KR100753201B1 - 로봇 플라즈마 절단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관한 로봇 플라즈마 절단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공작물 특히 입체 공작물에 대해서 자동으로 가공 및 절단할 수 있으므로 가공 속도를 크게 향상시킴과 더불어 작업능률을 극대화시킬 수 있으며, 자동화에 의해 작업자의 안전 또한 크게 향상시킨 로봇 플라즈마 절단장치에 관한 것이다.

본 발명의 로봇 플라즈마 절단장치에 의하면, 공작물을 공급 이송수단에 위치시켜 놓으면 자동으로 가공 및 절단하여 배출하게 되므로 가공 속도를 크게 향상시킴과 더불어 작업능률을 극대화시킬 수 있으며, 자동화에 의해 작업자의 안전 또한 크게 향상시킬 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

플라즈마 아크 절단장치, 공압실린더, 피동스프라켓, 체인, 토치

Description

로봇 플라즈마 절단장치{A robot plasma cutting apparatus}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로봇 플라즈마 절단장치의 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로봇 플라즈마 절단장치의 배면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가이드수단을 도시한 사시도.

도 4의 "가"와 "나"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가이드수단의 작동을 도시한 개략적 평면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공급장치와 승 하강수단을 도시한 사시도.

도 6의 "가"와 "나"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공급장치와 승 하강수단의 작동을 도시한 개략적 정면도.

도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 구동모터와 동력전달수단을 도시한 사시도

도 8의 "가"와 "나"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 구동모터와 동력전달수단의 작동을 도시한 작동도.

도 9의 "가" 내지 "다"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로봇 플라즈마 절단장치의 전체 작동을 도시한 평면도 및 정면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 로봇 플라즈마 절단장치 110 : 지지대

120 : 플라즈마 아크 절단장치 122 : 로봇

124 : 토치 130 : 공급 이송수단

132 : 이송롤러 134 : 피동스프라켓

140 : 배출 이송수단 142 : 이송롤러

144 : 스프라켓 150 : 지지판

160 : 가이드수단 162 : 제 1가이드

163 : 브라켓 164 : 롤러

165 : 제 2가이드 166 : 공압실린더

168 : 브라켓 169 : 롤러

170 : 공급장치 172 : 가이드링

174 : 가이드 176a,176b : 지지판

178 : 공급롤러 180 : 승 하강수단

181 : 공압실린더 182 : 피스톤

183 : 제 1롤러 184 : 제 2롤러

185 : 제 3롤러 186 : 슬라이드판

187 : 제 1체인 188 : 제 2체인

190 : 센서부 192 : 제 1센서

194 : 제 2센서 196 : 제 3센서

200 : 구동모터 210 : 동력전달수단

211 : 제 1소기어 212 : 제 1전달부

214 : 제 1대기어 215 : 제 2소기어

216 : 풀리 218 : 제 2전달부

219 : 제 2대기어 220 : 체인

221 : 텐션실린더 222,224 : 타이밍벨트

230 : 제어부 240 : 배출구

242 : 수거함

본 발명은 로봇 플라즈마 절단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공작물 특히 입체 공작물에 대해서 자동으로 가공 및 절단할 수 있으므로 가공 속도를 크게 향상시킴과 더불어 작업능률을 극대화시킬 수 있으며, 자동화에 의해 작업자의 안전 또한 크게 향상시킨 로봇 플라즈마 절단장치에 관한 것이다.

일반적으로 입체 공작물 즉, 형강류 및 파이프 등을 그 용도에 맞도록 가공 절단하기 위해서는 숙련된 기능공의 수작업에 의존하고 있는 실정이다.

그러므로, 입체 공작물을 가공 및 절단하는데 상당한 작업시간이 소요되었으 며, 이에 따라 작업능률이 저하되었다. 또한, 작업자들은 주변기기들에 노출되어 있으므로 상시 안전사고의 위험을 감수하고 있는 실정이다.

따라서, 근래에 들어서는 상기한 문제점을 극복할 수 있는 절단 시스템이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공작물에 대해서 자동으로 가공 및 절단할 수 있으므로 가공 속도를 크게 향상시킴과 더불어 작업능률을 극대화시킬 수 있으며, 자동화에 의해 작업자의 안전 또한 크게 향상시킨 로봇 플라즈마 절단장치을 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소정의 높이를 가지는 지지대; 상기 지지대상에 설치되어져 플라즈마 전류를 통해 공작물을 절단/가공하는 플라즈마 아크 절단장치; 상기 플라즈마 아크 절단장치의 하부에서 일측으로 설치되는 프레임과, 상기 프레임 내측에 회동가능하게 지지되되, 적어도 일측에는 피동스프라켓이 형성되는 다수의 이송롤러로 구성되는 공급 이송수단; 상기 플라즈마 아크 절단장치의 하부에서 타측으로 설치되되 상기 공급 이송수단과 소정의 거리만큼 이격 설치되는 프레임과, 상기 프레임 내측에 회동가능하게 지지되되, 적어도 일측에는 피동스프라켓이 형성되는 다수의 이송롤러로 구성되는 배출 이송수단; 상기 공급 이송수단과 배출 이송수단을 이음하도록 설치되는 지지판; 상기 공급 이송수단과 상기 배출 이송수단의 프레임상에 설치되며, 이송되는 공작물의 좌우 흔들림을 방지할 수 있는 가이드수단; 상기 공급 이송수단의 끝단 이송롤러의 상부에 설치되어져 이송되는 공작물의 상부를 눌러 이송 안정성을 향상시킬 수 있도록 하강 작동됨과 동시에 회전 작동되는 공급장치; 상기 공급장치 하부에 구비되어져 공급장치를 승 하강 작동시키는 승 하강수단; 상기 가이드수단 일측에 설치되어 가이드수단의 작동신호를 발생하는 제 1센서와, 상기 지지판에 설치되어져 상기 승 하강수단의 작동신호를 발생하는 제 2센서와, 상기 제 2센서 일측에 설치되어져 이송되는 공작물의 끝단을 인식하는 제 3센서를 포함하여 구성되는 센서부; 상기 공급 이송수단 혹은 배출 이송수단 일측에 구비되며, 회전력을 발생하는 구동모터; 상기 구동모터의 일측에 구비되며, 회전력을 상기 공급/배출 이송수단과 공급장치로 전달하는 동력전달수단; 및 상기 배출 이송수단의 일측에 구비되어져 작동을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된다.

