KR20000073642A - An auto-cutting apparatus and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동 절단장치 및 그 절단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저광을 정보 매체로 이용하여 피절단부재의 위치를 정확하게 측정한 후 최적의 절단위치를 결정하며 절단작업에서 발생하는 흄 및 스패터로부터 장비를 보호하여 절단정도(精度) 및 절단효율의 향상이 양립되도록 한 것이다.The present invention relates to an automatic cutting device and a cutting method thereof, and more particularly, to determine an optimal cutting position after accurately measuring the position of the cutting member using a laser beam as an information medium, It protects the equipment from spatter so that the improvement of cutting accuracy and cutting efficiency is achieved.
주지와 같이, 조선소에서 선박을 건조하는 것과 같이 강재로 구성된 대형 구조물을 가공·제작하는 공정에 있어서는 각종 강재를 절단하고 용접하는 작업이 여러 번에 걸쳐 수행된다. 이런 대형 건조물에는 다양한 규격을 가지는 형강재가 다수 사용되는 바 이런 규격화된 형강재의 절단작업은 작업 생산성을 높이기 위해 주로 자동화 시스템으로 구현된다.As is well known, in the process of manufacturing and manufacturing a large structure made of steel, such as building a ship in a shipyard, cutting and welding various steel materials is performed several times. In this large-scale building, a large number of sections having various specifications are used. The cutting of these sections is mainly implemented by an automated system to increase work productivity.
도 1은 일반적인 형강재 절단 시스템의 구성을 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a general shaped steel cutting system.
이러한 형강재 절단 시스템은, 적치장치(1)에 구비된 크레인 등에 의해 형강재(2)와 같은 피절단부재가 컨베이어(3) 상에 적치되며, 이송장치(4)에 의해 컨베이어(3) 상의 형강재(2)가 소정의 작업 공간으로 장입되면 기 입력된 절단 프로그램에 따라 절단장치(5)는 형강재(2)를 해당 크기로 자동 절단한다.In such a steel material cutting system, a cutting member such as the steel material 2 is placed on the conveyor 3 by a crane or the like provided in the stacking device 1, and the conveying device 4 is placed on the conveyor 3. When the shape steel 2 is charged into a predetermined working space, the cutting device 5 automatically cuts the shape steel 2 to a corresponding size according to a previously input cutting program.
도 2는 종래 기술에 따른 절단장치의 대표적인 예를 보여주는 구성도로서, 산업용 로봇이 적용된 경우이다.2 is a configuration diagram showing a representative example of a cutting device according to the prior art, a case where an industrial robot is applied.
이에 나타낸 바와 같이 종래의 절단장치는, 직각좌표계로 운동하는 매니퓰레이터(6)에 연동되는 로봇팔(7)과, 이 로봇팔(7)의 일측에 장착되어 형강재(2)와의 소정 이격거리에 의해 개방/단락되는 광센서(8)와, 이 광센서(8)의 출력신호 및 기 입력된 절단 프로그램에 따라 매니퓰레이터(6)를 통해 로봇팔(7)을 제어하는 로봇 제어부(9)와, 이 로봇 제어부(9)와 인터페이스로 접속된 토치 제어모듈(10a)에 의해 아세틸렌 등의 가연성기체와 순수산소가 혼합 조절되어 로봇팔(7)의 대략 선측에 설치된 토치(10b)에서 만들어진 화염으로 형강재(2)를 절단하는 토치 절단부(10)로 구성된다.As shown in the drawing, a conventional cutting device includes a robot arm 7 linked to a manipulator 6 moving in a rectangular coordinate system, and is mounted on one side of the robot arm 7 at a predetermined distance from the shape steel 2. An optical sensor 8 opened / shorted by the robot, a robot controller 9 for controlling the robot arm 7 through the manipulator 6 according to an output signal of the optical sensor 8 and a cutting program inputted thereto; The torch control module 10a connected to the robot control unit 9 interfaces with the flammable gas such as acetylene and pure oxygen to form a flame formed by the torch 10b provided on the approximately side of the robot arm 7. It consists of the torch cut | disconnected part 10 which cuts the steel material 2.
