KR20240030554A

KR20240030554A - 섬유매트 접착 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇

Info

Publication number: KR20240030554A
Application number: KR1020220109751A
Authority: KR
Inventors: 장민우; 이재열; 정명수; 이은비
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2022-08-31
Publication date: 2024-03-07

Abstract

본 발명의 매트 접착 모듈은, 배관 내부에 섬유강화 매트를 부착하여 배관들을 접합하는 매트 접착 모듈에 있어서, 복수의 구동 휠; 섬유강화 매트가 권취된 보빈; 상기 섬유강화 매트를 이동시키는 복수의 이송 롤러; 상기 섬유강화 매트를 향하여 접착 수지 및 경화제 혼합액을 분사하는 분사장치; 및 상기 혼합액이 분사된 섬유강화 매트를 배관 내부에 대해 가압하는 복수의 가압 롤러를 포함하고, 상기 복수의 가압 롤러는 외주면에 길이방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제1 가압 롤러와, 외주면에 원주방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제2 가압 롤러를 포함할 수 있다.

Description

섬유매트 접착 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇{FIBER MAT ADHESION MODULE AND PIPE JOINING ROBOT}

본 발명은 섬유매트 접착 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇에 관한 것이다.

배관은 유체나 분체의 이동을 위한 밀폐된 통로를 제공하는 것이다. 이러한 배관은 지하에 매설되기도 하며 플랜트나 액상 및 분말 제품의 생산을 위한 공장 또는 건물 및 시설에 다양하게 설치된다.

특히, 섬유 강화 플라스틱 복합소재로 제작된 배관은 화학 저장 탱크, 배관 시스템, 장치 및 기타 유형의 산업 공정 장비를 구성하는데 널리 활용되고 있으며, 내화학성 및 내식성을 목적으로 사용된다. 섬유 강화 배관은 금속재 배관보다 유지보수가 쉽고 제품 수명이 긴 장점이 있으며 열경화성 수지와 다양한 조합으로 구성된 유리섬유로 이루어진 제품이 시장에 다양하게 유통되고 있다.

이러한 섬유 강화 배관의 접합시에 많은 인력이 필요하며 관의 설치 길이가 길어짐에 따라 질식, 가스 중독의 위험이 있었다. 또한, 배관의 직경이 큰 경우 작업대 설치로 인한 배관 내부에 과도한 하중 부과와 이에 따른 부대 비용의 증가가 발생하며, 안전 관리자의 업무 부담 등의 다양한 문제점이 제기되고 있다.

본 출원인에 의해 출원된 공개특허공보 제10-2022-0046238호에 강화매트 접착 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇이 개시되어 있다.

종래기술에 의하면, 배관 접합 로봇이 배관 내면에서 매트를 자동으로 적층할 수 있으나, 매트 접착 작업 중에 매트에 주름이 발생하거나 이송이 불가하게 되는 등의 문제가 있었다.

공개특허공보 제10-2022-0046238호

본 발명은 작업 중 발생 가능한 매트의 주름 발생 및 이송 불가 현상을 줄이고, 스프레이 작업 형태가 아니라 매트 전체 면에 혼합물 도포가 가능한 형태의 롤러로 개선하며, 낙하하는 혼합물을 별도의 탱크에 저장하여 로봇의 오염을 최소화하고, 매트가 롤러에 말리는 현상을 완화하며, 탈포와 함침롤러를 기능적으로 분리하고, 구조적으로 공압실린더 공급 압력의 영향을 적게 받는 메커니즘을 구현하여 결과적으로 작업 품질을 향상하고 작업자를 유해물질로부터 보호할 수 있는 섬유매트 접착 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 매트 접착 모듈은, 배관 내부에 섬유강화 매트를 부착하여 배관들을 접합하는 매트 접착 모듈에 있어서, 복수의 구동 휠; 섬유강화 매트가 권취된 보빈; 상기 섬유강화 매트를 이동시키는 복수의 이송 롤러; 상기 섬유강화 매트를 향하여 접착 수지 및 경화제 혼합액을 분사하는 분사장치; 및 상기 혼합액이 분사된 섬유강화 매트를 배관 내부에 대해 가압하는 복수의 가압 롤러를 포함하고, 상기 복수의 가압 롤러는 외주면에 길이방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제1 가압 롤러와, 외주면에 원주방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제2 가압 롤러를 포함할 수 있다.

