KR20200106363A - 자동 그라인딩 장치 - Google Patents

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KR20200106363A
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Abstract

자동 그라인딩 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피가공물이 안착되도록 제공되는 안착 유닛; 상기 안착 유닛에 놓여진 상기 피가공물을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 영상부; 상기 영상부로부터 상기 피가공물의 영상 정보를 받아 상기 피가공물의 모서리부를 인식하고 상기 피가공물에 대한 가상의 사상 영역을 설정하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 동작되어 상기 피가공물의 모서리부를 상기 사상 영역에 맞게 사상하는 그라인딩 유닛을 포함하는, 자동 그라인딩 장치가 제공될 수 있다.

Description

자동 그라인딩 장치{AUTOMATICAL APPARATUS FOR GRIDING}
본 발명은 자동 그라인딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박 또는 해양구조물에는 의장품, 배관 및 기자재(이하, "의장 구조재"라 한다)가 설치될 수 있는데, 이를 고정하기 위해 의장 구조재는 구조용 주부재와 용접에 의해 조립 또는 설치될 수 있다.
이러한 의장 구조재는 그 크기가 매우 다양한데, 구조용 주부재와 용접될 때 용접열에 의해 도장 손상이나 구조 손상이 발생하는 것을 예방하기 위하여 각종 패드가 삽입될 수 있다.
패드는 상기한 목적 이외에도 의장 구조재의 높낮이 등 설치 또는 조립시 발생하는 단차를 조정해 주어 의장 구조재의 구속력을 향상시키기 위해 필요한 부재이다. 패드는 다양한 환경에 사용되기 때문에 다양한 형상이 존재하며 크기 또한 다양하게 제작될 수 있다.
이와 같이 해양 구조물의 제작에는 매우 많은 패드들이 필요하기 때문에 이러한 패드의 년간 생산 수량은 십 수만개가 된다.
패드와 같은 부재(이하, "피가공물"이라 한다)의 제작은 필요한 형상 및 크기로 만드는 절단 공정뿐만 아니라 절단 후에 생기는 예리한 모서리를 사상(그라인딩)하는 공정이 포함될 수 있다.
그런데, 피가공물의 절단 공정은 산소 절단 장비 등을 이용하여 자동화가 가능한 반면, 피가공물의 모서리를 그라인딩하는 사상 공정은 절단 후 다양한 크기 및 형상의 피가공물을 그라인딩하는 작업이므로 종래에는 작업자가 전량 수작업으로 진행해 왔다.
따라서, 종래의 패드 사상 공정은 완전한 수작업으로 이루어지기 때문에 작업자의 숙련도에 따라 사상 품질이 달라져 일정한 품질을 유지하는 것이 어렵고 작업시 비산물이 시야를 가리거나 그라인더의 날이 이탈되는 등의 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 작업자의 피로도가 누적, 상승하여 작업자의 근골격계 질환을 유발할 수 있으며, 이에 따라 산업 재해의 발생 빈도가 상승할 수 있고 작업 시간이 오래 걸려 생산 단가가 상승할 수 있는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1220167호 (2013. 01. 11. 공고)
본 발명의 실시예는, 다양한 크기 및 형상을 갖는 피가공물을 자동 인식하여 신속하고 안전하게 그라인딩할 수 있는 자동 그라인딩 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피가공물이 안착되도록 제공되는 안착 유닛; 상기 안착 유닛에 놓여진 상기 피가공물을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 영상부; 상기 영상부로부터 상기 피가공물의 영상 정보를 받아 상기 피가공물의 모서리부를 인식하고 상기 피가공물에 대한 가상의 사상 영역을 설정하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 동작되어 상기 피가공물의 모서리부를 상기 사상 영역에 맞게 사상하는 그라인딩 유닛;을 포함하는 자동 그라인딩 장치가 제공될 수 있다.
또한 상기 안착 유닛은, 상기 피가공물을 전자기력을 이용하여 탈착시키는 전자석 시트부; 및 상기 전자석 시트부가 소정 경로를 따라 이동되도록 제공되는 이동부를 포함할 수 있다.