바람직하게 상기 공급 이송수단과 배출 이송수단 사이에는 플라즈마 아크 절단장치의 절단/가공시 발생되는 공작물의 슬러지를 유도 배출할 수 있도록 경사진 배출구가 추가로 구비된다.

바람직하게 상기 가이드수단은 상기 공급 이송수단 혹은 배출 이송수단의 프레임 내측에 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓에 회동가능하게 지지되는 롤러로 구성되는 제 1가이드; 및 상기 제 1가이드와 대칭되는 위치에 설치되어져 제어부에 의해 제어되며, 전 후진 작동되는 피스톤을 포함하여 구성되는 공압실린더와, 상기 공압실린더의 피스톤 끝단에 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓에 회동가능하게 지지되는 롤러로 구성되는 제 2가이드를 포함하여 구성된다.

바람직하게 상기 공급장치는 상기 공급 이송수단의 끝단 이송롤러의 전 후방 양 측면에 위치되도록 프레임에 각각 부착되는 가이드링; 상기 가이드링 내부로 삽입되는 가이드; 상기 가이드의 상하면에 부착되는 지지판; 및 상기 가이드이 상면에 부착된 지지판의 하부에 회동가능하게 구비되어져 상기 동력전달수단에 연결되어 회동되는 공급롤러를 포함하여 구성된다.

바람직하게 상기 승 하강수단은 공급 이송수단의 프레임 하부 내측에 고정 설치되는 공압실린더; 상기 공압실린더의 전방으로 위치되며, 프레임상에 고정 설치되는 제 1롤러; 상기 제 1롤러 전방에 위치되며, 프레임상에 고정 설치되는 제 2롤러; 상기 공급장치의 하면 지지판 상부에 위치되며, 프레임상에 고정 설치되는 제 3롤러; 상기 제 1롤러와 제 2롤러 사이에 위치되며, 공압실린더의 피스톤에 부착되는 슬라이드판; 일단은 상기 슬라이드판에 일측에 부착되고, 그 타단은 제 1롤러의 하부를 따라 연장되어져 제 3롤러의 상부에 지지된 채 상기 공급장치의 하면 지지판 상부에 부착되는 제 1체인; 및 일단은 상기 슬라이드판의 타측에 부착되고, 타단은 제 2롤러의 하부를 따라 연장되어져 공급장치의 하면 지지판 하부에 부착되는 제 2체인을 포함하여 구성된다.

바람직하게 상기 동력전달수단은 상기 공급장치의 공급롤러에 부착되는 제 1소기어; 상기 공급 이송수단의 프레임 하부에 회동가능하게 설치되는 제 1대기어와, 상기 제 1대기어 전방으로 돌출되며, 상기 제 1소기어와 타이밍벨트로 결합되는 제 2소기어와, 상기 제 2소기어 끝단에 형성되며, 구동모터와 타이밍벨트로 연결되는 풀리를 포함하여 구성되는 제 1전달부; 상기 제 1대기어의 상부에서 치합 토록 설치되되 공급 이송수단의 끝단 이송롤러와 부착되는 제 2대기어와, 상기 공급 이송수단과 배출 이송수단의 이송롤러에 형성된 피동스프라켓을 연결하는 체인으로 구성되는 제 2전달부; 및 상기 제 1소기어와 제 2소기어를 연결하는 타이밍벨트의 장력을 상시 일정하게 유지하도록 구비되는 텐션실린더를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 로봇 플라즈마 절단장치을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로봇 플라즈마 절단장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로봇 플라즈마 절단장치의 배면도이다.

도 1 및 도 2를 참조로 하면, 본 발명의 로봇 플라즈마 절단장치(100)은 크게 지지대(110), 플라즈마 아크 절단장치(120), 공급 이송수단(130), 배출 이송수단(140), 지지판(150), 가이드수단(160), 공급장치(170), 승 하강수단(180), 센서부(190), 구동모터(200), 동력전달수단(210) 및 제어부(230)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 지지대(110)는 소정의 높이로 설치되며, 상기 플라즈마 아크 절단장치(120)가 설치되는 것이다.