상기 제1 가압 롤러와 상기 제2 가압 롤러는 표면에 테프론 코팅될 수 있다.

상기 제1 가압 롤러와 상기 제2 가압 롤러는 각각 공압 실린더에 의해 승강되고 스프링에 의해 지지될 수 있다.

상기 복수의 이송 롤러는 각각 공압 실린더에 의해 압착되고 이송 모터에 의해 회전되어 상기 섬유강화 매트를 이송하는 제1 이송 롤러와 제2 이송 롤러를 포함할 수 있다.

상기 제1 이송 롤러와 제2 이송 롤러 사이에 배치되어 상기 섬유강화 매트를 절단하는 커터와, 상기 커터의 위치를 인식하기 위한 근접 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 보빈과 상기 제1 이송 롤러 사이에 설치되어 상기 섬유강화 매트를 안내하는 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 분사장치는 상기 매트의 외측 표면에 혼합액을 분사하는 분사 노즐 부재와, 상기 매트의 내측 표면에 혼합액을 도포하는 함침 롤러를 포함할 수 있다.

상기 분사장치와 상기 복수의 가압 롤러 아래에 설치되어 떨어지는 혼합액을 받는 혼합액 후드와, 상기 혼합액 후드에 연결되어 혼합액을 회수하는 혼합액 탱크를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 배관 접합 로봇은 상기한 매트 접착 모듈을 포함한다.

상기한 본 발명의 섬유매트 접착 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇에 의하면, 작업 중 발생 가능한 매트의 주름 발생 및 이송 불가 현상을 줄이고, 스프레이 작업 형태가 아니라 매트 전체 면에 혼합물 도포가 가능한 형태의 롤러로 개선하며, 낙하하는 혼합물을 별도의 탱크에 저장하여 로봇의 오염을 최소화하고, 매트가 롤러에 말리는 현상을 완화하며, 탈포와 함침롤러를 기능적으로 분리하고, 구조적으로 공압실린더 공급 압력의 영향을 적게 받는 메커니즘을 구현하여 결과적으로 작업 품질을 향상하고 작업자를 유해물질로부터 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇이 배관 내부에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센터 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 접착 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 접착 모듈을 나타내는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 접착 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 매트 접착 모듈을 하방에서 바라본 사시도이다.
도 8은 복수의 이송 롤러 구동부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 매트 자동 적층 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 복수의 가압 롤러를 나타내는 사시도이다.
도 11은 함침 롤러를 나타내는 일부 단면도이다.
도 12는 분사 노즐 부재를 나타내는 사시도이다.
도 13은 매트 접착 모듈을 나타내는 후방 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼티 도포 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14의 퍼티 도포 모듈을 나타내는 하방 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 17은 도 16의 가압 모듈을 나타내는 하면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 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. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇이 배관 내부에 설치된 상태를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센터 프레임을 나타내는 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 접합 로봇(1000)은, 센터 프레임(100), 복수의 다단 실린더(200), 매트 접착 모듈(400), 퍼티 도포 모듈(500), 및 가압 모듈(600)을 포함한다.

센터 프레임(100)은 길게 이어진 막대로 이루어지며 배관 접합 로봇(1000)의 중앙에 배치된다. 센터 프레임(100)에는 센서 유닛(120)이 설치되는데, 센서 유닛(120)은 레이저를 이용하여 관의 내경을 측정하는 센서와 공정 감시를 위한 카메라가 설치될 수 있다.

또한, 센터 프레임(100)에는 공기, 수지, 유체 등의 유입을 위한 복수의 튜빙 연결부재(150)가 설치될 수 있다. 센터 프레임의 일측에는 이동 거리를 측정하는 거리 측정 센서(140)가 설치될 수 있다.

또한, 센터 프레임(100)에는 케이블의 꼬임을 방지하기 위해서 센터 프레임을 회전시키는 로터리 유닛(130)이 설치된다. 로터리 유닛(130)은 배관 접합 로봇(1000)의 회전시에 케이블의 꼬임을 방지하기 위해서 회전한다. 센터 프레임(100)에는 배관 접합 로봇(1000)의 회전하는 정도를 측정하는 관성측정 센서가 설치되며, 관성측정 센서에서 측정된 정보를 바탕으로 로터리 유닛(130)의 내부에 설치된 모터와 유성 기어 감속기를 통해서 회전하여 케이블이 꼬이는 것을 방지할 수 있다.

