KR20240001885A

KR20240001885A - Adjustment pipe manufacturing robot system

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Publication number: KR20240001885A
Application number: KR1020220078735A
Authority: KR
Inventors: 최정호; 박일석; 강정우; 배재우; 이근찬; 김민경; 조윤현; 주대연; 김승미; 조현근
Original assignee: 우정엔지니어링 주식회사; 최정호
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2024-01-04

Abstract

본 발명은 조정관 제작 로봇시스템에 관한 것으로, 배관 라인의 성형시 양 고정관을 연결하기 위해 설치되는 조정관을 재현하기 위한 조정관 제작 로봇시스템으로서, 입체적으로 회전되게 구비되어 조정관 단부의 위치를 검출하는 한편 조정관 단부에 접하여 임의의 3점의 좌표를 측정하여 조정관의 중심점을 검출하는 디지타이저; 디지타이저를 통해 검출된 조정관의 중심점을 기준으로 조정관의 단부를 따라 이동되면서 조정관의 단부를 자동 용접하는 용접장치;를 포함하는 조정관 제작 로봇시스템을 제공한다.The present invention relates to a control pipe manufacturing robot system, which is a control pipe manufacturing robot system for reproducing a control pipe installed to connect two fixing pipes when forming a piping line. It is provided to rotate three-dimensionally and detects the position of the end of the control pipe while A digitizer that detects the center point of the control tube by measuring the coordinates of three arbitrary points in contact with the end; A welding device that automatically welds the end of the adjusting pipe while moving along the end of the adjusting pipe based on the center point of the adjusting pipe detected through a digitizer. A robot system for manufacturing the adjusting pipe including a welding device is provided.

Description

Adjustment pipe manufacturing robot system}

본 발명은 조정관 제작 로봇시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재현하고자 하는 파이프 즉 조정관 단부의 위치와 조정관의 중심을 신속하면서도 정밀하게 검출하여 조정관을 재현할 수 있는 조정관 제작 로봇시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a robot system for manufacturing a control pipe, and more specifically, to a robot system for manufacturing a control pipe that can reproduce a control pipe by quickly and precisely detecting the position of the end of the pipe to be reproduced, that is, the position of the end of the control pipe, and the center of the control pipe.

일반적으로, 선박은 블록(block) 단위로 제작 및 설치되는데, 내부 배관 역시 블록 단위로 제작 및 설치되어 최종 건조시 모든 기관이 정상 작동할 수 있도록 배관 라인을 형성하게 된다.Generally, ships are manufactured and installed in blocks, and internal piping is also manufactured and installed in blocks to form piping lines so that all engines can operate normally during final construction.

다만, 크기가 큰 대형 선박의 경우와 같이 블록 단위로 각종 기관을 제작하면, 초기 설계에 기초한 제작에 따른 설치 오차가 발생할 수밖에 없고, 배관 라인 역시 그에 따른 오차가 생길 수밖에 없다.However, when various engines are manufactured in block units, as in the case of large ships, installation errors are bound to occur due to manufacturing based on the initial design, and piping lines are also bound to have corresponding errors.

그러나, 배관 라인 형성시 각종 기관을 연결하는 긴 길이의 고정관(fixed pipe)은 초기 설계 도면대로 제작 및 설치하고, 각 고정관 사이를 단절시켜 여유를 둠으로써, 각종 기관의 설치 오차를 극복할 수 있다. 이때, 각 고정관 사이를 연결해주는 상대적으로 짧은 길이의 조정관(adjustment pipe)을 후작업을 통해 제작하여 설치하게 된다.However, when forming a piping line, the long fixed pipes that connect various organs are manufactured and installed according to the initial design drawing, and by disconnecting each fixed pipe to leave room, errors in the installation of various organs can be overcome. . At this time, a relatively short adjustment pipe that connects each fixing pipe is manufactured and installed through post-processing.

이러한 조정관의 제작 방법은 크게 3가지로 구분되는데, 현물 이용법과 지그 이용법 및 계측 재현법이 있다. 이러한 조정관의 제작 방법 중에서도 최근에는 쉽고 간단하게 조정관을 제작할 수 있고 물류 이동을 줄여 생산비를 감소시킬 수 있는 계측 재현법이 각광을 받고 있다.There are three main methods for manufacturing these control pipes: spot use, jig use, and measurement reproduction. Among these methods of manufacturing regulators, the measurement reproduction method has recently been in the spotlight as it allows for easy and simple manufacturing of regulators and reduces production costs by reducing logistics movement.

계측 재현법은 한 쌍의 고정관 사이에 형성될 조정관의 형성요소를 측정장치를 이용하여 측정하고, 측정된 값을 조정관 재현장치에 입력하여 재현하게 된다. 이렇게 제작된 조정관을 현장에 가지고 가서 설치하게 되는 것이다.In the measurement reproduction method, the forming elements of the control tube to be formed between a pair of fixed tubes are measured using a measuring device, and the measured values are input into the control tube reproduction device and reproduced. The control pipe manufactured in this way is taken to the site and installed.

계측 재현법에서 한 쌍의 고정관 사이를 연결하는 조정관의 형성요소는 파이프의 길이, 플랜지의 면각, 플랜지의 볼트홀의 위치, 배관 라인의 단차 등 4가지로 구분할 수 있다.In the measurement reproduction method, the forming elements of the adjusting pipe connecting a pair of fixed pipes can be divided into four types: the length of the pipe, the face angle of the flange, the location of the bolt hole of the flange, and the step of the piping line.