도면 중 미설명 부호 8a는 광센서(8)의 아날로그 출력신호를 디지털화하여 로봇 제어기(9)로 출력하는 아날로그/디지털 변환기이다.In the figure, reference numeral 8a denotes an analog / digital converter that digitizes the analog output signal of the optical sensor 8 and outputs it to the robot controller 9.
이러한 종래의 절단장치에서, 먼저 직각좌표계로 운동하는 매니퓰레이터(6)는 로봇 제어부(9)에 기 입력된 절단 프로그램에 의해 좌우, 전후로 움직이며, 이에 연동되어 로봇팔(7)은 형강재(2) 상측의 소정 위치에 정지된다.In such a conventional cutting device, the manipulator 6, which first moves in a rectangular coordinate system, moves left and right, back and forth by a cutting program previously inputted to the robot control unit 9, and the robot arm 7 is linked to the shaped steel material (2). ) Is stopped at a predetermined position on the upper side.
이후, 토치 절단부(10)의 토치(10b)와 형강재(2)를 소정의 거리로 이격시키기 위해 매니퓰레이터(6) 및 로봇팔(7)은 상하로 운동하는데, 로봇 제어부(9)는 형강재(2)와의 소정 이격거리에 의해 개방/단락되는 광센서(8)의 출력신호를 기초로 하여 매니퓰레이터(6)의 수직 이동좌표를 결정·제어한다.Thereafter, the manipulator 6 and the robot arm 7 move up and down to space the torch 10b of the torch cutout 10 and the shaped steel 2 at a predetermined distance, and the robot control unit 9 is formed of the shaped steel. The vertical movement coordinates of the manipulator 6 are determined and controlled based on the output signal of the optical sensor 8 opened / shorted by the predetermined separation distance from (2).
토치(10b)가 절단작업을 위한 소정의 좌표에 정지되면 이러한 상태를 로봇 제어부(9)로부터 인터페이스를 통해 전달받은 토치 제어모듈(10a)이 아세틸렌 등의 가연성기체와 순수산소를 적당한 비율로 혼합 조절하여 토치(10b)에서 화염을 만들고, 매니퓰레이터(6) 및 로봇팔(7)은 상기 절단 프로그램에 의해 좌우, 전후로 움직이며, 이에 토치 절단부(10)에 의해 형강재(2)는 해당 크기로 자동 절단된다.When the torch 10b is stopped at a predetermined coordinate for cutting operation, the torch control module 10a, which receives this state from the robot controller 9 through the interface, mixes and adjusts flammable gas such as acetylene and pure oxygen at an appropriate ratio. To make a flame in the torch 10b, and the manipulator 6 and the robot arm 7 move left and right, back and forth by the cutting program. Is cut.
전술한 종래 기술에 따른 자동 절단장치는, 광센서(8)의 리미트 스위치로의 작용에 의해 토치(10b)가 형강재(2)에서 소정의 이격거리로 위치하며, 이후에는 화염이 발생된 토치(10b)가 수평 이동되면서 형강재(2)가 절단되는 것을 알 수 있다.In the above-described automatic cutting device according to the related art, the torch 10b is positioned at a predetermined distance from the shaped steel 2 by the action of the limit switch of the optical sensor 8, and then the torch having a flame generated thereafter. It can be seen that the shape steel 2 is cut while the 10b is horizontally moved.
그러나, 형강재의 제조과정 및 정반 로드과정에서 간헐적인 형강재의 변형이 발생되며, 이러한 경우에는 절단정도가 저하될 뿐만 아니라 토치와 형강재가 충돌할 수 있는 문제점이 있었다.However, intermittent deformation of the shaped steel material occurs in the manufacturing process and plate loading process of the steel material, in this case there is a problem that not only the cutting degree is lowered but also the torch and the steel material may collide.
