는 효과가 있다.

그리고, 상기 내압시험장치에 있어서도 구동모터에 의한 스플라인축의 회전으로 용기지그의 센터핀이 넥크부와 탈고착 되는 용기탈착기구를 적용시키는 한편, 용기탈착기구의 상단측에는 슬라이드바에 의한 편심조정수단을 설치함으로서, 고압수배관이 금속용기의 넥크부와 견고하게 고착될 수 있도록 하는 동시에, 넥크부와 용기지그의 센터가 어느 정도 어긋나더라도 금속용기의 고착 과정에서 정확한 센터맞춤이 자동적으로 이루어지도록 하는 효과가 있으며, 이로 인하여 넥크부 부위의 마모 및 손상을 방지하면서도 용기탈착기구에 의한 튜브형 금속용기의 내압시험이 보다 정확하고 안전하게 수행토록 하는 효과가 있다.

이와 더불어, 상기 용기탈착기구와 함께 튜브형 금속용기를 요구하는 위치에서 견고하게 고정시키도록 하는 용기고정장치를 내압시험장치에 추가적으로 포함시킴으로서, 용기탈착기구에 의한 금속용기의 탈고착 작업시 구동모터의 회전력에 의 하여 금속용기가 제자리에서 자전하지 않도록 함에 따라, 용기탈착기구에 의한 금속용기의 탈고착작업 또한 보다 더 신속하고 정확하게 수행토록 하는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 상기 용기탈착기구에 설치된 덮개판과 수조의 클램퍼에 의하여 고압수의 압력을 이용한 금속용기의 내압시험이 수조의 내부에서 보다 더 정확하고 안전하게 수행되도록 하는 효과가 있으며, 상기 용기고정장치에 높이조절이 가능한 용기받침대를 설치함으로서, 튜브형 금속용기의 크기나 치수에 거의 구애를 받지 않고 용기탈착기구에 의한 금속용기의 탈고착 작업을 효율적으로 수행토록 하는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 산업용 무인화기기의 대표격이라 할 수 있는 다관절로봇(1)을 중심으로 하여, 상기 다관절로봇(1)의 로봇암(12)이 형성하는 회전작업반경(R)을 따라 튜브형 금속용기(10)의 로딩컨베이어(7)와, 튜브형 금속용기(10)의 물충수장치(3)와, 튜브형 금속용기(10)의 내압시험장치(4)와, 튜브형 금속용기(10)의 배수건조장치(6)와, 튜브형 금속용기(10)의 언로딩컨베이어(8)가 순차적으로 설치된 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명의 전체적인 구성에 있어, 상기 물충수장치(3)와 내압시험장치(4)는 본 출원인이 2007년 특허출원 제 52844호로 선출원한 고압가스용기 내 압 시험장치에 기재되어 알려져 있으나, 다관절로봇(1)의 적용에 따른 다소의 구조적 변경이 존재하므로 하기의 설명에서 구체적으로 언급할 것이며, 도 1에서 상기 물충수장치(3)와 내압시험장치(4)가 별도의 장치로 분리되어 있으나, 선출원된 기술적 구성에서와 같이 물충수장치(3)와 내압시험장치(4)가 하나의 프레임에서 컨베이어로 연결 설치된 구성을 본 발명에 적용시킬 수도 있음을 밝혀두는 바이다.

본 발명의 실질적인 요부가 되는 상기 다관절로봇(1)의 대표적인 실시예로서 도 1과 도 4 및 도 6과 도 13에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 메인프레임(17)과 구동기구(18)를 포함하는 로봇본체(11)가 턴테이블(15)상에 설치되는 바, 상기 턴테이블(15)은 로봇본체(11)의 설치를 위한 베이스(Base)가 되는 동시에, 회전작업반경(R)의 중심부에서 로봇본체(11)를 수평 회전시키는 기능을 담당하게 되며, 상기 구동기구(18)는 로봇암(12)이 요구하는 관절식 작동을 수행할 수 있도록 유압실린더나 공압실린더 또는 모터 등을 포함하는 수단이 된다.

그리고, 상기 로봇본체(11)로부터 메인프레임(17)의 상단부에 걸쳐 다수 개(도면상 3개)의 관절부(16)로 연결된 로봇암(12)이 설치되며, 상기 로봇암(12)의 선단에는 튜브형 금속용기(10)의 클램핑기구(2)가 취부되는 프론트핸들(14)이 암링크(13)에 의하여 연결 설치되는 바, 상기 로봇암(12)은 구동기구(18)에 의하여 관절부(16)를 중심으로 인체의 팔과 같은 관절식 작동을 수행할 수 있는 것이고, 상기 프론트핸들(14)의 경우에도 인체의 손목 부위와 같이 암링크(13)에 의하여 힌지식의 각운동이 가능하게 되는 동시에, 암링크(13)를 중심으로 회전작동 또한 가능하게 되는 것이다.

위에서 설명되어진 다관절로봇(1)의 구성은 본 발명에 적용될 수 있는 하나의 대표적인 실시예를 나타낸 것에 불과하며, 도면에 도시된 것 이외에도 로봇암(12)의 관절식 작동을 기초로 하여, 튜브형 금속용기(10)의 클램핑(파지:把持)과 튜브형 금속용기(10)의 전도식(顚倒式: 위,아래를 뒤집는 형식) 회전이 가능한 것이라면, 각종 산업현장, 특히 자동차 생산라인과 같은 무인화 설비에 사용되거나, 기존에 기성품으로 시판되고 있는 다른 여러 가지 종류의 관절작동식 로봇제품을 적용시킬 수 있음은 물론이다.

상기 다관절로봇(1)의 로봇암(12) 선단에 설치된 프론트핸들(14)에 취부되어 튜브형 금속용기(10)를 파지하기 위한 클램핑기구(2)는 도 2 및 도 3에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 프론트핸들(14)의 선단부에 고정된 핸들플레이트(19)를 따라 길이 방향으로 다수 개가 설치되는 것이며, 한 쌍의 클램프핑거(23)가 서로 마주보면서 오므려지거나 벌어지도록 하는 것에 의하여 튜브형 금속용기(10)의 파지작동을 수행할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 클램핑기구(2)는 핸들플레이트(19)의 후방측(도면상 좌측)에 유압실린더(21)가 고정 설치되고, 상기 유압실린더(21)의 피스톤로드(22) 선단에 한 쌍의 클램프핑거(23) 중 하나의 클램프핑거(23)가 연결 설치되는 바, 상기 클램프핑거(23)는 핸들플레이트(19)의 전방측(도면상 우측)에 위치한 상태에서 핸들플레이트(19)를 따라 이동 가능하게 설치되며, 상기 클램프핑거(23)와 마주보는 핸들플레이트(19)의 전방측에 다른 하나의 클램프핑거(23)가 위치하게 된다.

또한, 상기 클램프핑거(23) 중 하나의 클램프핑거(23) 내측에는 메인가이드 봉(26)과 보조가이드봉(27)이 상부측에 고정 설치되는 한편, 다른 하나의 클램프핑거(23) 내측에는 메인가이드봉(26)과 보조가이드봉(27)이 하부측에 고정 설치됨으로서, 각각의 가이드봉(26)(27)이 일정한 간격을 두고 상,하로 이격되는 동시에, 각각의 가이드봉(26)(27) 단부측이 마주보는 클램프핑거(23)의 관통구멍(23a)을 따라 삽입되도록 설치되어 있다.

이와 더불어, 상기 메인가이드봉(26)의 사이에는 메인가이드봉(26)에 형성된 랙크부(26a)와 맞물리는 피니언기어(25)가 핸들플레이트(19)의 전방측에 고정된 기어축(29)상에 회전 가능하게 설치됨으로서, 유압실린더(21)의 작동에 따라 피스톤로드(22)가 왕복하여 피스톤로드(22)와 연결된 하나의 클램프핑거(23)가 핸들플레이트(19)를 따라 이동하게 되면, 랙크부(26a)가 형성된 각각의 메인가이드봉(26)과 피니언기어(25)에 의하여 이와 마주보는 다른 하나의 클램프핑거(23) 또한 동시에 이동하게 된다.