따라서, 조정관의 계측방법에는 위 4가지 요소를 모두 포함해야 하며, 표현방법으로는 상대적인 3차원 좌표로 나타내는 방법, 각도와 길이로 나타내는 방법, 길이로써 나타내는 방법 및 각도로서 나타내는 방법 등이 있다.Therefore, the controller's measurement method must include all of the above four elements, and expression methods include a method expressed in relative three-dimensional coordinates, a method expressed in angles and lengths, a method expressed in length, and a method expressed in angles.

한편, 위에서 설명한 바와 같이, 선박의 건조과정은 블록 단위로 제작 및 설치되는데, 각 부재들이 조립되어 소블록을 형성하고, 소블록은 다시 중블록 및 대블록으로 조립되어 도크로 운반된 후 탑재되어 조립된다.Meanwhile, as explained above, the ship construction process is manufactured and installed in block units. Each member is assembled to form a small block, and the small block is then assembled into a medium block and a large block, transported to the dock, and then loaded. It is assembled.

이러한 건조과정을 거치는 선박에는 다수의 배관 라인이 설치되며, 다수의 배관 라인은 블록 단위로 제작되어 탑재되나 각 블록에 장착된 배관 라인을 연결하는 이음용 배관인 조정관(adjustment pipe)은 후작업을 통해 제작하여 설치하게 된다.A number of piping lines are installed on ships going through this construction process, and a number of piping lines are manufactured and mounted in blocks, but the adjustment pipe, which is a joint pipe connecting the piping lines mounted on each block, requires post-work. It is manufactured and installed through.

즉, 조정관은 연결하고자 하는 양 배관 사이의 거리 또는 각도가 상이하게 배치된 두 배관 사이를 연결하기 위한 배관이고, 이러한 조정관은 그 형상에 따라 직관과 곡관(또는 엘보관), 티(tee)관 등으로 구분되며, 곡관의 굽은 각도는 90도 내지 135도 등 다양한 형태를 가질 수 있다.In other words, the adjusting pipe is a pipe for connecting two pipes arranged at different distances or angles. Depending on their shape, these adjusting pipes can be used as straight pipes, bent pipes (or elbow pipes), and tee pipes. It is divided by the back, and the bending angle of the bend pipe can have various shapes such as 90 degrees to 135 degrees.

그러나, 각 블록에 장착된 배관라인은 블록이 조립되는 경우 두 배관 간의 높이 차이 및 두 배관 사이의 거리 또는 각도가 틀어지는 경우가 빈번히 발생하게 된다.However, when the piping line mounted on each block is assembled, the height difference between the two pipes and the distance or angle between the two pipes frequently occur.

따라서, 두 배관 사이를 조정관으로 연결하기 위해서는 조정관의 양측 단부와 맞닿게 되는 배관의 길이방향으로 여유를 두어 조정관의 양측 단부를 절단하여 최종적으로 조정관의 양측 단부를 양 배관에 맞대기 용접을 통하여 조정관의 설치작업을 완료하였다.Therefore, in order to connect two pipes with an adjusting pipe, leave a margin in the longitudinal direction of the pipe that is in contact with both ends of the adjusting pipe, cut both ends of the adjusting pipe, and finally butt weld the both ends of the adjusting pipe to both pipes to connect the adjusting pipe. Installation work has been completed.

이 경우, 두 배관이 3차원적으로 틀어져 있는 경우에는 이에 설치될 조정관이 해당 3차원 형상에 맞도록 파이프를 절단하는 작업은 매우 어려워지게 되고, 현장에서는 반복적인 계측 및 절단 작업을 진행하면서 조정관이 정확히 설치되는지 확인 작업을 거쳐야 하므로 절단시수 초과에 따른 설치공정이 지연되는 단점이 있다.In this case, if the two pipes are three-dimensionally distorted, it becomes very difficult to cut the pipe so that the adjusting pipe to be installed fits the corresponding three-dimensional shape. In the field, repeated measuring and cutting work is performed to Since it must be confirmed that it is installed correctly, there is a disadvantage in that the installation process is delayed due to excessive cutting times.

이에, 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1977555호(이하 '선행기술문헌'이라 한다)에서 조정관이 설치될 고정관의 형상을 회전각, 거리 데이터로 계측하고 계측된 결과를 이용하여 틀어진 각도 및 길이 등을 감안하여 조정관 형상을 정확하고 빠르게 재현할 수 있는 범용 조정관 재현장치를 제안하였다.Accordingly, the present applicant measured the shape of the fixed pipe where the adjusting pipe will be installed in Korea Patent No. 10-1977555 (hereinafter referred to as 'prior art document') using rotation angle and distance data, and used the measured results to determine the twisted angle and length. Taking these into account, we proposed a general-purpose regulator reproduction device that can accurately and quickly reproduce the regulator tube shape.

하지만, 본 출원인에 의해 등록된 선행기술문헌에서 계측된 결과에 따라 파이프의 단부를 절단하여 조정관으로 성형하고자 할 때, 요구되는 조정관의 형상이 복잡한 경우 즉 파이프의 단부를 3차원 형상(타원 형태)으로 절단해야 하는 경우에는 표준 궤도형 절단로봇으로는 절단할 수 없는 문제가 있다.However, when attempting to cut the end of the pipe and form it into an adjusting pipe according to the measurement results in the prior art documents registered by the present applicant, if the required shape of the adjusting pipe is complex, that is, the end of the pipe has a three-dimensional shape (oval shape) In cases where cutting is required, there is a problem in that cutting cannot be done with a standard orbital cutting robot.