다음으로, 상기 플라즈마 아크 절단장치(120)는 상기 지지대(110)에 설치되 며, 방향전환이 용이한 다축 다관절 로봇(122)과, 상기 로봇(122)의 끝단부에 구비되며 플라즈마 아크 전류를 통해 공작물을 절단 가공하는 토치(124)와, 플라즈마 전류를 발생하는 전류발생장치(미도시)를 포함하여 구성된다. 한편, 이러한 플라즈마 아크 절단장치(120)는 통상 산업 현장에 사용되고 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 상기 공급 이송수단(130)은 상기 플라즈마 아크 절단장치(120)의 하부에서 일측으로 설치되는 프레임(131)과, 상기 프레임(131) 내측에 회동가능하게 지지되되, 적어도 일측에는 피동스프라켓(134)이 형성되는 다수의 이송롤러(132)로 구성된다. 이때, 상기 이송롤러(132) 중 끝단에 위치되어 있는 이송롤러(132)는 기어형상으로 형성되어 있음을 알 수 있는데, 이는 후술할 공급장치(170)의 공급롤러(178)와 기어 물림 방식으로 공작물(300)을 공급토록 하여 이송의 안정화와 더불어 보다 정확하게 이송토록 하기 위함이다.

다음으로, 상기 배출 이송수단(140)은 상기 플라즈마 아크 절단장치(120)의 하부에서 타측으로 설치되되 상기 공급 이송수단(130)과 소정의 거리만큼 이격 설치되는 프레임(141)과, 상기 프레임(141) 내측에 회동가능하게 지지되되, 적어도 일측에는 피동스프라켓(144)이 형성되는 다수의 이송롤러(142)로 구성된다. 이때, 상기 이송롤러(142) 중 끝단에 위치되어 있는 이송롤러(142)는 기어형상으로 형성되어 있음을 알 수 있는데, 이 또한 후술할 공급장치(170)의 공급롤러(178)와 기어 물림 방식으로 공작물(300)을 공급토록 하여 이송의 안정화와 더불어 보다 정확하게 이송토록 하기 위함이다.

다음으로, 상기 지지판(150)은 상기 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)의 흔들림을 방지하도록 전후방에 설치되어져 이들을 고정하게 된다.

다음으로, 상기 가이드수단(160)은 상기 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)의 프레임상(131)(141)에 설치되어져 이송되는 공작물(300)의 좌우 흔들림을 방지하도록 구비되는 것으로써, 이 가이드수단(160)에 대해서는 하기에서 더욱 상술하겠다.

다음으로, 상기 공급장치(170)는 상기 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)의 끝단 이송롤러(132)(142)의 상부에 각각 설치되어져 이송되는 공작물(300)의 이송 안정성을 보다 향상시킬 수 있도록 하강 작동됨과 동시에 회전 작동된다. 이러한, 상기 공급장치(170)에 대해서도 하기에서 더욱 상술하겠다.

다음으로, 상기 승 하강수단(180)은 상기 공급장치(170)의 하부 즉, 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140) 내부에 설치되어져 각각 설치되는 상기 공급장치(170)를 승 하강시키게 된다. 이 승 하강수단(180) 또한 하기에서 더욱 상술하겠다.

다음으로, 상기 센서부(190)는 가이드수단(160) 일측에 설치되는 제 1센서(192)와, 상기 지지판(150)에 설치되는 제 2센서(194) 및 상기 제 2센서(194) 우측에 설치되는 제 3센서(196)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제 1센서(192)는 가이드수단(160)의 작동신호를 발생토록 구비되는 것으로써, 이송되는 공작물(300)이 인접하게 되면 신호를 발생하게 되며, 이 신호를 제어부(230)가 인지하여 상기 가이드수단(160)을 작동하게 되는 것이다.

또한, 상기 제 2센서(194)는 상기 승 하강수단(180)의 작동신호를 발생토록 구비되는 것으로써, 이송되는 공작물(300)이 인접하게 되면 신호를 발생하게 되며, 이 신호를 제어부(230)가 인지하여 상기 승 하강수단(180)을 작동하게 되는 것이다.

또한, 상기 제 3센서(196)는 이송되는 공작물(300)의 끝단을 인식하여 신호를 발생하게 되며, 이 신호를 제어부(230)가 인지하여 시스템 전체를 컨트롤하게 되는 것이다.

상기 구동모터(200)는 상기 공급 이송수단(130) 혹은 배출 이송수단(140)에 설치될 수 있으며, 회전력을 발생하는 통상의 모터이다.

다음으로, 상기 동력전달수단(210)은 상기 구동모터(200)의 회전력을 상기 공급/배출 이송수단(130)(140)과 공급장치(170)로 전달하도록 구비되는 것으로써, 하기에서 더욱 상술하겠다.

다음으로, 상기 제어부(230)는 상기 배출 이송수단(140)의 일측에 구비되어져 작동을 제어한다. 가령, 시작신호가 입력되면 구동모터(200)를 돌려 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)을 동시에 작동시켜 공작물(300)을 이송토록 하며, 이 이송과정에서 제 1센서(192)에서 신호가 입력되면 가이드수단(160)을 작동시키며, 제 2센서(194)에서 신호가 입력되면 승 하강수단(180)을 작동시키게 되고, 제 3센서(196)에서 신호가 입력되면 이송작동을 정지시키며 입력값에 의해 플라즈마 아크 절단장치(120)로 하여금 공작물(300)을 가공 및 절단토록 하는 등의 시스템 전반에 걸쳐 모든 제어를 하게 된다.