따라서, 유압실린더(21)의 작동에 따라 각각의 클램프핑거(23)가 서로 마주보면서 오므라들거나 벌어지게 됨으로서 튜브형 금속용기(10)의 파지작동을 수행할 수 있게 되며, 이러한 클램프핑거(23)의 슬라이드식 파지작동을 보다 더 안전하고 정확하게 수행할 수 있도록, 상기 피니언기어(25)의 양측부에 해당하는 핸들플레이트(19)의 전방면에 한 쌍의 지지대(28)가 상,하로 고정 설치되는 한편, 상기 메인가이드봉(26)과 보조가이드봉(27)이 지지대(28)를 관통하여 삽입 설치되고, 상기 클램프핑거(23)의 선단 내측에는 파지용 죠오(24)가 고정 설치되어 있다.

위에서 설명되어진 클램핑기구(2) 또한 본 발명에 적용될 수 있는 하나의 대 표적인 실시예에 불과한 것으로서, 피니언기어(25)의 기어축(29)이 모터의 구동축과 연결되도록 하거나, 클램프핑거(23)가 LM가이드와 같은 선형이송기구와 함께 설치되도록 하는 것과 같이, 각종 로봇에 적용되는 다른 종류의 클램핑기구가 설치될 수 있음은 물론이고, 도면상 프론트핸들(14)에 3개의 클램핑기구(2)가 설치된 것으로 도시되어 있으나, 클램핑기구(2)의 설치갯수 또한 2개 또는 4개와 같이 사용자가 임의대로 조정할 수 있음을 밝혀두는 바이다.

본 발명에 따른 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치를 이루는 다른 구성요소로서, 상기 물충수장치(3)는 선출원(10-2007-0052844)의 명세서와 도면 및 본원의 도 4 및 도 5에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 형강을 이용한 골조구조물이 되는 베이스프레임(31)을 기초로 하며, 상기 베이스프레임(31)의 전방측(도면상 좌측) 상부면에는 튜브형 금속용기(10)가 안착되는 용기받침대(39)가 설치되는 동시에, 상기 용기받침대(39)의 후방측(도면상 우측)에 해당하는 베이스프레임(31)에는 승하강프레임(32)과 승하강실린더(33)가 수직 방향으로 평행하게 고정 설치되어 있다.

상기 승하강프레임(32)에는 승하강대(34)가 설치되는 한편, 상기 승하강대(34)의 후단부에는 승하강실린더(33)의 피스톤로드(33a)가 연결 설치되고, 상기 승하강대(34)의 선단부에는 물충수파이프(37)가 삽입된 본체튜브(30)가 연결 설치됨으로서, 승하강실린더(33)에 의한 피스톤로드(33a)의 왕복동식 작동에 따라 승하강대(34)가 본체튜브(30)와 함께 승하강프레임(32)을 따라 승하강 될 수 있도록 이루어지며, 이를 위하여 상기 승하강프레임(32)의 전방면에는 가이드레일(32a)이 형 성되어 있고, 승하강대(34)에는 가이드레일(32a)과 요철(凹凸) 형상으로 맞물리는 가이드대(34a)가 형성되어 있다.

상기 물충수장치(3)의 본체튜브(30)는 실린더(원통) 형상의 몸체를 가지며, 그 내측 중앙부를 따라서는 물충수파이프(37)가 삽입 설치되고, 본체튜브(30)의 하단부에는 용기받침대(39)에 놓여지는 튜브형 금속용기(10)의 상단부를 밀착 커버하는 용기커버(36)가 연결 설치되는 바, 상기 물충수파이프(37)는 미도시된 상수도 공급원과 유연한 호스 등에 의하여 연결 설치되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 용기커버(36)와 본체튜브(30)와의 연결부위에는 완충스프링(36a)을 설치함으로서, 용기커버(36)를 튜브형 금속용기(10)측으로 밀착시키는 과정에서 발생하는 충격이나 소음을 방지토록 하는 것이 바람직하다.

상기 물충수파이프(37)의 하단부는 용기커버(36)의 상단부를 관통하여 튜브형 금속용기(10)의 넥크부 직상부에 위치하게 됨으로서, 튜브형 금속용기(10)의 내부로 물을 충진시킬 수 있도록 이루어지는 바, 물충수파이프(37)에 의한 물충수 과정에서 누수를 방지할 수 있도록 용기커버(36)의 상단 내주면에는 넥크부의 주연부와 밀착되는 밀폐링이 개재되도록 하는 한편, 상기 본체튜브(30)의 상단에는 물충수파이프(37)가 넥크부를 통하여 금속용기(10)의 내부로 삽입되도록 하는 물충수실린더(35)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 물충수실린더(35)는 본체튜브(30)의 상단면에 수직 방향으로 연결 설치되고, 상기 물충수실린더(35)의 피스톤로드(35a)는 본체튜브(30)의 상단부를 관통하여 하방으로 연장되는 한편, 피스톤로드(35a)의 하단부가 파이프커넥터(38)에 의 하여 물충수파이프(37)와 연결 설치됨으로서, 피스톤로드(35a)의 상하작동에 따라 물충수파이프(37)가 일정폭만큼 상,하 방향으로 이동하여 그 하단부가 넥크부측으로 삽입 또는 이탈되며, 이와 같이 물충수파이프(37)가 승하강되는 경우에는 본체튜브(30)의 상단 일측면을 절개하여 개구부로 형성시키는 것이 물충수파이프(37)와 연결된 호스 등의 취급에 있어 보다 더 유리하다.

본 발명에 따른 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치를 이루는 또 다른 구성요소로서, 상기 내압시험장치(4)는 선출원(10-2007-0052844)의 명세서와 도면 도 6 및 도 7에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 형강을 이용한 골조구조물이 되는 베이스프레임(41)을 기초로 하며, 상기 베이스프레임(41)의 전방측 상부면에는 승하강프레임(42)이 수직 방향으로 고정 설치되고, 상기 승하강프레임(42)의 전방면에는 승하강대(44)가 설치되는 동시에, 승하강프레임(42)의 후방면에는 승하강실린더(43)가 수직 방향으로 평행하게 고정 설치되어 있다.

상기 승하강실린더(43) 역시 물충수장치(3)에서와 마찬가지로, 승하강프레임(42)의 가이드레일(42a)과 요철(凹凸) 형상으로 맞물리는 가이드대(44a)가 형성된 승하강대(44)를 승하강프레임(42)을 따라 수직 방향으로 이동시키기 위한 것으로서, 물충수장치(3)에 적용된 것과 동일한 승하강 구조를 적용시킬 수 있지만, 내압시험장치(4)에서는 내부에 물이 충진된 중량물의 튜브형 금속용기(10)를 용기탈착기구(40)와 함께 승하강시켜야 하기 때문에, 승하강실린더(43)에 걸리는 부하(負荷)가 물충수장치(3)와 비교하여 상대적으로 크게 된다.

위와 같은 상황을 감안하여, 내압시험장치(4)의 승하강실린더(43)는 승하강 프레임(42)을 따라 수직 방향으로 하향 설치되고, 상기 승하강실린더(43)의 피스톤로드(43a) 선단에는 체인롤러(45)가 회전 가능하게 연결 설치되며, 상기 승하강프레임(42)의 상단부에도 체인롤러(45) 및 보조체인롤러(45a)가 각각 회전 가능하게 설치되도록 한 상태에서, 승하강프레임(42)의 후방측 중앙부에 고정 설치된 체인브라켓(46)으로부터 연장되는 승하강체인(47)이 각각의 체인롤러(45)(45a)를 거쳐 승하강대(44)의 상단부와 연결 설치되도록 이루어진다.

따라서, 승하강실린더(43)에 의한 피스톤로드(43a)의 왕복동식 작동에 따라 승하강체인(47)이 상,하 방향으로 당겨지게 됨으로서, 체인브라켓(46)으로부터 각각의 체인롤러(45)(45a)를 거쳐 승하강체인(47)과 연결된 승하강대(44)가 승하강프레임(42)을 따라 이동될 수 있는 한편, 튜브형 금속용기(10)와 용기탈착기구(40) 및 승하강대(44)의 전체 하중이 승하강체인(47)에 의하여 분산 지지됨으로서, 승하강실린더(43)에 걸리는 부하를 덜어줄 수 있게 되며, 이러한 관점에서 승하강체인(47)과 체인롤러(45)(45a) 대신에 로프와 휠을 사용하더라도 무방하다.