또한 상기 안착 유닛은, 상기 전자석 시트부와 상기 이동부 사이에 회동 가능하게 제공되어 상기 전자석 시트부가 상기 이동부로부터 각도 조정되도록 하는 힌지부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 이동부는 이송 벨트로 구성될 수 있다.
상기 전자석 시트부는 상기 이동부를 기준으로 그 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.
또한 상기 그라인딩 유닛은, 상기 전자석 시트부와 마주 보도록 상기 안착 유닛의 상측 및 하측 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
여기서 상기 그라인딩 유닛은, 상기 안착 유닛으로부터 소정 높이 이격되는 위치에 배치되며, 일측에 상기 워킹 툴이 연결되며, 타측에 상기 영상부가 설치되는 이동 대차; 상기 이동 대차가 기 설정된 경로를 따라 이동되도록 안내하는 가이드 레일; 및 상기 이동 대차로부터 상기 전자석 시트부를 향하여 연장되는 워킹 툴;을 포함할 수 있다.
또한 상기 워킹 툴은, 상기 이동 대차로부터 상기 전자석 시트부를 항하여 연장되며, 복수의 관절이 구비되도록 제공되는 다관절 아암; 및 상기 다관절 아암의 끝단에 설치되며, 상기 피가공물을 그라인딩하기 위해 제공되는 그라인더;를 포함할 수 있다.
또한 상기 가이드 레일은 상기 이동부와 평행하게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안착 유닛의 상부에 제공되며, 상기 피가공물의 작업시 발생하는 부유물을 흡입하는 집진기; 및 상기 안착 유닛의 하부에 제공되며, 상기 피가공물에서 제거된 이물질을 포집하는 이물질 포집기;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 의하면, 피가공물의 사상 작업이 자동화됨에 따라 작업 시간에 구애받지 않고 항상 일정한 품질을 유지할 수 있으며 작업시 안전 사고가 발생할 우려가 전혀 없는 장점이 있다.
또한, 작업 시간이 단축되어 생산성이 향상되고 산업 재해가 발생할 염려가 없는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 그라인딩 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 그라인딩 장치의 제어 관계를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 그라인딩 장치의 작용 상태도이다.
도 4는 도 3의 "A" 부위를 나타낸 그라인딩 유닛의 확대도이다.
도 5는 도 4를 "B" 방향에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 3에서 자동 사상 작업이 진행되는 과정을 나타낸 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 그라인딩 장치(10)는 크게 안착 유닛(100), 영상부(200), 제어부(300) 및 그라인딩 유닛(400)을 포함할 수 있다.
안착 유닛(100)은 해양 구조물에서 의장 구조재의 조립시 사용되는 패드와 같은 피가공물(1)이 안착되도록 제공되는 요소로서, 안착 유닛(100)은 대략 박스 형태를 갖는 하우징(101)의 내부에 설치될 수 있다. 하우징(101)은 일측으로 피가공물(1)이 진입하여 타측으로 배출되도록 그 일측과 타측이 개방된 구조를 가질 수 있다.
이때 안착 유닛(100)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 전자석 시트부(110) 및 이동부(120)를 포함할 수 있다.
전자석 시트부(110)는 철재로 이루어진 피가공물(1)을 전자기력을 이용하여 간편하게 탈, 부착시키도록 구성되는바, 이에 따라 전자석 시트부(110)에 전력이 공급되면 전자석 시트부(110)가 자화되어 피가공물(1)이 전자기력에 의해 부착되고 전력의 공급이 중단되면 자화가 해제되어 피가공물(1)은 전자석 시트부(110)에서 이탈될 수 있다. 따라서, 피가공물(1)의 예리한 부위를 그라인딩하는 사상 작업이 시작되면 전자석 시트부(110)에는 전력이 공급되며, 사상 작업이 완료되면 전자석 시트부(110)에 공급되던 전력은 차단될 수 있다.