센터 프레임(100)에는 구동모듈들을 지지하는 복수의 다단 실린더(200)가 연결 설치된다. 하나의 구동모듈은 2개의 다단 실린더(200)에 의하여 지지되며, 센터 프레임(100)에는 6개의 다단 실린더(200)가 연결 설치될 수 있다. 다단 실린더(200)는 유압에 의하여 신축 가능한 구조로 이루어지며 3단으로 신축될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다단 실린더는 2단 또는 4단으로 신축될 수도 있다.

매트 접착 모듈(400)을 지지하는 다단 실린더(200)와 퍼티 도포 모듈(500)을 지지하는 다단 실린더(200)는 120도 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 또한, 가압 모듈(600)을 지지하는 다단 실린더(200)는 매트 접착 모듈(400) 및 퍼티 도포 모듈(500)을 지지하는 다단 실린더(200)와 120도 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 다단 실린더(200)의 길이는 유압에 의하여 늘어나거나 줄어들 수 있다.

센터 프레임(100)에는 다단 실린더(200)의 신축을 제어하는 서브 제어모듈(310)이 설치되며, 서브 제어모듈(310)은 다단 실린더(200)에 공급되는 작동유체 이동을 조절할 뿐만 아니라 와이어 센서를 이용하여 다단 실린더(200)의 길이를 측정할 수 있다.

배관 접합 로봇(1000)이 배관(10)에 투입되면 다단 실린더(200)가 센서에서 측정한 관경에 맞게 확장된다. 이때, 각각의 다단 실린더(200)는 동일한 속도와 길이로 확장되며 압력 센서에서 측정된 압력을 통해서 다단 실린더(200)는 적절한 길이로 확장될 수 있다.

배관(10)은 섬유강화 플라스틱으로 이루어지고, 본 발명의 배관 접합 로봇(1000)이 내부에 투입되어 두 배관(10)을 서로 접합할 수 있다.

매트 접착 모듈(400)은 섬유강화 매트(fiber reinforced mat, 20)를 두 배관(10)의 연결부 내주면에 약 3회 적층되도록 접착할 수 있다.

퍼티 도포 모듈(500)은 두 배관(10)의 연결 부위 홈에 퍼티(putty)를 도포하여 메울 수 있다.

가압 모듈(600)은 부착된 섬유강화 매트(20)를 눌러서 배관(10)에의 접착력을 강화할 수 있다.

도 4 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 매트 접착 모듈(400)의 구성을 설명한다.

본 발명의 매트 접착 모듈(400)은 복수의 구동 휠(710), 섬유강화 매트(20)가 권취된 보빈(480), 섬유강화 매트를 이동시키는 복수의 이송 롤러(420, 430), 섬유강화 매트를 향하여 접착 수지 및 경화제 혼합액을 분사하는 분사장치, 및 혼합액이 분사된 섬유강화 매트를 배관(10) 내부에 대해 가압하는 복수의 가압 롤러(443, 445)를 포함한다.

매트 접착 모듈(400)은 한 쌍의 다단 실린더(200)가 연결되는 지지 프레임(405)을 구비한다. 지지 프레임(405)에는 내부에 복수의 이송 롤러(420, 430)가 구비되는 자동 적층 케이스(410)가 장착될 수 있다.

매트 접착 모듈(400)은 링크 어셈블리(320)를 통해서 서브 제어모듈(310)과 연결되며, 링크 어셈블리(320)의 내부에는 각종 전선과 공급라인이 설치될 수 있다. 링크 어셈블리(320)는 회전 가능하게 결합된 복수의 관을 포함할 수 있다.

복수의 구동 휠(710)은 지지 프레임(405)의 양측에 한 쌍이 장착되어 배관(10) 내면에서 구름 운동을 할 수 있다. 각 구동 휠(710)에는 주행모터와 조향모터가 연결될 수 있다. 이에 따라 배관 접합 로봇(1000)은 조향모터에 의하여 배관의 원주방향, 길이방향, 나선방향으로 이동할 수 있다.

지지 프레임(405)에서 각 구동 휠(710)의 양측면에는 한 쌍의 가이드 휠(720)이 장착될 수 있다. 두 쌍의 가이드 휠(720)은 외면에 가이드 휠(720)과 교차하는 방향으로 회전하는 복수의 보조 바퀴가 설치될 수 있다. 이에 따라 가이드 휠(720)은 다양한 방향으로 이동하는 배관 접합 로봇(1000)을 안정적으로 지지할 수 있다.