한편, 상기 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140) 사이에는 플라즈마 아크 절단장치(120)의 작동시 발생되는 공작물(300)의 슬러지를 일측 방향으로 유도 배출할 수 있도록 경사진 배출구(240)가 추가로 구비된다. 그리고, 상기 배출구(240)의 하부에는 배출되는 슬러지를 수거할 수 있는 수거함(242)이 추가 구비되어 있다.

이제, 하기에서는 상기에서 전술한 본 발명의 각 구성요소들에 대해서 더욱 상세히 설명하겠다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가이드수단을 도시한 사시도이고, 도 4의 "가"와 "나"는 본 발명의 바람직한 일실시에에 따른 가이드수단의 작동을 도시한 개략적 평면도이다.

먼저, 도 3을 참조로 하면, 가이드수단(160)은 크게 제 1가이드(162) 및 제 2가이드(165)를 포함하여 구성된다.

상기 제 1가이드(162)는 브라켓(163)과 상기 브라켓(163)에 회동가능하게 결합되는 롤러(164)를 포함하여 구성된다.

다음으로, 제 2가이드(165)는 상기 제 1가이드(162)와 대칭되게 설치되는 공압실린더(166)와 상기 공압실린더(166)의 피스톤(167) 끝단에 부착되는 브라켓(168)과, 상기 브라켓(168)이 회동가능하게 결합되는 롤러(169)를 포함하여 구성된다.

이제, 하기에서 상기와 같이 구성된 가이드수단(160)의 작동을 상술토록 하겠다.

도 4의 "가"를 참조로 하면, 상기 가이드수단(160)이 설치되는 공급 이송수단(130)의 프레임(131)이 도시되어 있다. 여기서는 미도시 되었지만 상기 가이드수단(160)은 배출 이송수단(140)에도 동일하게 설치되고, 필요에 따라 다수 설치될 수 있다.

따라서, 상기 공급 이송수단(130)의 프레임(131) 내측에는 제 1가이드(162)가 설치되어 있으며, 이와 대칭되는 곳에는 제 2가이드(165)가 설치되어 있고, 상 기 가이드수단(160) 좌측에는 제 1센서(192)가 설치되어 있다.

이때, 공급 이송수단(130)의 이송롤러(132)를 따라 공작물(300)이 이송되는데, 제 1센서(192)에 이 공작물(300)이 인접하면 인식하여 신호를 발생한다. 이 신호를 제어부(230)가 입력받아 가이드수단(160)의 공압실린더(166)를 작동시키는데, 즉 피스톤(167)을 천천히 토출시키게 된다.

여기서, "나"를 참조로 하면, 공작물(300)이 이송롤러(132)를 따라 이송되어져 제 1가이드(162)와 제 2가이드(165) 사이에 위치될 때 쯤 토출되는 제 2가이드(165)의 피스톤(167) 끝단에 부착된 롤러(169)에 의해 제 1가이드(162) 롤러(164) 쪽으로 밀착됨과 동시에 계속 이송됨을 알 수 있다. 이때, 상기 제 1가이드(162)와 제 2가이드(165)의 롤러(164)(169)는 회동가능하게 각 브라켓(163)(168)에 결합되어 있으므로 이송되는 공작물(300)의 진행에는 방해를 하지 않으며, 가이드를 할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공급장치와 승 하강수단을 도시한 사시도이고, 도 6의 "가"와 "나"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공급장치와 승 하강수단의 작동을 도시한 개략적 정면도이다.

먼저, 도 5를 참조로 하면, 공급장치(170)와 이 공급장치(170)를 승 하강시키는 승 하강수단(180)이 도시되어 있음을 알 수 있는데, 우선 공급장치(170)는 크게 가이드링(172), 가이드(174), 지지판(176a)(176b) 및 공급롤러(178)를 포함하여 구성된다.

상기 가이드링(172)은 설치되는 공급/배출 이송수단(130)(140)의 프레임(131)(141) 내측에 부착되는데, 끝단 이송롤러(132)(142)의 양 측면에 위치되도록 부착되는 것이 바람직하다. 물론, 상기 가이드링(172)은 이송롤러(132)(142)의 회동에는 방해되지 않도록 부착한다. 상기 가이드(174)는 상기 가이드링(172)으로 삽입된다. 상기 지지판(176a)(176b)은 상기 가이드(174)의 상하면에 각각 부착된다. 상기 공급롤러(178)는 상기 가이드(174) 상부에 부착된 지지판(176a)에 회동가능하게 설치되며, 설치되는 공급/배출 이송수단(130)(140)의 끝단 이송롤러(132)(142)와 동일한 수직선상에 위치된다.

이렇게 구성된 공급장치(170)는 공급 이송수단(130) 혹은 배출 이송수단(140)의 어느 한곳에만 설치될 수 도 있으나, 동시에 설치되어지는 것이 더 바람직하다.

다음으로, 상기 승 하강수단(180)은 크게 공압실린더(181), 제 1롤러(183) 내지 제 3롤러(185), 슬라이드판(186), 제 1체인(187) 및 제 2체인(188)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 공압실린더(181)는 설치되는 이송수단(130)(140)의 하부 내측에 고정 설치되는데, 본 발명에서는 공압실린더(181)를 일예로 들었지만 유압실린더도 사용가능함을 인지하여야 될 것이다.