또한, 절단작업에서 절단매체로 이용하는 가스나 플라즈마에 기인하여 발생된 흄 및 스패터에 의해 광센서와 같은 전자장비가 오손되는 경우가 빈번하였으며, 특히 스패터가 광센서의 발광면에 흡착된 경우에는 발광면의 굴절율이 저하되어 토치와 형강재의 이격거리가 변경됨에 따라 궁극적으로는 절단정도가 현격히 저하되는 문제점이 있었다.In addition, in the cutting operation, electronic equipment such as an optical sensor is frequently damaged by fumes and spatter generated due to gas or plasma used as a cutting medium, especially when the spatter is adsorbed on the light emitting surface of the optical sensor. As the refractive index of the light emitting surface is lowered and the separation distance between the torch and the shaped steel is changed, there is a problem in that the cutting degree is significantly lowered.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안한 것으로서, 그 목적은, 레이저광을 정보 매체로 이용하여 피절단부재의 위치를 정확하게 측정한 후 최적의 절단위치를 결정하며 외부의 영향에 민감한 장비는 보호체에 취부시켜 절단작업에서 발생하는 흄 및 스패터에 의한 오손을 방지함으로써 절단정도가 향상되도록 한 자동 절단장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, the object of which is to determine the optimum cutting position after accurately measuring the position of the cutting member using a laser beam as an information medium, Sensitive equipment is to provide automatic cutting device that is mounted on the protective body to prevent the damage caused by the fume and spatter generated in the cutting operation to improve the cutting accuracy.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 자동 절단장치에 최적한 절단방법을 제공함으로써 절단효율이 향상되도록 하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to improve the cutting efficiency by providing an optimal cutting method for the automatic cutting device.
도 1은 일반적인 형강재 절단 시스템의 구성을 보여주는 개념도.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a general shaped steel cutting system.
도 2는 종래 기술에 따른 자동 절단장치의 대표적인 예를 보여주는 구성도.Figure 2 is a block diagram showing a representative example of the automatic cutting device according to the prior art.
도 3은 본 발명에 따른 자동 절단장치의 구성도.3 is a block diagram of an automatic cutting device according to the present invention.
도 4는 도 3의 중요 부분을 확대하여 나타낸 부분 절개 사시도.4 is an enlarged partial cutaway perspective view showing an important part of FIG. 3.
도 5는 본 발명에 따른 자동 절단장치의 절단방법을 설명하기 위한 플로우차트.5 is a flowchart illustrating a cutting method of the automatic cutting device according to the present invention.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 자동 절단장치의 작업과정을 설명하기 위한 상태도.6 and 7 is a state diagram for explaining the working process of the automatic cutting device according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 적치장치 2 : 형강재1: Stacking device 2: section steel
3 : 컨베이어 4 : 이송장치3: conveyor 4: transfer device
5 : 절단장치 6 : 매니퓰레이터5: cutting device 6: manipulator
7 : 로봇팔 8 : 광센서7: robot arm 8: optical sensor
9 : 로봇 제어부 10 : 토치 절단부9: robot control unit 10: torch cutting unit
10a : 토치 제어모듈 10b : 토치10a: torch control module 10b: torch
110 : 레이저변위센서 110a : 레이저광110: laser displacement sensor 110a: laser light
120 : 센서취부박스 121 : 하우징120: sensor mounting box 121: housing
122 : 차폐 도어 122a : 걸림턱122: shielding door 122a: locking jaw
122b : 접철축 123 : 도어 구동부122b: Folding shaft 123: Door drive unit
123a : 솔레노이드 123b : 실린더 핀123a: Solenoid 123b: Cylinder Pin
123c : 에어 실린더123c: Air Cylinder
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 자동 절단장치는, 직각좌표계로 운동하는 이동체와, 상기 이동체의 일측에 장착되어 피절단부재와의 이격거리를 측정하는 거리 측정부와, 상기 거리 측정부의 측정결과 및 기 입력된 프로그램에 따라 상기 이동체의 운동을 제어하는 제어부와, 상기 이동체의 대략 선단에 설치된 토치에서 만들어진 화염으로 상기 피절단부재를 절단하는 토치 절단부를 구비한 자동 절단장치에 있어서:Automatic cutting device according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the moving object to move in a rectangular coordinate system, a distance measuring unit for measuring the separation distance to the cutting member mounted on one side of the moving body, the distance In the automatic cutting device having a control unit for controlling the movement of the moving body according to the measurement result of the measuring unit and a pre-programmed program, and a torch cutting unit for cutting the to-be-cut member with a flame made from a torch installed on the tip of the moving body. :
상기 거리 측정부는 레이저광을 정보 매체로 이용하여 상기 이격거리를 측정하며 그 측정결과를 실시간 출력하는 레이저변위센서이며;The distance measuring unit is a laser displacement sensor measuring the separation distance using a laser beam as an information medium and outputting the measurement result in real time;
상기 토치 절단부의 작동상태에 기인한 상기 제어부의 제어에 따라 적어도 상기 레이저변위센서의 출광면 및 입광면을 외부와 차폐하는 보호체를 포함한다.And a protector for shielding at least the light emitting surface and the light receiving surface of the laser displacement sensor from the outside under the control of the control unit due to the operation state of the torch cutting unit.