보빈(480)은 자동 적층 케이스(410)에 결합된 한 쌍의 브라켓(485)에 의해 회전가능하게 장착될 수 있다. 보빈(480)에는 섬유강화 매트(20)가 권취되어 자동 적층 케이스(410) 내부로 권출될 수 있다.

섬유강화 매트(20)는 유리 섬유를 포함할 수 있고, 서피스 매트(surface mat)와 촙 스트랜드 매트(chopped strand mat)가 결합된 구조로 이루어질 수 있다. 섬유강화 매트(20)는 서피스 매트와 촙 스트랜드 매트가 적층된 구조로 이루어질 수 있으며, 테이프, 스티치 등에 의하여 고정된 구조로 이루어질 수도 있다. 여기서, 촙 스트랜드 매트가 배관의 내면을 향하도록 배출된다. 이와 같이, 섬유강화 매트(20)가 서피스 매트와 촙 스트랜드 매트를 포함하면, 더욱 견고하게 배관(10)을 고정할 수 있다.

복수의 이송 롤러(420, 430)는 자동 적층 케이스(410) 내부에 설치되어 보빈(480)에서 권출된 섬유강화 매트(20)를 배관(10)의 내주면 방향으로 이송할 수 있다.

분사장치는 섬유강화 매트(20)를 향하여 접착 수지 및 경화제의 혼합액을 분사한다. 분사장치는 섬유강화 매트(20)의 외측 표면과 내측 표면을 향해 혼합액을 분사할 수 있다.

복수의 가압 롤러(443, 445)는 혼합액이 분사된 섬유강화 매트(20)를 배관(10) 내부에 대해 눌러서 접착시킬 수 있다.

복수의 가압 롤러는 외주면에 길이방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제1 가압 롤러(443)와, 외주면에 원주방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제2 가압 롤러(445)를 포함할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 가압 롤러(443)와 제2 가압 롤러(445)는 하나의 롤러가 아니라 작은 다수의 롤러로 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 가압 롤러(443)는 상대적으로 긴 2개의 롤러와 상대적으로 짧은 1개의 롤러가 하나의 행을 구성하고 그러한 롤러들이 2행으로 서로 엇갈리게 배열될 수 있다. 제2 가압 롤러(445)는 상대적으로 긴 2개의 롤러와 상대적으로 짧은 1개의 롤러로 구성된 제1행과 상대적으로 긴 1개의 롤러와 상대적으로 짧은 2개의 롤러로 구성된 제2행으로 배열될 수 있다.

제1 가압 롤러(443)는 외주면에 길이방향으로 복수의 홈이 형성되고, 제2 가압 롤러(445)는 외주면에 원주방향으로 복수의 홈이 형성될 수 있다.

제1 가압 롤러(443)와 제2 가압 롤러(445)는 표면에 테프론 코팅될 수 있다. 테프론 코팅은 불소수지를 도료화하여 페인트처럼 표면에 적당량 스프레이한 후, 일정한 온도에서 가열, 소성을 거쳐서 비활성의 단단한 코팅층을 형성한 것을 말한다. 테프론 코팅은 특유의 이형성뿐만 아니라 내화학성, 내열성, 절연 안전성 및 낮은 마찰계수를 가지고 있다.

제1 가압 롤러(443)와 제2 가압 롤러(445)는 각각 공압 실린더(447)에 의해 승강되고 스프링(446)에 의해 지지될 수 있다. 제1 가압 롤러(443)와 제2 가압 롤러(445)를 구성하는 다수의 롤러들은 양단부가 지지플레이트에 스프링(446)에 의해 탄성적으로 지지되며 회전가능하도록 장착될 수 있다. 두 지지플레이트의 양측에는 한 쌍의 공압 실린더(447)가 롤러 힌지(448)를 통해 연결될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 이송 롤러는 각각 공압 실린더에 의해 압착되고 이송 모터(421, 431)에 의해 회전되어 섬유강화 매트(20)를 이송하는 제1 이송 롤러(420)와 제2 이송 롤러(430)를 포함할 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 이송 롤러(420)와 제2 이송 롤러(430)는 자동 적층 케이스(410) 내부에 각각 한 쌍의 롤러로 설치될 수 있다. 제1 이송 롤러(420)의 한 쌍의 롤러 중 하나는 고정된 제1 이송 풀리(423)에 회전가능하게 장착되어, 제1 이송 모터(421)과 모터 드라이브(422)에 의하여 구동될 수 있다. 한 쌍의 롤러 중 다른 하나는 제1 공압 실린더(427)의 실린더로드 단부에 장착될 수 있다.