이로 인해, 작업자가 석필과 줄자를 이용하여 궤도점을 생성 및 연결하여 근사적으로 3차원 타원 궤도를 만들고, 이를 수동 플라즈마 절단기를 이용하여 작업자가 직접 절단하게 되는데, 이 과정에서 작업자의 손떨림 등으로 인해 절단면이 고르지 못하게 되는 품질 저하가 발생되고, 이러한 절단면의 불량을 연삭기를 이용한 연삭공정으로 해소해야 하므로 많은 작업시간이 소요됨에 따라 작업성 및 생산성이 저하되는 단점이 있다.As a result, the worker creates and connects trajectory points using a stone pencil and tape measure to create an approximate three-dimensional elliptical trajectory, and then cuts it directly using a manual plasma cutter. During this process, the worker's hand tremors cause damage. As a result, quality deterioration occurs as the cut surface becomes uneven, and this defect in the cut surface must be resolved through a grinding process using a grinder, which has the disadvantage of reducing workability and productivity as it takes a lot of work time.

대한민국 등록특허 제10-1977555호Republic of Korea Patent No. 10-1977555

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 단절된 배관을 연결하기 위한 조정관의 단부가 3차원 형상과 같이 복잡한 형상으로 요구될 시에도 조정관의 단부 위치와 중심을 신속하면서도 정밀하게 검출하여 재현할 수 있도록 한 조정관 제작 로봇시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and even when the end of the adjusting pipe for connecting disconnected pipes is required to have a complex shape such as a three-dimensional shape, the position and center of the end of the adjusting pipe are adjusted. The purpose is to provide a robot system for manufacturing control tubes that can detect and reproduce quickly and precisely.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조정관 제작 로봇시스템은, 배관 라인의 성형시 양 고정관을 연결하기 위해 설치되는 조정관을 재현하기 위한 조정관 제작 로봇시스템으로서, 입체적으로 회전되게 구비되어 조정관 단부의 위치를 검출하는 한편 조정관 단부에 접하여 임의의 3점의 좌표를 측정하여 조정관의 중심점을 검출하는 디지타이저; 디지타이저를 통해 검출된 조정관의 중심점을 기준으로 조정관의 단부를 따라 이동되면서 조정관의 단부를 자동 용접하는 용접장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The adjusting pipe manufacturing robot system according to the present invention for achieving the above-described purpose is a adjusting pipe manufacturing robot system for reproducing the adjusting pipe installed to connect both fixing pipes when forming a piping line, and is equipped to rotate three-dimensionally to form the end of the adjusting pipe. A digitizer that detects the position and detects the center point of the control tube by measuring the coordinates of three arbitrary points in contact with the end of the control tube; A welding device that automatically welds the end of the adjusting pipe while moving along the end of the adjusting pipe based on the center point of the adjusting pipe detected through the digitizer.

그리고, 디지타이저는 조정관이 안착되어 구비되는 지그블록에 고정되게 구비되는 베이스블록; 베이스블록에서 Z축 방향을 기준으로 회전되는 한편 X축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되는 제1 측정 아암; 제1 측정 아암에서 Y축 방향을 기준으로 회전되는 한편 X축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되는 제2 측정 아암; 제2 측정 아암에서 Z축 방향을 기준으로 회전되는 한편 X축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되어 조정관 단부에 접하여 해당 좌표를 측정하는 탐침자;를 포함할 수 있다.In addition, the digitizer includes a base block that is fixed to a jig block on which an adjusting tube is mounted; A first measuring arm that rotates in the base block about the Z-axis direction and rotates up and down about the X-axis direction; a second measurement arm that rotates about the Y-axis direction in the first measurement arm and rotates up and down about the X-axis direction; It may include a probe that is rotated about the Z-axis direction in the second measurement arm and rotated up and down about the

또한, 용접장치는 고정되게 구비되는 베이스블록; 베이스블록에서 Z축 방향을 기준으로 회전되는 한편 Y축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되는 제1 용접 아암; 제1 용접 아암에서 Y축 방향을 기준으로 상하 회전되는 한편 X축 방향을 기준으로 회전되게 구비되는 제2 용접 아암; 제2 용접 아암에서 Y축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되어 조정관 단부를 따라 이동되면서 자동 용접하는 용접건;을 포함할 수도 있다.In addition, the welding device includes a base block that is fixedly provided; A first welding arm that rotates about the Z-axis direction in the base block and rotates up and down about the Y-axis direction; a second welding arm that rotates up and down about the Y-axis direction in the first welding arm and rotates about the X-axis direction; It may also include a welding gun that is provided to rotate up and down on the second welding arm based on the Y-axis direction and automatically welds while moving along the end of the adjusting pipe.

