KR20240030555A

KR20240030555A - 퍼티 도포 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇

Info

Publication number: KR20240030555A
Application number: KR1020220109752A
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 퍼티 도포 모듈은, 배관들의 접합 부위에서 틈새를 메우는 퍼티를 도포하는 퍼티 도포 모듈에 있어서, 지지프레임의 양측 하부에 장착되는 복수의 구동 휠; 퍼티가 저장된 퍼티 탱크; 상기 지지프레임에 장착되어 상기 배관에 밀착되도록 구동되는 퍼티 포켓; 상기 퍼티 탱크와 연결되어 상기 퍼티 포켓 내부로 퍼티를 분사하는 퍼티 노즐; 및 상기 퍼티 포켓의 아래에 결합되어 분사된 퍼티를 평탄화시키는 스크레이퍼를 포함할 수 있다.

Description

퍼티 도포 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇{PUTTY COATING MODULE AND PIPE JOINING ROBOT}

본 발명은 퍼티 도포 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 제10-2022-0046239호에 퍼티 도포 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇이 개시되어 있다.

종래기술에 의하면, 배관 접합 로봇이 배관 내면에서 퍼티를 자동으로 도포할 수 있으나, 퍼티 노즐이 배관에 밀착되지 못해서 퍼티 도포 작업이 어렵고, 가압 롤러들이 배관 연결부의 단차에 적응하지 못하는 등의 문제가 있었다.

공개특허공보 제10-2022-0046239호

본 발명은 퍼티의 점도에 따라 공압을 조절하여 분사량 조절이 가능하고, 상부 작업 품질을 보증할 수 있으며, 부수 장비의 오염을 줄여 전체 장비의 관리 난이도를 줄이고, 작업자에 따른 작업 품질의 편차를 제거하여 작업 구간에 구애 받지 않고 퍼터링 작업 품질을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있는 퍼티 도포 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 퍼티 도포 모듈은, 배관들의 접합 부위에서 틈새를 메우는 퍼티를 도포하는 퍼티 도포 모듈에 있어서, 지지프레임의 양측 하부에 장착되는 복수의 구동 휠; 퍼티가 저장된 퍼티 탱크; 상기 지지프레임에 장착되어 상기 배관에 밀착되도록 구동되는 퍼티 포켓; 상기 퍼티 탱크와 연결되어 상기 퍼티 포켓 내부로 퍼티를 분사하는 퍼티 노즐; 및 상기 퍼티 포켓의 아래에 결합되어 분사된 퍼티를 평탄화시키는 스크레이퍼를 포함할 수 있다.

상기 퍼티 포켓을 좌우로 움직이는 이송유닛; 상기 퍼티 포켓을 상하로 움직이는 공압 실린더; 및 상기 스크레이퍼를 상기 퍼티 포켓에 대해 전후로 틸팅시키는 회전유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 공압 실린더의 상측에 장착되어 배관의 접합부를 촬영하는 홈 트래킹 카메라와, 상기 홈 트래킹 카메라의 일측에 장착되어 배관의 접합부를 향해 조명하는 LED를 더 포함할 수 있다.

상기 스크레이퍼는 상기 퍼티 포켓의 하부에 수직방향으로 결합되는 전면 스크레이퍼와, 상기 전면 스크레이퍼의 하단에 수평방향으로 결합되는 후면 스크레이퍼를 포함할 수 있다.

상기 후면 스크레이퍼의 하면에는 상기 퍼티 노즐에서 나오는 퍼티를 일시 저장하는 홈부가 형성될 수 있다.

상기 지지프레임의 하부에 장착되어 퍼티가 도포된 배관에 대해 가압하는 복수의 가압 롤러를 더 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 지지프레임에 설치되어 고온의 공기를 생성하는 히터와, 상기 히터에서 덕트로 연결되어 퍼티가 도포된 배관 내면으로 고온의 공기를 송풍하는 히터 후드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 배관 접합 로봇은 상기한 퍼티 도포 모듈을 포함한다.