이와 더불어, 상기 승하강대(44)의 하측에는 수평이송실린더(48)가 수평 방향으로 고정 설치되고, 상기 수평이송실린더(48)의 피스톤로드(48a)에는 용기탈착기구(40)의 장착을 위한 가이드프레임(49)이 연결 설치되며, 상기 가이드프레임(49)에는 승하강대(44)의 하단에 형성된 가이드레일(44b)과 요철(凹凸) 형상으로 맞물리는 가이드대(49a)가 형성됨으로서, 수평이송실린더(48)에 의한 피스톤로드(48a)의 왕복동식 작동에 따라 상기 가이드프레임(49)이 용기탈착기구(40)와 함께 일정한 폭만큼 수평 방향으로 이송될 수 있도록 이루어진다.

상기 용기탈착기구(40)는 다관절로봇(1)에 의하여 물충수장치(3)로부터 내압시험장치(4)측으로 이송된 튜브형 금속용기(10)의 상단 넥크부와 탈착식으로 조립되는 한편, 내압시험장치(4)의 베이스프레임(41) 전방측에 위치하는 수조(9)의 내부로 튜브형 금속용기(10)를 장입시켜 내압시험을 수행하는 장치로서, 이에 대한 세부적인 구성을 도 8을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 용기탈착기구(40)는 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 상부측에 일정 길이만큼 개구부(411)가 형성된 실린더 형상의 본체튜브(410)가 설치되고, 상기 본체튜브(410)의 상단에는 수평이송실린더(48)의 피스톤로드(48a)와 연결된 가이드프레임(49)상에 용기탈착기구(40)를 장착시키기 위한 캐리어(Carrier)(401)가 설치되며, 상기 캐리어(401)의 상단부에는 볼트 등에 의하여 용기탈착기구(40)를 가이드프레임(49)과 함께 고정시키기 위한 캐리어홀더(402)가 돌출 형성되어 있다.

또한, 상기 본체튜브(410)의 내측 중앙부를 따라서는 본체튜브(410)의 상측 개구부(411)를 통하여 삽입되는 고압수의 주입배관으로서, 가압배관(412)으로부터 고압커플러(413)와 스플라인축(414)이 하측 방향을 따라 일직선을 이루면서 순차적으로 연결 설치되는 데, 상기 고압커플러(413)는 스플라인축(414)을 가압배관(412)과 90도 각도로 교차 연결시키는 기능을 담당하게 된다.

또한, 상기 고압커플러(413)와 스플라인축(414)의 연결부위를 중심으로 스플라인축(414)의 상대회전, 즉 스플라인축(414)의 자전(自轉)이 가능하도록 설치됨으로서, 가압배관(412) 및 고압커플러(413)가 위치 고정된 상태에서 구동모터(421)에 의한 회전장치(420)의 작동으로 스플라인축(414)이 제자리에서 축회전할 수 있게 되며, 상기 가압배관(412)은 고압호스 등에 의하여 미도시된 고압펌프와 연결 설치된다.

또한, 상기 본체튜브(410)의 바닥부를 관통하여 일정 길이만큼 하부측으로 연장되는 스플라인축(414)의 하단에는 튜브형 금속용기(10)의 넥크부를 밀폐시키기 위한 용기지그(415)가 덮개판(418)과 함께 고정 설치되며, 상기 용기지그(415)의 하단 중앙에는 넥크부를 통하여 삽입 및 체결 고정되도록 나사부(416a)를 구비하는 센터핀(416)이 돌출 형성되고, 상기 용기지그(415)와 덮개판(418)의 하측 외주면을 따라서는 밀폐링(415a)(418a)이 각각 개재되어 있다.

상기와 같이 용기지그(415)와 센터핀(416)을 포함하는 스플라인축(414)이 고압커플러(413)에 의하여 고압수 주입용 가압배관(412)으로부터 일직선을 이루도록 연결 설치됨으로서 하나의 단일화 된 고압수배관을 형성하게 되는 것이며, 스플라인축(414)과 용기지그(415) 및 센터핀(416)의 내부를 따라서는 가압배관(412)과 연통되는 고압수의 주입통로(417)가 연이어 형성되어 있고, 상기 덮개판(418)의 하측에 용기지그(415)가 체결식으로 탈착 가능하게 설치됨으로서, 내압시험이 요구되는 금속용기(10)의 넥크부 치수에 맞추어 센터핀(416)을 포함하는 용기지그(415)를 종류별로 용이하게 교체 사용할 수 있게 된다.

그리고, 상기 본체튜브(410)의 하부측에는 사각 형상의 본체프레임(428)이 일체로 연결된 상태에서, 상기 본체프레임(428)의 내부에는 스플라인축(414)을 회전시키기 위한 회전장치(420)가 설치되며, 상기 본체프레임(428)의 양측부에는 모터브라켓(425)이 일체로 연결 설치된 상태에서, 각각의 모터브라켓(425) 상측에는 회전장치(420)의 구동원이 되는 구동모터(421)가 감속기(429)와 함께 고정 설치되어 있다.

상기 회전장치(420)는 본체튜브(410)의 하부로 연장되는 스플라인축(414)을 따라 스플라인본체(424)가 스플라인(424a)과 함께 축결합되는 한편, 상기 스플라인본체(424)는 본체프레임(428)의 상,하단커버(426)(427) 사이에 볼베어링(424b)을 개재시킨 상태로 삽입되어 스플라인축(414)과 함께 회전 가능하게 설치되며, 스플라인본체(424)의 외주면에 고정된 스플라인기어(423)가 감속기(429)의 하단 출력축(429a)에 고정된 구동기어(422)와 맞물리도록 설치됨으로서, 구동모터(421)로부터 감속기(429)를 거쳐 출력된 회전력이 구동기어(422)에 의하여 스플라인기어(423)로 전달됨에 따라, 스플라인축(414)이 스플라인본체(424)와 함께 회전할 수 있도록 이루어진다.

이와 더불어, 상기 본체튜브(410)의 내측 하부에는 스프링실린더(430)가 삽입 설치되고, 상기 스프링실린더(430)의 내부에는 상,하부스프링(431)(432)이 스플라인축(414)을 따라 삽입 설치되는 데, 상부스프링(431)은 튜브형 금속용기(10)의 넥크부에 용기지그(415)의 센터핀(416)을 자동적으로 체결시키기 위한 센서용이고, 하부스프링(432)은 용기탈착기구(40)와 금속용기(10)의 고착 과정 또는 고착된 금속용기(10)의 운반 과정에서 발생하는 각종 충격이나 하중을 지지하기 위한 완충용에 해당한다.

즉, 상기 상부스프링(431)은 본체튜브(410)의 내측으로 삽입되어 스프링실린더(430)의 상단에 고정되는 상단커버(435)와, 스플라인축(414)에 체결 고정되는 록 킹너트(434)와의 사이에 이완된 상태로 삽입 설치되는 바, 금속용기(10)의 고착을 위하여 넥크부를 따라 용기지그(415)의 센터핀(416)을 삽입시킬 경우, 센터핀(416)과 넥크부와의 밀착력 즉, 센터핀(416)의 가압력 및 그로 인하여 발생하는 용기탈착기구(40)와 자체의 하중에 의하여 용기탈착기구(40)가 스플라인축(414)을 따라 하강하게 됨으로서, 상기 상부스프링(431)이 상단커버(435)와 록킹너트(434)의 사이에서 압축{이때, 하부스프링(432)은 인장}된다.