본 발명의 조정관 제작 로봇시스템에 따르면, 배관 라인의 성형시 단절된 양측의 고정된 배관 사이를 연결하기 위해 설치되는 조정관의 단부가 3차원 형상과 같이 복잡한 형상으로 요구되는 경우에도 조정관의 단부 위치와 중심을 신속하면서도 정밀하게 검출하여 재현할 수 있는 효과가 있다.According to the robot system for manufacturing the adjusting pipe of the present invention, even when the end of the adjusting pipe installed to connect the fixed pipes on both sides that are disconnected during the forming of the pipe line is required to have a complex shape such as a three-dimensional shape, the end position and center of the adjusting pipe It has the effect of detecting and reproducing quickly and precisely.

도 1은 본 발명에 따른 조정관 제작 로봇시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 지그블록에 구비되는 다관절 디지타이저와 다관절 용접장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다관절 디지타이저의 작동 방향을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 다관절 디지타이저에 의해 조정관 단부의 위치와 중심이 검출되는 과정을 도시한 작동도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다관절 용접장치의 작동 방향을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 다관절 용접장치에 의한 용접과정을 도시한 작동도이다.Figure 1 is an overall configuration diagram of the control tube manufacturing robot system according to the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram showing a multi-joint digitizer and a multi-joint welding device provided in a jig block according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the operating direction of the multi-joint digitizer according to the present invention.
Figures 4 and 5 are operational diagrams showing the process of detecting the position and center of the end of the adjusting tube by the multi-joint digitizer according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the operating direction of the multi-joint welding device according to the present invention.
Figures 7 and 8 are operational diagrams showing the welding process using the multi-joint welding device according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.The terms used in the present invention are terms defined in consideration of the functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator, so the definitions of these terms are defined in accordance with the technical details of the present invention. It should be interpreted as a concept.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.In addition, the embodiments of the present invention do not limit the scope of the present invention, but are merely illustrative of the components presented in the claims of the present invention, and are included in the technical idea throughout the specification of the present invention and are included in the claims. This is an embodiment that includes components that can be replaced as equivalents in the components.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.Additionally, optional terms in the examples below are used to distinguish one component from another component, and the components are not limited by the terms.

이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.Accordingly, when describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention are omitted.

첨부도면 도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 조정관 제작 로봇시스템 및 이에 구성되는 다관절 디지타이저와 다관절 용접장치를 도시한 도면들이다.The accompanying drawings, FIGS. 1 to 8, are diagrams showing the control tube manufacturing robot system according to the present invention and the multi-joint digitizer and multi-joint welding device comprised therein.

본 발명에 따른 조정관 제작 로봇시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 배관 라인의 성형시 배관의 양 고정관(미도시)을 연결하기 위해 설치되는 조정관(700)을 재현하기 위한 장치이다.As shown in FIG. 1, the control pipe manufacturing robot system 100 according to the present invention is a device for reproducing the control pipe 700 installed to connect both fixing pipes (not shown) of a pipe when forming a pipe line.

이러한 로봇시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 조정관(700)이 그 상면에 안착되어 고정되는 지그블록(400)과, 조정관(700)과 고정관 사이에 개재되어 연결되는 연결배관(800)이 클램핑되어 고정되는 한편 연결배관(800)의 단부를 조정관(700)의 단부에 대응한 면각 즉 기울기로 커팅하는 커팅부(300)와, 커팅부(300)의 연결배관(800)을 클램핑하여 연결배관(800)의 단부를 조정관(700)의 단부에 접하여 일치시키는 한편 연결배관(800)의 반대편 단부에 플랜지(미도시)를 구비시키는 다관절 로봇으로 이루어진 조정부(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1, this robot system 100 includes a jig block 400 on which the adjusting pipe 700 is seated and fixed on its upper surface, and a connecting pipe 800 interposed and connected between the adjusting pipe 700 and the fixing pipe. ) is clamped and fixed, while the cutting part 300, which cuts the end of the connecting pipe 800 at an angle corresponding to the end of the adjusting pipe 700, that is, the inclination, clamps the connecting pipe 800 of the cutting part 300. The end of the connecting pipe 800 is brought into contact with the end of the adjusting pipe 700 and includes an adjusting unit 200 made of an articulated robot that is provided with a flange (not shown) at the opposite end of the connecting pipe 800.

이러한 로봇시스템(100)은 조정부(200)를 기준으로 커팅부(300)와 지그블록(400)이 직각을 이루도록 구비되고, 이는 조정부(200)가 커팅부(300) 상의 연결배관(800)과 지그블록(400) 상의 조정관(700)으로 이동시켜 장착하기 위한 가장 효율적인 배치 구조이다.This robot system 100 is equipped so that the cutting part 300 and the jig block 400 form a right angle with respect to the adjusting part 200, which means that the adjusting part 200 is connected to the connection pipe 800 on the cutting part 300. This is the most efficient arrangement structure for moving and mounting the control pipe 700 on the jig block 400.

한편, 상기와 같은 로봇시스템(100) 중 조정부(200)와 커팅부(300), 지그블록(400)은 본 출원인에 의해 특허 등록된 등록특허 제10-2242236호에 개시된 발명을 그대로 이용한 발명으로서, 이에 대한 설명은 등록특허 제10-2242236호의 설명으로 갈음하기로 한다.Meanwhile, of the robot system 100 as described above, the adjustment unit 200, cutting unit 300, and jig block 400 are inventions that directly utilize the invention disclosed in Patent No. 10-2242236 registered by the present applicant. , the explanation for this will be replaced with the explanation in Registered Patent No. 10-2242236.