다음으로, 상기 제 1롤러(183)는 상기 공압실린더(181) 전방에 회동 가능하게 구비된다. 그리고, 상기 제 2롤러(184)는 상기 제 1롤러(183) 전방으로 소정의 간격을 두고 설치되며, 회동 가능하게 구비된다. 그리고, 상기 제 3롤러(185)는 상기 공급장치(170)의 하면 지지판(176b) 상부에 위치되며, 설치되는 이송수단(130)(140)의 프레임(131)(141)에 회동 가능하게 지지된다.

다음으로, 상기 슬라이드판(186)은 상기 제 1롤러(183)와 제 2롤러(184) 사이에 위치되며, 상기 공압실린더(181)의 피스톤(182) 끝단에 부착된다.

다음으로, 상기 제 1체인(187)은 일단이 상기 슬라이드판(186)의 일측면에 부착되고, 그 타단은 상기 제 1롤러(183)의 하부를 따라 연장되어져 제 3롤러(185)의 상부에 지지된 채 상기 공급장치(170)의 하면 지지판(176b) 상부에 부착된다.

그리고, 상기 제 2체인(188)은 일단이 상기 슬라이드판(186)의 타측에 부착되고, 그 타단은 제 2롤러(184)의 하부를 따라 연장되어져 공급장치(170)의 하면 지지판(176b) 하부에 부착된다.

즉, 제 1롤러(183)와 제 3롤러(185)에 지지되는 제 1체인(187)이 공급장치(170)의 하면 지지판(176b) 상부에 부착되고, 제 2롤러(184)에 지지되는 제 2체인(188)이 공급장치(170)의 하면 지지판(176b) 하부에 부착되어져 있는 것이다.

이제, 하기에서 상기한 공급장치(170)와 승 하강수단(180)의 작동을 상술하겠다.

먼저, 도 6의 "가"를 참조로 하면, 전술한 바와 같이 공급장치(170)의 하면 지지판(176b)을 승 하강수단(180)의 제 1체인(187)과 제 2체인(188)이 연결하고 있음을 알 수 있으며, 공압실린더(181)의 피스톤(182)은 토출되어져 있다. 이렇게 되면, 상기 공급장치(170)의 공급롤러(178)는 상승된 채 구비된다. 물론, 여기서는 미도시 되었지만 공급장치(170)의 가이드링(172)과 제 3롤러(185)는 설치되는 이송수단(130)(140)의 각 프레임(131)(141)에 고정 설치된다.

여기서, "나"를 참조로 하면, 공압실린더(181)의 피스톤(182)이 화살표 방향 즉, 실린더 내로 내입됨을 알 수 있다. 그러면, 피스톤(182) 끝단에 부착된 슬라이드판(186)도 슬라이딩되며, 이에 따라 부착되어 있는 제 1체인(187)과 제 2체인(188)이 각 롤러(183)(184)(185)를 매개로 하여 같은 방향으로 회동되면서 공급장치(170)의 하부 지지판(176b)과 이에 일체로 부착된 가이드(174), 상부 지지판(176a) 및 공급롤러(178)를 같이 하향시키게 된다.

물론, 상기 "나"의 작동과 반대로 피스톤(182)이 토출하게 되면 공급장치(170)의 지지판(176a)(176b)과 가이드(174) 및 공급롤러(178)는 "가" 상태로 복원될 것이다.

이때, 여기서는 미도시 되었지만 상기 승 하강수단(180)의 공압실린더(181) 작동은 제 2센서(194)에서 발생된 신호를 제어부(230)가 인식하여 작동 명령을 내리게 된다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 구동모터와 동력전달수단을 도시한 사시도이고, 도 8의 "가"와 "나"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 구동모터와 동력전달수단의 작동을 도시한 작동도이다.

먼저, 도 7을 참조로 하면, 구동모터(200)가 도시되어 있고, 상기 구동모터(200) 일측에 동력전달수단(210)이 구비되어 있다.

상기 구동모터(200)는 미도시된 공급 이송수단(130)의 프레임(131)상에 설치된다.

다음으로, 상기 동력전달수단(210)은 크게 제 1소기어(211), 제 1전달부(212), 제 2전달부(218) 및 텐션실린더(221)를 포함하여 구성된다.

상기 제 1소기어(211)는 도시된 바와 같이 공급장치(170)의 공급롤러(178)와 부착되어 있음을 알 수 있다.

상기 제 1전달부(212)는 여기서는 미도시된 공급 이송수단(130)의 프레임(131) 하부에 회동가능하게 설치되는 제 1대기어(214)와, 상기 제 1대기어(214)와 일체로 형성되되 전방으로 돌출되며, 상기 공급장치(170)의 공급롤러(178)에 부착되어 있는 제 1소기어(211)와 타이밍벨트(222)로 연결되는 제 2소기어(215)와, 상기 제 2소기어(215) 끝단에 형성되며, 상기 구동모터(200)와 타이밍벨트(224)로 연결되는 풀리(216)를 포함하여 구성된다.