상기한 본 발명의 퍼티 도포 모듈 및 이를 포함하는 배관 접합 로봇에 의하면, 퍼티의 점도에 따라 공압을 조절하여 분사량 조절이 가능하고, 상부 작업 품질을 보증할 수 있으며, 부수 장비의 오염을 줄여 전체 장비의 관리 난이도를 줄이고, 작업자에 따른 작업 품질의 편차를 제거하여 작업 구간에 구애 받지 않고 퍼터링 작업 품질을 일정 수준 이상으로 유지할 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 퍼티 도포 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 퍼티 도포 모듈을 나타내는 하방 사시도이다.
도 6은 퍼티 도포 모듈을 확대하여 나타내는 일부 사시도이다.
도 7은 퍼티 포켓과 퍼티 노즐 등의 부품들을 나타내는 사시도이다.
도 8은 퍼티 도포 모듈을 히터 쪽에서 바라본 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 접착 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 접착 모듈을 나타내는 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 접착 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12의 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 도포된 퍼티와 부착된 섬유강화 매트(20)를 눌러서 배관(10)에의 접착력을 강화할 수 있다.

도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 퍼티 도포 모듈(500)의 구성을 설명한다.

본 발명의 퍼티 도포 모듈(500)은 지지프레임(505)의 양측 하부에 장착되는 복수의 구동 휠(710), 퍼티가 저장된 퍼티 탱크(510), 지지프레임에 장착되어 배관(10)에 밀착되도록 구동되는 퍼티 포켓(540), 퍼티 탱크와 연결되어 퍼티 포켓 내부로 퍼티를 분사하는 퍼티 노즐(530), 및 퍼티 포켓의 아래에 결합되어 분사된 퍼티를 평탄화시키는 스크레이퍼(550)를 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 퍼티 도포 모듈(500)은 한 쌍의 다단 실린더(200)가 연결되는 지지 프레임(505)을 구비한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 지지프레임(505)의 양측 하부에는 한 쌍의 구동 휠(710)이 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.

지지프레임(505)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.

퍼티 탱크(510)는 지지프레임(505)의 상부에 교체 가능하게 장착될 수 있다. 퍼티 탱크(510)는 원통형으로 형성될 수 있다. 퍼티 탱크(510)에는 퍼티가 내장되는 유연한 튜브가 설치될 수 있다. 퍼티 탱크(510)에는 공기가 주입되는 주입구가 구비되고, 퍼티 탱크(510) 내부로 공기가 주입되면 튜브가 수축하면서 퍼티를 배출할 수 있다.

퍼티 포켓(540)은 지지프레임(505)에 장착되어 배관(10)에 밀착되도록 구동될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 퍼티 노즐(530)은 퍼티 포켓(540)의 중심부를 관통하도록 장착될 수 있다. 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 퍼티 노즐(530)은 퍼티 탱크(510)로부터 퍼티 공급관(520)을 통해 연결될 수 있다.

스크레이퍼(550)는 퍼티 포켓(540)의 아래에 결합되어 분사된 퍼티를 긁어서 평탄화할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 퍼티 도포 모듈(500)은 퍼티 포켓(540)을 좌우로 움직이는 이송유닛(560), 퍼티 포켓을 상하로 움직이는 공압 실린더(564), 및 퍼티 포켓을 전후로 틸팅시키는 회전유닛(562)을 더 포함할 수 있다.

이송유닛(560)은 지지프레임(505)의 전방측에 결합된 가이드레일에 좌우로 움직일 수 있다. 이송유닛(560)의 전방에는 퍼티 포켓(540)이 틸팅 가능하게 결합된 틸트 베이스(542)가 결합될 수 있다. 그래서, 이송유닛(560)은 퍼티 포켓(540)에 배치된 퍼티 노즐(530)이 홈에 정확하게 퍼티를 분사할 수 있도록 한다.

공압 실린더(564)는 퍼티 포켓(540)을 상하로 움직여서 퍼티 포켓(540) 하부의 스크레이퍼(550)가 배관 내면에 밀착되도록 할 수 있다. 이송유닛(560)에 결합된 틸트 베이스(542)에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 공압 실린더 가이드(565)가 장착되고, 공압 실린더(564)는 퍼티 포켓(540)을 한 쌍의 공압 실린더 가이드(565)에 의해 안내되면서 상하로 승강시킬 수 있다.