상기와 같이 상부스프링(431)이 압축되는 정도는 금속용기(10)의 고착을 위하여 내압시험장치(4)의 승하강실린더(43)로 용기탈착기구(40)를 승하강대(44)와 함께 하강시킴에 따라, 용기지그(415)의 센터핀(416)과 넥크부의 사이에서 발생하는 밀착력과 비례하므로, 스프링실린더(430)의 내부에 설치되는 미도시된 센서가 상부스프링(431)의 압축정도(상부스프링 사이의 간격이나 압축에 대한 반발력 등)를 감지하여 요구하는 시점에서 회전장치(420)의 구동모터(421)를 작동시킴으로서, 센터핀(416)에 형성된 나사부(416a)와 넥크부에 형성된 나사부의 마모 및 손상을 방지하면서도 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 고착작업을 자동적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 하부스프링(432)은 스플라인축(414)으로 삽입되어 록킹너트(434)의 하측에서 지지되는 스프링소켓(433)과, 스프링실린더(430)의 하단에 고정된 상태로 본체프레임(428)의 상단커버(426)와 연결되는 하단커버(436)와의 사이에 압축된 상태로 삽입 설치됨으로서, 승하강대(44)에 용기탈착기구(40)가 매달린 상태나 용기탈착기구(40)를 금속용기(10)와 함께 이동시킬 경우, 스플라인축(414)에 작용 하는 하중을 지탱하는 역할을 수행하는 동시에, 금속용기(10)의 고착시 발생하는 소음이나 충격을 상부스프링(431)과 함께 완충시키는 역할을 하게 된다.

위에서 설명되어진 상,하부스프링(431)(432)은 본 발명에 적용되는 용기탈착기구(40)의 기능을 향상시키기 위한 선택적인 기술적 사항으로서, 상,하부스프링(431)(432)을 설치하지 않은 상태에서 스플라인축(414)이 록킹너트(434)와 유사한 형태의 스토퍼(Stopper) 수단에 의하여 축방향 유동이 불가능하게 되더라도, 용기탈착기구(40)의 작동에는 아무런 지장을 초래하지 않게 되며, 용기탈착기구(40)의 회전장치(420)를 작동시키기 위한 센서 또한 승하강프레임(42)과 같은 다른 위치에 설치할 수도 있음을 밝혀두는 바이다.

이와 더불어, 상기 캐리어(401)와 본체튜브(410)의 사이에는 용기탈착기구(40)에 의한 튜브형 금속용기(10)의 고착 과정에서 센터핀(416)과 넥크부 사이에 발생할 수 있는 편심(偏心)을 자동적으로 조정시키도록 하는 편심조정수단이 설치되는 바, 상기 편심조정수단에 의하여 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 고착 작업시 센터핀(416)과 넥크부에 발생할 수 있는 마모나 손상을 보다 더 확실하게 방지할 수 있게 됨은 물론이고, 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 고착 작업을 보다 더 신속하고 정확하게 수행할 수 있게 된다.

상기 편심조정수단은 도 8 및 도 9에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 캐리어(401)와 본체튜브(410)의 사이에 사각블록 형상의 슬라이드바디(403)가 일정한 간격을 두고 삽입 설치되고, 상기 슬라이드바디(403)에는 전,후 방향과 좌,우 방향으로 각각 한 쌍의 슬라이드바(404)가 관통 설치되며, 상기 각각의 슬라이드 바(404) 양측에는 볼부시베어링(405)이 슬라이드바(404)와 일체로 고정 설치되고, 상기 각각의 볼부시베어링(405)은 캐리어(401)의 하측면 및 본체튜브(410)의 상측면{도면상 튜브커버(419)}에 고정되는 베어링소켓(407)을 통하여 슬라이딩 가능하게 삽입 설치된다.

또한, 상기 슬라이드바디(403)와 각각의 볼부시베어링(405)의 사이에는 센터조정스프링(406)이 탄력적으로 개재됨으로서, 각각의 슬라이드바(404)가 센터조정스프링(406)의 탄성력에 의하여 슬라이드바디(403)를 중심으로 전,후 및 좌,우 방향으로 각각 동일한 길이를 가지면서 돌출되어 있으며, 각 슬라이드바(404)의 양단부측에는 볼부시베어링(405)에 의한 슬라이드바(404)의 이동폭을 단속할 수 있도록 원판 형상의 스토퍼(408)가 일체로 고정 설치되어 있다.

따라서, 상기 가이드프레임(49)에 고정되는 캐리어(401)를 기준으로 하여 용기탈착기구(40)의 본체튜브(410)가 전,후 및 좌,우 방향으로 상대적인 슬라이딩(미끄럼) 운동이 가능하게 되고, 이러한 슬라이딩 운동이 센터조정스프링(406)에 의하여 탄력적으로 지지됨으로서, 튜브형 금속용기(10)의 고착시 센터핀(416)과 넥크부의 중심이 다소 어긋나더라도 금속용기(10)의 고착 과정에서 본체튜브(410)가 슬라이드 되어 정확한 센터맞춤이 자동적으로 이루어지게 되는 것이다.

도 10의 (가) 및 (나)는 용기탈착기구(40)를 사용하여 튜브형 금속용기(10)를 고착시키는 과정을 나타내는 것으로서, 내압시험장치(4)의 승하강실린더(43)와 수평이송실린더(48)를 사용하여 용기탈착기구(40)를 금속용기(10)의 직상부측에 위치시킨 상태에서, 승하강실린더(43)를 사용하여 용기탈착기구(40)를 하강시킴에 따 라 용기탈착기구(40)의 센터핀(416)이 넥크부의 내부로 삽입되도록 한 다음, 구동모터(421)에 의한 회전장치(420)의 작동으로 스플라인축(414)을 회전시킴으로서, 센터핀(416)이 넥크부를 통하여 체결되는 과정으로 이루어지며, 용기탈착기구(40)로부터 금속용기(10)를 분리시키는 과정은 이와 반대로 이루어진다.

또한, 도 11의 (가) 및 (나)는 용기탈착기구(40)에 고착되어진 튜브형 금속용기(10)를 수조(9)측으로 이송시켜 내압시험을 행하는 과정을 나타내는 것으로서, 내압시험장치(4)의 승하강실린더(43)와 수평이송실린더(48)를 사용하여 수조(9)의 직상부까지 금속용기(10)를 이송시킨 상태에서, 승하강실린더(43)를 사용하여 수조(9)의 내부로 금속용기(10)를 장입시킨 다음, 고압수배관을 통하여 금속용기(10)의 내부로 고압수를 주입시킴에 따라, 금속용기(10)의 팽창에 의하여 수조(9)로부터 흘러나온 물의 량을 기준으로 금속용기(10)의 전증가를 측정하게 된다.

이를 위하여 도 6 및 도 11에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 상기 수조(9)에는 저장된 물의 수위보다 높은 위치에 배수파이프(91)가 설치되며, 수조(9)의 상단부에는 용기탈착기구(40)의 덮개판(418)과 맞물리는 클램퍼(93)가 각운동 가능하게 연결 설치되어 있고, 수조(9)의 측면부에는 덮개판(418)의 클램핑실린더(92)가 고정 설치되어 있으며, 상기 클램핑실린더(92)의 피스톤로드(92a)가 클램퍼(93)의 후단부와 링크핀(93a)으로 연결 설치된다.

따라서, 클램핑실린더(92)에 의한 피스톤로드(92a)의 왕복동식 작동에 따라 상기 클램퍼(93)가 덮개판(418)측으로 각운동하여 덮개판(418)을 수조(9)의 상단면에 견고하게 고정시킬 수 있게 됨으로서, 고압수의 주입에 따른 튜브형 금속용 기(10)의 내압시험을 수조(9)의 내부에서 보다 정확하고 안전하게 수행할 수 있는 것이며, 내압시험이 완료된 튜브형 금속용기(10)를 수조(9)로부터 이탈시키는 것은 위에서 설명되어진 과정과 반대의 과정으로 이루어지게 된다.