상기 제 2전달부(218)는 상기 제 1대기어(214)의 상부에서 치합토록 구비되되, 상기 공급 이송수단(130)의 끝단 이송롤러(132)와 부착되는 제 2대기어(219)와, 상기 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)의 이송롤러(132)(142)에 형성된 피동스프라켓(134)(144)을 연결하는 체인(220)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 이송롤러(132)(142)의 피동스프라켓(134)(144)을 연결하는 체인(220)의 상하부에는 체인(220)의 장력을 유지시키기 위한 텐션기어(136)가 다수 설치되는데, 이 텐션기어(136)는 미도시된 각 이송수단(130)(140)의 프레임(131)(141)에 회동가능하게 구비된다.

상기 텐션실린더(221)는 상기 제 1소기어(211)와 제 2소기어(215)를 연결하고 있는 타이밍벨트(222)의 장력을 상시 일정하게 유지하도록 구비되는 것으로써, 이는 통상 산업현장에 다수 적용되고 있으므로 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이제, 하기에서 상기한 구동모터(200)와 동력전달수단(210)의 작동을 더욱 상세히 설명토록 하겠다.

먼저, 도 8의 "가"를 참조로 하면, 구동모터(200)와 제 1전달부(212)의 풀 리(216)는 타이밍벨트(224)를 통해 연결되어 있고, 제 2소기어(215)는 공급장치(170)의 공급롤러(178)에 부착되어 있는 제 1소기어(211)와 타이밍벨트(222)를 통해 연결되어 있으며, 제 1대기어(214)는 공급 이송수단(130)의 끝단 이송롤러(132)에 부착된 제 2전달부(218)의 제 2대기어(219)와 치합되어 있다. 그리고, 상기 제1소기어(211)와 제 2소기어(215)를 연결하는 타이밍벨트(222)에는 장력을 유지시켜줄 수 있는 텐션실린더(221)가 구비되어 있으며, 제 2전달부(218)의 체인(220)은 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)의 각 이송롤러(132)에 형성되어 있는 피동스프라켓(134)(144)을 연결하고 있다.

이때, 구동모터(200)가 오른쪽으로 회동을 시작하면, 이와 타이밍벨트(224)로 연결되어 있는 제 1전달부(212)가 같은 방향으로 회전을 하게 된다. 아울러, 상기 제 1전달부(212)의 제 2소기어(215)와 타이밍벨트(222)로 연결되어 있는 제 1소기어(211) 또한 같은 방향으로 회전하게 되며, 이에 부착된 공급장치(170)의 공급롤러(178) 또한 같은 방향으로 회전하게 된다.

한편, 상기 제 1대기어(214)와 치합되어 있는 제 2대기어(219)는 반대 방향 즉, 공작물(300) 이송방향으로 회전됨을 알 수 있다. 그리고, 상기 제 2대기어(219)에 부착된 공급 이송수단(130)의 이송롤러(132)는 제 2대기어(219)와 같은 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 공급 및 배출 이송수단(130)(140)의 이송롤러(132)는 체인(220)에 의해 같은 방향으로 회전하게 된다.

여기서, "나"를 참조로 하면, 공급장치(170)가 승 하강수단(180)에 의해서 하강되어도 공급롤러(178)의 회전은 계속됨을 도시한 것이다. 즉, 상기에서 전술한 승 하강수단(180)에 의해 공급장치(170)가 하강되어도 제 1전달부(212)의 제 2소기어(215)와 공급롤러(178)에 부착되는 제 1소기어(211)를 연결하는 타이밍벨트(222)에는 텐션실린더(221)가 구비되어져 타이밍벨트(222)의 장력을 유지시켜주므로 가능한 것이다.

이하에서는 상기한 본 발명의 로봇 플라즈마 절단장치(100)에 대한 전체 작동을 상술하겠다.

도 9의 "가" 내지 "다"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로봇 플라즈마 절단장치의 전체 작동을 도시한 평면도 및 정면도이다.

우선, 플라즈마 아크 절단장치(120)의 하부 일측에는 공급 이송수단(130)이 설치되어 있고, 타측에는 배출 이송수단(140)이 설치되어 있다. 또한, 상기 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)은 지지판(150)을 통해 연결되어 있으며, 그 사이에는 배출구(240)가 구비되어져 있다. 아울러, 상기 공급 및 배출 이송수단(130)(140)의 프레임(131)(141) 끝단에는 공급장치(170)가 각각 설치되어 있으며, 상기 프레임(131)(141) 중간에는 가이드수단(160)이 다수 설치되어 있다. 그리고, 상기 공급장치(170) 하부에는 승 하강수단(180)이 설치되어 있다. 또한, 상기 가이드수단(160) 일측에는 제 1센서(192)가 구비되고, 상기 지지판(150)에는 제 2센서(194) 및 제 3센서(196)가 각각 설치되어져 있다. 마지막으로 배출 이송수단(140)의 일측에 구비되어 있는 제어부(230)에는 공작물(300)의 절단 및 가공 정 보가 미리 입력된다.

한편, 상기 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)의 끝단에 설치되는 공급장치(170) 중 공급 이송수단(130)에 설치되는 공급장치(170)의 공급롤러(178) 만이 동력전달수단(210)에 연결되어 회전되며, 배출 이송수단(140)에 설치되는 공급장치(170)의 공급롤러(178)는 자전력을 가지도록 구비한다. 물론, 상기 배출 이송수단(140)에 설치되는 공급장치(170)의 공급롤러(178)도 동력전달수단(210)에 연결시켜 회동시킬 수도 있을 것이나 불필요하므로 연결하지 않는 것이 바람직하다.

