KR20220119991A

KR20220119991A - 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템

Info

Publication number: KR20220119991A
Application number: KR1020210023563A
Authority: KR
Inventors: 원 옥 백
Original assignee: 원 옥 백
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2022-08-30
Also published as: KR102469196B1

Abstract

본 발명은 차체 후방에 블록들이 다층으로 적재된 팔레트를 올려놓고 상기 차체 전방에는 다관절의 로봇암을 설치하여 팔레트에 적재된 각 층의 블록들이 상기 로봇암을 통하여 한층씩 보차도에 포장되도록 하고, 또한 상기 로봇암의 양측에는 컨베이어벨트를 각각 설치하여 상기 각 층의 블록들이 한층씩 양쪽에서 순차적으로 공급되도록 함으로써, 블록들을 보차도에 연속으로 빠르게 포장할 수 있는 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 전기모터방식 또는 내연기관 방식으로 움직이는 차체가 구비되고; 상기 차체의 전방에는 다관절의 로봇암이 로봇암회전부를 통하여 선회되게 구비되며; 상기 로봇암의 자유단에는 팔레트의 층별 블록들을 동시에 잡을 수 있는 그리퍼가 구비되고; 상기 차체에는 상기 로봇암 양측으로 컨베이어벨트가 구비되며; 상기 차체 후방에는 상기 팔레트가 적재되어서 상기 팔레트의 층별 블록들이 상기 양측 컨베이어벨트를 통하여 상기 로봇암에 순차적으로 공급되도록 한 특징이 있다.

Description

로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템{Pedestrian road block paving system using robot}

본 발명은 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차체 후방에 블록들이 다층으로 적재된 팔레트를 올려놓고 상기 차체 전방에는 다관절의 로봇암을 설치하여 팔레트에 적재된 각 층의 블록들이 상기 로봇암을 통하여 한층씩 보차도에 포장되도록 하고, 상기 로봇암의 양측에는 컨베이어벨트를 각각 설치하여 상기 각 층의 블록들이 한층씩 양쪽에서 상기 로봇암에 순차적으로 공급되도록 함으로써, 블록들을 보차도에 연속으로 빠르게 포장할 수 있는 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템에 관한 것이다.

일반적으로 보차도블록은 형틀에 기초층을 깔고 가압 및 진동을 실시하여 다짐한 뒤 기초층 위에 미장층을 씌우고 가압 및 진동을 실시하는 이중의 다짐으로 생산되었다. 건식공법은 주로 진동 가압방식의 성형틀을 이용하여 만드는데, 소량의 물을 넣어 시멘트와 골재를 반죽하므로 물기가 거의 없는 특성으로 인해 불량품이 생산되더라도 파쇄 후 골재를 다시 재활용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명자는 공개특허 제10-2019-0027504에서 결속력이 강화된 투수블록을 제안한 바 있다. 이는 기초층과 중간층 및 미장층이 한번의 진동다짐에 의해 블록으로 성형되도록 하되, 상기 중간층과 미장층은 경계면에 요철이 형성되어서 수평적인 경계면에서 벗어나 입체적이고 접촉면적이 증가되도록 함으로써, 상대적으로 두께가 얇은 미장층이 외부충격으로 인하여 중간층에서 이탈되지 않는 결속력이 강화된 투수블록을 생산하는 것이다.

상기와 같은 방법으로 생산되는 블록들은 성형틀 내부에서 가로×세로 200mm × 100mm 또는 200mm × 200mmm의 크기로 다수가 동시에 생산되고 성형틀에서 분리된 각 블록들은 건조과정을 거쳐 낱개로 완성된다. 이처럼 블록들이 낱개로 생산되기 때문에 노면에 시공할 때 작업자가 블록들을 하나씩 들어서 줄눈이 유지되도록 서로 맞대어 깔기 때문에 작업시간이 많이 소요되는 단점이 있었다.

본 발명자는 포장크레인을 이용하여 보도 또는 차도에 다수의 블록을 동시에 포장하되 팔레트에 적재된 블록들이 무인블록운반차에 적재된 상태에서 상기 포장크레인 전방에 대기하도록 함으로써, 포장크레인의 운전반경이 최소화되어 포장시간을 획기적으로 단축할 수 있는 보차도블록 포장공법을 특허 제10-2019-0132221로 출원중에 있다.