상기와 같이 수조(9)를 포함하는 내압시험장치(4)를 이용하여 튜브형 금속용기(10)의 내압시험을 수행할 시, 다관절로봇(1)의 클램핑기구(2)에 의하여 튜브형 금속용기(10)를 잡고 있는 상태에서 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 고착 및 분리작업을 수행토록 할 수도 있으나, 2개의 구동모터(421)에 의한 스플라인축(414)의 강한 회전력으로 금속용기(10)의 넥크부가 센터핀(416)과 고착 및 분리되므로, 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 고착 및 분리작업시 금속용기(10)가 헛돌지 않도록, 금속용기(10)가 추가적인 클램핑기구에 의하여 보다 더 견고하게 위치 고정되도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위하여 도 6 및 도 12에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 상기 내압시험장치(4)의 베이스프레임(41) 전방측(도면상 좌측)에는 다관절로봇(1)에 구비된 클램핑기구(2)와 함께 튜브형 금속용기(10)를 보다 더 견고하게 위치 고정시키기 위한 용기고정장치(5)가 설치되는 바, 상기 용기고정장치(5) 또한 클램핑기구(2)와 마찬가지로 한 쌍의 용기고정핑거(56)가 서로 마주보면서 오므라들거나 벌어지는 것에 의하여 튜브형 금속용기(10)를 견고하게 파지토록 하게 된다.

상기 용기고정장치(5) 역시 마찬가지로 형강을 이용한 골조프레임이 되는 베이스프레임(51)을 기초로 하며, 상기 베이스프레임(51)의 전방측(도면상 우측) 상부면에는 튜브형 금속용기(10)가 안착되는 용기받침대(53)가 설치되고, 상기 베이 스프레임(51)의 중앙측 상부면에는 한 쌍의 레일브라켓(54)이 "ㄷ"자 형상을 이루도록 일정한 간격을 두고 상,하로 고정 설치되며, 상기 각각의 레일브라켓(54) 전방면에는 가이드레일(54a)이 고정 설치되고, 상기 레일브라켓(54)의 후방면(도면상 좌측면)에는 용기고정실린더(52)가 연결 설치된다.

그리고, 상기 레일브라켓(54)의 후방측을 관통하여 레일브라켓(54)의 사이로 삽입되는 용기고정실린더(52)의 피스톤로드(52a) 선단에는 양측면이 기어부로 형성된 사각 막대 형상의 슬라이드기어(58)가 연결 설치되고, 상기 슬라이드기어(58)의 양측 기어부와 치합되도록 한 쌍의 구동기어(55)가 레일브라켓(54) 사이에 고정된 기어축(55a)을 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 용기받침대(53)의 직상부에 해당하는 레일브라켓(54)의 전방면는 한 쌍의 용기고정핑거(56)가 설치된다.

상기 용기고정핑거(56)는 그 선단 내측에 튜브형 금속용기(10)의 죠오(56b)가 고정 설치되는 한편, 그 후방면에는 레일브라켓(54)의 가이드레일(54a)과 요철(凹凸) 형상으로 맞물리는 가이드대(56a) 및 각각의 구동기어(55)와 맞물리는 랙기어(57)가 고정 설치됨으로서, 용기고정실린더(52)에 의한 피스톤로드(52a)의 왕복동식 작동에 따라 슬라이드기어(58)가 전,후방으로 이동하게 되면, 슬라이드기어(58)와 맞물린 구동기어(55)의 회전에 따라 한 쌍의 용기고정핑거(56)가 서로 마주보면서 수평 방향으로 슬라이드 되도록 이루어진다.

따라서, 상기 용기고정실린더(52)와 용기고정핑거(56)에 의하여 튜브형 금속용기(10)를 다관절로봇(1)의 클램핑기구(2)와 함께 또는 소형용기의 경우에는 단독으로도 견고하게 파지할 수 있게 되며, 상기 용기고정장치(5)에 적용된 클램핑 구 조를 다관절로봇(1)의 클램핑기구(2)에 적용시킬 수도 있고, 다관절로봇(1)의 클램핑기구(2)에 적용된 클램핑 구조를 용기고정장치(5)에 적용시킬 수도 있음은 물론이다.

이와 더불어, 용기고정장치(5)의 베이스프레임(51) 전방 상측에 설치되는 상기 용기받침대(53)의 하측면에는 스크류축으로서의 높이조절봉(53a)이 연결 설치되며, 상기 높이조절봉(53a)은 베이스프레임(51)의 내측에 고정되는 너트형 가이드튜브(59)를 따라 삽입 설치됨으로서, 용기받침대(53)를 임의 방향으로 회전시킬 경우 상기 높이조절봉(53a)이 가이드튜브(59)를 따라 승하강됨으로서, 튜브형 금속용기(10)의 크기에 맞추어 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 고착위치(높이)를 임의대로 조정할 수 있도록 이루어진다.

상기와 같은 기술적 사항과 함께 본 발명에 따른 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치를 이루는 또 다른 요부에 해당하는 구성요소로서, 상기 배수건조장치(6)는 도 13 및 도 14에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 형강을 이용한 골조구조물이 되는 베이스프레임(61)을 기초로 하며, 상기 베이스프레임(61)의 전방측(도면상 좌측) 상부면에는 튜브형 금속용기(10)가 뒤집어져서 안착되는 배수포트(66)가 설치되고, 상기 배수포트(66)의 후방측(도면상 우측)에 해당하는 베이스프레임(61)에는 승하강프레임(62)과 승하강실린더(63)가 수직 방향으로 평행하게 고정 설치되어 있다.

상기 승하강프레임(62)에는 승하강대(64)가 설치되는 한편, 상기 승하강대(64)의 후단부에는 승하강실린더(63)의 피스톤로드(63a)가 연결 설치되고, 상기 승하강대(64)의 선단 하측부에는 튜브형 금속용기(10)의 바닥부를 밀착 커버하는 용기커버(65)가 연결 설치됨으로서, 승하강실린더(63)에 의한 피스톤로드(63a)의 왕복동식 작동에 따라 승하강대(64)가 용기커버(65)와 함께 승하강프레임(62)을 따라 승하강 될 수 있도록 이루어지며, 이를 위하여 상기 승하강프레임(62)의 전방면에는 가이드레일(62a)이 형성되어 있고, 승하강대(64)에는 가이드레일(62a)과 요철(凹凸) 형상으로 맞물리는 가이드대(64a)가 형성되어 있다.

이와 더불어, 상기 베이스프레임(61)의 내측으로 삽입되는 배수포트(66)의 하부측 몸체에는 배수와 스팀배출용 개구부(66a)가 형성되어, 이 개구부(66a) 및 베이스프레임(61)의 상부면을 유입구로 하는 배수덕트(67)가 베이스프레임(61)의 내부에 설치되는 바, 상기 배수덕트(67)는 튜브형 금속용기(10)의 내부에 충진된 물을 미도시된 저장수조나 배수구측으로 배출시키는 경로를 제공하게 되며, 상기 배수포트(66)의 중심부에는 파이프커넥터(68a)에 의하여 미도시된 스팀발생기와 연결되는 스팀파이프(68)가 배수포트(66)를 관통하여 베이스프레임(61)의 상부측까지 연장 설치된다.

상기 스팀파이프(68)는 튜브형 금속용기(10)의 내부로 고온스팀을 공급하여 금속용기(10)의 내부 표면에 잔존하는 물기를 건조시키기 위한 것으로서, 이러한 기능을 보다 더 확실하게 달성할 수 있도록, 상기 베이스프레임(61)의 내측 하부에는 승하강 스크류잭(Screw jack)(69)이 설치되는 한편, 상기 스크류잭(69)의 상부로 돌출되는 승하강스크류(69a)가 파이프커넥터(68a)와 연결 설치되어 있는 바, 상기 스크류잭(69) 대신에 유압실린더를 사용할 수도 있음은 물론이다.

상기 스크류잭(69)은 입력축으로서의 회전축에 형성된 웜이 회전하여 윔휠을 돌리게 되면, 웜휠과 치합된 승하강스크류(69a)가 상,하 방향으로 이송되도록 한 공지의 기계장치(일명, 축 승강형 스크류잭)로서, 웜이 형성된 상기 입력축에 수동식 핸들 또는 구동모터 등을 장착시켜 스크류잭(69)을 작동시키게 되며, 이러한 스크류잭(69)의 작동에 따라 승하강스크류(69a)와 연결된 스팀파이프(68)가 튜브형 금속용기(10)의 넥크부를 통하여 금속용기(10)의 내부로 삽입될 수 있게 됨으로서, 스팀파이프(68)에 의한 금속용기(10)의 건조작업을 스팀의 낭비없이 보다 정확하고 신속하게 수행할 수 있게 되는 것이다.