이제, "가"를 참조로 하면, 공급 이송수단(130)에는 공작물(300)이 탑재된다. 그런 뒤, 제어부(230)를 통해 작업자가 시작버튼을 눌러 가동시키게 된다. 먼저, 제어부(230)는 구동모터(200)를 작동하며, 이 구동모터(200)의 회전력은 동력전달수단(210)을 통해 공급 이송수단(130)과 배출 이송수단(140)의 이송롤러(132)(142)를 회동시킴과 동시에 공급 이송수단(130)의 끝단에 설치되어 있는 공급장치(170)의 공급롤러(178)를 회동시키게 된다. 그러면, 상기 공작물(300)은 공급 이송수단(130)의 이송롤러(132)를 따라 플라즈마 아크 절단장치(120) 쪽으로 이송된다. 이때, 공급 이송수단(130)의 프레임(131)에 설치되어 있는 제 1센서(192)가 이송되는 공작물(300)을 인식하여 신호를 발생하며, 이 신호를 인식하는 제어부(230)가 가이드수단(160)의 공압실린더(166)의 피스톤(167)을 서서히 토출시킨다. 그러면, 피스톤(167) 끝단에 부착된 제 2가이드(165)의 롤러(169)에 의해 공작물(300)은 제 1가이드(162) 롤러(164) 쪽에 밀착된 채 이송된다.

물론, 여러 개 설치되어 있는 상기 가이드수단(160)은 상기와 같은 작동으로 순차적으로 공작물(300)을 가이드하게 된다.

이제, "나"를 참조로 하면, 상기 가이드수단(160)에 의해서 정렬되어 이송되는 공작물(300)이 지지판(150)에 구비되어 있는 제 2센서(194)에 인접하게 된다. 그러면, 상기 제 2센서(194)는 즉각 신호를 발생하게 되고, 이 신호를 입력받은 제어부(230)는 승 하강수단(180)의 공압실린더(181) 피스톤(182)을 후진시키게 된다. 이 승 하강수단(180)에 부착되어 있는 공급장치(170)는 하강하게 된다. 이와 동시에 공작물(300)은 제 3센서(196)에 인접하게 되는데, 상기 제 3센서(196)는 즉각 신호를 발생하게 되고, 이 신호를 입력받은 제어부(230)는 구동모터(200)의 회전을 중시시키게 된다. 이 과정에서 공급 이송수단(130)에 설치되어 있는 공급장치(170)는 계속 하강하여 공급롤러(178)는 공작물(300) 상부를 구속하게 된다. 물론, 상기 공급롤러(178) 또한 회동은 멈추게 된다.

다음으로, "다"를 참조로 하면, 이송 중지된 공작물(300)에 플라즈마 아크 절단장치(120)가 제어부(230)에 입력된 가공 정보에 따라 공작물(300)을 가공하게 된다. 가공이 완료되면 제어부(230)는 다시 구동모터(200)를 가동시켜 공작물(300)을 이송하게 된다. 물론, 가공되는 간격만큼 이송하고 다시 중지하여 플라즈마 아크 절단장치(120)로 하여금 가공토록 하는 반복 제어를 하게 된다. 여기서, 상기한 공작물(300)의 이송 과정에서 공급 이송수단(130)에 설치된 공급장 치(170)의 공급롤러(178)가 공작물(300) 상부를 구속함과 동시에 회동에 의해 이송하게 되므로 보다 정확하게 이송할 것은 물론이고 이송 안정성을 크게 향상시키게 된다. 또한, 가공에 의해 배출되는 공작물(300)의 슬러지는 배출구(240)를 통해 수거함(242)으로 모이게 되므로 뒤처리도 쉽게 할 수 있다.

계속해서, 이러한 과정에서 공작물의 끝단이 배출 이송수단(140)에 진입하게 되면 제어부(230)는 배출 이송수단(140)에 설치되어 있는 공급장치(170)를 하강시켜 배출되는 공작물(300)의 상부를 구속하여 이송 안정성을 향상시키게 된다. 그리하여, 일정 길이로 공작물(300)을 아크 절단장치가 절단하고 나면 제어부(230)는 배출 이송수단(140)에 설치되어 있는 공급장치(170)를 상승시켜 작업자가 가공 완료된 공작물을 들어낼 수 있도록 작동한다.

따라서, 본 발명의 로봇 플라즈마 절단장치(100)에 의하면, 공작물(300)을 공급 이송수단(130)에 위치시켜 놓으면 자동으로 가공 및 절단하여 배출하게 되므로 가공 속도를 크게 향상시킴과 더불어 작업능률을 극대화시킬 수 있으며, 자동화에 의해 작업자의 안전 또한 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개 념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 로봇 플라즈마 절단장치에 의하면, 공작물을 공급 이송수단에 위치시켜 놓으면 자동으로 가공 및 절단하여 배출하게 되므로 가공 속도를 크게 향상시킴과 더불어 작업능률을 극대화시킬 수 있으며, 자동화에 의해 작업자의 안전 또한 크게 향상시킬 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

Claims (6)

1. 소정의 높이를 가지는 지지대;

   상기 지지대상에 설치되어져 플라즈마 전류를 통해 공작물을 절단/가공하는 플라즈마 아크 절단장치;