따라서, 본 발명에서는 로봇시스템(100)에 구성되는 디지타이저(500)와 용접장치(600)에 대해서만 자세히 설명하기로 한다.Therefore, in the present invention, only the digitizer 500 and the welding device 600 included in the robot system 100 will be described in detail.

디지타이저(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 지그블록(400)의 일측에 설치되어 구비된다.As shown in FIG. 2, the digitizer 500 is installed on one side of the jig block 400.

먼저, 지그블록(400)은 그 상면에 턴테이블 방식으로 회전되게 구비되는 베이스블록(410)과, 베이스블록(410) 상에 일정 간격으로 나열되게 구비되는 다수의 지그(420)를 포함한다.First, the jig block 400 includes a base block 410 on its upper surface to be rotated in a turntable manner, and a plurality of jigs 420 arranged at regular intervals on the base block 410.

특히, 지그(420)는 그 상면에 조정관(700)을 안착시켜 거치할 수 있는 "∨"자의 홈이 형성되어, 조정관(700)을 안정적으로 받쳐 지지할 수 있게 된다.In particular, the jig 420 is formed with a "∨" shaped groove on its upper surface into which the control tube 700 can be seated and supported, thereby stably supporting the control tube 700.

그리고, 지그(420)에는 U-볼트의 클램프가 체결되게 구비되어 조정관(700)을 지그(420)의 홈에 견고히 구속시켜 유동을 방지할 수 있다.In addition, the jig 420 is equipped with a U-bolt clamp to firmly bind the adjusting pipe 700 to the groove of the jig 420 and prevent it from flowing.

이와 같은 지그블록(400)에 구비되는 디지타이저(500)는 지그블록(400)에서 입체적 즉 X,Y,Z축 방향을 기준으로 회전되게 구비되어 조정관(700) 단부의 위치를 검출하고 조정관(700) 단부에 접하여 임의의 3점의 좌표를 측정하여 조정관(700)의 중심점을 검출하게 된다.The digitizer 500 provided in such a jig block 400 is provided to rotate three-dimensionally in the jig block 400, that is, based on the X, Y, and Z axes, and detects the position of the end of the control pipe 700 and ) The center point of the adjusting tube 700 is detected by measuring the coordinates of three arbitrary points in contact with the end.

즉, 이러한 디지타이저(500)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 조정관(700)이 안착되어 구비되는 지그블록(400)의 일측에 고정되게 구비되는 베이스블록(510)과, 베이스블록(510)의 상면에서 Z축 방향을 기준으로 회전되는 한편 X축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되는 제1 측정 아암(530)과, 제1 측정 아암(530)의 선단부에서 Y축 방향을 기준으로 회전되는 한편 X축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되는 제2 측정 아암(540)과, 제2 측정 아암(540)에서 Z축 방향을 기준으로 회전되는 한편 X축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되어 조정관(700) 단부에 접하여 해당 좌표를 측정하는 탐침자(550)를 포함한다.That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the digitizer 500 includes a base block 510 fixed to one side of the jig block 400 on which the adjusting tube 700 is seated, and a base block ( 510), a first measurement arm 530 that is rotated about the Z-axis direction on the upper surface and rotated up and down about the A second measurement arm 540 is rotated and rotated up and down about the It includes a probe 550 that touches the end of the adjusting tube 700 and measures the corresponding coordinates.

베이스블록(510)은 그 내부에 서보모터 등의 구동수단이 구비되어 후술될 회전블록(520)을 베이스블록(510) 상에서 회전시킬 수 있도록 구비된다.The base block 510 is provided with a driving means, such as a servomotor, therein to rotate the rotation block 520, which will be described later, on the base block 510.

그리고, 베이스블록(510)의 상면에는 회전블록(520)이 Z축 방향을 기준으로 제자리 회전되게 구비되고, 회전블록(520)에는 제1 조인트(521)를 매개로 하여 제1 측정 아암(530)이 회전되게 구비된다.In addition, a rotation block 520 is provided on the upper surface of the base block 510 to rotate in place based on the Z-axis direction, and the rotation block 520 is provided with a first measurement arm 530 via the first joint 521. ) is provided to rotate.

이러한 제1 조인트(521)는 복수의 부재가 제1 힌지(522)로 연결되어 상대 회전이 가능하게 구비되는 바, 일측 부재는 회전블록(520)에 결합 고정되고, 타측 부재는 제1 측정 아암(530)에 결합 고정된 상태로서 일측 부재에서 제1 힌지(522)를 기준으로 회전되게 구비된다. 이때, 제1 힌지(522)는 X축 방향으로 위치되게 구비된다.This first joint 521 is equipped with a plurality of members connected by a first hinge 522 to enable relative rotation. One member is coupled and fixed to the rotation block 520, and the other member is connected to the first measurement arm. It is fixed to (530) and is provided to rotate with respect to the first hinge (522) on one side of the member. At this time, the first hinge 522 is provided to be positioned in the X-axis direction.

따라서, 제1 측정 아암(530)은 회전블록(520)에 의해 베이스블록(510)의 상면에서 Z축 방향을 기준으로 제자리 회전되고, 제1 조인트(521)에 의해 회전블록(520) 상에서 X축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비된다.Therefore, the first measurement arm 530 is rotated in place on the upper surface of the base block 510 by the rotation block 520 relative to the Z-axis direction, and is rotated in place on the rotation block 520 by the first joint 521. It is provided to rotate up and down based on the axial direction.