바람직하기로, 상기 보호체는 적어도 일측에 개구면을 가지며 상기 출광면 및 입광면이 상기 개구면과 대응하게 상기 레이저변위센서를 취부하는 하우징과, 상기 개구면을 개방/폐쇄 가능하게 상기 하우징에 부설된 차폐 도어와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 차폐 도어를 작동하는 도어 구동부를 포함한다.Preferably, the protector has an opening on at least one side, and the light exit surface and the light entrance surface mount the laser displacement sensor to correspond to the opening surface, and the opening surface can be opened / closed in the housing. A shielded door installed and a door driver for operating the shielded door under the control of the controller.
선택적으로, 상기 도어 구동부는 상기 제어부에 의해 제어되어 자화하는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 자화 여부에 따라 실린더 핀이 상기 하우징의 내부에서 외부까지 출입하는 에어 실린더를 포함하고; 상기 차폐 도어의 일측 선단에는 걸림턱이 형성되고, 상기 하우징과 상기 차폐 도어와의 사이에 인장부재가 부설되며; 상기 실린더 핀의 상기 하우징 외부로의 돌출력에 의해 상기 차폐 도어가 개방되고, 상기 인장부재의 인장력에 의해 상기 차폐 도어가 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.Optionally, the door driver includes a solenoid controlled by the control unit and magnetized, and an air cylinder in which cylinder pins enter and exit from the inside of the housing according to whether the solenoid is magnetized; A latching jaw is formed at one end of the shielding door, and a tension member is disposed between the housing and the shielding door; The shielding door is opened by the projecting force of the cylinder pin to the outside of the housing, and the shielding door is closed by the tensile force of the tension member.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따라 제공되는 자동 절단장치의 절단방법은, 직각좌표계로 운동하는 이동체와, 상기 이동체의 일측에 장착되어 피절단부재와의 이격거리를 측정하는 거리 측정부와, 상기 거리 측정부의 측정결과 및 기 입력된 프로그램에 따라 상기 이동체의 운동을 제어하는 제어부와, 상기 이동체의 대략 선단에 설치된 토치에서 만들어진 화염으로 상기 피절단부재를 절단하는 토치 절단부를 구비한 자동 절단장치에 있어서:In addition, the cutting method of the automatic cutting device provided according to another aspect of the present invention, the moving body moving in a rectangular coordinate system, and a distance measuring unit for measuring the separation distance mounted on one side of the moving body and the member to be cut, and An automatic cutting device including a control unit for controlling the movement of the movable body according to a measurement result of a distance measuring unit and a pre-programmed program, and a torch cutting unit for cutting the to-be-cut member with a flame made from a torch installed at an approximately end of the movable body. In:
상기 이동체가 절단작업 위치로 이동하여 상기 피절단부재 상의 소정 높이에 위치하는 단계와,Moving the movable body to a cutting operation position and placing the movable body at a predetermined height on the cutting member;
상기 이동체가 좌우로 운동하면서 상기 거리 측정부를 통해 상기 피절단부재의 양쪽 가장자리 위치 및 상기 이격거리를 측정하는 단계와,Measuring both edge positions and the separation distance of the to-be-cut member using the distance measuring unit while the movable body moves left and right;
상기 이동체가 좌우로 운동할 때에 상기 소정 높이가 유지되는 이동 궤적을 상기 측정한 가장자리의 위치 정보 및 이격거리 정보를 이용하여 계산하는 단계와,Calculating a movement trajectory for maintaining the predetermined height when the movable body moves left and right using the measured position information and the distance information;
상기 계산한 이동 궤적에 따라 상기 이동체를 좌우로 운동하면서 상기 토치를 이용하여 상기 피절단부재를 소정 크기로 절단·가공하는 단계를 포함한다.And cutting and processing the cut member to a predetermined size using the torch while moving the movable body from side to side according to the calculated movement trajectory.