또한 이동부(120)는 사상 작업이 진행되는 동안 전자석 시트부(110)가 소정 경로를 따라 이동되도록 제공될 수 있다. 이동부(120)는 하우징(101)의 내부에 수평하게 설치되어 기 설정된 경로를 따라 움직일 수 있으며, 이동부(120)가 이동됨에 따라 이동부(120)에 설치된 전자석 시트부(110)가 함께 이동될 수 있다. 따라서, 사상 작업 중에 이동부(120)는 전자석 시트부(110)를 소정 경로를 따라 이동시켜 피가공물(1)이 이동되는 중에도 사상 작업이 진행되도록 할 수 있다.
여기서, 이동부(120)는 다양한 형태로 구성될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예는 이동부(120)가 이송 벨트로 구성되는바, 전자석 시트부(110)는 이송 벨트 상에 설치될 수 있다.
이송 벨트는 외부 동력에 의해 기 설정된 경로를 따라 이동할 수 있으며, 이송 벨트는 열에 강한 고무 재질이 사용될 수도 있고 체인 형태가 사용될 수도 있는바, 이는 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
한편, 전자석 시트부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 이동부(120)를 기준으로 그 상부 및 하부 중에서 적어도 어느 한 곳에 제공될 수 있다. 즉, 전자석 시트부(110)는 이동부(120)의 상부에 마련될 수도 있고 이동부(120)의 하부에 마련될 수도 있지만, 도 1에 도시된 바와 같이 이동부(120)의 상부 및 하부에 각각 마련되어 동시에 복수의 피가공물(1)을 그라인딩 작업하여 사상 작업량을 배가할 수 있다.
또한, 안착 유닛(100)은 힌지부(130)를 더 포함할 수도 있는바, 힌지부(130)는 전자석 시트부(110)와 이동부(120) 사이에 회동 가능하게 제공되어 전자석 시트부(110)가 이동부(120)로부터 각도 조정되도록 함으로서 사상 작업시 피가공물(1)의 각도를 사상 작업에 편리한 위치로 변경할 수 있으며, 나아가 사상 작업이 완료된 후 전자석 시트부(110)가 기울어지도록 하여 피가공물(1)이 전자석 시트부(110)에서 용이하게 이탈되어 피가공물(1)이 편리하게 배출되도록 할 수 있다.
한편, 영상부(200)는 안착 유닛(100)에 놓여진 피가공물(1)을 촬영하여 피가공물(1)에 대한 영상 정보를 획득하기 위해 제공될 수 있다. 영상부(200)는 영상 촬영이 가능한 카메라로 구성될 수 있으며, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 피가공물(1)을 따라 가면서 연속적으로 촬영할 수 있도록 피가공물(1)과 마주볼 수 있는 그라인딩 유닛(400)의 일측면에 설치될 수 있다.
영상부(200)는 패드와 같은 피가공물(1)이 하우징(101)의 내부에 진입하여 전자석 시트부(110)에 안착되면 카메라의 초점 조절이나 부분 확대 촬영과 같은 다양한 영상 기술을 이용하여 피가공물(1)의 크기 및 형상을 정확하게 촬영하여 그 영상 정보를 제어부(300)에 전달할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면 제어부(300)는 영상부(200)로부터 피가공물(1)에 대한 영상 정보를 제공받아 사상 작업이 필요한 피가공물(1)의 모서리부를 인식하고, 그 모서리부 상에서 피가공물(1)에 대한 가상의 사상 영역(사상 작업이 필요한 부위)을 설정할 수 있다.
사상 작업이 필요한 부위는 절단 과정에서 피가공물(1)에 형성된 예리한 모서리 부위로서, 제어부(300)는 피가공물(1)의 모서리부를 인식하고 나면 그 모서리부에서 사상 작업이 수행되어야 할 소정의 영역 즉, 가상의 사상 영역을 미리 설정할 수 있으며, 설정된 가상의 사상 영역에 맞게 그라인딩 유닛(400)을 제어하여 사상 작업을 수행하는데 이 과정에서 영상부(200)를 통해 피가공물(1)의 영상 정보를 계속해서 획득하면서 미리 설정된 가상의 사상 영역과 획득된 영상 정보를 비교함으로써 사상 작업을 수행하게 된다. 이에 따라 피가공물(1)의 모서리부는 필요한 만큼 정확하게 그라인딩되어 사상 작업의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 그라인딩 유닛(400)은 제어부(300)의 제어 신호에 따라 동작되는 것으로서, 피가공물(1)의 모서리부를 제어부(300)에 설정된 가상의 사상 영역에 맞게 사상할 수 있는 구성이다.