제2 이송 롤러(430)의 한 쌍의 롤러 중 하나는 고정된 제2 이송 풀리(433)에 회전가능하게 장착되어, 제2 이송 모터(431)과 모터 드라이브(422)에 의하여 구동될 수 있다. 한 쌍의 롤러 중 다른 하나는 제2 공압 실린더(437)의 실린더로드 단부에 장착될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1 공압 실린더(427)와 제2 공압 실린더(437)의 양측에는 공압 유체가 공급 또는 배출되는 공압 피팅(425)이 연결될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 매트 접착 모듈(400)은 제1 이송 롤러(420)와 제2 이송 롤러(430) 사이에 배치되어 섬유강화 매트(20)를 절단하는 커터(490)와, 커터의 위치를 인식하기 위한 근접 센서(496)를 더 포함할 수 있다.

커터(490)는 자동 적층 케이스(410) 내부에서 제1 이송 롤러(420)와 제2 이송 롤러(430) 사이에 이동가능하게 장착될 수 있다. 커터(490)는 커팅 가이드(492)에 섬유강화 매트(20)를 향해 전후진하도록 장착되고, 에어 액추에이터(415)에 의해 움직여서 섬유강화 매트(20)를 절단하고 복귀할 수 있다. 커터(490)는 매트 접착 작업 완료 또는 중단시 섬유강화 매트(20)를 적절한 길이로 절단할 수 있다.

근접 센서(496)는 에어 액추에이터(415)에 인접하게 설치되어 커터(490), 즉 커팅날의 위치를 정확히 인식함으로써 섬유강화 매트(20)를 정확한 위치에서 절단할 수 있다.

커터(490)는 커팅 베이스(491)에 대해 매트(20)를 지지한 상태에서 절단할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 매트 접착 모듈(400)은 보빈(480)과 제1 이송 롤러(420) 사이에 설치되어 섬유강화 매트(20)를 안내하는 가이드 롤러(411)를 더 포함할 수 있다.

가이드 롤러(411)는 자동 적층 케이스(410)의 일측 외면에 한 쌍이 회전가능하게 장착될 수 있다. 한 쌍의 가이드 롤러(411)는 자동 적층 케이스(410)의 섬유강화 매트(20) 이송투입구에 설치되어 투입되는 섬유강화 매트(20)를 부드럽게 안내할 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 보빈(480)은 탈착 핀(486)에 의해 브라켓(485)에 쉽게 탈착되어, 새로운 보빈(480)이 쉽게 교체될 수 있다.

도 5, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 분사장치는 매트의 외측 표면에 혼합액을 분사하는 분사 노즐 부재(465)와, 매트의 내측 표면에 혼합액을 도포하는 함침 롤러(441)를 포함할 수 있다.

도 5 및 도 12에 도시된 바와 같이, 분사 노즐 부재(465)는 매트(20)의 외측 표면, 즉 매트(20)에서 배관(10)에 접착하는 부위에 혼합액을 분사할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 분사 노즐 부재(465)는 일측에 혼합액 투입구(466)가 구비되고 내부에 혼합액 유동 통로를 형성하는 공간이 형성될 수 있다. 분사 노즐 부재(465)의 상부 모서리부에는 복수의 분사 노즐이 소정 간격으로 관통 형성될 수 있다. 분사 노즐 부재(465)의 하부 양측에는 자동 적층 케이스(410)의 상면에 장착된 한 쌍의 공압 실린더(467)가 연결되어, 분사 노즐 부재(465)를 승강가능하게 지지할 수 있다.

도 5 및 도 11에 도시된 바와 같이, 함침 롤러(441)는 그 하부 양측에 자동 적층 케이스(410)의 상면에 장착된 한 쌍의 공압 실린더(467)가 연결되어, 함침 롤러(441)를 승강가능하게 지지할 수 있다. 함침 롤러(441)의 바로 아래에는 함침 롤러(441)의 외주면을 향해 혼합액을 분사하는 복수의 혼합액 분사구가 형성될 수 있다. 함침 롤러(441)의 외주면에는 나선 형태의 홈이 형성되어 함침 롤러(441)가 회전됨에 따라 분사되는 혼합액이 매트(20)로 원활하게 전달될 수 있다.