바람직하기로는, 상기 피절단부재를 절단·가공하기 이전에 상기 거리 측정부와 상기 토치와의 사이를 보호체로 차폐하여 상기 절단·가공 시에 발생하는 흄 및 스패터로부터 상기 거리 측정부를 차폐·보호하는 단계를 더 포함한다.Preferably, before cutting and processing the to-be-cut member, the distance measuring unit and the torch are shielded with a protective member to shield and protect the distance measuring unit from fumes and spatters generated during the cutting and processing. It further comprises the step.
이와 같이 하면, 레이저변위센서를 통해 피절단부재의 위치를 정확하게 측정한 후 최적의 절단위치를 결정하므로 절단정도 및 절단효율이 향상되며, 절단작업 시에는 레이저변위센서가 보호체에 취부되어 절단작업에서 발생하는 흄 및 스패터에 의한 레이저변위센서의 오손이 방지된다.In this way, the cutting position and cutting efficiency are improved by accurately measuring the position of the member to be cut through the laser displacement sensor and determining the optimum cutting position.In the case of cutting, the laser displacement sensor is attached to the protective body to cut the cutting work. The contamination of the laser displacement sensor caused by the fume and spatter generated from is prevented.
본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.There may be a plurality of embodiments of the present invention. Hereinafter, the most preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.This preferred embodiment allows for a better understanding of the objects, features and advantages of the present invention.
그리고, 본 발명의 예시 도면에서 종래 기술과의 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호로 명기하여 설명을 생략한 것도 있다.Incidentally, in the exemplary drawings of the present invention, the same components as in the prior art may be denoted by the same reference numerals and may not be described.
도 3은 본 발명에 따른 자동 절단장치의 구성도이고, 도 4는 도 3의 중요 부분을 확대하여 나타낸 부분 절개 사시도이다.3 is a configuration diagram of an automatic cutting device according to the present invention, Figure 4 is a partial cutaway perspective view showing an enlarged important part of FIG.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 절단장치는, 직각좌표계로 운동하는 매니퓰레이터(6)에 연동되는 로봇팔(7)과, 이 로봇팔(7)의 일측에 장착되어 출광면으로 출사되어 입광면으로 입사되는 레이저광(110a)을 정보 매체로 이용하여 형강재(2)와의 이격거리를 측정하며 그 측정결과를 실시간 출력하는 레이저변위센서(110)와, 이 레이저변위센서(110)의 출력신호 및 기 입력된 절단 프로그램에 따라 매니퓰레이터(6)를 통해 로봇팔(7)을 제어하는 로봇 제어부(9)와, 이 로봇 제어부(9)와 인터페이스로 접속된 토치 제어모듈(10a)에 의해 아세틸렌 등의 가연성기체와 순수산소가 혼합 조절되어 로봇팔(7)의 대략 선측에 설치된 토치(10b)에서 만들어진 화염으로 형강재(2)를 절단하는 토치 절단부(10)와, 이 토치 절단부(10)의 작동상태에 기인한 로봇 제어부(9)의 제어에 따라 레이저변위센서(110)의 출광면 및 입광면을 외부와 차폐하는 센서취부박스(120)로 구성된다.As shown therein, the cutting device of the present invention has a robot arm 7 linked to a manipulator 6 moving in a rectangular coordinate system, and is mounted on one side of the robot arm 7 and exits to the light exit surface to enter the light incident surface. The laser displacement sensor 110 measures the separation distance from the shaped steel 2 using the laser light 110a as an information medium, and outputs the measurement result in real time, and the output signal and the signal of the laser displacement sensor 110. Flammability of acetylene and the like by the robot control unit 9 which controls the robot arm 7 through the manipulator 6 according to the input cutting program, and the torch control module 10a connected to the robot control unit 9 by an interface. The torch cutout part 10 which cuts the shape steel material 2 with the flame made from the torch 10b installed in the ship arm of the robot arm 7 by mixing and regulating gas and pure oxygen, and the operation state of this torch cutout part 10. Control of the robot controller 9 caused by La consists of the outgoing light surface and the light incidence surface of the laser displacement sensor 110 to the outside and the sensor mounting box 120 for shielding.