그러나 본 발명자의 특허는 포장크레인과 무인블록운반차가 별도로 구성되기 때문에 이들을 조작하는 작업자가 각각 필요하여 인건비가 증가되고 또한 블록이 소진되어서 무인블록운반차에 블록을 재차 적재하는 동안 포장크레인이 정지되어야 하므로 블록 포장을 연속으로 진행할 수 없는 등의 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 차체 후방에 블록들이 다층으로 적재된 팔레트를 올려놓고 상기 차체 전방에는 다관절의 로봇암을 설치하여 팔레트에 적재된 각 층의 블록들이 상기 로봇암을 통하여 한층씩 보차도에 포장되도록 하고, 또한 상기 로봇암의 양측에는 컨베이어벨트를 각각 설치하여 상기 각 층의 블록들이 한층씩 양쪽에서 순차적으로 공급되도록 함으로써, 블록들을 보차도에 연속으로 빠르게 포장할 수 있는 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템을 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 전기모터방식 또는 내연기관 방식으로 움직이는 차체가 구비되고; 상기 차체의 전방에는 다관절의 로봇암이 로봇암회전부를 통하여 선회되게 구비되며; 상기 로봇암의 자유단에는 팔레트의 층별 블록들을 동시에 잡을 수 있는 그리퍼가 구비되고; 상기 차체에는 상기 로봇암 양측으로 컨베이어벨트가 구비되며; 상기 차체 후방에는 상기 팔레트가 적재되어서 상기 팔레트의 층별 블록들이 상기 양측 컨베이어벨트를 통하여 상기 로봇암에 순차적으로 공급되도록 한 특징이 있다.

본 발명에 따르면 전기모터방식 또는 내연기관 방식으로 구동되는 차체의 전방에 로봇암이 구비되어서 다수의 블록들이 상기 로봇암의 그리퍼를 통하여 동시에 보도 또는 차도에 포장되기 때문에 블록을 빠르게 포장할 수 있다. 상기 로봇암은 최소 3개의 암으로 구성된 다관절로써, 사람의 팔 처럼 자유롭게 움직이고 또한 그리퍼는 팔레트에 적재된 블록들을 한 층씩 잡을 수 있는 것이므로 블록들을 동시에 포장할 수 있다.

또한 상기 차체의 후방에는 팔레트가 놓이고 상기 팔레트와 로봇암의 사이에는 양쪽으로 컨베이어벨트가 구비되어서 팔레트의 각 층의 블록들이 한층씩 상기 로봇암의 양쪽에 순차적으로 공급되기 때문에 상기 로봇암이 상기 팔레트 쪽으로 움직일 필요가 없으며, 또한 한쪽 컨베이어벨트의 블록이 소진되어서 새로운 팔레트를 차체에 운반하는 동안 다른쪽 컨베이어벨트의 블록들이 로봇암에 공급되므로 블록들을 연속으로 포장할 수 있는 등의 이점이 있다.

그리고 팔레트와 로봇암이 하나의 차체에 구비되므로 작업인력을 줄일 수 있는 등의 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 포장시스템의 사시도
도 2는 본 발명 한 실시예의 포장시스템의 작동상태 사시도
도 3은 본 발명 한 실시예의 포장시스템의 측면도
도 4는 본 발명 한 실시예의 포장시스템의 작동상태 측면도

도 1 내지 도 4에서 본 발명 한 실시예의 포장시스템은 전기모터방식 또는 내연기관 방식으로 바퀴(11)를 구동시키는 차체(10)가 구비된다. 상기 차체(10)는 무선리모콘 방식으로 원격조정되거나 또는 운전자가 탑승하여 조정할 수 있다.