회전유닛(562)은 스크레이퍼(550)를 퍼티 포켓(540)에 대해 전후방향으로 틸팅시킬 수 있다. 회전유닛(562)은 상기 틸트 베이스(542)와 후술하는 후면 스크레이퍼(554) 사이에 리니어 액추에이터가 양단이 회동가능하게 연결될 수 있다. 회전유닛(562)에 의해 퍼티 포켓(540)에 대해 후면 스크레이퍼(554)를 틸팅함으로써, 후면 스크레이퍼(554)가 배관 내면에 밀착되도록 그 전후방향 기울기를 조절할 수 있다.

퍼티 노즐(530)은 퍼티 포켓(540)의 중앙부를 관통하여 장착되고, 퍼티 공급관(520)을 통해 퍼티 탱크(510)와 연결될 수 있다. 퍼티 노즐(530)의 단부는 퍼티 포켓(540)의 하단 모서리 정도의 높이에 배치되어 퍼티를 분사할 수 있다.

퍼티 포켓(540)의 양측에는 한 쌍의 보조 바퀴(546)가 구비되어 배관(10)에 맞닿아 회전될 수 있다. 이에 따라 퍼티 노즐(540)은 배관(10)에 안정적으로 지지된 상태에서 퍼티를 분사할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 퍼티 도포 모듈(500)은 공압 실린더(564)의 상측에 장착되어 배관(10)의 접합부를 촬영하는 홈 트래킹 카메라(570)와, 홈 트래킹 카메라의 일측에 장착되어 배관의 접합부를 향해 조명하는 LED(572)를 더 포함할 수 있다.

홈 트래킹 카메라(570)는 공압 실린더(564)의 위에 소정 각도로 장착되어 배관(10)의 접합부 홈을 촬영하여 추적함으로써, 퍼티 노즐(530)을 정확한 홈의 위치로 이동시킬 수 있다.

LED(572)는 홈 트래킹 카메라(570)의 일측에 결합되어 배관(10)의 접합부 홈을 향해 빛을 비출 수 있다. 그래서, 어두운 배관 내부에서 홈 트래킹 카메라(570)가 밝은 이미지를 획득할 수 있다.

스크레이퍼(550)는 퍼티 포켓(540)의 하부에 수직방향으로 결합되는 전면 스크레이퍼(552)와, 전면 스크레이퍼의 하단에 수평방향으로 결합되는 후면 스크레이퍼(554)를 포함할 수 있다.

전면 스크레이퍼(552)는 플레이트가 퍼티 포켓(540)의 일측벽과 동일하게 절곡 형성되어 퍼티 포켓(540)의 측벽 내면에 결합될 수 있다. 전면 스크레이퍼(552)의 하단은 퍼티 포켓(540)의 하단보다 하방으로 더 연장되도록 배치될 수 있다.

후면 스크레이퍼(554)는 직사각형 플레이트 형태로 형성되어 전면 스크레이퍼(552)의 하단에 수평하게 배치되도록 결합될 수 있다.

후면 스크레이퍼(554)의 하면에는 퍼티 노즐(530)에서 나오는 퍼티를 일시 저장하는 홈부(555)가 형성될 수 있다. 퍼티 노즐(530)에서 연속적으로 나오는 퍼티는 후면 스크레이퍼(554)의 하면에 형성된 홈부(555)에 채워지고 그 아래에 있는 배관 접합부 홈을 메운다. 전면 스크레이퍼(552)에 의해 제거된 퍼티는 배관 접합 로봇(1000)이 1회전하는 동안 퍼티 포켓(540) 안에 보관될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 퍼티 도포 모듈(500)은 지지프레임(505)의 하부에 장착되어 퍼티가 도포된 배관(10)에 대해 가압하는 복수의 가압 롤러(730, 740)를 더 포함할 수 있다.

복수의 가압 롤러는 외주면에 길이방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제1 가압 롤러(730)와, 외주면에 원주방향으로 복수의 홈이 형성되고 복수의 롤러들이 행과 열을 이루어 배열되는 제2 가압 롤러(740)를 포함할 수 있다.

제1 가압 롤러(730)와 제2 가압 롤러(740)는 하나의 롤러가 아니라 작은 다수의 롤러로 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 가압 롤러(730)는 상대적으로 긴 2개의 롤러와 상대적으로 짧은 1개의 롤러가 하나의 행을 구성하고 그러한 롤러들이 3행으로 서로 엇갈리게 배열될 수 있다. 제2 가압 롤러(740)는 상대적으로 긴 2개의 롤러와 상대적으로 짧은 1개의 롤러가 하나의 행을 구성하고 그러한 롤러들이 3행으로 서로 엇갈리게 배열될 수 있다.