상기 센서취부박스(120)는 일측에 개구면을 가지며 이 개구면에 상기 출광면 및 입광면이 대응하게 레이저변위센서(110)를 취부하는 하우징(121)과, 상기 개구면을 개방/폐쇄 가능하게 하우징(121)에 부설되며 일측 선단에는 후기된 실린더 핀(123b)의 돌출 거리를 제한하는 걸림턱(122a)이 형성된 차폐 도어(122)와, 로봇 제어부(9)의 제어에 따라 차폐 도어(122)를 작동하는 도어 구동부(123)와, 하우징(121)과 차폐 도어(122)와의 사이에 부설되어 인장력에 의해 차폐 도어(122)를 접철축(122b)을 중심으로 회전시켜 폐쇄하는 인장스프링(도시 생략됨)으로 구성된다.The sensor mounting box 120 has an opening surface at one side, and the housing 121 for mounting the laser displacement sensor 110 to the light exit surface and the light entrance surface corresponding to the opening surface, and the opening surface can be opened / closed. The shielding door 122 is attached to the housing 121 and has a locking door 122 formed at one end thereof to limit the protruding distance of the late cylinder pin 123b, and the shielding door according to the control of the robot controller 9. A tension spring which is installed between the door driving unit 123 operating the 122 and the housing 121 and the shielding door 122 to rotate and close the shielding door 122 about the folding shaft 122b by a tension force to close the tension spring. (Not shown).
상기 도어 구동부(123)는 로봇 제어부(9)의 제어에 따라 자화하는 솔레노이드(123a)와, 이 솔레노이드(123a)의 자화 여부에 따라 실린더 핀(123b)이 외부로 돌출하는 에어 실린더(123c)로 구성되며, 실린더 핀(123b)의 하우징(121) 내부에서 외부까지 출입에 연동하여 차폐 도어(122)가 개방/폐쇄 가능하게 하우징(121)의 내부에 설치된다.The door driver 123 is a solenoid 123a magnetized under the control of the robot controller 9 and an air cylinder 123c in which the cylinder pin 123b protrudes outside depending on whether the solenoid 123a is magnetized. The shielding door 122 is installed inside the housing 121 so as to be open / closed in association with the entrance and exit from the inside of the housing 121 of the cylinder pin 123b.
이하, 상기와 같이 구성된 자동 절단장치가 도 5에 나타낸 본 발명의 플로우차트에 의해 형강재와 같은 피절단부재를 절단하는 과정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a process of cutting a cutting member such as a shaped steel by the flow chart of the present invention shown in Figure 5 is configured as described above is as follows.
먼저, 이송장치(4)에 의해 형강재(2)가 로드되어 절단장치(5)로 장입되면 로봇 제어부(9)의 제어에 따라 직각좌표계로 운동하는 매니퓰레이터(6)가 움직이며, 이에 연동되는 이동체인 로봇팔(7)은 형강재(2) 상측의 절단작업 위치로 이동된다. 이때, 레이저변위센서(110)와 같은 거리 측정부가 취부된 보호체인 센서취부박스(120)의 초기 상태는 도어 구동부(123)의 에어 실린더(123c)에서 실린더 핀(123b)이 하우징(121)의 외부로 돌출되면서 걸림턱(122a)에 걸려 최대 돌출 거리로 제한된 상태 즉, 차폐 도어(122)가 소정의 개방각으로 개방된 상태이다.First, when the shape steel material 2 is loaded by the transfer device 4 and loaded into the cutting device 5, the manipulator 6 moving in the rectangular coordinate system moves under the control of the robot control unit 9. The mobile chain robot arm 7 is moved to the cutting operation position above the shaped steel 2. At this time, the initial state of the sensor mounting box 120, which is a protective body mounted with a distance measuring unit such as the laser displacement sensor 110, the cylinder pin 123b of the air cylinder 123c of the door driving unit 123 of the housing 121 The shielding door 122 is opened at a predetermined opening angle while being limited to the maximum protruding distance by being caught by the locking projection 122a while protruding to the outside.