윗면이 평탄한 상기 차체(10)는 전방으로 로봇암(20)이 구비되고, 후방에는 다수의 블록(71)들이 다층으로 놓인 팔레트(70)를 적재할 수 있도록 구성된다. 상기 로봇암(20)은 최소 3개의 암(arm)이 관절부(22)를 통하여 서로 연결된 다관절 로봇으로써 사람 팔 처럼 자유롭게 움직일 수 있으며 최소 200kg의 무게를 들어 올릴 수 있는 내구성을 갖는다. 상기 로봇암(20)은 상기 차체(10)에 결합된 로봇암회전부(21)를 통하여 수평방향의 회전을 구현하는데, 도시되지 않았으나 상기 로봇암회전부(21)는 수평회전에 필요한 구동력을 제공하기 위한 전기모터 등의 구동수단이 구비된다. 이러한 구동수단으로는 회전각 및 회전속도 등을 정밀하게 조절할 수 있는 스테핑모터 또는 서보모터를 이용할 수 있다.

상기 로봇암(20)은 복수의 암과 복수의 관절부(22)를 포함하는 다관절 구조로 이루어지며, 상기 관절부(22)는 제어신호에 따라 회전구동하면서 회전구동에 필요한 구동력을 제공하기 위한 전기모터 등의 구동수단이 구비되며, 상기 구동수단으로는 스테핑모터 또는 서보모터를 이용할 수 있고, 회전각의 정밀제어를 위해 일측에는 엔코더가 배치될 수 있다.

상기 팔레트(70)에 적층된 블록(71)들을 한 층씩 동시에 집는 그리퍼(30)는 상기 로봇암(20) 자유단에 그리퍼회전부(31)를 통하여 구비되는데, 상기 그리퍼회전부(31)는 상기 그리퍼(30)의 수평회전에 필요한 구동력을 제공하기 위한 전기모터 등의 구동수단이 구비된다. 이러한 구동수단으로는 회전각 및 회전속도 등을 정밀하게 조절할 수 있는 스테핑모터 또는 서보모터를 이용할 수 있다.

상기 그리퍼(30)는 하부 양측에 밀착판(32)이 구비되고 상부에는 각 밀착판(32)을 왕복이동시키는 실린더 방식의 밀착판구동부(33)가 구비된다. 상기 각 밀착판(32)은 팔레트(70)에 적층된 한 층의 블록(71)들이 상기 그리퍼(30) 하부에 고정되도록 한 층의 블록(71)들 양쪽 대응면에 밀착된다.

상기 로봇암(20) 양측에는 상기 팔레트(70) 쪽으로 연장되는 한쌍의 컨베이어벨트(40)가 구비된다. 상기 각 컨베이어벨트(40)는 상기 팔레트(70)의 각 층의 블록(71)들이 놓여서 상기 로봇암(20)의 양쪽에서 공급되도록 하는 것으로서, 상기 로봇암(20)이 상기 팔레트(70) 쪽으로 이동하는 시간을 줄여주고 또한 각 층의 블록(71)들이 양쪽에서 순차적으로 공급되므로 포장을 연속으로 할 수 있게 해준다.

상기 각 컨베이어벨트(40)와 대응되게 블록(71)들이 적층된 팔레트(70)를 차체(10) 후방에 올려 놓으면 한쪽 팔레트(70)의 블록들이 전부 소진되어 새로운 팔레트(70)로 교체하는 동안 반대쪽 팔레트(70)의 블록(71)들을 해당 컨베이어벨트(40)에 올려 놓을 수 있으므로 팔레트(70)의 교체와 무관하게 블록을 연속으로 포장할 수 있는 이점이 있다.

상기 팔레트(70)의 블록들은 직교좌표 방식의 로봇 또는 원통좌표형 로봇을 통하여 상기 컨베이어벨트(40)에 운반된다. 본 발명 한 실시예는 직교좌표 방식을 사용한 것으로서, 상기 팔레트(70)와 컨베이어벨트(40) 사이에 한쌍의 X축(50)과 상기 X축을 따라 움직이는 Y축(51)이 구비된다. 상기 Y축(51)은 상기 X축(50)에 구비된 X축구동부(52)를 통하여 상기 컨베이어벨트(40) 쪽으로 움직이며, 상기 Y축(51)은 보조그리퍼(60)가 구비된다.