물론, 제1 조인트(521)에는 도시되지는 않았지만, 제1 힌지(522)를 기준으로 제1 측정 아암(530)을 상하로 회전시키기 위한 기어 또는 서보모터 등과 같은 구동수단이 구비될 수 있다.Of course, although not shown, the first joint 521 may be provided with a driving means such as a gear or a servomotor for rotating the first measurement arm 530 up and down with respect to the first hinge 522.

한편, 제1 측정 아암(530)은 지그블록(400)의 외측으로 돌출된 일정 길이를 갖는 링크로서, 그 선단부에는 제2 조인트(531)가 Y축 방향을 기준으로 제자리 회전되게 구비된다.Meanwhile, the first measurement arm 530 is a link with a certain length protruding to the outside of the jig block 400, and a second joint 531 is provided at the distal end to rotate in place based on the Y-axis direction.

이러한 제1 측정 아암(530)은 중공관으로 구비되어, 그 내부에는 제2 조인트(531)를 제자리 회전시킬 수 있는 기어 등과 같은 구동수단이 구비되고, 제2 조인트(531)는 전술한 제1 조인트(521)와 동일하게 구성된다.This first measurement arm 530 is made of a hollow tube, and a driving means such as a gear capable of rotating the second joint 531 in place is provided therein, and the second joint 531 is the first joint 531 described above. It is configured the same as the joint 521.

즉, 제2 조인트(531) 역시도 복수의 부재가 제2 힌지(532)로 연결되어 구비되는 바, 일측 부재는 제1 측정 아암(530)에 회전 가능하게 결합되어 구비되고, 타측 부재는 후술될 제2 측정 아암(540)에 결합 고정된 상태로서 일측 부재에서 제2 힌지(532)를 기준으로 즉 X축 방향을 기준으로 상하로 회전되게 구비된다.That is, the second joint 531 is also provided with a plurality of members connected by a second hinge 532, one member is rotatably coupled to the first measurement arm 530, and the other member is provided as will be described later. It is coupled and fixed to the second measuring arm 540 and is provided to rotate up and down on one side of the member based on the second hinge 532, that is, based on the X-axis direction.

또한, 제2 측정 아암(540)은 제1 측정 아암(530)의 상방으로 돌출된 일정 길이를 갖는 링크로 구비되고, 그 선단부에는 제3 조인트(541)가 Z축 방향으로 기준으로 제자리 회전되게 구비된다.In addition, the second measurement arm 540 is provided as a link with a certain length protruding upward from the first measurement arm 530, and a third joint 541 at the distal end thereof is rotated in place relative to the Z-axis direction. It is provided.

이러한 제2 측정 아암(540) 역시도 중공관으로 구비되고, 그 내부에는 제3 조인트(541)를 Z축 방향을 기준으로 제자리 회전시킬 수 있는 기어 등과 같은 구동수단이 구비되고, 제3 조인트(541)는 전술한 제1,2 조인트(521)(531)와 동일하게 구성된다.This second measuring arm 540 is also provided as a hollow tube, and a driving means such as a gear that can rotate the third joint 541 in place based on the Z-axis direction is provided therein, and the third joint 541 ) is configured in the same way as the first and second joints 521 and 531 described above.

즉, 제3 조인트(541) 역시도 복수의 부재가 제3 힌지(542)로 연결되어 구비되는 바, 일측 부재는 제2 측정 아암(540)에 회전 가능하게 결합되어 구비되고, 타측 부재는 후술될 탐침자(550)에 결합 고정된 상태로서 일측 부재에서 제3 힌지(542)를 기준(X축 방향을 기준)으로 상하 회전되게 구비된다.That is, the third joint 541 is also provided with a plurality of members connected by a third hinge 542, one member is rotatably coupled to the second measurement arm 540, and the other member is provided as will be described later. It is coupled and fixed to the probe 550 and is provided to rotate up and down on one side of the member based on the third hinge 542 (based on the X-axis direction).

이로써, 탐침자(550)는 베이스블록(510), 회전블록(520), 제1,2 측정 아암(530)(540), 제1,2,3 조인트(521)(531)(541)에 의해 입체적으로 즉 X,Y,Z축 방향을 기준으로 각각의 방향으로 회전될 수 있도록 구비됨으로써 조정관(700) 단부의 위치를 신속히 찾아내 검출할 수 있을 뿐 아니라, 도 4 및 도 5에서와 같이 조정관(700) 단부의 외주면에서 임의의 3점에 접촉되면서 접촉된 해당 지점의 좌표를 디스플레이를 통해 나타낼 수 있다.Accordingly, the probe 550 is connected to the base block 510, the rotation block 520, the first and second measurement arms 530 and 540, and the first, second and third joints 521, 531 and 541. By being equipped so that it can be rotated in three dimensions, that is, in each direction based on the When touching three arbitrary points on the outer peripheral surface of the end of the adjusting tube 700, the coordinates of the points touched can be displayed through a display.

이러한 탐침자(550)를 통해 측정된 3점의 좌표를 통해 디지타이저(500)에서 조정관(700)의 공간상 중심점을 연산하여 산출할 수 있고, 또는 별도의 컨트롤러(미도시)에서 3점의 좌표값을 입력받아 조정관(700)의 공간상 중심점을 연산하여 산출할 수도 있다.The coordinates of the three points measured through the probe 550 can be used to calculate the spatial center point of the regulator 700 in the digitizer 500, or the coordinates of the three points can be calculated in a separate controller (not shown). The value can also be input and calculated by calculating the spatial center point of the regulator 700.