도 1에 도시된 바와 같이 그라인딩 유닛(400)은, 안착 유닛(100)의 전자석 시트부(110)와 마주 보도록 안착 유닛(100)의 상부 및 하부 중에서 적어도 어느 한 곳에 배치되도록 구성되며, 안착 유닛(100)이 이동될 때 안착 유닛(100)을 따라 함께 이동되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 그라인딩 유닛(400)은 이동 대차(410), 가이드 레일(420) 및 워킹 툴(430)을 포함할 수 있다.
이동 대차(410)는 안착 유닛(100)의 전자석 시트부(110)로부터 소정 높이 이격되는 위치에 배치되는 것으로, 전자석 시트부(110)의 이동시 전자석 시트부(110)를 따라 함께 이동될 수 있다. 참고로, 도 4는 안착 유닛(100)의 상부에 배치된 그라인딩 유닛(400)을 예로 들어 도시한 것이다.
이동 대차(410)의 일측에는 실질적인 사상 작업을 수행할 수 있는 워킹 툴(430)이 연결될 수 있으며 타측에는 상기한 영상부(200)가 설치되어 전자석 시트부(110)에 안착된 피가공물(1)을 촬영할 수 있다.
이때, 이동 대차(410)는 도 5에 도시된 바와 같이 가이드 레일(420)을 따라 이동 가능하도록 복수의 바퀴부(411)를 포함할 수 있으며, 이 바퀴부(411)는 가이드 레일(420)에 끼워져 가이드 레일(420)을 따라 이동 대차(410)를 이동시킬 수 있다.
가이드 레일(420)은 이동 대차(410)가 기 설정된 경로를 따라 안내되도록 소정의 경로를 제공할 수 있는데, 이동 대차(410)가 전자석 시트부(110)를 따라 움직이도록 이동부(120)와 평행하게 배치될 수 있다. 가이드 레일(420)은 도 1에 도시된 바와 같이 그라인딩 유닛(400)이 안착 유닛(100)의 상, 하부에 각각 별도로 제공되는 경우 해당 이동 대차(410)를 안내하기 위하여 안착 유닛(100)의 상부 및 하부에 각각 설치될 수 있다.
또한 워킹 툴(430)은 이동 대차(410)로부터 전자석 시트부(110)를 향하여 소정 길이로 연장될 수 있다. 워킹 툴(430)은 이동 대차(410)가 전자석 시트부(110)의 상부에 있는 경우에는 하방으로 연장될 수 있고, 이동 대차(410)가 전자석 시트부(110)의 하부에 있는 경우에는 상방으로 연장되어 전자석 시트부(110)에 놓인 피가공물(1)에 사상 작업을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 워킹 툴(430)은 다관절 아암(431) 및 그라인더(432)를 포함할 수 있다.
다관절 아암(431)은 이동 대차(410)로부터 전자석 시트부(110)를 향하여 연장되는 것으로서, 복수의 관절이 구비되기 때문에 도 6에 도시된 바와 같이 사상 작업을 수행할 때 다양한 각도와 위치에서 다양한 곡률로 피가공물(1)을 그라인딩할 수 있다. 또한, 그라인더(432)는 다관절 아암(431)의 끝단에 설치되는 것으로서, 회전에 의해 피가공물(1)을 그라인딩할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는 전자석 시트부(110)의 각도가 필요에 따라 선택적으로 변경되는 한편 워킹 툴(430)이 다관절 아암(431)에 의하여 각도와 위치가 자유롭게 변하기 때문에 어떠한 크기와 형태의 피가공물(1)이라도 그라인더(432)의 접근이 용이하며, 해당 부위를 정확하고 안정적으로 사상할 수 있다. (도 6 참조)
한편, 본 발명의 일 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이 집진기(500) 및 이물질 포집기(600)를 더 포함할 수 있다.