마지막으로, 튜브형 금속용기(10)의 이송과 배출기능을 담당하는 로딩컨베이어(7) 및 언로딩컨베이어(8)는 산업분야에서 널리 사용되는 각종 컨베이어를 적용시킬 수 있으나, 벨트식 컨베이어가 가장 적합하다고 볼 수 있으며, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 다관절로봇(1)의 클램핑기구(2)가 2개 내지 4개 정도의 금속용기(10)를 동시에 자동 파지할 수 있도록, 금속용기(10)가 클램핑기구(2)의 간격에 맞추어 로딩컨베이어(7)를 따라 공급되도록 하는 것이 바람직하며, 필요에 따라서는 로딩컨베이어(7)의 컨베이어 벨트상에 클램핑기구(2)의 간격에 맞추어 튜브장착대나 튜브장착홈 등을 형성시킬 수도 있다.

또한, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 물충수장치(3)와, 용기탈착기구(40) 및 용기고정장치(5)를 포함하는 내압시험장치(4)와, 배수건조장치(6)에 있어서도, 다관절로봇(1)의 클램핑기구(2)에 파지되는 튜브형 금속용기(10)의 개수에 맞추어 해당 장치를 설치함으로서, 2개 내지 4개의 금속용기(10)에 대한 물충수작 업과 내압시험 및 배수건조작업이 각각의 장치에서 동시에 이루어질 수 있도록 하여야 함은 당연한 사항이다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 전체적인 작용관계를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 로딩컨베이어(7)를 따라 일정한 간격을 두고 이송되는 튜브형 금속용기(10)측으로 다관절로봇(1)을 턴테이블(15)상에서 회전 이동시킨 다음, 다관절로봇(1)의 로봇암(12)을 작동시켜 로봇암(12)의 선단에 장착된 2개 내지 4개 정도의 클램핑기구(2)가 각각의 금속용기(10)측을 향하도록 한 상태에서, 클램핑기구(2)의 유압실린더(21)를 작동시켜 각각의 금속용기(10)가 클램프핑거(23)에 의하여 견고하게 파지되도록 하게 된다.

상기와 같은 상태에서, 다관절로봇(1)의 로봇암(12)을 작동시켜 클램핑기구(2)에 파지된 금속용기(10)가 수직 방향으로 정위치되도록 들어올린 다음, 턴테이블(15)을 중심으로 하여 다관절로봇(1)을 로딩컨베이어(7)로부터 물충수장치(3)측으로 회전 이동시키는 동시에, 도 4에 도시된 바와 같이 클램핑기구(2)에 파지된 각각의 금속용기(10) 하단부가 물충수장치(3)의 베이스프레임(31)에 설치된 용기받침대(39)상에 안착되도록 하게 된다.

상기와 같은 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이 물충수장치(3)의 승하강실린더(33)를 작동시켜, 본체튜브(30)가 승하강대(34)와 함께 승하강프레임(32)을 따라 금속용기(10)측으로 하강되도록 함으로서, 본체튜브(30)의 하단에 설치된 용기커버(36)가 금속용기(10)의 상단부와 밀착되도록 하는 동시에, 본체튜브(30)의 상 단부에 설치된 물충수실린더(35)를 작동시켜 물충수파이프(37)가 금속용기(10)의 넥크부를 통하여 금속용기(10)의 내부로 삽입되도록 한 다음, 물충수파이프(37)를 통하여 금속용기(10)의 내부로 물을 충진시키게 된다.

상기와 같은 물충수작업이 완료된 다음에는, 승하강실린더(33)를 작동시켜 본체튜브(30)가 승하강대(34)와 함께 승하강프레임(32)을 따라 상승되도록 한 상태에서, 다관절로봇(1)의 로봇암(12)을 작동시켜 물이 충진된 금속용기(10)를 용기받침대(39)로부터 이탈시킨 다음, 턴테이블(15)을 중심으로 하여 다관절로봇(1)을 물충수장치(3)로부터 용기고정장치(5)측으로 회전 이동시키게 된다.

상기와 같이 다관절로봇(1)에 의하여 금속용기(10)가 용기고정장치(5)측으로 이송되도록 한 상태에서, 도 6에 도시된 바와 같이 클램핑기구(2)에 파지된 각각의 금속용기(10) 하단부가 용기고정장치(5)의 용기고정핑거(56) 사이로 삽입되어 용기받침대(53)상에 안착되도록 한 다음, 용기고정장치(5)의 용기고정실린더(52)를 작동시켜 용기고정핑거(56)가 클램핑기구(2)와 함께 또는 단독으로 금속용기(10)를 파지토록 하게 된다.

상기와 같은 상태에서 내압시험장치(4)의 승하강실린더(43)와 수평이송실린더(48)를 사용하여 용기탈착기구(40)를 금속용기(10)의 직상부측에 위치시킨 다음, 승하강실린더(43)를 사용하여 용기탈착기구(40)를 하강시킴에 따라 용기탈착기구(40)의 센터핀(416)이 넥크부의 내부로 삽입되도록 한 상태에서, 구동모터(421)에 의한 회전장치(420)의 작동으로 스플라인축(414)을 회전시킴으로서, 센터핀(416)이 넥크부를 통하여 체결되도록 하는 용기고착작업을 행하게 된다.

상기와 같이 용기탈착기구(40)에 의한 용기고착작업이 이루어진 다음에는, 다관절로봇(1)의 클램핑기구(2)에 설치된 유압실린더(21)와 용기고정장치(5)에 설치된 용기고정실린더(52)를 작동시켜 클램프핑거(23)와 용기고정핑거(56)가 벌어지도록 함으로서, 클램프핑거(23)와 용기고정핑거(56)에 의한 금속용기(10)의 파지상태를 해지시키게 되며, 이러한 상태에서 내압시험장치(4)의 승하강실린더(43)와 수평이송실린더(48)를 사용하여 용기탈착기구(40)에 고착된 금속용기(10)를 수조(9)의 직상부까지 이송시키게 된다.

상기와 같이 수조(9)의 직상부로 이송된 금속용기(10)를 내압시험장치(4)의 승하강실린더(43)를 사용하여 수조(9)의 내부로 장입시킨 다음, 수조(9)에 설치된 클램핑실린더(92)를 작동시켜 용기탈착기구(40)의 덮개판(418)이 클램퍼(93)에 의하여 수조(9)의 상부면과 밀착 고정되도록 한 상태에서, 용기탈착기구(40)의 고압수배관(가압배관과 고압커플러 및 스플라인축)을 통하여 금속용기(10)의 내부로 고압수를 주입시킴에 따라, 금속용기(10)의 팽창에 의하여 수조(9)의 배수파이프(91)로부터 흘러나온 물의 량을 기준으로 금속용기(10)의 전증가를 측정하는 내압시험을 행하게 된다.

상기와 같은 내압시험을 행한 다음에는, 위에서 설명되어진 것과 반대의 과정을 거침으로서, 튜브형 금속용기(10)를 수조(9)로부터 이탈시키는 한편 용기고정장치(5)의 용기고정핑거(56) 사이를 통하여 금속용기(10)가 용기받침대(53)에 안착되도록 하는 초기의 위치로 복원시키게 되며, 이와 같이 용기탈착기구(40)에 고착된 상태로 용기고정장치(5)의 초기 위치로 복원된 금속용기(10)를 클램핑기구(2)의 클램프핑거(23)와 용기고정장치(5)의 용기고정핑거(56)에 의하여 다시 견고하게 파지되도록 하게 된다.