한편, 상기와 같은 제2,3 조인트(531)(541)에도 제1 조인트(521)와 마찬가지로 각각 제2,3 힌지(532)(542)를 기준으로 제2 측정 아암(540) 및 탐침자(550)를 상하로 회전시키기 위한 기어 또는 서보모터 등과 같은 구동수단이 구비될 수 있다.Meanwhile, in the second and third joints 531 and 541 as described above, like the first joint 521, a second measurement arm 540 and a probe are formed based on the second and third hinges 532 and 542, respectively. A driving means such as a gear or a servomotor may be provided to rotate 550 up and down.

또한, 디지타이저(500)에 의해 측정된 3점의 좌표를 통해 조정관(700)의 단부의 면각을 알 수 있으므로 이에 따라 커팅부(300)에서는 연결배관(800)의 단부를 조정관(700)의 단부에 대응한 면각의 형상을 갖도록 커팅하게 된다.In addition, since the dihedral angle of the end of the adjusting pipe 700 can be known through the coordinates of the three points measured by the digitizer 500, the cutting unit 300 cuts the end of the connecting pipe 800 to the end of the adjusting pipe 700. It is cut to have the shape of the dihedral angle corresponding to .

한편, 이상과 같은 디지타이저(500)의 작동은 지그블록(400)에서 X,Y,Z축 방향으로 회전되면서 지그블록(400)에 고정된 조정관(700)의 중심점을 측정하게 된다.Meanwhile, the operation of the digitizer 500 as described above measures the center point of the adjusting tube 700 fixed to the jig block 400 while rotating in the X, Y, and Z axes directions.

즉, 디지타이저(500)의 탐침자(550)가 지그블록(400)에서 제1,2 측정 아암(530)(540), 제1,2,3 조인트(521)(531)(541)에 의해 여러 방향으로 회전되면서 조정관(700)의 일단면에 접하게 위치된다.That is, the probe 550 of the digitizer 500 is connected to the jig block 400 by the first and second measurement arms 530 and 540 and the first, second and third joints 521, 531 and 541. It is rotated in various directions and positioned in contact with one end of the control tube 700.

이 상태에서 도 4 및 도 5에서와 같이, 디지타이저(500)의 탐침자(550)가 조정관(700)의 일단부 외주면에서 임의의 3점에 접촉되면서 접촉된 3점의 각 좌표를 측정하게 되고, 측정된 각 좌표의 정보는 탐침자(550)의 최기 위치 정보와 더불어 3점의 위치가 계산되며, 측정된 3점의 위치를 기준으로 조정관(700)의 공간상에 존재하는 중심점을 산출할 수 있게 된다.In this state, as shown in FIGS. 4 and 5, the probe 550 of the digitizer 500 touches three arbitrary points on the outer peripheral surface of one end of the adjusting tube 700, and each coordinate of the three touched points is measured. , the information on each measured coordinate is calculated along with the initial position information of the probe 550, and the center point existing in the space of the coordinator 700 is calculated based on the positions of the three measured points. It becomes possible.

그리고, 용접장치(600)는 디지타이저(500)를 통해 검출된 조정관(700)의 중심점을 기준으로 조정관(700) 단부의 형상을 따라 입체적 즉 X,Y,Z축 방향을 기준으로 회전되면서 조정관(700)의 단부를 자동 용접하게 된다.In addition, the welding device 600 is rotated three-dimensionally, that is, in the 700), the ends are automatically welded.

이러한 용접장치(600)는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 지그블록(400)과 인접한 위치에 고정되게 구비되는 베이스블록(610)과, 베이스블록(610)의 상면에서 Z축 방향을 기준으로 회전되는 한편 그 하단부에서 Y축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되는 제1 용접 아암(620)과, 제1 용접 아암(620)에서 Y축 방향을 기준으로 상하 회전되는 한편 X축 방향을 기준으로 회전되게 구비되는 제2 용접 아암(640)과, 제2 용접 아암(640)에서 Y축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비되어 조정관(700) 단부를 따라 이동되면서 자동 용접하는 용접건(650)을 포함한다.As shown in FIGS. 2 and 6, this welding device 600 includes a base block 610 fixed to a position adjacent to the jig block 400, and a Z-axis direction on the upper surface of the base block 610. A first welding arm 620 that rotates relative to the reference and is provided to rotate up and down about the Y-axis direction at its lower end, and a first welding arm 620 that rotates up and down about the Y-axis direction while rotating up and down in the X-axis direction. A second welding arm 640 that is provided to rotate relative to the reference, and a welding gun 650 that is provided to rotate up and down based on the Y-axis direction in the second welding arm 640 and automatically welds while moving along the end of the adjusting pipe 700. ) includes.

용접장치(600)의 베이스블록(610)은 상부 블록과 하부 블록으로 나뉘어 구비되고, 상부 블록은 하부 블록에서 Z축 방향을 기준으로 평면적으로 제자리 회전되게 구비된다. 이와 같은 상부 블록은 하부 블록에서 턴테이블 방식과 같은 수단으로 회전되게 구비될 수 있다.The base block 610 of the welding device 600 is divided into an upper block and a lower block, and the upper block is provided to rotate in place in the lower block about the Z-axis direction. This upper block can be rotated by a means such as a turntable in the lower block.