그리고, 센서취부박스(120)에 취부된 체로 로봇팔(7)의 일측에 장착된 레이저변위센서(110)는 자체의 출광면에서 출사된 후 형강재(2)에 의해 반사되어 입광면으로 입사되는 레이저광(110a)을 정보 매체로 이용하여 형강재(2)와의 이격거리를 측정하며 그 측정결과를 실시간 출력한다(S101).Then, the laser displacement sensor 110 mounted on one side of the robot arm 7 with a sieve attached to the sensor mounting box 120 is emitted from its light exit surface and then reflected by the shape steel 2 to enter the light incident surface The laser beam 110a is used as an information medium to measure a distance from the shape steel 2 and output the measurement result in real time (S101).
그러면, 레이저변위센서(110)의 측정결과를 아날로그/디지털 변환기(8a)를 통해 입력받은 로봇 제어부(9)는 로봇팔(7)이 기 설정된 소정 목표높이에 위치될 때까지 매니퓰레이터(6)를 궤환 제어한다. 즉 도 6에 나타낸 바와 같이 (a) 위치에서 레이저변위센서(110)에 의해 측정된 형강재(2)와의 이격거리가 기 설정된 목표높이(이격거리)보다 낮으면 (b) 위치로 상승시키고, (a) 위치에서 레이저변위센서(110)에 의해 측정된 형강재(2)와의 이격거리가 기 설정된 목표높이보다 높으면 (c) 위치로 하강시킨다(S102∼S103).Then, the robot controller 9 which receives the measurement result of the laser displacement sensor 110 through the analog-to-digital converter 8a moves the manipulator 6 until the robot arm 7 is positioned at a predetermined target height. Feedback control. That is, as shown in FIG. 6, if the separation distance with the shaped steel 2 measured by the laser displacement sensor 110 at the position (a) is lower than the preset target height (separation distance), the position is raised to the position (b), If the separation distance from the shaped steel material 2 measured by the laser displacement sensor 110 at the position (a) is higher than the predetermined target height, it is lowered to the position (c) (S102 to S103).
이후, 도 7 (a)에 나타낸 바와 같이 로봇 제어부(9)의 제어에 따라 로봇팔(7) 및 이 로봇팔(7)의 대략 선측에 설치된 토치(10b)는 오른쪽으로 이동하며 레이저변위센서(110)는 지속적으로 형강재(2)와의 이격거리를 측정하는데, 로봇 제어부(9)는 레이저변위센서(110)에 의해 측정된 이격거리가 기 설정된 목표높이에서 크게 벗어나지 않다가 무한대에 가까워지면 레이저변위센서(110)와 토치(10b)의 설치간격을 감안한 해당 위치를 형강재(2)의 오른쪽 가장자리(edge)로 판단하여 그 위치와 이격거리를 함께 메모리(도시 생략됨)에 저장한다(S104∼S105).Subsequently, as shown in FIG. 7A, the robot arm 7 and the torch 10b installed on the approximately line side of the robot arm 7 move to the right under the control of the robot control unit 9 and the laser displacement sensor ( 110 continuously measures the separation distance from the shaped steel (2), the robot control unit 9 is a laser displacement sensor 110, the distance measured by the laser displacement sensor 110 does not deviate significantly from the predetermined target height is near to infinity The position considering the distance between the displacement sensor 110 and the torch 10b is determined as the right edge of the shaped steel 2, and the position and the separation distance are stored together in the memory (not shown) (S104). S105).
다음으로, 도 7 (b)에 나타낸 바와 같이 로봇 제어부(9)의 제어에 따라 토치(10b)는 왼쪽으로 이동하며 전술한 오른쪽으로의 이동과정과 동일한 원리에 의해 왼쪽 가장자리의 위치와 이격거리를 함께 메모리(도시 생략됨)에 저장한다(S106∼S107).Next, as shown in FIG. 7B, the torch 10b moves to the left side under the control of the robot control unit 9, and the position and the separation distance of the left edge of the torch 10b are moved by the same principle as the moving to the right side described above. They are stored together in a memory (not shown) (S106 to S107).