함침 롤러(441)의 제1 가압 롤러(443) 쪽 측부에는 매트 가이드(495)가 구비되어, 매트(20)가 함침 롤러(441)에 부착되어 말리는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 접착 수지와 경화제는 각각 온오프 스위치(462)에 의해 개량되어 믹싱 챔버(460)로 공급되고 믹싱 챔버(460)에서 혼합될 수 있다. 혼합액은 분사 노즐 부재(465)와 함침 롤러(441) 아래의 혼합액 투입구에 도달하고, 분사 노즐 부재(465)와 함침 롤러(441)를 통해 매트(20)를 함침시킬 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 자동 적층 케이스(410)의 내부에는 이송 롤러의 제1 공압 실린더(427) 및 제2 공압 실린더(437), 가압 롤러의 공압 실린더(447)에 주입 및 배출되는 공기의 양을 조절하는 솔레노이드 밸브(414)가 장착될 수 있다.

또한, 자동 적층 케이스(410)의 일측면에는 내부에 설치된 제어기를 덮는 제어기 커버(470)가 결합될 수 있다. 제어기 커버(470)에는 매트(20)의 이송을 작동시키는 피딩 스위치(471)이 구비될 수 있다. 자동 적층 케이스(410)의 타측면에는 제어기와 연결되는 전원 커넥터(472)가 마련될 수 있다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 매트 접착 모듈(400)은 분사장치와 복수의 가압 롤러 아래에 설치되어 떨어지는 혼합액을 받는 혼합액 후드(440)와, 혼합액 후드에 연결되어 혼합액을 회수하는 혼합액 탱크(416)를 더 포함할 수 있다.

혼합액 후드(440)는 자동 적층 케이스(410)의 위에서 분사 노즐 부재(465), 함침 롤러(441), 제1 가압 롤러(443) 및 제2 가압 롤러(445)의 아래에 장착될 수 있다. 혼합액 후드(440)는 트레이 형태로 형성되되, 중앙부가 형성된 배출구로 갈수록 점점 낮아지도록 형성될 수 있다.

혼합액 탱크(416)는 자동 적층 케이스(410)에 설치되고 혼합액 후드(440)의 배출구에서 배수관이 연결될 수 있다.

본 발명에 의하면, 분사장치와 복수의 가압 롤러 아래에 설치되어 떨어지는 혼합액을 받아서 저장할 수 있다.

도 4 및 도 13에 도시된 바와 같이, 히터(450)는 팬블로우로 구성되어 히터 후드(455)를 통해 매트 전체 표면으로 가열된 공기를 송풍함으로써, 접착 수지와 경화제 혼합액의 화학 반응을 촉진할 수 있다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼티 도포 모듈을 나타내는 도면이다.

퍼티 도포 모듈(500)은 퍼티 탱크(510), 퍼티 공급관(520), 퍼티 노즐(530), 퍼티 포켓(540), 스크레이퍼(550), 이송유닛(560), 구동 휠(710), 가이드 휠(720), 복수의 가압 롤러(730, 740)를 포함할 수 있다.

퍼티 도포 모듈(500)은 두 배관(10) 연결부 홈에 퍼티를 도포하고 가압 롤러로 가압하며 히터로 가열할 수 있다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 모듈을 나타내는 도면이다.

가압 모듈(600)은 지지프레임(610)의 양측에 장착되는 구동 휠(710)과 가이드 휠(720), 하부에 구비되는 제1 가압 롤러(730)와 제2 가압 롤러(740), 배관(10)과 퍼티 및 매트(20)를 가열하는 히터(620)를 포함할 수 있다.