상기 보조그리퍼(60)는 실린더 방식의 그리퍼승강부(61)가 구비되고, 상기 그리퍼승강부(61)는 상기 Y축(51)을 따라 움직이는 Y축구동부(53)와 연결된다. 상기 X축구동부(52) 및 Y축구동부(53)는 회전각 및 회전속도 등을 정밀하게 조절할 수 있는 스테핑모터 또는 서보모터로 구성된다. 그리고 상기 보조그리퍼(60)는 하부 양측에 밀착판(62)이 구비되고 상부에는 각 밀착판(62)을 왕복이동시키는 실린더 방식의 밀착판구동부(63)가 구비된다. 상기 각 밀착판(62)은 팔레트(70)에 적층된 한 층의 블록(71)들이 상기 보조그리퍼(60) 하부에 고정되도록 한 층의 블록(71)들 양쪽 대응면에 밀착된다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 포장시스템은 팔레트(70)에 적층된 각 층의 블록(71)들을 한 층씩 동시에 들어 올리는 로봇암(20)기 차체(10) 전방에 구비되고, 후방에는 팔레트(70)가 놓여서 로봇암(20)고 팔레트(70)가 함께 이동되므로 조작이 간단해지는 이점이 있다. 또한 로봇암(20) 양측에는 상기 팔레트(70)와 연결되는 컨베이어벨트(40)가 양측에 구비되어 각 층의 블록들이 순차적으로 양쪽에서 공급되므로 포장을 빠르게 진행할 수 있다. 또한 각 컨베이어벨트(40) 마다 팔레트(70)가 구비되도록 하면 한쪽 팔레트(70)를 새것으로 교체하는 동안 다른 쪽 팔레트(70)에 놓인 블록들은 컨베이어벨트(40)를 타고 로봇암(20)에 계속 공급되므로 포장을 연속으로 진행할 수 있는 이점이 있다.

이러한 본 발명 한 실시예의 포장방법은 다음과 같다. 먼저 블록(71)들이 다층으로 적재된 팔레트(70)를 양쪽 컨베이어벨트(40)와 대응되게 차체(10) 후방에 각각 올려 놓는다. 이후 X축구동부(52) 및 Y축구동부(53)를 통하여 보조그리퍼(60)를 한쪽 팔레트(70) 직상부에 대응시킨뒤 그리퍼승강부(61)를 작동시켜 보조그리퍼(60)가 최상층 블록(71)들에 놓이도록 한다. 그리고 밀착판구동부(63)를 작동시켜 밀착판(62)이 최상층 블록(71)들의 측면을 강하게 눌러 블록들이 보조그리퍼(60)에 고정되도록 하고 이후 그리퍼승강부(61)를 통하여 보조그리퍼(60)를 상승시킨 뒤 X축구동부(52) 및 Y축구동부(53)를 통하여 보조그리퍼(60)를 한쪽 컨베이어벨트(40) 위쪽으로 이동시킨다.

이후 그리퍼승강부(61)를 통하여 보조그리퍼(60)를 하강시켜 블록(71)들이 컨베이어벨트(40)에 놓이면 밀착판구동부(63)를 통하여 밀착판(62)이 블록들에서 떨어지도록 한 뒤 그리퍼승강부(61)를 통하여 보조그리퍼(60)를 상승시킨다.

또한 한쪽 팔레트(70)의 블록들이 한쪽 컨베이어벨트(40)에 놓이도록 한 뒤 반대쪽 팔레트(70)의 블록들도 반대쪽 컨베이어벨트(40)에 놓이도록 위의 과정을 연속으로 반복하면서 양쪽 팔레트(70)의 블록들이 양쪽 컨베이어벨트(40)에 순차적으로 놓이도록 한다.