그러면, 로봇 제어부(9)는 상기 메모리에 저장된 양쪽 가장자리 위치 정보와 이격거리 정보를 이용하여 형강재(2)의 절단면 기울기를 계산하며, 이를 감안하여 로봇팔(7)이 형강재(2) 상에서 좌우로 운동할 때에 소정의 목표높이를 유지할 수 있는 이동 궤적을 계산한다(S108).Then, the robot controller 9 calculates the inclination of the cut surface of the shaped steel 2 using both edge position information and the separation distance information stored in the memory, and in view of this, the robot arm 7 is formed on the shaped steel 2. The movement trajectory which can maintain a predetermined target height when exercising left and right is calculated (S108).
이후, 로봇 제어부(9)의 제어에 따라 도어 구동부(123)의 솔레노이드(123a)가 자화되어 실린더 핀(123b)이 에어 실린더(123c)의 내부로 상승되면 하우징(121)과 차폐 도어(122)와의 사이에 부설된 인장스프링(도시 생략됨)과 같은 인장부재의 인장력에 의해 차폐 도어(122)가 절첩축(122b)을 중심으로 회전되어 하우징(121)의 개방면이 폐쇄된다. 즉 레이저변위센서(110)의 출광면 및 입광면과 토치(10a)와의 사이가 차폐 도어(122)에 의해 차폐되는 것이다(S109).Subsequently, when the solenoid 123a of the door driver 123 is magnetized and the cylinder pin 123b is raised into the air cylinder 123c under the control of the robot controller 9, the housing 121 and the shielding door 122 The shielding door 122 is rotated about the folding shaft 122b by the tension force of the tension member such as a tension spring (not shown) placed between and to close the open surface of the housing 121. That is, between the light exit surface and the light incident surface of the laser displacement sensor 110 and the torch 10a is shielded by the shielding door 122 (S109).
다음으로, 로봇 제어기(9)의 제어에 따라 매니퓰레이터(6)는 단계 S108에서 계산된 이동 궤적으로 운동하며, 이에 연동하는 로봇팔(7)의 선측에 설치된 토치(10b)에서는 토치 제어모듈(10a)의 제어에 따라 화염이 만들어지고, 이 화염에 의해 형강재(2)는 소정의 크기로 절단·가공된다(S110).Next, according to the control of the robot controller 9, the manipulator 6 moves with the movement trajectory calculated in step S108, and the torch control module 10a is provided in the torch 10b installed on the side of the robot arm 7 linked thereto. A flame is produced under the control of a), and the shaped steel material 2 is cut and processed to a predetermined size by the flame (S110).
이때, 형강재(2)의 절단작업 중에 절단매체로 이용하는 가스나 플라즈마에 기인하여 흄 및 스패터가 발생되나 레이저변위센서(110)는 센서취부박스(120)에 의해 외부와 차폐되어진 상태이므로 흄 및 스패터에 의한 악영향을 받지 않게 된다.At this time, fumes and spatters are generated due to the gas or plasma used as the cutting medium during the cutting of the shaped steel 2, but the laser displacement sensor 110 is shielded from the outside by the sensor mounting box 120. And it is not adversely affected by the spatter.
상술한 바와 같이 본 발명은, 레이저변위센서를 통해 형강재의 위치를 정확하게 측정한 후 최적의 절단위치를 결정하므로 절단정도 및 절단효율이 향상되며, 절단작업 시에는 외부의 영향에 민감한 레이저변위센서가 센서취부박스에 취부되어 절단작업에서 발생하는 흄 및 스패터에 의한 오손이 방지되는 효과가 있다.As described above, the present invention, after accurately measuring the position of the shaped steel material through the laser displacement sensor to determine the optimum cutting position improves the cutting accuracy and cutting efficiency, the laser displacement sensor sensitive to external influences during the cutting operation It is mounted on the sensor mounting box, there is an effect to prevent the fouling by the fume and spatter generated in the cutting operation.
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