상기와 같은 상태에서, 용기탈착기구(40)의 구동모터(421)를 작동시켜 회전장치(420)에 의한 스플라인축(414)의 역방향 회전이 이루어지도록 함에 따라 용기탈착기구(40)와 금속용기(10)를 분리시킨 다음, 클램핑기구(2)의 클램프핑거(23)에 의한 금속용기(10)의 파지상태는 그대로 유지시키는 한편, 용기고정장치(5)의 용기고정핑거(56)에 의한 금속용기(10)의 파지상태는 해지되도록 함으로서, 다관절로봇(1)과 클램핑기구(2)에 의한 금속용기(10)의 운반이 가능한 상태가 되도록 하게 된다.

상기와 같은 상태에서, 턴테이블(15)을 중심으로 하여 다관절로봇(1)을 내압시험장치(4)로부터 배수건조장치(6)측으로 회전 이동시키는 동시에, 로봇암(12)의 선단에 설치된 프론트핸들(14) 자체를 회전시킴으로서 클램핑기구(2)에 파지된 각각의 금속용기(10)가 뒤집어져 전도(顚倒)되도록 하며, 이러한 금속용기(10)의 전도작업시 금속용기(10)의 넥크부 부분이 항상 배수포트(66) 또는 배수덕트(67)의 직상부측에 위치토록 함으로서, 금속용기(10)의 넥크부를 통하여 배출되는 물이 배수포트(66)나 배수덕트(67)로 전량 유입되도록 하여야 한다.

상기와 같은 방식으로 금속용기(10)의 전도작업을 수행함으로서, 도 13에 도시된 바와 같이 넥크부가 형성된 금속용기(10)의 상단부가 배수포트(66)로 삽입되도록 하여 금속용기(10)의 내부에 충진된 물이 1차적으로 완전하게 배수되도록 한 다음, 배수건조장치(6)의 승하강실린더(63)를 작동시켜 용기커버(65)가 금속용 기(10)의 후단부와 밀착되도록 하는 동시에, 승하강 스크류잭(69)을 작동시켜 스팀파이프(68)가 넥크부를 통하여 금속용기(10)의 내부로 삽입되도록 하게 된다.

상기와 같은 상태에서 스팀파이프(68)를 통하여 고온스팀을 공급시킴으로서, 금속용기(10)의 내부 표면에 잔존하는 물기를 제거시키는 건조작업을 수행하게 되며, 이와 같이 배수 및 건조작업이 완료된 다음에는 배수건조장치(6)의 승하강실린더(63)를 작동시켜 용기커버(65)를 상승시키는 동시에, 승하강 스크류잭(69)을 작동시켜 스팀파이프(68)가 금속용기(10)로부터 빠져 나오도록 한 상태에서, 다관절로봇(1)의 로봇암(12)을 작동시켜 금속용기(10)를 배수포트(66)로부터 이탈시키게 된다.

위에서 설명되어진 바와 같은 일련의 공정과정을 거침으로서, 물충수로부터 내압시험 및 배수건조에 이르기까지의 전과정을 다관절로봇(1)에 의하여 자동적으로 수행할 수 있게 되는 것이며, 배수건조작업까지 완료된 금속용기(10)는 프론트핸들(14)의 회전에 따라 최초의 정위치로 다시 전도된 상태에서 다관절로봇(1)에 의하여 언로딩컨베이어(8)측으로 이송되도록 하는 한편, 클램핑기구(2)에 의한 금속용기(10)의 파지상태를 해지시킴에 따라 각각의 금속용기(10)가 언로딩컨베이어(8)상에 놓여지도록 하게 된다.

상기와 같이 언로딩컨베이어(8)에 놓여진 금속용기(10)는 미도시된 적재장소로 이송되는 한편, 내압시험의 결과에 따른 전증가와 이를 기초로 한 영구증가를 측정 후 적합 또는 부적합 판정을 받은 금속용기(10)를 종류별로 분리하게 되며, 상기 다관절로봇(1)은 턴테이블(15)을 중심으로 언로딩컨베이어(8)로부터 로딩컨베 이어(7)측으로 다시 회전 이동하여 초기의 위치로 복원됨으로서, 튜브형 금속용기(10)의 내압시험을 연속적으로 수행토록 하게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 자동 내압시험장치는 튜브형 금속용기(10)의 클램핑 작동을 포함하여 금속용기(10)의 이송 및 전도식(顚倒式) 회전작동이 가능한 다관절로봇(1)을 설치하고, 상기 다관절로봇(1)의 회전작업반경(R)을 따라 튜브형 금속용기(10)의 로딩컨베이어(7)로부터 물충수장치(3)와, 내압시험장치(4)와, 배수건조장치(6)와, 언로딩컨베이어(8)를 순차적으로 설치함으로서, 튜브형 금속용기(10)의 내압시험에 필요한 모든 과정을 하나의 로봇에 의하여 자동적으로 수행토록 할 수 있게 된다.

이로 인하여, 물충수장치(3)와 내압시험장치(4) 및 배수건조장치(6)마다 2 ~ 3명의 인력이 상주할 필요가 없이, 전체적인 시스템을 제어하고 불량품을 분리하는 1 ~ 2명의 작업자만으로도 튜브형 금속용기(10)의 내압시험에 따른 전과정을 통제할 수 있게 됨은 물론이고, 물충수작업과 내압시험 및 배수건조작업이 다관절로봇(1) 및 미설명된 각종 센서에 의한 자동제어를 거쳐 오차없이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있게 된다.

상기와 같이 튜브형 금속용기(10)의 내압시험에 소요되는 인력의 낭비를 방지함은 물론이고, 다관절로봇(1)에 의하여 각각의 작업이 신속하고 정확하게 수행되도록 함에 따라, 튜브형 금속용기(10)의 제조로부터 내압시험 및 제품의 출고에 이르기까지의 과정이 원활하게 진행될 수 있으며, 이로 인하여 인건비의 절감과 생산성의 향상을 도모하여 제품의 원가절감을 이루어낼 수 있게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 로딩컨베이어(7)로부터 언로딩컨베이어(8)에 이르기까지 물충수장치(3)와 내압시험장치(4) 및 배수건조장치(6)가 별도의 컨베이어로 연결되지 않고 다관절로봇(1)의 회전작업반경을 따라 집적화된 배치를 이루도록 함으로서, 내압시험용 장치의 설치에 필요한 공간 또한 최소화시킬 수 있으며, 이로 인하여 내압시험용 장치의 설치에 따른 공간의 제약을 완화시키는 한편 작업장의 효율적인 공간활용 측면에도 크게 기여할 수 있게 된다.

또한, 튜브형 금속용기(10)의 내부로 물을 충진시키기 위한 물충수장치(3)의 물충수파이프(37)와, 튜브형 금속용기(10)의 내부건조를 위하여 배수건조장치(6)에 설치되는 스팀파이프(68)가 물충수실린더(35) 및 승하강 스크류잭(69)에 의하여 금속용기(10)의 넥크부를 따라 삽입될 수 있도록 함으로서, 금속용기(10)의 물충수작업과 건조작업을 물과 스팀의 낭비없이 보다 경제적이고 신속하게 수행할 수 있게 된다.

그리고, 상기 내압시험장치(4)에 있어서도 구동모터(421)에 의한 스플라인축(414)의 회전으로 용기지그(415)의 센터핀(416)이 넥크부와 탈고착 되는 용기탈착기구(40)를 적용시키는 한편, 용기탈착기구(40)의 상단측에는 슬라이드바(404)에 의한 편심조정수단을 설치함으로서, 고압수배관이 금속용기(10)의 넥크부와 견고하게 고착될 수 있도록 하는 동시에, 넥크부와 용기지그(415)의 센터가 어느 정도 어긋나더라도 금속용기(10)의 고착 과정에서 정확한 센터맞춤이 자동적으로 이루어지도록 하며, 이로 인하여 넥크부의 마모 및 손상을 방지하면서도 용기탈착기구(40)에 의한 튜브형 금속용기(10)의 내압시험이 보다 정확하고 안전하게 수행될 수 있 게 된다.