또한 로봇암(20)은 양쪽 컨베이어벨트(40)에서 순차적으로 이송되는 블록들을 들어올려 보도 또는 차도에 포장한다. 이를 위하여 상기 로봇암(20)은 로봇암회전부(21)를 통하여 상기 각 컨베이어벨트(40)와 보차도 쪽으로 그리퍼(30)를 이동시킨다. 상기 그리퍼(30)는 다수의 관절부(22) 및 그리퍼회전부(31)를 통하여 상기 각 컨베이어벨트(40)에 놓인 블록(71)들 위에 수평으로 놓인다. 이때 그리퍼(30) 하부에 양측으로 구비된 밀착판(32)은 블록(71)들에서 떨어진 상태에 놓이는데, 상기 밀착판구동부(33)를 작동시키면 상기 밀착판(32)이 블록(71)들의 측면을 강하게 눌러서 블록들이 그리퍼(30) 하부에 고정된다.

이후 상기 로봇암회전부(21)와 관절부(22) 및 그리퍼회전부(31)를 통하여 상기 그리퍼(30)가 컨베이어벨트(40)에서 보차도의 포장위치로 이동되면 밀착판구동부(33)를 작동시켜서 밀착판(32)이 블록(71)들에서 떨어지도록 한다. 이때 블록(71)들은 보차도의 포장위치에 놓이는데, 상기 로봇암(20)은 포장위치가 좌표를 통하여 미리 입력된 프로그램에 따라 자동조절 되거나 또는 유무선 방식으로 수동조절되면서 상기 그리퍼(30)를 포장위치로 정확하게 이동시키는 과정을 연속으로 반복한다.

또한 상기 직교좌표 방식의 로봇인 X축(50) 및 Y축(51)에 구비된 X축구동부(52), Y축구동부(53) 및 그리퍼승강부(61)는 팔레트(70)의 위치를 좌표로 미리 입력한 프로그램에 따라 자동조절 되거나 또는 유무선 방식으로 수동조절되면서 상기 보조그리퍼(60)를 팔레트(70)의 층별 블록으로 이동시킨다.

10 : 차체 20 : 로봇암
21 : 로봇암회전부 22 : 관절부
30 : 그리퍼 31 : 그리퍼회전부
32 : 밀착판 33 : 밀착판구동부
40 : 컨베이어벨트 50 : X축
51 : Y축 52 : X축구동부
53 : Y축구동부 60 : 보조그리퍼
61 : 그리퍼승강부 62 : 밀착판
63 : 밀착판구동부 70 : 팔레트

Claims

전기모터방식 또는 내연기관 방식으로 움직이는 차체가 구비되고;
상기 차체의 전방에는 다관절의 로봇암이 로봇암회전부를 통하여 선회되게 구비되며;
상기 로봇암의 자유단에는 팔레트의 층별 블록들을 동시에 잡을 수 있는 그리퍼가 구비되고;
상기 차체에는 상기 로봇암 양측으로 컨베이어벨트가 구비되며;
상기 차체 후방에는 상기 팔레트가 적재되어서 상기 팔레트의 층별 블록들이 상기 양측 컨베이어벨트를 통하여 상기 로봇암에 순차적으로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 그리퍼는 상기 로봇암 자유단에 그리퍼회전부를 통하여 선회되게 구비되고;
상기 그리퍼는 양측 하부에 층별 블록들을 그리퍼 하부에 고정하는 한쌍의 밀착판이 각각의 밀착판구동부를 통하여 왕복이동되게 구비됨을 특징으로 하는 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 차체에는 상기 팔레트와 컨베이어벨트 사이에 한쌍의 X축이 구비되고;
상기 각 X축에 양단이 놓이는 Y축은 X축구동부를 통하여 상기 X축을 따라 이동되며;
상기 팔레트의 층별 블록들을 잡는 보조그리퍼는 그리퍼승강부 및 Y축구동부를 통하여 상기 Y축에 구비되어서 상기 팔레트의 층별 블록들을 상기 각 컨베이어벨트로 이송시키고;
상기 보조그리퍼는 양측 하부에 층별 블록들을 보조그리퍼 하부에 고정하는 한쌍의 밀착판이 각각의 밀착판구동부를 통하여 왕복이동되게 구비됨을 특징으로하는 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 로봇암은 층별 블록들의 포장위치가 좌표를 통하여 미리 입력된 프로그램에 따라 자동조절 되거나 또는 유무선 방식으로 수동조절되면서 상기 그리퍼를 포장위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 보차도블록 포장시스템.