가압 모듈(600)은 배관(10)과 퍼티 및 섬유강화 매트(20)를 누르고 가열하여 배관(10)에의 접착력을 강화할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 배관 20: 섬유강화 매트
1000: 배관 접합 로봇
100: 센터 프레임 120: 센서 유닛
130: 로터리 유닛 140: 거리 측정 센서
150: 튜빙 연결부재
200: 다단 실린더
310: 서브 제어모듈 320: 링크 어셈블리
400: 매트 접착 모듈 405: 지지 프레임
410: 자동 적층 케이스 411: 가이드 롤러
414: 솔레노이드 밸브 415: 에어 액추에이터
416: 혼합액 탱크
420: 제1 이송 롤러 421: 제1 이송 모터
422: 모터 드라이브 423: 제1 이송 풀리
425: 공압 피팅 427: 제1 공압 실린더
430: 제2 이송 롤러 431: 제2 이송 모터
433: 제2 이송 풀리 437: 제2 공압 실린더
440: 혼합액 후드 441: 함침 롤러
443: 제1 가압 롤러 445: 제2 가압 롤러
446: 스프링 447: 공압 실린더
448: 롤러 힌지
450: 히터 455: 히터 후드
460: 믹싱 챔버 462: 온오프 스위치
465: 분사 노즐 부재 466: 혼합액 투입구
467: 공압 실린더 468: 가이드휠
470: 제어기 커버 471: 피딩 스위치
472: 전원 커넥터 475: 모터 드라이브 커버
480: 보빈 485: 브라켓
486: 탈착 핀
490: 커터 491: 커팅 베이스
492: 커팅 가이드 495: 매트 가이드
496: 근접 센서
500: 퍼티 도포 모듈 505: 지지프레임
510: 퍼티 탱크 520: 퍼티 공급관
530: 퍼티 노즐 540: 퍼티 포켓
542: 틸트 베이스 546: 보조 바퀴
550: 스크레이퍼 552: 전면 스크레이퍼
554: 후면 스크레이퍼 555: 홈부
560: 이송유닛 562: 회전유닛
564: 공압 실린더 565: 공압 실린더 가이드
570: 홈 트래킹 카메라 572: LED
580: 히터 582: 에어 덕트
584: 히터 후드
600: 가압 모듈 610: 지지프레임
620: 히터 622: 에어 덕트
624: 히터 후드
710: 구동 휠 720: 가이드 휠
730: 제1 가압 롤러 732: 스프링
734: 공압 실린더
740: 제2 가압 롤러 742: 스프링
744: 공압 실린더

Claims

배관 내부에 섬유강화 매트를 부착하여 배관들을 접합하는 매트 접착 모듈에 있어서,
복수의 구동 휠;
섬유강화 매트가 권취된 보빈;
상기 섬유강화 매트를 이동시키는 복수의 이송 롤러;
상기 섬유강화 매트를 향하여 접착 수지 및 경화제 혼합액을 분사하는 분사장치; 및
상기 혼합액이 분사된 섬유강화 매트를 배관 내부에 대해 가압하는 복수의 가압 롤러를 포함하고,
상기 복수의 가압 롤러는
외주면에 길이방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제1 가압 롤러와,
외주면에 원주방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제2 가압 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 접착 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 가압 롤러와 상기 제2 가압 롤러는 표면에 테프론 코팅된 것을 특징으로 하는 매트 접착 모듈.
제2항에 있어서,
상기 제1 가압 롤러와 상기 제2 가압 롤러는 각각 공압 실린더에 의해 승강되고 스프링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 매트 접착 모듈.
제3항에 있어서,
상기 복수의 이송 롤러는 각각 공압 실린더에 의해 압착되고 이송 모터에 의해 회전되어 상기 섬유강화 매트를 이송하는 제1 이송 롤러와 제2 이송 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 접착 모듈.
제4항에 있어서,
상기 제1 이송 롤러와 제2 이송 롤러 사이에 배치되어 상기 섬유강화 매트를 절단하는 커터와,
상기 커터의 위치를 인식하기 위한 근접 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 접착 모듈.
제5항에 있어서,
상기 보빈과 상기 제1 이송 롤러 사이에 설치되어 상기 섬유강화 매트를 안내하는 가이드 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 접착 모듈.
제1항에 있어서,
상기 분사장치는
상기 매트의 외측 표면에 혼합액을 분사하는 분사 노즐 부재와,
상기 매트의 내측 표면에 혼합액을 도포하는 함침 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 접착 모듈.
제1항에 있어서,
상기 분사장치와 상기 복수의 가압 롤러 아래에 설치되어 떨어지는 혼합액을 받는 혼합액 후드와,
상기 혼합액 후드에 연결되어 혼합액을 회수하는 혼합액 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 접착 모듈.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 매트 접착 모듈을 포함하는 배관 접합 로봇.