이와 더불어, 상기 용기탈착기구(40)와 함께 튜브형 금속용기(10)를 요구하는 위치에서 견고하게 고정시키도록 하는 용기고정장치(5)를 내압시험장치(4)에 추가적으로 포함시킴으로서, 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 탈고착 작업시 구동모터(421)의 회전력에 의하여 금속용기(10)가 제자리에서 자전하지 않도록 함에 따라, 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 탈고착작업 또한 보다 더 신속하고 정확하게 수행할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 상기 용기탈착기구(40)에 설치된 덮개판(418)과 수조(9)의 클램퍼(93)에 의하여 고압수의 압력을 이용한 금속용기(10)의 내압시험이 수조(9)의 내부에서 보다 더 정확하고 안전하게 수행되도록 할 수 있으며, 상기 용기고정장치(5)에 높이조절이 가능한 용기받침대(53)를 설치함으로서, 튜브형 금속용기(10)의 크기나 치수에 거의 구애를 받지 않고 용기탈착기구(40)에 의한 금속용기(10)의 탈고착 작업을 효율적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치의 전체적인 조합을 나타내는 평면도.

도 2 및 도 3은 본 발명에 사용되는 다관절로봇의 용기 클램핑기구를 나타내는 일부 확대 평단면도 및 측단면도.

도 4는 본 발명에 있어 다관절로봇과 연계된 물충수장치의 작동관계를 나타내는 측면도.

도 5는 물충수장치의 요부확대 측단면도.

도 6은 본 발명에 있어 다관절로봇과 연계된 내압시험장치의 작동관계를 나타내는 측면도.

도 7은 내압시험장치의 요부확대 측단면도.

도 8은 내압시험장치의 용기탈착기구를 나타내는 요부확대 측단면도.

도 9는 용기탈착기구의 편심조정수단을 나타내는 평면도.

도 10과 도 11은 용기탈착기구를 이용한 튜브형 금속용기의 내압시험과정을 순서대로 나타내는 공정상태도.

도 12의 (가) 및 (나)는 내압시험장치를 이루는 용기고정장치를 나타내는 측면도 및 평단면도.

도 13은 본 발명에 있어 다관절로봇과 연계된 배수건조장치의 작동관계를 나타내는 측면도.

도 14는 배수건조장치의 요부확대 측단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 다관절로봇 11 : 로봇본체 12 : 로봇암

13 : 암링크 14 : 프론트핸들 15 : 턴테이블

16 : 관절부 17 : 메인프레임 18 : 구동기구

19 : 핸들플레이트 2 : 클램핑기구 21 : 유압실린더

22 : 피스톤로드 23 : 클램프핑거 23a : 관통구멍

24 : 죠오 25 : 피니언기어 26 : 메인가이드봉

26a : 랙크부 27 : 보조가이드봉 28 : 지지대

29 : 기어축 3 : 물충수장치 30 : 본체튜브

31 : 베이스프레임 32 : 승하강프레임 32a : 가이드레일

33 : 승하강실린더 33a : 피스톤로드 34 : 승하강대

34a : 가이드대 35 : 물충수실린더 35a : 피스톤로드

36 : 용기커버 36a : 완충스프링 37 : 물충수파이프

38 : 파이프커넥터 39 : 용기받침대 4 : 내압시험장치

41 : 베이스프레임 42 : 승하강프레임 42a : 가이드레일

43 : 승하강실린더 43a : 피스톤로드 44 : 승하강대

44a : 가이드대 44b : 가이드레일 45 : 체인롤러

45a : 보조체인롤러 46 : 체인브라켓 47 : 승하강체인

48 : 수평이송실린더 48a : 피스톤로드 49 : 가이드프레임

49a : 가이드대 40 : 용기탈착기구 401 : 캐리어

402 : 캐리어홀더 403 : 슬라이드바디 404 : 슬라이드바

405 : 볼부시베어링 406 : 센터조정스프링 407 : 베어링소켓

408 : 스토퍼 409 : 바닥판 410 : 본체튜브

411 : 개구부 412 : 가압배관 413 : 고압커플러

414 : 스플라인축 415 : 용기지그 415a,418a : 밀폐링

416 : 센터핀 416a : 나사부 417 : 주입통로

418 : 덮개판 419 : 튜브커버 420 : 회전장치

421 : 구동모터 422 : 구동기어 423 : 스플라인기어

424 : 스플라인본체 424a : 스플라인 424b : 볼베어링

425 : 모터브라켓 426,435 : 상단커버 427,436 : 하단커버

428 : 본체프레임 429 : 감속기 429a : 출력축

430 : 스프링실린더 431 : 상부스프링 432 : 하부스프링

433 : 스프링소켓 434 : 록킹너트 5 : 용기고정장치

51 : 베이스프레임 52 : 용기고정실린더 52a : 피스톤로드

53 : 용기받침대 53a : 높이조절봉 54 : 레일브라켓

54a : 가이드레일 55 : 구동기어 55a : 기어축

56 : 용기고정핑거 56a : 가이드대 56b : 죠오

57 : 랙기어 58 : 슬라이드기어 59 : 가이드튜브

6 : 배수건조장치 61 : 베이스프레임 62 : 승하강프레임

62a : 가이드레일 63 : 승하강실린더 63a : 피스톤로드

64 : 승하강대 64a : 가이드대 65 : 용기커버

66 : 배수포트 66a : 개구부 67 : 배수덕트

68 : 스팀파이프 68a : 파이프커넥터 69 : 스크류잭

69a : 승하강스크류 7 : 로딩컨베이어 8 : 언로딩컨베이어

9 : 수조 91 : 배수파이프 92 : 클램핑실린더

92a : 피스톤로드 93 : 클램퍼 93a : 링크핀

10 : 금속용기 R : 회전작업반경

Claims (2)

1. 튜브형 금속용기(10)의 내부로 물을 충진시키는 물충수장치(3)와, 튜브형 금속용기(10)를 용기탈착기구(40)로 탈고착시켜 수조(9)의 내부로 장입시키는 내압시험장치(4)로 이루어지는 금속용기의 자동 내압시험장치에 있어서,

   튜브형 금속용기(10)의 클램핑기구(2)가 구비된 다관절로봇(1)의 회전작업반경(R)을 따라 튜브형 금속용기(10)의 로딩컨베이어(7)와, 튜브형 금속용기(10)의 물충수장치(3)와, 튜브형 금속용기(10)의 내압시험장치(4)와, 튜브형 금속용기(10)의 배수건조장치(6)와, 튜브형 금속용기(10)의 언로딩컨베이어(8)가 순차적으로 설치되며,

   상기 다관절로봇(1)은 로봇본체(11)와, 상기 로봇본체(11)의 베이스가 되는 턴테이블(15)과, 상기 로봇본체(11)에 설치되는 관절작동식 로봇암(12)과, 상기 로봇암(12)의 선단에 회전 가능하게 설치되는 프론트핸들(14)로 이루어지며,

   상기 클램핑기구(2)는 프론트핸들(14)의 핸들플레이트(19)를 따라 고정 설치되는 유압실린더(21)와, 상기 유압실린더(21)의 피스톤로드(22)와 연결되는 하나의 클램프핑거(23)와, 상기 클램프핑거(23)와 마주보는 위치에 설치되는 다른 하나의 클램프핑거(23)와, 각각의 클램프핑거(23) 내측에 상,하로 고정되어 마주보는 클램프핑거(23)를 관통하도록 설치되는 메인가이드봉(26) 및 보조가이드봉(27)과, 상기 메인가이드봉(26)의 사이에서 메인가이드봉(26)의 랙크부(26a)와 맞물리도록 핸들플레이트(19)에 설치되는 피니언기어(25)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배수건조장치(6)는 베이스프레임(61)과, 상기 베이스프레임(61)에 수직 방향으로 설치되는 승하강프레임(62)과, 상기 승하강프레임(62)에 설치되는 승하강실린더(63)와, 상기 승하강실린더(63)에 의하여 승하강프레임(62)을 따라 이동하도록 설치되는 승하강대(64)와, 상기 승하강대(64)의 하측에 설치되는 용기커버(65)와, 상기 베이스프레임(61)의 상단 내측에 설치되는 배수포트(66)와, 상기 배수포트(66)의 중앙부를 관통하여 상부측으로 연장되는 스팀파이프(68)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 튜브형 금속용기의 자동 내압시험장치.

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