제1 용접 아암(620)은 플레이트 형태의 링크로서, 그 상,하부에는 각각 상부 힌지(622)와 하부 힌지(621)가 형성된다.The first welding arm 620 is a plate-shaped link, and an upper hinge 622 and a lower hinge 621 are formed on its upper and lower parts, respectively.

제1 용접 아암(620)의 하부 힌지(621)는 베이스블록(610)의 상부 블록에 힌지 결합됨으로써, 하부 힌지(621)에 의해 즉 도 2에서 Y축 방향을 기준으로 제1 용접 아암(620)의 상단부가 상하로 회전되게 구비된다.The lower hinge 621 of the first welding arm 620 is hinged to the upper block of the base block 610, so that the first welding arm 620 is connected by the lower hinge 621, that is, based on the Y-axis direction in FIG. 2. ) is provided so that the upper part rotates up and down.

그리고, 제1 용접 아암(620)의 상부 힌지(622)는 회전블록(630)과 힌지 결합됨으로써, 상부 힌지(622)에 의해 즉 도 2에서 Y축 방향을 기준으로 회전블록(630)이 상하로 회전되게 구비된다.In addition, the upper hinge 622 of the first welding arm 620 is hingedly coupled to the rotation block 630, so that the rotation block 630 moves up and down by the upper hinge 622, that is, based on the Y-axis direction in FIG. 2. It is provided to be rotated.

또한, 상기와 같은 회전블록(630)의 선단부에는 제2 용접 아암(640)이 X축 방향을 기준으로 제자리 회전되게 구비되고, 제2 용접 아암(640)의 선단부에는 용접건(650)이 Y축 방향을 기준으로 상하 회전되게 구비된다.In addition, at the tip of the rotation block 630 as described above, a second welding arm 640 is provided to rotate in place based on the X-axis direction, and at the tip of the second welding arm 640 is a welding gun 650. It is provided to rotate up and down based on the axial direction.

이로써, 용접건(650)은 베이스블록(610), 제1,2 용접 아암(620)(640), 회전블록(630)에 의해 도 7 및 도 8에서와 같이 입체적으로 즉 X,Y,Z축 방향을 기준으로 각각의 방향으로 회전되게 구비됨으로써 조정관(700)의 단부 형상을 따라 이동되면서 조정관(700)의 단부에 접한 연결배관(800)을 조정관(700)에 자동 용접할 수 있게 된다.Accordingly, the welding gun 650 is formed in three dimensions, namely, Since it is provided to rotate in each direction based on the axial direction, it is possible to automatically weld the connection pipe 800 in contact with the end of the control pipe 700 to the control pipe 700 while moving along the shape of the end of the control pipe 700.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for detailed explanation of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and can be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is clear that modifications and improvements are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

100 : 로봇시스템 200 : 조정부
300 : 커팅부 400 : 지그블록
410 : 베이스블록 420 : 지그
500 : 디지타이저 510 : 베이스블록
520 : 회전블록 521 : 제1 조인트
522 : 제1 힌지 530 : 제1 측정 아암
531 : 제2 조인트 532 : 제2 힌지
540 : 제2 측정 아암 541 : 제3 조인트
542 : 제3 힌지 550 : 탐침자
600 : 용접장치 610 : 베이스블록
620 : 제1 용접 아암 621 : 하부 힌지
622 : 상부 힌지 630 : 회전블록
640 : 제2 용접 아암 650 : 용접건
700 : 조정관 800 : 연결배관100: Robot system 200: Control unit
300: Cutting part 400: Jig block
410: base block 420: jig
500: Digitizer 510: Base block
520: Rotating block 521: First joint
522: first hinge 530: first measurement arm
531: second joint 532: second hinge
540: second measurement arm 541: third joint
542: third hinge 550: probe
600: Welding device 610: Base block
620: first welding arm 621: lower hinge
622: upper hinge 630: rotation block
640: second welding arm 650: welding gun
700: Adjuster pipe 800: Connecting pipe

Claims

A control pipe production robot system for reproducing the control pipe installed to connect both fixing pipes when forming a pipe line,
A digitizer that is equipped to rotate three-dimensionally to detect the position of the end of the control tube and detects the center point of the control tube by measuring the coordinates of three arbitrary points in contact with the end of the control tube;
A robot system for manufacturing an adjusting pipe including a welding device that automatically welds the end of the adjusting pipe while moving along the end of the adjusting pipe based on the center point of the adjusting pipe detected through a digitizer.

In claim 1,
The digitizer includes a base block fixed to a jig block on which an adjusting tube is mounted;
A first measuring arm that rotates about the Z-axis direction in the base block and rotates up and down about the X-axis direction;
a second measurement arm that rotates about the Y-axis direction in the first measurement arm and rotates up and down about the X-axis direction;
A probe that is rotated about the Z-axis direction in the second measurement arm and rotated up and down about the

In claim 1 or claim 2,
The welding device includes a base block that is fixedly provided;
A first welding arm that rotates about the Z-axis direction in the base block and rotates up and down about the Y-axis direction;
a second welding arm that rotates up and down about the Y-axis direction in the first welding arm and rotates about the X-axis direction;
A robot system for manufacturing an adjusting pipe including a welding gun that is provided to rotate up and down about the Y-axis direction on the second welding arm and automatically welds while moving along the end of the adjusting pipe.