   상기 플라즈마 아크 절단장치의 하부에서 일측으로 설치되는 프레임과, 상기 프레임 내측에 회동가능하게 지지되되, 적어도 일측에는 피동스프라켓이 형성되는 다수의 이송롤러로 구성되는 공급 이송수단;

   상기 플라즈마 아크 절단장치의 하부에서 타측으로 설치되되 상기 공급 이송수단과 소정의 거리만큼 이격 설치되는 프레임과, 상기 프레임 내측에 회동가능하게 지지되되, 적어도 일측에는 피동스프라켓이 형성되는 다수의 이송롤러로 구성되는 배출 이송수단;

   상기 공급 이송수단과 배출 이송수단을 이음하는 설치되는 지지판;

   상기 공급 이송수단과 상기 배출 이송수단의 프레임상에 설치되며, 이송되는 공작물의 좌우 흔들림을 방지할 수 있는 가이드수단;

   상기 공급 이송수단의 끝단 이송롤러의 상부에 설치되어져 이송되는 공작물의 상부를 눌러 이송 안정성을 향상시킬 수 있도록 하강 작동됨과 동시에 회전 작동되는 공급장치;

   상기 공급장치 하부에 구비되어져 공급장치를 승 하강 작동시키는 승 하강수단;

   상기 가이드수단 일측에 설치되어 가이드수단의 작동신호를 발생하는 제 1센서와, 상기 지지판에 설치되어져 상기 승 하강수단의 작동신호를 발생하는 제 2센서와, 상기 제 2센서 일측에 설치되어져 이송되는 공작물의 끝단을 인식하는 제 3센서를 포함하여 구성되는 센서부;

   상기 공급 이송수단 혹은 배출 이송수단 일측에 구비되며, 회전력을 발생하는 구동모터;

   상기 구동모터의 일측에 구비되며, 회전력을 상기 공급/배출 이송수단과 공급장치로 전달하는 동력전달수단; 및

   상기 배출 이송수단의 일측에 구비되어져 작동을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 플라즈마 절단장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 공급 이송수단과 배출 이송수단 사이에는 플라즈마 아크 절단장치의 절단/가공시 발생되는 공작물의 슬러지를 유도 배출할 수 있도록 경사진 배출구가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇 플라즈마 절단장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 가이드수단은

   상기 공급 이송수단 혹은 배출 이송수단의 프레임 내측에 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓에 회동가능하게 지지되는 롤러로 구성되는 제 1가이드; 및

   상기 제 1가이드와 대칭되는 위치에 설치되어져 제어부에 의해 제어되며, 전 후진 작동되는 피스톤을 포함하여 구성되는 공압실린더와, 상기 공압실린더의 피스톤 끝단에 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓에 회동가능하게 지지되는 롤러로 구성되는 제 2가이드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 플라즈마 절단장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 공급장치는

   상기 공급 이송수단의 끝단 이송롤러의 전 후방 양 측면에 위치되도록 프레임에 각각 부착되는 가이드링;

   상기 가이드링 내부로 삽입되는 가이드;

   상기 가이드의 상하면에 부착되는 지지판; 및

   상기 가이드의 상면에 부착된 지지판의 하부에 회동가능하게 구비되어져 상기 동력전달수단에 연결되어 회동되는 공급롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 플라즈마 절단장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 승 하강수단은

   공급 이송수단의 프레임 하부 내측에 고정 설치되는 공압실린더;

   상기 공압실린더의 전방으로 위치되며, 프레임상에 고정 설치되는 제 1롤러;

   상기 제 1롤러 전방에 위치되며, 프레임상에 고정 설치되는 제 2롤러;

   상기 공급장치의 하면 지지판 상부에 위치되며, 프레임상에 고정 설치되는 제 3롤러;

   상기 제 1롤러와 제 2롤러 사이에 위치되며, 공압실린더의 피스톤에 부착되는 슬라이드판;

   일단은 상기 슬라이드판에 일측에 부착되고, 그 타단은 제 1롤러의 하부를 따라 연장되어져 제 3롤러의 상부에 지지된 채 상기 공급장치의 하면 지지판 상부에 부착되는 제 1체인; 및

   일단은 상기 슬라이드판의 타측에 부착되고, 타단은 제 2롤러의 하부를 따라 연장되어져 공급장치의 하면 지지판 하부에 부착되는 제 2체인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 플라즈마 절단장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 동력전달수단은

   상기 공급장치의 공급롤러에 부착되는 제 1소기어;

   상기 공급 이송수단의 프레임 하부에 회동가능하게 설치되는 제 1대기어와, 상기 제 1대기어 전방으로 돌출되며, 상기 제 1소기어와 타이밍벨트로 결합되는 제 2소기어와, 상기 제 2소기어 끝단에 형성되며, 구동모터와 타이밍벨트로 연결되는 풀리를 포함하여 구성되는 제 1전달부;

   상기 제 1대기어의 상부에서 치합토록 설치되되 공급 이송수단의 끝단 이송롤러와 부착되는 제 2대기어와, 상기 공급 이송수단과 배출 이송수단의 이송롤러에 형성된 피동스프라켓을 연결하는 체인으로 구성되는 제 2전달부; 및

   상기 제 1소기어와 제 2소기어를 연결하는 타이밍벨트의 장력을 상시 일정하게 유지하도록 구비되는 텐션실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 플라즈마 절단장치.

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