제1 가압 롤러(730)는 외주면에 길이방향으로 복수의 홈이 형성되고, 제2 가압 롤러(740)는 외주면에 원주방향으로 복수의 홈이 형성될 수 있다.

제1 가압 롤러(730)와 제2 가압 롤러(740)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(730)와 제2 가압 롤러(740)는 각각 공압 실린더에 의해 승강되고 스프링에 의해 지지될 수 있다. 제1 가압 롤러(730)와 제2 가압 롤러(740)를 구성하는 다수의 롤러들은 양단부가 지지플레이트에 스프링에 의해 탄성적으로 지지되며 회전가능하도록 장착될 수 있다. 두 지지플레이트의 양측에는 한 쌍의 공압 실린더가 롤러 힌지를 통해 연결될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 퍼티 도포 모듈(500)은 지지프레임(505)에 설치되어 고온의 공기를 생성하는 히터(580)와, 히터에서 덕트(582)로 연결되어 퍼티가 도포된 배관 내면으로 고온의 공기를 송풍하는 히터 후드(584)를 더 포함할 수 있다.

히터(580)는 전열선 또는 전열패드와 송풍팬으로 구성되어 에어 덕트(582)를 통해 연결된 히터 후드(584)로 가열된 공기를 송풍할 수 있다.

히터 후드(584)는 에어 덕트(582)에 연결되고 배관(10)의 길이방향으로 길쭉하게 형성될 수 있다. 히터 후드(584)를 통해 뜨거운 공기를 배관 내면에 직접 분사할 수 있다.

도 9 내지 도 11은 매트 접착 모듈을 나타내는 도면이다.

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.

매트 접착 모듈(400)은 섬유강화 매트(20)를 두 배관(10)의 접합부 내주면에 약 3회 적층되도록 접착할 수 있다.

도 12 및 도 13은 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

배관들의 접합 부위에서 틈새를 메우는 퍼티를 도포하는 퍼티 도포 모듈에 있어서,
지지프레임의 양측 하부에 장착되는 복수의 구동 휠;
퍼티가 저장된 퍼티 탱크;
상기 지지프레임에 장착되어 상기 배관에 밀착되도록 구동되는 퍼티 포켓;
상기 퍼티 탱크와 연결되어 상기 퍼티 포켓 내부로 퍼티를 분사하는 퍼티 노즐; 및
상기 퍼티 포켓의 아래에 결합되어 분사된 퍼티를 평탄화시키는 스크레이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼티 도포 모듈.
제1항에 있어서,
상기 퍼티 포켓을 좌우로 움직이는 이송유닛;
상기 퍼티 포켓을 상하로 움직이는 공압 실린더; 및
상기 스크레이퍼를 상기 퍼티 포켓에 대해 전후로 틸팅시키는 회전유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼티 도포 모듈.
제2항에 있어서,
상기 공압 실린더의 상측에 장착되어 배관의 접합부를 촬영하는 홈 트래킹 카메라와,
상기 홈 트래킹 카메라의 일측에 장착되어 배관의 접합부를 향해 조명하는 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼티 도포 모듈.
제1항에 있어서,
상기 스크레이퍼는
상기 퍼티 포켓의 하부에 수직방향으로 결합되는 전면 스크레이퍼와,
상기 전면 스크레이퍼의 하단에 수평방향으로 결합되는 후면 스크레이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼티 도포 모듈.
제4항에 있어서,
상기 후면 스크레이퍼의 하면에는 상기 퍼티 노즐에서 나오는 퍼티를 일시 저장하는 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 퍼티 도포 모듈.
제1항에 있어서,
상기 지지프레임의 하부에 장착되어 퍼티가 도포된 배관에 대해 가압하는 복수의 가압 롤러를 더 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 퍼티 도포 모듈.
제1항에 있어서,
상기 지지프레임에 설치되어 고온의 공기를 생성하는 히터와,
상기 히터에서 덕트로 연결되어 퍼티가 도포된 배관 내면으로 고온의 공기를 송풍하는 히터 후드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼티 도포 모듈.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 퍼티 도포 모듈을 포함하는 배관 접합 로봇.