집진기(500)는 안착 유닛(100)의 상부에 제공될 수 있는바, 집진기(500)는 피가공물(1)의 사상 작업시 발생하는 먼지 및 각종 비산물을 흡입하여 사상 작업 중에 발생한 부유물을 효과적으로 배출할 수 있다.
또한, 이물질 포집기(600)는 안착 유닛(100)의 하부에 제공될 수 있으며, 피가공물(1)의 사상 작업시 피가공물(1)에서 제거된 이물질(예컨대, 철가루)을 포집하여 사상 작업장 주변을 항상 청결하게 유지시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.
1 : 피가공물 10 : 자동 그라인딩 장치
100 : 안착 유닛 110 : 전자석 시트부
120 : 이동부 130 : 힌지부
200 : 영상부 300 : 제어부
400 : 그라인딩 유닛 410 : 이동 대차
411 : 바퀴부 420 : 가이드 레일
430 : 워킹 툴 431 : 다관절 아암
432 : 그라인더 500 : 집진기
600 : 이물질 포집기

Claims (10)

  1. 피가공물이 안착되도록 제공되는 안착 유닛;
    상기 안착 유닛에 놓여진 상기 피가공물을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 영상부;
    상기 영상부로부터 상기 피가공물의 영상 정보를 받아 상기 피가공물의 모서리부를 인식하고 상기 피가공물에 대한 가상의 사상 영역을 설정하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 동작되어 상기 피가공물의 모서리부를 상기 사상 영역에 맞게 사상하는 그라인딩 유닛;을 포함하는,
    자동 그라인딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안착 유닛은,
    상기 피가공물을 전자기력을 이용하여 탈착시키는 전자석 시트부; 및
    상기 전자석 시트부가 소정 경로를 따라 이동되도록 제공되는 이동부;를 포함하는,
    자동 그라인딩 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 안착 유닛은,
    상기 전자석 시트부와 상기 이동부 사이에 회동 가능하게 제공되어 상기 전자석 시트부가 상기 이동부로부터 각도 조정되도록 하는 힌지부를 더 포함하는,
    자동 그라인딩 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동부는 이송 벨트로 구성되는,
    자동 그라인딩 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자석 시트부는 상기 이동부를 기준으로 그 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에 설치되는,
    자동 그라인딩 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 그라인딩 유닛은,
    상기 전자석 시트부와 마주 보도록 상기 안착 유닛의 상측 및 하측 중 적어도 어느 하나에 배치되는,
    자동 그라인딩 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 그라인딩 유닛은,
    상기 안착 유닛으로부터 소정 높이 이격되는 위치에 배치되며, 일측에 상기 워킹 툴이 연결되며, 타측에 상기 영상부가 설치되는 이동 대차;
    상기 이동 대차가 기 설정된 경로를 따라 이동되도록 안내하는 가이드 레일; 및
    상기 이동 대차로부터 상기 전자석 시트부를 향하여 연장되는 워킹 툴;을 포함하는,
    자동 그라인딩 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 워킹 툴은,
    상기 이동 대차로부터 상기 전자석 시트부를 항하여 연장되며, 복수의 관절이 구비되도록 제공되는 다관절 아암; 및
    상기 다관절 아암의 끝단에 설치되며, 상기 피가공물을 그라인딩하기 위해 제공되는 그라인더;를 포함하고,
    자동 그라인딩 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가이드 레일은 상기 이동부와 평행하게 배치되는,
    자동 그라인딩 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 안착 유닛의 상부에 제공되며, 상기 피가공물의 작업시 발생하는 부유물을 흡입하는 집진기; 및
    상기 안착 유닛의 하부에 제공되며, 상기 피가공물에서 제거된 이물질을 포집하는 이물질 포집기;를 포함하는,
    자동 그라인딩 장치.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001320069A (ja) * 2000-05-02 2001-11-16 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光電変換モジュールのトリミング方法および装置
KR101220167B1 (ko) 2011-02-11 2013-01-11 (주)나래에프에이씨 환형 소재의 디버링장치
KR20190010186A (ko) * 2017-07-21 2019-01-30 삼성중공업 주식회사 모재 사상 장치

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